CN101573072A - 光谱学测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量混浊介质中的至少一种物质的浓度的设备和方法。所述设备包括：至少一个辐射源(12)，适合于照射至少一个照射区上的混浊介质(17)。所述设备还包括至少一个检测器，适合于检测从至少一个检测区的混浊介质反向散射的光，并且产生表示反向散射的光的检测信号。所述设备被布置为相对于至少两个不同的照射－检测距离产生检测信号。所述照射－检测距离被定义为各照射区和各检测区之间的各个距离。所述设备还包括至少一个空间光调制器(2)，其包括包围液体(7)的至少两个电极板(5，8)，所述电极板支撑多个电极(6，10)，所述多个电极被布置为根据电极(6，10)之间的电场利用液体(7)来限定光透射图案，所述照射区和/或检测区被所述光透射图案限定。

Description

光谱学测量

技术领域

本发明涉及散射介质中的物质的浓度的光谱学测量。特别是，本发明涉及用于非侵入式地监视人体血液中的葡萄糖浓度的设备和方法。

背景技术

光谱学可以用来测量人的皮肤中的物质的浓度。光束被发送到皮肤上并且检测与介质交互(反向散射的(backscattered)或透射的)的光，以便测量被探测的皮肤体积的反射率。由反射率推导出吸收光谱，并且利用包含在介质内的物质的已知光谱特性，借助于数学模型从该吸收光谱计算出目标物质的浓度。皮肤上的光谱学允许在活体内且非侵入式地估计人的血液中的分析物的浓度。

定量光谱学的基本思想是使用Lambert-Beer定律以便由测量的光强推导出被探测的介质的吸收系数，由此推导出目标物质的浓度。但是，在混浊介质(turbid medium)(诸如人的皮肤)上的透射或漫反射光谱学中，Lambert-Beer定律的简单关系不再有效。对混浊介质的光谱的线性回归分析容易发生误差，因而导致测量精度的显著降低。实际上，对于混浊介质的l ambert-Beer定律的衰减系数取决于吸收系数和散射系数这二者。此外，被探测的体积中的光的路径长度不被限定；到达检测器的光子将会行进具有不同长度的不同的路径。

针对这些问题，申请人于2006年11月17日提交的国际专利申请n°IB 2006/054311描述了一种用于对具有有效衰减系数μeff(λ)的混浊介质(特别是血液)中的至少一种分析物的浓度进行非侵入式测量的装置，该装置包括：

-至少一个辐射源，适合于产生电磁辐射谱并且向混浊介质发送所述电磁辐射谱，

-至少一个检测器，适合于检测从混浊介质反射的辐射谱，并且产生表示被检测的辐射的检测信号，其中在混浊介质上的所述辐射源的照射区和所述检测器的检测区被布置为用于产生关于至少两个不同的源-检测器距离ρ1，2的检测信号，其中所述源-检测器距离被定义为照射区和检测区之间的相应距离，所述源-检测器距离被选择为使得ρ1，2＞＞1/μeff，和

-数据处理装置，适合于从检测信号确定表示反射关于源-检测器距离的相对变化的第一量，并且从所述第一量推导出表示有效衰减系数μeff的第二量，并且从所述第二量确定所述浓度。

更确切地说，根据专利申请n°IB 2006/054311的发明，用于确定分析物的浓度的测量方案是：

1.在两个足够大的源-检测器距离(即，ρ1，2＞＞1/μeff)处获得反射谱R；

2.计算ln(R)关于ρ的导数并且对该结果进行平方，因而获得表示反射相对于源-检测器距离的相对变化的所述第一量。这等于说，通过计算ln(R)相对于源-检测器距离的导数并且对所述计算结果进行平方来确定第一量，R是强度反射系数；

3.根据以下等式： $\mathrm{Sr}\≡{\left[\frac{d\ln \left(R\right)}{\mathrm{d\ρ}}\right]}^2\≈{3\mathrm{\μ}}_a{{\mathrm{\μ}}_s}^{\′}$ (其中μ_a是总吸收系数，μ_S′是皮肤的降低的散射系数)，由所述第一量推导出表示有效衰减系数μeffF的第二量Sr，并且由所述第二量确定所述浓度。

