Методическая статья

Изготовление и тестирование оптически управляемого микроволнового датчика для определения уровня мочевины в моче

DOI:

10.3791/70483

⸱

5 мая 2026 г.

 ,  , 
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)

В этой статье

Краткое содержание

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

Этот протокол предусматривает недорогой микроволновый датчик с оптическим управлением для обнаружения мочевины. Используя светозависимый резистор и фрактальную конструкцию, она преобразует оптические свойства мочи в линейный радиочастотный импеданс. Хотя конструкция на базе FR4 демонстрирует перспективы для использования в точках оказания помощи, будущие работы требуют материалов с низкими потерями и клинической проверки портативной системы.

Аннотация

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

Мониторинг уровня мочевины в моче крайне важен для оценки функции почек и уровня гидратации. Современные методы часто основаны на интрузивных, дорогостоящих или трудоёмких биохимических анализах, которые не подходят для лечения или непрерывного мониторинга. Этот протокол описывает изготовление и тестирование нового, недорогого и высокочувствительного микроволнового датчика, предназначенного для определения уровня мочевины. Датчик интегрирует круглый спиральный индуктивный (CSI), межцифровой конденсатор (IDC) и светозависимый резистор (LDR) на подложке FR4, работающий на резонансной частоте 1,22 ГГц. Ключевым новшеством является оптическое управление через LDR, которое при воздействии фиксированного источника света через образец мочи модулирует потери ввода датчика (S₂₁) линейно и количественно относительно концентрации мочевины. Конструкция включает обратную петлю и гильбертовые фрактальные заглушки для минимизации дифракционных эффектов и улучшения согласования импеданса, тем самым повышая точность измерений. Мы подробно описываем численное моделирование датчика с использованием CST Microwave Studio, его изготовление с помощью химического травления и экспериментальную валидацию с использованием образцов человеческой мочи. Результаты демонстрируют последовательный и повторяемый сдвиг параметра S₂₁ с изменяющимися уровнями мочевины, что подтверждается нейронной сетевой моделью для классификации данных. Этот датчик представляет собой перспективный инструмент для неинвазивной биомедицинской диагностики в реальном времени.

Введение

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

Технология микроволнового зондирования стала мощным инструментом для неинвазивной характеристики биологических материалов благодаря минимальным требованиям к контакту, неразрушительной проникательности и безопасной природе неионизирующих электромагнитныхволн 1. Диэлектрические свойства биологических жидкостей, таких как моча, зависят от их химического состава, включая концентрацию мочевины, что делает их обнаруживаемыми через изменения микроволновогораспространения 2. Хотя существуют обычные микроволновые датчики, они часто сталкиваются с трудностями в чувствительности, миниатюризации и оптимизации коэффициента качества (Q-фактора) для обнаружения мельчайших изменений в сложных жидкостях, таких какмоча-3.

Недавние достижения использовали различные геометрии резонатора, такие как комплементарные резонаторы с разделённым кольцом (CSRR) и фрактальные структуры, для повышения производительностидатчиков 4. Однако достижение высокой чувствительности с помощью простой, недорогой конструкции остаётся серьёзнымпрепятствием 5. Описанный здесь датчик решает эти ограничения, объединяя CSI и IDC с уникальным оптическим механизмомуправления 6. Включение LDR позволяет модулировать радиочастотные характеристики датчика за счёт оптической прозрачности образца мочи, что коррелирует с концентрациеймочевины 7. Это создаёт новый механизм трансдукции, преобразующий биохимическое свойство в измеримый микроволновыйсигнал 8.

В этой статье представлен подробный, пошаговый протокол по созданию и эксплуатации этого оптически управляемого микроволновогодатчика 9. Мы рассматриваем обоснование проектирования, настройку симуляции, процесс изготовления, процедуру калибровки и метод анализа данных, включая использование алгоритма машинного обучения для интерпретациирезультатов 10. Репрезентативные результаты демонстрируют эффективность датчика в обнаружении уровней мочевины в образцах человеческой мочи, что подчёркивает его потенциал для диагностических применений в точках оказанияпомощи 11.

