具有改善的进入包括所述分析物的材料中的激发辐射耦合的分析物测量的装置和方法与流程

本技术总体上涉及用于分析包括至少一种分析物的作为例如流体的材料的装置和方法。特别地，本技术涉及用于体液中的分析物，如人类皮肤中，特别是人类皮肤的间隙液中的葡萄糖浓度的非侵入性测量的装置和方法。

背景技术：

1、本技术涉及分析包含至少一种分析物的材料的装置和方法。该装置包括测量体，该测量体具有适合于与所述材料进行热接触或压力传递接触的接触表面，所述热接触或压力传递接触允许由材料中吸收的激发辐射产生的热或压力波传递到所述测量体。

2、装置还包括激发辐射源，其配置用于将激发辐射辐照到材料中以在其中吸收，以及检测设备，其用于检测测量体或其中包括的组件在吸收所述激发辐射后对从所述材料接收的热或压力波的物理响应，以及用于基于所述检测到的物理响应生成响应信号。在本文中，响应信号指示激发辐射的吸收程度。

3、本技术不限于在吸收激发辐射后对从所述材料接收的热或压力波的任何特定物理响应，也不限于以允许产生指示激发辐射吸收程度的响应信号的方式检测该物理响应的任何特定方式。本技术人先前已经针对这些类型的分析物测量程序提出了各种物理响应和相应的检测方法，并在下面简要概述，并且它们中的每一种都可以应用于本技术。

4、例如，检测设备可以包括用于生成通过所述测量体或所述测量体中包括的组件的至少一部分行进的检测光束的光源，并且测量体对在吸收所述激发辐射后从所述材料接收的热或压力波的所述物理响应可以是所述测量体或所述组件的折射率的局部变化。在这种情况下，检测设备可配置用于检测光路的变化或由于测量体或其中包括的组件的材料的折射率的所述变化引起的检测光束相的变化之一。

5、例如，在本技术人的作为w0 2015/193310a1和wo 2017/097824 a1公开的两项早期申请(二者均通过引用包括在本文中)中详细描述的各种方法和设备中，测量体能透过所述检测光束，并且检测光束被定向为在与所述材料热接触的所述测量体的表面处完全或部分反射。在这种情况下，检测设备可以包括光探测器，特别是位置灵敏光探测器，其能够检测由于折射率的所述局部变化引起的所述检测光束的偏转程度，特别是偏转角度。因此，在这种情况下，对测量体接收的热或压力波的物理响应是折射率的局部变化，并且所述响应信号是检测的偏转程度，后者事实上被发现能够指示激发辐射的吸收程度。

6、在本技术人提出的替代变型中，例如在国际申请pct/ep2019/064356中公开的(通过引用包括在本文中)，所述检测设备可以包括干涉测量设备，以允许评估检测光束的所述相变化，并生成指示所述相变化的响应信号。在这种情况下，测量体(或其中包括的组件)在吸收所述激发辐射后对从所述材料接收的热或压力波的物理响应再次是折射率的局部变化，而在这种情况下，响应信号是反映由于折射率的局部变化导致的检测光束的相变化的干涉测量信号。

7、在又一替代实施方案中，测量体或所述测量体中的组件可以具有响应于与其相关的温度的局部变化或压力的变化而变化的电学性质，并且所述检测设备包括用于捕获代表所述电学性质的电信号的电极。在wo 2019/110597a2中公开了各种可能的设置，其通过引用包括在本文中。例如，测量体可以包括具有压电性质的部分，并且与接收的热相关联的压力变化导致可以用电极记录的电信号。在这种情况下，压力的变化类似于测量体或其中包括的组件在吸收激发辐射后对从材料接收的热的物理响应，其使用测量体和电极的压电性质进行检测，并导致代表指示激发辐射的吸收程度的上述响应信号的电信号。在又一变型中，可以使用非常灵敏的温度传感器直接测量由于接收到的热而引起的温度变化。

8、注意，在以下描述中，详细描述了测量体对从材料接收的热的物理响应。然而，应当理解，在本技术的方法和装置的各种实施方案中，材料与测量体压力传递接触，并且测量体的物理响应是对从材料接收的压力波的响应。在本文中，表达“压力传递接触”应包括允许压力波从材料传递到测量体的所有关系，并且特别是声学耦合关系，其中耦合可以由气体、液体或固体建立。应结合包括压力传递接触和对压力波的物理响应(如适用)在内的场景来理解结合热接触和对测量体从材料接收的热的物理响应给出的所有详细解释，而无需明确提及。

9、装置还可以配置用于进行分析步骤，其中至少部分地基于所述响应信号执行所述分析。为此目的，装置可以包括控制系统，该控制系统包括一个或多个处理器，该处理器被编程为执行分析。如果例如对确定材料中分析物的浓度感兴趣，则激发辐射可以被选择为具有分析物吸收谱的特征波长，例如与其吸收峰相关。由于响应信号指示激发辐射的吸收程度，在这种情况下，响应信号与材料中分析物的浓度直接相关。因此，分析步骤可以至少部分地基于材料中分析物浓度的测量，并且在一些非限制性应用中，它实际上可以相当于确定该浓度。

