JP2021505871A - 物質を分析するためのデバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− Uemuraら:「Non−invasive blood glucose measurement by Fourier transform infrared spectroscopic analysis through the mucous membrane of the lip: application of a chalcogenide optical fiber System」, Front Med Biol Eng.1999;9(2):137−153、
− Farahiら:「Pump probe photothermal spectroscopy using quantum cascade lasers」, J.Phys.D.Appl.Phys.45(2012)、および
− M.Fujinamiら:「Highly sensitive detection of molecules at the liquid/liquid interface using total internal reflection−optical beam deflection based on photothermal spectroscopy」, Rev.Sci.Instrum.,Vol.74、Number 1(2003)。
− (1)von Lilienfeld−Toal,H.Weidenmuller,M.Xhelaj,A.Mantele,W. A Novel Approach to Non−Invasive Glucose Measurement by Mid−Infrared Spectroscopy:The Combination of Quantum Cascade Lasers (QCL) and Photoacoustic Detection、 Vibrational Spectroscopy,38:209−215,2005。
− (2)Pleitez,M.von Lilienfeld−Toal,H.Mantele W. Infrared spectroscopic analysis of human interstitial fluid in vitro and in vivo using FT−IR spectroscopy and pulsed quantum Cascade lasers (QCL):Establishing a new approach to non−invasive glucose measurement、 Spectrochimica Acta.Part A, Molecular and Biomolecular spectroscopy,85:61−65,2012。
− (3)Pleitez,M.ら In Vivo noninvasive Monitoring of glucose concentration in Human Epidermis by Mid−Infrared Pulsed PhotoacousticSpectroscopy、Analytical Chemistry,85:1013−1020,2013。
− (4)Pleitez,M.Lieblein,T.Bauer,A.Hertzberg,O.of Lilienfeld−Toal,H.Mantele, W.Windowless ultrasound photocoutic cell for in vivo mid−IR spectroscopy of human epidermis:Low interference by changes of air pressure, temperature, and humidity caused by skin contact opens the possibility for non−invasive monitoring of glucose in the interstitial fluid、Review of Scientific instruments 84,2013。
− (5)M.A.Pleitez Rafael,O.Hertzberg,A.Bauer,M.Seeger、T.. Lieblein、H.von Lilienfeld−Toal,and W.Mantele. Photothermal deflectometry enhanced by total internal reflection enables non−invasive glucose monitoring in human epidermis. The Analyst,2014年11月。
− U.Werner,K.Giese,B.Sennheiser,K.Plamann,and K.Kolmel,「Measurement of the thermal diffusivity of human epidermis by studying thermal wave propagation」, Phys.Med.Biol.37(1),21−35(1992)。
− A.M.Stoll,heat Transfer in Biotechnology,Vol 4 of advances in heat Transfer,J.P.Hartnett and T.Irvin,eds.(New York,Academic,1967),p117。
