用于分析物质的装置和方法与流程
本专利申请涉及一种用于分析物质的装置和方法，具体地，如果不是排他地，涉及考虑利用压电效应的检测方法。本文所述的装置和本文所述的方法可用于例如分析动物或人类组织、体液，并且在一个实施方式中，用于测量葡萄糖或血糖。
背景技术：
用于分析物质，具体为用于测量血糖的已知方法例如以下文献中进行了描述：
guoetal.:"noninvasiveglucosedetectioninhumanskinusingwavelengthmodulateddifferentiallaserphotothermalradiometry",biomedicalopticsexpress,vol.3,2012,no.11,
uemuraetal.:"non-invasivebloodglucosemeasurementbyfouriertransforminfraredspectroscopicanalysisthroughthemucousmembraneofthelip:applicationofachalcogenideopticalfibersystem",frontmedbioleng.1999；9(2):137-153,
farahietal.:"pumpprobephotothermalspectroscopyusingquantumcascadelasers",j.phys.d.appl.phys.45(2012)und
m.fujinamietal.:"highlysensitivedetectionofmoleculesattheliquid/liquidinterfaceusingtotalinternalreflection-opticalbeamdeflectionbasedonphotothermalspectroscopy",rev.sci.instrum.,vol.74,number1(2003).
(1)vonlilienfeld-toal,h.weidenmüller,m.xhelaj,a.
(2)pleitez,m.vonlilienfeld-toal,h.
(3)pleitez,m.etal.invivononinvasivemonitoringofglucoseconcentrationinhumanepidermisbymid-infraredpulsedphotoacousticspectroscopyanalyticalchemistry,85:1013-1020,2013.
(4)pleitez,m.lieblein,t.bauer,a.hertzberg,o.oflilienfeld-toal,h.
(5)m.a.pleitezrafael,o.hertzberg,a.bauer,m.seeger,t..lieblein,h.vonlilienfeld-toal,andw.
技术实现要素：
本发明的目的是指定一种装置和方法，其可用于以特别简单和成本有效的方式分析物质，该物质具体为动物或人组织或组织的组分或成分。本发明的一方面还涉及实现小尺寸的装置。
该目的具体通过具有根据权利要求1所述的特征的装置来实现。在从属权利要求中规定了该装置的实施方式。另外，本发明涉及根据独立方法权利要求所述的方法以及根据从属权利要求的相应实施方式。
参考德国专利说明书de102014108424b3，在此具体参考该文献内容，并且本申请的内容基于该德国专利说明书；因此，认为德国专利说明书de102014108424b3的全部内容通过该明确参考也是本申请的公开内容的一部分(对于其中公开的所有细节，“通过参考并入”)。具体地，该参考文献涉及在所授权的专利权利要求中提到的所有特征。另外，该参考文献还具体涉及这里提到的激励束的细节，例如这里提到的脉冲频率和波长(波长范围)的数值，以及间隙流体中葡萄糖含量的测量的细节。
除了权利要求的主题和在提交时明确提及的示例性实施方式之外，本专利申请还涉及在本说明书末尾列出的其它方面。这些方面可单独组合或成组地组合，在各种情况下与在提交时引用的权利要求的特征组合。这些方面也构成了独立的发明，无论是单独的还是相互结合的，还是与本申请要求保护的主题相结合。申请人保留以后使这些发明成为权利要求主题的权利。这可作为本申请的一部分或在随后的子申请、继续申请(美国)、部分继续申请(美国)或者要求本申请优先权的后续申请的上下文中进行。
关于以下陈述，术语“光”或“激光”是指在可见光范围、近红外光、中红外光和远红外光范围以及在uv范围内的电磁波或电磁辐射。
这里提出的方法的一个可能方面是将响应信号的测量集中在材料表面(的空间间隔)下方的选定深度范围上。参数d对使用该方法测量的深度范围具有最大的影响。参数d定义为d＝√(d/(π*f))，其中d是样品(例如，此处为皮肤)的热扩散率，f是激励束的调制频率。以下为皮肤热扩散率的文献：
-u.werner,k.giese,b.sennheiser,k.plamann,andk.
-a.m.stoll,heattransferinbiotechnology,vol4ofadvancesinheattransfer,j.p.hartnettandt.irvin,eds.(newyork,academic,1967),p117.
为了消除来自物质的最顶层的响应信号以提高测量质量，在一个实施方式中，如果最顶层中的测量值与其它较深的层相比变化程度较小或较慢，则可使用与先前测量值相比测量值的变化。这在对人体皮肤进行测量的实施方式中可能是这种情况，其中皮肤的最顶层实际上不会与较低层进行交换，因此生理参数变化不大。测量值的时间导数也可用于响应信号，以排除来自最顶层皮肤层的信号。以这种方式，测量或至少评估可限制于或集中在皮肤中的间质液上。
为此目的，测量可包括获取用于利用激励光源的不同调制频率多次获取的光谱的响应信号，组合用于不同调制频率的结果，例如通过区分或形成用于相同波长和不同调制序列的响应信号的测量值的商。为了执行这种测量，还应该设置具有用于激励光束的适当控制装置和用于响应信号的频谱的评估装置的装置。
以下文本首先处理在提交时列出的权利要求的主题。
利用根据专利权利要求1的本发明的特征，通过一种用于分析物质的装置来实现该目的，该装置具有：
测量主体，具有测量表面，测量表面至少部分地与物质接触，以用于测量，
激励束源，具体为激光装置，更具体地具有量子级联激光器(qcl)、可调谐qcl和/或激光器阵列，优选为qcl阵列，用于产生具有一个或多个不同波长的激励束，优选在红外光谱范围内，激励束通过穿过测量表面而导向物质
检测装置，包括：
检测区域，该检测区域是测量主体的部分，并且具体地邻近或直接邻近测量表面布置，并且该检测区域材料具有根据压力或温度的变化而变化的电特性；以及
电极，可用于检测表示指定电特性的电信号。
在这种情况下，该区域的指定特性可为具体地该区域的材料的特性。
优选方法是使用如下所示的装置来分析其中电特性根据压力或温度而变化的物质，该装置：
根据压力变化和/或温度变化，在电极上产生压电信号；或
由根据温度变化的特定电阻形成，
其中，该装置还包括电接触装置，所述电接触装置包括所述电极，所述电极电连接至测量主体的检测区域，用于检测电阻和/或压电信号。
在检测压电信号的情况下，根据压力或温度而变化的电特性可称为“极化”。根据压力和/或温度变化且可用于本发明目的的其它电特性也是同样可能的，诸如介电常数。
在本文中，应将激励束理解为指光束、激光束或甚至多个基本上平行的激光束，该光束、激光束或甚至多个基本上平行的激光束由激励束源顺序或同时发射到待分析物质，激励束源具体为激光装置或激励光束源的各个激光元件。激励束的相干性不是必需的，因此甚至也可使用非相干或仅部分相干的辐射。在这方面，除了激光装置之外，允许选择波长或波长范围的其它光源，诸如led/半导体二极管或其它光源也可用作束源。当为激励束使用更宽的宽带光源时，诸如可调谐滤波器的波长滤波器也可用于选择性地产生用于不同波长或波长范围的激励束。
对于不同的应用，可能有用的是选择中红外范围内的激励束。例如，还可选择使用opa(光学参数放大)或nopa(非共线光学参数放大)或opg(光学参数产生)方法操作的激光器作为光源，并且允许使用这种方法产生不同的波长。
还可在具有例如β-硼酸钡的光学非线性晶体的光学谐振器中使用所谓的光学参数振荡器(opo)。由于非线性三波相互作用，晶体具体从注入的泵浦波产生变换波长的辐射。以这种方式，与上述opa/nopa方法或装置一样，例如，从近红外波长范围内的辐射，可获得中红外范围内的辐射，其可用于本申请中描述的光谱过程。
测量主体的检测区域是指测量主体的空间区域或部分，该空间区域或部分通过具有温度或压力相关的特定电阻和/或通过在施加压力或温度变化的情况下产生电的、具体为压电的电压信号来表现出上述特性。这通过材料选择以及可选地还通过组成检测区域的材料的例如处理的进一步配置来实现。
在这种情况下，测量主体的与检测区域相邻的区域在这方面不同于检测区域的材料，具体为组成它们的材料的干涉。然而，还可设置的是，测量主体的邻近检测区域的区域以及检测区域本身具有温度或压力相关的特定电阻，和/或在压力或温度变化的情况下产生电的、具体为压电的电压信号。检测区域可通过电极和/或分离区域与测量主体的其它区域分离，其中分离区域可由比检测区域的材料更软、更具弹性或更具柔性的材料制成，使得分离区域的材料比检测区域的材料传导更小的压力或温度增加。
具体地，测量主体也可由实施为传感器层的测量主体的第一部分和第二部分形成，其中传感器层可具有与测量主体的第一部分不同的成分，并且具体地，可至少部分地由压电材料构成。传感器层可在测量表面区域中施加至测量主体的第一部分上，具体为粘合到测量主体的第一部分上。传感器层也可由折射率对压力或温度的依赖性大于测量主体的第一部分的材料制成。测量主体的第一部分可对一个或多个激励束透明，并且可由例如硅构成。如果用于一个或多个激励光束的传感器层不透明或者比测量主体的第一部分不透明，则传感器层可具有槽以允许一个或多个激励束通过。在槽中，例如，还可设置透镜，以将一个或多个激励束聚焦到待分析的物质中的点上。
终止于测量表面中、测量表面上或测量表面之前的光波导也可设置在测量主体内，以引导一个或多个激励束。光波导可集成至测量主体的基底中，并以soi技术制造。光波导可通过检测区域，或也可被引导通过检测区域。光波导可由不具有或仅具有最小的折射率与机械压力的相关性的材料构成，以便使压电压力产生的对激励束的影响最小化。光波导材料也可与设置在检测区域中的压电材料机械地间隔开，或通过柔性的、具体为弹性的材料层或气体层与检测区域机械地分离。
可替代地，利用根据专利权利要求2的本发明的特征，通过一种用于分析物质的装置来实现该目的，该装置包括：
具有测量表面的测量主体，测量表面至少部分地与物质接触，以用于测量；
激励束源，具体为激光装置，更具体为具有量子级联激光器(qcl)、可调谐qcl和/或激光器阵列，激光器阵列优选为qcl阵列，优选地在红外光谱范围内，用于产生不同可选波长的激励束，激励束在穿过测量表面的同时被引导至材料，以及
至少一个检测装置，所述至少一个检测装置邻近和/或直接邻接所述测量表面，所述检测装置具有接触装置，所述接触装置具有用于检测压电信号的至少两个电极，所述电极在检测区域的不同侧部上彼此相对地定位。在检测区域中，设置根据温度和/或压力变化而改变其电阻或产生电信号的材料，具体为由于压电效应。
激励源，具体为激光装置，将激励束发送至待分析的物质中，例如，在权利要求1的主题的情况下和权利要求2的主题的情况下，激励束顺序地或同时地扫过某些波数/波长或发射具有特定固定波数的多个激励束。在这种情况下，波长选择也可稍后通过在激励束源后面的光路中的滤波器来执行。
当使用阵列时，激光器阵列可具有简单的固定波长激光器。在某些波长下，根据待分析的物质的材料来吸收束，从而释放能量，该能量至少部分地以热波的形式传输到材料的表面，然后传输到测量主体中，并且还传输到检测区域。有利的是，激励光束是强度调制的，其中可使用不同的、甚至多个调制序列。还可形成在傅立叶变换域中包含多个调制频率的激光脉冲。检测区域中材料的脉冲加热引起电阻和/或电压信号的变化和/或其它参数的变化，例如折射率的变化。通过接触装置的电极及其供电电缆，所提到的前两个电现象可连接至测量装置，该测量装置测量电压和/或电阻，并且评估这些变化，并为它们分配物质中激励束的温度升高和/或吸收强度。因而，吸收强度可作为吸收光谱根据横穿的激励束的波数/频率来测量。
有利的是，检测区域位于测量表面附近，即，检测区域布置成直接邻近测量表面或与测量表面相距一定距离，其中，该距离应该很小(例如，小于10微米或小于100微米，在各种情况下均在检测区域和测量表面之间的最小距离处测量)。例如，检测装置还可包括板或主体，该板或主体与作为测量主体的一部分的、测量主体的另一部分接合在一起，或包括在测量表面的区域中测量主体的部分的涂层。
