RU207850U1 - SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION - Google Patents

SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION Download PDF

Info

Publication number
RU207850U1
RU207850U1 RU2021114355U RU2021114355U RU207850U1 RU 207850 U1 RU207850 U1 RU 207850U1 RU 2021114355 U RU2021114355 U RU 2021114355U RU 2021114355 U RU2021114355 U RU 2021114355U RU 207850 U1 RU207850 U1 RU 207850U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal layer
sensor
substrate
glucose concentration
metal
Prior art date
Application number
RU2021114355U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ксения Владимировна Завьялова
Александр Владимирович Горст
Александр Сергеевич Мироньчев
Андрей Сергеевич Запасной
Владимир Петрович Якубов
Андрей Владимирович Клоков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Priority to RU2021114355U priority Critical patent/RU207850U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU207850U1 publication Critical patent/RU207850U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Предложенная полезная модель представляет собой базовую конструкцию датчика, предназначенного для неинвазивного мониторинга концентрации глюкозы в биологических тканях, и может быть использована для создания неинвазивного глюкометра для непрерывного мониторинга концентрации глюкозы.Датчик для неинвазивного измерения концентрации глюкозы состоит из диэлектрической подложки, первого металлического слоя, нанесенного на одной стороне подложки, второго металлического слоя, нанесенного на другой стороне подложки, и имеет широкую полосу рабочей частоты. Первый металлический слой состоит из расположенных на одной оси в центре подложки двухпетлевого, петлевого и щелевого вибраторов и обеспечивает формирование и пролонгирование ближнего поля, обеспечивающего высокую чувствительность датчика 0,5–0,7 дБ/(ммоль/л). Щелевой вибратор выполнен в виде рамки. Второй металлический слой представляет собой металлическую микрополосковую линию, через конец которой происходит запитывание всей конструкции. Внутри диэлектрической подложки находится металлический цилиндр, через который соединяются первый и второй металлические слои.The proposed utility model represents the basic design of a sensor intended for non-invasive monitoring of glucose concentration in biological tissues and can be used to create a non-invasive glucometer for continuous monitoring of glucose concentration. The sensor for non-invasive glucose concentration measurement consists of a dielectric substrate, the first metal layer applied to on one side of the substrate, a second metal layer deposited on the other side of the substrate, and has a wide operating frequency band. The first metal layer consists of two-loop, loop and slot vibrators located on the same axis in the center of the substrate and provides the formation and prolongation of the near field, which provides a high sensor sensitivity of 0.5–0.7 dB / (mmol / L). The slit vibrator is made in the form of a frame. The second metal layer is a metal microstrip line, through the end of which the entire structure is fed. Inside the dielectric substrate is a metal cylinder through which the first and second metal layers are connected.

Description

Предложенная полезная модель представляет собой базовую конструкцию датчика, предназначенного для неинвазивного мониторинга концентрации глюкозы в биологических тканях, и может быть использована для создания неинвазивного глюкометра для непрерывного мониторинга концентрации глюкозы. The proposed utility model represents the basic design of a sensor intended for non-invasive monitoring of glucose concentration in biological tissues, and can be used to create a non-invasive glucometer for continuous monitoring of glucose concentration.

