Diseño e Implementación de un Sistema NDIR Portátil para la Detección Temprana de Helicobacter Pylori Mediante Análisis de Aliento

Resumen

La infección por Helicobacter pylori afecta a una proporción considerable de la población mundial y representa el principal factor de riesgo conocido para el desarrollo de gastritis crónica, úlcera péptica y adenocarcinoma gástrico. Los métodos diagnósticos convencionales —la endoscopia con biopsia y las pruebas de aliento con isótopos marcados analizadas por espectrometría de masas— dependen de equipos especializados y de infraestructura hospitalaria que resulta poco accesible en comunidades rurales o de escasos recursos. En este trabajo se documenta el diseño, la construcción y la validación experimental preliminar de un espectrofotómetro portátil de bajo costo, fundamentado en espectroscopía de infrarrojo no dispersivo (NDIR). El dispositivo se concibió como herramienta de apoyo para la detección no invasiva de H. pylori, a partir de las variaciones en la concentración de dióxido de carbono (CO₂) presentes en el aliento humano. El prototipo integra una cámara de absorción óptica fabricada mediante manufactura aditiva en polímero ABS, una unidad de procesamiento central basada en Raspberry Pi Zero 2 W, y un convertidor analógico-digital de 16 bits (ADS1115) responsable de digitalizar la señal generada por el par emisor-receptor infrarrojo sintonizado en 4300 nm. El acondicionamiento de la señal se realizó con un amplificador operacional de bajo ruido y algoritmos de filtrado digital programados en Python. Por su parte, la comunicación con la aplicación móvil se estableció mediante una API REST desarrollada con FastAPI. En una prueba funcional de referencia, el sistema comparó una muestra basal de aliento (1.0295 V) con una muestra enriquecida (1.5457 V), registrando una variación de 50.14 % entre ambas lecturas, sobre la cual el software emitió un veredicto automatizado de "apto". Estos resultados constituyen evidencia preliminar de que es técnicamente viable desarrollar instrumentación médica funcional, portátil y de bajo costo con componentes comerciales, si bien se requiere una validación clínica con un número mayor de sujetos antes de considerar su uso diagnóstico.