计算反射相对于源-检测器距离的相对变化具有附加的优点：不必对所采用的设备进行绝对校准，即，源强度或检测器效率的每日变化并不重要。设备只应当能够在测量各源-检测器距离处的两个所需的谱期间(即在相当短的时间间隔内)产生可重复的结果。

专利申请n°IB 2006/054311的方法将不会被另外详细描述，如果需要更多细节的话，请参考此文献的说明书。

对于专利申请n°IB 2006/054311的方法的材料实现，混浊介质可以例如在围绕中央检测区扩展的基本同心圆区中被照射。在专利申请n°IB 2006/054311的装置的对应实施例中，辐射源包括基本上扩展到混浊介质的边界并且在混浊介质的所述边界上被布置成围绕公共中央检测区的相应的多个波导光纤的至少两个同心圆布置，其中该检测器包括基本上扩展到混浊介质的边界并且与数据处理装置可操作的连接的至少一个中央波导光纤。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于实现利用在至少两个源-检测器距离处的测量来分析混浊介质的方法(特别是用于实现专利申请n°IB2006/054311中描述的那种类型的方法)的替换装置。在以上描述中的“源-检测器距离”将更确切地被指定为“照射-检测距离”。

根据本发明，提供一种用于测量混浊介质中的至少一种物质的浓度的设备，包括：

-至少一个辐射源，适合于照射至少一个照射区上的混浊介质，

-至少一个检测器，适合于检测从至少一个检测区的混浊介质反向散射的光，并且产生表示反向散射的光的检测信号，

-该设备被布置为对于至少两个不同的照射-检测距离产生检测信号，其中所述照射-检测距离被定义为各照射区和各检测区之间的各个距离，

-该设备包括至少一个空间光调制器，其包括包围液体的至少两个电极板，所述电极板支撑多个电极，所述多个电极被布置为根据电极之间的电场利用液体限定光透射图案，所述照射区和/或检测区被所述光透射图案限定。

空间光调制器是一种很简单且适应性强的设备，并且不牵涉关于它的定位的任何关于灵活性的担忧；由于照射区和/或检测区由调制器的光透射图案限定，因此可以构想许多照射-检测距离。此外，调制器具有高且稳定的光谱透射并且具有灵活的透射几何形状，也就是说，只是操作电极就可以容易地改变光透射图案。可以快速获得不同光透射图案之间的转变。此外，可以以低价生产这样的调制器。

得益于本发明，可以将设备以这样的方式进行布置：在朝向或来自混浊介质的至少一个方向上光的透射不涉及光纤(fiber)；结果，在该方向上不涉及耦合的问题，不存在光损失的风险。

根据实施例，液体和电极被布置为根据电极之间的电场通过调制器限定不透明区和透明区。

根据实施例，该设备包括固定的中央检测区并且被布置为限定圆形的照射区。

根据实施例，该液体是液晶。

根据实施例，该液体是电润湿液体。

根据实施例，电极板包括半导体。

根据在这种情况下的实施例，调制器包括布置在半导体板上的光传感器和光电二极管。

根据实施例，该设备被布置为控制在混浊介质和调制器之间的光路上的调制器的吸收和反射。

根据实施例，该设备包括电泳液体，该电泳液体被布置为控制调制器的吸收和反射。

根据本发明，还提供一种用于测量混浊介质中的至少一种物质的浓度的方法，包括：

-照射至少一个照射区上的混浊介质，

-检测从至少一个检测区的混浊介质反向散射的光，并且产生表示反向散射的光的检测信号，

-该方法包括对于至少两个不同的照射-检测距离产生检测信号，其中所述照射-检测距离被定义为各照射区和各检测区之间的各个距离，

-控制至少一个空间光调制器，其包括包围液体的至少两个电极板，所述电极板支撑多个电极，所述多个电极被布置为根据电极之间的电场利用液体限定光透射图案，以便利用所述光透射图案限定照射区和/或检测区。

