一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器，包括上层介质基板上层的顶层馈电环、下层的中间层一SRRs环；下层介质基板的上层的中间层二SRRs环、下层的底层馈电环；所述上层介质基板的顶层正中心的顶层馈电环伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；所述下层介质基板的底层正中心的底层馈电环伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；微型传感器的顶层馈电环与底层馈电环尺寸大小相等，方向相反180°；微型传感器的中间层一SRRs环与中间层二SRRs环大小相等，方向相反180°；中间层一SRRs环和中间层二SRRs环上的两条平行金属之间的区域电场强度最大。该传感器不仅具备对血糖介电常数精确测量的优良性能，而且具有很高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器
本专利技术属于微波
，提出了一种新型的四层微型传感器，实现无创监测人体的血糖浓度并进行测量。
技术介绍
随着微波技术的日益发展，微波射频器件在各类民用的电子设备中的使用率日益高涨，其中无接触式测量介质材料的介电常数的技术越来越成熟。因此可以利用微波测量介质的介电常数的技术实现无创测量人体手指中的血糖的相对介电常数，从而间接测量出人体的血糖的浓度。相比于传统的检测血糖浓度的办法，我们开发的无创监测血糖浓度的微型传感器无需在指尖抽取血液进行检测，可直接将人体手指放入传感器之间，传感器一端发送微波，并检测传感器另一端传递过来的信号，可以通过测量微波信号反向传输系数S11或者正向传输系数S21的频偏来计算血糖浓度的数值和变化趋势。根据微波传感器的特性设计出一款小型化微波传感器来实时测量人体血糖浓度数据，并可以实时跟踪血糖浓度的变化趋势，具有小型、便携、易用、无创无痛的创新性优势。此血糖浓度微波传感器在人们的日常生活中甚至是医学领域都将有相当广阔的应用前景，血糖监测的普遍使用利于医生和患者更好地掌控糖尿病患者的血糖变化，对生活规律、活动、运动、饮食以及合理用药都具有重要的指导意义，并可以帮助糖尿病患者随时发现问题，及时到医院就医。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现无创监测人体血糖浓度，提出了一种基于磁耦合的超小型、高Q值、高灵敏度以及强抗干扰的微型传感器。其具体技术方案如下：一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器，包括上层介质基板上层的顶层馈电环、下层的中间层一SRRs环；下层介质基板的上层的中间层二SRRs环、下层的底层馈电环；所述上层介质基板的顶层正中心的顶层馈电环伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；所述下层介质基板的底层正中心的底层馈电环伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；微型传感器的顶层馈电环与底层馈电环尺寸大小相等，方向相反180°；微型传感器的中间层一SRRs环与中间层二SRRs环大小相等，方向相反180°；中间层一SRRs环和中间层二SRRs环上的两条平行金属之间的区域电场强度最大。进一步的，方向相反的中间层一SRRs环与中间层二SRRs环耦合增加整体结构的等效电容和等效电感。进一步的，该传感器的中心谐振频率为371.6Mhz，-10dB带宽为1.64MHz，相应的Q值为227。本专利技术的微型传感器具备优良的性能，此外结构对称简单，双层PCB板印刷设计、超小的电尺寸和强抗干扰能力，使其具备在非实验室条件下作精确测量的能力，具有极强的实用性，可广泛推广使用。附图说明图1a-图1h是本专利技术的整体结构以及参数标注图，其中图1a为传感器顶层，图1b为传感器中间层一，图1c为传感器顶层与中间层一的相对位置，图1d为传感器中间层二，图1e为传感器底层，图1f为传感器底层与中间层二的相对位置，图1g为传感器三维立体图，图1h为传感器三维立体效果图；图2是本专利技术的S11和S21参数示意图；图3是本专利技术的电场分布示意图；图4是本专利技术的反射系数S11与待测介质块介电常数关系示意图；图5是本专利技术的正向传输系数S21与待测介质块介电常数的关系图；图中：1-上层介质基板；2-顶层馈电环；3-中间层一SRRs环；4-场强最强分布的区域；5-下层介质基板；6-中间层二SRRs环；7-底层馈电环。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的传感器作进一步说明。