Известно устройство “Non-invasive reagentless glucose determination” (патент на изобретение US 8843186, МПК A61B 5/00; A61B 5/05; A61B 5/145; A61B 5/1455, опубл. 23.09.2014), представляющее собой конструкцию из удлиненного корпуса, содержащего: два электрода, подключенных к колеблющемуся источнику электроэнергии, источник света для формирования коллимированного светового луча, детектор, процессор и программы для выполнения автокорреляции и дальнейшего сравнения функции автокорреляции с заданной калибровкой для определения глюкозы. Устройство предназначено для неинвазивного определения и мониторинга глюкозы в биожидкости in-vivo. Техническим решением устройства является: воздействие неоднородным колеблющимся электрическим полем на заданную часть человеческого тела, содержащую указанную биожидкость, причем указанное поле исходит от первого и второго электродов в указанном удлиненном корпусе; при этом первый электрод имеет дугообразную форму; второй электрод по существу центрирован в указанном дугообразном первом электроде, при этом указанные электроды сконфигурированы для создания неоднородного электрического поля рядом с дугообразным электродом и центральным электродом; рассеивание светового луча от указанной биожидкости на детектор; обработку выходного сигнала упомянутого детектора для формирования автокорреляции; вычисление математического преобразования указанной автокорреляции для получения спектра скоростей; сравнение по меньшей мере одного пика в указанном спектре скорости с калибровкой для определения уровня глюкозы в указанной биожидкости. Техническим результатом изобретения является то, что уровень глюкозы оценивается по влиянию глюкозы на биологические клетки с зависимостью от глюкозы, например красные кровяные тельца. Изобретение основано на взаимодействии таких клеток с колеблющимися градиентами электрического поля. Реакция биологических клеток зависит от таких факторов, как форма, размер и распределение электрического заряда. Градиент создаваемого электрического поля заставляет клетки совершать характерное движение, которое обнаруживается по рассеянию светового луча.Known device "Non-invasive reagentless glucose determination" (patent for invention US 8843186, IPC A61B 5/00; A61B 5/05; A61B 5/145; A61B 5/1455, publ. 23.09.2014), which is a structure of elongated a housing containing: two electrodes connected to an oscillating source of electricity, a light source for forming a collimated light beam, a detector, a processor and programs for performing autocorrelation and further comparing the autocorrelation function with a predetermined calibration for determining glucose. The device is designed for non-invasive determination and monitoring of glucose in biofluid in-vivo. The technical solution of the device is: the impact of a non-uniform oscillating electric field on a given part of the human body containing the specified biofluid, and the specified field comes from the first and second electrodes in the specified elongated body; the first electrode has an arcuate shape; the second electrode is substantially centered in said arcuate first electrode, said electrodes configured to generate a non-uniform electric field adjacent to the arcuate electrode and the center electrode; scattering a light beam from said biofluid onto a detector; processing the output signal of said detector to generate autocorrelation; calculating a mathematical transformation of the specified autocorrelation to obtain a spectrum of velocities; comparing at least one peak in the specified velocity spectrum with a calibration for determining the glucose level in the specified biofluid. The technical result of the invention is that the glucose level is assessed by the effect of glucose on biological cells with dependence on glucose, for example, red blood cells. The invention is based on the interaction of such cells with oscillating electric field gradients. The response of biological cells depends on factors such as the shape, size and distribution of electrical charge. The gradient of the generated electric field forces the cells to make a characteristic movement, which is detected by the scattering of the light beam.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, обусловленная необходимостью подстройки длины волны коллимированного пучка в зависимости от выбора участка тела для измерения, а также от условий метаболического состояния, температуры и влажности окружающей среды и необходимости контролировать расстояние от места излучения устройства до конкретной части тела.The disadvantage of the known device is its low sensitivity due to the need to adjust the wavelength of the collimated beam depending on the choice of the body site for measurement, as well as on the metabolic state, temperature and humidity of the environment and the need to control the distance from the place of radiation of the device to a specific part of the body.

Известно устройство “Non-invasive glucose measurement method and apparatus (патент на изобретение US 5433197, МПК A61B 5/00, опубл. 18.07.1995), содержащее средство для неинвазивного облучения глаза in vivo энергией ближнего инфракрасного диапазона, имеющего по меньшей мере несколько длин волн, средство для измерения спектральной интенсивности энергии ближнего инфракрасного диапазона (инфракрасный датчик), выходящей из глаза и генерирующей электрические сигналы, представляющие указанную измеренную интенсивность; а также средство для вычисления концентрации глюкозы в крови по вариациям упомянутых измеренных сигналов спектральной интенсивности. Глаз пациента освещается ближним инфракрасным излучением, которое проходит в глаз через роговицу и водянистую влагу, отражается от радужной оболочки и/или поверхности хрусталика, а затем проходит через водянистую влагу и роговицу. Отраженное излучение улавливается и детектируется датчиком ближнего инфракрасного диапазона, который измеряет отраженную энергию в одном или нескольких диапазонах длин волн. Сравнение отраженной энергии с энергией источника обеспечивает измерение спектрального поглощения глазом, которое характерно для состава роговицы, водянистой влаги и других структур внутри глаза, через которые передается энергия или от которой она отражается. Устройство включает процессор для обработки спектральных данных и дисплей для считывания результата.Known device "Non-invasive glucose measurement method and apparatus (patent for invention US 5433197, IPC A61B 5/00, publ. 18.07.1995), containing a means for non-invasive irradiation of the eye in vivo with the energy of the near infrared range, having at least several lengths waves, means for measuring the spectral intensity of near infrared energy (infrared sensor), leaving the eye and generating electrical signals representing the specified measured intensity; and means for calculating the blood glucose concentration from variations of said measured spectral intensity signals. The patient's eye is illuminated with near-infrared radiation, which passes into the eye through the cornea and the aqueous humor, reflects off the iris and / or the lens surface, and then passes through the aqueous humor and cornea. Reflected radiation is captured and detected by a near infrared sensor, which measures reflected energy in one or more wavelength ranges. Comparison of reflected energy with source energy provides a measurement of spectral absorption by the eye, which is characteristic of the composition of the cornea, aqueous humor and other structures within the eye through which energy is transmitted or from which it is reflected. The device includes a processor for processing spectral data and a display for reading the result.

