UTILIZACIÓN DE SENSORES MICROONDAS EN ANÁLISIS
DE SANGRE CON MÉTODOS NO INVASIVOS
USE OF MICROWAVE SENSORS IN BLOOD ANALYSIS WITH
NON-INVASIVE METHODS
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Revista TECH Carlos Cisneros ISNN 2737-6036, Año 2024, Número IV, páginas 8
UTILIZACIÓN DE SENSORES MICROONDAS EN ANÁLISIS DE
SANGRE CON MÉTODOS NO INVASIVOS
USE OF MICROWAVE SENSORS IN BLOOD ANALYSIS WITH
NON-INVASIVE METHODS
Cristina Alejandra Orozco Cazco1,
Roberto Alejandro Larrea Luzuriaga2,
1 Instituto Superior Universitario Carlos Cisneros, Ecuador, cristina.orozco@istcarloscisneros.edu.ec
2 Instituto Superior Universitario Carlos Cisneros, Ecuador, roberto.larrea@istcarloscisneros.edu.ec
RESUMEN
Este documento es una investigación bibliográfica acerca del estado del arte con respecto a estudios
realizados sobre el campo de las microondas y su utilización para la implementación de sensores, enfocados
al área biológica es decir biosensores que puedan detectar ciertos componentes biológicos como químicos,
aplicando ciertas propiedades del electromagnetismo, mediante la obtención de datos de permitividad y
permeabilidad al aplicar ondas electromagnéticas a una frecuencia y medirlas mediante técnicas de reflexión
y/o transmisión, en materiales orgánicos, en este caso en específico en la sangre, de manera que aplicando
una técnica no invasiva se pueda realizar análisis concluyentes o diagnósticos de posibles problemas,
enfermedades o trastornos que un paciente pudiese tener y que la vía de su detección ordinaria sea a través
de análisis clínicos de sangre.
Palabras clave: microondas; biosensor; sangre; permitividad; permeabilidad; métodos no-invasivos.
ABSTRACT
This document is a bibliographic research about the state of the art regarding studies on the field of microwaves
and their use for the implementation of sensors, focused on the biological area, i.e. biosensors that can detect
certain biological components such as chemicals, applying certain properties of electromagnetism, by obtaining
data on permittivity and permeability by applying electromagnetic waves at a frequency and measuring them
through reflection and/or transmission techniques, in organic materials, in this case specifically in blood, so that
by applying a non-invasive technique, conclusive analysis or diagnosis of possible problems, diseases or
disorders that a patient may have can be performed and that the ordinary way of detection is through clinical
blood tests.
Keywords: microwave; biosensor; blood; permittivity; permeability; non-invasive methods.
Recibido: Agosto 2024 Aceptado: Diciembre 2024
Received: August 2024 Accepted: December 2024
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1. INTRODUCCIÓN
La utilización de sensores de microondas en el análisis
de sangre con métodos no invasivos representa un
enfoque innovador en el diagnóstico médico, ya que
aprovecha las ondas electromagnéticas de alta
frecuencia para recabar información vital sobre la salud
sin procedimientos invasivos. Esta tecnología destaca
por su potencial para mejorar la comodidad y el
cumplimiento terapéutico de los pacientes,
transformando significativamente las técnicas
tradicionales de análisis de sangre que suelen requerir
dolorosas extracciones. Mediante el análisis de las
interacciones de las microondas con los componentes de
la sangre, los investigadores pretenden obtener
biomarcadores críticos relacionados con las condiciones
de salud, incluidos los niveles de glucosa y lactato, que
son esenciales para la gestión de enfermedades crónicas
y la medicina deportiva [1][2].
Los principios de funcionamiento de los sensores de
microondas implican la emisión, reflexión y detección de
ondas electromagnéticas, lo que permite realizar análisis
precisos y en tiempo real.
Estos sensores destacan en la detección sin contacto, ya
que ofrecen ventajas como una gran precisión, inmunidad
ambiental y largos rangos de detección, lo que los hace
adecuados para diversas aplicaciones tanto clínicas
como domésticas [3][4] Su capacidad para penetrar
materiales facilita aún más la monitorización no invasiva,
abordando las limitaciones asociadas a los métodos de
diagnóstico convencionales [1][5].