如图1a-图1h所示，本专利技术的基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器，包括上层介质基板1上层的顶层馈电环2、下层的中间层一SRRs环3；下层介质基板5的上层的中间层二SRRs环6、下层的底层馈电环7；上层介质基板1的顶层正中心的顶层馈电环2伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；下层介质基板5的底层正中心的底层馈电环7伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；微型传感器的顶层馈电环2与底层馈电环7尺寸大小相等，方向相反180°；微型传感器中间层一SRRs环3与中间层二SRRs环6大小相等，方向相反180°；中间层一SRRs环3和中间层二SRRs环6上的两条平行金属为电场强度最大的区域4，该区域放置待测样本能最大化传感器对血糖的介电常数的灵敏度。本专利技术的传感器的设计是在三维电磁仿真软件HFSS环境下进行的，相关的尺寸是通过软件优化所确定，如下表所示：其中上层和下层的介质基板大小均为20×30×1mm3的高频板F4B（介电常数2.2，磁导率1，损耗正切0.003），所有参数单位为毫米。如图2所示的S参数图，传感器的中心谐振频率为371.6Mhz，实现了超小的相对尺寸设计，传感器-10dB带宽为1.64MHz，相应的Q值约为227，实现了传感器的高Q值特性。如图3所示的电场分布图，中间层馈电环的电场分布均匀，表明此时工作在电小模式，同时中间层一与中间层二方向相反的SRRs环的耦合增加了整体结构的等效电容和等效电感，使得其拥有超小的电尺寸。中间层一SRRs环3和中间层二SRRs环6的两条平行的金属条上有最大的电场，因此待测介质块放置在两层SRRs环的两条平行的金属条的正中间为优选，可以极大的提高传感器对血糖的介电常数的灵敏度。如图4所示的反射系数与待测介质块介电常数的关系图，在电场强度最大的区域（本次选择顶层中心位置）放置一个20×30×9mm3待测介质块，图中显示反射系数对介质块介电常数的变化非常敏感，当待测介质块介电常数由1变为9时，传感器相应的谐振频率由371.6MHz变为342.1MHz，相对频率偏移达到7.93%，表现出对介电常数极好的灵敏度。同时也对电路的带宽要求降低。综合以上结果显示，本专利技术的传感器不仅具备对介电常数精确测量的优良性能（高Q值和高灵敏度），而且具有很高的实用性（超小的电尺寸和强抗干扰能力）。上述实例并非是对于本专利技术的限制，本专利技术也并非仅限于上述实例，只要符合本专利技术方法的要求，均属于本专利技术方法的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器，包括上层介质基板（1）上层的顶层馈电环（2）、下层的中间层一SRRs环（3）；下层介质基板（5）的上层的中间层二SRRs环（6）、下层的底层馈电环（7）；其特征在于：所述上层介质基板（1）的顶层正中心的顶层馈电环（2）伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；所述下层介质基板（5）的底层正中心的底层馈电环（7）伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；微型传感器的顶层馈电环（2）与底层馈电环（7）尺寸大小相等，方向相反180°；微型传感器的中间层一SRRs环（3）与中间层二SRRs环（6）大小相等，方向相反180°；中间层一SRRs环（3）和中间层二SRRs环（6）上的两条平行金属之间的区域（4）电场强度最大。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁耦合无创监测血糖浓度的微型传感器，包括上层介质基板（1）上层的顶层馈电环（2）、下层的中间层一SRRs环（3）；下层介质基板（5）的上层的中间层二SRRs环（6）、下层的底层馈电环（7）；其特征在于：所述上层介质基板（1）的顶层正中心的顶层馈电环（2）伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；所述下层介质基板（5）的底层正中心的底层馈电环（7）伸出馈电长脚用于连接SMA连接头；微型传感器的顶层馈电环（2）与底层馈电环（7）尺寸大小相等，方向相反180°；微型传感器的中间层一SRRs环（3）与中间层二SRRs...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沈阳，徐魁文，陈志刚，王雨琦，黄志华，谢宇麟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33