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Publié le 27/02/2019

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La spectroscopie par proche infrarouge bientôt disponible sur le marché

La nouvelle génération de LED infrarouges à large bande permet aux consommateurs d’analyser la fraîcheur ou les composants des aliments sur leur appareil mobile

Les consommateurs pourront bientôt analyser les données nutritionnelles, les composants et la fraîcheur des aliments sur leur smartphone. Les progrès réalisés dans le développement des LED à large bande par proche infrarouge se traduisent par de nouvelles solutions en matière de spectroscopie mobile, ouvrant de nouvelles perspectives pour les applications de bien-être et de surveillance sanitaire.

La sensibilisation croissante aux problèmes de santé a accéléré le marché des dispositifs portables et des appareils mobiles intelligents permettant à tout un chacun de surveiller ses signes vitaux. L’étape suivante consistait donc à aider les consommateurs soucieux de leur santé à analyser et à contrôler les composants importants présents dans leur alimentation. Or les progrès récents en matière de développement des LED à large bande par proche infrarouge (ou NIRED en anglais) ouvrent de nouveaux champs d’application pour la spectroscopie mobile. Cette technologie permettra aux consommateurs de mesurer les nutriments, la teneur en calories et la fraîcheur des aliments à l’aide de leur téléphone mobile ou d’un dispositif portable mesurant déjà la fréquence cardiaque et l’oxymétrie de pouls. Osram Opto Semiconductors est, à ce jour, la seule entreprise à proposer de tels NIRED.

La spectroscopie mobile, comment cela fonctionne-t-il ?

La spectroscopie par proche infrarouge basée sur la technologie LED utilise le mécanisme caractéristique d’absorption de la lumière de certains composés moléculaires. En dirigeant un spectre lumineux défini vers un échantillon, il est possible de déterminer la présence et la quantité de certains composants à partir de la distribution de la longueur d’onde de la lumière réfléchie. On peut, par exemple, mesurer la teneur des aliments en eau, en matières grasses, en glucides, en sucre ou en protéines. Ces données fournissent une indication de la fraîcheur, de la qualité ou de la teneur en calories.

Chaque molécule absorbe la lumière selon plusieurs longueurs d’onde spécifiques. Ce spectre d’absorption est unique et agit comme une empreinte digitale pour une molécule donnée. Différents groupes fonctionnels absorbent les fréquences caractéristiques du rayonnement infrarouge. En utilisant divers accessoires d’échantillonnage, les spectromètres infrarouges peuvent reconnaître un large éventail de types d’échantillons tels que les gaz, les liquides et les solides. Les NIRED agissent comme une source de lumière compacte pour le spectromètre.

Des solutions de nouvelle génération

Tout cela est rendu possible grâce à une nouvelle génération de NIRED embarquables, comme l’Oslon Black SFH 4736 ou le Synios SFH 4776. Grâce à une nouvelle technologie d’éclairage à phosphore et à une optique intégrée, l’Oslon Black SFH 4736 augmente l’intensité lumineuse de 60 % par rapport aux composants précédents. L’optique primaire concentre 90 % de la lumière générée dans un angle de rayonnement de +/-40°, ce qui permet d’obtenir une puissance optique nettement supérieure par unité de surface sur l’objet cible, c’est-à-dire de concentrer la lumière exactement là où elle est nécessaire. Par conséquent, une plus grande quantité de lumière est réfléchie vers le spectromètre, fournissant un signal de mesure plus puissant. Avec son boîtier compact et robuste, le Synios SFH 4776 souligne l’amélioration impressionnante de l’intensité. Pour le client, cela signifie un meilleur rapport signal/bruit et une analyse plus simple de la composition moléculaire des aliments et des médicaments. Jusqu’à présent, l’analyse spectroscopique infrarouge était limitée à une utilisation scientifique, dans les laboratoires de chimie et de physique. Cependant, les progrès de la miniaturisation permettent maintenant d’intégrer ces NIRED dans des applications limitées en termes d’espace telles que les téléphones portables.

Les NIRED décrits précédemment reposent sur une puce bleue de 1 mm² équipée de la technologie UX:3 ; développée par Osram Opto Semiconductors, elle offre une grande efficacité lumineuse même à des courants élevés. La lumière est convertie en rayonnement infrarouge à l’aide d’un convertisseur de phosphore spécialement développé pour cette application. Une composante bleue résiduelle dans la lumière aide les utilisateurs à cibler la zone qu’ils veulent examiner. Le spectre d’émission des NIRED dispose d’une distribution spectrale homogène dans le domaine infrarouge de 650 nm à 1050 nm. Les Osram Oslon Black Flat SFH 4735, Oslon Black SFH 4736 et Synios SFH 4776 sont les seules et uniques LED sur le marché disposant de cette large gamme spectrale en régime de proche infrarouge.

Mesurer la fraîcheur avec le smartphone

Une nouvelle génération d’appareils est en train d’émerger utilisant des émetteurs à large bande par proche infrarouge et des spectromètres compacts, ils se connectent à une base de données de connaissances via le cloud en vue de comparer les données avec les spécifications matérielles et de référence pour l’analyse. En mesurant le spectre d’absorption d’un matériau inconnu et en faisant correspondre cette mesure avec une base de données de molécules connues, il est possible de déterminer la présence et la quantité de certains composants, tels que le pourcentage de cacao dans une barre chocolatée.

Les consommateurs pourront bientôt utiliser leur smartphone pour vérifier l’état de fraîcheur des aliments dans les supermarchés, mesurer les calories contenues dans les repas de la cantine et vérifier si un médicament est valable et contient les composants prescrits, simplement en numérisant chaque article avec leur smartphone. Les premiers appareils utilisant la nouvelle technologie NIRED ont déjà été dévoilés aux consommateurs. Citons par exemple le microspectromètre SCiO, introduit par la start-up israélienne Consumer Physics. Mettant à profit les NIRED d’Osram, la solution – qui fonctionne sur smartphone et se connecte au cloud – ressemble à une boîte d’allumettes en forme et en taille. Elle s’appuie sur la spectroscopie infrarouge pour identifier certains composés comme les graisses, le sucre, l’eau ou les protéines dans les aliments, les médicaments et même le corps humain, et les analyser en temps réel, fournissant instantanément aux consommateurs et aux entreprises des informations pertinentes et exploitables concernant le monde physique qui nous entoure.

La spectroscopie par proche infrarouge n’en est qu’à ses débuts, ouvrant de nouveaux champs d’application tant pour le grand public que pour les professionnels. Concernant ces derniers, la spectroscopie par proche infrarouge peut par exemple faciliter la mise en place de solutions agricoles intelligentes. Les agriculteurs pourront déterminer le bon moment pour effectuer les récoltes en scannant simplement les cultures de fruits, de légumes ou de céréales avec le NIRED et un spectromètre installé dans un smartphone ou une tablette, qui leur fournira alors des informations fiables sur la teneur en sucre, eau, matières grasses et protéines.

Pour en savoir plus sur l’implication d’Osram Opto Semiconductors dans l’utilisation de la technologie NIRED, rendez-vous sur : https://www.osram.com/os/applications/mobile-competence/mobile-competence-spectroscopy.jsp

Pour plus d’informations sur le premier capteur moléculaire de poche SCiO, cliquez ici : https://www.osram.com/os/news-and-events/success-stories/osram-powers-scio-the-worlds-first-pocket-sized-molecular-sensor.jsp


 

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