Rayonnement Infrarouge

Master 2 Electronique BioMédicale   République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de L'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE CONSTANTINE 1   Master 2 Electronique BioMédicale Exposé: Applications médicales des Rayonnements Infrarouges Présenté par: Kouadio NGoran Alexis 2014/2015

SOMAIRE Introduction I.GENERALITE SUR LES INFRAROUGES II.DIFFERENTS TYPES DE RAYON INFRAROUGE Infrarouge proche (PIR : 13333-4000 cm-1 ou 0.8-2.5 µm)  Infrarouge moyen (IRM: 4000-400 cm-1 ou 2.5-25 µm) Infrarouge lointain (IRL : 400-10 cm-1 ou 25-1000 µm) III.SOURCES D’EMISSION A-Source naturelle B-Sources artificielles IV-LES DETECTEURS INFRAROUGES V-LES EFFETS DES IR « EFFETS BIOLOGIQUES VI-APPLICATION DE L’INFRAROUGE DANS LE DOMAINE MEDICAL CONCLUSION

Introduction L’intérêt de la lumière et ses bienfaits occupe les hommes depuis l’antiquité , et, lorsque plus tard, il apprit l'usage du feu, cette idée que la lumière et la chaleur n'étaient qu'une seule et même chose s'ancra plus profondément. Pour Aristote, le feu, source de lumière et de chaleur, devint l'un des principes de la matière

I.GENERALITE SUR LES INFRAROUGES A-Historique Les infrarouges furent découverts en 1800 par William Herschel, un astronome anglais d'origine allemande. Herschel plaça un thermomètre à mercure dans le spectre obtenu par un prisme de verre afin de mesurer la chaleur propre à chaque couleur. Il trouva que la chaleur était la plus forte du côté du rouge du spectre, y compris là où il n'y avait plus de lumière. C'était la première expérience montrant que la chaleur pouvait se transmettre par une forme invisible de lumière [7]. B-Définition d’infrarouge Du latin, infra qui signifie «plus bas» , en deçà du rouge de la lumière visible (énergie), le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes. Le rouge étant la couleur de longueur d'onde la plus longue de la lumière visible. Sa longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1 mm. [7] fr.wikipedia.org/wiki/Infrarouge

III.DIFFERENTS TYPES DE RAYON INFRAROUGE

Infrarouge proche (PIR : 13333-4000 cm-1 ou 0.8-2.5 µm) Le domaine du proche infrarouge est favorable pour l’identification des bandes typiques de certains groupes chimiques ou ions tels que Fe 2+, H2O, OH-.On peut donc utiliser ces bandes d’absorption pour l’analyse qualitative ou semi quantitative de ces entités et aussi pour déterminer quelques éléments [3].

Infrarouge moyen (IRM: 4000-400 cm-1 ou 2.5-25 µm) Dans le domaine infrarouge moyen les bandes d’absorption ou de réflexion sont normalement dues aux divers groupements atomiques des minéraux. Les spectres dans l'infrarouge moyen d’un minéral apportent toujours d’informations importantes sur les groupements fonctionnels qui le constituent [3].

Infrarouge lointain (IRL : 400-10 cm-1 ou 25-1000 µm) La longueur d'onde du rayonnement infrarouge lointain est celle qui préside à toute croissance et à tout développement de vie dans la nature. Elle correspond à celle émise majoritairement par le corps humain. Ils ont l'habileté de pénétrer profondément dans des tissus du corps humain. Une fois pénétrés dans les tissus de l'organisme, ceux-ci activent les molécules qui causent la résonance des particules, augmentant ainsi la chaleur [3]. [3] http://slideplayer.fr/slide/1149799/

III.SOURCES D’EMISSION A-Source naturelle La Lumière Du Soleil Le soleil est une source importante d'infrarouge, produit une énorme quantité d'énergie par la fission nucléaire en émettant cette énergie grâce à des longueurs d'ondes diverses incluant les rayons ultra-violets, la lumière visible et le rayonnement infrarouge. Pendant la journée, la surface de la terre est chauffée par la partie infrarouge des rayons du soleil. La nuit, la terre émet de la chaleur sous la forme de rayonnement infrarouge. C'est un processus naturel qui n'est pas nuisible pour la santé .

B-Sources artificielles [1] Les Rayonneurs Céramiques De diamètre du tuyau est d'environ 7 mm et l'épaisseur de paroi de 3 mm à l'intérieur et autour de la résistance en forme de spirale se trouve de l'oxyde de magnésium uniquement, sous pression On peut donner aux rayonneurs métalliques des formes différentes en les pliants en forme de U ou de M afin de pouvoir influencer de cette manière la longueur de l'élément et la température. Rayonneurs En Acier Inoxydable Ce rayonneur consiste en une plaque flexible de fibres composées de résines époxydiques et de fibres optiques. Une fine couche de carbone est appliquée sur la plaque et une deuxième couche époxydique enveloppe la couche de carbone. Ensuite, la plaque entière est laminée sous pression. La chaleur et le rayonnement infrarouge de longueur d'onde longue sont générés par la tension électrique sur la couche de carbone conductrice.

