集成微桥结构的渗透压传感器及其血糖监测应用
2025-06-21 14:02:07 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

这项研究工作通过将微桥结构集成到渗透压传感器中，并通过有限元法优化实现了微桥结构参数（例如膜厚、压敏电阻尺寸）的最佳匹配，为糖尿病患者的连续血糖监测提供了新的解决方案。

糖尿病是一种以血糖水平长期升高为特征的慢性代谢性疾病，一旦确诊便无法治愈。其源于血糖调节紊乱，典型症状包括口渴加剧、尿频和食欲亢进。若忽视规范管理，可能引发心脏病发作、昏迷、心血管疾病、足部溃疡、肾功能衰竭及视力损伤等严重并发症。因此，实时精准的血糖监测对降低健康风险、维持身体健康至关重要。

据麦姆斯咨询报道，近期，印度Koneru Lakshmaiah教育基金会的研究人员开发了一种集成微桥结构的渗透压传感器，用于监测葡萄糖浓度变化。该研究利用有限元法（FEM）对三种微桥结构（电容式、压电式、压阻式）的性能进行了分析，结果证明压阻式微桥结构在灵敏度和非线性方面表现最优。将其集成至渗透压传感器后，可有效检测葡萄糖浓度变化（响应时间为18分钟），以用于人体血糖监测。相关研究成果以“Integration of Micro/Nano Pressure Sensor for Diabetes Patients Applications”为题发表在IEEE Open Journal of Nanotechnology期刊上。

这项研究旨在采用渗透压传感器来实现血糖浓度变化监测，主要目标是开发可以集成到渗透压传感器中的微桥。该传感器设计采用绝缘体上硅（SOI）衬底，通过体微加工技术制造，包含底部方形腔和顶部硅膜，腔体内填充100 mg/dl的葡萄糖参考溶液，利用半透膜两侧的渗透压梯度驱动溶液流动，引起硅膜变形。针对微桥结构选择，研究人员利用有限元分析法，仿真对比了电容式、压电式和压阻式三种微桥原理。结果表明，压阻式微桥结构性能表现最佳，在3 mm × 3 mm × 10 μm尺寸下，灵敏度为1.10 × 10⁻⁷，非线性度为28%，输出电压范围为0.04 ~ 0.36 μV。该传感器对葡萄糖浓度变化的响应时间较快，为18分钟。

本研究提出的渗透压传感器工艺流程