根据实施例，该方法包括控制作为照射-检测距离的函数的在混浊介质和检测器之间的光路上的调制器的吸收和反射。

根据本发明，还提供上述方法在通过近红外(NIR)光谱学测量人皮肤中的葡萄糖浓度方面的应用。但是应该理解，本发明的范围既不限于NIR光谱学也不限于人的皮肤。

通过以下参考附图的描述，本发明的这些及其他方面将更明显。

附图说明

图1是根据本发明的设备的第一实施例的调制器的底视图；

图2是图1的设备的侧面剖视图；

图3是根据本发明的设备的特定实施例的调制器的底视图；

图4是根据本发明的设备的另一个特定的实施例的具有第一光透射图案的调制器的底视图；和

图5是具有第二光透射图案的图4的调制器的底视图。

具体实施方式

本发明是基于利用空间光调制器通过对该调制器的电极施加相应的电场来定义光透射图案。包括电极的板在所考虑的波长范围内应该是透明的。根据实施例，调制器的电极可以被操作从而使得在所考虑的波长范围内，调制器的某些部分是透明的而其他部分是不透明的，以定义所述光透射图案。

在该说明书中，为了方便之故，将参考下方的和上方的位置来描述设备。这些位置并不意味着设备不能按照其它方式定位，而是允许更容易地描述元件。这些位置是图2的设备的位置。下方的部分是在皮肤一侧的部分。

根据本发明的第一实施例，并且参考图1和2，设备1包括空间光调制器2，其是包括液晶的类型。液晶可以是适合于此应用的任何液晶。包括层积的各层的调制器2包括第一偏振器板3、支撑电极6的第一阵列的第一电极板5、夹在第一电极板5和第二电极板8之间的液晶7、包围液晶7的外围的外环9、支持电极10的第二电极板8、以及第二偏振器板11。电极板5、8用玻璃制成，电极6、10用ITO(氧化铟锡)制成，这是液晶设备中的经典配置。图1中可见的附图标记为4的层与目前描述的实施例无关而是与下述第二实施例有关。它应当被认为不存在于第一实施例的描述中，其中第一偏振器板3与第一电极板5接触。

该设备还包括光源12，在这里其是发射近红外(NIR)波长的辐射的光源，以便实现NIR光谱学。使用这样的光是因为它更容易穿透皮肤并且不会被立即吸收或强烈散射。在没有导向装置的情况下，在调制器2的方向上发射光。调制器2的光照应该优选地是稳定的，并且甚至更优选地是均匀的。光源12可以是与反射器和/或透镜结合的白炽灯、LED、放电灯或任何其他合适的光源。

电极6、10被布置在同心环中，第一板5的电极6面向第二板8的电极。在所述实施例中，如从图1可以看到的，第二板8包括七个环形电极，表示为10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g。

该设备还包括检测器(未示出)，其连接到检测光纤(detectionfiber)13，检测光纤13适合于收集从被探测的皮肤体积17反向散射的光并且将它引导到检测器，检测器包括适合于产生表示反向散射的光的检测信号的装置(未示出)，正如本领域中已知的。检测光纤13被插入调制器2中的孔中。检测光纤13以这样的方式被定位，即，它的远端13a(即它的开口)位于调制器2的下边界2a(也就是说，在第二偏振器11的处于皮肤那侧的表面)的中心处。在所述实施例中，此表面2a与被探测的皮肤体积17接触。因此，检测光纤13的开口13a紧密接近于被探测的皮肤体积17并且收集更多的光。

调制器2被设置在光路上，以便限定两个照射和检测区中的至少一个；在所述实施例中，它限定照射区。光路从光向皮肤延伸，通过皮肤并且从皮肤到检测器；换句话说，光路在光源12和检测器之间并且通过混浊介质(即，皮肤17)延伸。