Недостатком данного устройства является специфичность и точность, зависящие от многомерной калибровки, связывающей измеренное спектральное поглощение водянистой влаги с измеренным уровнем глюкозы в крови и процессом прогнозирования. Также устройство не подходит для мониторинга глюкозы в течение дня в связи с проведением калибровки при каждом измерении концентрации глюкозы.The disadvantage of this device is the specificity and accuracy, depending on the multivariate calibration linking the measured spectral absorption of aqueous humor with the measured blood glucose level and the prediction process. Also, the device is not suitable for glucose monitoring during the day due to the calibration performed with each glucose measurement.

Наиболее близким является известное устройство “Неинвазивный датчик глюкозы в крови” (патент на изобретение CN103892843A, A61B 5/145, опубл. 02.07.2014) для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, содержащий: подложку, первый металлический слой, второй металлический слой и блок измерения глюкозы. Первый металлический слой формируется на одной стороне подложки, второй металлический слой формируется на другой стороне подложки, а блок измерения глюкозы электрически соединен с первым металлическим слоем и вторым металлическим слоем и обеспечивает радиочастотное излучение сигналов. Первый металлический слой сформирован на одной стороне этой подложки и представляет собой по меньшей мере одну микрополосковую антенну; второй металлический слой должен быть сформирован на другой стороне этой подложки; при этом часть площади второго металлического слоя не перекрывается с первым металлическим слоем для создания широкополосного эффекта; проводимость первого металлического слоя может быть больше или меньше второго металлического слоя; ячейка, чувствительная к глюкозе в крови, электрически соединена одновременно с первым и вторым металлическим слоем. В данном изобретении один металлический слой является источником сигнала, а второй приемником (два порта). Техническим результатом изобретения является определение уровня глюкозы в крови неинвазивным методом в широкой полосе частот 1 - 8 ГГц. Данное устройство основано на определении потери мощности прошедшего сигнала, сформированного микрополосковой линией и отраженного в ячейку. The closest is the well-known device "Non-invasive blood glucose sensor" (patent for invention CN103892843A, A61B 5/145, publ. 02.07.2014) for non-invasive measurement of blood glucose concentration, containing: a substrate, a first metal layer, a second metal layer and a block measuring glucose. The first metal layer is formed on one side of the substrate, the second metal layer is formed on the other side of the substrate, and the glucose measuring unit is electrically connected to the first metal layer and the second metal layer and provides RF signals. The first metal layer is formed on one side of this substrate and is at least one microstrip antenna; a second metal layer must be formed on the other side of this substrate; a portion of the area of the second metal layer does not overlap with the first metal layer to create a broadband effect; the conductivity of the first metal layer may be greater or less than the second metal layer; the blood glucose sensing cell is electrically connected simultaneously to the first and second metal layers. In this invention, one metal layer is the signal source and the other is the receiver (two ports). The technical result of the invention is the determination of blood glucose levels by a non-invasive method in a wide frequency range of 1 - 8 GHz. This device is based on the determination of the power loss of the transmitted signal formed by the microstrip line and reflected into the cell.