具体地，在检测压力变化的情况下，例如当使用压电敏感材料/压电传感器时，检测装置还可用于检测声波形式的响应信号，该响应信号由待分析的物质中的激励束的吸收产生，并以已知的速度(在人体组织中为大约1500m/s)传播到测量表面和检测区域。通过连接至用于激励束的调制装置的评估装置，由于响应信号的测量的良好的时间分辨率，可测量激励束的调制和响应信号之间的相移，从而确定在其中发生吸收的组织中的深度。由于信号通常是来自不同组织层的不同响应信号的叠加，因而可在不同的调制频率下执行不同的测量，并且可对不同调制频率下的响应信号进行相关，以抵消和消除具体为来自上部组织层的信号，因为这些信号对由污物和死皮肤细胞引起的污染的误差特别易感。
应当注意的是，在本公开中，以几种方式使用相同的术语“响应信号”。一方面，术语“响应信号”可描述对激励束的激励的物理响应，即，诸如声波、温度升高等。另一方面，术语“响应信号”也可指代表这种物理响应的(通常是电的)信号，即，例如由电极测量的电压或电流。为了表示的简单性和一致性，在全文中使用相同的术语“响应信号”，从上下文中可清楚地看出，它是否涉及物理响应(例如，压力波)、该物理响应的物理结果(例如，压电材料的压缩)、或相关的测量信号(例如，由压电材料产生的电压)，而无需进一步解释。
代替不同的调制频率，也可形成具有陡峭上升的信号(理想地称为dirac脉冲)，其表示许多调制频率的混合，并且允许借助于傅立叶分析来分析不同的调制频率。
该装置的一种实施方式可提供至少两个电极具体地沿着测量表面的表面法线，一个接一个地位于距测量表面不同的距离处，或在垂直于表面法线的方向上在检测区域的不同侧上彼此间隔开。
测量表面可为平的或弯曲的。在弯曲的情况下，表面法线理解为表示在一个点处、具体为在激励束穿过测量表面的位置处的测量表面的法线。
应该设置至少两个电极，使得电极完全或部分地围绕检测区域，或检测区域完全或部分地位于两个电极之间。电极可分布在检测区域的不同侧上的不同几何位置，具体为分布在检测区域周围。
该装置的另一种实现方式可设置激励束穿过测量主体，具体为穿过检测区域，其中，光波导布置在测量主体内或测量主体上，具体为用于引导激励束，并且具体地，光波导集成至测量主体中。
因而，激励束穿过测量主体，例如直接穿过测量主体的材料或穿过设置在其中的光波导，并穿过检测区域或经过检测区域到达待分析的物质的点，所述待分析的物质吸收激励辐射并发射热辐射。
集成至测量主体的材料和/或检测区域的材料中的光波导可用作用于引导激励束的光波导。这种光波导可例如通过外延方法或通过在晶片中或晶片上选择性掺杂晶片材料来应用。然而，光缆可插入测量主体中，或至少部分地在外部应用至测量主体。
还可设置的是，激励束在与检测区域直接相邻和/或邻接检测区域的区域中穿过测量表面。
该装置的另一实施方式可设置调制装置来调制激励束的强度。在这种情况下，使用机械斩波器以及使用可控快门或偏转镜装置、或其透射可控的主体/层，可实现不同类型的调制。另外，还可通过致动激励光源/激光源直接实现调制。然后，测量可包括在一个或多个调制频率处采集光谱，其中在不同调制频率处的测量可彼此相关，以获得深度信息和/或从待分析的样品/物质的特定深度范围中消除测量数据。因此，具体地，可消除源自物质表面的测量数据。这些是测量数据和热波，这些测量数据和热波由激励束在物质表面的吸收产生，并且可能由待分析的物质表面上的杂质或异常引起。在对患者皮肤的分析中，这种情况的一个例子是部分由死细胞组成的最上层，其具有无信息的组成和/或提供错误的信息。如果在皮肤中检测到生物活性物质、活性代谢或代谢产物等，则尤其如此。
在下文中，提出了各种几何电极配置，并讨论了它们的优点。
为此目的，例如，可设置至少两个，具体为至少三个或四个，更具体为至少6个，更具体为至少8个电极，一个接一个地布置在距测量表面不同的距离处，或在垂直于测量表面的表面法线的方向上彼此间隔开。
电极中的至少一个或多个设置在检测区域的每一侧。这意味着可使用不同的电极对来测量电阻或电压。
为此目的提供了一种电子装置，其通过供电电缆连接至电极中的多个或所有电极。该电子装置具有控制装置，并且具体地，具有评估装置，该评估装置顺序地或同时地引起不同可选电极之间的电阻或电压的获取和评估。
为此，可试探性地选择不同的电极对或所有电极对。用于暂定测量的一对电极中的选定电极应该各自在它们之间具有检测区域的至少部分。可将来自各个电极对的测量值彼此进行比较并进行评估。评估参数可为例如信号强度或信号变化的幅度、或信噪比或其它参数。除了将电极集成至测量主体中之外，还应当包括的另一种情况是，在测量主体/测量表面的表面上通过粘附以交错的图案施加多个电极，或已在其上结合或蒸发。
还可设置至少两个、具体为至少三个或四个、具体为至少6个、具体为至少8个电极沿测量表面的表面法线的方向布置，或垂直于测量表面的表面法线，或者沿与表面法线成0度到90度之间的方向布置，一个电极在另一个电极的后面与检测区域相距不同的距离，具体为与检测区域的中心相距不同的距离。在这种情况下，检测区域可由例如由特定材料构成的测量主体的空间区域来限定。检测区域也可由整体布置限定为测量主体的位于激励束进入待分析材料的入口点上方的区域。
另外，检测区域也可由空间点的总和来限定，在该空间点处，电信号可能由可用电极检测到。
另一种实施方式可提供至少两个、具体为至少三个或四个、更具体为至少6个、更具体为至少8个电极布置在检测区域周围的环形或球形壳状区域中，并且在检测区域的不同侧上至少部分地彼此相对，其中不同的电极与检测区域的中心具有基本上相同的距离，或与检测区域的中心具有不同的距离。这旨在还包括分布在测量主体表面上的电极的情况。
通过上述电极分布和例如在多对电极处测量，可选择和使用最适于测量的一个或多个电极对。
作为选择电极对时的测量质量的适当测量，可使用例如信号强度或信号动态范围或噪声电平或信噪比。
还可设置的是，接触装置的一个或多个或所有电极设计成盘形或板形、环形、环形盘形、呈具有开口的矩形或多边形框架的形式、帽形或杆形。
该装置的一种实施方式可设置的是，接触装置的一个或多个或所有电极布置在检测器装置或测量主体的一个表面上，并且具体地，通过具体为通过粘合或焊接的连接方法进行附接。它们也可通过气相沉积或涂覆来施加。测量主体可由单一的均匀材料制成，或在检测区域中测量主体可由与测量主体的其它区域的材料不同的特殊材料构成。
对于所有实施方式，电极通常由金属制成，在任何情况下均由具有良好导电性的材料制成。电极也可由导电塑料或导电填充材料制成。
该装置的另一种实施方式可设置的是，接触装置的一个或多个或所有电极布置在测量主体的内侧上或外侧上，设置在一个或多个槽中，诸如测量主体的钻孔、凹部或槽，具体为插入、铸造、通过注射成型或通过添加制造方法(3d印刷)结合到测量主体中。这些变型允许以技术上简单的方式将电极插入测量主体中。
还可通过辐照或粒子轰击使测量主体的材料区域导电，从而在测量主体中生成电极。这例如在其中高能辐射部分地破坏碳分子并形成导电的碳累积的塑料中是可能的。
另外，可设置的是，测量主体形成为平坦体，具体为板形式的平面平行体，其中，具体地，垂直于测量表面的厚度小于测量主体在测量表面中延伸的方向上的最小延伸的50％，具体地，小于25％，更具体地，小于10％。
测量主体的这种设计变型可用于热响应信号的不同检测方法，并且原则上不限于基于压电效应的检测方法。这种设计变型也可用在测量方法中，在该测量方法中，测量光束在测量表面处反射，并且检测器用于检测其偏转，并且允许测量主体在垂直于测量表面的方向上的尺寸的显著减小。不管测量方法如何，例如通过使用压电效应或通过测量反射光束的偏转，形成为平坦体的测量主体可在测量表面的区域中具有层，在压电测量方法的情况下，该层可由压电材料构成，并且在通过测量反射测量束的偏转来检测的情况下，由折射率根据温度的变化比测量主体的其他区域的材料更强的材料构成。
该装置的另一种实施方式可设置的是，测量主体具有镜装置或者承载这种镜装置，用于反射由激励束源、具体为激光装置辐射的激励束。
在非常平坦的测量主体的情况下，可从测量主体的平坦侧辐射激励束。然后，激励束从激励束源传播，最初基本上平行于测量主体内的测量表面或平行于测量主体的边界表面，然后朝向测量表面偏转。
代替反射激励束，激励束也可通过测量主体的适当材料设计朝向测量表面衍射。平坦体还可具有用于激励束的光学聚焦元件或连接至这样的元件，例如一个或多个透镜。
还可设置的是，激励束平行于测量表面或以小于30度、具体为小于20度、更具体为小于10度或小于5度的角度辐射到测量主体中，并且激励束朝向测量表面转向或偏转并穿过测量表面。
具体地，当使用平坦体时，集成至或直接连接至测量主体，可设置例如衍射元件/透镜形式的聚焦装置，其将激励束聚焦到待分析物质的物质表面和测量表面上。
还可设置激励束穿过测量主体的材料。
还可设置测量主体具有至少一个槽，具体为钻孔，其由激励束穿透，其中槽和/或钻孔具体从测量表面延伸到测量主体中，或其中凹部或槽和/或钻孔从与测量主体的测量表面相对的边界表面穿过整个测量主体以到达测量表面。凹部可作为通道或钻孔延伸，其纵轴线也至少部分地在激励束的平行于测量表面的方向上延伸。如果设置传感器层，则槽、凹部和/或钻孔可从与测量表面相对的传感器层的边界表面延伸到测量主体中，使得传感器层本身不会被槽穿透。
在这种情况下，测量主体可具有用于激励束的中空通道/钻孔/凹部，使得即使激励束穿过测量主体和测量表面到达待分析的物质，激励束也不会穿透测量主体的材料。
还可设置的是，测量主体具有第一部分，该第一部分具有用于激励束的连续通道，并且测量主体在其下侧在第一部分上具有传感器层，该传感器层在没有凹部的情况下是连续的，或者与第一部分的凹部的延续一起是连续的。如果传感器层薄于200微米，具体为薄于100微米，则即使激励束是红外束，激励束也可通过传感器层，而没有太多的吸收，并且在传感器层中的凹部、钻孔或通道是不必要的。测量主体的传感器层可由具有压电特性并形成根据本发明的检测区域的材料构成。传感器层也可由温度和/或压力的变化引起折射率变化的材料构成，使得该变化也可作为响应信号进行检测，例如通过检测在传感器层中反射的检测光束的反射角。例如，测量主体的第一部分可由诸如石英或蓝宝石的材料构成，该材料在可见光范围内和对于检测光束是透射的，但是在红外光谱范围内是不太透射或不透明的。
该装置的另一实施方式可设置的是，在测量主体中或测量主体上，具体为在检测装置中，或直接邻近测量主体并与其热接触，以主体的形式布置至少一个散热器，散热器的比热容和/或比热导率大于构成测量主体的材料的比热容和/或比热导率，或散热器设计为珀尔帖元件。
代替主体形式的散热器，散热器的比热容和/或热导率大于制造测量主体的材料的比热容和/或比热导率，还可提供主动或被动冷却元件，具体为用于调节温度梯度的珀尔帖冷却元件。温度梯度或绝对温度也可通过使用闭环控制装置的珀尔帖元件来控制。
利用这种散热器，例如以金属或晶体体或主动操作的珀尔帖元件的形式，可实现测量主体关于热扩散率的适当的热特性，这对于确保温度变化在检测区域中随着调制频率充分地增加以及热量充分地快速地传送走是必要的。当然，这主要取决于测量主体/检测装置的材料，但也可受适当增加一个或多个散热器的影响。例如，这些可至少部分地设置在检测区域周围，或设置在检测区域的一侧上。
该装置的另一实施方式可设置的是，在测量主体内或测量主体上，具体为在检测装置中或直接邻近检测装置并与检测装置热接触，以主体的形式布置至少一个热障，该热障的比热容和/或比热导率小于制造测量主体的材料的比热容和/或比热导率。
利用这种类型的热障，单独或者还与散热器相结合，可实现测量主体关于热扩散率的适当的热特性，对于确保在检测区域中以调制频率充分地建立温度变化以及也对应于调制频率以足够快的速度将热量传输出去，这是必需的。这可通过适当添加一个或多个热障来影响。例如，这些可至少部分地设置在检测区域周围，或者设置在检测区域的一侧上。热障可例如通过热绝缘塑料元件来实现。例如，可在检测区域的第一侧上设置一个或多个散热器，并且在检测区域的与第一侧相对的第二侧上设置一个或多个热障，以产生温度梯度并控制热传输的方向。
可设置的是，检测装置和/或测量主体至少部分地由压电材料组成，具体为压电陶瓷，具体为pzt陶瓷，更具体为烧结陶瓷或单晶压电材料，具体为石英、电气石、铌酸锂、正磷酸镓、铍石、塞纳特(seignette)盐、诸如钛酸钡(bto)或锆钛酸铅、磷酸镓或铌酸镁铅的铁电体、或氧化锌(zno)、或作为薄层沉积物的氮化铝或极化聚氟乙烯。
相应的材料应该在红外频率范围内、有利地在中红外频率范围内尽可能透明。
上述压电材料可设置为测量主体上的薄层，并形成测量表面。该层的厚度应小于0.5mm，具体为小于300微米，和/或具有凹部或槽，诸如用于激励束的钻孔或通道。然后，测量主体的其余部分可不是压电的并且对激励束是透明的，和/或具有用于激励束的凹部。测量主体的该剩余部分可用作用用于具有压电材料涂层的散热器，这意味着它可具有比压电层更大的比热容和/或导热性。
