Abstract
As a basic research for the development of a non-invasive blood glucose sensor using millimeter waves, we have presented a method for measuring the dielectric properties of high loss dielectrics, based on the reflection method, and investigated the variation of the dielectric properties of glucose-water and glucose -0.9% NaCl solutions in the 10～90 GHz range. In the proposed method, a minimal reflection condition is formed by placing a specially-chosen low-loss plane-parallel plate in front of a high-loss medium under test at a given frequency range. Using the minimal power reflection coefficient and the corresponding frequency at this condition, tile dielectric properties of the medium can be determined. The measured results on pure water have shown the adequacy of the proposed method. The measured results on glucose-water and glucose -0.9% NaCl solutions in the 10～90 GHz range showed that the variations of the dielectric properties of glucose solutions according to the change of their glucose concentration were maximum in the 30～45 GHz range. From these facts we concluded that the variation of about 3 mole/L in the glucose solutions must be distinguished With the measurement accuracies of ±0.1 dB and ±0.01 GHz.
본 논문은 밀리미터파를 이용한 무혈혈당측정기 개발의 기초연구로서, 높은 유전손실을 지닌 유전체의 반사 유전특성 측정법을 제시하고, 이에 의해 10～90 GHz의 밀리미터파 대역에서 글루코오스 농도에 따른 글루코오스 수용액 및 글루코오스 -0.9% NaCl 용액의 유전특성 변화를 조사하였다. 제시된 측정법은 측정 유전제의 앞단에 평행평면판을 배치하여 측정 주파수대역 내에서 전력반사계수가 최소가 되는 최소반사조건이 형성되도록 하고, 이 조건에서 측정된 최소 전력반사계수와 주파수로부터 측정 유전체의 유전특성을 결정할 수 있는 방법이다. 순수의 유전특성에 대한 측정 결과들은 제시된 측정법의 타당성을 입증하였다. 또한 10～90 GHz 대역에서 글루코오스 농도 변화에 따른 글루코오스 용액 및 글루코오스 -0.9% NaCl 용액들의 유전특성 변화에 대한 실험을 통해, 타 대역에 비해 30～45 GHz 범위에서 글루코오스 농도 변화에 의한 각 용액들의 유전특성의 변화가 최대임을 알 수 있었다. 이를 통해 본 측정법에서 전력반사계수와 주파수의 측정 정밀도가 각각 ±0.1 dB와 ±0.01 GHz일 경우, 대략 3 mole/L 정도의 분해능으로 용액 내 글루코오스 농도 변화를 측정할 수 있음을 보였다.