CN115290569A - 用于分析材料的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及用于分析材料(101)的装置(10)，该装置(10)包括激发传输装置(100)，用于产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束(SA)，激发束具体为激发光束，还包括用于检测响应信号(SR)的检测装置(106)；以及用于基于所检测的响应信号(SR)分析材料的装置(107)。
Description
本申请是申请日为2016年12月7日、申请号201680071384.3、发明名称为“用于分析材料的装置和方法”的分案申请。
说明书
本知识产权涉及用于分析材料的装置和方法。在用于测量葡萄糖或血糖的一个实施方式中，此处描述的装置和此处描述的过程可用于例如分析动物或人体组织。已知的用于分析材料的方法，具体地用于测量血糖的方法在下列出版物中进行了描述，例如：
-Guo等人的“人皮肤中的无创葡萄糖检测-使用波长调制的差分激光光热辐射度量学(Noninvasive glucose detection in human skin-using wavelength modulateddifferential laser photothermal radiometry)”，生物医学光学期刊(BiomedicalOptics Express)，2012年第3卷第11期；
-Uemura等人的“通过傅里叶变换红外光谱分析的唇粘膜中的无创血糖测量：硫族化物光纤***的应用(Non-invasive blood glucose measurement by Fouriertransform infrared spectroscopic analysis through the mucous membrane of thelip:application of a chalcogenide optical fiber System)”，前端医学生物工程(Front Med Biol Eng.),1999；9(2):137-153；
-Farahi等人的“使用量子级联激光器的泵探查光热光谱(Pump probephotothermal spectroscopy using quantum cascade lasers)”.J.Phys.D.Appl,2012；以及
-M.Fujinami等人的“使用基于光热光谱学的全内反射-光束偏转对液体/液体界面处的分子的高灵敏度检测(Highly sensitive detection of molecules at theliquid/liquid interface using total internal reflection-optical beamdeflection based on photothermal spectroscopy)”，科学仪器的评述(Rev.Sei.Instrum)，2003年第74卷第1期；
-(1)von Lilienfeld-Toal,H.Weidenmüller,Xhelaj,A.
W.，通过中红外光谱的无创葡萄糖测量的新方法：量子级联激光器(QCL)与光声检测振动光谱的结合(ANovel Approach to Non-Invasive Glucose Measurement by Mid-InfraredSpectroscopy:The Combination of Quantum Cascade Lasers(QCL)and PhotoacousticDetection Vibrational Spectroscopy)，38:209-215,2005；
-(2)Pleitez,M.von Lilienfeld-Toal,H.
W.，利用FT-IR光谱和脉冲量子级联激光器(QCL)对体外和体内的人体间质液进行红外光谱分析：建立无创葡萄糖测量的新方法(Infrared spectroscopic analysis of human interstitial fluid in vitroand in vivo using FT-IR spectroscopy and pulsed quantum cascade lasers(QCL):Establishing anew approach to non-invasive glucose measurement)，光谱化学学报，A部分-分子和生物分子光谱，85:61-65,2012；
-(3)Pleitez,M.等，通过中红外脉冲光声光谱对人表皮葡萄糖浓度进行体内无创监测(In Vivo Noninvasive Monitoring of Glucose Concentration in HumanEpidermis by Mid-Infrared Pulsed Photoacoustic Spectroscopy)，分析化学,85:1013-1020,2013；
-(4)Pleitez,M.Lieblein,T.Bauer,A.Hertzberg,O.von Lilienfeld-Toal,H.
W.用于人体表皮体内中红外光谱的无窗超声波光声单元：通过由皮肤接触所引起的空气压力、温度和湿度的变化的低干扰，为间质液中的葡萄糖检无创监测提供了可能(Windowless ultrasound photoacoustic cell for in vivo mid-IR spectroscopy ofhuman epidermis:Low interference by changes of air pressure,temperature,andhumidity caused by skin contact opens the possibility for a non-invasivemonitoring of glucose in the interstitial fluid)，科学仪器的评述(Review ofScientific Instruments)，84,2013；
-(5)M.A.Pleitez Rafael,O.Hertzberg,A.Bauer,M.Seeger,T.Lieblein,H.vonLilienfeld-Toal和W.
通过全内反射增强的光热偏转实现人体表皮中的无创葡萄糖监测(Photo-thermal deflectometry enhanced by total internal reflectionenables non-invasive glucose monitoring in human epidermis)，分析(TheAnalyst),2014年11月。
本发明的目的是具体说明一种装置，使用该装置，可以特别简单且成本有效地分析材料，具体地分析动物或人体组织或组织的成分或组成部分。该目的尤其通过具有如权利要求1中限定的特征的装置来实现。该装置的实施方式在从属权利要求中具体说明。
对德国专利DE 10 2014 108 424 B3进行引用，具体引用该专利的内容，且本申请延伸了该专利的内容；通过本文中进行的这种明确引用，德国专利DE 10 2014 108 424 B3的全部内容因此还被认为是本申请的公开的部分(对于该公开的所有细节“通过引用并入”)。具体地，这种引用涉及授权的专利权利要求中给出的所有特征。另外，该引用具体涉及其中提及的激发光束的细节，例如，涉及其中引用的脉冲频率和波长(波长范围)的数值，并且还涉及与间质液中葡萄糖含量的测量有关的细节。
除了在提交时直接和明确提及的权利要求和示例性实施方式的主题之外，本PCT产权申请还涉及其它方面，这些方面列于本说明书的末尾。这些方面可以与提交时所引用的权利要求的特征单独地或成组地进行组合。这些方面，无论是单独的还是彼此结合的或与权利要求的主题结合的，都代表独立的发明。申请人保留日后使这些发明成为权利要求的主题的权利。这可以在该申请的情况中进行，或在后续分案申请、继续申请(在美国)、部分继续申请(在美国)或要求该申请的优先权的后续申请的情况中进行。
然而，在下文中，将首先讨论在提交时提及的权利要求的主题。
提供了用于分析材料的装置，该装置具有：用于产生至少一个电磁激发束(具体地，具有至少一个激发波长的激发光束)的激发传输装置；用于检测响应信号的检测装置；以及用于基于所检测的响应信号分析材料的装置。
该装置的主要优点在于其可用于以非常简单和可靠的方式来分析材料的事实。
在本知识产权申请中，还使用ISF(间质液)中葡萄糖的示例对体液中给定物质的浓度的测量进行了说明。然而，本申请的各项主题并不限于此。
可测量其它(身体的和非身体的)物质，例如，DE 10 2014 108 424 B3和要求其优先权的PCT申请中所描述的那些物质。
具体地，该方法和装置还可用于确定药物水平(“药物监控”)。在该知识产权保护权利的上下文中，应理解为包括测量人体或动物体的血液中或其它包含流体的空间中的药物的浓度，例如，测量血清或血浆、唾液、或淋巴中的药物浓度，以及具体地，还包括间质液中的无创和体内测量。
具体地，药物水平确定还可用于以窄的治疗范围改进药物的定量。特别是在药品可能容易过量或剂量不足的情况下，药品的浓度可能容易受到其它药品的影响，或药品在一定浓度以上具有毒性效应，所以药物监控是一种有用的技术。要满足的适当基准的示例是达到或保持指定的有效水平，并确定必要的个体药物剂量。
使用该保护权利中示出的方法和/或装置，可迅速地或甚至实时地确定文档医学上重要的水平，例如，扑热息痛、苯妥英、丙戊酸、拉莫三嗪、***、氟卡尼、洋地黄毒苷、地高辛、他克莫司、依维莫司、胺碘酮、氨基糖苷类、茶碱、万古霉素、锂、卡马西平、西罗莫司、氨甲喋呤和其它材料的水平，其中，在每种情况下，不同的光谱“指纹”，即特征极值(具体地，绝对和相对吸收的极大值和极小值)，均促进了相应物质的检测和识别。
在每种情况下，权利要求中呈现的装置还可与用于所提及的物质中的一种或多种的剂量管理的定量装置相关联，以允许形成控制回路。
应注意的是，特别是关于ISF中的葡萄糖的测量，以及具体地，如果使用多个相对密集的波长执行中红外范围内的吸收极大值和极小值的检测，则特征极值的评估中的唯一真实临床有用的结果已在该中红外范围内获取。这用来补偿不精确度(由激光器的温度灵敏度、评估电子设备中的噪声等引起)，使得总是实现十分精确的测量结果。关于待发射的波长的数量，参考专利的权利要求。如果存在物质的三个特征相邻极值，即(相对或绝对的极小值和/或极大值)，则例如如果发射了两个外极值之间的间隔中的至少十个波长，优选地至少二十个波长，这可能是有利的。
此处，术语光理解为意指可见范围内、近红外和远红外范围内以及UV(紫外)范围内的电磁波或电磁辐射。
在该装置的示例性实施方式中，提供的是：
激发传输装置是辐射源，在一个实施方式中为单色辐射源，具体为极化的辐射源或光源，更具体为激光源，
-该装置具有光学介质，光学介质与材料直接接触，具体地与材料的表面的第一区域直接接触，
-其中，激发传输装置优选地布置成使得发射的激发束穿入该光学介质并在光学介质的表面上的预定点处再次退出光学介质，以及
-该装置包括用于发射测量束(具体地，测量光束)的***，该***布置成使得发射的测量束穿入光学介质中，以及其中，在操作中，测量束和激发束优选地在光学介质和材料表面的界面处重叠，测量束在所述界面处发生反射，以及
-检测装置是用于接收形成响应信号的反射的测量束的装置，和/或用于直接或间接地检测反射的测量束的偏转的装置。
