Methodenartikel

Fabricage en testen van een optisch geregelde microgolfsensor voor ureumniveaudetectie in urine

DOI:

10.3791/70483

⸱

5 mei 2026

 ,  , 
1Department of Electrical and Computer Engineering, Altinbas University, 2Department of Cybersecurity, College of Engineering, Al Ain University, 3Department of Automation and Artificial Intelligence Engineering, College of Information Engineering at Al-Nahrain University, 4International Applied and Theoretical Research Center (IATRC)

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft een goedkope, optisch gecontroleerde microgolfsensor voor het detecteren van ureum. Met behulp van een lichtafhankelijke weerstand en fractale constructie vertaalt het de optische eigenschappen van urine naar een lineaire RF-impedantierespons. Hoewel het op FR4 gebaseerde ontwerp veelbelovend is voor gebruik op het zorgpunt, vereist toekomstig werk laag-verlies materialen en klinische validatie van een draagbaar systeem.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het monitoren van ureumniveaus in de urine is cruciaal voor het beoordelen van de nierfunctie en hydratatie. Huidige methoden zijn vaak afhankelijk van intrusieve, kostbare of tijdrovende biochemische assays, die niet ideaal zijn voor point-of-care of continue monitoring. Dit protocol beschrijft de fabricage en het testen van een nieuwe, goedkope en zeer gevoelige microgolfsensor die is ontworpen voor het detecteren van ureaniveaus. De sensor integreert een circulaire spiraalspoel (CSI), een interdigitale condensator (IDC) en een lichtafhankelijke weerstand (LDR) op een FR4-substraat, die werkt op een resonantiefrequentie van 1,22 GHz. De belangrijkste innovatie is de optische besturing via de LDR, die, wanneer deze wordt blootgesteld aan een vaste lichtbron via een urinemonster, het insertieverlies (S₂₁) van de sensor lineair en kwantificeerbaar moduleert ten opzichte van ureumconcentratie. Het ontwerp bevat een back-loop trace en Hilbert-fractale stubs om diffractie-effecten te minimaliseren en impedantieafstemming te verbeteren, waardoor de meetnauwkeurigheid verbetert. We beschrijven de numerieke simulatie van de sensor met CST Microwave Studio, de fabricage via chemische etsen en de experimentele validatie met menselijke urinemonsters. De resultaten tonen een consistente en herhaalbare verschuiving in de S₂₁-parameter met variërende ureaniveaus, bevestigd door een neuraal netwerkmodel voor dataclassificatie. Deze sensor biedt een veelbelovend hulpmiddel voor niet-invasieve realtime biomedische diagnostiek.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Microgolfdetectietechnologie is uitgegroeid tot een krachtig hulpmiddel voor niet-invasieve karakterisering van biologische materialen vanwege de minimale contactvereisten, niet-destructieve penetratie en het veilige karakter van niet-ioniserende elektromagnetische golven1. De diëlektrische eigenschappen van lichaamsvloeistoffen zoals urine worden beïnvloed door hun chemische samenstelling, waaronder ureaconcentratie, waardoor ze detecteerbaar zijn via veranderingen in de voortplanting van microgolven2. Hoewel conventionele microgolfsensoren bestaan, ondervinden ze vaak uitdagingen op het gebied van gevoeligheid, miniaturisatie en optimalisatie van de kwaliteitsfactor (Q-factor) om kleine veranderingen in complexe vloeistoffen zoals urine3 te detecteren.

Recente ontwikkelingen hebben verschillende resonatorgeometrieën toegepast, zoals complementaire split-ring resonatoren (CSRR's) en fractale structuren, om de sensorprestaties te verbeteren4. Het bereiken van hoge gevoeligheid met een eenvoudig, goedkoop ontwerp blijft echter eenbelangrijke hindernis. De hier beschreven sensor pakt deze beperkingen aan door een CSI en IDC te combineren met een uniek optisch besturingsmechanisme6. De opname van een LDR maakt het mogelijk om de RF-prestaties van de sensor te moduleren door de optische transparantie van het urinemonster, wat correleert met ureumconcentratie7. Dit creëert een nieuw transduceermechanisme dat een biochemische eigenschap omzet in een meetbaar microgolfsignaal8.