该装置的另一实施方式可设置的是，测量主体的压电元件或压电区域可作为致动器连接至电压源，并且根据可控输入电压，形成激励束的阻塞。
这样，测量主体的材料也可通过改变介电常数而用作激励束的光学斩波器。
一种用于操作根据本发明的装置的方法可设置的是：将调制的激励光束，具体为通过测量主体，引导到待分析的物质上，并且同时或顺序地采集和评估来自接触装置的不同电极对的信号，首先，基于电极对中的哪个或哪些递送适于进一步处理的信号的标准来确定，并且然后将来自一个或多个选定电极对的信号用于测量和评估，以及，具体地，执行随后的测量，其中采集和评估所选择的一个或多个电极对的信号。
例如，可基于信号的强度、信号/噪声比或信号跟随激励束的调制的陡度来选择合适的信号。通过选择合适的电极，如果例如热波没有到达测量区域的中心，则可检测和校正待分析的物质相对于测量装置的任何未对准。在这种情况下，为当前测量选择不同分布的电极。
在测量期间，连续地或分步地相对于波数/波长/频率修改激励束，或扫描特征波长范围。当使用阵列时，也可通过阵列的不同元件以不同的波长或不同的波长范围同时或顺序地发射激励束。
在该方法的一个实施方式中，还可设置的是，在初始测试测量之后，根据检测到的信号，确定和指示该装置相对于待分析物质的未对准，并且具体地，请求用户执行重新对准。
该方法甚至可与另一种检测方法并行使用，例如与反射的检测束并行使用，从而检测并仅用信号通知要在其上执行测量的手指的未对准。
例如，可通过以分布/矢量的形式确定初始测量中的不同电极对的信号强度，并将该分布/矢量与来自先前测量的相应值或指定参考值进行比较，来检测未对准。还可将该特定分布归一化到信号强度。如果相对于参考分布的差值超过分布的某些元素的某些阈值或关于不对称，则可推断出未对准。
在该方法的另一实施方式中，还可设置的是：
利用激励传输装置，产生具有至少一个激励波长的至少一个强度调制电磁激励束，激励传输装置将该至少一个电磁激励束辐射到位于物质的表面下方的、该物质的体积中；
使用检测装置检测响应信号；
基于所检测的响应信号来分析物质，
其中，使用激励传输装置的不同调制频率，连续地确定响应信号，具体为用于激励束的不同波长的时间响应信号波形；以及
使在不同调制频率下的多个响应信号波形彼此相关；以及
其中，从这些获得特定于物质的表面下的深度范围的信息
附图说明
图1至图17示出了在不同实施方式的一些情况下，该装置的不同元件及其元件的示意图；
图18示出了具有第一集成透镜的测量主体和放置在测量表面上的手指的横截面；
图19示出了具有第二集成透镜的测量主体的横截面；
图20示出了具有第三集成透镜的测量主体的横截面；
图21示出了具有第一集成透镜和激励束的测量主体的横截面；
图22示出了具有第二集成透镜和激励束的测量主体的横截面；
图23示出了具有第三集成透镜和激励束的测量主体的横截面；以及
图24、图25、图26示出了具有测量主体和激励光源的多个装置，激励光源为激光光源或激励光源的形式，具体为激光装置，其中，借助于集成至测量主体的基板中的光波导，将激励光束引导通过测量装置到达测量表面。
具体实施方式
图1示出了用于分析物质的装置的示例性实施方式。物质5优选直接位于测量主体1上或测量主体1直接位于物质5上，在任一情况下，物质和测量主体1的测量表面2直接物理接触，以用于测量操作，其中，测量主体1在本公开中也称为“光学介质”。测量主体1可实现为对光透明的固体，或者在红外范围内至少是透明的固体，具体为晶体或玻璃体或塑料体，具体为聚合物体，测量主体是透明的，具体为在红外范围内透明，例如当该装置设计为用于测量液体中的葡萄糖或血糖含量时，诸如在一个实施方案中，例如血液。然后，该装置可用于生成葡萄糖或血糖水平指示。
该装置包括激励束源形式的激励传输装置3，具体为激光装置，用于发射一个或多个电磁激励束，优选以具有一个或多个激励波长的激励束的形式发射到位于物质表面的第一区域下方的物质5中的容积5a中。激励传输装置3在下文也简称为激光装置。激光装置可为相对于波长可调谐的激光器，具体为可调谐量子级联激光器；如下文进一步解释的是，优选使用具有至少激光器形式的两个单个发射器的光源阵列或光源带，具体为具有固定波长的半导体激光器，或发光半导体二极管，其中每个均发射规定的单个波长或在规定的窄波长范围内的光，包括使用与适当的滤波器同时或顺序组合并串联连接以隔离规定的波长或波长范围的光源的可能性。如果组合了多个单独的发射器，则可通过多路复用器将单独的激励光束共同地注入到光路中，例如注入到光纤或光学介质中的隔离通道或其它光路中。还可设置准直器，以使由不同发射器发射的光束尽可能接近地相互平行对准，并将它们尽可能多地组合成单个束，在同时发射多束光的情况下和在顺序发射多束光的情况下均如此。
在激励光的路径上，还可设置用于聚焦激励光的光学元件。例如，这可设置在激光装置和测量主体之间，或在激励束进入测量主体之处设置在测量主体本身上，或在激励束离开测量主体的区域中设置在测量主体上，例如设置在测量表面的区域中，设置在测量表面上，与测量表面齐平，或设置在测量表面和检测装置之间。
例如，光学元件可由测量主体的材料加工成凸透镜，或也可由与测量主体的材料不同的材料构成。
另外，设置用于一个或多个激励束/一个或多个激励光束的强度调制的装置9，装置9优选地由用于激励束源的调制装置和/或设置在光束路径和/或层中的至少一个受控镜形成，其中，激励束源具体为激光装置，具体为用于其激活，受控镜可根据其透明度进行控制，并设置在束路径中。
在物质的区域5a中吸收激励束之后发射的热波进入测量主体，在测量主体处，可通过检测装置在检测区域4中检测到该热波。这通过在吸收之后非常快速地检测局部温度升高或温度变化来进行。而且，在吸收阶段结束之后(当激励束的强度作为激励束的调制的部分而降低时)温度变化的逆转(温度降低)以一定的相位偏移非常快速地遵循吸收强度的强度曲线，该相位偏移取决于在物质中吸收激励束的深度。
在这里，响应信号的幅度取决于激励束的波长、样品的吸收特性、以及热特性，具体为样品和测量主体/光学介质1的热扩散率和导热性。另外，将热信号从样品联接至测量主体也起作用。
在所示的示例性实施方式中，检测装置4、6形成为测量主体1的区域4，区域4至少部分地或在某些部分中由压电材料构成，其中检测装置4、6还具有电极6a、6b、6c和6d，电极6a、6b、6c和6d分别布置在检测区域4的相对侧上。电极6a至6d与检测区域4的材料电接触，并且在下文中共同称为“接触装置”6。这样，根据压电材料的材料选择，可通过在电极之间产生的压电电压、或通过电阻或电阻的变化，检测温度或温度变化。
在图1的例子中，两个矩形的层状或板状的平面电极6c和6d沿着测量表面2的表面法线7在距测量表面2不同的距离处彼此平行地布置。两个电极6a和6b也是平面的和板状的，彼此平行，且在箭头b的方向上彼此间隔开，垂直于表面法线7的方向，并且平行于测量表面2。由箭头a、b和c形成的坐标系也在图2至15中为了定向的目的而画出，如图1所示，其中，箭头a平行于测量表面2的表面法线7，并且箭头b和c垂直于测量表面2的表面法线7定向。
在一个实施方式中，用于分析物质的评估装置16通过电缆17、18与接触装置6的电极6a、6b、6c和6d电接触，该评估装置16设计为电子装置，具体为数字处理装置，例如作为微控制器或处理器或作为计算机，该评估装置16评估检测到的响应信号，并产生葡萄糖或血糖水平指示(bsi)。
评估装置16还电连接至调制装置9，使得关于激励束的频率/波长的信息，具体为调制的频率和/或相位的信息，在评估单元16中可用，并且可在评估中考虑。以这种方式，例如，可评估响应信号相对于激励束的调制函数的相移，以获得关于物质中的深度的信息，即，还与产生响应信号的测量表面2或检测区域4的距离有关。这允许获得关于诸如葡萄糖的被检测物质在物质5中的分布的深度分布的信息。
关于激励束的调制的信息可从调制装置9发送至评估装置16，但是也可假设控制装置16直接控制调制。评估装置16还可具有用于评估的锁定放大器，其具体地在调制频率上评估信号。
所示的电极对6a/6b、6c/6d的布置仅仅是一个例子。单对电极也可足够，但是重要的是，检测区域4的至少一部分必须位于两个电极之间。另外，为了最佳功能，被分析的物质，例如测试对象的手指，必须放置在测量表面2上的指定点处。手指/物质的任何横向位移都可能导致热脉冲不在电极之间准确地施加其效果，并且测量读数不是最佳的或不正确。
电极6a、6b、6c、6d可通过添加方法(3d印刷)、测量主体的原材料的模制、蒸发、掺杂、目标改变(例如，通过粒子辐射或伽马辐射或激光辐射将烃转化成导电碳)、胶合或插入到先前介绍的凹部或槽中而插入或附接至测量主体1。
根据图1的装置的操作以及在本文中用于分析物质5的方法将通过实例更详细地描述，其中，待分析的物质5是人或动物组织，并且其中葡萄糖或血糖水平指示确定为物质分析的部分。
一个或多个激励束8，优选为红外光束，通过激光源3顺序地或同时地产生。红外光束的波长优选在3μm至20μm的范围内，特别优选在8μm至11μm的范围内。
激励束8由强度调制装置9进行强度或幅度调制。在一个实施方式中，强度调制装置9产生：短光脉冲，优选地具有1khz和1mhz之间的脉冲频率；或脉冲包(双调制或多调制)，优选地具有1khz和10khz之间的包络频率。
调制的激励束8联接至光学介质/测量主体1中，具体为直接联接至测量主体的材料中，并且在通过测量表面2之后，调制的激励束8进入组织5内的容积5a。
对于本发明的功能，可能但不必需的是，如果确保激励束8进入测量表面2的下侧上的待分析物质5，则激励因为通过测量主体1或进入制造测量主体的材料。这通过以下事实来说明，凹部/槽13在图1中表示为潜在的凹部，其形成狭窄的通道，例如钻孔，其汇合到测量主体1的下侧上的测量表面2中，并且激励束8可通过凹部/槽13到达测量表面2的下侧，并进入物质5。应在这种广义意义上理解上述特征，其中初始束“穿过测量表面2”。通常，可提供没有这种凹部13的结构，只要激励束8可容易地通过测量主体1的材料。这种凹部13也只能部分地穿透测量主体。代替凹部13，可在激励束可注入其中的相同区域中设置集成光波导。这可在测量表面或传感器层中或上结束。可使用标准制造方法将光波导集成至测量主体的基底中。例如，如果测量主体全部或部分由硅组成，则光波导电缆可集成为绝缘体上硅(soi)光波导。这种光波导可具有直的或弯曲的轮廓。这允许激励束源的位置相对于测量主体自由定位，其中激励束源具体为产生激励束的激光装置。
考虑到这里描述的血糖测量的例子，优选地选择激励束8的波长，使得激励束8由葡萄糖或血糖显著吸收。以下葡萄糖相关红外波长(真空波长)特别适用于测量葡萄糖或血糖，并且可单独地或成组地同时或连续地设置为用于测量响应信号的固定波长：8.1μm、8.3μm、8.5μm、8.8μm、9.2μm、9.4μm和9.7μm。另外，不被葡萄糖吸收的葡萄糖耐受波长可用于识别存在的其它物质，并排除它们对测量的影响。
对于测量，可通过扫描激励源，具体为激光装置3连续扫描光谱区域，或可通过合适的特定固定波长在支承点处不连续地覆盖光谱。
如果要检测除葡萄糖以外的物质，则为激励束选择相应的波长，这些激励束是这些物质的吸收波长的特征。
组织5中的激励束8的吸收引起容积5a区域中的局部温度升高，这触发热传递，并因而触发朝向组织5的表面和与其接触的测量表面2的相关压力波和热脉冲。由于在测量表面2处以及在测量主体1中与之相邻的温度和压力波动，在靠近测量表面2的检测区域4中的密度、折射率或变形、微结构和反射行为进行调制，结果，在压电材料的情况下，影响电阻或产生或改变/调制压电电压作为响应信号。
测量值/响应信号的强度调制的量级/幅度取决于激励束的波长(由于在组织中的必要吸收)和激励束的脉冲频率/调制频率(由于从组织内部朝向测量表面2的热传递和压力波)以及样品和测量主体1的热特性。
可对多个不同的调制频率执行测量，并且例如以频谱形式的测量结果可彼此相关。各个光谱表示响应信号，例如压电电压或根据激励束波长的可变压电电压的幅度。不同的光谱可进行相关，使得来自(物质5的)样品表面的测量值可被抵消/消除，或可从特定的深度范围获得特定的信息。
在给定调制频率下的光谱中的每个均由来自要从不同深度分析的物质5的响应信号的叠加引起，因为当激励束8进入样品时，激励束8在不同深度层中被部分地吸收。
因而，响应信号表示来自不同深度的信号的混合。
来自不同深度的信号的混合比率取决于激励束8的调制频率。
通过将不同调制频率处的不同光谱相关联，例如，计算较高调制频率处的光谱与较低调制频率处的光谱之间的差异，或将较高调制频率处的光谱除以较低调制频率处的光谱，在各种情况下，通过各个光谱的不同加权，可消除或至少减少物质上层的影响。
基于与先前执行的校准或比较测量的比较，或者与参考数据集的比较，该装置可提供关于组织内或容积5a内的葡萄糖或血糖的当前浓度的信息，并产生相应的葡萄糖或血糖水平指示，在一个实施方式中，参考数据集以比较表或比较曲线的形式存储在评估装置16的存储器中。例如，可基于从患者体外分析的血样获得的葡萄糖或血糖值创建比较表或比较曲线。