10、例如，申请人已经采用了上述类型的装置来无创地测量用户的葡萄糖水平。在这种特定的应用中，“分析物”是由葡萄糖形成的，且“材料”是使用者的皮肤。先前已经证明，该方法允许非常精确地测量人皮肤内的间隙液中的葡萄糖浓度，其被发现与患者血液中的葡萄糖含量直接相关，并因此代表患者血液中的葡萄糖含量。本技术的图4所示为取自wo2017/097824a1的clark误差网格分析的结果，表明上述装置和分析方法允许非常精确地预测人的实际葡萄糖浓度。

11、然而，希望更进一步提高分析结果的准确性和可靠性。

技术实现思路

0、发明概述

1、根据本技术的目的是提供用于分析上述材料的装置和方法，其允许提高分析结果的准确性或可靠性。

2、根据本技术的一方面，该问题的解决在于提供了突起，所述突起具有朝向所述材料的前表面，并且当所述材料与所述接触表面接触时与所述材料接触，并且所述激发辐射通过所述突起的所述前表面辐照到所述材料中。

3、在本文中，突起可以形成于测量体的接触表面上。

4、在替代实施方案中，测量体本身可以形成突起，或者形成所述突起的一部分。在这种情况下，测量体的接触表面同时形成所述突起的所述前表面，或者所述突起的所述前表面的至少一部分，并且相对于周围结构升高。周围结构例如可以是装置的壳体的壁部分等。

5、发明人已经注意到，由该装置执行的测量程序的一个关键方面是激发辐射可靠且一致地传输到材料中。在本技术人在上述在先申请中描述的一些装置中，激发辐射被引导通过测量体，诸如以在测量体的接触表面和材料之间的界面处进入材料，并且观察到在该界面处，实际上，激发辐射通常可以很好地耦合到材料中。已经发现，这在材料由用户的指尖形成，以及装置被用于测量皮肤中的葡萄糖含量的应用中尤其如此。在这种情况下，指尖被牢固地放置在测量体的接触表面上，从而建立足够的光学耦合，以允许激发辐射通过测量体的接触表面进入材料。

6、然而，广泛的研究表明，不完美和特别不稳定的光学耦合可能是测量不准确的来源。特别地，本发明人注意到，光学耦合可以在单个测量过程中改变，即，无需有意地将指尖移动到接触表面上或甚至离开接触表面。如果光学耦合在测量过程中发生变化，则这导致被分析物实际吸收的激发辐射强度的变化，并因此导致响应信号的变化，该变化与分析物在激发辐射波长或分析物浓度下的吸收率无关。换言之，在部分测量期间的光耦合损失可能被误解为在给定激发波长下的吸收率降低。评估分析物谱通常涉及测量多个特征波长，例如对应于分析物吸收谱的峰值或局部吸收最小值的波长下的吸收，并且还涉及与不同波长相关的响应信号的数学组合，例如从吸收峰的响应信号减去在吸收谱的局部最小值处获得的响应信号。因此，可以理解的是，在材料中的光耦合以及因此激发辐射的有效强度在测量之间发生变化的情况下是不同的波长，或者甚至在特定波长下的测量期间，测量结果中可能出现伪影和不准确。

7、对于本发明人来说，不稳定的光学耦合将是显著的误差源并不明显，并且更不清楚准确为什么接触表面和材料之间的光学耦合在测量期间会显著改变，因为指尖在测量期间没有故意移动。一个可能的原因可能是用户无意中未能保持手指和接触表面之间的接触压力恒定。另一个可能的原因可能是用户无意中在接触表面上轻微移动指尖，并且非常小的移动可能会产生意外的大影响。例如，这可以是这样的情况，其中指尖在激发辐射在指尖的表皮脊处进入皮肤的位置和激发辐射在两个表皮脊之间的位置处进入皮肤的位置之间移动，其中可能会发生光学耦合降低。

8、不管确切的根本原因如何，本发明人注意到，如果在接触表面上形成突起，则可以改善光学接触及其一致性，所述突起具有朝向材料的前表面，并且当材料与接触表面接触时，并且如果激发辐射通过所述突起的所述前表面辐照到材料中，则与材料接触。即，在突起的前表面处，如果手指对接触表面施加相同的总力，则发现局部接触压力显著高于平的接触表面上的局部接触压力。接触压力的这种局部增加允许更好的光学耦合，并且特别是在测量过程中更一致的光学耦合。

9、注意，突起不仅允许改善的光学耦合，而且还允许改进的热或压力传递耦合。因此，在许多情况下，突起还将促进由待传递到测量体的材料中吸收的激发辐射产生的热或压力波的改善的传递。虽然不是当前要求保护的发明的实施方案，但本文也考虑使用这种突起，即使激发辐射没有通过其前表面辐照到材料中。

10、在优选的实施方案中，前表面是平的。然而，本技术不限于此，并且特别是在检测依赖于反射检测光束的情况下，如下面将描述的，弯曲的前表面也可能是有利的。

11、在优选的实施方案中，所述突起具有小于0.3cm2，优选小于0.2cm2，更优选小于0.1cm2，甚至更优选小于0.05cm2，且最优选小于0.02cm2的足印面积。