优选地，该装置具有光学介质，该光学介质与材料直接接触，具体地与材料表面的第一区域直接接触，在一个实施方式中与人的皮肤直接接触，其中，为了检测响应信号，检测装置具体地在邻近于第一区域的区域中检测光学介质的参数变化作为响应信号的结果，具体地，将光学介质的变形和/或密度变化作为局部的、时间依赖的加热的结果。光学介质可以包括光学上透明的材料或对红外辐射或紫外辐射透明的材料，通常对激发束和测量束透明的材料，诸如玻璃、晶体、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、锗(Ge)、硅(Si)和金刚石或透明塑料，在一个实施方式中可以包括聚乙烯。响应于热量从待分析的材料或从材料的物质至光学介质的传送或传递的局部加热导致了其中的变化，例如，材料变形或热应力或折射率的局部变化，这些都是可检测的。
在一个实施方式中，材料可以是活生物体的组织，具体地人的组织，其中，材料表面可以是皮肤。因此，组织中的物质可以进行分析或测量。
还可以提供的是，检测装置具有作为用于检测应力、变形和/或密度变化的检测器的压电元件，该压电元件连接至光学介质或集成到光学介质中。
还可以提供的是检测装置具有作为用于检测响应信号的检测器的至少一个温度传感器。根据测量原理，其可直接地布置在光学介质上或其周围。
优选地，该装置具有用于激发光束的强度调制的***。
优选地，该检测装置适于根据激发光的波长和/或激发光的强度调制检测时间依赖的响应信号。
还可以提供的是激发传输装置将至少一个电磁激发束辐射至材料的位于材料表面的第一区域下面的容积中。
特别优选地，该激发传输装置包括两个或更多个传输元件，传输元件具体为一维、二维或多维的传输元件阵列形式。因此，其可实施为传输元件的表面阵列，或实施为传输元件带(在一个实施方式中，实施为半导体激光器阵列或QCL阵列，其中，QCL代表量子级联激光器)。
还可以提供的是两个或更多个传输元件各自均产生其自己的电磁激发束，并将其电磁激发束辐射至第一区域下面的容积中。不同的激发束还可以依次地发射，或至少部分地同时发射。不同的传输元件还可以同时以不同的调制频率进行操作。
优选地，两个或更多个传输元件的电磁激发束的波长是不同的。优选地，波长选择成使得待分析的材料中的待检测的物质特别好地吸收这些波长的辐射。另外地或可替代地，波长或波长范围还可以选择为待检测的物质不吸收但是由其它物质吸收(所谓的宽容波长)，以使待分析的物质与其它物质区分开。
在一个实施方式中，激发传输装置包括两个或更多个激光器，具体为一维或二维激光器阵列形式，其中，激光器元件的多个行可以一个接一个地偏移交错和布置以节省空间，在一个实施方式中以激光器带和/或两个或更多个发光二极管的形式布置，具体为一维或二维二极管阵列形式，在二维阵列或带的一个实施方式中，以深度交错的方式并相对于彼此偏移地布置。阵列的输出束可具有各自的束轴线，对于每个束元件，束轴线紧密地并拢或平行，或者阵列的输出束可通过已经集成的光学器件集而具有相同的束轴线。
关于该装置的结构，可以提供的是激发传输装置直接或间接地-优选地通过调节装置-机械固定地连接至光学介质，其中，光学介质与材料直接接触，具体地与材料表面的第一区域直接接触。因而，激发传输装置可早在制造阶段的时候或至少在部署之前相对于光学介质对准和固定。
出于安装和/或对准或调节检测装置的元件和/或激发传输装置的目的，光学介质可具有至少一个内置的凸起部和/或凹入部，诸如桥部、台肩部、安装在其上的半球部、安装的块状部、锥形部或钻孔、槽、中空部或其它凹部，上文提及的元件(检测装置的元件和/或激发传输装置)可放置在该凸起部和/或凹入部上或放置在其中、可搁置在其上或可与其对准或固定。还可能的是，对准的配合表面通过机械加工或铸造过程形成在光学介质上。
关于用于强度调制的装置，可以提供的是其包括电子或电机械调制装置，该电子或电机械调制装置电连接至激发传输装置，以及具体地电子控制激发传输装置，或者用于强度调制的装置由这种电子或电机械调制装置形成。调制装置可以产生强度调制的激发束，在一个实施方式中为周期性强度调制激发束，还例如矩形脉冲、锯齿形函数或正弦波函数或其它周期性函数形式。
可替代地或另外地，用于强度调制的装置可包括布置在束路径中的至少一个受控的镜子，通过控制该至少一个镜子，激发束的强度可通过偏转进行调制。
可替代地或另外地，用于强度调制的装置可包括至少一个层，该至少一个层布置在束路径中且其透明度是可控制的，或者用于强度调制的装置可由这种层形成。因而，调制元件可设计成传输元件的形式，其中，该传输元件的传输是受控制的。调制元件可从一个光束产生多个空间上分开的光束。在一个实施中，还可以提供的是样品的表面可使用调制元件进行扫描。在一个实施方式中，可以一起控制调制元件和光源/激光源的阵列。
在一个实施方式中，用于发射测量束(具体地，测量光束)的装置设置为用于将测量束发射至光学介质的、与材料表面的第一区域接触的特定区域。
在一个实施方式中，检测装置和用于发射测量束的装置彼此对准，使得在该束在光学介质与材料相接触的界面处已反射至少一次之后，检测装置检测测量束作为时间依赖的响应信号，其中，光学介质具体地与材料表面的第一区域相接触。
为了便于组装，如果检测装置和/或激发传输装置和/或用于发射测量束的装置直接固定地机械连接至光学介质和/或通过一个或多个光纤电缆联接至光学介质，这是有利的。
光学介质直接支承成像光学器件和/或成像光学器件集成到光学介质中的实施方式是可能的。
另外，可设想这样的实施方式：光学介质的表面具有朝向彼此倾斜的多个部分表面，在这些表面处测量束(具体地，测量光束)发生多次反射。
还可以提供这样的实施方式：光学介质中或光学介质上设置有用于反射测量束(具体地，测量光束)的一个或多个镜面。
为了紧凑的设计，可设想激发传输装置和/或检测装置和/或用于发射测量束的装置直接附接至彼此或附接至公共的支承部。在一个实施方式中，各种装置可通过焊接或胶粘或通过螺杆或咬合连接固定至支承部，其中，在组装期间或稍后的时候，通过调节螺杆或其它机械调节装置提供调节设施。具体地，检测装置和/或用于发射测量束的装置应或能够相对于彼此容易地对准。因而，将这两个装置直接地附接至光学介质是很有用的。给出测量束的合适引导的检测装置和/或用于发射测量束的装置还可以彼此相邻地布置在光学介质的相同侧上或公共支承部上，在一个实施方式中它们附接至公共印刷电路板或公共半导体，或实施为公共的集成半导体装置，在一个实施方式中实施为公共的集成半导体部件。因此，在具体实施方式中，即使没有进一步改变检测装置和/或用于传送测量束的装置之间的相对位置，该支承部也可相对于光学介质作为整体进行调节。
支承部优选地由印刷电路板、金属板或塑料板或装置的壳体或装置壳体的部分形成。
还可以提供的是激发传输装置包括集成的半导体装置，该集成的半导体装置具有一个或多个激光器元件和至少一个微光学部件以及优选地具有附加调制元件。在一个实施方式中，上文提及的元件可以共同从一个半导体坯料蚀刻制造，或至少容纳在公共壳体中。
还可以提供的是调制元件具有至少一个元件，具体为镜子，该至少一个元件可相对于其余的半导体装置移动且其位置是可控制的。这可通过MEMS装置进行控制。
还可以提供的是调制元件具有其辐射磁导率是可控制的层。
还可以提供的是调制元件具有用于调制一个或多个激光器元件的电子控制电路。在一个实施方式中，调制元件可构造成使得其通过干涉、相位偏移/路径偏移或偏振过滤装置或其它已知的调制机构，以时间依赖的方式改变激励束。
一个或多个微光学部件可以是集成到半导体部件中或由半导体部件以相减过程(具体地通过蚀刻)制成的镜子或透镜。
描述的用于分析材料的装置可确定物质浓度的测量值，在一个实施方式中物质浓度为葡萄糖浓度。该装置可具有与用于显示测量值及其分析的装置的接口，例如通过用于装置用户的颜色代码，和/或可具有与用于可分配至材料中的物质的定量装置的接口，该材料具体为组织，或更通常地为生物体的躯体。该装置还可直接地包括这种定量装置。在这种情况下，该装置还可具有用于检测或分析材料表面的***，在一个实施方式中材料表面为皮肤表面或在另一实施方式中材料表面为生物的眼表面或虹膜，该***能够基于与参考数据的比较来识别人或生物，并因而可用来确保为材料的分析和定量装置的控制提供合适的参考值和/或校准值。材料表面的确定的特征值，在一个实施方式中该材料表面为指纹或眼睛虹膜的结构，除了例如与数据库对比来识别和鉴定人之外，还可用于对状态值的通信进行加密以及控制加密的或未加密的定量装置，材料表面的确定的特征值原则上可来源于数据库。在一个实施方式中，定量装置可配备有传感器以确定待分配的物质的填充水平，诸如在一个实施方式中该物质为胰岛素和/或胰高血糖素、肝素或麻醉剂，以及可具有用于将填充水平传送至用于材料分析装置的装置和/或直接传送至数据库的装置。
另外，该装置可具有接口，在一个实施方式中可具有对数据库的无线电接口，测量值可发送至该数据库且数据库可处理数据。数据库可通过处理和存储来自多个患者的数据的方式产生，即，在一个实施方式中其还有来自用于分析材料的多个类似装置的数据，以及在一个实施方式中其还控制用于分配物质的各个定量装置。数据库还可进一步处理与所分析的材料有关的测量数据并确定所推导的分析结果，诸如材料数量或浓度、血糖值或患者的其它生理值的第一时间导数和第二时间导数、最小偏差、最大偏差、标准偏差、值的任何趋势，将它们进行比较并由它们推导信号，在一个实施方式中推导的信号还包括报警信号。在一个实施方式中，定量装置的填充水平还可由数据库进行检测和处理，以确定填充水平的时间范围或再填充的需要，以及直接将信号发送至患者的装置或服务设施。出于该目的，数据库可连接至服务设施中的通信装置，在一个实施方式中为医院中或医疗实践中的通信装置。出于从数据库发送数据和/或将数据发送至数据库的目的，在一个实施方式中，该装置可通过无线电链路连接至移动装置或传呼机，在一个实施方式中无线电链路为蓝牙、或WLAN或Wifi或其它传输方法。该装置还可以直接配备有WLAN接口和因特网客户。
主题还涉及用于分析材料的方法，其中，在该方法中，利用激发传输装置，通过激光源的多个激光发射器的连续操作或至少部分地同时操作，产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束，使用检测装置检测响应信号，以及基于所检测的响应信号对材料进行分析。在该方法中，材料中的热扩散率和响应信号的临时演变或波形可用于表征材料的性质或材料中的物质的空间分布，或表征吸收激发束的深度。
在一个实施方式中，可以提供的是，使用激发传输装置的不同调制频率，可以连续地确定响应信号，具体为瞬时响应信号波形或图案，以及不同调制频率下的多个响应信号波形或图案可以彼此结合，以及具体地，由此获得表面下的深度范围的具体信息。
还可以提供的是，对于不同波长的激发束，在不同的调制频率下确定响应信号波形或图案，并且具体地由此获得表面下的每个深度范围的具体信息。当同时使用泵束的多个调制频率时，可能的是，例如使用合适的分析方法(例如，使用诸如傅里叶变换的积分变换方法)将检测到的信号解析为其频率中；FT将仅过滤出与期望的频率相对应的信号。
还可以提供的是，光学介质进入与材料直接接触，具体地与材料表面的第一区域直接接触，使用激发传输装置产生以及具体地发射所发射的激发束，使得激发束穿入光学介质以及在光学介质表面上的预定点处再次从光学介质退出，使用用于发射测量束的装置产生测量束，具体地测量光束，使得该束穿入光学介质，以及具体地在操作中，测量束和激发束在光学介质和材料表面的界面处重叠，在所述界面处测量束发生反射，以及测量形成响应信号的所反射的测量束，和/或使用检测装置直接或间接地检测反射束的偏转。
该方法的一个方面聚焦于对材料表面的下面的所选深度范围上(与材料表面的距离间隔)的响应信号的测量。热波长d对使用该方法测量的深度范围具有最大的影响。其限定为d＝√(D/(π*f))，其中，D是样品(此处，例如为皮肤)的热扩散率以及f是激发束的调制频率。
关于皮肤的热扩散率的文献：
-U.Werner，K.Giese，B.Sennhenn，K.Piamann和K.