− 測定のために物質と少なくとも部分的に接触させられることになる測定面を有する測定本体と、
− 測定面を通過することによって物質に向けられる、好ましくは、赤外スペクトル範囲内の、異なる波長の1つまたは複数の励起ビームを発生するための、励起ビーム源、具体的には、レーザデバイス、より具体的には、量子カスケードレーザ(quantum cascade laser、QCL)、波長可変QCL、および/またはレーザアレイ、好ましくは、QCLのアレイを有するレーザデバイスと、
− 検出デバイスであって、以下の、
・ 測定本体の部分であり、具体的には、測定面に隣接して、または直接隣接して配置されている検出領域であって、検出領域の材料が、圧力または温度の変化に応じて変化する電気特性を有する、検出領域、ならびに
・ 指定された電気特性を表す電気信号を検出するために用いられ得る電極、
を含む検出デバイスと、
を有する、物質を分析するためのデバイスによる、特許請求項1に係る本発明の特徴を用いて達成される。
・ 圧力変化および/または温度変化に応じた圧電信号を電極上に生じさせるか、あるいは
・ 温度に従って変化する電気比抵抗によって形成され、
デバイスがまた、電気抵抗および/または圧電信号を検出するために測定本体の検出領域に導電接続された、前記電極を含む電気接触デバイスを備える、デバイスを用いることである。
− 測定のために物質と少なくとも部分的に接触させられることになる測定面を有する測定本体と、
− 測定面を通過する際に材料に向けられる、異なる選択可能な波長の励起ビームを発生するための、好ましくは、赤外スペクトル範囲内の、励起ビーム源、具体的には、レーザデバイス、より具体的には、量子カスケードレーザ(QCL)、波長可変QCL、および/またはレーザアレイ、好ましくは、QCLのアレイを有するレーザデバイスと、を有し、
− 測定面に隣接して配置され、および/またはそれに直接隣り合う少なくとも1つの検出デバイスであって、検出デバイスが、圧電信号を検出するためのくとも2つの電極を有する接触デバイスを有し、前記電極が、検出領域の異なる側において互いに反対に配置されている、検出デバイスを有する、物質を分析するためのデバイスによる特許請求項2に係る本発明の特徴によって達成される。検出領域内において、具体的には圧電効果のゆえに、温度および/または圧力変化に応じて材料の電気抵抗を変化させるか、または電気信号を発生する材料が配置される。
また、励起ビームが、測定面と平行に、または測定面に対して30度未満、具体的には、20度未満、より具体的には、10度未満もしくは5度未満の角度で測定本体内へ照射され、励起ビームが測定面に向けてそらされるか、または偏向され、それを通過することも提供され得る。
− 励起送出デバイスを用いて、少なくとも1つの励起波長を有する少なくとも1つの強度変調された電磁励起ビームが発生され、励起送出デバイスが、少なくとも1つの電磁励起ビームを、物質の表面の下方に配置された物質の体積内へ照射し、
− 応答信号が検出デバイスを用いて検出され、
− 物質が、検出された応答信号に基づいて分析され、
− 励起送出デバイスの異なる変調周波数を用いて、応答信号、具体的には、励起ビームの異なる波長のための時間応答信号波形が順次決定され、
− 異なる変調周波数における複数の応答信号波形が互いに相関を取られ、
− 物質の表面の下の深さ範囲に固有の情報がこれらから得られることも提供され得る。
1) 身体内の物質を分析するための方法であって、
− 1つまたは複数の特定の励起波長を有する励起光ビーム(励起ビーム)を、身体の表面の第1の領域を通して放射することと、
− 具体的には、順次に、機械的、電気的、または光学的チョッパを用いた、具体的には、励起光源の電子的活性化、励起光源の役割を果たす励起レーザの共振器、または可動ミラーデバイスのための調整デバイス、制御可能な回折デバイス、ステッパ・モータなどのモータに、またはMEMSに結合されたシャッターまたはミラーデバイス、あるいは透過または反射に関して制御され得るビーム経路内の層による、1つまたは複数の周波数を有する励起光ビームの強度変調と、
− 身体の外部に配置された検出器を用いた身体内における励起光ビームの波長依存吸収の影響に起因する応答信号の時間分解検出と、
を含む方法。
− 光学媒体/測定本体と身体の物質表面との接触を確立し、これにより、光学媒体/測定本体の表面(例えば、測定面)の少なくとも1つの領域が身体の表面の第1の領域と接触しているようにするステップと、
− 励起波長を有する励起光ビームを、具体的には、物質表面の第1の領域と接触した光学媒体の表面の領域を通して、表面の第1の領域の下方の物質内に位置する体積内に放射するステップと、
− 光高温測定または光熱的方法によって光学媒体表面の第1の領域内における温度もしくは温度変化および/または圧力変化を測定するステップと、
− 励起光ビームの波長に応じた、検出された温度上昇に基づいて物質を分析するステップと、
を含む、態様1〜4のいずれか1つに記載の方法。このプロセスは1回の測定の間に異なる変調周波数について遂行され得、異なる変調周波数についての結果が組み合わせられ得る。
励起光ビームの波長に応じた、反射された測定光ビームの偏向の直接もしくは間接的検出と、
励起光ビームの波長に応じた、測定光ビームの検出された偏向に基づいて物質を分析することと、
によって特徴付けられる、態様5に記載の方法。このプロセスは1回の測定の間に異なる変調周波数について遂行され得、異なる変調周波数についての結果が組み合わせられ得る。
