Sistema continuo y no invasivo para estimar los niveles de glucosa de manera in vitro

Abstract

RESUMEN: La diabetes mellitus es una enfermedad crónica que afecta la forma en la que el organismo utiliza la glucosa. Según la Federación Internacional de la Diabetes (FID), esta se encuentra dentro de las 10 principales causas de muerte en adultos y su incidencia en la población aumenta de manera significativa con el paso de los años. Actualmente, existen dispositivos que miden los niveles de glucosa en sangre; sin embargo, son invasivos, lo que se traduce en molestia y dolor a la hora de llevar a cabo la medición. A su vez, son dispositivos no continuos, lo que impide la generación de registros sobre el comportamiento de la glucosa como respuesta ante diversos factores de la vida diaria de los pacientes diabéticos. En este trabajo se describe el desarrollo de un dispositivo que permite la estimación continua de los niveles de glucosa de manera in vitro para la potencial monitorización no invasiva de pacientes con diabetes. El sistema desarrollado se basó en principios ópticos, específicamente en la espectroscopía del infrarrojo cercano. Para ello, se utilizó un Analog Front-End y un fotodiodo, con el fin de evaluar el comportamiento del sistema ante varios emisores con longitudes de onda de 880 nm, 1050 nm, 1450 nm, 1550 nm y 1650 nm. El sistema se caracterizó bajo un ambiente controlado y se analizó la relación entre la señal detectada y la variación de concentración del analito con el fin de determinar si este principio era viable para la detección no invasiva de los niveles de glucosa. En la presente investigación se concluyó que, para las longitudes de onda de 1450 nm y 1650 nm, hubo una tendencia lineal entre la respuesta del sistema y las variaciones de concentración de glucosa en el rango entre 0 mg/dL y 5000 mg/dL.

ABSTRACT: Diabetes mellitus is a chronic disease that affects the way the body uses glucose. According to the International Diabetes Federation (IDF), it is one of the top 10 causes of death in adults and its incidence in the population increases significantly over the years. Currently, there are devices that measure blood glucose levels; however, they are invasive, which translates into discomfort and pain when carrying out the measurement. In addition, they are non-continuous devices, which prevents the generation of records on the behavior of glucose in response to various factors in the daily life of diabetic patients. This work describes the development of a device that allows the continuous estimation of in vitro glucose levels for the potential non-invasive monitoring of patients with diabetes. The developed system was based on optical principles, specifically near infrared spectroscopy. An Analog Front-End and a photodiode were used to evaluate the behavior of the system before several emitters with wavelengths of 880 nm, 1050 nm, 1450 nm, 1550 nm, and 1650 nm. The system was characterized under a controlled environment and the relationship between the detected signal and the concentration variation of the molecule was analyzed to determine if this principle was feasible for the non-invasive detection of glucose levels. In the present investigation it was concluded that, for wavelengths of 1450 nm and 1650 nm, there was a linear trend between the response of the system and the variations in glucose concentration in the range between 0 mg/dL and 5000 mg/dL.