Недостатками известного устройства являются использование источника и приемника излучения, что существенно увеличивает количество итераций для проведения измерения. Попеременное измерение двух составляющих сигнала, являющихся амплитудной и частотной характеристикой, не позволяет достичь высокой чувствительность и точности датчика.The disadvantages of the known device are the use of a radiation source and receiver, which significantly increases the number of iterations for the measurement. Alternating measurement of two signal components, which are amplitude and frequency characteristics, does not allow achieving high sensitivity and accuracy of the sensor.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание датчика с высокой чувствительностью для непрерывного мониторинга концентрации глюкозы в крови, обеспечивающего наиболее эффективную передачу энергии электромагнитного поля в сильно поглощающие биологические ткани при малых размерах устройства, за счет формирования ближнего поля. The technical task of the proposed utility model is to create a sensor with high sensitivity for continuous monitoring of the glucose concentration in the blood, which ensures the most efficient transmission of the electromagnetic field energy into highly absorbing biological tissues at a small size of the device, due to the formation of a near field.

Решение технической задачи достигается за счет того, что датчик для неинвазивного измерения концентрации глюкозы, состоит из диэлектрической подложки, первого металлического слоя, нанесенного на одной стороне подложки, второго металлического слоя, нанесенного на другой стороне подложки, и имеет широкую полосу рабочей частоты. Первый металлический слой состоит из расположенных на одной оси в центре подложки двухпетлевого, петлевого и щелевого вибраторов и обеспечивает формирование и пролонгирование ближнего поля, обеспечивающего высокую чувствительность датчика 0,5–0,7 дБ/(ммоль/л). Щелевой вибратор выполнен в виде рамки. Второй металлический слой представляет собой металлическую микрополосковую линию, через конец которой происходит запитывание всей конструкции. Внутри диэлектрической подложки находится металлический цилиндр, через который соединяются первый и второй металлические слои. The solution to the technical problem is achieved due to the fact that what a sensor for non-invasive measurement of glucose concentration, consists of a dielectric substrate, a first metal layer deposited on one side of the substrate, a second metal layer deposited on the other side of the substrate, and has a wide operating frequency band. The first metal layer consists of two-loop, loop and slot vibrators located on the same axis in the center of the substrate and provides the formation and prolongation of the near field, which provides a high sensor sensitivity of 0.5–0.7 dB / (mmol / L). The slotted vibrator is made in the form of a frame. The second metal layer is a metal microstrip line, through the end of which the entire structure is fed. Inside the dielectric substrate is a metal cylinder through which the first and second metal layers are connected.

Поле одного двухпетлевого вибратора наводит в петлевом вибраторе некоторую электродвижущую силу, что эквивалентно изменению сопротивления излучения или входного сопротивления вибратора. Поле, создаваемое системой вибраторов, позволяет получить однонаправленное излучение в ближней зоне без потери мощности. Использование комбинации из двухпетлевого, петлевого и щелевого вибраторов позволяет увеличить протяженность ближней зоны излучения. The field of one two-loop vibrator induces a certain electromotive force in the loop vibrator, which is equivalent to a change in the radiation resistance or the input impedance of the vibrator. The field generated by the vibrator system allows one to obtain unidirectional radiation in the near field without loss of power. The use of a combination of two-loop, loop and slot vibrators allows you to increase the length of the near-field radiation zone.

Наличие нескольких излучающих элементов, щелевого и петлевого вибратора, приводит к формированию реактивных частей специфического интерференционного потока энергии. Эти особенности конструкции датчика повышают чувствительность при ближнепольной диагностике биологических сред и объектов, в том числе при измерении концентрации глюкозы. The presence of several emitting elements, a slot and loop vibrator, leads to the formation of reactive parts of a specific interference energy flow. These design features of the sensor increase the sensitivity for near-field diagnostics of biological media and objects, including when measuring glucose concentration.

Кроме того, заявляемая полезная модель отличается тем, что диэлектрическая подложка имеет гибкую структуру за счет композитного материала из политетрафторэтилена, с относительной диэлектрической проницаемостью 2,5–4,1 отн. ед., с толщиной 0,76–1,2 мм.In addition, the claimed utility model is characterized in that the dielectric substrate has a flexible structure due to the composite material made of polytetrafluoroethylene, with a relative dielectric constant of 2.5-4.1 rel. units, with a thickness of 0.76-1.2 mm.