励起波長を各々有する1つまたは複数の励起光ビームを、物質内においてその表面の第1の領域の下方に位置する体積内へ送出するためのデバイスを、放射線源の変調デバイス、具体的には、その制御、干渉デバイス、位相もしくは偏光変調デバイス、および/またはビーム経路内に配置された少なくとも1つの制御されたミラー、および/または層の透明度に関して制御され、ビーム経路内に配置され得る層によって形成された、励起光ビームを変調するためのデバイスとともに有し、励起光の波長および励起光の強度変調に応じた時間依存性応答信号を検出するための検出デバイスを有し、検出された応答信号を用いて物質を分析するためのデバイスを有する、デバイス。
1つまたは複数の励起波長を有する励起光ビームを、具体的には、物質の表面と接触した光学媒体の表面(測定面)の領域を通して、表面の第1の領域の下方の物質内に位置する体積内へ放射するためのデバイスを有し、
測定光ビームを利用する光学手順を用いて、またはピエゾ効果を用いる上述された方法を用いて、材料表面の第1の領域と接触した、測定面のすぐ近傍の測定本体内の領域(いわゆる検出領域)内における温度および/または圧力変化の形態の応答信号を測定するためのデバイスを有し、励起光ビームの波長および励起光ビームの強度変調、具体的には、励起光ビームの変調周波数に応じた、温度変化/圧力変化の形態の検出された応答信号を用いて物質を分析するためのデバイスを有する、16または17に記載の物質を分析するためのデバイス。
M.Bertolotti, G.L.Liakhou, R.Li Voti, S.Paolino, and C.Sibilia. Analysis of the photothermal deflection technique in the surface refection theme: Theory and Experiment. Journal of Applied Physics 83,966(1998)。
i. パルス列/2段変調
ii. 振動鏡
iii. MEMS干渉計
のためのシステムを有することを特徴とする、先行する態様16〜33のいずれか1つに記載のデバイス。
測定されたデータを交換し、校正もしくは識別データまたは他のデータを他のデバイスまたはクラウド・システムから取り込むためのデータ・インターフェース、例えば、有線または無線インターフェース(赤外、光もしくは無線インターフェース)を有し、
デバイスが、好ましくは、データ伝送が暗号化され得る、具体的には、操作者の指紋または他の生体データによって暗号化され得ることを確実にするように構成されていることを特徴とする、先行する態様16〜38のいずれか1つに記載のデバイス。
応答信号を検出するための検出デバイスと、
検出された応答信号を用いて物質を分析するためのデバイスと、
を有する、具体的には、同じく請求項16〜46のいずれか1つに記載の、物質を分析するためのデバイス(10)。
デバイスが、物質5、具体的には、物質の表面の第1の領域5aと直接接触している、光学媒体/測定本体1、1’を有し(測定本体は全体的に均質であり、屈折率が温度とともに変化する材料で構成され得るか、あるいは少なくとも、測定面の領域内では、それは、このような材料の層1’、または屈折率が測定本体の他の領域よりも温度に応じて強く変化する層を有することができ)、
励起送出デバイスが、好ましくは、放射された励起ビーム8が光学媒体/測定本体1、1’(必ずしも測定本体の材料でない)を通過し、光学媒体/測定面の表面において測定本体の境界から再び出るように配置されており、
デバイスが、放射された測定ビームが光学媒体に侵入するような仕方で配置された、測定ビーム、具体的には、測定光ビーム112を放射するためのデバイス105を備え、動作時において、測定ビームおよび励起ビームが、好ましくは、光学媒体の接触面/測定面2、および測定ビーム(112)が反射される物質の表面(この領域は測定面と同一もしくは部分的に同一であることができる)において重なり合い、
検出デバイスが、応答信号を形成する反射された測定ビーム112を受け、および/または反射された測定ビームの偏向を直接もしくは間接的に検出するためのデバイス106であることを特徴とする、態様47に記載のデバイス、(参照符号は図17を参照する)。
− 励起ビームの強度変調のための変調デバイスが設けられており、
− 応答信号を検出するための検出デバイスが設けられており、
− 検出された応答信号に基づいて物質を分析するためのデバイス107、109であって、
− 測定本体が、測定ビームに対して透明な材料、具体的には、ガラス、水晶、または透明プラスチックから成り、検出デバイスが、測定本体内で(図17によれば、層1’内以外に、ビーム経路を延ばすための2つの他の反射要素114、115においても)1回または複数回反射された、応答信号を形成する測定ビームを受け、および/または反射された測定ビームの偏向を直接もしくは間接的に検出するためのデバイス106であり、測定ビームを放射するためのデバイスおよび検出デバイスが、検出デバイスが測定ビームを、前記ビームが光学媒体/測定本体の測定面の領域内で少なくとも1回反射された後に、時間依存性応答信号として検出するような仕方で、互いに対して位置決めされていることも提供され得る。検出デバイス106は、測定面上に位置する反射点の背後の測定光ビームのビーム経路内に配置されており、測定ビームの位置を検出する、位置感知光電検出要素、例えば、象限ダイオードを有することができる。