Dit artikel biedt een gedetailleerd, stapsgewijs protocol voor het bouwen en bedienen van deze optisch aangestuurde microgolfsensor9. We behandelen de ontwerpredenering, simulatie-opstelling, fabricageproces, kalibratieprocedure en data-analysemethode, inclusief het gebruik van een machine learning-algoritme voor resultaatinterpretatie10. De representatieve resultaten tonen de effectiviteit van de sensor aan bij het detecteren van ureumniveaus in menselijke urinemonsters, wat het potentieel voor point-of-care diagnostische toepassingen benadrukt11.

Gedurende deze studie wordt de ureumconcentratie uitgedrukt in eenheden van mg/mol/cm3 om de genormaliseerde concentratiemetriek te weerspiegelen die is afgeleid van het transductiemechanisme van de sensor, die de optische demping per padeenheid (cm) relateert aan de molaire concentratie ureum (mol) genormaliseerd door massa (milligram)12. Om de vergelijking met standaard klinische literatuur te vergemakkelijken, kan deze eenheid worden omgezet naar conventionele eenheden als volgt: een ureumconcentratie van 1 mg/mol/cm3 komt overeen met ongeveer 1 mg/dL wanneer rekening wordt gehouden met de standaard meetpadlengte, of equivalent 0,166 mmol/L gegeven het molecuulgewicht van ureum (60,06 g/mol)13. Het concentratiebereik dat in deze studie werd onderzocht (150–450 mg/mol/cm3) komt overeen met klinisch relevante ureawaarden van 150–450 mg/dL, wat normale fysiologische waarden (ongeveer 200–400 mg/dL) en milde verhogingenvan 14 omvat. Deze afstemming zorgt ervoor dat de bevindingen interpreteerbaar zijn binnen de context van standaard biomedische praktijk15.

Het voorgestelde sensorontwerp wordt gemotiveerd door de behoefte aan een goedkope, niet-invasieve en realtime ureumdetectiemethode die beperkingen in bestaande microgolfdetectiebenaderingen aanpakt, die doorgaans uitsluitend vertrouwen op variaties in diëlektrische permittiviteit en vaak complexe kalibratievereisen. De nieuwigheid van dit werk ligt in de integratie van drie verschillende ontwerpelementen die samen een direct en lineair optisch-naar-microgolf transductiemechanisme mogelijk maken17. Ten eerste vormt de combinatie van een circulaire spiraalspoel (CSI) en een interdigitale condensator (IDC) een hoog-Q resonantie structuur die het elektromagnetisch veld concentreert in het sensorgebied, waardoor de gevoeligheid voor kleine veranderingen in het omliggende medium18 wordt vergroot. Ten tweede minimaliseert de integratie van Hilbert-fractale stubs bij de CSI-IDC-overgang de diffractie-effecten en optimaliseert het impedantiematching, waardoor de meetstabiliteit en herhaalbaarheid verbeterd19. Ten derde, en het belangrijkst, vertegenwoordigt de introductie van een LDR als optisch aangestuurd transduceerelement een breuk met conventionele microgolfsensoren; in plaats van uitsluitend te vertrouwen op de diëlektrische eigenschappen van het monster, maakt de LDR het mogelijk om de RF-respons van de sensor te moduleren door de optische transparantie van het urinemonster, wat correleert met ureumconcentratie20. Dit creëert een hybride optisch-microgolf transductiepad dat een biochemische eigenschap direct vertaalt naar een kwantificeerbare verschuiving in S₂₁ bij een vaste resonantiefrequentie21. Voor zover wij weten vertegenwoordigt dit werk de eerste demonstratie van een optisch gecontroleerde microgolfsensor voor ureumdetectie die een LDR combineert met een CSI-IDC fractaalversterkte resonator om een directe lineaire uitlezing te bereiken, waarmee de voorgestelde sensor een veelbelovend platform is voor niet-invasieve point-of-care diagnostiek22.