Los sensores de microondas funcionan utilizando ondas
electromagnéticas de alta frecuencia para detectar la
presencia, el movimiento o la distancia de los objetos. Su
funcionamiento se basa en varios principios
fundamentales, como la emisión, la reflexión, la detección
y el procesamiento de señales.
Emisión y propagación
Un sensor de microondas emite ondas electromagnéticas
de alta frecuencia, normalmente dentro del espectro de
microondas (300 MHz a 300 GHz), utilizando un oscilador
y una antena.
Una vez generadas, estas ondas se propagan a través de
diversos medios como aire, líquidos o sólidos a la
velocidad de la luz [1][2].
Reflexión y detección
Cuando las ondas emitidas se encuentran con un objeto,
una parte de la onda se refleja hacia el sensor. Las
características de la onda reflejada, como su frecuencia
e intensidad, dependen del tamaño, la forma, el material
y la distancia del objeto al sensor [1]. El receptor del
sensor capta esta onda reflejada y la convierte en una
señal eléctrica para su posterior procesamiento [2].
Procesamiento de la señal
La señal recibida es procesada por los circuitos
electrónicos del sensor, que realizan cálculos para
extraer la información deseada. Esto puede implicar
filtrado, amplificación y diversas técnicas de
procesamiento digital de la señal para determinar las
características del objeto, como la distancia y la velocidad
[1][3]. A menudo se emplea el principio del efecto
Doppler, que permite al sensor detectar cambios de
frecuencia debidos al movimiento relativo entre la fuente
y el objeto.
El presente estudio analiza los principios y técnicas
empleadas para la construcción de sensores biológicos
de varios trabajos de investigación de los cuales se ha
podido tener acceso, y que tienen como finalidad medir y
comparar parámetros, de modo que puedan emitir un
resultado. Se describen los principios de funcionamiento,
es decir en qué parámetros se basan dichos estudios, y
cuál es la comparativa o detonante del sensor, para
determinar el resultado esperado.
Cada sensor implementado es ajustado para determinar,
un solo parámetro, es decir existe un estudio previo con
respecto a la respuesta que este debe experimentar en
diferentes escenarios o en sustancias a medir.
Respecto a las técnicas, se describe el procedimiento
general a seguir, en base a los cuales se ha obtenido los
resultados de las diferentes investigaciones analizadas.
2. METODOLOGÍA Y MATERIALES
La presente investigación se desarrolló bajo un enfoque
documental, caracterizado por un análisis bibliográfico,
incluyendo artículos científicos, tesis, reportes técnicos y
normas relacionadas con la implementación de
biosensores para el análisis de sangre mediante técnicas
no invasivas. Este enfoque permitió recopilar y
sistematizar información relevante sobre las técnicas
empleadas en la detección y monitoreo de variaciones en
parámetros sanguíneos en función de las constantes
dieléctricas.
Para el análisis, se seleccionó un conjunto representativo
de casos de estudios que reportan el uso de señales de
radiofrecuencia y el procesamiento de la onda reflejada
como herramienta principal en la caracterización de
modelos que permitan detectar variaciones en las
propiedades dieléctricas de la sangre. Se establecieron
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criterios de selección basados en la calidad
metodológica, relevancia y novedad de las técnicas
descritas, así como en la disponibilidad de datos
comparables.
Posteriormente, se llevó a cabo un estudio comparativo
que permitió identificar las estrategias utilizadas en la
implementación de los biosensores. Dicho análisis
incluyó aspectos como:
a. Diseño del biosensor: materiales, configuración
estructural y principios de funcionamiento.
b. Frecuencia de operación: rangos de
radiofrecuencia empleados y sus justificaciones.
c. Métodos de procesamiento de datos: algoritmos
y técnicas aplicadas para interpretar la onda
reflejada.
d. Precisión y sensibilidad: desempeño reportado
en la detección de parámetros sanguíneos.
e. Aplicaciones potenciales: ámbitos clínicos o de
investigación abordados en los trabajos
revisados.