“通过研究热波传播测量人表皮的热扩散率(Measurement of the thermal diffusivity of humanepidermis by studying thermal wave propagation)”，Phys.Med.Biol.37(1),21-35(1992)；
-A.M.Stoll.，生物技术中的热传递(Heat Transfer in Biotechnology)，热传递发展(Advances in Heat Transfer)的卷4，J.P.Hartnett和T.Irvin，eds.(纽约，大学教师，1967)，第117页。
在一个实施方式中，为了消除来自材料的最顶层的响应信号，在顶层中的测量与其它更深的层相比或多或少缓慢地改变的情况下，可以使用与先前的测量相比较的测量中的变化。
该可以是在测量人皮肤的实施方式中的情况，其中，皮肤的最顶层与较低层实际上不进行交换，因此生理参数变化很小。测量的时间导数还可以应用于提供响应信号，以排除来自皮肤的最顶层的信号。因而，测量或至少评估可限制于或集中于皮肤中的间质液。
还可以提供的是，根据在材料中所识别的物质浓度，对用于分配物质的定量装置，具体地对用于将物质分配至患者体内的定量装置进行控制，和/或输出声学和/或可见信号和/或信号经由无线连接输出至处理装置。在这种情况下，除了当前确定的测量之外，测量值的瞬时发展或演化、测量值的导数、测量的平均值、用于测量值的最大偏差、最小偏差、标准偏差和预限定的阈值可以考虑在内以及与当前的测量值相结合。在一个实施方式中，处理装置可以是数据库或连接至数据库，该数据库收集和处理来自多个患者的数据。数据库可直接连接至该装置的控制***，或远离该装置的控制***且经由通信接口连接至该装置的控制***。
当操作定量装置时，具体地用于胰岛素的定量装置时，为了获得增大的安全性，可以提供的是，这是在局部操作的或在预设标准程序的控制下从数据库操作的，其中，预设标准程序在指定时间或可指定的时间具有预选数量的输送，以及通过上文描述的装置，可确定与预设输送值的有意义的偏差，该偏差用于校正和改进定量装置的控制。以这种方式，即使在装置出现故障的情况下，也保证了定量装置的正常操作或应急操作。
在根据本发明的方法中，还可以提供的是，在激发束的不同进入角/入射角下连续地重复进行测量，并且结果彼此相结合，具体地结果彼此相减，以减少或消除上层皮肤的影响，其中，该测量包括在一个或多个波数处以及在传输脉冲之后，在一个或多个调制频率下或以时间分辨的方式检测响应信号。这些入射角中的至少一个可以为90度或接近90度，换言之，激发束垂直进入皮肤/待分析的材料。
该构思是基于以下考虑：与较陡的、较大的入射角的情况相比，在较平的、较小的入射角下，激发信号在皮肤的上层和最上层中行进更长的距离。这意味着，与较大入射角的情况相比，在较小的入射角下，更大比例的激发辐射也被吸收在皮肤的上层中，至少在一定程度上使得上层皮肤的影响被隔离，并且上层皮肤的影响可通过组合不同入射角下的测量结果来消除。
该过程的有利之处在于以下事实：由于入射角方面的变化，吸收激发辐射的区域并没有平行于表面(具体地，皮肤表面)显著地移位。不同的进入角/入射角之间可产生至少5度，具体地至少10度，更具体地至少20度或至少30度的角度变化。该角度变化可通过激发束在光学介质外部或内部的折射或反射来实现，在介质内例如通过选择性修改折射率来实现，例如通过根据电光效应向晶体施加电子电压。
在上面讨论的上下文中还可以提供一种方法，在该方法中，测量包括检测至少一个调制频率下的响应信号，其中，该至少一个调制频率选择成使得所产生的、作为调制频率函数的热扩散长度允许对样品进行充分的深度扫描。另外，作为深度剖析的部分，另外的调制频率可用于表征待检验的材料的表层或近表层，例如在皮肤的情况下为皮肤上层，并因而还可用于消除其不相干的影响(例如，污染物、不相干材料的吸收)。
另外，当测量至少一个或多个调制频率下的响应信号时，在评估过程中还可以考虑响应信号的相位角。因而，一个或多个频率的振幅和相位角可以进行组合，例如通过减去振幅和/或计算相位依赖的信号响应。
在所讨论的方法中，还可以提供的是，在测量期间，扫描束在5000/cm和16000/cm之间的波数范围内操作至少一些时间，具体地在15500/cm和16000/cm之间操作至少一些时间，更具体地在15700/cm和16000/cm之间操作至少一些时间。
还可以提供的是，在激发束连续地调整为不同波数和/或波数范围的测量情况下，所覆盖的至少5％，具体地至少10％，更具体地至少30％，更具体地至少50％的波数范围或波长范围位于对待识别的材料(具体地，葡萄糖)不敏感的光谱区域中。
在本申请的上下文中，如果样品在光谱区域中或光谱点处的吸收强度与样品中的材料的数量和/或浓度无关，则将该光谱区域或光谱点称为对样品中所包含的、待识别的材料不敏感。这通常意味着该物质在光谱的这个区域中没有可限定的吸收带。
为了最大限度地无失真和精确的测量，还可以提供的是，提供不被葡萄糖显著吸收的至少一个或两个波数范围或波长范围，以考虑样品或组织的、与葡萄糖浓度无关的吸收特征，其中，在该至少一个或两个波数范围或波长范围内对吸收进行了测量。
可提供的是，该波数范围中的至少一个处于1610cm-1与1695cm-1之间(酰胺1)。
还可以提供的是，该波数范围中的至少一个处于1480cm-1与1575cm-1之间(酰胺2)。
还可以提供的是，为了执行测量，首先选择样品中待研究的深度范围，以及此后对激发束进行控制，使得在发射激发束的时间间隔之间，总是存在至少一个周期，该至少一个周期与热波横越样品中待研究的深度范围与样品表面之间的距离所需要的扩散时间相对应。
这允许某些指定材料在样品表面之下的特定深度处或深度范围进行检测，以及作为深度函数的浓度分布。因而在化妆品或药物领域中，有可能的是例如确定材料进入皮肤的刺入深度或刺入速度，其中，该材料穿过皮肤表面。
还可以提供的是，在发射激发束的每个时间间隔结束之后，测量吸收的瞬时强度响应。可替代地，或除了吸收强度之外，分析中因而还可考虑响应信号的相位位置。
还可以提供的是，为了控制用于产生激发束的激光器，可连续地调整一系列存储的、等距离的或非等距离的设定值，这些设定值中的每一个均确定激光器的波数/波长，以及这些设定值当中包括待识别的材料的吸收极大值的具体地至少3个，更具体地至少5个波数/波长(查找表)。
还可以提供的是，在测量之前和/或在测量期间和/或在测量之后，检测在每一单位面积上光学介质压靠样品的机械压力和/或力，其中，扫描束在光学介质中发生反射。这使得能够在分析期间从测量结果中消除压力对样品或光学介质的影响或将压力对样品或光学介质的影响考虑进去。
还可以提供的是，在测量之前和/或在测量期间和/或在测量之后，确定环境空气的湿度和/或样品的水分含量或样品的上层或表面的湿度。这使得能够在分析期间从测量结果中消除样品中或测量装置中的水分被或在测量结果中将样品中或测量装置中的水分考虑进去。
本发明还涉及用于分析材料的方法，其中，在该方法中，使用激发传输装置，通过激光光源的多个激光发射器的一个或多个连续操作或至少部分地同时操作，产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束(SA)，使用检测装置检测响应信号(SR)，以及基于所检测的响应信号(SR)对材料进行分析。
多个激光发射器的一个或多个连续的操作或至少部分同时的操作可用于产生不同的波长，这些波长可位于材料中待识别的材料的特征波长处，例如在吸收极大值处或附近。
本发明还涉及一种方法，在该方法中，激发传输装置的激光发射器的温度和/或检测装置的温度，具体地光学介质和/或检测辐射源和/或光学传感器的温度，在分析期间保持恒定，具体地在指定温度处保持恒定，更具体地在人体温度以上的指定温度处保持恒定，更加优选地在37摄氏度以上，更加优选地在38摄氏度或40摄氏度以上。
通过这种方式，温度对测量的影响可保持在最小限度。此外，如果测量装置保持在体温处或高于体温的温度下，则至少在测量期间，可以避免由于身体接触的任何加热。这可能受到具有加热元件和一个或多个传感器的温度控制***的影响。
本发明涉及一种方法，在该方法中，在分析期间，对激发传输装置的激光发射器的温度和/或检测装置的温度进行检测，具体地，对光学介质和/或检测辐射源和/或光学传感器的温度进行检测，并且通过将测量结果与温度校正值相结合或关联，在分析的评估中将该温度考虑进去。
使用该方法，通过计算考虑温度的影响。
本发明的另外实施方式可设置成：材料(具体地身体部分，具体地手指)压靠属于检测装置的部分的光学介质，对通过压靠在身体部分上而施加在介质上的压力进行检测，以及激发传输装置根据介质上所检测到的压力而接通，和/或其根据压力的减小(具体地，减小到特定的阈值之下)而关闭。
以这种方式，使用压力传感器来确定测量装置当前是否正在使用和/或光学介质当前是否被正进行测量的对象覆盖。只有在这种情况下，才启动激发传输装置。如果没有进行测量/分析，这将阻止较大比例的激发束经由光学介质或以任何其它方式逃离而进入外界环境中。
还可以提供的是，材料(具体地身体的部分，具体地手指)压靠属于检测装置的部分的光学介质，对压靠在身体部分上的区域中的介质的变暗进行检测，以及激发传输装置通过介质的变暗而接通，和/或激发传输装置通过介质中亮度的增加(具体地在确定阈值之上)而关闭。
因而，有可能的是，使用亮度传感器/光检测器来确定测量装置当前是否正在使用，和/或光学介质当前是否被正在进行测量的对象覆盖。只有在这种情况下，才启动激发传输装置。
还可以提供的是，材料(具体地身体部分，具体地手指)压靠属于检测装置的部分的光学介质，对压靠在身体部分上的区域中的介质的水分含量进行检测，以及激发传输装置根据介质上达到指定的水分含量而接通，和/或激发传输装置通过水分含量的减少(具体地在确定阈值之下)而关闭。
因而，在这种配置中，使用湿度传感器来确定测量装置当前是否正在使用，和/或光学介质当前是否被正进行测量的对象覆盖。只有在这种情况下，才启动激发传输装置。
本发明的另外实施方式可设置成：在实施本方法期间，按压在光学介质上的身体部分附着于介质，具体地通过将身体部分夹到介质上、将身体部分胶粘至介质、将身体部分粘附至介质或通过将身体部分负压吸引至介质进行固定。
因而，生成更加稳定的测量条件，使得能够以确定的最小时间实现测量。测量精度和可靠性因而增大。
还可以提供的是，激发束(SA)以至少两个激发波长或两个以上激发波长或激发波长组发射，其中，第一激发波长或激发波长组能够识别材料中待识别的物质，而至少一个附加激发波长或激发波长组能够识别不同于待识别的物质的参考物质，以及对于至少两种不同物质，关于其在材料深度上的密度分布确定它们的分布轮廓并使其彼此结合，以及其中，具体地，材料中的参考物质的深度分布轮廓或深度分布轮廓的至少一个或多个参数是已知的。
该方法利用以下事实：通过合适地选择激发波长，可以彼此独立地确定多种物质的深度分布轮廓。如果已知物质的深度分布轮廓，该物质被引入到皮肤中或无论如何根据生理学规律呈现在那里，则可从该深度分布轮廓校准不同测量物质的深度尺寸。
还可以提供的是，激光束(SA)是调制的，优选地使用不同的调制频率连续地调制，其中，对用于不同调制频率的响应信号进行检测，或在激发束的强度变化(具体地，其周期性激活和/或失活)的情况下，对特征信号的时间响应进行分析。
这种测量方法允许在不使用不同的调制频率或仅使用少量调制频率的情况下，确定对激励束的响应信号所出现的深度尺寸。来源于不同深度的响应信号一方面可从它们的强度对调制频率的依赖性进行确定，还可从响应信号对于激发束的强度变化(例如当其关闭时)的时间特征进行确定。在激励信号的周期性强度变化(例如，脉动、接通和关闭)期间，相位敏感地测量响应信号的这些特征。
来自较小深度的信号比来自更大深度的信号更快速地跟随激发束的强度变化。
可以提供的是，激发束(SA)通过控制产生激发光束的激光装置(100)进行调制。
本发明的另外设计可设置成：激发束使用0个与10个之间的调制频率进行调制，优选地使用0个与5个之间的调制频率进行调制，优选地使用1个与3个之间的调制频率进行调制，更优选地仅使用一个调制频率进行调制，以及对响应信号的时间特征进行分析，具体地，对响应信号的相位敏感的特征进行分析。
还可以提供的是，激发束(SA)的占空比在3％与60％之间，优选地在3％与50％之间，更优选地在3％与7％之间。
本发明的另外配置可设置成：分析物表面处的激发束(SA)的功率密度小于5mW/mm2，具体地小于2mW/mm2，更具体地小于1mW/mm2。
这避免了对待分析的材料的任何加热，并且激光光源得到了保护。
还可以提供的是，检测装置的光学介质进入与身体部分的接触，具体地与手指和/或承载透析液的容器和/或承载血液的透析单元的容器相接触，以及具体地，选择能够实现尿素、胆固醇、白蛋白、蛋白质、肌酸酐、乳酸盐或磷酸盐检测的一个或多个激发波长。
这意味着该透析过程可以进行监控，以及透析患者可使用根据本发明的测量装置进行连续地监控。
图1至图24示意性示出在不同实施方式中和在本发明的构思及其应用中的一些情况下，该装置及其元件的不同元素。
图1示出用于分析材料101的装置10的示例性实施方式。材料101优选地直接放置在光学介质108上，其中，光学介质108可设计为光学透明的晶体或玻璃体或塑料体或塑料晶体。用于分析材料101的装置用于例如测量流体中(诸如在一个实施方式中该流体为血液)的葡萄糖或血糖含量，以及用于生成葡萄糖或血糖水平指示BZA。
该装置包括激发传输装置100，激发传输装置100用于将一个或多个电磁激发束SA发射至容积103，其中，电磁激发束SA优选地为具有一个或多个激发波长的激发光束形式，容积103在材料表面的第一区域102之下定位在材料101中。为了简便，激发传输装置100在下文中还称作为“激发光源”100。激发光源100可以是波长可调的激光器，具体为可调的量子级联激光器；如下文将说明的，优选地是使用光源带或具有至少两个单发射器的光源阵列，具体地半导体激光器，该光源带或光源阵列中的每个均发射指定的独立波长。
另外，设置了用于强度调制一个或多个激发光束SA的装置104，优选地，其由用于激发光源(具体地，用于控制激发光源)的调制装置形成，和/或由布置在束路径中的至少一个受控制的镜子形成和/或由布置在束路径中且透明度可控的层形成。
另外，该装置具有用于发射电磁测量束112(具体地，测量光束)的***105，其中，电磁测量束112在材料101与光学介质108之间的界面GF处发生反射，优选地全反射。
检测装置106用于检测所反射的测量束112，所反射的测量束112形成时间依赖的响应信号SR；如以下将通过示例更加详细说明的，响应信号SR的幅度受激发光SA的波长和激发光SA的强度调制的影响。
测量信号的幅度取决于激发束的波长、样品的吸收特性和热特性，具体地样品和光学元件的热扩散性和导热性。另外，热信号从样品耦合到光学元件也起到一定的作用。