Het transductiemechanisme van de sensor is afhankelijk van een hybride optisch-microgolfpad waarbij de LDR de optische transparantie van urine — omgekeerd gecorreleerd met ureumconcentratie — vertaalt in een kwantificeerbare verschuiving in |S₂₁| door de impedantiebelasting van de circulaire spiraalspoel-interdigitale condensator (CSI-IDC) resonator23 te moduleren. Deze lineaire relatie vereenvoudigt de kalibratie en maakt realtime uitlezen mogelijk, waarmee het voorgestelde ontwerp wordt onderscheiden van conventionele microgolfsensoren die uitsluitend afhankelijk zijn van variaties in de diëlektrische permittiviteit. Klinisch gezien is urineureum een belangrijke biomarker voor nierfunctie en hydratatiestatus, met normale waarden variërend van 200–400 mg/dL; Afwijkingen kunnen wijzen op uitdroging, nierschade of stofwisselingsstoornissen. De sensor pakt de beperkingen van goudstandaard enzymatische assays aan—die laboratoriuminfrastructuur en getraind personeel vereisen—door snelle (<30 s), goedkope, niet-invasieve metingen te bieden met microlitermonsters, wat het potentieel voor point-of-care toepassingenondersteunt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ethische goedkeuring werd verkregen van de IATRC Review Board. Alle procedures waarbij menselijke urinemonsters betrokken zijn, voldeden aan de principes van de Verklaring van Helsinki. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd van alle deelnemers verkregen en alle monsters werden geanonimeerd om de vertrouwelijkheid te waarborgen.

Sensorontwerp en numerieke simulatie

De eerste stap bij het ontwerpen van een sensor is het uitvoeren van een elektromagnetische simulatie. CST Microwave Studio wordt gebruikt om de lay-out te maken, die een resonator bevat die bestaat uit een cirkelvormige spiraalspoel (CSI) in serie met een interdigitale condensator (IDC). Er is een verbindingspunt voor een LDR tussen deze onderdelen waarmee ze optischsamenwerken. Om de prestaties te verbeteren worden twee Hilbert-fractale open stubs toegevoegd aan de CSI-IDC-overgang om elektromagnetische veldfrringing en vervorming te verminderen. Er wordt ook een back-loop structuur toegevoegd aan het grondvlak om de bandafkeurfilterrespons stabieler te maken en de meetnauwkeurigheidte verbeteren. Het ontwerp werkt het beste op een standaard, goedkope FR4-substraat (εr≈ 4,3, dikte 1,6 mm) en heeft een hoofdoperationele resonantie op 1,22 GHz. We gebruikten software om een equivalent lumped-element circuitmodel te maken en te analyseren om de gesimuleerde S-parameters te controleren. Dit zorgde ervoor dat de resultaten van fullwave elektromagnetische en circuitsimulaties hetzelfdewaren. De keuze voor LDR als optisch transducerende element werd gedreven door de duidelijke voordelen in deze specifieke microgolfdetectie-architectuur. In tegenstelling tot fotodiodes of fototransistors, die complexe biasingcircuits vereisen en een niet-lineaire stroom-lichtrelatie bieden, biedt de LDR een passieve, lineaire en breedbereik-resistieve modulatie als reactie op de invallende lichtintensiteit. Deze lineaire verschuiving in weerstand moduleert direct S21 van de aangrenzende microgolfresonator zonder actieve schakelruis toe te voegen of extra signaalconditionering te vereisen. Bovendien sluiten de goedkope kosten, compacte voetafdruk en naadloze integratie van de LDR met het FR4-substraat—zonder externe biasing vereist—aan bij het algemene ontwerpdoel van een eenvoudige, goedkope en niet-invasieve point-of-care-sensor.

Om de voorgestelde sensor te plaatsen binnen het bredere landschap van ureumdetectietechnologieën, is een korte vergelijking met gevestigde methoden nodig. Biochemische assays, zoals de enzymatische urease-methode, vormen de klinische gouden standaard en bieden hoge nauwkeurigheid en gevoeligheid (detectielimieten zo laag als 1–5 mg/dL), maar vereisen gespecialiseerde laboratoriumapparatuur, getraind personeel en typische doorlooptijden van 30–60 minuten, waardoor hun nut in point-of-care omgevingen beperkt wordt. Enzymatische teststrips bieden een snel (2–5 min), goedkope, semi-kwantitatieve alternatieve optie die geschikt is voor thuisgebruik; ze vertrouwen echter op colorimetrische interpretatie, die subjectief kan zijn, en bieden beperkte gevoeligheid voor nauwkeurige concentratiemeting. Elektrochemische sensoren, waaronder amperometrische en potentiometrische ureumbiosensoren, bereiken een hoge gevoeligheid en maken realtime detectie mogelijk, maar vereisen vaak complexe elektrodefabricage en enzymimmobilisatie, en hebben stabiliteitsproblemen door enzymafbraak in de loop van de tijd. Daarentegen biedt de voorgestelde optisch gecontroleerde microgolfsensor een unieke combinatie van eigenschappen: niet-invasieve optische koppeling elimineert direct contact met sensorelementen, waardoor het risico op besmetting wordt verminderd; De meettijd is minder dan 30 seconden; fabricage op goedkope FR4-substraat minimaliseert de kosten; en de lineaire relatie tussen ureaconcentratie en insertieverlies (S21) vereenvoudigt de kalibratie. Hoewel de huidige gevoeligheid (1,42 × 10-4 per mg/mol/cm3) geschikt is voor categorische classificatie van klinisch relevante ureagebieden (150–450 mg/dL), kan verdere optimalisatie detectielimieten verbeteren die vergelijkbaar zijn met elektrochemische tegenhangers. Al met al bekleedt de sensor een aanvullende niche, waarbij eenvoud, snelheid en draagbaarheid prioriteit geven voor point-of-care-toepassingen waar laboratoriumprecisie niet essentieel is.

