综述：无线、无源电感-电容传感器在生物医学应用中的研究进展

这篇综述系统阐述了无线无源电感-电容（LC）传感器在生物医学领域的最新研究进展。文章详细分析了LC传感器的等效电路原理（Rs、Ls、Cs元件）、敏感元件设计（平行板/叉指电容器、平面/立体电感器）及其在穿戴式（wearable）和植入式（implantable）场景中的应用优势，特别强调了该技术通过磁耦合（magnetic coupling）实现无电池（battery-free）监测的创新特性。综述还探讨了AI数据处理、微型化和多功能传感等未来发展方向。

　　

概念与原理

无线无源LC传感器通过简单的电感-电容谐振电路实现生物医学参数监测，其核心是磁耦合能量传输机制。等效电路模型包含传感端谐振器（R_s、L_s、C_s）和读取线圈，共振频率f_s=1/(2π√(L_sC_s))随目标参数变化而偏移。这种设计无需电池和导线，显著降低了系统复杂度。

传感器技术

力学传感

应变传感器通过叉指电容器间距变化实现监测，如采用锯齿微结构可将灵敏度提升至GF=430。压力传感主要依赖平行板电容器变形，其中多孔PDMS介质层可将灵敏度优化至31.27 kPa^-1。

环境传感

湿度监测利用亲水性基质（如PI薄膜）介电常数变化，响应时间最快达4秒。温度传感通过LTCC陶瓷等基底实现200-1200℃宽范围检测。化学传感器则采用功能化电极（如Ir/IrOx）实现pH值监测，精度达0.08 pH单位。

应用场景

穿戴式设备

电子皮肤集成LC压力传感器阵列，通过CNN算法实现压力分布重构。汗液分析系统采用蛇形金属天线，可同步检测pH值和Na⁺/K⁺浓度。

植入式设备

颅内压（ICP）监测采用双层SRR结构，尺寸仅3×1.5mm。可降解传感器使用Zn/Mg电极，44天内完全降解。眼压传感接触镜整合石墨烯/银纳米线线圈，分辨率达0.009 mmHg。

未来展望

材料创新聚焦液态金属（Ga-In合金）和MXene复合材料。制造技术向软光刻和纳米压印发展，分辨率达2μm。AI算法将解决谐振峰重叠问题，而UWB天线可将读取距离扩展至米级。这些突破将推动LC传感器在精准医疗和智能诊断中的广泛应用。