Los datos obtenidos se sistematizaron en una matriz de
comparación, la cual facilita la identificación de patrones
comunes y diferencias significativas entre los enfoques
metodológicos. Este análisis permitió determinar las
técnicas más prometedoras para el desarrollo de
soluciones innovadoras en el área de la biomédica, así
como proponer líneas de investigación futura para
optimizar el desempeño de los biosensores en estudios
no invasivos de sangre.
Casos de Estudio:
A. Sensor de Frecuencia Microonda para la medición no
invasiva de glucosa en la sangre.[1]
El principio de funcionamiento de esta investigación,
corresponde a la medición de niveles de glucosa en la
sangre en pacientes, que usualmente requieren de una
pequeña muestra de sangre, método invasivo, para la
detección o control de pacientes con diabetes.
La concentración normal de glucosa en la sangre es de
70 – 110 mg/dL, obteniéndose picos de hasta 180mg/dL
después de haber comido, dicha concentración se
normaliza en el transcurso de dos o tres horas, si toma
más de tres horas, se diagnostica diabetes.
El sensor microondas propuesto en la investigación se
basa en los cambios de la permitividad debido a las
fluctuaciones de la glucosa. La sangre es un compuesto
complejo de células, proteínas, hormonas, glucosa y
otras partículas en agua. Su permitividad es dependiente
de la frecuencia, influenciada por cada uno de sus
componentes. Un sensor microonda que tenga una
respuesta característica multifrecuencia puede
potencialmente aislar la respuesta de un parámetro en
específico en un ambiente en el cual varios parámetros
podrían cambiar.
El sensor construido en la investigación se basa en una
línea de transmisión microstrip que termina en una
espiral, siendo la salida del sensor una representación de
magnitud logarítmica de la función de transferencia, que
varía de acuerdo a los cambios en la permitividad en el
espacio por encima de la espiral. Para medir el barrido de
frecuencias de la respuesta del sensor han utilizado un
analizador de redes vectoriales.
El experimento consistió en medir la salida del sensor en
un individuo, en el cual se colocó el sensor en la parte
inferior de su mano, y obtener muestras referenciales,
inmediatamente después el individuo bebería una
sustancia azucarada, y se seguirían obteniendo muestra
por alrededor de una hora. Los cambios de permitividad
fueron observados en el desfase de amplitud y frecuencia
de las respuestas máximas y mínimas del sensor.
Las variaciones obtenidas de las muestras en el
experimento se encuentran en el rango de frecuencias de
10Hz a 2GHz.
Con la repetición del experimento en varios individuos en
un tiempo mayor, además de asegurar el contacto, se lo
cambió la posición del sensor en el dedo pulgar tal como
si fuera un medidor de glucosa comercial, esto para
asegurar el contacto a los prolongados tiempos de
exposición, con los resultados obtenidos se ajustaron
parámetros para la predicción de cada individuo, en un
programa computacional.
Los resultados preliminares de este experimento,
muestran la factibilidad de crear un método no invasivo
para la detección de niveles de glucosa en la sangre.
B. Análisis de reflexión microonda sobre vasos capilares
de sangre [2]
La investigación se fundamenta bajo el principio de
que, sobre imágenes de resonancia magnética de los
vasos capilares de la sangre, que es obtenida por la
reflexión de microondas sobre el tejido expuesto, se
mejora la imagen de resonancia magnética si se resalta
la distribución de agua libre junto al agua en el tejido
humano, por lo que haciendo uso de esta distribución se
puede obtener la permitividad compleja.
Las imágenes de resonancia magnética basadas en el
modelo de reflexión de microondas son muy útiles para
diagnosticar condiciones humanas como la cantidad de
glucosa en la sangre.
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El modelo del tejido humano en la región de las
microondas es preparado por las imágenes de
resonancia magnética, la permitividad compleja puede
ser aplicada a este modelo calibrando los datos de la
imagen en escala de grises, donde los datos también
reflejaran la permitividad compleja de la concentración de
la glucosa. La relativa constante dieléctrica cambia el 2%
y las pérdidas del dieléctrico cambian -1.2% por cada 1%
de cambio de concentración de glucosa.
En el experimento se construye un parche que sirve como
aplicador para realizar las medidas, funcionando este
como una antena alimentado por una guía de onda, con
determinadas medidas de diseño. El aplicador se lo
coloca en la punta del dedo, entre la guía de onda y el
dedo.