На протяжении всего исследования концентрация мочевины экспрессируется в единицах мг/моль/см3 , чтобы отразить нормированную метрику концентрации, полученную из механизма трансдукции датчика, который связывает оптическое затухание на единицу длины пути (см) с молярной концентрацией мочевины (моль), нормированной на массу (миллиграммы)12. Для облегчения сравнения со стандартной клинической литературой эту единицу можно преобразовать в обычные единицы следующим образом: концентрация мочевины 1 мг/моль/см3 соответствует примерно 1 мг/дл при рассмотрении стандартной длины пути измерения, или эквивалентно 0,166 ммоль/л с учётом молекулярной массы мочевины (60,06 г/моль)13. Диапазон концентраций, изучаемый в этом исследовании (150–450 мг/моль/см3), соответствует клинически значимым уровням мочевины 150–450 мг/дл, что охватывает нормальные физиологические значения (примерно 200–400 мг/дл) и лёгкие повышения14. Такое согласование гарантирует, что результаты интерпретируются в контексте стандартной биомедицинскойпрактики 15.

Предлагаемая конструкция сенсора мотивирована необходимостью недорогого, неинвазивного и в реальном времени метода обнаружения мочевины, который учитывает ограничения существующих микроволновых методов, которые обычно опираются исключительно на изменения диэлектрической проницаемости и часто требуют сложнойкалибровки 16. Новизна этой работы заключается в интеграции трёх различных элементов конструкции, которые вместе обеспечивают прямой и линейный механизм трансдукции оптики вмикроволновку 17. Во-первых, комбинация круглого спирального индуктивности (CSI) и межцифрового конденсатора (IDC) образует высоко-Q-резонансную структуру, концентрирующую электромагнитное поле в области датчика, повышая чувствительность к мельчайшим изменениям окружающей среды18. Во-вторых, включение гильбертовых фрактальных заглушек на переходе CSI-IDC минимизирует дифракционные эффекты и оптимизирует согласование импедансов, повышая устойчивость измеренияи повторяемость 19. В-третьих, и что самое важное, внедрение LDR в качестве оптически управляемого элемента трансдукции представляет собой отход от традиционных микроволновых датчиков; вместо того чтобы полагаться исключительно на диэлектрические свойства образца, LDR позволяет модулировать радиочастотный ответ сенсора оптической прозрачностью образца мочи, что коррелирует с концентрациеймочевины 20. Это создаёт гибридный путь оптической микроволновой трансдукции, который напрямую превращает биохимическое свойство в количественно измеримый сдвиг S₂₁ на фиксированной резонанснойчастоте 21. Насколько нам известно, эта работа представляет собой первую демонстрацию оптически управляемого микроволнового датчика для обнаружения мочевины, который сочетает LDR с резонатором, усиленным фракталом CSI-IDC для достижения прямого линейного показания, позиционируя предлагаемый датчик как перспективную платформу для неинвазивной диагностики в реальном времени на месте оказаниямедицинской помощи 22.

Механизм трансдукции датчика основан на гибридном оптическом и микроволновом пути, в котором LDR переводит оптическую прозрачность мочи — обратно коррелирующую с концентрацией мочевины — в количественно измеримый сдвиг в |S₂₁| модулируя импедансную нагрузку резонатора круглого спирального индуктивного и межцифрового конденсатора (CSI-IDC) 23. Эта линейная зависимость упрощает калибровку и обеспечивает считывание в реальном времени, отличая предлагаемую конструкцию от традиционных микроволновых датчиков, которые зависят исключительно от изменений диэлектрической проницаемости. Клинически мочевина мочи является ключевым биомаркером функции почек и состояния гидратации, при нормальном уровне от 200 до 400 мг/дл; Отклонения могут указывать на обезвоживание, нарушение почек или метаболические нарушения. Датчик решает ограничения ферментативных тестов золотого стандарта — требующих лабораторной инфраструктуры и обученного персонала — предлагая быстрые (<30 с) недорогие, неинвазивные измерения с использованием образцов масштаба микролитра, что подтверждает его потенциал для применения в местах оказанияпомощи 24.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Этическое одобрение было получено от Совета по обзору IATRC. Все процедуры, связанные с взятием образцов человеческой мочи, соответствовали принципам Хельсинкской декларации. Письменное информированное согласие было получено от всех участников, а все образцы были анонимизированы для защиты конфиденциальности.