検出デバイスが、励起光の波長および/または励起光の強度変調に応じた時間依存性応答信号を検出するために適していることを特徴とする、態様47または以後のもののいずれか1つに記載のデバイス。
励起送出デバイスを用いて、レーザ光源の複数のレーザ・エミッタの少なくとも部分的に同時的または逐次的な動作によって、1つまたは複数の励起波長を有する少なくとも1つの電磁励起ビームが発生され、物質内へ送出され、
応答信号が検出デバイスを用いて検出され、
物質が、検出された応答信号に基づいて分析される、方法。
処理されるべき周波数に対応する1つの部分信号のみが1度にフィルタリングされ、測定され、分析されることを特徴とする、態様79に記載の方法。
励起送出デバイスを用いて、放射励起ビームが発生され、具体的には、それが光学媒体に侵入し、光学媒体の表面上の所定の点において、特に、測定面において、再びそれから出るような仕方で放射され、
測定ビーム、具体的には、測定光ビームが、測定ビームを放射するためのデバイスを用いて、前記ビームが光学媒体/測定本体内に侵入し、具体的には、動作中に、測定ビームおよび励起ビームが、光学媒体、および測定ビームが反射される材料の表面の接触面において、具体的には、測定面において重なり合うような仕方で発生され、
応答信号を形成する反射された測定ビームが検出デバイスを用いて測定され、
ならびに/あるいは反射されたビームの偏向が直接または間接的に検出されることを特徴とする、先行する態様77〜80のいずれか1つに記載の方法。
− 光音響検出 − 音叉もしくは他の振動要素を用いた光音響検出、あるいは、オープンQePASセル(open QePAS cell)(水晶増強光音響分光(Quartz−enhanced PhotoAcoustic Spectroscopy))を有する若干変更された形態の光音響を含むことができる。これらの方法は、物質の表面上の圧力変動/振動を検出し、それらを、測定されたビーム偏向のために上述されたとおりに評価するために用いられ得る。
1’ 層
2 測定面
3 レーザデバイス
4 検出領域
4’ 検出領域
5 領域、物質
5’ 位置
6 接触デバイス
6e〜6y 電極
7 面法線
8 励起ビーム
9 変調デバイス
10 領域
11 平坦本体
12 ミラーデバイス
13 凹部
14、14a ヒートシンク
15 熱バリア
16 評価デバイス
17〜21 凹部
22〜29 電極
32 導体トラック
A 方向、面法線
B 方向
Claims (25)
- 物質(5)を分析するためのデバイスであって、
− 測定のために前記物質(5)と少なくとも部分的に接触させられることになる測定面(2)を有する測定本体(1、1’、11)と、
− 前記測定面を通過する際に前記物質に向けられる、好ましくは、赤外スペクトル範囲内の、異なる波長を有する1つまたは複数の励起ビーム(8)を発生するための、励起ビーム源、特に、レーザデバイス(3)、より具体的には、量子カスケードレーザ(QCL)、波長可変QCLを有し、および/またはレーザアレイ、好ましくは、QCLのアレイを有するレーザデバイス(3)と、
− 検出デバイス(4、6)であって、以下の、
・ 前記測定本体(1、1’、11)の部分であり、具体的には、前記測定面(2)に隣接して、または直接隣接して配置されており、圧力または温度の変化に応じて変化する電気特性を有する検出領域(4、4’)、ならびに
・ 上述の電気特性を表す電気信号を検出するために用いられ得る電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)、
を備える検出デバイス(4、6)と、
を有する、デバイス。 - 前記圧力または温度に従って変化する前記電気特性が、
・ 前記圧力変化および/または温度変化に応じた圧電信号を前記電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)上に生じさせるか、あるいは
・ 前記温度に従って変化する電気比抵抗によって形成され、
前記デバイスが、前記電気抵抗および/または圧電信号を検出するために前記測定本体の前記検出領域に導電接続された、前記電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)を含む電気接触デバイス(6)も備える、請求項1に記載の物質を分析するためのデバイス。 - 物質を分析するためのデバイスであって、
− 測定のために前記物質(5)と少なくとも部分的に接触させられることになる測定面(2)を有する測定本体(1、1’、11)と、
− 前記測定面(2)を通過する際に前記物質に向けられる、異なる選択可能な波長を有する励起ビーム(8)を発生するための、励起ビーム源、具体的には、レーザデバイス(3)、より具体的には、QCLを有し、および/またはレーザアレイを有するレーザデバイス(3)と、を有し、
− 前記測定面に隣接して配置され、および/またはそれに直接隣り合う少なくとも1つの検出デバイス(4、4’、6)であって、前記検出デバイス(4、4’、6)が、圧電信号を検出するための少なくとも2つの電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)を有する接触デバイス(6)を有し、前記電極が、検出領域(4、4’)の異なる側において互いに反対に配置されている、検出デバイス(4、4’、6)を有する、