La simulación que se desarrolla en el experimento utiliza
el método TLM para obtener los coeficientes de reflexión.
Los resultados se observan en los cambios de los
coeficientes de reflexión en la frecuencia de resonancia
medida, como un cambio de nivel de glucosa en tiempo
real.
C. Sistema Microonda para medir la perfusión de sangre
de un tejido [3]
La investigación se fundamenta en la perfusión de
sangre de un tejido, base para el transporte de oxígeno,
nutrientes y componentes farmacéuticos.
Entre las aplicaciones clínicas relevantes para la
medición de la perfusión son el diagnóstico de
enfermedades, administración dirigida de fármacos,
tratamiento de cáncer hipertermia, perfusión de la piel
después de la cirugía plástica, y el manejo de las
enfermedades vasculares periféricas.
El sistema que se propone se basa en un método de
medición de perfusión térmica usando técnicas de
microondas. En este método, la temperatura del tejido se
eleva por calentamiento por microondas (900 MHz) a no
más de un grado Celsius, y después de la interrupción de
la señal de calentamiento por microondas, el decaimiento
de temperatura se mide usando detección radiométrica
de microondas (1-2 GHz), siendo este el indicativo de la
velocidad de perfusión de la sangre.
D. Detección rápida de virus en la sangre utilizando una
antena Microstrip biosensor [4]
La investigación se fundamenta en el diseño de un
biosensor capaz de detectar virus altamente contagiosos,
haciendo uso de técnicas altamente desarrolladas como
es el caso de las cavidades resonantes.
Para la medición de la impedancia biológica de manera
no invasiva, se requiere de una antena para acoplar
electromagnéticamente la energía entre el dispositivo de
monitoreo y el medio del tejido. El monitoreo de la
impedancia biológica se lo realiza por la medición de la
impedancia de entrada o del coeficiente de reflexión de la
antena, siendo los cambios sensibles de esas medidas,
lo que permite distinguir entre sangre normal y sangre
infectada.
La antena requerida puede ser diseñada para operar en
bandas de frecuencia de 2.4 y 5.2GHz, fabricando una
antena microstrip con una superficie chapada en oro. La
antena diseña en la investigación se especifican sus
dimensiones para el caso de uso de cada banda.
E. Medidor no invasivo de glucosa en la sangre a través
de un resonador microondas [5]
En esta investigación el objetivo es muy similar a
casos anteriores para diseñar un sensor microonda que
permita medir el nivel de glucosa en la sangre mediante
un método no invasivo.
El diseño implementado para el sensor consta de una
línea de transmisión Microstrip en forma de espiral
circular resonante, con dimensiones específicas. Se
obtiene resultados parecidos a investigaciones
anteriormente descritas para la medición de glucosa en
la sangre, con la diferencia que, en esta investigación
para ajustar los parámetros del experimento, primero se
simulo con un tejido de varias capas, de modo que estos
resultados pudieran ser utilizaos en la función utilizada
para la detección basada en la ecuación de Debye.
Los resultados de esta investigación prueban
nuevamente la determinación de niveles de glucosa por
medio de la variación de la constante dieléctrica, en la
sangre.
3. RESULTADOS
De lo expuesto se puede observar que hay múltiples
investigaciones en el desarrollo de sensores microondas,
que emplean técnicas de medición basadas en las
propiedades de permitividad y permeabilidad de los
materiales, basados en estos parámetros se pueda
diagnosticar o predecir un evento en específico debido a
la variación de estas propiedades a una frecuencia o
rango de frecuencias utilizado, tal como se observa en la
figura 1. La utilización de estas técnicas establece un
método no invasivo ya que no requiere estar en contacto
directo con la muestra ni tampoco cambia las
propiedades intrínsecas del material o sustancia
expuesta, reflexión y transmisión de ondas.
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Fig.1.- Permitividad relativa en función de la frecuencia
expuesta de tejido humano [6]
El empleo de sensores microondas en materiales
biológicos, crea gran expectativa por sus características
de funcionamiento, un método simple y limpio, que no
requiere de reactivos, no obstante, el modelo de
comparación y reacción de diferentes compuestos
orgánicos a frecuencias microondas debe ser bien
estudiado de modo que los algoritmos computacionales
que procesen la información obtenida del sensor puedan
ser lo suficientemente fiables, que los métodos
tradicionales. [7]
La utilización de biosensores microondas en materiales
orgánicos como la sangre, despiertan gran interés por su
composición y reacción ante las microondas, de manera
que se pueda distinguir cambios en su composición, al
punto de aislar dichos componentes y estimar una
proporción de ellos ante una medida de referencia,
pudiendo emitir criterios basados en dichas mediciones.
Existe una fuerte concentración de investigación en
métodos para estimar el nivel de glucosa en la sangre,
todos convergen en la vía de aplicación de los sensores
microondas, pero divergen en cómo obtener una
medición fiable, la elaboración de algoritmos
computacionales en base a muestras permite ajustar
parámetros de observación y precisión de los sensores
de modo que se mejore su estimación.
Existen prototipos y patentes de detectores de niveles de
glucosa en la sangre por medio de sensores microondas,
sin embargo, sus prestaciones no son 100% fiables.
Un aspecto importante en la implementación de sensores
microonda, es el diseño del mismo, correspondiente al
acoplamiento entre el emisor de microondas y la muestra.
La mayoría de sensores microonda investigados,
utilizados para la detección de niveles de glucosa en la
sangre, se basan en líneas de transmisión Microstrip, con
diferentes terminaciones, espiral simple, doble, anillo
resonador, para irradiar las ondas sobre la muestra, y
obtener las medidas en base a reflexión y/o transmisión.
La sensibilidad del sensor es determinada, en base a
parámetros de su diseño, como medidas y elementos
adecuados para su construcción y calibración de modo
que se obtengan experimentalmente variaciones de las
ondas recibidas, dependiendo del medio o material de
exposición, por la variación de la permitividad y/o
permeabilidad en dichos elementos.
Otro método relevante para la detección de glucosa en la
sangre, mediante métodos no invasivos, utiliza las
técnicas de imágenes de resonancia magnética de vasos
capilares de la sangre obtenidas por métodos microonda,
en las cuales para mejorar su resolución se representa la
distribución de agua libre junto al agua del tejido, esta
distribución permite obtener la permitividad compleja.
Basando su principio en la concentración de glucosa en
el agua del tejido, que también puede ser aislada y
estimada. Variación de escala de grises de la imagen de
resonancia magnética.
El método que basa su principio de funcionamiento en
imágenes de resonancia magnética por microondas,
establece que la concentración de glucosa en la sangre
puede ser estimada por la variación de los coeficientes
de reflexión aplicados sobre la muestra, en este caso el
tejido o la punta del dedo del individuo.
Para la construcción del aplicador en el método basado
en la variación de los coeficientes de reflexión, se diseña
una antena de radiación con una cavidad rectangular de
guía de onda en el un lado y al otro un punto de radiación
circular. Dicho aplicador va entre la guía de onda y la
muestra. De este modo se emitiría las ondas y se
obtendrían las ondas reflejadas de la muestra. Este
método resulta interesante por la comparativa y los
resultados obtenidos en base a dicha experimentación,
que estima porcentajes de variación de la permitividad en
relación a porcentajes de concentración de glucosa.
Otros sensores investigados se fundamentan en la
medición del flujo sanguíneo de la sangre a través de
métodos no invasivos utilizando las microondas, esto
resulta novedoso ya que los métodos tradicionales (como
el medidor de flujo de laser Doppler entre otros) resultan
tener costos elevados y no son portables.
El método de medición de flujo sanguíneo se fundamenta
en la medición de la temperatura del flujo a través de
técnicas de microondas. La elevación de la temperatura
en el tejido de aproximadamente un 1º Celsius al aplicar
una frecuencia microonda, y eliminando dicha aplicación
para el decaimiento de la temperatura en el tejido, de
modo que se detecte dicha disminución utilizando un
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radiómetro microonda, esto indicaría la cantidad de flujo
de sangre.
En otras investigaciones relacionadas se presentan
biosensores para la detección de virus altamente
contagiosos. Esta detección utiliza técnicas microondas
altamente estudiadas y desarrolladas como las
cavidades resonantes, en la cual basa su funcionamiento,
utiliza también el diseño de una antena para el
acoplamiento de la muestra y la cavidad.
El biosensor de detección de virus en la sangre puede
determinar si una muestra de sangre o no porta el virus,
utilizando las propiedades dieléctricas de la sangre y su
variabilidad al estar contaminadas por un virus. La
sensibilidad del detector depende de la frecuencia de
operación, que en la investigación la establece para las
bandas libres 2.4 y 5.2GHz.
Los sensores microondas en la actualidad son un gran
mercado y su grado de aplicabilidad cada vez asocia más
otras ramas como la medicina, donde se aprovecha las
propiedades de los materiales y su fluctuación a un
campo electromagnético aplicado a una frecuencia
determinada, de manera que se pueda medir un
parámetro específico asociado a un evento determinado.
4. DISCUSIÓN (O ANÁLISIS DE RESULTADOS)
Los cinco artículos analizados presentan innovaciones en
el diseño y aplicación de biosensores basados en
microondas para mediciones no invasivas de parámetros
sanguíneos. Cada trabajo destaca configuraciones
estructurales únicas y frecuencias de operación
seleccionadas para maximizar la interacción de las
microondas con tejidos biológicos. Se observa una
diversidad en materiales, desde resonadores hasta
antenas microstrip, con diferencias significativas en los
métodos de procesamiento de señales, incluyendo
algoritmos de análisis espectral y técnicas de calibración.
En términos de precisión y sensibilidad, los dispositivos
muestran variaciones dependiendo de la técnica de
acoplamiento y la tecnología empleada. Finalmente, las
aplicaciones propuestas abarcan desde el monitoreo de
glucosa hasta la detección de virus en sangre, resaltando
la versatilidad clínica y de investigación de estos
dispositivos, tal como se detalla en la Tabla 1.
5. CONCLUSIÓN
El análisis comparativo realizado sobre los biosensores
basados en microondas para aplicaciones biomédicas ha
permitido identificar fortalezas y limitaciones clave en sus
diseños, frecuencias de operación, métodos de
procesamiento de datos, precisión y sensibilidad, así
como sus aplicaciones potenciales. En términos
generales, los resultados muestran que los biosensores
diseñados para medir glucosa en sangre, como los
propuestos por Jean et al. [6] y Kumar & Singh [10],
destacan por su precisión y capacidad no invasiva,
mientras que los dispositivos orientados a la detección de
virus, como el de Elsheikh et al. [9], presentan alta
sensibilidad y especificidad para análisis clínicos. Por otro
lado, los diseños que exploran la perfusión tisular o la
reflexión en capilares sanguíneos (Nikawa [7] y Tofighi et
al. [8]) son relevantes para investigaciones básicas, pero
requieren mejoras en su sensibilidad y métodos de
calibración para aplicaciones más prácticas.
La frecuencia de operación seleccionada en cada diseño,
mayoritariamente dentro de las bandas ISM (2.4 GHz y 5
GHz), proporciona un balance adecuado entre
penetración y resolución, lo cual es crucial para optimizar
las interacciones con los tejidos biológicos. Sin embargo,
aún existen desafíos en la estandarización de los
métodos de procesamiento de señales, lo que impacta
directamente en la reproducibilidad de los resultados.
Como trabajo futuro, se plantea la posibilidad de
desarrollar un biosensor no invasivo capaz de determinar
el tipo de sangre mediante la interacción de microondas
con características específicas de los eritrocitos. Este
avance representaría un aporte significativo en la práctica
clínica, al facilitar diagnósticos rápidos y seguros en
entornos de emergencia y bancos de sangre.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Flex PCB, "Microwave Sensor: What It Is, Types, &
The Working Principle," [Online]. Available:
https://flexpcb.org/microwave-sensor-what-it-is-types-
the-working-principle/.
[2] Electronic Manufacturing Service, "Microwave Sensor:
What It Is, Types, & The Working Principle," [Online].
Available:
https://electronicmanufacturingservice.org/microwave-
sensor-what-it-is-types-the-working-principle/.