Проектирование датчиков и численное моделирование

Первым шагом в проектировании датчика является проведение электромагнитного моделирования. Для создания компоновки используется CST Microwave Studio, в которую входит резонатор, состоящий из круглого спирального индуктивности (CSI), соединенного последовательно с межцифровым конденсатором (IDC). Между этими частями есть точка соединения для отдалённого расстояния, которая позволяет им работать вместеоптически 25. Для повышения производительности к переходу CSI-IDC добавляются два гильбертовых фрактальных открытых заглушка, чтобы уменьшить окрамы и искажение электромагнитного поля. В плоскости земли также добавляется структура обратного контура для повышения стабильности фильтра с отвержением полос и повышения точностиизмерений 26. Конструкция лучше всего работает на стандартной, недорогой подложке FR4 (εr≈ 4,3, толщина 1,6 мм) и имеет основной операционный резонанс на частоте 1,22 ГГц. Мы использовали программное обеспечение для создания и анализа эквивалентной модели схемы с объединёнными элементами с целью проверки симулируемых S-параметров. Это обеспечило то, что результаты полноволновых электромагнитных и схемных моделей соответствовалитем же 27. Выбор LDR в качестве оптического элемента преобразования был обусловлен его явными преимуществами в этой архитектуре микроволнового датчика. В отличие от фотодиодов или фототранзисторов, которые требуют сложных схем смещения и обеспечивают нелинейную связь тока к свету, LDR обеспечивает пассивную, линейную и широкодиапазонную резистивную модуляцию в ответ на интенсивность падающего света. Этот линейный сдвиг сопротивления напрямую модулируетS 21 соседнего микроволнового резонатора без добавления активного шума и необходимости дополнительной кондиционирования сигнала. Кроме того, низкая стоимость, компактная площадь и бесшовная интеграция с подложкой FR4 — не требующая внешних линий смещения — соответствуют общей цели проектирования простого, недорогого и неинвазивного датчика для точки ухода.

Для контекстуализации предлагаемого датчика в более широком спектре технологий обнаружения мочевины необходимо краткое сравнение с устоявшимися методами. Биохимические анализы, такие как метод ферментативной уреазы, представляют собой клинический золотой стандарт, обеспечивая высокую точность и чувствительность (пределы обнаружения до 1–5 мг/дл), но требующие специализированного лабораторного оборудования, обученного персонала и типичных сроков выполнения 30–60 минут, что ограничивает их использование в местах оказания оказания помощи. Ферментные тест-полоски обеспечивают быструю (2–5 минут) недорогую, полуколичественную альтернативу, подходящую для домашнего использования; однако они опираются на колориметрическую интерпретацию, которая может быть субъективной и обладает ограниченной чувствительностью к точному измерению концентрации. Электрохимические сенсоры, включая амперометрические и потенциометрические биосенсоры мочевины, обеспечивают высокую чувствительность и обеспечивают обнаружение в реальном времени, однако часто требуют сложного изготовления электродов и иммобилизации ферментов, а также испытывают проблемы со стабильностью из-за деградации ферментов со временем. В отличие от этого, предложенный оптически управляемый микроволновый датчик предлагает уникальное сочетание характеристик: неинвазивное оптическое соединение устраняет прямой контакт образца с сенсорными элементами, снижая риск загрязнения; время измерения составляет менее 30 секунд; изготовление на недорогом субстрате FR4 минимизирует затраты; а линейная зависимость между концентрацией мочевины и потерями при вставке (S21) упрощает калибровку. Хотя чувствительность к току (1,42 × 10-4 на мг/моль/см 3) подходит для категориальной классификации клинически значимых диапазонов мочевины (150–450 мг/дл), дальнейшая оптимизация может повысить пределы обнаружения, сравнимые с электрохимическими аналогами. В целом, датчик занимает дополнительную нишу, отдавая приоритет простоте, скорости и портативности для точек оказания медицинской помощи, где лабораторная точность не является обязательной.

Изготовление датчиков

Стандартная фотолитография переносит готовый дизайн на одностороннюю плату FR4 с медным покрытием. Высокоразрешающая фотомаска используется для создания узора сенсора на подложке, ламинированной фоторезистом. Затем узор проявляют и травят в растворе железного хлорида (FeCl₃). После травления и очистки разъёмы SubMiniature версии A (SMA) аккуратно припаиваются к входным и выходным микрополосным портам, чтобы измерительное оборудование можно было подключить28. Этот процесс создаёт рабочий, низкопрофильный датчик, готовый к тестированию.