物質を分析するためのデバイス。 - 少なくとも2つの電極(6c、6d)が、具体的には、前記測定面(2)の面法線(7)に沿って、前記測定面(2)から異なる距離に前後に配置されているか、または前記面法線(7)と垂直な方向において前記検出領域(4)の異なる側に互いに離間配置されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記励起ビーム(8)が前記測定本体(1)、具体的には、前記測定本体の前記検出領域(4、4’)を通過し、光導波路(126、133、134、135、136、137)が、具体的には、前記励起ビームを案内するために、前記測定本体(1)内または上に配置されており、より具体的には、前記光導波路が前記測定本体内に一体化されていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記励起ビームが、前記検出領域(4、4’)に直接隣接した、および/またはそれに隣り合った領域内で前記測定面(2)を通過することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記励起ビーム(8)の強度を変調するための変調デバイス(9)が設けられていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 少なくとも2つ、具体的には、少なくとも3つまたは4つ、より具体的には、少なくとも6つ、より具体的には、少なくとも8つの電極が、前記測定面(3)から異なる距離に前後に配置されているか、または前記測定面の面法線(7)と垂直な方向に互いに離間配置されていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 少なくとも2つ、具体的には、少なくとも3つまたは4つ、より具体的には、少なくとも6つ、より具体的には、少なくとも8つの電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)が、前記測定面(2)の面法線(7)の方向に、もしくは面法線(7)と垂直に、または前記面法線(7)に対して0〜90度の方向に、前記検出領域(4、4’)から異なる距離に、具体的には、前記検出領域の中心から異なる距離に前後に配置されていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 少なくとも2つ、具体的には、少なくとも3つまたは4つ、より具体的には、少なくとも6つ、より具体的には、少なくとも8つの電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)が、前記検出領域(4、4’)の周りの環状領域(10)または球殻状領域内に、および少なくとも部分的に、前記検出領域の異なる側において互いに反対側に配置されており、異なる電極が各々、前記検出領域の前記中心から実質的に同じ距離、または前記検出領域の前記中心から異なる距離にあることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記接触デバイス(6)の前記電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)のうちの1つまたは複数または全てが、円盤もしくは板状、環状、環状円盤状、開口部を有する矩形もしくは多角形フレームの形態、キャップ状、または棒状であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記接触デバイス(6)の前記電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)のうちの1つまたは複数または全てが、前記測定本体(1、1’、11)または前記検出デバイス(4、4’、6)の表面上に配置されており、具体的には、接合方法を用いて、より具体的には、接着接合または溶接によって取り付けられていることを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記接触デバイス(6)の前記電極(6a〜6y、22、23、24、25、26、27、28、29、123、124、130、131)のうちの1つまたは複数または全てが、前記測定本体(1、1’、11)の内側またはその外側において、前記測定本体の1つまたは複数の凹部(17、18、19、20、21)内に配置されており、それらが、具体的には、鋳造によって、射出成形によって、または付加製造方法(3D印刷)によって導入され、挿入されていることを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)が平坦本体(11)として、具体的には、プレートの形態の平面平行本体として形成されており、具体的には、前記測定面(2)と垂直な方向における前記測定本体(1)の厚さが、前記測定面内で延びる方向における前記測定本体の最小延長の50%未満、具体的には、25%未満、より具体的には、10%未満であることを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)が、前記励起ビーム源、具体的には、レーザデバイス(3)によって前記測定面(2)上に照射された前記励起ビーム(8)を反射するためのミラーデバイス(12)を有するか、またはこれを担持することを特徴とする、請求項14に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記励起ビーム(8)が、前記測定面(2)と平行に、または前記測定面に対して30度未満、具体的には、20度未満、より具体的には、10度未満もしくは5度未満の角度で前記測定本体(1、1’、11)内へ照射され、前記励起ビームが前記測定面(2)の方向にそらされるか、または偏向され、それを通過することを特徴とする、請求項1から15のいずれか1項に記載の物質を分析するためのデバイス。