用于分析材料的装置107评估检测到的响应信号SR，以及在一个实施方式中生成葡萄糖或血糖水平指示BZA。
下文中，将更详细地描述在待分析的材料101为人体组织或动物组织的情况下根据图1的装置10的操作以及鉴于此的用于分析材料101的方法的示例，并且作为材料分析的部分，将确定葡萄糖或血糖水平指示BZA。
电磁测量束112(其优选为可见光波长范围内的光束或红外光束)利用装置105辐射至光学介质108中；该测量束112冲击组织表面的第一区域102之下的界面GF。在界面GF处，测量束112发生反射并到达检测装置106，检测装置106测量所反射的测量束112。
同时，激发光源100产生一个或多个激发束SA，优选为红外束。红外束的波长优选地处于3μm和20μm之间的范围内，特别优选地处于8μm和11μm之间的范围内。
激发束SA使用用于强度调制的装置104进行了强度或振幅调制。在一个实施方式中，利用用于强度调制的装置104优选地以1kHz和10MHz之间的脉冲频率，更优选地具有1kHz和3MHz之间的脉冲频率，或利用脉冲群(两倍调制或多重调制)优选地以lHz至10kHz的包络频率产生短光脉冲。
调制的激发束SA耦合至光学介质108中，并在穿过界面GF之后到达组织内的容积103中。
考虑到此处说明的血糖测量的示例，激发束SA的波长优选地选择为使得激发束SA被葡萄糖或血糖显著地吸收。，下列红外波长特别适合用于测量葡萄糖或血糖(真空波长)：8.1μm、8.3μm、8.5μm、8.8μm、9.2μm、9.4μm和9.7μm。另外，可使用耐葡萄糖的波长，耐葡萄糖的波长不被葡萄糖吸收，以识别存在的其它物质并允许排除它们对测量的影响。
由于激发束SA在容积103区域中的组织中的吸收，引起局部温度上升，这会触发热传递、热波以及从而还触发界面GF方向上的压力波；由于在界面GF处产生温度和压力波动，对区域102和/或界面GF的反射区域中的折射率和/或变形、微结构和反射行为进行了调制，并且影响了测量束112的束路径。
例如，如果假设在没有激发束SA的情况下，***105与检测装置106之间的对准是最佳的且由检测装置106检测到最大接收功率，然后由于激发束SA在容积103的区域中的吸收以及由于热输送和压力波，幅度方面的(至少临时的)变化或在周期性调制的情况下，可感应所反射的测量束112的相位，或可能出现所反射的测量束112的强度调制。强度调制的程度取决于激发束SA的波长(因为组织中的必要吸收)和激发束SA的脉冲频率(由于在界面GF的方向上来自组织内部的温度输送和压力波)以及样品和介质的热特性。
测量束112的反射中的变化和/或响应信号SR的时间依赖变化由检测装置106定量地获取，以及检测结果D到达装置107。
基于先前进行的校准或比较测量，在一个实施方式中这些校准或测量以对照表或对照曲线的形式存储在装置107的存储器107a中，可推导出组织内或容积103内的葡萄糖或血糖的当前浓度，并且可产生对应的葡萄糖或血糖指示BZA。对照表或对照曲线例如可以已经基于葡萄糖或血糖水平生成，其中，葡萄糖或血糖水平基于血液样品进行确定。
下面参照图2至图10描述用于分析材料101的装置10的特别优选的实施方式和变型。
如图2中所示，用于发射一个或多个激发光束的激发传输装置100可设计为阵列。该阵列具有至少5个，有利地至少10个，更加有利地至少15个或至少50个或100个可单独控制的发射器100a，以用于待分析的材料的吸收光谱中的单色光。
阵列优选地产生具有单色光的束，该单色光具有一个或多个以下波长，特别优选地具有以下所有波长(真空波长)：8.1μm、8.3μm、8.5μm、8.8μm、9.2μm、9.4μm和9.7μm，以及如果期望的话，另外还具有耐葡萄糖的波长。
如图1中所示，检测装置106和用于发射测量光束112的装置105可以与光学介质108分开布置。考虑到最小空间需求和最小安装作用力，如图3所示，如果检测装置106和用于发射测量光束112的装置105直接安装在光学介质108上，优选地安装在光学介质108的相对的表面部分108a和108b上，认为这是有利的。
可以提供的是，激发装置/激发光源100永久地直接机械连接至光学介质108或通过调节装置109连接至光学介质108。调节装置109优选地允许调节激发光源100与光学介质108的距离，和/或在束纵向方向上进行调节和/或在与其垂直的平面中进行调节(见图4)。
如图3、图4、图6、图7和图8中所示，装置105可设置成用于将测量光束112发射至光学介质108与材料表面的第一区域102相接触的区域中。这种布置允许测量光束112以平角进行辐射以及允许在光学介质108与材料101的界面处的全内反射。
通过以平(小)角(向样品表面)注入辐射，可以使蜃景(mirage)偏转(类似于已知的光热“弹跳方法”)更有效，同时可以减小变形引起的测量束的偏转。在一个实施方式中，样品表面与测量束之间的角度可选择为小于20度，小于10度，具体地小于5度，更具体地小于2度或1度，以利用这种效应。
反之，通过以较陡的(较大的)角度(向材料表面)提供辐射，通过类比已知的光热“弹跳法”，可以使偏转更有效，同时可以减小与测量束的偏转相关的蜃景效应。在一个实施方式中，材料表面与测量束之间的角度可选择为大于20度，大于30度，具体地大于45度，更具体地大于60度或70度，以利用这种效应。
参见相关的文献：-M.Bertolotti，G.L.Liakhou，R.Li Voti，S.Paolino和C.Sibilia，表面反射主题中光热偏转技术的分析：理论与实验(Analysis of thephotothermal deflection technique in the surface refection theme:Theory andExperiment)，应用物理学报(Journal of Applied Physics),83,966(1998)。
用于发射测量光束112的装置105和/或用于检测测量光束112和/或响应信号SR的检测装置106，可以以支承性方式直接地或通过调节装置机械连接至光学介质108，和/或通过一个或多个光纤电缆120联接至光学介质108。
如图6中所示，还可以提供的是，光学介质108直接支承透镜或其他反射或折射器件形式的成像光学器件128和/或成像光学器件129(在每种情况下)，和/或成像光学器件集成到光学介质108中。然而，成像光学器件还可以例如以透镜或其它反射或衍射元件的形式(如果这些设计为集成部件和/或半导体部件)集成到激发传输装置或用于产生测量束的装置中。在一个实施方式中，成像光学器件可由相同的半导体元件通过蚀刻相减地形成为相应的集成电路，该集成电路具有用于激发束或测量束的辐射源。
如图7中所示，还可以提供的是，光学介质108的表面具有朝向彼此倾斜的多个部分面110、111，测量光束112在该多个部分面110、111处发生多次反射或折射。
如图3中所示，还可以提供的是，光学介质108中或光学介质108上设置有用于反射测量光束112(以及因而响应信号SR)的一个或多个镜面113、114。这些镜面可由光学介质108内的非均质形成或由其外表面形成，或通过例如金属或金属包覆的镜元件形成，其中，金属或金属包覆的镜元件集成/装配/铸造或安装在光学介质中或光学介质上。这使测量光束112的光学路径在光学介质108中延伸，直到其进入检测装置106中，使得在介质108表面与材料表面的第一区域102相接触的区域处发生发射的情况下，增大光学介质108内测量光束112的依赖响应信号的偏转。因此，该偏转可在检测装置106中检测为绝对偏转。
检测装置106可具有多个光学敏感表面(诸如光学敏感半导体二极管)或连接器本体119(图5)中的多个错开的开口116、117、118，各个光纤电缆120在这些表面或开口处终止(图4)，测量光束112的光根据其偏转耦合到这些光学敏感表面或开口中。光纤电缆120然后连接至连接器本体119，并将光引导至布置在光纤电缆120的端部处的检测装置106的部分(图4)，其中，连接器本体119可固定至光学介质108。然后，连接器本体119以与光纤电缆120相同的方式也成为用于检测测量光束的检测装置106的部分。
为了完整起见，应注意的是，激发传输装置还可以将激励作为整体或通过一个或多个光纤电缆逐段地发送至材料表面，以及在一个实施方式中，激发传输装置可直接联接至一个或多个光纤电缆，该一个或多个光纤电缆联接至光学介质。
如图8中所示，还可以提供的是，激发传输装置100、检测装置106和用于发射测量光束112的装置105直接附接至彼此或附接至公共支承部121。该支承部可由塑料部分、印刷电路板或金属板形成，该支承部安装在壳体122中。因此，在一个实施方式中，在图8中形成为具有U形剖面的支承部可至少部分地包围光学介质108。光学介质可附接至支承部并相对于支承部进行调节。
该支承部还可由壳体122本身或壳体部分形成。
还可以提供的是，具有壳体122的装置可紧固至人体123，其中，用于发射一个或多个激发光束SA的激发传输装置100、用于发射测量光束112的装置105和用于检测时间依赖的响应信号SR的检测装置106布置和配置成：使得该装置的适于执行测量的侧(具有对激发辐射透明的测量窗口)定位在该装置的背离本体的侧上，从而可在壳体122的背离本体123的侧124上对待分析的材料进行测量。与此相关，图8示出壳体122通过属于壳体123的带状件125附接至人体123，在一个实施方式中带状件125为手腕上的手链形式。在手腕的相对侧124上，壳体然后具有对激发光束SA透明的窗口，或光学介质108直接装配至壳体的外向侧124，并且光学介质108本身形成壳体的一些部分的表面。
如图8中所示，由虚线示意性示出的指尖126然后可放置在光学介质108上并进行测量。
光学介质108可通过与支承部121相同的方式附接在壳体122内，或直接附接至壳体122。光学介质108还可直接连接至支承部121，其中，应为支承部121相对于光学介质的相对定位设置调节装置127。
还可设想，将激发光源100、装置105和检测装置106或甚至这些元件中的仅一个或两个直接附接至光学介质108以及其它一个或多个元件附接至支承部121。
通过光学介质108和/或通过壳体122中的光学窗口，可测量材料表面或放置的指尖126的其它参数，诸如在一个实施方式中的指纹。出于该目的，在壳体中，例如相机形式的光检测器130可紧固至支承部121，该光检测器130通过光学介质108记录材料表面的数字图像。该图像在处理单元107内进行处理，以与通过检测装置106测量信息一样，处理单元107可直接连接至检测装置且还可连接至激发传输装置。处理装置还可执行用于测量的控制任务。其也可以与该装置的其余部分至少部分地分开和远离，并通过无线连接与它们通信。
因此，来自相机130的图像数据还可在壳体内进行处理，或经由甚至壳体外部的无线电链路进行处理，并且与个人身份数据库进行比较，以检索所识别的人的校准数据。
这种类型的校准数据还可存储在数据库中用于远程检索，在一个实施方式中为云端。来自检测装置106的测量数据还可在壳体内和外部进行进一步的处理。
如果数据是在壳体外部处理的，则产生的数据应优选地通过无线电发送回壳体内的装置，以在那里进行显示。
在这两种情况下，壳体122上可设置有显示器，其中，有利地是该显示器可通过光学窗口读取，以及在一个实施方式中在某种程度上还可通过光学介质读取。该显示器还可通过光学窗口将光学指示器投射到显示表面上，以及为了该目的可具有投影装置。在一个实施方式中，该显示器可用于显示测量或分析结果，具体地葡萄糖浓度。在一个实施方式中，该信息可经由符号或颜色代码进行输出。通过显示器或与显示器类似的信号传递装置，在一个实施方式中，根据其它患者参数(例如，胰岛素校正因子)可提出胰岛素剂量的建议，或信号可自动地传送至胰岛素泵形式的定量装置。
该装置与外部数据处理装置131的连接可使用所有常规标准来实施，诸如光纤电缆、电缆、无线(例如，蓝牙、WiFi)，或超声波或红外信号。
图9示出具有控制器132的调制装置，该调制装置以调制的方式激活激发传输装置。控制器132和用于测量光束的检测装置106两者均连接至评估装置107。
图10示出激发光源100，在激发光源100的前部布置有镜子装置，具体地，由MEMS(微机电***)135驱动的镜子装置，该镜子装置具有一个或多个微镜133、134，诸如区别于光学图像投影技术，这些镜子用于激发光束在偏转方向136上的偶尔偏转。
图11示出激发光源100，在激发光源100的前部，具有可通过控制装置137控制的传输部的光学层138布置在在激发光束中，在一个实施方式中该光学层138具有LCD单元。
综上所述，应注意的是，本情况中描述的装置和所述测量方法，具体地在其对患者的葡萄糖测量的应用中，使患者避免了痛苦的和不舒服的侵入式测量，并且还因而促进了定期的和更频繁的测量。此外，测量结果很容易处理，以及经常性成本得到最小化。测量可在不消耗分析物质的情况下进行。
该测量方法的灵敏度容易达到30mg/dl至300mg/dl。测量结果对除葡萄糖以外的材料(诸如，血液中的酒精或药物)的依赖性极小或不存在依赖性。该测量装置可在没有学习或训练成本的情况下进行操作，以及可在没有校准的情况下在持续性周期中进行测量。
当本装置和测量方法实施为用于葡萄糖测量时，以下因素可单独地或组合地使用：
使用中红外光谱技术，在该技术中，葡萄糖具有特征吸收光谱(见图14)。此处，例如，可以覆盖葡萄糖的整个光谱“指纹”。使用脉冲量子级联激光器或替代的激光光源，它们可覆盖多个特征波长。
使用如上所述的光热检测方法(图15、图16)。
激发和检测调节成使得皮肤的间质液中的吸收得到测量。激光束(激发束)深入皮肤中达到100微米，并到达皮肤的间质液中的葡萄糖分子。由于光的吸收和相关联的能量传递，产生了热波，该热波部分地行进至皮肤表面，在该皮肤表面处，可使用如上所述的光热检测元件对该热波进行检测。这利用了检测或询问激光束，该检测或询问激光束在光学介质中的偏转取决于光学介质中热波的加热作用。该偏转检测为用于激发光束被葡萄糖吸收的指示器。
当施加至皮肤时，激发激光束穿入角质层，即穿入皮肤表面上的死细胞，该角质层不包含当前的葡萄糖水平。激发束到达具有相关葡萄糖成分的粒层和棘层。这些层中的葡萄糖水平直接跟随血糖水平；间质液的血糖水平表示大致85％至90％的血糖水平。这尤其适用于血液供应充足的身体部分，诸如指尖、拇指、耳垂和嘴唇。间质液中的材料组分整体比血液中的材料组分更简单，使得间质液中的测量的干扰或失真因素较低。
由于最外面皮肤层的变化也可在测试者之间造成测量的某些失真，而且测量的失真还随时间变化。
为了消除这种失真或使这种失真最小化，从不同的皮肤深度(到皮肤表面的距离范围)获取测量值。出于这个目的，确定用于激发束的多个调制频率的红外光谱(图17、图18)，并通过组合该光谱，用来消除上层皮肤的影响。