激励束源可实现为阵列，在所示的示例性实施方式中，激励束源由用于发射一个或多个激励束8的激光装置3形成。该阵列具有至少5个、有利地至少10个、更有利地至少15个或至少50个或100个可单独控制的发射器100a，用于待分析物质的吸收光谱中的不同固定波长的单色光。单独的发射器可为激光发射器，但是单独的发射器也可为其它类型的发射器，例如合适的发光二极管或其它半导体部件，其选择性地发射特定波长范围内的辐射。
该阵列优选在一个或多个、特别优选在所有以下波长(真空波长)下产生单色光束：8.1μm、8.3μm、8.5μm、8.8μm、9.2μm、9.4μm和9.7μm，如果需要的话，还产生另外的耐葡萄糖波长。
可设置的是，激励传输装置/激励光源3或者直接地或通过调节装置永久地机械连接至光学介质/测量主体1。调节装置优选地允许调节激励光源3离测量主体1的距离、或在束的纵向方向上的调节和/或在与其垂直的平面上的调节。
还可设置的是，激励传输装置3和具有检测装置4、6的测量主体1彼此直接附接或连接至公共承载件(未示出)。该承载件可由安装在壳体中的塑料部件、印刷电路板或金属板形成。
承载件也可由壳体本身或壳体的部分形成。
还可设置的是，用于分析物质的装置具有壳体(未示出)，其中所述用于分析物质的装置布置在壳体中，所述装置可附接至身体，例如附接至人的躯干，其中用于发射一个或多个激励束8的激励传输装置3和用于检测随时间变化的响应信号的检测装置4、6布置和配置成使得该装置适于测量的一侧和该装置的测量表面2位于该装置与身体/躯干相对的侧部，使得待分析的物质可在壳体背离身体/躯干的一侧上测量，例如通过患者将手指放置在测量表面2上。为此目的，例如，壳体通过形成身体的一部分的带附接至人的身体，该带在实施方式中为腕带形式。在手腕的相对侧，壳体则具有激励束8可透过的窗口，或测量主体1通过其面向外的测量表面2直接装配到壳体的面向外远离主体的一侧，并形成壳体本身表面的一些部分，例如，连同测量表面2一起。
然后，在这种设计中，可将指垫放置在测量主体1上，并进行监测。
测量主体1可以以与承载件相同的方式安装在壳体内，或者直接安装在壳体上。测量主体1也可直接连接至承载件上，其中应当设置调节装置，用于相对于光学介质/测量主体1定位承载件。
还可将激励光源3直接安装在测量主体上。
通过壳体内的光学窗口和/或通过测量主体1，还可监测物质表面或所施加的指垫的其它参数，例如在一个实施方式中的指纹。为此目的，照相机形式的光学检测器也可附接至承载件，例如，光学检测器通过测量主体数字地获取物质5的表面的图像，或者随后将该图像发送至测量主体。该图像以及来自检测装置4、6的测量信息在处理装置内进行处理，其中，处理装置可直接连接至检测装置4、6以及激励传输装置3。处理装置还可执行用于测量的控制任务。处理装置还可至少部分地与该装置的其它部分分离并远离该装置的其它部分，并通过无线电链路与该装置的其它部分通信。
因而，来自照相机的图像数据可在壳体内进行进一步处理，或者也可通过壳体外的无线电连接进行进一步处理，并且与个人识别数据库进行比较，以便检索被识别的人的校准数据，并且使用该数据作为测量的基础。
这种校准数据也可存储在数据库中进行远程检索，数据库在一个实施方式中是云数据库。检测装置的测量数据还可在壳体的内部和外部进行进一步处理。
如果在壳体外部处理数据，则结果数据应该优选地通过无线电传送回壳体内部的装置，以便在该装置进行显示。
在任何情况下，均可在壳体上设置显示器(未示出)，其可有利地通过光学窗口读出，在一个实施方式中也可部分地通过测量主体或者在测量主体1上读出。显示器还可通过光学窗口将指示光投射到显示表面上，并且为此目的包括投影装置。在一个实施方式中，显示器允许显示测量或分析结果，具体为葡萄糖浓度。在一个实施方式中，可使用字符或色码来实现输出。在一个实施方式中，可经由显示器或与此平行的信号装置输出取决于其它患者参数(例如胰岛素校正因子)的胰岛素剂量的建议、或者以胰岛素泵的形式向定量给药器的自动信号传输。
替代地，可对特定数量的某些食物的消费给出建议。该建议可链接到例如准备的提议，该提议可从数据库中检索，具体为以电子形式发送。该准备指令也可发送至自动食品准备装置。
该装置到外部数据处理装置和从外部数据处理装置的连接可使用所有公共标准来实现，诸如光纤、电缆、无线电(例如蓝牙、wifi)，或者乃至超声或红外信号。
图2至图16示出了具有以多种方式分布的电极的接触装置6的具体设计。
图17示出了具有检测测量光束的反射的检测装置的本发明的设计。
图2再次示意性地示出了具有测量表面2、检测区域4和接触装置6的测量主体1。图2还示出了接触装置6还可在检测区域4的每一侧上具有多个电极。在所示的例子中，示出电极6e、6f在检测区域4的第一侧上，并且示出电极6g、6h在检测区域4的相对侧上。在所示的例子中，以矩形板状方式设计各个电极。对于测量，装置16可评估两个电极6e、6f、6g、6h之间的压电信号(以压电电压或修正电阻的形式)，并且可比较结果。然后，可选择一对电极用于进一步评估测量或用于随后的测量。该选择可考虑哪对电极提供最大信号或者对干扰最不易感的信号。优选地，可选择一对相邻电极用于测量，例如电极6f和6g，或者电极6e和6f或6g和6h。然而，也可使用电极对6e、6h进行测量，并评估这些电极之间存在的信号。在这样做时，应当注意的是，当前没有用于测量的电极可为其它电极提供电介质屏蔽。例如，未使用的电极可保持在浮动电势，或在某些情况下，连接至地电势。
图3示出了接触装置6的布置，其在检测区域4的每一侧上均具有三个环形电极6i、6j、6k。这些电极也可成对用于测量。在所示的情况下，环形电极的直径从检测区域4向外增大，使得电极6i的直径比电极6j更大，并且这具有比电极6k更大的直径。
另外，例如，可在电极6i、6j、6k后面的外侧上设置一对平坦板状电极6l、6m。
电极的环形设计连同向外增大的尺寸可导致外部电极较少地由内部电极屏蔽，并且能够彼此独立地使用不同的电极对。
图4示出了具有接触装置6的布置，该接触装置6在平行于测量表面2的水平方向上，即在方向b上，在检测区域的每一侧上均具有彼此前后布置的三个环形电极6n、6o、6p，其中环形电极的直径随着距检测区域4的距离的增加而减小。
在检测区域的每一侧上，在电极的横向外侧，示出了散热器14、14a，散热器可结合到测量主体中或附接至测量主体的外侧。例如，这些散热器可由金属或另一种材料构成，其热容和/或热导率大于构成测量主体1的材料的热容和/或热导率。
单个主体，例如环形主体，也可设置为围绕检测区域4或整个测量主体1的散热器。散热器也可通过珀尔帖元件来实现。散热器确保由热波/热脉冲到达检测区域所引起的温度升高可通过冷却而尽可能快地进行补偿，使得检测区域4中的测量主体1的材料可尽可能快地对后续的热脉冲进行反应。
通过激励束的调制频率，热脉冲彼此跟随。在检测区域上方，设置了板状热障15，其具有用于激励束8通过的开口。这确保了如果测量主体1的材料的热导率太高，则当热脉冲到达检测区域时，热脉冲不会太快地耗散，使得在热量例如通过散热器耗散之前，可在检测区域4中短暂地累积温度升高。
可将一个或多个散热器和/或一个或多个热障集成至测量主体的外部中或安装在测量主体的外部上，以适当地引导热传递。这对于平坦测量主体或具有压电材料的薄涂层且另外由不具有压电效应的材料构成的测量主体特别实用。
图5示出了接触装置6，接触装置6在检测区域4的每一侧上均具有两个框架形电极6q、6r，其中框架形电极实现为矩形框架，并且可布置在距检测区域4相同的距离处或距检测区域4不同的距离处。因而，电极6q、6r可例如在检测区域4的每一侧上彼此共面并同心布置，或相对于距检测区域4的距离而交错布置。
图6示出了接触装置6，接触装置6具有在检测区域4上方和下方的三个环形电极，即，电极布置在检测区域4的两侧上，一个在另一个之后，相对于方向a上的表面法线与测量表面2相距不同的距离。
图7示出了接触装置6的电极的使用实例。在检测区域4的每一侧，在距检测区域4的不同距离处设置两个框架形电极6q、6r。通常，如果待分析的物质位于测量表面2下方的中心，如图7中由物质的区域5所示，则选择在检测区域4的两侧上的两个电极对于测量可最佳。然而，如果将样品放置在测量表面2上的错误位置处，例如通过相对于最佳位置横向移动对象的手指，待分析的材料将在所示的位置5'的方向上移动，并且最佳检测区域将位于测量主体1的指定为4'的区域中。在这种情况下，实用的是，选择两个其它电极用于测量，在所示的情况下是电极6q、6r，并且评估在它们之间产生的电信号。在这种情况下，不同的电极对也可用作测试，可对相应的信号进行评估和相互比较，以便确定待分析的物质5放置在测量表面2上的确切点，以及哪个电极对产生最好的结果。
图8示出了在检测区域4的两侧上沿表面法线a的方向一个接一个地定位的六个环形电极。检测区域的每一侧均具有三个彼此同轴布置的环形电极，每个电极的直径均随着距检测区域4的距离的增加而增加。在这里，同样可选择相对于检测区域4彼此对称或不对称地定位的不同电极对用于测量。在该图示中，如在一些其它附图中一样，为了清楚起见，省略了评估单元，这是激励束和激光装置的图示。
图9示出了具有检测区域4的测量主体1，其中接触装置6具有多个电极6s、6t、6u，这些电极分布在检测区域4周围的环形区域10中。在电极6s、6t、6u的这种分布中，有意义的是，选择两个径向相对的电极6s、6u之间的信号用于测量，其中不同的电极对可在试验的基础上操作以用于选择。
在本文中，应当注意的是，检测区域4在图中被识别为测量主体的与所需材料选择相对应的区域，使得其显示出压电效应，并且同时位于测量主体1的其中来自待分析的物质5的响应信号以热脉冲的形式到达的区域中。当该区域4中的测量主体1由所需的材料组成或显示压电效应时，可能的检测区域4也取决于选择用于测量的电极6，并且通常位于选择用于测量的电极6之间。因此，不必在测量主体中规定检测区域4，而是实际上作为以下所述区域而获得，在该区域中，当物质5适当地定位在测量表面2之下时，可由选定的接触电极6通过所使用的物理效应来检测来自待分析物质的响应信号。
图9中所示的电极6s、6t、6u可为矩形或圆形或卵形，并且在形状上是平的或部分的圆柱形，即在一个轴线上弯曲。
图10示出了一个实例，其中电极围绕检测区域布置的环形区域10不需要布置成平行于测量表面的圆环的形式，而是可在测量主体1的空间中以不同的角度位置设置成圆环。
图11示出了一种布置，其中接触装置6直接设置在测量主体1中的测量表面2的区域中或设置在测量主体1上。单个电极6v、6w直接布置在围绕环形区域10中的检测区域4分布的测量表面2上。
图12示出了图11所示的结构的具体实施方式。在图12中，从下侧示出了测量主体1，即从外侧观察测量表面2，其中在测量主体1的下层1'中围绕环形区域10设置有用于接收电极的凹部。凹部由17、18、19、20、21来表示。电极体6x、6y可放置在凹部中，并且可以以正配合或材料结合的方式保持在凹部中。例如，电极6x、6y可闩锁在凹部21、20中。凹部17、18、19、20、21例如具有连接至测量表面2上的导体轨道32的接触部。导体轨道32电连接至未示出的评估装置。当将电极6x、6y插入凹部时，电极6x、6y与导体轨道32电连接，从而与评估装置电连接。
可选择电极用于如上所述的测量。
例如，可设置的是，测量主体1的层1'由压电材料构成，而测量主体1的其余部分由不同的材料构成，也可为压电敏感的或非压电的。
图13示出了一种设计变型，其中测量主体1的层1'承载电极22、23，电极22、23例如通过粘结或汽相沉积外部地施加至层1'(传感器层)。由压电材料制成的传感器层1'的层厚度可在0和1mm之间，具体为在0和500微米之间，具体为小于100微米。该层可粘结地结合到测量主体1的第一部分/剩余部分，或者可通过不同的结合技术结合到测量主体1的第一部分/剩余部分。激励束可穿过该层1'。可在测量主体1的剩余部分(在测量主体1的所谓第一部分中)中设置用于激励束的槽形凹部。然后，测量主体1的该剩余部分的材料可由不可透过红外辐射的材料构成，例如石英或蓝宝石。这些电极允许测量层1'内的检测区域4中的压电效应。可在测量表面2的下面或在围绕检测区域4的环形区域10中的测量表面2中的凹部中设置相同类型的其它电极。
图14示出了具有测量主体1的压电层1'的实施方式，其中两个电极24、25附接至层1'的侧部。这些电极24、25也可例如通过粘结或气相沉积、或以另一方式施加至层1'的表面，或者这些电极24、25可被引入到层1中的凹部中。层1'的剩余侧表面还可具有电极26、27，其中所有电极均经由光缆或导体轨道连接至评估装置。
