Mikrovlnný mikropáskový senzor pro stanovení koncentrace glukózy v krvi

Abstract

Cílem této bakalářské práce je přispět k vývoji spolehlivé neinvazivní metody měření glukózy v krvi. První polovina praktické části práce je věnována problematice tvorby numerického modelu již existujícího mikrovlnného mikropáskového senzoru, který byl virtuálně přiložen postupně ke dvěma modelům krev-glukóza v simulátoru elektromagnetického pole COMSOL Multiphysics. Na základě provedených numerických simulací byla sledována charakteristika přenosového parametru S21 pro uvažované modely krev-glukóza. Rozsah sledovaných koncentrací glukózy v krvi byl v intervalu 0-20 mmol/l pro numerické simulace. Získaná syntetická data z numerických simulací byla porovnávána s výsledky experimentálního měření parametru S21 na vzorcích prasečí krve. Parametr S21 byl v experimentální části snímán pomocí mikrovlnného mikropáskového senzoru připojeného k vektorovému analyzátoru obvodů. Sledovaný parametr byl pro obě části měřen na pracovních frekvencích 1,5 GHz. 2 GHz a 2,5 GHz. Koncentrace glukózy ve vzorcích prasečí krve se pohybovala mezi 5-25 mmol/l. Teplota měřených vzorků byla 33,5 ? 0,5 °C.

Focus of this thesis was to contribute to the development of a reliable non-invasive blood-glucose levels measurement method. First half of this thesis was dedicated to development of a numerical model of an existing microwave microstrip sensor, which was virtually attached to two models of blood-glucose solution in an electromagnetic field simulator - COMSOL Multiphysics. Transmission coefficient S21 was obtained by means of numerical simulations. Range of the observed glucose concentrations in blood was in case of numerical simulations between 0 20 mmol/l. In the experimental phase of this thesis, S21 parameter was measured using the microwave microstrip sensor connected to the vector network analyzer and pig blood-glucose solutions. The observed parameter was measured at frequencies 1,5, 2 and 2,5 GHz. Glucose concentration in pig blood-glucose solutions was between 5-25 mmol/l. Temperature of measured samples was 33,5 ? 0,5 °C.