因此，所描述的用于测量葡萄糖水平的测量方法可在精度和可靠性方面与目前标准侵入式方法一较高下(参照图19)。
图20示出与图8中所示装置相似的测量装置，其中，相同的参考标记表示相同的功能元件。这还适用于图21、图22和图23。
图20中示出了不同的温度传感器150、151和152，这些温度传感器可单独地或成组地或全部实施在一个测量装置中，其中，传感器150测量激发传输装置100的温度，因而例如测量激光器或激光器阵列上的温度，温度传感器151测量光学介质108的温度，以及温度传感器152测量检测装置(例如，光电传感器)的温度。通过考虑用于激发传输装置的辐射强度的校正系数，或通过考虑在评估中光电传感器或检测装置的其它部分的检测灵敏度，在材料的分析中可考虑测量的温度值中的一个或多个。校正系数可以以计算公式的形式给出，或电子存储在表格中。然而，还可以提供的是，通过可布置在激发传输装置100上、光电传感器上或例如光学介质上的加热元件153，使用温度调节来使测量装置整个地或部分地保持在比环境温度和/或患者的身体温度更高的温度处，使得由于外部影响下的加热而引起的短期温度变化不是引起关注的原因。
图21示出用于测量尿素浓度的测量装置的使用，其中，激发光波长选择成使得它们能够实现尿素的检测，例如，检测尿素的吸收波长。测量可在身体的部分上执行，还可在透析机的透析线15或血液线上进行。然后，相应的线应坚固地夹紧至光学介质。
图22示出具有水分传感器155的测量装置，该水分传感器155用于确定是否有对象位于光学介质108上。只有在湿度增大的情况下或如果在指定的值窗口中检测到水分值时，才会启动或接通激发传输装置进行操作。这旨在避免激发辐射不必要地进入环境中，尽管它基本上是无害的。由传感器155致动的开关标记为156。
同时，图22示出用于吸入空气161、162、163的装置，其中，161和162指示开口，该开口端部在光学介质的前部上并且该开口连接至吸入通道。该吸入通道可在例如围绕光学介质的区域的圆中延伸，该光学介质压靠身体部分以执行测量。该吸入开口还可以呈圆形分布。通过该吸入通道，吸入开口连接至负压吸引装置163，例如抽吸泵形式的负压吸引装置163，在操作期间，按压在光学介质上的对象保持在位置中或固定在那里。
图23示出固定装置，该固定装置在光学介质的区域中产生凹陷部，例如手指可***到该凹陷部中。可替代地或另外地，还可提供锁扣165，该锁扣165将测试对象夹紧在适当的位置中。
如图23中所示，凹陷部由周向凸起的边缘164产生，该周向凸起的边缘164可包括弹性材料或缓冲垫，具体为可充气缓冲垫。还可以提供可充气缓冲垫，该可充气缓冲垫可在放置测试对象(具体地，手指)之后进行膨胀，并且在膨胀时，将对象/手指坚固地夹紧在适当的位置中。测量装置可连接至用于控制缓冲垫中的压力的装置。
图23还示出压力传感器158，该压力传感器158可布置在例如光学介质的后侧，其中，光学介质的后侧与待测量对象按压在其上的前侧相对。传感器158可具有例如弹簧，该弹簧具有接近开关/距离传感器和/或压电传感器，其生成作为作用压力的函数的信号，和/或激活用于接通和/或关闭激发传输装置的开关160。与此同时，图23中还示出了亮度传感器157，该亮度传感器157可设计为光电传感器，以及其检测光学介质的前部是否被对象覆盖。在这种情况下，激发传输装置通过开关159接通或启动，否则它可以被禁用。
图24示出根据本发明的方法和根据本发明的装置记录或确定的、位于待检验的材料/身体部分中的两种物质的密度的两个深度分布轮廓。这两种物质由具有不同波长/波长组的激发束识别，其中，对于波长来说，例如可选择一个或多个波长，待识别的物质的吸收极大值可位于该一个或多个波长中或附近。根据本发明的测量方法可用于根据深度T确定该两种物质的密度分布166、167I(T)，其中，深度T垂直于表面测量。该物质将通常具有相同或不同的密度分布。如果已知参考物质的密度分布166，或仅已知分布166的极大值166a或其它特征点在表面之下所处的深度T1，则其它物质的密度分布167或其分布的最大密度的位置T2可校准为该参考值。
本产权申请(如上文已提及的)除了权利要求的主题和如上所述的示例性实施方式之外，还涉及以下方面。这些方面在每种情况下均可与权利要求的特征单独地或成组地进行组合。另外，无论是单独的还是彼此结合的或与权利要求的主题结合，这些方面都表示独立的发明。申请人保留日后使这些发明成为权利要求的主题的权利。这可以在该申请的上下文中进行，或在后续分案申请或要求该申请的优先权的继续申请的上下文中进行。
1)用于分析本体中的材料的方法，该方法包括：
-穿过本体表面的第一区域发射具有一个多个特定激发波长的激发光束，
-以一个或多个频率对激发光束进行强度调制，具体地连续地调制，通过不同于机械调制盘的部件调制，具体地通过激发光源的电子激活、用于用作为激发光源的激发激光器的共振器的调节装置、或可移动镜装置、可控制的衍射装置、联接至电机(诸如，步进电机)或MEMS的遮光器或镜装置、或束路径中的层进行调制，其中，束路径中的层的传输是可控制的，
-通过位于本体外部的检测器，以时间分辨的方式检测响应信号，该响应信号可归因于本体内激发光束的波长依赖性吸收的效应。
在一个实施方式中，调制可通过干涉来执行或通过影响激发传输装置的辐射相位或偏振来执行，特别是如果其包括激光装置的话。
2)根据方面1所述的方法，其特征在于，激发光束由多个发射器或多发射器产生，具体为激光器阵列的形式，该多个发射器或多发射器同时地或顺序地发射具有不同波长的光，或以任意的脉冲图案发射具有不同波长的光。
3)根据方面1或2所述的方法，其特征在于，在本体表面的第一区域上，通过声传感器检测声响应信号。
4)根据方面1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过红外辐射传感器，具体为热电偶、辐射热测量计或半导体检测器(例如量子级联检测器)，在本体表面的第一区域上检测响应信号。
5)根据方面1至4中任一项所述的方法，包括以下步骤：
-产生光学介质与材料表面的接触，使得光学介质的表面的至少一个区域与本体表面的第一区域相接触；
-将具有激发波长的激发光束发射至材料中的、定位在表面的第一区域下面的容积中，具体地，通过光学介质的表面的、与材料表面的第一区域相接触的区域，
-使用光学测温方法测量光学介质的表面的第一区域中的温度，
-基于根据激发光束的波长所检测到的温度升高来分析材料。6)根据方面5所述的方法，其特征在于，
通过光学介质将测量光束发射到光学介质表面与材料表面直接接触的区域上，使得测量光束和激发光束在光学介质和材料表面的界面处重叠，测量光束在光学介质与材料表面的界面处发生反射；
根据激发光束的波长直接或间接地检测所反射的测量光束的偏转；以及基于根据激发光束的波长所检测到的测量光束的偏转来分析材料。7)根据方面5或6中的一个所述的方法，其特征在于，测量束是通过产生激发光束的相同的光源产生的。
8)根据方面5、6或7中任一项所述的方法，其特征在于，在偏转之后且在光学介质内的检测之前，测量束在光学介质的外部或光学介质的部分内部和部分外部发生一次或多次反射。
9)根据方面1或其它前述方面或以下方面中任一项所述的方法，其特征在于，测量光束是强度调制的、具体为红外光谱范围内的具体脉冲式激发光束，其中，具体地，调制率处于1Hz与10kHz之间，优选地处于10Hz与3000Hz之间。
10)根据方面1或其它前述方面或以下方面中任一项所述的方法，其特征在于，一个或多个激发光束的光通过具有多个独立激光器(具体地，激光器阵列)的集成式布置同时地或连续地或部分同时地和部分连续地产生。
11)根据方面1或其它前述方面或以下方面中任一项所述的方法，其特征在于，根据表面之下产生响应信号的深度，从在激发光束的不同调制频率下获取的响应信号确定响应信号的强度分布。
12)根据方面1或其它前述方面或以下方面中任一项所述的方法，其特征在于，根据表面之下产生响应信号的深度，从与在激发光束的一个调制频率或不同调制频率下调制的激发光束有关的响应信号的相位位置，确定响应信号的强度分布。
13)根据方面11或12所述的方法，其特征在于，为了根据表面之下的深度确定响应信号的强度分布，对不同调制频率下的测量结果进行加权且使彼此结合。
14)根据方面11、12或13所述的方法，其特征在于，从在本体的表面之下的深度中获取的强度分布确定材料的材料密度，其中，该材料吸收特定深度或深度范围内的特定波长范围内的激发光束。
15)根据方面1或其它前述方面或以下方面中任一项所述的方法，其特征在于，在检测一个或多个响应信号之前、或检测期间或检测之后，立即在表面的第一区域中或直接邻近于第一区域的本体上进行至少一个计量生物学测量，具体地指纹测量，并且识别出本体，具体地识别出人，以及具体地，参考值(校准值)可被分配以检测响应信号。
16)用于分析材料的装置，
具有用于发射一个或多个激发光束的装置，该一个或多个激发光束每个均具有一个激发波长，该一个或多个激发光束发射至在材料表面的第一区域之下定位在材料中的容积中，具有用于调制激发光束的装置，该装置由辐射源的调制装置形成，具体地由其控制器、干涉装置、相位或偏振调制装置和/或布置在束路径中的至少一个受控制的镜子、和/或布置在束路径中的、其透明度是可控制的层形成；以及具有检测装置，用于根据激发光的波长和激发光的强度调制检测时间依赖的响应信号；以及具有用于基于所检测到的响应信号分析材料的装置。
17)根据方面16所述的装置，具有根据不同的强度调制频率独立地确定响应信号的装置，和/或具有用于根据相应响应信号相对于激发光束的调制相位的相位位置、具体地根据激发光束的调制频率确定响应信号的装置。
18)根据方面16或17所述的用于分析材料的装置，具有光学介质，以建立光学介质的表面与材料表面的第一区域的接触，以及具有
用于发射具有一个或多个激发波长的激发光束的装置，该激发光束发射至在表面的第一区域下面定位在材料中的容积中，具体地该激发光束通过光学介质表面与材料表面相接触的区域，以及具有用于使用光学方法测量光学介质表面与材料表面相接触的区域中的温度的装置，以及具有用于基于根据激发光束的波长和激发光束的强度调制所检测到的温度升高来分析材料的装置。
19)根据方面18所述的装置，其特征在于，激发光源直接固定机械地连接至光学介质。
20)根据方面18所述的装置，其特征在于，设置有用于将测量光束发射至光学介质与材料表面的第一区域相接触的区域中的装置，以及为了检测测量光束，该装置和/或检测装置直接地固定机械地连接至光学介质和/或通过光纤电缆联接至光学介质。
21)根据方面18、19或20所述的装置，其特征在于，光学介质直接地支承成像光学器件，和/或成像光学器件集成到光学介质中。
22)根据方面18或其它前述方面或以下方面中任一项所述的装置，其特征在于，光学介质的表面具有朝向彼此倾斜的多个部分面，测量光束在该多个部分面处发生多次反射。
23)根据方面18或其它前述方面或以下方面中任一项所述的装置，其特征在于，光学介质中或光学介质上设置有一个或多个镜面，以反射测量光束。
24)根据方面16或17所述的装置，其特征在于，为了检测时间依赖的响应信号，检测装置具有用于检测材料表面上的声波的声检测器，具体为共振器，更具体为亥姆霍兹共振器。由于使用石英叉作为声源的检测器，优选地具有与共振器相同的共振频率。共振器可以是打开或关闭的。石英叉优选地位于共振器的颈部中或颈部上(束外(off-beam))或共振器的内部或外部(束中(in-beam))。
25)根据方面16、17或18所述的装置，其特征在于，为了检测时间依赖的响应信号，检测装置具有用于检测材料表面处的热辐射的热辐射检测器，具体为红外检测器，更具体为热电偶、辐射热测量计或半导体检测器。
26)根据方面16至25中任一项所述的装置，其特征在于，激发光源和检测装置直接附接至彼此附接至或公共支承部，其中，公共支承部具体地由壳体或装置的壳体部分形成。
27)根据方面16至26中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有可穿戴的壳体，该可穿戴的壳体可紧固至人体，其中，用于发射一个或多个激发光束的装置和用于检测时间依赖的响应信号的检测装置布置和配置成使得待分析的材料在壳体的、背离本体的侧进行测量。
28)根据方面16至26中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有可穿戴壳体，该可穿戴壳体可紧固至人体，以及该装置的壳体具有窗口，该窗口在打算佩戴的位置中在其背离本体的侧部对激发光束是透明的。
29.用于分析材料的装置，该装置具有：用于产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发波束(具体地，激发光束)的激发传输装置；用于检测响应信号的检测装置；以及用于基于所检测的响应信号分析材料的装置。
30.根据前述方面16至29中任一项所述的装置，其特征在于，检测装置配置成用于测量晶体的变形。
通过与光热“弹跳法”进行类比，通过选择测量束对样品表面的更陡峭的(更大的)入射角，可以更有效地测量该变形，并且测量束的蜃景效应相关的偏转的影响可最小化。
文献：
M.Bertolotti，G.L.Liakhou，R.Li Voti，S.Paolino和C.Sibilia.表面反射主题中光热偏转技术的分析：理论与实验(Analysis of the photothermal deflectiontechnique win the surface refection theme:Theory and Experiment).应用物理学报(Journal of Applied Physics)，83,966(1998)。
31.根据前述方面16至30中任一项所述的装置，其特征在于，激发传输装置包括询问激光器或LED，例如NIR(近红外)LED。32.根据前述方面16至31中任一项所述的装置，其特征在于，激发传输装置包括探测激光器，该探测激光器具有比附加泵激光器小的直径。
33.根据前述方面16至32中任一项所述的装置，其特征在于，为了实现更加有利的信噪比，设置有特殊的涂层，具体地光学发射器设置有特殊的涂层，例如IRE，使得热量更好的耗散(例如，“导热膏”)。
光学元件可涂覆在接触表面上，使得可以提供热信号至光学介质的改进的传导。另外，涂层还可起到防止划痕的保护作用，而且通过智能选择材料还可实现用于测量束的反射表面。在这种情况下，必须保持对于激发光的透明度。
34.根据前述方面16至33中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有用于以下的***：
i.脉冲序列/双调制；
ii.摆镜；