图15示出了多个电极28、29，其布置在测量主体的压电层的下侧上，即测量表面2上，在检测区域4周围的环形区域10中。在这里同样的是，不同的电极对也可替代地用于测量，其中一对电极中的两个电极设计成在检测区域4的不同侧上彼此面对地定位。这些电极也可通过例如粘结或汽相沉积、或另一种方式施加至层1'的表面上，或者可引入到层中的凹部中。通过实验，可组装和操作不同的电极对用于测量，以便根据物质5在测量表面2下方的定位，即根据最佳检测区域4的位置来选择最佳电极对。
图16示出了测量主体11，其设计为平坦主体，并且可例如类似地设计和配备有与图14、15中所示的测量主体1的层1'一样的电极。然而，在这种情况下，整个测量主体1均可由平坦测量主体11形成。在平坦主体11的下侧上设置有测量表面2，并且平坦主体11在测量表面2的表面法线7的方向上的延伸比在平行于测量表面2的方向上的延伸小。为了沿着表面法线7占据用于安装装置的最小空间，可设置的是，将激光装置3布置在平坦主体的一个平坦侧上的测量表面的假想延伸上方的平坦主体的侧部，并且将激励束8照射到平行于或基本上平行于测量表面2的测量主体/平坦主体11中。对于激励束8，然后可在平坦主体中设置通道形状的凹部，类似于图1中附图标记13所示的凹部。例如，然后在平坦主体内提供镜装置12，其将测量束8朝向测量表面2反射，然后通过测量表面2进入物质5。
平坦主体也可完全由压电材料构成，或在测量表面的区域中具有压电层。
替代地，还可设置的是，激光装置3位于平坦主体11的略上方，使得激励束8与平坦主体平行地辐射到镜装置12，该镜装置12设置在平坦主体11的顶部，并在那里反射到与测量表面2垂直的平坦主体11中。在这两种情况下，与图1所示的实施方式相比，该装置在表面法线7的方向上的延伸大大减小。因而，测量主体11和激光装置3可与评估装置16一起容纳在平坦壳体中。
电极22、23可设置在平坦主体11的内侧、下方或侧部，用于检测区域4上的测量。在这种设计中，也可使用上述两个或多个电极的任何布置。
另外，形成为平坦主体11的这种测量主体可由第一部分和接合/胶合到这些部分的传感器层形成，传感器层为例如压电层，其中压电层然后形成测量表面，并配备有电极。在这种情况下，还可在测量主体11的第一部分中为激励束设置凹部，然后该凹部能够可选地由对红外辐射不可渗透或不是非常可渗透的材料构成，例如石英或蓝宝石。
在图16的下部中，以上在立体图中示出的布置在侧视图中示出，以便清除激励光束8的反射路径。
在上述的平坦主体与激光装置一起使用的情况下，由光束源单独产生的测量束注入到所述测量主体中，并在所述测量表面的区域中反射，可用于检测，测量束在测量主体的测量表面区域中的偏转(偏转角)受到来自待分析物质的响应信号的影响，其中，激光装置位于所述平坦主体的侧部，并对准成使得激光装置发射波长变化的强度调制激励束，所述平坦主体中或所述平坦主体上方，激励束基本上平行于测量表面，其中，激励束转向到所述测量表面。偏转角可进行测量并用于确定响应信号的强度，该响应信号对应于物质5中激励束的吸收强度以及物质中待检测的吸收物质/物质的密度/浓度。
即使对于这种应用，平坦主体也可由折射率取决于温度的材料均匀地构造，或平坦主体可在由折射率取决于温度的材料制成的测量表面的区域中具有层。
与图19至图23类似，图18示出了基底120的横截面图，基底120中嵌入了第一电极装置119作为压电检测装置的部分，第一电极装置119具有两个示意性绘出的平行板电极123和124。为了清楚起见，在切割部分中省略了阴影线。在每个图中，测量表面118均位于基底120的上部，其可完全地或部分地由硅组成。作为示例，在图18和图20中示出了作为示例测量对象的人手指117，其物质将被分析。手指放置在测量表面118上用于分析。
在图18至图23中，分别在测量主体的区域中示出了基底120，其材料对于红外范围内、中红外范围内或通常在激励束121的波长范围内的激励束121是可渗透的。例如，这适用于中红外范围的硅基底120。除了基底120之外，测量主体还可包括其它体和层，诸如压电区域/检测区域和一个或多个覆盖层，覆盖层用于机械保护测量表面118和/或用于阻抗匹配，其在图18至图23中示意性地示出为邻接测量表面118。如果基底120对于激励束121的波长范围是透明的，则可将激励束121引导通过基底材料到测量表面118上，并通过测量表面118进入待测量的物质(例如，手指117)。在这种情况下，不需要在基底120中为激励束121设置开口。可引导激励束121经过或通过电极装置119。
在测量主体或基底120的与测量表面118相对的侧部上，透镜116、116'、116"集成至基底120中，具体为由基底120的材料形成，并且例如通过研磨方法，具体为通过蚀刻或溅射从基底的材料中提取。
在图18至图23中示出了可能的透镜形状的三个例子，在图18和图21中示出了第一透镜，在图19和图22中示出了第二透镜，在图20和图23中示出了第三透镜。
第一透镜116对应于通常折射的折射式凸会聚透镜，第二透镜116'对应于研磨成菲涅耳形式的(折射式)会聚透镜(kinoform透镜)，以及第三透镜116"对应于衍射透镜，该衍射透镜通过衍射将激励束10聚焦在同心晶格结构上。透镜116-116"的光轴可各自垂直地定位在测量表面118上，使得激励光源可直接笔直地穿过基底120。然而，光轴也可相对于垂直于测量表面118的垂直方向倾斜，以便允许激励光源相对于基底以一定角度的潜在节省空间的定位。
图21、图22和图23分别示出了基板120上的透镜形状116、116'、116"，其中激励束121和聚焦束122聚焦在待分析的物质上。
图24示出了具有传感器层1'的测量主体1的横截面，其中激励光束8被引导出激光器装置3进入光波导126，光波导126穿过测量主体1到达层1'。光波导126也可延伸通过层1'直到测量表面2，但是也还可设置的是，层1'具有用于激励光束8的槽，或激励光束8辐射通过层的材料。在测量表面2的区域中，例如在直接邻接测量表面2和/或在层1'内的区域中，可设置透镜140，以将激励束8聚焦在待检查物质中的点上。光波导126从激光装置3直线地延伸到测量表面2，并穿过检测装置和/或电极123、124之间的区域。为了避免检测区域的材料在光波导上的压电效应和由此产生的力作用之间的干涉，光波导可由折射率对外力或压力没有依赖性或具有最小依赖性的材料构成。例如，如果激光装置位于测量主体的侧部(参见图26)，则光波导也可部分地或完全地沿着测量主体的表面延伸。在图24中，光波导127首先在长度的第一部分上在测量主体表面处或测量主体表面上从激光装置3'延伸，然后继续在其长度的第二部分上通过测量主体，作为光波导126。激励束8可例如在镜处在光波导的方向改变的区域中反射，或者光波导可在该区域中弯曲。这种光波导126、127可通过制造技术(例如通过soi绝缘体上硅技术)集成至测量主体的材料中，或通过例如粘合剂结合连接至测量主体的材料作为纤维光波导，或者光波导可在其长度的一部分上集成，并且在其长度的不同部分上实现为纤维光缆。
图24还示出了电极123、124通常设置在测量主体中的凹部或槽中。这些凹部或槽128、129在这种情况下通过铸造用聚合物密封，用于分隔检测区域，从而分隔限定检测区域的压电体，该压电体可由于热波和/或压力波而膨胀和收缩，从而显示出压电的可测量效果。然后可由电极检测效果。
相应的凹部或槽128、129可设置在各种测量主体中的本文所示的所有电极上，并且可用诸如聚合物的非压电材料铸造。
材料凹部128、129可例如在测量主体1的生产期间设置，或者稍后通过蚀刻或溅射、或锯切或激光切割引入。
然而，从图25中可看出的是，在光波导设计的两个不同变型中，还可设置弯曲的光波导133、134，光波导133、134将激励束从测量主体1上设置有激光装置3'的位置引导至测量表面2。光波导133、134的路径可相对自由地成形，从而允许在被激励束8穿透的区域和检测区域之间保持最小的距离。激励束8也可以以与测量表面2的表面法线成0度和60度之间的角度，具体为0度和45度之间的角度，撞击和穿过测量表面2。
由于进入待分析物质的低穿透深度，因而，尽管有倾斜的照射方向，但与激励束8相互作用的物质区域直接位于检测装置和电极123、124的下方。例如，弯曲的光波导133、134可至少部分地作为光缆设置在测量主体1的钻孔或类似的凹部中，在该处光波导133、134胶合或铸造在适当位置。
从图26中可看出，还可设置光波导135、136、137、138来引导激励束8，该激励束8例如在测量主体1的一个或两个或三个不同的、相互相邻的表面上沿多个方向和/或沿两个或三个相互垂直的方向进行引导。例如，这种光波导135、136、137、138可集成至相应的测量主体1中，如图24和图25所示的光波导也可集成至相应的测量主体1。在测量主体的表面上，在soi技术中或根据测量主体的材料在相关的固态制造技术中实施特别简单。在硅基底中，为此目的可结合光波导，其通过氧化硅层或其它层覆盖基底，并与基底分离。为此，可首先将合适的凹部蚀刻或溅射到基底中，以便然后适当地沉积覆盖物和光波导的材料。在这种情况下，例如，光波导的覆盖物可与测量主体的表面齐平地终止，使得光波导135、136、137、138不会突出到测量主体1之外。光波导135、136、137、138沿着测量主体1的表面的路线防止激励束8与检测装置的任何相互作用以及压电材料的影响。然后，最后的光波导138终止于激励束8应该进入待分析物质的区域。在光波导138的端部，可设置将激励束8引导到物质中的元件，例如镜。
图26中右下角的圆142中所示的细节示出了光波导138也可设置在测量主体1的凹部或槽(虚线所示)中，该凹部或槽对角地引导到测量表面2上，使得光波导的纵向轴线平行于凹槽的底部141通过测量表面2引导到待分析的物质上。
除了上述权利要求和示例性实施方式的主题之外，本专利申请还涉及(如在开始时已经提到的)以下方面。这些方面或其单独的特征可单独地或成组地与权利要求的特征组合。这些方面也构成了独立的发明，无论是单独的还是相互结合的，还是与权利要求的主题相结合。申请人保留在以后使这些发明称为权利要求主题的权利。这可在本申请的范围内或者在随后的部分申请或随后的申请的上下文中进行，要求本申请的优先权。
多个方面：
1)用于分析身体中的物质的方法，包括：
-通过身体的表面的第一区域发射具有一个或多个特定激励波长的激励光束(激励束)，
-通过机械、电或光斩波器，对具有一个或多个频率的激励光束进行强度调制，具体为顺序地对激励光束进行强度调制，具体为通过激励光源、用于作为激励光源或可移动镜装置的激励激光器的谐振器的调节装置、可控衍射装置、联接至诸如步进电动机的电动机的快门或镜装置、或至mems、或束路径中的可关于透射或反射而控制的层的电子激活，
-响应信号的时间分辨检测，该响应信号是由于借助于设置在身体外部的检测器对身体内的激励束的波长相关吸收的影响而引起。
检测器可例如由具有检测区域的光学介质/测量主体形成，该检测区域具体地邻近或直接邻近测量表面(＝与待分析物质接触的测量主体的边界表面)，并且具有压力或温度相关的特定电阻和/或在压力或温度变化的情况下产生电，具体为压电的电压信号，以及电接触装置，该电接触装置具有导电地连接至光学介质/测量主体的检测区域的电极，用于检测电阻和/或电信号，其中，检测装置形成有接触装置和检测区域。
例如，检测器/检测装置可包括压电材料或具有正或负温度系数的温度相关电阻(热敏电阻)或热电偶。
在一个实施方式中，可通过干涉或通过操纵激励传输装置的辐射的相位或偏振来执行调制，具体地，在这包括激光装置的情况下。还可通过控制主动操作的压电元件来执行调制，该压电元件是测量主体的部分/元件，并且其透射或反射特性/反射率可由压电元件上的电压控制器来控制。响应信号可为例如反射测量束的强度或偏转角或利用压电效应操作的检测器的电压信号。
2)根据方面1所述的方法，其特征在于，激励光束/激励束由多个发射器或多发射器产生，具体为以激光阵列的形式，其同时或顺序或还交替地以脉冲图案的方式发射不同波长的光。
3)根据方面1或2所述的方法，其特征在于，声响应信号由在身体表面的第一区域处的声传感器检测。
4)根据方面1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在身体的表面的第一区域处，响应信号由红外辐射传感器检测，红外辐射传感器具体为热电偶、测辐射热计或半导体检测器，诸如量子级联检测器或压电检测器。压电检测器可形成在例如测量主体/光学介质中或测量主体/光学介质上。
5)根据方面1至4中任一项所述的方法，包括以下步骤：
-建立光学介质/测量主体与身体的物质表面的接触，使得光学介质/测量主体的表面(例如测量表面)的至少一个区域与身体的表面的第一区域接触；
-将具有激励波长的激励光束发射到位于表面的第一区域下方的物质中的体积中，具体为通过与物质表面的第一区域接触的光学介质的表面的区域，
-通过光学高温或光热方法，测量光学介质表面的第一区域中的温度或温度变化和/或压力变化；
-基于根据激励光束的波长的的所检测的温度升高来分析所述物质。该过程可在对不同调制频率的一次测量期间执行，并且可组合不同调制频率的结果。