Diodes émettrices de lumière (lasers) [1] Les diodes émettrices de lumière (DEL) utilisent un semi-conducteur à base de gallium à jonction de type p-n. Un potentiel adéquat amène les électrons et les trous à se recombiner, de sorte que l’énergie est libérée sous forme de lumière, dans une bande étroite de longueur d’onde. Les DEL les plus communes à base de GaAs, émettent dans la région 900-970 nm, avec des bandes passantes comprises entre 20 et 100 nm. Les DEL sont très stables en longueur d’onde et très robustes. Contrairement aux sources thermiques, elles peuvent être allumées et éteintes très rapidement et un grand nombre de fois. [1] A.EL HAJJI S.ZAYDOUN.La Spectroscopie Infrarouge http://www.fsr.um5a.ac.ma/cours/chimie/GUEDIRA/Master%20de%20Sciences%20Analytiques-M9%20Spectr.%20UV-visible/Word/Master%20Sc%20Anal%20Cours%20IR.pdf

IV- DETECTEUR INFRAROUGE Détecteurs thermiques des radiations IR [3]: L’onde incidente élève la température du détecteur et modifie ainsi la caractéristique physique de celui ci: • variation de conductivité • Pyro-électrique, modification de la polarisation électrique • Thermo-voltaïque, apparition d’une tension • Thermo-pneumatique, effet mécanique dû à la dilatation d’un gaz

1-Faisceau infrarouge en provenance de l’échantillon 2 - Eclairage d’échantillon 3 - Platine du microscope 4 - Miroir de sélection transmission/réflexion 5 - Viseur optique 6 - Détecteur dédié au dispositif

V-LES EFFETS DES IR « EFFETS BIOLOGIQUES L’absorption par les tissus biologiques des photons infrarouges modifie l’état de vibration ou de rotation moléculaire. En raison de leur faible énergie, les photons infrarouges ne peuvent bien évidemment pas produire d’ionisation, pas plus que de réaction photochimique. L’irradiation infrarouge est globalement perçue comme une augmentation de la chaleur.

1 -Effets délétères Les effets sur l’œil, la rétine. les effets cutanés peuvent exister et être responsables de brûlures.

2-Effets favorables La chaleur causée par l'infrarouge lointain crée une résonance qui sépare les molécules libérant ainsi les toxines emmagasinées dans le corps. - Force et santé améliorées - Réparation accélérée des cellules du corps - Circulation sanguine améliorée - Réduction du stress et de la fatigue musculaire - Adoucissement de la douleur et raideurs articulaires (sans effets secondaires toxiques) - Soulagement des spasmes musculaires - Soulagement de la douleur en brisant le cercle vicieux spasme/douleur - Augmentation de la circulation périphérique [10] [10] Site : Technologie magnétique du bien-être  

VI-APPLICATION DE L’INFRAROUGE DANS LE DOMAINE MEDICAL 1-Thermographie médicale C’est une technique de mesure qui permet de capter le rayonnement électromagnétique des différents objets de notre environnement.

L'énergie infrarouge (A) provenant d'un objet est focalisée par l'optique (B) sur un détecteur infrarouge (C). Ce détecteur envoie les informations à la partie électronique du capteur (D) chargée du traitement d'image. Cette partie électronique convertit donnée du détecteur en une image (E) qui peut être observée dans le viseur, sur un écran vidéo ou directement sur un PC. La thermographie infrarouge consiste à transformer une image infrarouge en une image radiométrique, qui permet la lecture des valeurs de température.

Utilisation thérapeutique de l’infrarouge 1) Appareil luminothérapie : lampe infrarouge La lampe à infrarouge: cosmétiques, en particulier pour les personnes ayant des problèmes de peau. Le rayonnement à infrarouge a pour effet de dilater les pores, cela permet un nettoyage plus en profondeur La lumière infrarouge est aussi particulièrement indiquée pour le relâchement et renouvellement des tissus[6]. [6] http://www.itechmedicaldivision.com/fr/infrared-whf-312.php

2.Sauna infrarouge  les premiers systèmes thermiques infrarouges étaient utilisés pour favoriser le processus de cicatrisation. . Ces systèmes sont utilisés sous forme de panneaux rayonnant dans les services de maternité des hôpitaux afin de maintenir les nouveau-nés au chaud[8]. [8] www.villa-catherine.net/uploads/file/etude_IR.pdf

3.Photobiomodulation Il s'agit d'exposer la peau à des couleurs de lumières prédéfinies (rouge, jaune, bleu, violet et infrarouge) par l'intermédiaire d'un système d'illumination athermique agissant sur la cicatrisation, la microcirculation et la biostimulation. L'exposition est indolore, reposante, dure en moyenne une quinzaine de minutes par séance. Les applications médicales sont multiples en Dermatologie mais aussi dans les domaines aussi variés que la Rhumatologie, la Neurologie, les Affections cardiovasculaires, la Cancérologie, la Psychiatrie.

4-Hyperthermie La technique est employée pour l'ablation de tumeurs par thermothérapie. La thermothérapie, ou thérapie par hyperthermie induite localisée, peut être utilisée comme traitement pour détruire ou affaiblir les cellules tumorales cancéreuses, tout en limitant les effets sur les cellules saines[4]. [4] http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/infrarouge/61330

CONCLUSION Notre travail a illustré les applications des rayonnements infrarouges dans domaine médical dont les résultats sont hallucinants. En revanche, il présente certains risques sur les utilisateurs. Il est donc recommandé des mesures de sécurité comme l’emploi d’écrans (adaptés à la vision) ou des vêtements protecteurs.