Экспериментальная настройка и калибровка

С помощью высококачественных коаксиальных кабелей созданный датчик подключается к векторному сетевому анализатору (VNA), аналогичному серии Agilent PNA. С помощью механического калибровочного комплекта проводится полная двухпортовая калибровка (Open, Short, Load, Through) на концах кабеля для устранения систематических ошибок измерения. Для измерения S-параметров датчика VNA настроен на диапазон от 0,1 ГГц до 4 ГГц с выходной мощностью -10дБм 29.

Подготовка образцов мочи и процедура измерения

Участники, согласившиеся сдавать образцы мочи, просят это сделать. Для измерения устанавливается фиксированная тестовая платформа: LDR размещается непосредственно под чистым стеклянным затвором, центрированным над активной областью датчика. Сначала проводится базовое измерение S21 при освещении LDR источником света с постоянной интенсивностью и отсутствием образца. Затем капля мочи размером 0,01 мл наносится на центр стеклянного стекла. СпектрS 21 записывается снова с тем же объёмом света. Оптические свойства образца, зависящие от мочевины, изменяют сопротивление LDR, что приводит к измеряемому изменению |S21| на частоте 1,22ГГц 30. Чтобы избежать перекрёстного загрязнения, стеклянное стекло очищается дистиллированной водой и этанолом между каждым измерением образца. Были собраны свежие образцы мочи у десяти здоровых добровольцев (пять мужчин, пять женщин; возраст 25–45 лет). Исходные концентрации мочевины, измеряемые с помощью клинического химического анализатора, варьировались от 150 до 450 мг/дл. Для установления контролируемого диапазона тестирования образцы были разделены на три концентрационные группы: низкие (150–250 мг/дл), промежуточные (251–350 мг/дл) и высокие (351–450 мг/дл), по десять образцов в каждой категории. Все образцы анализировались в течение 2 часов после сбора, хранили при 4 °C при отсутствии использования и уравновешивались до комнатной температуры перед измерением. Для каждого теста на чистое стеклянное стекло наносилось аликвот объёмом 0,01 мл, а стекли очищались с использованием 70% этанола и дистиллированной воды между измерениями для предотвращения перекрёстногозагрязнения 30.

Сбор и анализ данных

Основная информация, полученная из каждого измерения, — это размерS 21 (в дБ) при резонансе 1,22 ГГц. Этот набор данных используется для обучения алгоритму K-ближайших соседей (KNN), который работает в программе вроде MATLAB. Модель использует величину S21 для распределения уровней мочевины по группам, таким как «низкий», «промежуточный» и «высокий»31. Также чувствительность датчика к концентрации можно измерить, построив изменение в |S21| (Δ|S21|) против изменения концентрации мочевины (ΔC). Наклон этой линейной зависимости, C = ΔS / ΔC, показывает чувствительность. Для оценки надёжности датчика и надёжности измерений было проведено исследование повторяемости с 45 измерениями по категории концентрации мочевины (низкая: 150–250 мг/дл, промежуточная: 251–350 мг/дл, высокая: 351–450 мг/дл) в течение трёх независимых дней, всего 135 измерений. Коэффициент вариации варьировался от 0,67% до 1,07% во всех категориях, что свидетельствует о отличной повторяемости измерений. Неопределённость измерений количественно оценивалась в рамках Руководства по выражению неопределённости в измерениях (GUM), сочетая неопределённость типа A (статистические изменения от повторных измерений) с вкладом типа B от калибровки VNA (±0,05 дБ), колебаний температуры (±0,01 дБ/°C) и вариаций позиционирования образца (±0,02 дБ). Расширенная неопределённость (k=2, 95% доверительный интервал) варьировалась от ±0,38 дБ до ±0,56 дБ, в зависимости от категории концентрации. Чувствительность к концентрации, полученная из линейной регрессии Δ|S21| по сравнению с ΔC рассчитано как 1,42 × 10-4 на (мг/моль/см³ 3), с 95% доверительным интервалом 1,35 × 10-4 до 1,49 × 10-4 на (мг/моль/см³) и коэффициентом определения (R 2) 0,94. Относительная расширенная неопределённость чувствительности составила ±6,2% (k = 2), что подтверждает статистически надёжную чувствительность и демонстрирование воспроизводимой производительности, подходящей для точечных приложений в местах оказания помощи.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