6)根据方面5所述的方法，其特征在于，
通过光学介质/测量主体，将测量光束发射到与物质表面直接接触的光学介质表面的区域上，使得测量光束和激励光束彼此直接相邻或在光学介质/测量主体与测量光束反射的物质表面的界面处重叠；
直接或间接检测根据激励光束波长的反射测量光束的偏转；以及
根据检测到的测量光束的偏转根据激励光束的波长来分析物质。该过程可在对不同调制频率的一次测量期间执行，并且可组合不同调制频率的结果。
这种方法也可用于例如平坦的测量主体和激励束的横向照射(基本上平行于测量表面)，并且激励束反射到测量表面和待分析的物质。
7)根据方面5或6中任一项所述的方法，其特征在于，测量光束由产生所述激励光束的相同光源产生。
8)根据权利要求5、6或7中任一项所述的方法，其特征在于，测量束在光学介质内、在光学介质外、或在偏转之后和检测之前部分地在光学介质内和部分地在光学介质外反射一次或多次。
9)根据方面1或前面或后面的任何其它方面所述的方法，其特征在于，激励束是强度调制的，具体为脉冲激励光束，具体为在红外光谱范围内，其中调制速率具体为在1hz与10khz之间，优选在10hz与3000hz之间。
10)根据方面1或前面或后面的任何其它方面所述的方法，其特征在于，通过具有多个单独激光器的、具体为激光器阵列的集成装置，同时或顺序或部分地同时和部分地顺序地产生一个或多个激励束的光。
11)根据方面1或前面或后面的任何其它方面所述的方法，其特征在于，响应信号的强度分布是根据在激励束的不同调制频率下获得的响应信号根据产生响应信号的表面以下的深度来确定。
12)根据方面1或前面或后面的任何其它方面所述的方法，其特征在于，响应信号的强度分布根据响应信号相对于在激励光束的一个或不同调制频率处的调制激励光束的相位偏移来确定，根据产生响应信号的表面下方的深度。
13)根据方面11或12所述的方法，其特征在于，为了确定根据表面下深度的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并相互关联。
14)根据方面11、12或13所述的方法，其特征在于，在特定的深度处或在深度范围内，在特定波长范围内吸收激励光束的物质的材料密度根据在身体表面下方的深度上的强度分布来确定。
15)根据方面1或前面或后面的任何其他方面所述的方法，其特征在于，在检测响应信号/信号直接之前或之后或期间，在进行物质分析的表面的第一区域或与第一区域直接邻近的身体上进行至少一次生物测定测量，具体为指纹测量，并且识别身体，具体为人，并且特征在于，具体地，相关的参考值(校准值)分配给通过人的识别来检测响应信号。
生物测定测量还可包括当在激励光束的光谱上扫描时响应信号的光谱的测量。通过评估光谱，可确定存在于身体中的物质的分布和它们的量或密度比，这能够识别人。
16)用于分析物的装置，具有：
用于将各自具有激励波长的一个或多个激励光束透射到位于其表面的第一区域下方的物质中的体积中的装置，
用于调制激励光束的装置，由辐射源的调制装置形成，具体为其控制装置，
干涉装置、相位或偏振调制装置和/或布置在光束路径中的至少一个受控镜、和/或层，其可根据其透明度来控制并且布置在光束路径中；
检测装置，用于检测根据激励光的波长和激励光的强度调制的时间相关响应信号，
用于使用检测到的响应信号来分析物质的装置。
17)根据方面16所述的装置，具有用于根据不同的强度调制频率分别确定响应信号的装置，和/或具有用于根据相应的响应信号相对于激励光束的调制相位的相位偏移来确定响应信号的装置，具体为根据激励光束的调制频率来确定响应信号的装置。
18)根据方面16或17所述的用于分析物质的装置，具有光学介质/测量主体，光学介质/测量主体用于使光学介质的表面(例如，所谓的测量表面)与物质表面的第一区域接触，并且具有：
用于将具有一个或多个激励波长的激励光束发射到位于所述物质中的位于所述表面的所述第一区域下方的体积中的装置，具体为通过与物质的表面接触的光学介质的表面区域(测量表面)，并且具有用于以下操作的装置：
借助于利用测量光束的光学程序或借助于上述使用压电效应的方法，测量与材料表面的第一区域接触的测量表面(所谓的检测区域)附近的、测量主体内的区域中的温度和/或压力变化形式的响应信号，并且具有用于根据激励光束的波长和激励光束的强度调制、利用温度变化/压力变化形式的检测响应信号分析物质的装置，具体为激励光束的调制频率。
在这一方面和与之相关的以下方面中，测量主体还可设置成具有第一部分，该第一部分具有用于激励光束的连续通道形式的凹部/槽，并且测量主体在其下侧上在第一部分上具有传感器层，该传感器层在没有用于激励束的凹部/槽的情况下是连续的，或者设置有第一部分的凹部的延续部分。如果传感器层足够薄，例如薄于200微米，具体为薄于100微米，则根据层的选定材料，即使是红外光束，激励束也可通过而没有过多吸收，并且不需要传感器层中的凹部/槽。测量主体的传感器层可粘结地结合到测量主体的第一部分/剩余部分，或通过另一种接合技术接合到测量主体的第一部分/剩余部分，并且可由具有压电特性并且形成根据本发明的检测区域的材料构成。传感器层也可由温度和/或压力的变化引起折射率变化的材料构成，使得该变化也可检测为响应信号，例如通过检测在传感器层中或传感器层上反射的检测光束的反射角。然后，例如，测量主体的第一部分/剩余部分可由在可见光范围内和对于检测光束可渗透的材料组成，但是在红外光谱范围内是不那么可渗透的或不可渗透的，该材料诸如为石英或蓝宝石或塑料，例如聚合物。
19)根据方面18所述的装置，其特征在于，激励光源直接永久地机械连接至光学介质/测量主体。
20)根据方面18所述的装置，其特征在于，设置用于将测量光束传输到光学介质/测量主体的与物质表面的第一区域接触的区域中的装置，以及该用于检测测量光束的装置/或检测装置永久地直接机械连接至光学介质/测量主体，集成至光学介质/测量主体中或通过光波导联接至光学介质/测量主体。
21)根据方面18、19或20所述的装置，其特征在于，光学介质/测量主体直接承载成像光学器件，和/或成像光学器件集成至光学介质/测量主体中。
22)根据方面18或前面或后面的任何其它方面所述的装置，其特征在于，光学介质/测量主体的表面具有彼此相对倾斜的多个部分面，测量光束在该多个部分面处反射多次。
23)根据方面18或前面或后面的任何其它方面所述的装置，其特征在于，在光学介质/测量主体中或在光学介质/测量主体上，设置一个或多个镜面，用于反射测量光束。
24)由于测量光束的多重反射，光束的路径延伸，使得可更好地检测角度偏差(同样参见图17)。
25)根据方面16或17所述的装置，其特征在于，用于检测时间相关响应信号的检测装置具有用于检测材料表面上的声波的声检测器，具体为利用谐振器，更具体为利用亥姆霍兹谐振器。
与此无关的是，优选具有与指定谐振器相同谐振频率的石英音叉可用作检测器。谐振器可打开或闭合。优选地，石英叉位于谐振器的颈部中或颈部上(离束)，或位于谐振器的内部/外部(束内)。
26)根据方面16、17或18所述的装置，其特征在于，用于检测时间相关响应信号的检测装置具有用于检测物质表面上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、测辐射热计或半导体检测器或压电元件。
27)根据方面16至25中任一项所述的装置，其特征在于，激励光源和检测装置彼此直接附接或附接至公共承载件，公共承载件具体地由所述装置的壳体或壳体部分形成。
28)根据方面16至26中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有可附接至人体的便携式壳体，其中，用于发射一个或多个激励光束的装置和用于检测时间相关响应信号的检测装置布置和配置成使得在操作中，如果该装置佩戴在人体上，则在壳体背离人体的侧部上测量待分析的物质，具体地，测量主体的测量表面位于背离身体的侧部上。
29)根据权利要求16至26中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有便携式壳体，便携式壳体可附接至人的身体，并且该装置的壳体具有窗口，激励束可在其背向身体的预定佩戴位置处透过该窗口。
窗口可直接位于测量主体的前方或由测量主体的测量表面形成。
29a)用于分析物质的装置，具有：用于产生至少一个电磁激励光束的激励传输装置，电磁激励光束具体为具有至少一个激励波长的激励光束；用于检测响应信号的检测装置；以及用于利用检测到的响应信号分析物质的装置。
30)根据前述方面16至29a中任一项所述的装置，其特征在于，检测装置配置为测量在光谱的可见区域中透明的晶体或其它材料的变形。
类似于光热“弹跳方法”，通过选择测量光束相对于样品表面的更陡(更大)的入射角，可更有效地测量变形，并且可使由误击效应引起的测量光束的偏转最小化。
文献：
m.bertolotti,g.l.liakhou,r.livoti,s.paolino,andc.sibilia.analysisofthephotothermaldeflectiontechniqueinthesurfacerefectiontheme:theoryandexperiment.journalofappliedphysics83,966(1998)
悬臂可直接放置在样品上或放置在足够薄的光学介质上，在该光学介质上，样品放置在一侧，悬臂放置在相对侧。由于调制的泵浦光束/激励光束的吸收导致的热膨胀，样品或光学元件的热膨胀导致悬臂振动。测量光束在悬臂的测量表面处反射，并且根据被照射的波长和样品的热特性以及调制频率由振动偏转。检测该偏转。
31)根据前述方面16至30中任一项所述的装置，其特征在于，激励传输装置包含探针激光器或led，诸如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，激励传输装置具有直径小于附加泵浦激光器(＝用于产生激励束的激光器)的探针激光器。
33)根据前述方面16至32中任一项所述的装置，其特征在于，为了获得更有利的信噪比，设置特别涂层，具体为在发射器上设置特别涂层，例如在ire上设置特别涂层，以便更好地耗散热量(例如“导热膏”)。
光学元件可以涂覆在接触表面上，使得可改善热信号传导到光学介质中。另外，涂层也可用作划痕保护，并且通过熟练的材料选择也可为测量光束提供反射表面。在这种情况下，必须保持激励光的透明度。
34)根据前述方面16至33中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有一个系统，该系统用于：
i.脉冲串/双调制
ii.振荡镜
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，该装置设计成可永久地佩戴在身体上的人身上，在一个实施方式中通过连接至壳体的保持装置，诸如带、背带或链或扣环，和/或检测装置具有检测表面，所述检测表面还用作诸如测量、一天中的时间和/或文本信息的信息显示表面。
检测表面可与测量表面相同或形成其延伸/延续。
36)根据前述方面35所述的装置，其特征在于，所述装置在所述检测表面/测量表面的区域中，优选在所述检测表面/测量表面附近具有剥离膜，用于预处理所述物质的表面，并确保清洁表面，和/或在一个实施方式中，在葡萄糖测量的情况下，具体用于皮肤清洁。
37)根据前述方面16至36中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测装置配置成用于读取和识别指纹，以检索人的特定值/校准，和/或其，所述检测装置具有用于检测手指的位置的装置，优选地用于检测和确定测量期间的不希望的运动。
38)根据前述方面16至37中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测装置具有结果显示，优选地以彩色编码实现，作为模拟显示，在一个实施方式中包括错误指示(例如：“100mg/dl加/减5mg/dl”)，声学地，和/或，以比所述装置所允许的测量精度更大的步长的测量值的结果显示(例如，使用多色交通灯显示)。这意味着不会告知用户小的波动，这可能导致他们的不确定性。
39)根据前述方面16至38中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有数据接口，该数据接口用于交换测量数据，以及用于从其它装置或云系统检索校准或识别数据或其它数据，该数据接口例如为有线或无线接口(红外、光或无线电接口)。
其中所述装置优选地配置成确保数据传输可进行加密，具体地，通过操作者的指纹或其它生物测定数据进行加密。
40)根据前述方面16至39中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置配置成使得可通过所述装置来确定要给予人的胰岛素剂量或物质/食物的提议和要消耗的量(例如，胰岛素校正因子)，和/或，体重、体脂肪可手动测量和/或输入或同时从其它装置传送到所述装置。
