综述：基于微波传感器的有创和无创血糖监测技术进展

这篇综述系统评述了微波传感技术在血糖监测领域的最新进展，重点分析了基于介电特性变化的微带谐振器（Microstrip Resonators）、互补裂环谐振器（CSRR）等设计方法，对比了有创（invasive）和无创（non-invasive）监测方案在灵敏度（S=Δf/ΔBG）、临床适用性（70-200 mg/dL生理范围覆盖）及抗干扰性（如生物组织介电常数εr影响）方面的优劣，为开发下一代无痛连续血糖监测系统（CGM）提供了技术路线参考。

　　

微波传感技术革新血糖监测领域

Abstract
有效且连续的血糖监测是糖尿病管理的核心挑战。传统有创监测方法虽准确但存在不适感，而基于微波（MW）的传感器通过检测血液和组织中葡萄糖浓度引起的介电特性（如介电常数ε_r和电导率σ）变化，提供了有创和无创监测的新可能。

1. 引言
微波技术因其非电离辐射特性和对生物组织穿透能力，成为血糖监测的理想选择。传统血糖仪依赖电化学反应，而微波传感器通过测量谐振频率偏移（如5 GHz下Δf=4.4 MHz/(mg/dL)）实现检测，避免了酶降解问题。

2. 设计需求与方法

2.1 临床灵敏度要求
血糖浓度在70 mg/dL（低血糖）至180 mg/dL（高血糖）间波动，传感器需覆盖此范围。现有技术如[16]中SRR设计在6.8 GHz工作时，对20-200 mg/dL范围灵敏度达4.4 MHz/(mg/dL)，但受限于FR4基板损耗。

2.2 频率偏移灵敏度
灵敏度公式S=Δf/ΔBG显示，微带天线传感器的频率偏移与血糖变化呈线性关系。例如[27]中CSRR在5 GHz下对300-700 mg/dL溶液灵敏度为0.01 MHz/(mg/dL）。

3. 技术对比与挑战

3.1 有创传感器

• SRR设计：[16]采用裂环谐振器，电场集中区域灵敏度高，但样本定位影响重复性。
• 微流控集成：[33]的CELC谐振器在1.16 GHz工作，可检测1000-9000 mg/dL，但需频繁校准。

3.2 无创传感器

• 指尖检测：[13]的双频SIW传感器通过5.5/8.5 GHz双频测量提升特异性，但受皮肤厚度差异影响。
• 纺织基穿戴设备：[55]的环形谐振器嵌入织物，对62.5-1000 mg/dL汗液葡萄糖相关性强（r=0.932）。

4. 未来方向

• 材料创新：开发低损耗复合基板替代FR4，平衡成本与性能。
• 多模态校准：结合人工智能算法补偿组织异质性干扰。
• 微型化：如[44]的4×5 mm² SIW传感器展示可穿戴潜力。

5. 结论
微波传感器在覆盖生理范围（20-200 mg/dL）和实时监测上展现优势，但需解决组织干扰、个体差异等临床转化瓶颈。通过优化谐振器设计（如双频CSRR）和集成柔性电子，有望推动无创血糖监测进入主流医疗应用。