A Study on Slot Coupled Capacitor Resonator for Non-Invasive Glucose Monitoring in Earlobe

In this paper, the resonator with a parallel plate capacitor is newly proposed around sub-microwave frequency band and applied to earlobe for non-invasive glucose monitoring the human biological tissue. The capacitor including the earlobe as dielectric material is connected to inductive slot in the ground plane of the microstrip line. Based on the simulation, one port resonator circuit is designed and fabricated as a prototype. Three step glucose concentration levels(0, 250, 500 mg/dL) was tested, and its reflection coefficients($S_{11}$) were measured. Owing to high Q resonator more than 100, resonant frequency shift of about 9 MHz per glucose level of 250 mg/dL has been successfully measured. This proves that the proposed sensor is applicable to a blood glucose sensor.

귓불에서 비침습 혈당관찰을 위한 슬롯결합 커패시터 공진기 연구

본 연구는 인체 귓불 생체조직을 유전체로 하는 평행판 커패시터를 이용한 새로운 방식의 공진기를 제안하였으며, 비 침습 방식으로 준 마이크로파 신호를 이용하여 생체조직의 혈당변화를 관찰할 수 있는 가능성을 연구하였다. 공진기는 마이크로스트립 선로의 접지면을 활용하여 용량성 슬롯(inductive slot)과 연결된 평행판 커패시터로 구성된다. 커패시터 도체판은 인체조직을 가상한 팬텀 박스(phantom box)를 포함한다. 시뮬레이션을 토대로 제안된 공진기를 설계하여 제작하였다. 혈당 농도 수준변화를 3단계(0, 250, 500 mg/dL)에서 실험하였고, 반사계수($S_{11}$)가 측정되었다. 100 이상의 높은 Q 값을 갖는 공진기를 통해, 900 MHz 대역 부근에서 250 mg/dL의 농도 수준변화 대비 약 9 MHz의 주파수 천이가 관찰되어 혈당 센서에 적용 가능성을 입증하였다.