Low-Cost and Highly Sensitive Reflection Mode Phase Variation Sensor for Bacteria Detection
Piekarz, Ilona (AGH University of Krakow)
Sorocki, Jakub (AGH University of Krakow)
Skowroński, Witold (AGH University of Krakow)
Górska, Sabina (Hirszfeld Institute of Immunology and Experimental Therapy)
Gruszczynski, Slawomir (AGH University of Krakow)
Wincza, Krzysztof (AGH University of Krakow)
Casacuberta, pau (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Velez, Paris (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Martin, Ferran (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)

Fecha:	2025
Resumen:	This paper presents a reflective-mode planar microwave biosensor based on phase-variation allowing for the detection of low bacteria concentration. The sensor is a one-port coplanar waveguide (CPW) structure implemented by means of a pair of weakly coupled step-impedance resonators (SIRs). The high sensitivity needed for bacteria detection is obtained by modulating (reducing) the coupling level between the pair of resonators, which simply requires separating such resonators enough. A sensor demonstrator is developed to operate in K-band, resulting in a compact structure manufactured using a single-layer metal-on-glass technology. An experimental study is conducted on an example of detection of various concentrations of E. coli bacteria, where the phase variation at single frequency is an indicator of the bacteria presence. The measurement results show that as low as 100 colony-forming-unit in 1 ml (100 CFU/ml) of bacteria suspension can be easily detected with sensitivity of 3. 24° per order of concentration, indicating potential to go even lower with detection threshold, which is superior to many state-of-the-art E. coli microwave biosensors.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación PID2022-139181OB-I00 Generalitat de Catalunya 2021/SGR-00192 Generalitat de Catalunya 2024 ICREA 00114 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPU20/05700 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades RYC2022-035819-I
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Publicado en:	IEEE Access, Vol. 13 (June 2025) , p. 111567-111576, ISSN 2169-3536

DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3583631

10 p, 1.5 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ingeniería > CIMITEC-UAB
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados