Glucometro: fondamenti di progettazione

Il glucometro, utilizzato per misurare la concentrazione di glucosio nel sangue, è uno strumento diagnostico molto importante soprattutto per i pazienti affetti da diabete mielito. In questo articolo vedremo i principi che stanno alla base del suo funzionamento, e alcune note utili per la sua progettazione. L’articolo si rivolge quindi agli ingegneri specializzati in biomedicina, e a chiunque sia interessato ad apprendere la tecnologia che sta dietro questo strumento di rilevante importanza medica

Il glucosio e la sua regolazione

Il glucosio (formula chimica C6H12O6) è un carboidrato la cui principale funzione è quella di agire come fonte di energia per il corpo umano, essendo il precursore essenziale nella sintesi della molecola ATP (adenosina trifosfato). L’energia immagazzinata nell’ATP può poi essere utilizzata nei processi che la richiedono, come la biosintesi e il trasporto di molecule attraverso le membrane cellulari. In base alle necessità, il glucosio può anche essere utilizzato nella creazione di proteine, glicogeni, e lipidi. La concentrazione di glucosio nel sangue deve essere strettamente controllata. A questo scopo il corpo umano dispone di due ormoni (con effetti opposti tra loro) rilasciati dal pancreas: l’insulina e il glucagone. L’insulina è prodotta dalle cellule beta del pancreas, mentre il glucagone dalle cellule alfa. L’insulina viene rilasciata quando nel sangue viene rilevata un’elevata concentrazione di glucosio, mentre il glucagone viene rilasciato quando viene rilevato un basso livello di glucosio nel sangue. Il processo di regolazione del glucosio nel sangue può essere spiegato nel seguente modo:

  1. una volta assorbito dalla catena del cibo, il glucosio viene rilasciato nella circolazione sanguigna. Se la concentrazione di glucosio raggiunge valori troppo elevati, il pancreas interviene rilasciando l’insulina. Questa permette alle cellule dei muscoli di utilizzare il glucosio come sorgente di energia, formando a sua volta la molecola del glicogeno che agisce come fonte di energia secondaria in caso di bassi livelli di glucosio. All’interno del fegato, l’insulina provoca la conversione del glucosio in glicogeno e grassi. Nelle cellule del grasso presente nei tessuti adiposi, l’insulina promuove anche la conversione del glucosio in ulteriori grassi con conseguente assorbimento dello stesso;
  2. il pancreas continua a rilasciare insulina, mentre il fegato e le cellule dei tessuti adiposi continuano a utilizzare il glucosio, sino a quando la concentrazione dello stesso scende al di sotto di una certa soglia; quando ciò si verifica, al posto dell’insulina verrà rilasciato il glucagone;
  3. quando il glucagone raggiunge le cellule del fegato, ha inizio la conversione del glicogene in glucosio, e del grasso in acidi grassi, utilizzabili come fonte di energia da molte cellule dll’organismo. Le cellule continuano a bruciare il grasso dei tessuti adiposi, procedendo poi con le proteine dei muscoli, sino a quando i livelli di glucosio salgono nuovamente a causa della digestione del cibo. Con questo il ciclo si chiude.

Il diabete melito

Il diabete è una malattia cronica caratterizzata da alti o bassi livelli di glucosio nel sangue, provocati da un funzionamento non corretto del pancreas che non produce abbastanza insulina, oppure da una risposta non corretta da parte delle cellule del corpo umano. Esistono tre categorie di diabete:

  1. diabete di tipo 1, noto anche come diabete infantile in quanto si manifesta soprattutto durante l’infanzia o l’adolescenza, caratterizzato dalla mancata produzione di insulina da parte dell’organismo. Si stima che circa il 5% della popolazione affetta da questa patologia abbia un diabete di tipo 1;
  2. diabete di tipo 2: si verifica quando l’organismo non produce abbastanza insulina, oppure quando le cellule non sono in grado di metabolizzarla correttamente. Si tratta della forma più comune di diabete, che interessa circa il 90% degli affetti da questa malattia. Possibili fattori di rischio sono stati individuati in una scarsa attività fisica, peso eccessivo, fattori genetici, età superiore a 45 anni, e appartenenza etnica;
  3. diabete gestazionale, in cui vengono rilevati elevati valori di glucosio nel sangue, in concomitanza con una gravidanza. Ciò non implica che la donna sia affetta da diabete dopo aver partorito, ma potrebbe rappresentare un serio fattore di rischio, in futuro, per contrarre il diabete di tipo 2.

Realizzazione di un glucometro

Esporremo ora alcuni concetti e considerazioni generali applicabili alla [...]

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 27 giugno 2017

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