После изготовления, спроектированного и представленного на рисунке 1, производительность датчика сначала была изготовлена (см . рисунок 2) и проверена без каких-либо образцов. Измеренные S-параметры показали отличное совпадение с смоделированными результатами: первичный резонанс — 1,22 ГГц, а S21 — -27 дБ, как показано на рисунке 2. Незначительные расхождения (<5%) связаны с допусками изг...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Протокол описывает успешную разработку инновационного оптически управляемого микроволнового датчика, специально разработанного для обнаружения мочевины в человеческой моче. Ключевые аспекты протокола включают тщательное проектирование гильбертовых фрактальных заглушек для оптимизации распределения электромагнитного поля и обеспечения равномерного размещения образцов мочи на стеклянном стекле над LDR для облегчения воспроизводимой оптической связи. Результаты подчёркивают эффективность LD...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

У авторов нет конфликта интересов, которые можно было бы заявлять.

Благодарности

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

Авторы выражают искреннюю благодарность Международному центру прикладных и теоретических исследований (IATRC) в Багдаде, Ирак, за предоставленные лабораторные возможности и техническую поддержку. Это исследование не получило конкретных грантов от фондов в государственном, коммерческом или некоммерческом секторе.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Микроволновая студия CSTDassault Systè mes2023Полноволновое электромагнитное моделирование
Цифровой мультиметрФлюк87VДля проверки сопротивления
Дистиллированная водаМестный поставщикН/ДДля разбавления и очистки образцов
Ванна для травленияДженерикН/ДС контролируемой температурой — 50 градусов; C
Этанол (70%)Merck100983Для очистки стеклянных стеклян
Хлорид железа (FeCl3)Сигма-Олдрич157740Раствор 0,5 м, травлящий агент
Ламинат с медной облицовкой FR4ДженерикН/ДОдносторонний, толщиной 1,6 мм, и эпсилон; r 4.3
Стеклянные слайдыКорнинг2947-75X2575 мм и раз; 25 мм и раз; 1 мм — для размещения образцов
Горячая плитаДженерикН/ДДля разработки и отверждения
Источник светаУниверсальный светодиодН/ДБелый светодиод, цветовая температура 6000 К, фиксированная интенсивность 1000 люкс
Светозависимый резистор (LDR)Дженерик (GL5528)GL5528Сопротивление: 10 к и Омега; (лёгкий), 1 MΩ (тёмный); Диаметр 5 мм
MATLABMathWorksR2023bанализ данных и классификация KNN; Статистика и набор инструментов машинного обучения
Механический калибровочный комплектAgilent85052DОткрыть, коротко, загрузить, сквозь (OSLT) для калибровки двух портов
МикропипеткаЭппендорф31200000620.5– 10 & микро; Диапазон громкости L
Microsoft ExcelMicrosoftOffice 365Запись и анализ данных
ОсциллографTektronixTBS1052BДля измерения напряжения на выходе выпрямителя
ФотомаскаОбычайН/ДВысокоразрешающая хромированная маска с сенсорным узором
ФоторезистMicroChemСУ-8 2000Отрицательный фоторезист для фотолитографии
Кончики пипетокЭппендорф30015.1190.01– 10 & микро; L, стерильный
Контейнеры для полипропиленовых образцовТермо Фишер342020-0030Стерильные контейнеры объёмом 30 мл
Схема выпрямителя РЧОбычайН/ДНа основе диодов Шоттки; преобразует РЧ в постоянное напряжение
Женский разъём запуска на краю SMAAmphenol RF13216950 Ω, для соединения с микрополосой
Мочевина (для спайка)Сигма-ОлдричU5128Фармацевтический класс, ≥ Чистота 99,5%
Система ультрафиолетового воздействияКарл СуссMA6Время экспозиции: 120 с
Векторный сетевой анализатор (VNA)AgilentСерия PNAДиапазон частот: 0.1– 4 ГГц, полоса IF: 100 Гц, точки прохода: 1001

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

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

Похожие статьи