- 前記励起ビーム(8)が前記測定本体(1)の材料を通過することを特徴とする、請求項1から16のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)が、前記励起ビーム(8)が通過する、少なくとも1つの凹部もしくはスロット(13)、具体的には、穿孔を有し、前記凹部もしくはスロットおよび/または穿孔が、具体的には、前記測定面(2)から、または前記測定面によって境界された前記測定本体のセンサ層から、前記測定本体内へ延びるか、あるいは前記凹部もしくはスロット(13)および/または穿孔が前記測定面(2)と反対側の前記測定本体の境界面から前記測定面(2)まで前記測定本体全体を貫通することを特徴とする、請求項1から17のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)内において、具体的には、前記検出デバイス(4、4’、6)内において、またはそれに直接隣接し、それと熱接触して、比熱容量および/または比熱伝導率が、前記測定本体が作製された前記材料もしくは前記材料群の比熱容量および/または比熱伝導率よりも大きいか、あるいはペルチェ要素として設計された、本体の形態の少なくとも1つのヒートシンク(14)が配置されていることを特徴とする、請求項1から18のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)内において、具体的には、前記検出デバイス(4、4’、6)内において、またはそれに直接隣接し、それと熱接触して、比熱容量および/または比熱伝導率が、前記測定本体(1)が作製された前記材料の比熱容量および/または比熱伝導率よりも大きい、本体の形態の少なくとも1つの熱バリア(15)が配置されていることを特徴とする、請求項1から19のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記検出デバイス(4、4’、6)、および/または前記測定本体(1、1’、11)、および/または前記測定本体のセンサ層(1’)が、圧電材料、具体的には、圧電セラミック、具体的には、PZTセラミック、より具体的には、焼結セラミック、あるいは単結晶圧電材料、具体的には、石英、電気石、ニオブ酸リチウム、オルトリン酸ガリウム、ベルリナイト、セニエット塩、チタン酸バリウム(BTO)もしくはジルコン酸チタン酸鉛、リン酸ガリウムもしくはニオブ酸鉛マグネシウム、または薄層堆積としての酸化亜鉛(ZnO)もしくは窒化アルミニウム、または分極ポリフッ化ビニルなどの強誘電体で少なくとも部分的に作製されていることを特徴とする、請求項1から20のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記測定本体(1、1’、11)の圧電要素または圧電領域がアクチュエータとして電圧源に接続され得、入力電圧に依存して、励起ビームに対する妨害物であることを特徴とする、請求項1から21のいずれか1項に記載のデバイス。
- 請求項1から22のいずれか1項に記載のデバイスを動作させるための方法であって、変調された励起ビーム(8)が、具体的には、前記測定本体(1、1’、11)を通して、前記分析される物質(5)へ誘導され、前記接触デバイス(6)の異なる電極対からの信号が同時または順次に取得され、評価され、まず、基準に基づいて、電極の前記対のうちのどの1つまたは複数が、さらなる処理のために適した信号を出力するのかが決定され、次に、1つまたは複数の選択された電極対からの前記信号が測定のために用いられ、評価され、具体的には、前記選択された電極対または対群の前記信号が取得され、評価される、後続の測定が遂行されることを特徴とする、方法。
- 初期測定試験の後に、検出された前記信号に依存して、前記分析される物質(5)に対する前記デバイスの不整列が決定され、指示され、具体的には、前記ユーザが、再整列を遂行するよう促されることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
- 具体的には、請求項1から22のいずれか1項に記載のデバイスを用いて、物質(5)を分析するための方法であって、前記方法において、
− 励起送出デバイス(3)を用いて、少なくとも1つの励起波長を有する少なくとも1つの強度変調された電磁励起ビーム(8)が発生され、前記励起送出デバイス(3)が、前記少なくとも1つの電磁励起ビーム(8)を、前記物質(5)の前記表面の下方に配置された物質(5)の体積内へ照射し、
− 応答信号が検出デバイス(16、106、107、109)を用いて検出され、
− 前記物質が、前記検出された応答信号に基づいて分析され、具体的には、
− 前記励起送出デバイスの異なる変調周波数を用いて、応答信号、具体的には、前記励起ビームの異なる波長のための時間応答信号波形が順次決定され、
− 異なる変調周波数における複数の応答信号波形が互いに相関を取られ、
− 前記物質の前記表面の下の深さ範囲に固有の情報がこれらから得られる、
方法。
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