12、在优选的实施方案中，所述突起具有锥形形状，其中一个或多个侧壁朝向所述前表面逐渐变窄。该锥形形状意味着前表面可以小于足印面积，并因此导致甚至更高的局部接触压力。锥形侧壁还增加了突起的稳定性。此外，在一些实施方案中，在检测依赖于反射的检测光束的情况下，锥形侧壁使得检测光束更容易进入突起，同时保持接触表面小，这从以下详细实施方案的描述中将显而易见。

13、在一些实施方案中，所述突起具有圆形、椭圆形或方形形状的足印。

14、在特别优选的实施方案中，突起为脊形，在第一方向上具有更长的延伸，并且在垂直于第一方向的第二方向上具有更短的延伸，其中所述更长的延伸超过所述更短的延伸至少1.5倍，优选至少2.0倍，更优选至少2.5倍，且最优选至少3.0倍。在本文中，表达“更长的延伸超过更短的延伸至少1.5倍”将意味着如果更短的延伸为2mm，则更长的延伸将为至少3mm。

15、在优选的实施方案中，形成所述突起或所述突起的所述一部分的所述测量体被接纳于骨架或容器中，其中所述测量体的所述接触表面从所述骨架或容器突出，或者其中所述骨架或容器从周围结构突出。

16、在优选的实施方案中，提供了压力传感器，以用于测量材料和测量体之间的接触压力。在本文中，装置优选还包括配置用于从指示材料和测量体之间的接触压力的所述压力传感器接收信号的控制系统，其中所述控制系统配置为检查所述接触压力是否低于预先确定的阈值。在发现接触压力低于所述阈值的情况下，控制系统配置为执行以下一项或多项：

17、向用户指示缺少接触压力，

18、防止分析物测量过程开始，和

19、中断当前的分析物测量过程。

20、换言之，虽然突起有助于在需要的地方，即在激发辐射耦合到材料中的前表面处，精确地建立高接触压力，但是如果监测接触压力，并且如果向用户指示接触压力不足，则可以甚至进一步提高可靠性，从而可以对其进行校正。此外，通过防止分析物测量过程开始或中断已经进行的分析物测量过程，可以避免在接触压力不足的情况下获得不正确的测量结果。

21、在优选的实施方案中，所述装置还包括夹紧设备，所述夹紧设备包括可在打开位置和闭合位置之间移动的夹紧部件，在打开位置时，夹紧部件远离测量体的接触表面移动，并且在闭合位置时，其靠近所述接触表面，所述夹紧部件朝向闭合位置偏斜。当夹紧部件处于打开位置时，材料可被置于接触表面上，并且由于朝向闭合位置的偏置力，所述夹紧部件适合于将所述材料按压在接触表面上。以这种方式，可以确保预先确定的接触压力。

22、在优选实施方案中，上述压力传感器布置在所述夹紧设备上。虽然在优选实施方案中，夹紧设备与接触表面上的突起结合/至少部分地由所述测量体形成，但也可以在没有这种突起的实施方案中使用该夹紧设备。

23、在其他实施方案中，装置还包括用于将材料固定在测量体的接触表面上的带子。

24、在优选的实施方案中，所述测量体能透过所述激发辐射，其中所述激发辐射源配置用于作为激发光束来提供所述激发辐射。此外，激发辐射源的布置使得所述激发光束在其入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体的一部分传播，并在所述接触表面处从测量体离开。在先前的装置中，申请人确保激发辐射束以90°的角度撞击到入射表面上，诸如以避免激发辐射束在入射表面处的折射和过度反射。然而，广泛的研究表明，实际到达材料的激发辐射的意外变化的另一个原因是从激发辐射源发射的激发辐射与从测量体的入射表面反射回来的激发辐射的可能干扰。发现这种干扰确实会导致材料中激发辐射强度的波动，并因此会立即导致与分析物浓度无关的响应信号的变化。此外，发明人发现，通过略微倾斜激发光束的入射角，可以抑制这种影响，并且可以提高测量的精度和可靠性。因此，在该实施方案中，激发光束被定向为以89.0°或更小，优选88.0°或更小，且最优选87.5°或更小的角度撞击在入射表面上。以这种方式，可以可靠地防止意外干扰。这样做的另一个有利效果是，可以防止激发辐射被反射回可能被其损坏的激发辐射源中。另一方面，入射角不应偏离90°太多，诸如以避免由于过度反射造成的损失。因此，在该实施方案中，入射角应为82.0°或更大，优选84.0°或更大，且最优选85.0°或更大。虽然该实施方案有利地与接触表面上的突起一起使用/至少部分地由所述测量体形成，但是也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

25、在优选的实施方案中，所述激发光束以90°±1.5°的角度撞击在测量体的接触表面上，以从而使由于接触表面处的反射造成的损失最小化。

26、在优选的实施方案中，入射表面和接触表面在激发光束分别进入和离开测量体的其相应部分处，相对于彼此以1.0°或更大，优选2.0°或更大，且最优选2.5°或更大，并且8.0°或更小，优选6.0°或更小，且最优选5.0°或更小的角度倾斜。从图形上讲，根据本实施方案的测量体可以具有稍微“楔形”的形状，这允许在入射表面处建立激发光束的轻微倾斜和在接触表面处建立其正交取向。

