Complementary Split Ring Resonator(CSRR)를 이용한 포도당과 염화나트륨 수용액의 비침습적 구별

Abstract

본 논문에서는 complementary split ring resonator(CSRR)을 이용하여 마이크로파 대역에서 비침습적으로 포도당 수용액과 염화나트륨 수용액을 구별하였다. 개방형 동축 프로브로 측정한 두 수용액의 전기적 특성을 기반으로 구별이 유리한주파수에서 동작하는 CSRR을 설계, 제작하였다. 그리고 공진기의 전기장이 강하게 형성되는 부분에 수용액을 집중시키기 위해 PDMS mold를 제작하였고, 라미네이트 필름으로 수용액과 공진기의 접촉을 방지하였다. 두 수용액의 농도는인체 혈당 농도 범위인 400 mg/dL까지 100 mg/dL 단위로 나누었고, 50 μL의 수용액으로 실험하였다. 공진 주파수에서포도당 수용액과 염화나트륨 수용액의 투과계수(S21)를 측정한 결과, 100 mg/dL 농도 변화 대비 각각 -0.06 dB, 0.14 dB 변하는 것을 확인하였고, 상반된 경향을 통해 두 수용액의 농도에 따른 S21의 변화를 선택적으로 구별하였다.

In this work, glucose solution and sodium chloride solution were distinguished noninvasively using a microwave complementary split-ring resonator (CSRR). Based on the electrical properties of the two solutions measured using a open-ended coaxial probe, a CSRR was designed and fabricated for operation at a specific frequency that facilitates differentiating the two solutions. Furthermore, a polydimethylsiloxane mold was fabricated to concentrate the solution at a region where the electric field of the resonator was strongest, and a laminating film was used to prevent contact between the solution and resonator. Experiments were performed by dropping 50 μL of the solution in steps of 100 mg/dL up to a maximum human blood glucose level of 400 mg/dL. Our experiments confirmed that the transmission coefficients (S21) of glucose solution and sodium chloride solution exhibit variations of −0.06 dB and 0.14 dB, respectively, per 100 mg/dL concentration change at the resonance frequency. Thus, the opposite trends in the variation of S21 with change in the concentration of the two solutions can be used to distinguish between them.