由于不同数量的白细胞（WBC）在溶液中具有适应渗透压，细胞本身与溶液浓度相近，导致介电性质相似，因此微波传感器难以直接感知溶液中 WBC 数量变化。本文提出一种高灵敏、线性的介电启发微波生物传感器，通过蒸发法进行 WBC 计数。该方法将细胞溶液滴加到芯片上，待其自然完全蒸发后记录测量数据。传感器采用集成无源器件（IPD）工艺在砷化镓...
连续血糖监测系统（CGMS）因优于传统指尖血糖监测而日益普及，但现有商用CGMS通常仅能使用数天至数月。本文提出一种耐用、高灵敏且微创的植入式电磁生物传感器，用于连续血糖监测，可追踪血糖水平（BGL）的微小变化。该传感器利用强振荡近场检测组织间液（ISF）和血液因血糖变化引起的介电常数微小变化，并采用生物相容性封装材料覆盖传感器，以...
近期研究关注单层磷化硼的氢化工程及其在纳米电子中的潜在应用。本文耦合密度泛函理论（DFT）与有限元方法（FEM），对基于氢化磷化硼单层的蝴蝶结三角环（BTR）微结构进行结构与性能分析。作者计算了氢化磷化硼的载流子迁移率，揭示了结构参数和材料参数对共振频率的影响，并讨论了等边三角环两个尖端处电场的变化。结果表明，氢化磷化硼单层中电子在...
连续血糖监测系统（CGMS）在糖尿病管理中日益重要。现有商用CGMS主要有两种工作原理：针式系统（如酶促Freestyle Libre）寿命数周，植入式系统（如荧光Senseonics）寿命数月。作为替代，本文提出一种可皮下植入的电磁传感器，能够追踪因血糖水平（BGL）变化引起的介电常数微小变化。在受控环境中，通过猪和比格的静脉葡萄...
电偶极共振通常因强自由空间耦合和高辐射损耗而具有低品质因子和宽共振线宽。本文提出通过环形偶极干涉增强电共振品质因子的策略。为验证该策略，设计了由两个谐振器组成的超表面，分别对应电偶极和环形偶极。根据两种偶极模式的相长和相消混合，与常规电偶极共振相比，两个混合模式分别表现出增强和降低的品质因子。作为高Q共振的实际应用，进一步实验研究了...
本研究提出一种基于集成无源器件（IPD）技术的高性能谐振器生物传感器，用于无中介物葡萄糖识别。该传感器在砷化镓（GaAs）基底上制备，核心结构为空气桥电容器，外部为圆形螺旋电感，内部电容用于改善指示性能。传感机制基于样品滴加后表面分子在微波场中的再极化与重排：微观上葡萄糖和水分子改变电磁场分布并产生偶极极化，宏观上表现为谐振频率和幅...
本文报道了一种用于葡萄糖检测的高灵敏度、可定量、线性且无中介体的谐振器基微波生物传感器。该传感器采用先进微加工技术制备于砷化镓（GaAs）基底上，由空气桥型非对称差动螺旋电感（L）和中心加载圆形指状互指电容（C）构成。交织的非对称差动电感用于获得高电感值和合适品质因数，中心互指电容用于产生增强电场。器件被优化为在较低谐振频率工作，以...
本文报道了一种工作于微波频段的高灵敏闭环内嵌开环谐振器生物传感器，用于测量人体血糖水平。该传感器基于高场约束与能量集中原理，将电磁能量聚集在传感表面，从而提高测量精度。传感器采用光刻工艺在500 μm厚硅基底上制备微米级铜结构，由闭环微带线及其内部耦合的双开环谐振器组成，可在目标微波频率下工作。体外测试使用不同浓度的去离子水葡萄糖溶...
本文开发了一种基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）与超材料太赫兹传感器相结合的快速脂肪酸（FA）检测方法。作者测量了具有不同双键数的油酸、亚油酸和α-亚麻酸，以及具有不同构象的α-亚麻酸和γ-亚麻酸的太赫兹响应。为解释四种脂肪酸引起的谐振频率红移，进一步在太赫兹波段测量了它们的介电常数。同时尝试用拉曼光谱识别四种脂肪酸，但由于荧光干...
本文报道了一种基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术的新型无线微流控生物传感器。该无线生物传感器由平面螺旋电感和平行板电容构成的 LC 谐振天线组成，并在 LTCC 基底中集成微通道弯折。传感器的无线响应与其谐振频率的变化相关，而谐振频率变化源于微通道内流动液体介电常数的改变。作者展示了该传感器对介电常数从 3 到 78.5 的不同有机液...
本文系统综述了基于电磁波（EM）的生物传感器，涵盖射频（RF）、微波（MW）、毫米波（mmW）、太赫兹（THz）和光学传感。作者将生物物质视为具有频率依赖介电特性的介质，其极化与色散可用介电常数和电导率描述；通过观察细胞或组织的独特介电谱，可区分癌变与健康组织，或通过介电常数变化定量葡萄糖、神经递质、维生素、蛋白质等生物分子。光学生...
本文提出一种结合定容结构的射频（RF）贴片生物传感器概念，用于基于频率变化及时监测个体血糖水平。作者开发了两种贴片生物传感器，分别集成背面槽（0.53 μL）和正面罐（0.70 μL）结构，以排除待测葡萄糖样品流动性、形状和厚度带来的干扰，实现精确、高效检测。将不同浓度（50–600 mg/dL）的葡萄糖检测液滴入定容结构后，样品与...
本文提出一种基于互指电容（IDC）的葡萄糖生物传感器，用于测量1 µM至1 M范围内的葡萄糖浓度。作者研究了Auramine O、Nile red、Rhodamine B和Reichardt’s dye（R-dye）四种溶剂致色染料，并将其分别掺入聚氯乙烯（PVC）与N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）溶液中，制备相应的介电/传感材料。...
深入理解分子掺杂在石墨烯光学与电子性质调控中的作用，对石墨烯相关研究至关重要。罗丹明6G（R6G）分子吸附到缺陷丰富的还原氧化石墨烯（RGO）纳米片上，会引起费米能级移动，并导致其光学常数发生变化。作者利用石墨烯纳米片这种光学性质变化，构建了一种分子水平超灵敏表面等离子共振（SPR）生物传感器，检出限达到10^-17 M（0.01 ...
本文提出光子晶体增强显微镜（PCEM）作为一种无标记生物传感器成像技术，用于测量细胞表面附着及附着调制。该方法将光子晶体光学谐振器表面集成到常规微孔板孔中，并采用显微镜检测系统测量细胞-传感器界面介电常数局部变化引起的共振耦合条件偏移。研究在四个模型体系中验证：HepG2/C3肝癌细胞用于表征生长与运动背景下的细胞黏附；Panc-1...
传感器在医疗等多个领域日益重要。开发低成本、微型化、高选择性和高灵敏度，并且控制与分析均可集成于同一芯片的传感器十分必要。此类传感器可采用微机电系统（MEMS）实现；由于其在半导体基底上制造，可方便地集成额外信号处理电路，从而提供多路复用和模数转换等功能。本文提出一种多传感器片上系统（SoC）设计的通用框架，包括智能信号处理、内置自...