iii.MEMS干涉仪。35.根据前述方面16至34中任一项所述的装置，其特征在于，该装置设计成可由人永久地穿戴在身体上，在一个实施方式中通过连接至壳体的止动装置，诸如带状件、带子或链条或扣子，和/或该检测装置具有检测表面，该检测表面还可以用作信息的显示表面，其中，该信息诸如为测量值、时钟时间和/或文本信息。
36.根据前述方面35所述的装置，其特征在于，该装置在检测表面的区域中(优选地靠着检测表面的区域中)具有拉开(pull-off)膜，以用于材料表面的预处理并确保清洁的表面，在一个实施方式中，在葡萄糖测量的情况下，出于皮肤清洗的目的而专门设置该拉开膜。
37.根据前述方面16至36中任一项所述的装置，其特征在于，检测装置配置成读取和识别指纹，以检索人的某些值/校准和/或检测手指的位置，优选地检测和确定测量期间无意识的运动。
38.根据前述方面16至37中任一项所述的装置，其特征在于，该检测装置具有结果显示器，该结果显示器优选地使用彩色编码实施为模拟显示器，在一个实施方式中，该结果显示器包括错误指示(例如：“100mg/dl+/-5mg/dl”)；声学上实施和/或实施为具有比装置允许的精度更大的梯级的测量结果显示器。这意味着例如可使用户心神不宁的小的波动不会被传达。
39.根据前述方面16至38中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用于传递测量数据和从其它装置或云***检索校准数据或其它数据的数据接口，其中，该装置优选地配置成使得数据可以以加密的形式传送，具体地可通过操作员的指纹或其它计量生物学数据进行加密。
40.根据前述方面16至39中任一项所述的装置，其特征在于，该装置配置成使得所建议的、待给予人的胰岛素剂量可通过装置结合其它数据(例如，胰岛素校正因子)进行确定，和/或可测量重量、体脂，和/或重量、体脂可同时手动地指定或可从其它装置传送至该装置。
41.根据前述方面16至40中任一项所述的装置，其特征在于，该装置配置成识别其他参数以增大测量精度，在一个实施方式中，使用用于确定皮肤温度、皮肤的扩散率、传导率/水分含量的传感器，用于测量光的偏振(手指表面上的水/汗的分泌)或诸如此类的传感器来识别其他参数。
可影响葡萄糖测量的、人皮肤表面上的水和汗可使用激发传输装置通过具有激发辐射的测试激励进行检测，其中，水的特定波带为1640cm-1(6.1μm)和690cm-1(15μm)。如果吸收超过确定值，则测量位点/材料表面/皮肤表面对于可靠测量而言过湿。可替代地，可对测量位点附近或直接测量位点处的物质的传导率进行测量，以确定水分含量。因此，可输出错误消息和对表面进行干燥的指令。
42.根据前述方面16至41中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有在泵激光器和/或测量束激光器的束路径中的覆盖件。这确保提供强制性的人类眼睛安全。43.根据前述方面16至42中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有可替换的检测表面。
44.根据前述方面16至43中任一项所述的装置，其特征在于，该装置在一些区域中设置有带槽晶体或粗糙晶体作为光学介质，这允许更好地调节样品(例如，手指)。其上放置待分析的材料的表面的测量点优选地设计为没有槽且是光滑的。
45.根据前述方面16至44中任一项所述的装置，其特征在于，对于测量束，可使用圆柱形TEMpl TEM00模式，或可使用其它模式代替圆柱形TEMpl TEM00模式，例如TEM01(环状物)、TEM02或TEM03。具体地，后面的模式具有下列优势：它们的强度可与象限二极管的灵敏度分布相匹配，其中，象限二极管形成用于偏转的测量束的检测器(见附图)。另外，可使用矩形模式TEMmn，诸如TEM30或TEM03或更高的TEM。这允许在水平方向或竖直方向上对待使用的、较少发生干涉的束的取样/测量。
46.根据前述方面16至45中任一项所述的装置，其特征在于，该装置不仅在点处测量，而且在格栅中测量。这可通过移动泵激光器或探测激光器或者检测单元来进行。代替移动，一个或多个泵激光器阵列或探测激光器阵列是有可能的。
另外，列举了本发明的以下方面，这些方面本身还可以表示一个或多个发明：
47.配置为用于分析材料101的装置，该装置具有激发传输装置100、检测装置106和分析装置，其中，使用该激发传输装置100，通过激光光源的多个激光发射器的一个或多个连续操作或通过至少部分同时的操作，产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束(SA)，以及使用检测装置106检测响应信号(SR)，基于所检测的响应信号(SR)使用分析装置对材料进行分析。
48.根据方面47所述的装置，该装置配置成使得通过温度调节装置，激发传输装置100的激光发射器的温度和/或检测装置106的温度，具体地光学介质(108)和/或检测辐射源(105)和/或光学传感器的温度，在分析期间保持恒定，具体地在指定温度处保持恒定，更具体地在人体温度以上的指定温度处保持恒定，更加优选地在37摄氏度以上保持恒定，更加优选地在38摄氏度或40摄氏度以上保持恒定。
49.根据方面47或48所述的装置，该装置配置成使得在分析期间，激发传输装置(100)的一个或多个激光发射器的温度和/或检测装置(106)的温度，具体地光学介质(108)和/或检测辐射源(105)和/或光学传感器的温度使用温度传感器进行检测，通过将测量结果与温度校正值组合，在分析评估中对这些温度加以考虑。
50.根据方面47、48或49所述的装置，该装置配置成使得材料(具体地身体的部分，具体地手指)可压靠属于检测装置的部分的光学介质(108)，对由压靠的身体部分施加在介质(108)上的压力进行检测，以及根据介质(108)上所检测到的压力，激发传输装置(100)通过开关接通，和/或根据压力的减少(具体地，减小到特定阈值之下)，激发传输装置(100)关闭。
51.根据方面47、48、49或50所述的装置，该装置配置成使得材料(具体地身体部分，具体地手指)可压靠属于检测装置的部分的光学介质(108)，通过亮度传感器检测介质在压靠的身体部分的区域中的变暗，以及激发传输装置(100)通过介质的变暗通过开关而接通，和/或激发传输装置(100)通过介质中亮度的增大(具体地，在确定阈值之上)而关闭。
52.根据方面47、48、49、50或51所述的装置，该装置配置成使得材料(具体地身体部分，具体地手指)可压靠属于检测装置的部分的光学介质(108)，对在压靠的身体部分的区域中的介质(108)的水分含量进行检测，以及激发传输装置(100)根据介质上达到指定水分含量通过开关而接通，和/或激发传输装置(100)通过水分含量的减少(具体地，减小到确定阈值之下)或通过水分含量增大到确定阈值之上而关闭。
53.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得在实施该方法期间，可按压在光学介质(108)上的身体部分附着于介质(108)，具体地通过使用夹紧装置将身体部分夹紧至介质、使用粘合层将身体部分胶粘至介质、将身体部分粘附至介质或通过使用抽吸装置负压吸引身体部分。
54.根据方面47所述的装置，该装置配置成使得激发束(SA)以至少两个激发波长或激发波长组发射，其中，第一激发波长或激发波长组能够识别材料中待识别的物质，而至少一个附加激发波长或激发波长组能够识别不同于待识别的物质的参考物质，以及对于至少两种不同物质，关于它们在材料深度上的密度分布确定分布轮廓并使分布轮廓彼此结合，以及其中，具体地，材料中的参考物质的深度分布轮廓或深度分布轮廓的至少一个或多个参数是已知的。
55.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得激光束(SA)是调制的，优选地使用不同的调制频率连续地调制，其中，使用检测装置对用于不同调制频率的响应信号进行检测，或在激发束的强度变化(具体地，其周期性激活和/或失活)的情况下，对响应信号的时间特征进行分析。
56.根据方面55所述的装置，该装置配置成使得激发束(SA)通过产生激发光束的激光装置(100)的控制装置进行调制。
57.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得激发束使用0个与10个之间的调制频率进行调制，优选地使用0个与5个之间的调制频率，更优选地使用1个与3个之间的调制频率，更优选地仅使用一个调制频率，以及对响应信号的时间特征进行分析，具体地，对响应信号的相位敏感的特征进行分析。
58.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得激发束(SA)的占空比在3％与10％之间，优选地在3％与7％之间。
59.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得分析物表面上的激发束(SA)的功率密度小于5mW/mm2，具体地小于2mW/mm2，更具体地小于lmW/mm2。
60.根据方面47或以下方面中任一项所述的装置，该装置配置成使得检测装置的光学介质(108)可与身体部分接触，具体地与手指和/或承载透析液的容器和/或承载血液的透析单元的容器相接触，具体地，选择用于能够实现尿素检测的激发束的一个或多个激发波长。
用于在发射激发束之后检测响应信号的其它检测方法可包括：
-光声检测-使用音叉或其它振动元件的光声检测，或：具有开放QePAS单元的轻微改良型的光声学(石英增强光声光谱)。这些方法可用于检测表面上的压力波动/振动，并且以如上所述的方式对它们进行评估以用于所测量的束偏转。
原则上，响应信号相对于周期性调制的激发束的相位漂移的测量值可用于深度剖析。(为此，应针对它们的波形或图案更加准确地评估材料表面的变温/冷却阶段。)
所描述的装置可与用于去除死皮层的粘合带的供应相关，以允许对人体以及具有导热膏的膏剂的最大限度地无失真的测量，其中，该膏剂可定期地施加于光学介质。光学介质可以是可替换的，为剩余部分给出合适的紧固和调节。
为了执行测量，该装置可不仅设置和配置在人的手指上，而且可设置和配置在嘴唇或耳垂上。
在一些实施方式中，即使没有直接接触和放置在身体的手指或其它部分(以一定距离)上，也可进行测量，导致无接触测量。
通过结合所描述和说明的、对误差具有相似敏感度的多个测量***，可以提高测量的精度和可靠性。
评估中的DAQ和锁定放大器可以组合在一个装置中，并且整体评估可以数字化。
测量装置还可在运动的表面上执行，使得在格栅测量的过程中：激发光源和和/或测量光源在测量期间以格栅图案在皮肤上移动，这允许皮肤的不规则性得到补偿或甚至被消除。
通过调节/更改探测束/测量光源的波长，可以优化检测装置/偏转单元的灵敏度。出于该目的，测量光源可随波长而变化，或包括不同波长的多个激光光源，以进行选择或组合。
对于泵激光器/探测激光器的偏转，可选择理想的横向模式(TEM)。
激发传输装置、测量光源和检测器可配置成公共阵列，并且束可在光学介质中适当地偏转，以将所有束的发射和接收集中在一点处。
光学介质的晶体上或晶体中的透镜可有助于使测量光束根据响应信号更强地偏转。
另外，可设想的是，使用无间隙的光电二极管进行检测，以及然后透镜可在测量光束退出之后使其聚焦，从而实现更加精确的测量。
下面构思中描述了根据专利权利要求的本发明的附加变型。该构思，无论是单独使用还是与上述方面或与权利要求的主题相结合，也构成至少一项独立发明。申请人保留日后使该发明或这些发明成为权利要求的主题的权利。这可以在该申请的上下文中进行，或在后续分案申请或要求该申请的优先权的继续申请的上下文中进行。
一种无创血糖测量的构思，通过使用量子级联激光器的激发和辐射热的热波测量来确定皮肤中的葡萄糖。基于图12和图13，描述了可确定皮肤中的间质液(ISF)中的葡萄糖或另一材料的浓度的方法。ISF中的葡萄糖表示血糖，并且在发生变化的情况下，它会迅速地跟随血糖变化。该方法包括下列步骤或整个序列中的至少单个步骤或群组：
1.使用量子级联激光器的束辐射皮肤102上的点(在这种情况下，材料表面的第一区域)，该束在镜子或抛物面镜140处聚焦且可能发生反射，并且在特定的红外范围上递增地或连续地调谐，其中，葡萄糖在该特定的红外范围内被特定吸收。还可以使用激光器阵列来替代量子级联激光器100，其中，该激光器阵列具有以单一波长辐射的多个激光器。光谱范围(或单独波长，通常5或以上的波长)可具体地处于约900cm-1与约1300cm-1之间，在该范围中，葡萄糖具有吸收指纹图谱，即典型和代表性的吸收线。
2.连续地、或以具有高脉冲重复率的脉冲模式或以调制方式使用以SA表示的激发束(CW激光器)。另外，对激发束进行低频调制，具体地在10Hz与1000Hz之间的频率范围内。可使用各种周期性函数执行低频调制，在各种实施方式中，周期性函数如正弦波、矩形波或锯齿波等。
3.由于皮肤的辐射并根据在葡萄糖分子中激发的特定振动的波长，IR辐射深入到皮肤中大致50μm至100μm的深度。从振动级v0到v1的这些激发在很短的时间内恢复到初始状态；在该步骤中，热量被释放出来。
4.作为根据(3)产生的热量的结果，形成了热波，该热波从吸收的位置各向同性地进行传播。根据由上面(2)中描述的低频调制限定的热扩散长度，热波以调制频率周期性地到达皮肤的表面。
5.热波在表面上的周期性出现与皮肤(样品的材料表面)的热辐射特性的周期性调制相对应。皮肤在此处可大致描述为黑体辐射器，根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law)，其整个发射与表面温度的四次方成比例。
6.利用用于热辐射的检测器139，即红外检测器，即热电偶、辐射热测量计、半导体检测器或类似装置，该检测器指向被辐射的皮肤的点处，记录根据(5)描述的周期性温度升高。这取决于根据(1)和(2)描述的红外光的辐射、根据(3)描述的吸收，并因而取决于葡萄糖的浓度。通过光学元件收集热辐射SR(在这种情况下，响应信号)，在一个实施方式中光学元件为红外透镜或镜子，具体地抛物线型凹面镜141，以及在一个实施方式中热辐射SR经由凸镜141a引导到检测器139上。出于该目的，在一个实施方式中使用的收集镜可具有开口142，收集的束被引导通过该开口142。束路径中可设置有过滤器143，该过滤器143仅允许确定波长范围的红外辐射通过。
7.在处理响应信号时，可特别考虑调制频率，对于该调制频率响应信号可在锁定放大器144中进行处理。通过使用控制和处理单元147分析激发信号与热辐射信号(响应信号)之间的相位角，可获取与表面之下的深度有关的深度信息，其中，响应信号主要从该深度信息中获取。
8.深度信息还可通过以下来获取：选择和分析用于激发束的、如(2)中所描述的各种低频调制频率，以及组合不同调制频率的结果(其中，对于不同的调制频率，结果还可以进行不同的加权)。为此可使用差分法或其它计算方法，以补偿最上面的皮肤层的吸收。