27、在优选的实施方案中，所述检测设备包括光源，以用于生成通过所述测量体或所述测量体中包括的组件的至少一部分行进的检测光束。在本文中，测量体对在吸收所述激发辐射后从所述材料接收的热或压力波的所述物理响应是所述测量体或所述组件的折射率的局部变化，并且所述检测设备配置用于检测光路的变化或由于折射率的所述变化引起的检测光束相的变化之一。

28、在优选的实施方案中，所述检测设备的配置使得所述检测光束在入射表面处被辐照到测量体中，其中所述检测光束相对于所述入射表面，以89°或更小，优选88°或更小，且最优选87.5°或更小，并且80°或更大，优选82°或更大，更优选84°或更大，且最优选85°或更大的入射角撞击在入射表面上。以这种方式，可以避免检测光束被反射回其自身上，这可能导致干涉和不期望的干涉现象。这样做的另一个有利效果是，可以防止检测光束被反射回检测光源中，其可能因此而损坏。

29、在优选的实施方案中，所述测量体被接纳于骨架或容器中，以允许旋转所述测量体，诸如以当撞击在所述测量体的所述入射表面上时，调整所述检测光束的所述入射角。以这种方式，与例如调节检测光源或检测光束的光路中的任何光学元件如反射镜相比，调节检测光束到测量体上的适当入射角被大大促进。优选地，所述骨架或容器允许围绕与激发光束平行的轴，或偏离平行小于10°，优选小于5°，旋转所述测量体。在最优选的实施方案中，所述测量体的所述旋转轴与所述激发光束的位置一致。

30、在相关的实施方案中，所述测量体能透过所述检测光束，所述检测光束被定向为在与所述材料热或压力传递接触的所述测量体的表面处完全或部分反射，其中所述检测设备包括探测器，以用于在其于所述接触表面处反射之后检测由于折射率的所述局部变化引起的检测光束的偏转程度，特别是偏转角度。在本文中，所述检测设备优选包括光探测器，特别是位置灵敏光探测器。

31、在该实施方案中，所述检测光束优选定向为在与所述材料热或压力传递接触的所述突起的所述前表面处完全或部分反射。换言之，在该实施方案中，检测光束在激发辐射离开测量体并进入材料中的同一表面处被反射。这意味着检测光束在一个区域中被反射，在该区域中可以预期由于在吸收激发辐射后从材料接收到的热或压力波而导致的折射率的相对较大的局部变化，这继而意味着由于所述折射率的局部变化而导致的检测光束的偏转预期相对较大。

32、注意，检测光束被“偏转”的概念与探测器处角度的总变化或撞击位置的变化有关，或者换言之，检测光束的检测位置与其在没有激发和材料吸收的情况下的位置如何不同。因此，这种“偏转”是折射率的局部变化对沿其光路的检测光束产生的累积效应。更仔细的检查表明，在许多情况下，由于折射率的局部变化而导致的光束偏转的一部分发生在检测光束在与材料热或压力传递接触的测量体的表面处反射之前，在这种情况下，该表面由突出的前表面形成。因此，折射率的局部变化通常也导致检测光束在表面上被反射的精确位置的偏移。

33、鉴于这种理解，在优选的实施方案中，突起的前表面在至少一个主方向上弯曲。该弯曲意味着检测光束被反射的位置的所述变化也伴随着入射角的变化，并因此也导致反射角的相应变化。因此，使用弯曲的反射表面，可以增加由检测设备评估的总偏转，如用位置灵敏探测器检测的位置偏移。

34、在优选的实施方案中，所述至少一个主方向上的所述弯曲对应于5-30mm，优选10-20mm的半径弯曲。

35、在优选的实施方案中，所述至少一个主方向上的所述弯曲为凹形或凸形之一。

36、在优选的实施方案中，在所述前表面反射之前和之后的检测光束定义了检测光平面，并且所述至少一个主方向位于所述检测光平面内，或者与检测光平面形成小于30°，优选小于20°的角度。以这种方式，确保了弯曲对偏转的主要效应位于检测光平面中。

37、注意，在检测光束将在突起的前表面处被反射的情况下，突起的几何形状通常限制检测光束相对于接触表面的可能倾斜角度。例如，如果突起具有高度h和半径r的圆形足印，则检测光束相对于接触表面的倾斜角α必须符合条件tan(α)>h/r，以“配合”到突起中。从不同的角度来看，给定所需的突起高度h和所需的角度α，必须面对半径r的下边界，或者换句话说，足印尺寸的下边界。如上文解释的，通过使用一个或多个锥形侧壁，突起的前表面的尺寸可以在足印的尺寸上减小，以从而允许更小的前表面，并因此即使对于更大的足印面积也允许更高的接触压力。