Кроме того заявляемая полезная модель отличается тем, что первый и второй металлические слои состоят из проводящего материала, расположенного на диэлектрической подложке с электрической проводимостью 4,561 . 107 – 6,3012 . 107  См/м, с толщиной проводящего материала 0,017–0,1 мм.In addition, the claimed utility model is characterized in that the first and second metal layers consist of a conductive material located on a dielectric substrate with an electrical conductivity of 4.561 . 10 7 - 6.3012 . 10 7 S / m, with a conductive material thickness of 0.017–0.1 mm.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика для неинвазивного измерения концентрации глюкозы, где цифрами обозначены: FIG. 1 shows the design of a sensor for non-invasive measurement of glucose concentration, where numbers indicate:

1 – двухпетлевой вибратор, 1 - two-loop vibrator,

2 – металлический цилиндр, 2 - metal cylinder,

3 – петлевой вибратор, 3 - loop vibrator,

4 – щелевой вибратор, 4 - slot vibrator,

5 – диэлектрическая подложка, 5 - dielectric substrate,

6 – микрополосковая линия.6 - microstrip line.

На фиг. 2 представлена зависимость коэффициента отражения от частоты для различной концентрации глюкозы.FIG. 2 shows the dependence of the reflection coefficient on frequency for various glucose concentrations.

Пример работы заявленной полезной модели приведен ниже.An example of the claimed utility model is shown below.

Датчик запитывается через микрополосковую линию (второй металлический слой) 6, которая в свою очередь на резонансной частоте создает поле, направленное в противоположную сторону через диэлектрическую подложку 5. Энергия, прошедшая на первый металлический слой через металлический цилиндр 2, возбуждает петлевой вибратор 3, создающий ближнее поле датчика. Щелевой вибратор 4, выполненный в форме рамки, фокусирует энергию как от микрополосковой линии, так и от петлевого вибратора 3. Двухпетлевой вибратор 1 формирует основное ближнее поле, фокусирует его за счет своей структуры, и тем самым обеспечивает однонаправленное излучение (пролонгированное ближнее поле) всей комбинации вибраторов и микрополосковой линии.The sensor is powered through a microstrip line (second metal layer) 6, which, in turn, at the resonant frequency creates a field directed in the opposite direction through the dielectric substrate 5. The energy transmitted to the first metal layer through the metal cylinder 2 excites the loop vibrator 3, which creates a near sensor field. The slot vibrator 4, made in the form of a frame, focuses energy both from the microstrip line and from the loop vibrator 3. The two-loop vibrator 1 forms the main near field, focuses it due to its structure, and thereby provides unidirectional radiation (prolonged near field) throughout combinations of vibrators and microstrip line.

Первый и второй металлический слой расположены на гибкой диэлектрической подложке, гибкость которой обеспечивается за счет использования композитного материала на основе политетрафторэтилена. Гибкость конструкции, обеспечивает плотное прилегание к месту крепления датчика.The first and second metal layers are located on a flexible dielectric substrate, the flexibility of which is provided by the use of a composite material based on polytetrafluoroethylene. Design flexibility, provides a snug fit to the sensor attachment point.

Первый и второй металлические слои состоят из проводящего материала, расположенного на диэлектрической подложке, обеспечивающие передачу энергии в широком диапазоне частот устройства.The first and second metal layers are composed of a conductive material located on a dielectric substrate, providing energy transfer over a wide frequency range of the device.

Для подтверждения работы датчика и определения его чувствительности проводились измерения и дальнейшее сравнение параметра S11 физраствора с разными концентрациями глюкозы. При этом физраствор проходил через силиконовую трубку, имитирующую кровеносный сосуд, находящуюся в фантоме биологической ткани руки человека. Датчик при таких измерениях прикладывался вплотную к фантому. Оптимальный диапазон частот для определения концентрации глюкозы данного датчика составляет 1,3–1,6 ГГц (Фиг. 2). Для данного диапазона частот чувствительность составила 0,5–0,7 дБ/(ммоль/л). To confirm the operation of the sensor and determine its sensitivity, measurements and further comparison of the S11 parameter of saline solution with different glucose concentrations were carried out. At the same time, the saline solution passed through a silicone tube imitating a blood vessel located in a phantom of the biological tissue of a human hand. During such measurements, the sensor was applied close to the phantom. The optimal frequency range for determining the glucose concentration of this sensor is 1.3-1.6 GHz (Fig. 2). For this frequency range, the sensitivity was 0.5–0.7 dB / (mmol / L).