Sensorfabricage

Standaard fotolithografie verplaatst het uiteindelijke ontwerp naar een enkelzijdig, koperen beklede FR4-plaat. Een hoge-resolutie fotomasker wordt gebruikt om het sensorpatroon te maken op een substraat dat is gelamineerd met fotoresist. Het patroon wordt vervolgens ontwikkeld en geëtst in een oplossing van ijzerchloride (FeCl₃). Na het etsen en reinigen worden SubMiniature versie A (SMA) connectoren zorgvuldig gesoldeerd op de in- en uitgangsmicrostrippoorten zodat meetapparatuur28 kan worden aangesloten. Dit proces maakt een werkende, laagprofielsensor die klaar is voor test.

Experimentele opstelling en kalibratie

Met behulp van hoogwaardige coaxkabels wordt de gefabriceerde sensor aangesloten op een vectornetwerkanalyzer (VNA), vergelijkbaar met een Agilent PNA-serie. Met behulp van een mechanische kalibratiekit wordt aan de uiteinden van de kabel een volledige tweepoorts kalibratie (Open, Kort, Belast, Door) uitgevoerd om systematische meetfouten te voorkomen. Om de S-parameters van de sensor te meten, is de VNA ingesteld om te sweepen van 0,1 GHz naar 4 GHz met een uitgangsvermogen van -10 dBm29.

Urinemonstervoorbereiding en meetprocedure

Deelnemers die ermee instemmen hun urinemonsters af te geven, worden gevraagd dit te doen. Er wordt een vast testplatform opgezet voor meting: een LDR wordt direct onder een schoon glazen schuifstuk geplaatst dat gecentreerd is over het actieve gebied van de sensor. Eerst wordt een baseline S21-meting uitgevoerd waarbij de LDR wordt verlicht door een lichtbron met constante intensiteit en zonder monster. Vervolgens wordt een 0,01 mL druppel urine op het midden van de glazen glaasje gepipeteerd. HetS21-spectrum wordt opnieuw opgenomen met dezelfde hoeveelheid licht. De optische eigenschappen van het monster die afhankelijk zijn van ureum veranderen de weerstand van de LDR, wat een meetbare verandering veroorzaakt in de | van de sensorS21| op 1,22 GHz30. Om kruisbesmetting te voorkomen, wordt de glazen glaasje tussen elke monstermeting schoongemaakt met gedestilleerd water en ethanol. Verse urinemonsters werden verzameld van tien gezonde vrijwilligers (vijf mannen, vijf vrouwen; leeftijd 25–45 jaar). De basisconcentraties ureum, gemeten met een klinische chemie-analyzer, varieerden van 150 tot 450 mg/dL. Om een gecontroleerd testbereik vast te stellen, werden monsters gecategoriseerd in drie concentratiegroepen: laag (150–250 mg/dL), gemiddeld (251–350 mg/dL) en hoog (351–450 mg/dL), met tien monsters per categorie. Alle monsters werden binnen 2 uur na de verzameling geanalyseerd, opgeslagen op 4 °C wanneer ze niet in gebruik waren, en in evenwicht gebracht tot kamertemperatuur vóór de meting. Een 0,01 mL aliquot werd aangebracht op een schoon glazen glaasglaasje voor elke test, waarbij de glaasjes tussen de metingen werden gereinigd met 70% ethanol en gedestilleerd water om kruisbesmettingte voorkomen.