9.为了使根据点(6)的热辐射检测的灵敏度最大化，其在宽的光谱带上用于整个可用红外范围。应使用普朗克辐射曲线的尽可能多的区域。为了使检测对加强的激发辐射不敏感，为热辐射的检测提供用于这些激发波长的阻挡滤波器(陷波滤波器)143。通过阻挡滤波器143传送的波长范围148还在图13的图示中显而易见。其中，响应信号的强度均示出为波长的函数，在第一(实)曲线145中没有激发束或仅具有对于待识别的材料非特定的波长的激发辐射(即，材料的特定吸收带的波长不存在)，以及然后第二(虚)曲线146中示出了相似的曲线，其中，辐射包括对待识别的材料特定的吸收波长的激发束。
10.如果将要识别葡萄糖，则在一个实施方式中，从根据(6-9)测量的、取决于激发波长的热信号，首先使用激发束的非葡萄糖相关(或排除它们)的波长(曲线145)确定背景，然后使用(或包括)葡萄糖相关的波长确定与背景信号的差异。这得到一个或多个皮肤层中的葡萄糖浓度，该葡萄糖浓度由根据(7)所选择的相位位置或根据(8)的不同调制频率或其组合限定。
尽管本发明已通过优选示例性实施方式进行了更加详细的说明和描述，但是本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员可在不背离本发明的保护范围的情况下由此推导其他的变型。
附图标记列表
10 装置
100 激发传输装置/激发光源
100a 发射器/传输元件
101 材料
102 第一区域103容积
104 装置
105 装置
106 检测装置
107 处理装置/评估装置
107a 存储器
108 光学介质
108a 表面部分
108b 表面部分
109 调节装置
110 部分表面
111 部分表面
112 测量束/测量光束
113 镜面
114 镜面
116 开口
117 开口
118 开口
119 连接器本体
120 光纤电缆
121 支承部
122 壳体
123 本体
124 侧部
125 带状件
126 指尖
127 调节装置
128 成像光学器件
129 成像光学器件
130 光学检测器/相机
131 数据处理装置
132 控制器
133 微镜
134 微镜
135 微机电***
136 偏转装置
137 控制装置
138 层
139 红外检测器
140 镜子
141 抛物面镜
142 141中的开口
143 波长滤波器
144 锁定放大器
145 响应信号的信号曲线(实线)
146 响应信号的信号曲线(虚线)
147 控制和处理装置
148 波长范围
BZA 血糖水平指示
D 检测结果
GF 界面
SA 激发束
SR 响应信号
Claims (76)
1.用于分析材料(101)的装置(10)，具有：
-激发传输装置(100)，用于产生至少一个电磁激发束(SA)，所述至少一个电磁激发束具体为具有至少一个激发波长的激发光束；
-检测装置(106、139)，用于检测响应信号(SR)；以及
-用于基于所检测的响应信号(SR)分析所述材料的装置(107、147)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
-所述激发传输装置为辐射源，在一个实施方式中为单色辐射源，具体为极化的辐射源，更具体地为激光光源；
-所述装置(10)包括光学介质(108)，所述光学介质(108)与所述材料(101)直接接触，具体地，所述光学介质(108)与所述材料的表面的第一区域(102)直接接触；
-其中，所述激发传输装置(100)优选地布置成使得所发射的激发束(SA)穿入所述光学介质(108)，并在所述光学介质的表面(12)上的预定点处再次退出所述光学介质(108)，以及
-所述装置包括用于发射测量束(112)的***(105)，所述测量束(112)具体为测量光束，所述***(105)布置成使得所发射的测量束(112)穿入所述光学介质(108)，以及其中，优选地，在操作中，所述测量束(112)和所述激发束(SA)在所述光学介质(108)与所述材料(101)的表面的界面(GF)处重叠，其中，在所述界面(GF)处所述测量束(112)发生反射，以及
-所述检测装置(106)是用于接收所反射的测量束(112)和/或用于直接或间接地检测所反射的测量束(112)的偏转的装置，其中，所反射的测量束(112)形成所述响应信号(SR)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置(10)包括光学介质(108)，所述光学介质(108)与所述材料(101)直接接触，具体地，所述光学介质(108)与所述材料的表面的第一区域(102)直接接触，以及所述检测装置(106)检测所述光学介质的参数变化以检测响应信号(SR)，具体地在邻近于所述第一区域的区域中，检测由所述响应信号引起的所述光学介质的参数变化，具体为所述光学介质的变形和/或密度变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述检测装置包括压电元件，所述压电元件连接至所述光学介质或集成在所述光学介质中，作为用于检测变形和/或密度变化的检测器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述检测装置包括作为用于检测所述响应信号的检测器的温度传感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
-所述装置包括用于对所述激发光束(SA)进行强度调制的装置(104)，以及
-所述检测装置(106)适用于根据所述激发光的所述波长和/或所述激发光的强度调制来检测时间依赖的响应信号(SR)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置(100)将所述至少一个电磁激发束(SA)辐射至材料容积(103)中，所述材料容积(103)定位在所述材料(101)的表面的第一区域(102)下面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置(100)包括两个或更多个传输元件(100a)，所述传输元件(100a)具体为一维、二维或多维传输元件阵列形式的传输元件。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述两个或更多个传输元件(100a)各自均生成其特有的电磁激发束，并将所述电磁激发束辐射至所述第一区域(102)之下的容积中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述两个或更多个传输元件(100a)的所述电磁激发束的波长是不同的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置包括两个或更多个激光器和/或两个或更多个发光二极管，所述两个或更多个激光器具体为一维、二维或多维激光器阵列的形式，所述两个或更多个发光二极管具体为一维、二维或多维二极管阵列的形式。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置直接地或间接地通过调节装置(109)机械固定地连接至光学介质(108)，所述光学介质(108)与所述材料(101)直接接触，具体地，所述光学介质(108)与所述材料(101)的表面的所述第一区域(102)直接接触。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
用于强度调制的装置(104)包括电调制装置或由电调制装置形成，所述电调制装置电连接至所述激发传输装置(100)，并电控制所述激发传输装置(100)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述用于强度调制的装置(104)包括至少一个受控制的镜子(133、134)，所述至少一个受控制的镜子(133、134)布置在所述光束路径中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述用于强度调制的装置(104)包括至少一个层或由所述至少一个层形成，所述至少一个层布置在所述束路径(138)中，且其透明度是能够控制的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
设置有用于发射测量束(112)的装置(105)，所述测量束(112)具体为测量光束，所述测量束(112)发射至光学介质(108)与所述材料的表面的所述第一区域(102)相接触的区域中。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述检测装置和所述用于发射测量束的装置彼此相互对准，使得所述测量束在所述光学介质(108)的所述界面(GF)处发生至少一次反射之后，所述检测装置检测所述测量束作为所述时间依赖的响应信号，其中，所述光学介质(108)的所述界面(GF)与所述材料相接触，具体地，所述光学介质(108)的所述界面(GF)与所述材料(101)的表面的所述第一区域(102)相接触。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述检测装置和/或所述激发传输装置和/或所述用于发射测量束的装置直接机械固定地连接至所述光学介质，和/或通过光纤线缆(120)联接至所述光学介质。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述光学介质直接支承成像光学器件(128、129)，和/或成像光学器件(128、129)集成在所述光学介质中。
20.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述光学介质的表面具有朝向彼此倾斜的多个部分面(110、111)，所述测量束(112)在所述多个部分面(110、111)处发生多次反射，具体地，所述测量光束在所述多个部分面(110、111)处发生多次反射。
21.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述光学介质(108)上或所述光学介质(108)中设置有一个或多个反射表面(113、114)，以用于反射所述测量束(112)，具体地反射所述测量光束。
22.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置(100)和/或所述检测装置(106)和/或所述用于发射测量束的装置(105)直接附接至彼此或附接至公共支承部(121)。
23.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述支承部(121)由印刷电路板、金属板或塑料板或壳体(122)或所述装置的壳体部分形成。
24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置具有集成的半导体部件，所述集成的半导体部件包括一个或多个激光器元件和至少一个微光学部件以及优选地包括附加调制元件。
25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述调制元件包括至少一个元件，具体为镜子，所述至少一个元件能够相对于其余的所述半导体装置移动，且其位置是能够控制的。
26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述调制元件包括具有可控辐射磁导率的层。
27.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述调制元件包括用于调制所述一个或多个激光器元件的电子控制电路。
28.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置(100)配置成在900/cm与1650/cm之间的中红外波数范围内辐射大部分传输功率，具体地超过80％的功率。
29.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述激发传输装置(100)配置成单独地、同时地或顺序地发射20个与100个之间的波长，具体地发射20个与70个之间的波长，更具体地发射20个与50个之间的波长，进一步具体地发射30个与50个之间的波长。
30.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
在测量中，大部分激发波长，具体地超过50％的所述激发波长，更具体地超过80％的所述激发波长，位于所述葡萄糖分子的基本振荡区域中的吸收极大值处。
31.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置，具体地为所述激发传输装置，配置成使用1Hz与10kHz之间的频率调制所述激发，具体地使用10赫兹与1000赫兹之间的频率调制所述激发，更具体地使用20赫兹与500赫兹之间的频率调制所述激发。
32.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置配置成优选地在激发脉冲持续10ms与l000 ms之间的持续时间之后，更优选地在激发脉冲持续50ms与500ms之间的持续时间之后，进一步优选地在激发脉冲持续50ms与150ms之间的持续时间之后，检测所述响应信号的瞬时波形，以及对所述瞬时波形进行傅里叶变换。
33.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置配置成使得所述测量重复2次至10次，以及对平均的信号波形或图案进行积分变换，具体地以适当的基函数进行傅里叶变换或小波变换，或以适当的基函数对单独积分变换进行平均化，所述单独积分变换具体地为傅里叶变换或小波变换。
34.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
提供用于设置所述激发束进入待检验的材料中的不同入射角的装置。
35.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置配置成使得在所述激发束的不同入射角下连续地重复进行所述测量，并且所述结果彼此相结合，具体地所述结果彼此相减，以消除所述上层皮肤的影响。
36.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置校准为生物的体温，具体地校准为37摄氏度，具体地通过以下事实校准：所述装置的至少部分与患者的身体直接地或间接地、恒定地或暂时地相接触。