Преимуществами заявленной конструкции датчика являются: высокая чувствительность, проведение постоянного мониторинга концентрации глюкозы при ее малом изменении, эффективная передача энергии электромагнитного поля в сильно поглощающие биологические ткани при малых размерах устройства за счет формирования и пролонгирования ближнего поля вторым металлическим слоем, представляющим собой комбинацию двухпетлевого вибратора, петлевого вибратора и щелевого вибратора.The advantages of the claimed sensor design are: high sensitivity, continuous monitoring of glucose concentration at its small change, effective transfer of electromagnetic field energy to highly absorbing biological tissues at small sizes of the device due to the formation and prolongation of the near field by the second metal layer, which is a combination of a two-loop vibrator, loop vibrator and slot vibrator.

Claims (3)

1. Датчик для неинвазивного измерения концентрации глюкозы, состоящий из диэлектрической подложки, первого металлического слоя, нанесенного на одной стороне подложки, второго металлического слоя, нанесенного на другой стороне подложки, отличающийся тем, что первый металлический слой состоит из расположенных на одной оси в центре подложки двухпетлевого вибратора, петлевого вибратора и щелевого вибратора в виде рамки и обеспечивает формирование и пролонгирование ближнего поля, обеспечивающего чувствительность датчика 0,5-0,7 дБ/(ммоль/л), второй металлический слой представляет собой металлическую микрополосковую линию, через конец которой происходит записывание всей конструкции, причем первый и второй металлические слои соединены через металлический цилиндр, находящийся внутри диэлектрической подложки.1. A sensor for non-invasive measurement of glucose concentration, consisting of a dielectric substrate, a first metal layer deposited on one side of the substrate, a second metal layer deposited on the other side of the substrate, characterized in that the first metal layer consists of located on the same axis in the center of the substrate a two-loop vibrator, a loop vibrator and a slotted vibrator in the form of a frame and provides the formation and prolongation of the near field, providing a sensor sensitivity of 0.5-0.7 dB / (mmol / L), the second metal layer is a metal microstrip line, through the end of which there is recording the entire structure, with the first and second metal layers connected through a metal cylinder located inside the dielectric substrate. 2. Датчик для неинвазивного измерения концентрации глюкозы по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка имеет гибкую структуру за счет композитного материала из политетрафторэтилена, с относительной диэлектрической проницаемостью 2,5-4,1 отн. ед., с толщиной 0,76-1,2 мм.2. A sensor for non-invasive measurement of glucose concentration according to claim 1, characterized in that the dielectric substrate has a flexible structure due to the composite material made of polytetrafluoroethylene, with a relative dielectric constant of 2.5-4.1 rel. units, with a thickness of 0.76-1.2 mm. 3. Датчик для неинвазивного измерения концентрации глюкозы по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй металлические слои состоят из проводящего материала, расположенного на диэлектрической подложке с электрической проводимостью 4,561⋅107-6,3012⋅107 См/м, с толщиной проводящего материала 0,017-0,1 мм.3. A sensor for non-invasive measurement of glucose concentration according to claim 1, characterized in that the first and second metal layers consist of a conductive material located on a dielectric substrate with an electrical conductivity of 4.561⋅10 7 -6.3012⋅10 7 S / m, s the thickness of the conductive material is 0.017-0.1 mm.
RU2021114355U 2021-05-21 2021-05-21 SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION RU207850U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114355U RU207850U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114355U RU207850U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU207850U1 true RU207850U1 (en) 2021-11-19