41)根据前述方面16至40中任一项所述的装置，其特征在于，为了提高测量精度，所述装置配置成其它参数，在一个实施方式中借助于用于确定皮肤温度、皮肤的扩散率/传导率/湿度水平的传感器、用于测量光的偏振(不包括手指表面上的水/汗)的传感器。
借助在1640cm-1(6.1μm)和690cm-1(15μm)处具有水特异性谱带的激励传输装置，通过用激励辐射的测试激励，可检测到人皮肤表面的水和汗液，这些水和汗液可影响葡萄糖测量。如果吸收超过某一值，则测量位置/物质表面/皮肤表面太湿而不能可靠测量。可替代地，可在测量位置附近或直接在测量位置测量物质的电导率，以确定湿度水平。然后，可发出错误消息和干燥指令。
42)根据前述方面16至41中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置在所述泵浦和/或测量束激光器的束路径中设置有盖。这可确保人的强制性眼睛安全。
43)根据前述方面16至42中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有可更换的检测表面/测量表面。
44)根据前述方面16至43中任一项所述的装置，其特征在于，作为光学介质/测量主体的所述装置具有作为测量主体的部分开槽或粗糙的晶体，这使得能够更好地校准所述样品(例如手指)。在其上放置待分析物质的表面的测量点优选地设计成没有凹槽且光滑。
45)根据前述方面16至44中任一项所述的装置，其特征在于，柱面templtemoo模式用于测量束，或其它模式temo1(doughnut)、temo2或temo3，而不是柱面templtemoo模式。具体地，柱面templtemoo模式具有以下优点：其强度可与象限二极管的灵敏度分布相匹配，该象限二极管形成用于偏转的测量束的检测器。另外，可使用矩形temmn模式，例如tem3o或temo3或更高。这允许使用对水平或竖直方向上的干扰较不敏感的扫描/测量束。
46)根据前述方面16至45中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置不仅在一点测量，而且在网格中测量。这可通过相对于对象的皮肤表面移动泵激光器或探针激光器或检测单元来实现。代替位移，还可设想使用一个或多个泵激光器或探针激光器阵列，泵激光器或探针激光器在空间上分布在整个阵列上。
另外，还必须引用本发明的以下方面：
47)用于分析物质的装置(10)，具体为根据权利要求16至46中任一项所述的分析物质的装置(10)，其具有：
激励传输装置/激光装置，用于产生具有至少一个激励波长的至少一个电磁激励束，具体为激励光束，
用于检测响应信号的检测装置，以及
利用检测到的响应信号分析物质的装置。
时间相关响应信号可采用测量主体中的温度或压力增加的形式以及检测测量主体中的温度或压力增加的任何测量变量的形式，例如在位于测量主体中或测量主体上压电元件的电信号中或测量束的偏转中。
48)根据方面47所述的装置(参考标记参见图17)，其特征在于，
激励传输装置是辐射源3，在一个实施方式中是单色的，具体为偏振辐射源，更具体为激光源，
该装置具有光学介质/测量主体1、1'，其与物质5直接接触，具体为与物质表面的第一区域5a直接接触(测量主体可为整体均匀的，并且由折射率随温度变化的材料组成，或者至少在测量表面的区域中，其可具有这种材料的层1'、或其中折射率作为温度的函数比在测量主体的其它区域中更强地变化的层。),
其中，激励传输装置优选地布置成使得所发射的激励束8穿过所述光学介质/测量主体1、1'(不一定是所述测量主体的材料)，并且再次在光学介质/测量表面的表面处留下测量主体的界限，
该装置包括用于发射测量束、具体为测量光束112的装置105，装置105布置成使得所发射的测量束穿透光学介质，并且其中，在操作中，测量束和激励束优选在光学介质的界面/测量表面2处与反射测量束(112)的物质的表面处重叠(该区域可与测量表面相同或部分相同)，以及
检测装置是用于接收形成响应信号的反射测量束112和/或用于直接或间接地检测反射测量束的偏转的装置106。
-还可设置的是，激励传输装置3包括多于两个的激光器形式的传输元件，具体为一维、二维或多维传输元件阵列的形式，并且该两个或更多个传输元件的电磁激励束的固定波长不同，以及
-设置用于激励束的强度调制的调制装置，以及
-设置用于检测响应信号的检测装置，以及
-设置装置107、109，用于基于检测到的响应信号来分析物质，
其中，测量主体由对测量束透明的材料组成，具体为玻璃、晶体或透明塑料，其中检测装置是用于接收形成响应信号的测量束的装置106，该响应信号在测量主体内反射一次或多次(根据图17，除了在层1'之外，还在用于延伸光束路径的两个其它反射元件114、115处)，和/或用于直接或间接地检测反射的测量光束的偏转，并且用于发射测量光束的装置和检测装置彼此相对对准，使得在所述束已经在光学介质/测量主体的测量表面的区域中反射至少一次之后，检测装置将测量束检测为时间相关响应信号。检测装置106可具有位置敏感光电检测元件，例如象限二极管，其位于测量表面上的反射点之后的测量光束的束路径中，并且检测测量光束的位置。
因此，检测装置适于检测根据激励光的波长和/或激励光的强度调制的时间相关响应信号。为此目的，评估单元109还连接至用于激励束的调制装置9。另外，该装置适于基于检测到的响应信号来分析物质，其中，使用激励传输装置的不同调制频率，连续地确定响应信号、具体为用于激励束的不同波长的时间响应信号波形，并且由评估装置109将不同调制频率的多个响应信号波形进行相关，并且由此获得特定于物质表面以下的深度范围的信息。
对于根据方面47或48所述的实施方式，可想到将测量主体设计为平坦体，其具有垂直于测量表面的厚度/尺寸，该厚度/尺寸可小于测量主体的平行于测量表面的最小尺寸的50％，具体为小于20％，更具体为小于10％。然后，用于产生激励束的激励传输装置/激光装置可进行定位并对准测量主体的侧部，使得该激励传输装置/激光装置将激励束发射到测量主体中，基本上平行于测量表面(或与该方向的角度偏差小于20度)。(这可能需要激励束联接出激励传输装置而进入光波导，并从光波导进入测量主体。然而，也可在激励传输装置/激光装置和测量主体之间设置镜装置，使得从激励传输装置射出的激励束最初由第一镜在测量表面的横向、虚拟延伸的方向上反射，然后，在平行于测量表面的方向上转向)。然后，激励束可被重新定向到测量表面，并且从测量表面进入待分析的物质。
49)根据方面47或48中任一项所述的装置，
其特征在于，
该装置具有光学介质/测量主体，该光学介质/测量主体与物质直接接触，具体为与所述物质的表面的第一区域直接接触，并且为了检测响应信号，检测装置检测所述光学介质/测量主体的参数的变化，具体为在与所述第一区域相邻的区域中的参数的变化，作为所述响应信号的结果，具体为所述光学介质的变形和/或密度变化或折射率变化。
在上述类型的装置中，具体为在根据方面47、48或49所述的装置中，还可设置的是，测量主体在测量表面的区域中涂覆有根据温度或压力比测量主体的其余部分更强地改变其折射率的材料，该涂层有利地薄于1mm，更有利地薄于0.5mm。具体地，薄于0.2mm或薄于0.1mm。该涂层还可形成为粘合的传感器层或附接至测量主体的剩余部分/第一部分的传感器层。
在测量主体的连接至涂层或传感器层的其余部分中，可引入凹部13(参见图17)，使得在测量主体的该区域中的激励束不接触或穿过测量主体的至少第一部分的材料。测量主体的剩余区域必须对测量光束是可渗透的，即在光谱的可见范围内是可渗透的，使得该测量束可到达涂层/传感器层并在其上或其中反射。
连接至涂层/传感器层1'的测量主体的材料(也参见图17)可具有比涂层1'的材料更大的比热容或导热性，使得连接至涂层的测量主体的剩余部分可用作涂层的散热器。可替换地或另外地，还可在测量主体上设置附加的散热器或珀尔帖元件110，通过该附加的散热器或珀尔帖元件110，可使用控制装置来控制测量主体的温度。
在这种情况下，测量束的反射角代表要检测的响应信号。
50)根据方面47、48或49中任一项所述的装置，
其特征在于，
检测装置具有连接至或集成至光学介质中的压电元件，作为用于检测变形和/或温度或密度变化的检测器。
51)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，所述检测装置具有作为用于检测响应信号的检测器的温度传感器。
52)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
该装置具有用于激励束的强度调制的装置，以及
检测装置适于检测根据激励光的波长和/或激励光的强度调制的时间相关响应信号。
53)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
为了产生激励束，激励传输装置/激光源将至少一个电磁激励束发射到位于物质表面的第一区域下方的物质体积中。
54)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
用于产生激励束的激励传输装置/激光源包括两个或更多个传输元件，具体为一维、二维或多维传输元件阵列的形式。
单独的发射元件可为例如具有固定波长的qc激光器或固态激光器。
55)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
两个或多个发射元件各自产生单独的电磁激励束，并将其辐射到第一区域下方的体积中。
56)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
两个或多个传输元件的电磁激励束的波长不同。
57)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
用于产生激励束的激励传输装置/激光源包括：两个或更多个激光器，具体为一维或二维激光器阵列的形式；和/或两个或更多个led，具体为一维，二维或多维二极管阵列的形式。
58)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
激励传输装置直接地、或通过校准装置间接地连接至光学介质/测量主体，该光学介质/测量主体永久地机械连接至物质，具体为其中进行测量以分析物质的物质表面的第一区域。
59)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
强度调制装置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励传输装置/激光源，并电控制所述激励传输装置/激光源，以产生激励束。
60)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
强度调制装置包括设置在束路径中的至少一个受控镜。
61)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
强度调制装置包括至少一个层或由至少一个层形成，该至少一个层可根据其透明度进行控制，并设置在束路径中。
62)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
设置用于将测量束、具体为测量光束发射到光学介质/测量主体的区域中的装置(105)，所述光学介质/测量主体与在其上进行材料分析的物质的表面接触。测量主体的相应表面也称为测量表面。
63)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
用于发射测量束的装置和检测装置彼此相对对准，使得在测量束已经在与物质接触的光学介质(＝测量表面)的界面处，具体为在物质表面的第一区域处反射至少一次之后，检测装置将测量光束检测为时间相关响应信号。
测量表面可为传感器层的外表面，该传感器层形成测量主体的部分，并且具体地通过粘合连接至测量主体的其余部分。
64)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
用于发射测量束的装置和/或检测装置和/或激励传输装置机械地永久连接至光学介质/测量主体和/或通过光波导联接至光学介质/测量主体。
65)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
光学介质/测量主体直接承载成像光学器件和/或成像光学器件集成至光学介质中。例如，成像光学器件可包含模制到测量主体中的一个或多个透镜或反射表面。例如，测量主体的表面可成形为用于该目的的透镜。
66)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
光学介质的表面具有彼此相向倾斜的多个部分面，测量光束，具体为测量光束在这些面处反射多次。