38、在优选实施方案中可以进行进一步的改进，其中突起是脊形的，在第一方向上具有更长的延伸，并且在与第一方向垂直的第二方向上具有更短的延伸，其中更长的延伸超过更短的延伸至少1.5倍，优选至少2.0倍，更优选至少2.5倍，并且最优选至少3.0倍，并且所述第一方向与所述检测光平面平行，或者与检测光平面形成小于30°，优选小于20°的角度。换言之，根据该实施方案，检测光平面至少大致对应于脊形突起的长方向，这意味着在突起的给定高度处，检测光束在突起的前表面上的倾斜角度可以更小。同时，利用检测光平面的这种定向，脊形突起在第二短方向上的延伸通常与倾斜角度无关，并因此可以选择得相对较小，以从而减小前表面的尺寸并允许在前表面处的更高接触压力。

39、在优选的实施方案中，检测光源的布置使得所述检测光束在入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体的一部分传播，并在出射表面处从测量体离开，其中检测光束–在不存在由于所述折射率的局部变化引起的任何偏转的情况下–相对于出射表面的法线，以5°或更大，优选10°或更大，且最优选15°或更大的角度撞击在出射表面上，使得在从测量体的出射表面离开后检测光束被折射，其中出射表面相对于检测光束的方向使得检测光束响应于传递至所述测量体的所述热或压力波的所述偏转增加所述检测光束相对于出射表面的法线的所述角度。

40、在申请人的先前设计中，通常选择测量体的形状，使得检测光束垂直于入口表面和出射表面，以避免由于反射而造成的损失，并避免折射，这在第一眼看来只会使光学设置更加复杂。然而，根据该实施方案，检测光源被布置成使得检测光束至少在出射表面处以上述方式被故意折射。由于通常测量体的折射率将高于周围的折射率，检测光束垂直于出射表面的角度的增加将导致折射光束的角度的甚至更大的增加，使得在检测设备处检测到的光束的偏转进一步增加，从而导致较大的响应信号。以这种方式，可以提高信噪比。检测光束的入射角偏离出射表面的法线的程度越大，这种影响通常越大。然而，当然必须避免达到全反射的“临界”角度。此外，对于接近该临界角的角度，在所述出射表面处反射的检测光束的光的比例将增加，从而衰减实际到达检测设备如光检测器的折射检测光束的强度。因此，入射角的最佳选择可以是折射检测光束的较大折射度和足够强度之间的折衷。无论如何，从法线到轴表面的入射角偏差应至少为5°，且优选至少为10°，且最优选至少为15°。虽然该实施方案有利地与接触表面上的突起一起使用/至少部分地由所述测量体形成，但是也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

41、在优选的实施方案中，检测光源的布置使得所述检测光束在入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体的一部分传播，并在出射表面处从测量体离开，其中聚焦透镜在至少一个维度上附接至用于聚焦进入所述测量体中的所述检测光束的入射表面或与其整体成型，和/或准直透镜附接至用于在至少一个维度上准直所述检测光束的出射表面或与其整体成型。

42、发明人已经注意到，如果检测光束在接触表面上反射时被聚焦，则测量质量得到改善，接触表面也是其将与形成在测量体中的热透镜相互作用的区域。对于清晰的特征偏转，有利的是，如果该区域中的检测光束的直径相对较小，这可以利用所述聚焦镜实现。换句话说，聚焦镜的目的不一定是将检测光束真正聚焦在某个焦点上，而是至少在其与热透镜相互作用的区域中减小其直径。然而，这种聚焦意味着检测光束在其朝向检测设备的路径上散开。如果检测设备如位置灵敏探测器直接邻近或至少靠近检测光束的出射表面布置，则这通常不太重要。然而，发明人发现，如果出射表面和探测器之间的距离增加，则测量的信噪比可以进一步增加，因为这将导致更大的偏转程度，例如通过检测光束撞击在位置灵敏探测器上的更大的位置变化来表现。注意，在本文中，“更大的偏转程度”与更大的偏转角度无关，这是“偏转程度”的一个可能含义，而是由检测设备检测到的偏转的更大影响。例如，在测量体的接触表面处的反射和在检测设备处的检测之间的距离可以是至少4cm，在一些实施方案中甚至是9cm或更大，从而对由检测设备检测到的偏转引入某种杠杆作用。然而，当检测设备位于离出射表面相当距离处时，有利的是，如果检测光束在离开测量体之后被准直，以保持检测光束的直径恒定。然而，需要强调的是，并非总是必须在两个维度上进行聚焦和准直，在许多实际应用中，甚至可以期望在其中一个方向上的某个扩展，这将在下面解释。因此，聚焦镜和/或其他准直透镜必须仅在至少一个维度上有效。实际上，在优选实施方案中，所述聚焦镜和所述准直透镜中的至少一个是圆柱形透镜，其分别至少主要在一个维度上聚焦和准直检测光束。

43、此外，通过将聚焦镜和/或准直透镜附接到测量体，或者甚至更优选地将它们与测量体一体地形成，在装置的组装期间或者甚至在装置的使用期间不需要对这些透镜进行单独的调整。虽然该实施方案有利地与接触表面上的突起一起使用/至少部分地由所述测量体形成，但是也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