Data-acquisitie en analyse

Het belangrijkste stukje informatie dat uit elke meting wordt gehaald, is de grootte van S21 (in dB) bij de resonantie van 1,22 GHz. Deze dataset wordt gebruikt om een K-Nearest Neighbors (KNN) algoritme te onderwijzen dat draait in een programma zoals MATLAB. Het model gebruikt de magnitude S21 om ureumniveaus in groepen te plaatsen zoals "laag", "tussen" en "hoog" 31. Ook kan de concentratiegevoeligheid van de sensor worden gemeten door de verandering in | te plottenS21| (Δ|S21|) tegen de verandering in ureumconcentratie (ΔC). De helling van deze lineaire relatie, C = ΔS / ΔC, toont de gevoeligheid. Om de robuustheid en betrouwbaarheid van de sensoren te evalueren, werd een herhaalbaarheidsstudie uitgevoerd met 45 metingen per ureumconcentratiecategorie (laag: 150–250 mg/dL, intermediair: 251–350 mg/dL, hoog: 351–450 mg/dL) over drie onafhankelijke dagen, in totaal 135 metingen. De variatiecoëfficiënt varieerde van 0,67% tot 1,07% in alle categorieën, wat wijst op uitstekende meetherhaalbaarheid. Meetonzekerheid werd gekwantificeerd volgens het Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM)-kader, waarbij Type A-onzekerheid (statistische variatie uit herhaalde metingen) werd gecombineerd met Type B-bijdragen van VNA-kalibratie (±0,05 dB), temperatuurfluctuaties (±0,01 dB/°C) en variaties in de plaatsing van monsters (±0,02 dB). De uitgebreide onzekerheid (k=2, 95% betrouwbaarheidsinterval) varieerde van ±0,38 dB tot ±0,56 dB, afhankelijk van de concentratiecategorie. De concentratiegevoeligheid, afgeleid van lineaire regressie van Δ|S21| versus ΔC, werd berekend als 1,42 × 10-4 per (mg/mol/cm3), met een 95% betrouwbaarheidsinterval van 1,35 × 10-4 tot 1,49 × 10-4 per (mg/mol/cm3) en een determinatiecoëfficiënt (R2) van 0,94. De relatieve verhoogde gevoeligheidsonzekerheid was ±6,2% (k = 2), wat bevestigt dat de gerapporteerde gevoeligheid statistisch robuust is en de sensor reproduceerbare prestaties vertoont die geschikt is voor point-of-care toepassingen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bij de fabricage die werd ontworpen en weergegeven in Figuur 1, werd de prestaties van de sensor eerst vervaardigd, zie Figuur 2, en gevalideerd zonder enig monster. De gemeten S-parameters toonden uitstekende overeenstemming met de gesimuleerde resultaten, met een primaire resonantie bij 1,22 GHz en S21 die -27 dB bereikte, zoals weergegeven in Figuur 2. De kleine afwijkingen (<5%) worde...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het protocol schetst de succesvolle ontwikkeling van een innovatief optisch geregelde microgolfsensor die specifiek is ontworpen voor ureadetectie in menselijke urine. Belangrijke aspecten van het protocol omvatten het nauwgezette ontwerp van Hilbert-fractale stubs om de verspreiding van elektromagnetisch veld te optimaliseren en te zorgen voor consistente plaatsing van urinemonsters op een glazen glaasglaasje over LDR om reproduceerbare optische koppeling mogelijk te maken. De resultate...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hoeven geen belangenconflicten aan te geven.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs spreken hun oprechte dank uit aan het International Applied and Theoretical Research Center (IATRC), Bagdad, Irak, voor het leveren van laboratoriumfaciliteiten en technische ondersteuning. Dit onderzoek heeft geen specifieke subsidie ontvangen van financieringsinstanties in de publieke, commerciële of non-profitsector.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
CST Microwave StudioDassault Systèmes2023Volledige golfelektromagnetische simulatie
Digitaal multimeterFluke87VVoor weerstandsverificatie
Gedestilleerde waterLokaal leverancierN/AVoor het verdunnen en reinigen van monsters
TsjinbadGeneriekN/ATemperatuur geregeld, 50°C
Ethanol (70%)Merck100983Voor het reinigen van glazen plaatjes
Ferric chloride (FeCl3)Sigma-Aldrich1577400,5 M oplossing, tsjinmiddel
FR4 koperkaplaatGeneriekN/AEénzijdig, dikte 1,6 mm, εr 4,3
Glaze plaatjesCorning2947-75X2575 mm × 25 mm × 1 mm, voor het plaatsen van monsters
Verwarmde plaatGeneriekN/AVoor ontwikkeling en uitharding
LichtbronGenerieke LEDN/AWitte LED, 6000 K kleurtemperatuur, 1000 lux vaste intensiteit
Lichtafhankelijke weerstand (LDR)Generiek (GL5528)GL5528Weerstand: 10 kΩ (licht), 1 MΩ (donker); 5 mm diameter
MATLABMathWorksR2023bGegevensanalyse en KNN-classificatie; Statistics and Machine Learning Toolbox
Mechanische kalibratiekitAgilent85052DOpen, short, load, through (OSLT) voor twee-poortskalibratie
MicropipetEppendorf3120000062Volumebereik 0,5–10 µL
Microsoft ExcelMicrosoftOffice 365Gegevensregistratie en -analyse
OscilloscoopTektronixTBS1052BVoor het meten van de uitgangsspanning van de gelijkrichter
FotomaskerAangepastN/AChrome masker met hoge resolutie en sensorpatroon
FotoresistMicroChemSU-8 2000Negatieve fotoresist voor fotolithografie
PipetpuntenEppendorf30015.1190,01–10 µL, steriele
Polypropyleen monstercontainersThermo Fisher342020-003030 mL steriele containers
RF-gelijkrichtercircuitAangepastN/ASchottky-diode-gebaseerd; zet RF om in DC-spanning
SMA vrouwelijke randlanceringsconnectorAmphenol RF13216950 Ω, voor microstripverbinding
Urea (voor spiking)Sigma-AldrichU5128Farmaceutische kwaliteit, ≥99,5% zuiverheid
UV-belichtingssysteemKarl SussMA6Belichtingstijd: 120 s
Vectornetwerkanalyser (VNA)AgilentPNA-serieFrequentiebereik: 0,1–4 GHz, IF-bandbreedte: 100 Hz, sweepstappen: 1001