67)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
在光学介质/测量主体中或光学介质/测量主体上，设置一个或多个镜面，用于反射激励束或测量束，具体为测量光束。
68)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
激励传输装置(和/或用于发射测量束的装置和/或检测装置)彼此直接附接或附接至公共承载件。该承载件可作为一个单元相对于测量主体以可控方式移动，并且可通过校准装置相对于测量主体进行调节。
69)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
承载件由印刷电路板、金属板或塑料板、或该装置的壳体或壳体部分形成。
70)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
激励传输装置包括集成半导体装置，集成半导体装置具有一个或多个激光元件以及至少一个微光学元件，并且优选地具有附加的调制元件。
71)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
调制元件具有至少一个元件，具体为镜，其可相对于半导体元件的其余部分移动，并可相对于其位置控制。
72)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
调制元件具有可根据其辐射透射率来控制的层。
73)根据方面47或以下任一项所述的装置，
其特征在于，
调制元件具有用于调制一个或多个激光元件的电子控制电路。
74)根据前述方面中任一项所述的装置，其特征在于，测量主体或光学介质形成为平坦体，具体为板形式的平面平行体，其中，具体地，垂直于测量表面的厚度(换言之，其上放置有待分析物质的光学介质的边界表面)小于测量主体在平行于测量表面的方向上的最小膨胀的50％，具体地，小于25％，更具体地小于10％或小于5％或小于1％。
成像光学器件可安装在与测量表面相邻或相对的表面上，或安装在测量表面本身上，或成像光学器件可集成至该表面上。成像光学器件可包含至少一个透镜。
75)根据前述任一方面所述的装置，其特征在于，测量主体/光学介质具有或带有镜装置，以将由激光装置发射的激励束反射到测量表面(或其上放置有待分析物质的光学介质的界面)。
76)根据权利要求1或以下任一项所述的用于分析物质的装置，其特征在于，激励束平行于测量表面(或其上放置待分析物质的光学介质的边界表面)照射到测量主体中或以小于30度、具体为小于20度、更具体为小于10度或小于5度的角度照射至测量表面(或其上放置待分析物质的光学介质的边界表面)，以及激励束朝向测量表面(或其上放置待分析物质的光学介质的界面)转向或偏转并穿过测量表面(或其上放置待分析物质的光学介质的界面)。
测量主体可具有用于激励束的槽状凹部，槽状凹部的纵向方向平行于测量表面延伸，使得激励束在测量主体的材料中行进直到其通过测量表面离开的距离减小，具体为减小到零。如果传感器层集成至测量主体中，则测量主体中的凹部/槽可达到该程度。
77)用于分析物质的方法，其中，在该方法中，
使用激励传输装置，通过激光光源的多个激光发射器的至少部分地同时或连续操作，产生具有一个或多个激励波长的至少一个电磁激励束，并将该电磁激励束传输到所述物质中；
用检测装置检测响应信号；以及
基于检测到的响应信号分析该物质。
78)根据方面77所述的方法，其特征在于，使用激励传输装置的不同调制频率，连续地确定响应信号，具体为时间响应信号波形，以及将不同调制频率下的多个响应信号波形相互关联，并且由此获得特定于物质表面以下的深度范围的信息。
79)根据方面78所述的方法，
其特征在于，
对于激励束的不同波长，确定不同调制频率下的响应信号波形，具体地，从该信息获得特定于物质表面以下的深度范围的响应信号波形。
80)根据方面79所述的方法，
其特征在于，
当同时使用激励束的多个调制频率时，检测到的响应信号根据其频率通过优选为傅立叶变换的分析方法进行分离；以及
一次只对一个部分信号进行滤波、测量和分析，其对应于要处理的频率。
这样，可连续地分析不同调制频率下的多个信号，并且可将不同调制频率的结果相互关联，以获得关于信号的深度信息，或消除来自物质表面的信号。
81)根据前述方面77至80中任一项所述的方法，
其特征在于，
使光学介质/测量主体与物质直接接触，具体为与物质表面的第一区域直接接触。
使用激励传输装置，产生发射的激励束，具体地，以穿透光学介质的方式辐射，并在光学介质的表面上的预定点处，尤其是在测量表面处，再次离开光学介质。
通过用于发射测量束的装置产生测量束，具体为测量光束，以这种方式，所述束穿透到光学介质/测量主体中，并具体地，在操作期间，测量束和激励束在光学介质的界面和材料的反射测量光束的表面处重叠，具体为在测量表面处；以及
用检测装置测量形成响应信号的反射测量束；和/或
直接或间接地检测反射光束的偏转。
反射的测量束可例如通过用空间分辨的光敏半导体装置检测其强度来进行测量，光敏半导体装置具体为象限二极管。
82)根据前述方面77至81中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据在物质中确定的物质浓度，激活剂量装置，以将另一种物质释放到该物质中，具体为释放到患者体内，和/或发出声和/或光信号和/或通过无线电链路向处理装置发出信号和/或通过数据库将一种或多种食物或食物组合分配到测量的物质浓度，并作为营养信息输出。具体为作为营养建议输出。
除了这种建议之外或与这种建议相结合，还可给出食品或食品组合的数量指示。食物组合也是指制备的食物部分。
在接合任何给定的测量方法、具体为与测量光束及其偏转有关的检测的测量方法、以及机械结构的特征和可调性、壳体的特征以及与外部装置、数据库和连接的装置的通信有光的各方面中的所提及的激励束其光学引导和调制的所有特征和测量，也可应用于如本申请的专利权利要求中所要求的检测方法。即，使用压电效应来检测从物质发射到测量主体内的作为响应信号的热波。
用于检测激励束发射后的响应信号的其它检测方法可包括：
-光声检测-借助于音叉或其它振动元件的光声检测，或：具有开放qepas单元(石英增强光声光谱)的光声的稍微修改的形式。这些方法可用于检测物质表面上的压力波动/振动，并如上文针对所测量的束偏转所描述的那样对该压力波动/振动进行评估。
原则上，可使用响应于激励束的周期性调制而为深度分布确定的响应信号的相移值。(物质表面的加热/冷却相应根据其特性进行更精确的评估)。
所描述的装置可包括：用于去除死的皮肤层的粘合带的供应部，以便允许在人体上可能的最佳无干扰测量；以及具有导热膏的贴片，其可规则地施加至光学介质。在适当安装和校准其余部件的情况下，光学介质可互换。
该装置可设计和配置用于不仅在人的手指上进行测量，而且在嘴唇或耳垂上进行测量。
可通过组合多个所描述和解释的测量系统来改进测量，所述测量系统在精度和可靠性方面具有类似的对误差的易感性。
评估中的daq和锁定放大器可在一个装置中组合，并且整个评估过程可进行数字化。
该测量也可利用该装置在相对于该装置移动的物质表面上进行，使得在栅格测量的过程中：激励光源和/或测量光源以栅格图案移动通过皮肤，从而允许对皮肤不规则进行补偿或平均。
可通过调节/改变样品束/测量光源的波长来优化检测装置/偏转单元的灵敏度。为此目的，测量光源可相对于波长变化，或包含多个不同波长的激光光源以用于选择或组合。
可为泵浦激光器/探测激光器的偏转选择最佳横向模式(tem)。
激励传输装置、测量光源和检测器可组装成公共阵列，并且束可以以适当的方式在光学介质中偏转，以将所有束的发射和接收集中到一个位置。
光学介质的晶体上或晶体中的透镜可用于根据响应信号更强地偏转测量光束。
另外，可设想使用无间隙光电二极管进行检测，在这种情况下，透镜可在发射测量光束之后聚焦测量光束，从而能够实现更精确的测量。
根据权利要求的本发明的另一种配置在以下概念中给出。另外，无论单独采用、与上述方面或与权利要求的主题相结合，该概念本身构成至少一个发明。申请人保留以后做出本发明或发明权利要求的主题的权利。这可在本申请的范围内或者在随后的部分申请或随后的申请的上下文中进行，要求本申请的优先权。
通过用量子级联激光器刺激测定皮肤中的葡萄糖并测量由于辐射热引起的热波来进行非侵入性血糖测量的以下概念也应当包括在本发明中，并且可与权利要求的目的相结合或者在分案申请中独立地进行：
描述了一种允许确定皮肤中的间质液(isf)中的葡萄糖或任何其它物质的浓度的方法。isf中的葡萄糖代表血糖，并且在发生变化时迅速跟随该变化。该方法由以下步骤的至少单独的步骤或以下步骤的组或从总体顺序组成：
1.用量子级联激光器的聚焦束照射皮肤上的点(在这种情况下，物质表面的第一区域)，该聚焦束也可在镜或凹面镜处反射，并且在特定的红外范围内递增地或连续地调节，在该红外范围内辐射被葡萄糖特定地吸收。代替量子级联激光器，也可使用具有用单波长辐射的多个激光器的激光器阵列。光谱范围(或各个波长，通常为5个或更多个波长)可位于大约900cm-1和大约1300cm-1之间，其中葡萄糖具有吸收指纹，即典型的和代表性的吸收线。
2.以连续模式(cw激光器)、或以高脉冲重复率脉冲或调制激励光束。另外，激励束在低频下进行调制，具体为在10和1000hz之间的频率范围内。在具有正弦波、方波或锯齿波的不同实施方式中，可利用不同的周期函数来执行低频调制。
3.通过照射皮肤，ir辐射穿透到皮肤中达到约50-100μm的深度，并且根据葡萄糖分子中的波长特异性振动而激励。从振动水平v0到v1的这些激励在非常短的时间内返回到基本状态；在该步骤中，释放热量。
4.作为根据(3)的热发展的结果，产生了从吸收位置各向同性地传播的热波。根据由(2)中描述的通过低频调制确定的热扩散长度，热波以调制频率周期性地到达皮肤表面。
5.表面上的热波的周期性出现对应于皮肤(样品物质的表面)的热辐射特性的周期性调制。皮肤在这里可近似地描述为黑体辐射器，通过斯坦芬-玻耳兹曼定律的总发射与表面温度的第四次方成比例。
6.热辐射探测器、即红外探测器、即热电偶、测辐射热计、半导体探测器、压电探测器或类似探测器，指向皮肤上的照射点，记录(5)中所述的周期性温度升高。周期性温度升高取决于(1)和(2)中所述的红外光的照射和(3)中所述的吸收，并因此取决于葡萄糖的浓度。
热辐射(在这种情况下为响应信号)例如通过光学元件收集，在一个实施方式中，光学元件是红外透镜或镜，具体为凹抛物面镜，并且在一个实施方式中热辐射经由凸面镜引导到检测器上。为此目的，在一个实施方式中使用的聚光镜可具有开口，通过该开口引导所收集的束。另外，可在光束路径中设置仅透射特定波长范围的红外辐射的滤波器。
在另一示例性实施方式中，通过如权利要求中所要求的测量主体借助于压电效应来检测热辐射。
7.在响应信号的处理中，可具体考虑调制频率，为此目的，可在锁定放大器中处理响应信号。通过借助于控制和处理装置分析激励信号和热辐射信号(响应信号)之间的相位偏移，可经由主要从其接收响应信号的物质表面下方的深度来获得深度信息。
8.还可通过选择和分析(2)中所述的激励波束的不同低频调制频率并使不同调制频率的结果相关(其中不同调制频率的结果也可不同地进行加权)来获得深度信息。差分方法、在各种情况下由至少两个响应信号形成的商(例如，对于单个波长，然后通过波长通过测量的光谱)或其它确定方法可用于补偿上皮层的吸收。
9.为了尽可能灵敏执行根据(6)的热辐射检测，将热辐射用作所讨论的整个红外范围的宽带光谱。应该使用尽可能多的普朗克辐射曲线的区域。为了使检测对强激励辐射不敏感，热辐射的检测具有用于这些激励波长的阻挡滤波器(陷波滤波器)。
10.从而根据(6-9)测量的依赖于激励波长的热信号，在一个实施方式中，如果要检测葡萄糖，则首先在激励束的非葡萄糖相关(或排除葡萄糖相关)波长处确定背景，然后在(或包括)葡萄糖相关波长处，确定相对于背景信号的差异。这得到一个或多个皮肤层中的葡萄糖浓度，其由根据(7)的选定相位偏移或根据(8)的不同调制频率或它们的相关性确定。
尽管已通过优选示例性实施方式更详细地说明和描述了本发明，但是本发明不受所公开的实施方式的限制，并且在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可从中得出其它变化。
附图标记的说明
1测量主体
1'层
2测量表面
3激光装置
4检测区域
4'检测区域
5区域、物质
5'位置
6接触装置
6e-6y电极
7表面法线
8激励束
9调制装置
10区域
11平坦主体
12镜子装置
13凹部
14、14a散热器
15热障
16评估装置
17–21凹部
22–29电极
32导体轨道
a方向、表面法线
b方向
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