44、在优选的实施方案中，所述探测器包括所述检测光束撞击的位置灵敏探测器，其中所述位置灵敏探测器对在至少一个感测方向上检测撞击在其上的检测光束的位置变化敏感。此外，所述位置灵敏探测器的布置使得所述检测光束的所述偏转导致在所述至少一个感测方向上撞击在其上的检测光束的位置变化。最后，在检测光束的光路中提供圆柱形透镜，以用于塑造检测光束的轮廓，使得在所述感测方向上撞击在所述位置灵敏探测器上的检测光束的直径为在垂直于所述感测方向的方向上的检测光束直径的至少1.5倍大，优选至少2.0倍大。发明人注意到，当使用对于检测在至少一个感测方向上撞击在其上的检测光束的位置变化敏感的位置灵敏探测器时，如果光束轮廓使得在位置灵敏探测器上形成的光点以上述方式在感测方向上伸长，则可以增加信噪比，并且在一些实施方案中，增加传感器输出的线性度。这对于测量其各自端部的电流差的位置灵敏探测器尤其如此。使用这种圆柱形透镜建立根据本技术的这一方面的光点的细长形状。虽然该实施方案有利地与接触表面上的突起一起使用/至少部分地由所述测量体形成，但是也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

45、在优选的实施方案中，所述圆柱形透镜是布置在其在所述接触表面处的反射和所述位置灵敏探测器之间的检测光束的所述光路中的准直透镜，其中所述圆柱形透镜布置为至少主要地(但可能专有地)在垂直于所述位置灵敏探测器的所述感测方向的维度上准直所述检测光束，其中所述圆柱形准直透镜优选与检测光束从测量体离开的所述测量体的出射表面整体成型。

46、另外或可选地，位置灵敏探测器可以以偏离检测光束90°的角度布置，使得由于该角度，在位置灵敏探测器上形成细长光斑，该光斑在感测方向上具有更大的延伸。

47、在优选的实施方案中，装置还包括将光源光束分成所述检测光束和参考光束的分束器，其中所述参考光束同样被定向为在与所述材料热或压力传递接触的所述测量体的表面处完全或部分反射，但在一个区域中，其中在吸收激发辐射后从材料接收的热或压力波的任何效应是可忽略的。此外，所述装置包括用于检测在其于所述接触表面处反射后参考光束的偏转程度，特别是偏转角度的其他检测设备，其中所述检测设备优选包括光探测器，特别是位置灵敏光探测器。

48、该参考光束暴露于与检测光束相同类型的外部影响，除了由于吸收激发辐射而产生的热或压力波。因此，通过测量参考光束的可能偏转，可以从利用检测光束获得的测量结果中考虑并消除这些外部影响。虽然在优选实施方案中，另外的参考光束与接触表面上的突起结合/至少部分地由所述测量体形成，但也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

49、在可选的优选实施方案中，所述检测设备包括干涉测量设备，所述干涉测量设备允许评估检测光束的所述相位变化并生成指示所述相位变化的响应信号。

50、在又一可选实施方案中，所述测量体或所述测量体中的组件具有响应于与其相关的温度的局部变化或压力的变化而变化的电学性质，其中所述检测设备包括用于捕获代表所述电学性质的电信号的电极。

51、在又一实施方案中，装置包括嵌入所述测量体中的纤维、设置在所述纤维的一端处以用于将检测光耦合到所述纤维中的检测光源，以及设置在所述纤维的另一端的模式探测器。模式探测器适合于响应于由测量体从所述材料接收的热和压力波来检测所述检测光的光学模式的变化。例如，模式探测器可以包括适于使模式可视化的相机，典型地是若干模式的干涉模式，以及配置用于基于相机图像的图像分析来检测模式中的变化的处理器。处理器可以是与模式探测器相关联的专用处理器，或者可以由上述装置的控制系统提供。光学模式的可检测变化可包括模式探测器处光学模式的干涉模式的偏移或旋转。因此，偏移距离或旋转角度是与从材料接收的热量或压力波强度相关联的定量参数，并因此最终指示由材料吸收的激发光的量。注意，可以使用相机或图像传感器容易地检测模式的干涉模式的这种变化，但是其他设备同样也是可能的，例如允许测量某种空间分辨强度值的传感器或探测器，而不必提供完整图像。在该实施方案中，“物理响应”将是由于接收到的热或压力波而引起的纤维光学特性的瞬时变化，并且“响应信号”将是光学模式中的可检测变化，如几种模式的干涉模式的变化。虽然在优选实施方案中，这种类型的模式检测与接触表面上的突起相结合/至少部分地由所述测量体形成，但是也可以在没有这种突起的实施方案中采用它。

52、在优选的实施方案中，所述材料是人类组织，特别是人类皮肤，并且所述分析物是存在于皮肤中的葡萄糖，特别是皮肤的间隙液中的葡萄糖。

53、在优选的实施方案中，使用激光器阵列，特别是量子级联激光器生成所述激发辐射，其每个激光器具有专用波长。

54、在替代优选实施方案中，使用至少一个可调谐激光器，特别地至少一个可调谐量子级联激光器生成所述激发辐射。

55、在优选的实施方案中，一些或全部所述激发波长的范围为5μm-13μm，优选8μm-11μm。在可选的实施方案中，一些或全部所述激发波长的范围为3μm-5μm。该波长范围例如可用于检测脂肪酸中ch2和ch3震动的吸收。