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Al-Hadeethi, S. T., Elwi, T. A., Ibrahim, A. A. A printed reconfigurable monopole antenna based on a novel metamaterial structure for 5G applications. Micromachines. 14 (1), 131(2023).
  2. Kamil, R. A., et al. On the enhancement anomaly detection for RF bio-sensors by computing artificial networks using machine learning techniques. Infocommun J. 17 (2), 89-95 (2025).
  3. Elwi, T. A., Noori, N. M., Majeed, M. N. On the performance of adaptive intelligent wireless sensor nodes nanostructured array for IoT applications. Int J Telecommun Emerg Technol. 9 (2), 29-39 (2023).
  4. Anwer, A. I., Abdul Hassain, Z. A., Elwi, T. A. A theoretical study to design a microwave sensor for biomedical detections. AIP Conf Proc, 2787 (1), 090014(2023).
  5. Nano and micro based antennas and sensors and methods of making same. U.S. Patent. , 8692716 (2014).
  6. Abdulsattar, R. K., Al-Kaltakchi, M. T. S., Mocanu, I. A., Al-Behadili, A. A., Abdu Hassain, Z. A. Study on sensing urine concentrations in water using a microwave sensor based on Hilbert structure. Sensors. 24 (11), 3528(2024).
  7. Al-Gburi, R. M., et al. Microwave-based breast cancer detection using a high-gain Vivaldi antenna and metasurface neural network approach for medical diagnostics. Frequenz. 79 (7–8), 311-325 (2025).
  8. Elwi, T. A., et al. On the performance of a photonic reconfigurable electromagnetic band gap antenna array for 5G applications. IEEE Access. 12, 60849-60862 (2024).
  9. Elwi, T. A., et al. On the performance of metamaterial based printed circuit antenna for blood glucose level sensing applications: a case study. Infocommun J. XVI (1), 56-63 (2024).
  10. Elwi, T. A., et al. Orbital angular momentum based slot array antenna for modern applications. J Eng Sustain Dev. 28 (3), 375-383 (2024).
  11. Al-Saegh, A. M., Elwi, T. A., et al. AI-based investigation and mitigation of rain effect on channel performance with aid of a novel 3D slot array antenna design for high throughput satellite system. IEEE Access. 12, 29926-29939 (2024).
  12. Al-Adhami, A., Al-Adhami, Y., Elwi, T. A. A 3D antenna array based solar cell integration for modern MIMO systems. Infocommun J. 15 (4), 10-16 (2023).
  13. Jwair, M. H., Elwi, T. A., Khamas, S. K., Farajidavar, A., Ismail, A. B. Circularly polarized metamaterial patch antenna circuitry for modern MIMO applications. Iraqi J Inf Commun Technol. 6 (3), 65-75 (2023).
  14. Abood, M. S., Elwi, T. A., et al. An LSTM-based network slicing classification future predictive framework for optimized resource allocation in C-V2X. IEEE Access. 11, 129300-129310 (2023).
  15. Khalid, A. R., Muqdad, S. S., Elwi, T. A., Abdul Hassain, Z. A., Muhsin, M. Y. Artificial neural network approach for estimation of moisture content in crude oil by using a microwave sensor. Int J Microw Opt Technol. 18 (5), 511-519 (2023).
  16. Jwair, M. H., Elwi, T. A., et al. Intelligent metasurface layer for direct antenna amplitude modulation scheme. IEEE Access. 11, 77506-77517 (2023).
