25 febrero, 2019

Espectroscopia con infrarrojo de cercanía para el uso personal, una solución de Osram

Osram Opto Semiconductors _ Espectroscopia con infrarrojo de cercanía para el uso personal

Una nueva generación de LED infrarrojos de banda ancha permite analizar la frescura o los componentes de los alimentos mediante dispositivos móviles.

Los avances en el desarrollo de LED infrarrojos cercanos de banda ancha se han traducido en nuevas soluciones para la espectroscopia en móviles, ampliando su campo de aplicación al sector del bienestar y al control de la salud.

El aumento de la sensibilización en materia de salud ha acelerado el mercado de los dispositivos móviles inteligentes que permiten monitorizar los ritmos vitales. El siguiente paso sería ayudar a los consumidores concienciados a analizar y controlar los ingredientes de sus platos. Los últimos avances en desarrollo de LED infrarrojo (NIRED, por su sigla en inglés) de banda ancha amplían los campos de aplicación de la espectroscopia móvil. La tecnología permitirá a los consumidores evaluar los nutrientes, el contenido calórico y la frescura de los alimentos con sus teléfonos móviles o dispositivos portátiles, que ya miden el ritmo cardiaco y la pulsioximetría. Osram Opto Semiconductors es actualmente el único que ofrece estos NIRED.

Cómo funciona la espectroscopia móvil

La espectroscopia de infrarrojo de cercanía basada en tecnología LED utiliza el comportamiento característico de absorción de la luz de algunos componentes moleculares. Si se dirige un determinado espectro de luz a una muestra, es posible determinar la presencia y la cantidad de ciertos componentes a partir de la distribución de la longitud de onda de la luz reflejada. Se podría, por ejemplo, calcular la cantidad de agua, grasa, carbohidratos, azúcar o proteínas de los alimentos. Estos datos nos proporcionan información sobre la frescura, la calidad o el contenido calórico.

Cada molécula absorbe luz a diferentes longitudes de onda. Este espectro de absorción es único y funciona como una huella dactilar de una molécula en particular. Varios grupos funcionales absorben frecuencias características de radiación infrarroja. Utilizando accesorios de muestreo, los espectrómetros de infrarrojos admiten una gran variedad de tipos de muestra, como gases, líquidos y sólidos. Para el espectrómetro, los NIRED actúan como una fuente de luz compacta.

Una nueva generación de soluciones

Todo esto es posible gracias a una nueva generación de NIRED integrables, como el Oslon Black SFH 4736 o el Synios SFH 4776. Gracias a la nueva tecnología de fósforo y a la óptica integrada, el Oslon Black SFH 4736 ha aumentado la intensidad luminosa en un impresionante 60 % en comparación con los componentes de su predecesor. La óptica primaria concentra el 90 % de la luz generada en un ángulo de haz de +/–40° y ofrece mucha más potencia óptica por unidad de superficie sobre el objeto en cuestión; en otras palabras, concentra la luz precisamente donde se necesita. El resultado es que se refleja más luz en el espectrómetro y, por lo tanto, la señal medida es más fuerte. El Synios SFH 4776, con su pequeño y resistente encapsulado, muestra esta impresionante mejora de la intensidad. Para el cliente esto representa una mejor relación señal-ruido que permite análisis más simples de la composición molecular de alimentos y medicamentos. Hasta ahora los análisis hechos por espectroscopia de infrarrojo se habían limitado a usos científicos por parte de laboratorios de química o física. Sin embargo, con el avance de la miniaturización, actualmente se pueden integrar NIRED en aplicaciones para dispositivos en los que el espacio es un condicionante, como en los teléfonos móviles.

La base de los NIRED descritos es un chip azul de 1 mm² basado en la tecnología de chip UX:3, desarrollada por Osram Opto Semiconductors, que ofrece una elevada eficacia luminosa incluso a altas corrientes. Su luz se convierte en radiación infrarroja con la ayuda de un convertidor de fósforo desarrollado específicamente para esta aplicación. Un componente azul residual en la luz permite a los usuarios fijar el área que se quiere investigar. El espectro de emisión de los NIRED tiene una distribución espectral homogénea en el rango infrarrojo de 650 nm a 1.050 nm. El Oslon Black Flat SFH 4735, el Oslon Black SFH 4736 y el Synios SFH 4776 de Osram son los primeros LED en el mercado, y por ahora los únicos, con este amplio rango espectral en el infrarrojo cercano.

Evaluar la frescura con el teléfono móvil

Está apareciendo una nueva generación de dispositivos que usan emisores de infrarrojo cercano de banda ancha, comprimen espectrómetros y se conectan a una base de datos de conocimientos mediante tecnología en la nube para comparar los datos con características materiales y de referencia para el análisis. Analizando el espectro de absorción de un material desconocido y comparando esta medida con una base de datos de moléculas conocidas, se puede determinar la presencia y la cantidad de algunos componentes, como el porcentaje de coco en una chocolatina.

Muy pronto los consumidores podrán utilizar sus teléfonos móviles para comprobar la frescura de los alimentos en el supermercado, calcular las calorías de la comida de un restaurante y revisar si un medicamento es válido y tiene el contenido prescrito. Todo ello simplemente escaneando cada elemento con sus teléfonos inteligentes. Los consumidores ya han podido probar los primeros dispositivos con tecnología NIRED. Un ejemplo es el microespectrómetro SCiO presentado por la startup israelí Consumer Physics. La solución NIRED para teléfonos inteligentes y conectados a la nube de Osram se parece a una caja de cerillas en forma y tamaño. Utiliza la espectroscopia de infrarrojo para identificar ciertos componentes, como la grasa, el azúcar, el agua o las proteínas que hay en los alimentos, en los medicamentos e incluso en el cuerpo humano, y los analiza en tiempo real para proporcionar a los consumidores y a las empresas información adecuada y procesable sobre el mundo físico.

Sin embargo, esto es solo el principio de la espectroscopia de infrarrojo cercano, que va ampliándose a otros nuevos campos de aplicación tanto para los consumidores como para los profesionales. En el ámbito profesional, por ejemplo, la espectroscopia de infrarrojo cercano puede contribuir a poner en marcha soluciones agrícolas inteligentes. Los agricultores pueden determinar el momento correcto para la cosecha simplemente escaneando el fruto, las verduras o el cultivo de cereales con NIRED y un espectrómetro instalado en el teléfono inteligente o la tableta, que proporciona información fiable sobre el contenido de azúcar, agua, grasa y proteínas.

Si quiere saber más sobre la implicación de Osram Opto Semiconductors en el uso de tecnología de NIRED, visite la página web de Osram.

Puede encontrar más información sobre el sensor molecular de bolsillo SCiO de Osram Opto Semiconductors en la página web de Osram.