56、本技术的另一方面涉及用于分析包含至少一种分析物的材料的方法，所述方法包括：

57、使具有接触表面的测量体与所述材料热接触或压力传递接触，所述热或压力传递接触允许将由材料中吸收的激发辐射产生的热或压力波传递至所述测量体，

58、将激发辐射辐照到材料中以在其中吸收，和

59、检测测量体或其中包括的组件对在吸收所述激发辐射后从所述材料接收的热或压力波的物理响应，以及基于所述检测的物理响应生成响应信号，所述响应信号指示激发辐射的吸收程度，

60、特征在于：提供了突起，所述突起具有前表面，其朝向所述材料且在材料与接触表面接触时与材料接触，以及所述激发辐射通过所述突起的所述前表面被辐照到材料中，其中所述突起形成于所述测量体的所述接触表面上，或者

61、其中所述测量体形成所述突起或所述突起的一部分，其中所述测量体的接触表面形成所述突起的所述前表面，并相对于周围结构升高。

62、在方法的优选实施方案中，所述前表面是平的。

63、在方法的优选实施方案中，所述突起具有小于0.3cm2，优选小于0.2cm2，更优选小于0.1cm2，甚至更优选小于0.05cm2，且最优选小于0.02cm2的足印面积。

64、在方法的优选实施方案中，所述突起具有锥形形状，其中一个或多个侧壁朝向所述前表面逐渐变窄。

65、在方法的优选实施方案中，所述突起具有圆形、椭圆形或方形形状的足印。

66、在方法的优选实施方案中，突起为脊形，在第一方向上具有更长的延伸，且在垂直于第一方向的第二方向上具有更短的延伸，其中所述更长的延伸超过所述更短的延伸至少1.5倍，优选至少2.0倍，更优选至少2.5倍，且最优选至少3.0倍。

67、在方法的优选实施方案中，测量材料和测量体之间的接触压力。

68、优选地，方法还包括检查所述接触压力是否低于预先确定阈值的步骤，并且在发现接触压力低于所述阈值的情况下，进行以下步骤中的一项或多项：

69、向用户指示缺少接触压力，

70、防止分析物测量过程开始，和

71、中断当前的分析物测量过程。

72、优选地，方法还包括使用夹紧设备将所述材料固定至接触表面上的步骤，所述夹紧设备包括可在打开位置和闭合位置之间移动的夹紧部件，在打开位置时，夹紧部件远离测量体的接触表面移动，并且在闭合位置时，其靠近所述接触表面，所述夹紧部件朝向闭合位置偏斜，其中当夹紧部件处于打开位置时，所述材料被置于接触表面上，并且其中由于朝向闭合位置的偏置力，所述夹紧部件将所述材料按压在接触表面上。

73、在方法的优选实施方案中，所述压力传感器被布置在所述夹紧设备上。

74、在优选的实施方案中，方法包括使用带子将所述材料固定在接触表面上的步骤。

75、在方法的优选实施方案中，所述测量体能透过所述激发辐射，其中所述激发辐射源将所述激发辐射提供为激发光束，并且

76、其中所述激发光束在其入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体一部分传播，并在所述接触表面处从测量体离开，

77、其中所述激发光束以89.0°或更小，优选88.0°或更小，且最优选87.5°或更小，并且82.0°或更大，优选84.0°或更大，且最优选85.0°或更大的角度在入射表面上撞击。

78、在方法的优选实施方案中，所述激发光束以90°±1.5°的角度在测量体的接触表面上撞击。

79、在方法的优选实施方案中，入射表面和接触表面在激发光束分别进入和离开测量体的其相应部分处，相对于彼此以1.0°或更大，优选2.0°或更大，且最优选2.5°或更大，并且8.0°或更小，优选6.0°或更小，且最优选5.0°或更小的角度倾斜。

80、在方法的优选实施方案中，所述检测包括生成通过所述测量体或所述测量体中包括的组件的至少一部分行进的检测光束，

81、测量体对在吸收所述激发辐射后从所述材料接收的热或压力波的所述物理响应是所述测量体或所述组件的折射率的局部变化，并且

82、所述检测包括检测光路的变化或由于折射率的所述变化引起的检测光束相的变化之一。

83、在方法的优选实施方案中，所述检测光束在入射表面处被辐照到测量体中，使得所述检测光束相对于所述入射表面以89°或更小，优选88°或更小，且最优选87.5°或更小，并且80°或更大，优选82°或更大，更优选84°或更大，且最优选85°或更大的入射角，在入射表面上撞击。

84、在所述方法的相关实施方案中，所述测量体被接纳于允许旋转所述测量体的骨架或容器中，诸如当撞击在所述测量体的所述入射表面上时，以调整所述检测光束的所述入射角，其中特别地，所述骨架或容器允许围绕与激发光束平行的轴，偏离平行小于10°，优选小于5°，旋转所述测量体，其中最优选地，所述测量体的所述轴旋转轴与所述激发光束的位置一致。

85、在方法的优选实施方案中，所述测量体能透过所述检测光束，所述检测光束被定向为在与所述材料热或压力传递接触的所述测量体的表面处完全或部分反射，并且其中所述检测包括在其由于折射率的所述局部变化引起的于所述接触表面处反射之后，检测检测光束的偏转程度，特别是偏转角度，其中所述检测优选使用光探测器，特别是位置灵敏光探测器进行。