Family

ID=78719577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114355U RU207850U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU207850U1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103892843A (en) * 2012-12-27 2014-07-02 龙华科技大学 Non-intrusive blood glucose measurer
RU2013123509A (en) * 2010-11-01 2014-12-10 Юниверсити Колледж Кардифф Консалтентс Лимитед DEVICE FOR IN-VIVO DETERMINING THE BLOOD Glucose Level
WO2018062703A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 최규동 Portable diabetic region diagnostic device using ultra wide band impulse radar
KR20180088156A (en) * 2017-01-26 2018-08-03 울산과학기술원 In vivo glucose sensing microsystem and apparatus
CN108899641A (en) * 2018-06-08 2018-11-27 天津大学 A pocket super-broadband antenna for ear-lobe blood glucose Concentration Testing
CN109350077A (en) * 2018-10-19 2019-02-19 天津大学 Blood sugar concentration detection method based on ultra-wideband microwave S12 parameter
US20190104939A1 (en) * 2017-10-05 2019-04-11 American University Of Beirut Novel non-invasive biological, chemical markers and tracers monitoring device in blood including glucose monitoring using adaptive rf circuits and antenna design
KR101974284B1 (en) * 2017-10-24 2019-04-30 울산과학기술원 Apparatus and method for glucose sensing
US20190231237A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-01 University Of South Florida System and method for non-invasive blood glucose monitoring
CN111555017A (en) * 2020-04-23 2020-08-18 天津大学 Ultra-wideband antenna for detecting blood sugar concentration of ear lobe

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013123509A (en) * 2010-11-01 2014-12-10 Юниверсити Колледж Кардифф Консалтентс Лимитед DEVICE FOR IN-VIVO DETERMINING THE BLOOD Glucose Level
CN103892843A (en) * 2012-12-27 2014-07-02 龙华科技大学 Non-intrusive blood glucose measurer
WO2018062703A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 최규동 Portable diabetic region diagnostic device using ultra wide band impulse radar
KR20180088156A (en) * 2017-01-26 2018-08-03 울산과학기술원 In vivo glucose sensing microsystem and apparatus
US20190104939A1 (en) * 2017-10-05 2019-04-11 American University Of Beirut Novel non-invasive biological, chemical markers and tracers monitoring device in blood including glucose monitoring using adaptive rf circuits and antenna design
KR101974284B1 (en) * 2017-10-24 2019-04-30 울산과학기술원 Apparatus and method for glucose sensing
US20190231237A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-01 University Of South Florida System and method for non-invasive blood glucose monitoring
CN108899641A (en) * 2018-06-08 2018-11-27 天津大学 A pocket super-broadband antenna for ear-lobe blood glucose Concentration Testing
CN109350077A (en) * 2018-10-19 2019-02-19 天津大学 Blood sugar concentration detection method based on ultra-wideband microwave S12 parameter
CN111555017A (en) * 2020-04-23 2020-08-18 天津大学 Ultra-wideband antenna for detecting blood sugar concentration of ear lobe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230218205A1 (en) Sensor
US7020506B2 (en) Method and system for non-invasive determination of blood-related parameters
US11229383B2 (en) Methods and systems for non-invasive measurement of blood glucose concentration by transmission of millimeter waves through human skin
Wang et al. Microwave-induced acoustic imaging of biological tissues
US9198607B2 (en) Armband for a detection device for the detection of a blood count parameter
US10765352B2 (en) Multi-sensor non-invasive blood glucose monitoring instrument based on impedance spectroscopy-optical method
KR101184420B1 (en) Apparatus and method of sensing glucose using non-invasive sensor
US20170143231A1 (en) Monitoring the body using microwaves
JP2002514756A (en) Thermoacoustic tissue scanner
JP5990182B2 (en) Detection device for detecting blood cell count parameters
US9028408B2 (en) Detection device for the detection of a blood count parameter
KR101953293B1 (en) Apparatus and method of sensing glucose using electromagnetic wave and multi cavity resonance
CN109199381A (en) A kind of holography microwave elastogram system and its imaging method
RU207850U1 (en) SENSOR FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF GLUCOSE CONCENTRATION
KR101109556B1 (en) Microminiature device for sensing glucose
US11406294B2 (en) System and method for improved monitoring of a sample
US20060241436A1 (en) Method and apparatus for non-invasive measurement of a temperature change inside a living body
RU2744537C1 (en) Antenna-applicator for measuring the temperature of internal tissues of a biological object
US20220378338A1 (en) Metering device for blood glucose concentration based on microwave signals
RU2562025C1 (en) Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object
JP5947566B2 (en) Blood flow measuring device
Bizri et al. Simulation of RF biological tissues response towards remote sensing ECG device
Guo et al. Adaptive and Robust Methods for Thermoacoustic and Photoacoustic Tomography
TR2021014976A1 (en) High precision noninvasive blood glucose measurement sensor and system with microstrip technology.
KR20200077757A (en) Electromagnetic Wave based Non-Invasive Glucose Sensor and Sensing Method thereof