37.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置配置成确定体液中的药物的水平，具体地用于检测扑热息痛、苯妥英、丙戊酸、拉莫三嗪、***、氟卡尼、洋地黄毒苷、地高辛、他克莫司、依维莫司、胺碘酮、氨基糖苷类、茶碱、万古霉素、锂、卡马西平、西罗莫司和/或氨甲喋呤。
38.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，
所述装置配置成使得在材料存在三个特征相邻极值的情况下，在两个外极值之间的间隔中发射至少10个波长，优选地发射至少20个波长。
39.用于分析材料(101)的方法，其中，在所述方法中，
-利用激发传输装置(100)，通过至少部分地同时或连续操作激光光源的多个激光发射器，产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束(SA)；
-利用检测装置(106)检测响应信号(SR)；以及
-基于所检测的响应信号(SR)，分析所述材料。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，
使用所述激发传输装置的不同调制频率，连续地确定响应信号，具体为瞬时响应信号波形或图案，以及使不同调制频率下的多个响应信号波形或图案彼此结合，以及具体地，从所结合的响应信号波形或图案中获得表面下的深度范围的具体信息。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，
对于不同波长的所述激发束，确定不同的调制频率下的响应信号波形或图案，具体地，从所述响应信号波形或图案获得所述表面下的每个深度范围的具体信息。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，
当同时使用泵束的多个调制频率时，通过分析过程，优选地通过傅里叶变换，将所检测到的信号解析到信号频率中，以及
仅过滤出与所期望的频率相对应的部分信号。
43.根据前述权利要求39至42中任一项所述的方法，其特征在于，
-使光学介质(108)与所述材料(101)直接接触，具体地，使所述光学介质(108)与所述材料(101)的表面的第一区域(102)直接接触；
-利用所述激发传输装置(100)产生所述发射的激发束(SA)，以及具体地，所述激发束(SA)进行辐射以使得所述激发束(SA)穿入所述光学介质(108)，并在所述光学介质(108)的表面上的预定点处再次退出所述光学介质(108)；
-利用用于发射测量束(112)的装置(105)，产生测量束(112)，具体地产生测量光束，使得所述测量束(112)穿入所述光学介质(108)，以及具体地，在操作中，所述测量束(112)和所述激发束(SA)在所述光学介质(108)与所述材料(101)的所述表面的界面(GF)处重叠，其中，在所述界面(GF)处所述测量束(112)发生反射；以及
-利用所述检测装置(106)测量所反射的测量束(112)，其中，所反射的测量束(112)形成所述响应信号(SR)；和/或
-直接或间接地检测所反射的测量束的偏转。
44.根据前述权利要求39至43中任一项所述的方法，其特征在于，
以第一频率对所述激发束进行周期性振幅调制，以及确定所述响应信号相对于所述第一频率的频率偏移，以及基于多普勒效应确定所测量的材料的运动速度。
45.根据前述权利要求39至44中任一项所述的方法，其特征在于，
根据在所述材料中识别的物质浓度，激活用于将物质递送至所述材料中的定量装置，具体地激活用于将物质传送至患者体内的定量装置，和/或输出声学和/或可见信号，和/或信号经由无线连接传送至处理装置。
46.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
大部分的激发发生在900/cm与1650/cm之间的中红外波数范围内，所述大部分的激发具体为与超过80％的功率相对应的激发。
47.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
单独地激发20个与100个之间的波长，具体地20个与70个之间的波长，更具体地20个与50个之间的波长，进一步具体地30个与50个之间的波长。
48.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
大部分的激发波长位于所述葡萄糖分子的基本振荡的吸收极大值处，所述大部分的激发波长具体为超过50％的所述激发波长，更具体为超过80％的所述激发波长。
49.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述激发以1赫兹与10kHz之间的频率进行调制，具体地以10赫兹与1000赫兹之间的频率进行调制，更具体地以20赫兹与500赫兹之间的频率进行调制。
50.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
优选地在激发脉冲持续10ms与l000 ms之间的持续时间之后，更优选地在激发脉冲持续50ms与500ms之间的持续时间之后，进一步优选地在激发脉冲持续50ms与150ms之间的持续时间之后，检测所述响应信号的瞬时波形，以及对所述瞬时波形进行积分变换，例如，对所述瞬时波形进行具有适当基函数的傅里叶变换或小波变换。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，
所述测量重复2次至10次，以及对平均的信号波形或图案进行积分变换，或对单独的积分变换进行平均化。
52.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述测量在所述激发束的不同入射角下连续地重复进行，并且结果彼此相结合，具体地结果彼此相减，以消除所述上层皮肤的影响，其中，所述测量包括在一个或多个波数处以及在传输脉冲之后在至少一个调制频率下或以时间分辨的方式检测所述响应信号。
53.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述测量期间，所述检测装置的测量束/扫描束在15000/cm与16000/cm之间的波数范围内操作至少一些时间，具体地在15500/cm与16000/cm之间的波数范围内操作至少一些时间，更具体地在15700/cm与16000/cm之间的波数范围内操作至少一些时间。
54.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述激发束连续地协调为不同波数和/或波数范围的测量情况下，所覆盖的波数范围或波长范围的至少5％、具体地至少10％、更具体地至少30％、进一步具体地至少50％位于对所述待识别的材料不敏感的光谱的区域中，所述待识别的材料具体为葡萄糖。
55.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
提供不被葡萄糖显著吸收的至少一个或两个波数范围或波长范围，以考虑所述样品或组织的、与所述葡萄糖浓度无关的吸收性能，其中，对所述至少一个或两个波数范围或波长范围内的吸收进行了测量。
56.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，
所述波数范围中的至少一个处于1610cm-1和1695cm-1之间(酰胺1)。
57.根据权利要求55或56所述的方法，其特征在于，
所述波数范围中的至少一个处于1480cm-1和1575cm-1之间(酰胺2)。
58.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
对于测量，首先选择所述样品中待研究的深度范围，以及此后对所述激发束进行控制，使得在发射所述激发束的时间间隔(激发脉冲)之间，提供至少一个时间周期，所述至少一个时间周期与热波横越所述样品中待研究的深度范围与所述样品表面之间的距离所需要的扩散时间相对应。
59.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在每个时间间隔结束之后，测量所述吸收的瞬时强度波形或图案，其中，所述激发束在所述每个时间间隔中发射。(所述响应信号的相位位置)。
60.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
能够连续地调节一系列存储的、等距离的或非等距离的设置，以控制用于产生所述激发束的激光器，所述设置中的每一个均确定所述激光器的波数/波长，以及所述设置当中包括待识别的材料的吸收极大值的具体地至少3个、更具体地至少5个波数/波长。(查找表)
61.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在测量之前和/或在测量期间和/或在测量之后，检测每一单位面积上的机械压力和/或压力，其中，所述光学介质使用所述机械压力和/或压力压靠所述样品，所述扫描束在所述光学介质中发生反射。
62.根据权利要求39或以下权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在测量之前和/或在测量期间和/或在测量之后，确定环境空气的湿度和/或所述样品的水分含量或所述样品的上层或表面的水分。
63.用于分析材料(101)的方法，其中，在所述方法中，
使用激发传输装置(100)，通过激光光源的多个激光发射器的一个或多个连续操作或至少部分同时的操作，产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束(SA)，以及
使用检测装置(106)检测响应信号(SR)，以及
基于所检测的响应信号(SR)对所述材料进行分析。
64.根据权利要求39至63中任一项所述的方法，其特征在于，
所述激发传输装置(100)的所述一个或多个激光发射器的温度和/或所述检测装置(106)的温度在所述分析期间保持恒定，具体地在指定温度处保持恒定，更具体地在人体温度以上的指定温度处保持恒定，更优选地在37摄氏度以上保持恒定，更优选地在38摄氏度或40摄氏度以上保持恒定，所述激光发射器的温度和/或所述检测装置(106)的温度具体为光学介质(108)和/或检测辐射源(105)和/或光学传感器的温度。
65.根据权利要求39至64中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述分析期间，对所述激发传输装置(100)的所述一个或多个激光发射器的温度和/或所述检测装置(106)的温度进行检测，具体地，对光学介质(108)和/或检测辐射源(105)和/或光学传感器的温度进行检测，并且通过将所述测量结果与温度校正值相组合或关联，在对所述分析的评估中对所述温度进行考虑。
66.根据权利要求39至65中任一项所述的方法，其特征在于，
所述材料压靠属于所述检测装置的部分的光学介质(108)，所述材料具体为身体部分，具体为手指，对通过压靠在身体部分上而施加在所述光学介质上的压力进行检测，以及所述激发传输装置(100)根据所述光学介质(108)上所检测到的压力而接通，和/或所述激发传输装置(100)根据所述压力的减小而关闭，具体地根据所述压力减少到具体阈值之下而关闭。
67.根据权利要求39至66中任一项所述的方法，其特征在于，
所述材料压靠属于所述检测装置的部分的光学介质(108)，所述材料具体为身体部分，具体为手指，对所述光学介质在压靠在身体部分上的区域中的变暗进行检测，以及所述激发传输装置(100)通过所述光学介质的变暗而接通，和/或所述激发传输装置(100)通过所述光学介质中亮度的增加而关闭，具体地通过亮度增加到确定阈值之上而关闭。
68.根据权利要求39至67中任一项所述的方法，其特征在于，
所述材料压靠属于所述检测装置的部分的光学介质(108)，所述材料具体为身体部分，具体为手指，对压靠在身体部分上的区域中的所述光学介质(108)的水分含量进行检测，以及所述激发传输装置(100)在所述光学介质上达到指定的水分含量后接通，和/或所述激发传输装置(100)通过所述水分含量的减少而关闭，具体地通过所述水分含量减小到确定阈值之下而关闭，或通过所述水分含量的增加而关闭，具体地通过所述水分含量增加到确定阈值之上而关闭。
69.根据权利要求39至68中任一项所述的方法，其特征在于，
在实施所述方法期间，按压在所述光学介质(108)上的身体部分附着于所述光学介质(108)，具体地通过将所述身体部分夹紧至所述光学介质、将所述身体部分胶粘至所述光学介质、将所述身体部分粘附至所述光学介质或通过负压吸引所述身体部分与所述光学介质进行固定。
70.根据权利要求39至69中任一项所述的方法，其特征在于，
所述激发束(SA)以至少两个激发波长或激发波长组进行发射，其中，第一激发波长或激发波长组能够识别所述材料中所述待识别的物质，而至少一个附加激发波长或激发波长组能够识别参考物质，所述参考物质不同于所述待识别的物质，以及对于至少两种不同物质，关于所述物质在所述材料的深度上的密度分布，确定分布轮廓并使所述分布轮廓彼此结合，以及其中，具体地，所述材料中的所述参考物质的深度分布轮廓或深度分布轮廓的至少一个或多个参数是已知的。
71.根据权利要求70所述的方法，其中，所述激光束(SA)是调制的，优选地使用不同的调制频率连续地调制，其中，对于不同调制频率对响应信号进行检测，或在所述激发束的强度变化的情况下，具体地在所述激发束周期性激活和/或失活的情况下，对所述响应信号的时间特征进行分析。
72.根据权利要求71所述的方法，其特征在于，
所述激发束(SA)通过控制产生所述激发束的激光装置(100)进行调制。
73.根据权利要求71或72所述的方法，其特征在于，
所述激发束使用0个与10个之间的调制频率进行调制，优选地使用0个与5个之间的调制频率进行调制，更优选地使用1个与3个之间的调制频率进行调制，更优选地仅使用一个调制频率进行调制，以及对所述响应信号的所述时间特征进行分析，具体地，对所述响应信号的相位敏感的特征进行分析。
74.根据权利要求63至73中任一项所述的方法，其特征在于，所述激发束(SA)的占空比在3％与10％之间，优选地在3％与7％之间。
75.根据权利要求63至74中任一项所述的方法，其特征在于，在待分析的所述材料表面上，所述激发束(SA)的功率密度小于5mW/mm2，具体地小于2mW/mm2，更具体地小于l mW/mm2。
76.根据权利要求39至75中任一项所述的方法，其特征在于，
所述检测装置的所述光学介质(108)与身体部分接触，具体地与手指和/或承载透析液的容器和/或承载血液的透析单元的容器相接触，以及具体地，选择能够检测尿素的一个或多个激发波长。
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