86、在方法的优选实施方案中，所述检测光束被定向为在与所述材料热或压力传递接触的所述突起的所述前表面处完全或部分反射。

87、在方法的优选实施方案中，突起的前表面在至少一个主方向上弯曲。在本文中，所述至少一个主方向上的所述弯曲对应于5-30mm，优选10-20mm的半径弯曲。在所述至少一个主方向上的所述弯曲是凹形或凸形之一。

88、在方法的优选实施方案中，在所述前表面处反射之前和之后的检测光束定义了检测光平面，并且所述至少一个主方向位于所述检测光平面内，或与检测光平面形成小于30°，优选小于20°的角度。

89、在方法的优选实施方案中，在所述前表面处反射之前和之后的检测光束定义了检测光平面，并且所述第一方向与所述检测光平面平行，或与检测光平面形成小于30°，优选小于20°的角度。

90、在方法的优选实施方案中，检测光源的布置使得所述检测光束在入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体的一部分传播，并在出射表面处从测量体离开，其中所述检测光束撞击–在不存在由于折射率的所述局部变化引起的任何偏转的情况下–相对于出射表面的法线，以5°或更大，优选10°或更大，且最优选15°或更大的角度在出射表面上，使得检测光束在从测量体的出射表面离开后被折射，其中出射表面相对于检测光束的方向，使得被传递至所述测量体的检测光束响应于所述热或压力波的所述偏转增加所述检测光束与出射表面的法线的所述角度。

91、在方法的优选实施方案中，所述检测光束在入射表面处被辐照到所述测量体中，通过所述测量体的一部分传播，并在出射表面处从测量体离开，其中聚焦透镜与入射表面整体成型，以用于在至少一个维度上聚焦进入所述测量体中的所述检测光束，和/或准直透镜与出射表面整体成型，以用于在至少一个维度上准直所述检测光束。在本文中，所述聚焦镜和所述准直透镜中的至少一个优选为至少主要在一个维度上分别聚焦和准直检测光束的圆柱形透镜。

92、在方法的优选实施方案中，所述探测器包括所述检测光束撞击的位置灵敏探测器，其中所述位置灵敏探测器在至少一个感测方向上检测其上撞击的检测光束的位置变化，

93、其中所述位置灵敏探测器的布置使得所述检测光束的所述偏转导致在所述至少一个感测方向上撞击在其上的检测光束的位置变化，并且

94、其中圆柱形透镜设置在检测光束的光路中，以用于塑造检测光束的轮廓，和/或所述位置灵敏探测器以偏离检测光束90°的角度布置，使得在所述感测方向上撞击在所述位置灵敏探测器上的检测光束的直径至少是垂直于所述感测方向的方向上的检测光束直径的1.5倍大，优选至少2.0倍大。

95、在方法的优选实施方案中，所述圆柱形透镜是布置于其在所述接触表面处的反射与所述位置灵敏探测器之间的检测光束的所述光路中的准直透镜，其中所述圆柱形透镜至少主要在垂直于所述位置灵敏探测器的所述感测方向的维度上准直所述检测光束，其中所述圆柱形准直透镜优选与所述测量体的出射表面整体成型，在所述出射表面处，检测光束从测量体离开。

96、在方法的优选实施方案中，光源光束被分成所述检测光束和参考光束，其中所述参考光束同样被定向为在测量体的与所述材料热接触或压力传递接触的表面处，但是在吸收激发辐射时从所述材料接收的热或压力波的任何效应可忽略不计的区域中被完全反射或部分反射，并且其中检测在其于所述接触表面处反射之后参考光束的偏转程度，特别是偏转角度，优选使用光探测器，特别是位置灵敏光探测器。

97、在方法的优选实施方案中，所述检测包括使用干涉测量设备，其允许评估检测光束相的所述变化，并生成指示相的所述变化的响应信号。

98、在方法的优选实施方案中，所述测量体或所述测量体中的组件具有响应于与其相关的温度的局部变化或压力的变化而变化的电学性质，并且其中所述检测设备包括用于捕获代表所述电学性质的电信号的电极。

99、在方法的优选实施方案中，光纤被嵌入所述测量体中，检测光源设置在所述纤维的一端，以用于将检测光耦合到所述光纤中，并且模式探测器设置在所述纤维的另一端，其中使用所述模式探测器，检测所述检测光的光学模式响应于测量体从所述材料接收的热或压力波的变化，其中光学模式的所述变化优选包括模式探测器处光学模式的干涉模式的偏移或旋转。

100、在方法的优选实施方案中，所述材料是人类组织，特别是人类皮肤，并且所述分析物是皮肤中存在的葡萄糖，特别是皮肤间隙液中存在的葡萄糖。

101、优选地，方法还包括使用激光器阵列，特别是量子级联激光器生成所述激发辐射的步骤，其每个激光器具有专用波长。

102、优选地，方法还包括使用至少一个可调谐激光器，特别地至少一个可调谐量子级联激光器生成所述激发辐射的步骤。

103、在方法的优选实施方案中，一些或全部所述激发波长的范围为5μm-13μm，优选8μm-11μm。