  17. Hussein, H., Atasoy, F., Elwi, T. A. Origami antenna array shaped mosque of Muhammed Al-Fatih for visual sight enhancement in modern 5G MIMO networks. J Eng Sustain Dev. 27 (4), 417-428 (2023).
  18. Ali, L., Ilyas, M., Elwi, T. A. A metamaterial-based compact MIMO antenna array incorporating Hilbert fractal design for enhanced 5G wireless communication networks. Math Model Eng Probl. 10 (3), 930-936 (2023).
  19. Afsar, M. N., Birch, J. R., Clarke, R. N. The measurement of the properties of materials. Proc IEEE. 74 (1), 183-199 (1986).
  20. Schwan, H. P., Foster, K. R. RF-field interactions with biological systems: electrical properties and biophysical mechanisms. Proc IEEE. 68 (1), 104-113 (1980).
  21. Gabriel, S., Lau, R. W., Gabriel, C. The dielectric properties of biological tissues: II. Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz. Phys Med Biol. 41 (11), 2251-2269 (1996).
  22. Jaspard, F., Nadi, M. Dielectric properties of blood: an investigation of haematocrit dependence. Physiol Meas. 24 (1), 137-147 (2003).
  23. Omer, A. E., et al. Low-cost portable microwave sensor for non-invasive monitoring of blood glucose level: novel design utilizing a four-cell CSRR hexagonal configuration. Sci Rep. 10 (1), 15200(2020).
  24. Li, C. H., Chen, K. W., Yang, C. L., Lin, C. H., Hsieh, K. C. A urine testing chip based on the complementary split-ring resonator and microfluidic channel. 2018 IEEE Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Belfast, UK, , (2018).
  25. Abdul Hassain, Z. A., Farhan, M. J., Oleiwi, T. A. Compact fractal microwave sensor with capacitive loading for accurate HbA1c monitoring. 2025 5th International Conference on Artificial Intelligence and Signal Processing (AISP), Vijayawada, India, , (2025).
  26. Lee, C. S., Yang, C. L. Thickness and permittivity measurement in multi-layered dielectric structures using complementary split-ring resonators. IEEE Sens J. 14 (3), 695700(2014).
  27. Withayachumnankul, W., et al. Metamaterial-based microfluidic sensor for dielectric characterization. Sens Actuators A Phys. 189, 233-237 (2013).
  28. Ebrahimi, A., Scott, J., Ghorbani, K. Ultrahigh-sensitivity microwave sensor for microfluidic complex permittivity measurement. IEEE Trans Microw Theory Tech. 67 (10), 4269-4277 (2019).
  29. Zarifi, M. H., Daneshmand, M. Liquid sensing using planar microwave resonators: a review. IEEE Sens J. 17 (13), 3998-4010 (2017).
  30. Salim, A., Lim, S. Review of recent metamaterial microfluidic sensors. Sensors. 18 (1), 232(2018).
  31. Schueler, M., et al. Metamaterial inspired microwave sensors. IEEE Microw Mag. 13 (2), 57-68 (2012).
  32. Mason, A., et al. A review of microwave sensing for liquid quality monitoring. Sensors. 18 (4), 1122(2018).
  33. Velez, P., et al. Microwave microfluidic sensors based on metamaterials. IEEE J Microw. 1 (1), 243-256 (2021).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Microwave SensorUrea DetectionUrine AnalysisOptical ControlLight Dependent ResistorCircular Spiral InductorInterdigital CapacitorResonance FrequencyChemical EtchingNeural Network Model

Gerelateerde artikelen