[3] Techie Science, "How Does a Microwave Sensor
Work?," [Online]. Available:
https://techiescience.com/how-does-a-microwave-
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[4] Tosunlux, "The Complete Guide to Microwave
Sensor," [Online]. Available:
https://www.tosunlux.eu/blog/the-complete-guide-to-
microwave-sensor.
[5] A. R. Gómez et al., "Effect of microwave sensors on
biosignal quality in physiological monitoring: A systematic
150
Revista TECH Carlos Cisneros ISNN 2737-6036, Año 2024, Número IV, páginas 8
review," PubMed, [Online]. Available:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34768449/.
[6] Buford Randall Jean, Eric C. Green, and Melanie J.
McClung, “A Microwave Frequency Sensor for Non-
Invasive Blood-Glucose Measurement,” IEEE Sensors
Applications Symposium Atlanta, GA, February 12-14,
2008
[7] Yoshio Nikawa, “Analysis of Microwave Reflection
from Capillary Blood Vessel,” Proceedings of Asia-Pacific
Microwave Conference 2010, 2010 IEICE
[8] Mohammad-Reza Tofighi and Charlie Tran Huynh, “A
Microwave System for Blood Perfusion Measurements of
Tissue; a Preliminary Stud,” Pennsylvania State
University, Harrisburg, Middletown, PA, 17057, USA
[9] Dalia M. Elsheikh, Hala A. Elsadek, Esmat A.Abdallah,
Saad Atteya , and Waleed N. ELmazny , “Rapid Detection
of Blood Entero-Viruses Using Microstrip Antenna Bio-
Sensor,” Proceedings of the 43rd European Microwave
Conference.
[10] Shiv Kumar, Jaspal Singh, “Non Invasive Blood
Glucose Measurement through Microwave Resonator,”
International Journal of Science and Research (IJSR),
India Online May 2013 ISSN: 2319-7064
[11] R. Pethig, "Dielectric properties of body tissues,"
Clinical Physics and Physiological Measurement, vol. 8,
pp. 5-12, 1987
[12] S. Gabriel, R.W. Lau and C. Gabriel, "The dielectric
properties of biological tissues: III. Parametric models for
the dielectric spectrum of tissues," Phys.Med.Biol., vol.
41, pp. 2271-2293, 1996.
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ANEXO
Tabla 1. Análisis comparativo de los casos de estudio de métodos no invasivos para el análisis de sangre
Parámetro
A [6]
B [7]
C [8]
D [9]
E [10]
Diseño del
Biosensor
Resonador de
microondas
integrado,
materiales
dieléctricos.
Microondas
reflejadas
desde
capilares
sanguíneos.
Sistema
basado en
microondas
para perfusión
tisular.
Antena
microstrip con
propiedades bio-
sensitivas.
Resonador
coaxial de alta
precisión.
Frecuencia de
Operación
2.45 GHz,
elegida por
alta
sensibilidad y
baja
interferencia.
Rango de 1-10
GHz,
optimizado
para análisis
de tejidos.
Banda ISM de
2.4 GHz,
seleccionada
por
disponibilidad y
seguridad.
5-6 GHz,
optimizada para
alta resolución
en tejidos.
2.45 GHz,
seleccionada
por balance
entre
sensibilidad y
penetración.
Métodos de
Procesamiento
de Datos
Análisis
espectral y
algoritmos de
filtrado.
Evaluación de
coeficientes de
reflexión
mediante
simulaciones.
Análisis de
correlación
entre perfusión
y señal
reflejada.
Procesamiento
espectral y
extracción de
frecuencias
específicas.
Métodos de
calibración
para
variaciones
individuales.
Precisión y
Sensibilidad
Alta precisión
para glucosa
(±10 mg/dL).
Sensibilidad
media debido
a dispersión en
capilares.
Sensibilidad
moderada para
variaciones de
perfusión.
Alta precisión en
detección de
virus (90%).
Precisión
media-alta en
glucosa (±15
mg/dL).
Aplicaciones
Potenciales
Monitoreo no
invasivo de
glucosa.
Estudios de
circulación
sanguínea y
capilares.
Diagnóstico de
perfusión
tisular.
Detección
rápida de virus
en muestras
clínicas.
Monitoreo
rutinario de
glucosa en
sangre.