调制器2如下工作。

当电极6、10不工作时，即，在它们之间没有施加电场时，液晶7处于它的“缺省状态”。在这样的状态下，调制器2根据偏振器3、11和液晶7的性质，对于NIR光或者是不透明的或者是透明的。实际上，入射光穿过第一偏振器3、通过液晶7并且通过第二偏振器11；液晶可以改变或不改变光的偏振；因此，根据偏振器3、11的相对偏振方向以及不施加电场时液晶7对光偏振的影响，在“缺省状态”下，光可以被透射或者被阻挡。在所述实施例中，在此“缺省状态”下，光被阻挡。当光被阻挡通过调制器2的某区域时，该区域将被称为处于“不透明配置”；这意味着在相应的区域中，偏振器3、11和液晶7的组件对于入射光来说是不透明的。在图1中，区域在调制器2的高度上对应于特定电极10a-10g的形状；换句话说，区域应当被理解为调制器2的包括相面对的电极和其间的液体的体积。

如果彼此面对的一对电极6、10被操作以在它们之间产生电场，则包括在这些电极之间的液晶7的分子取向不同，这改变了液晶7中的透射光的偏振方向，这里该方向垂直于“缺省状态”的方向。电极6、10被操作的状态将被称为“张力状态”(由于在电极6、10之间施加了张力)。在“张力状态”，调制器2的光透射与“缺省状态”相比是相反的。因此，在所述实施例中，在“张力状态”，光被透射。当光被透射通过调制器2的某区域时，该区将被称为处于“透明配置”；这意味着在相应的区域中，偏振器3、11和液晶7的组件对于入射光来说是透明的。

简言之，根据电极之间的电场，液晶7可以处于“缺省状态”(无电场)或者处于“张力状态”。在这些状态的每一个中，相应区域10a-10g可以处于“不透明配置”或者处于“透明配置”。在所述实施例中，“缺省状态”对应于“不透明配置”，“张力状态”对应于“透明配置”。

因此，由于调制器2包括多个独立的电极10a-10g，因而调制器2的一些区域10a-10g可以处于透明配置，而其它区域处于不透明配置。

这样的不透明和透明区域的组合限定了光透射图案。实际上，光通过透明区域被透射到皮肤17，而在不透明区域中被反射(因而被阻挡)。

在以上描述中，将仅参考第二电极板8的附图标记为10a-10g的电极来限定光透射图案。应当理解，第一电极板5的电极6被相应地操作。

在特定实施例中，第一板5的所有电极6连接到地，电场由第二板8的电极10确定。在另一个实施例中则相反。不管是哪个实施例，应当理解，调制器2的区域10a-10g的配置(不透明或透明)的控制取决于彼此相对的第一和第二电极板5、8的电极6、10之间的电场。

可以通过决定区域10a-10g当中的哪一个应当处于透明配置，来容易地选择照射-检测距离，即，照射区和检测区之间的距离。例如，如果除了处于透明配置的第二外区域10b外，所有的区域10a-10g都处于不透明配置，则来自于NIR光源12的入射光被透射通过透明区域10b(并且在调制器2上的其它地方被反射)，透入被探测的皮肤体积17，被反向散射并且在检测光纤13的远端13a处被收集到检测光纤13中。因此，在这种情况下，照射-检测距离是检测光纤13的远端13a和透明区域10b之间的距离。

现在将更详细地描述设备1的操作。

首先并且可选地，执行背景测量。调制器2的所有区域10a-10g处于不透明配置：光不被调制器2的任何区域透射。光在检测光纤13中被收集；这允许建立杂散光的存在、检测的偏移量和检测器13的暗电流。

第二并且可选地，执行“总透射测量”，即，在调制器的所有区域10a-10g处于透明配置时执行测量。这样的步骤可用于快速建立被探测的皮肤体积17的总反射率。结果可用于估计正确的皮肤定位和预期的积分时间(integration time)(下面会说明其应用)。

第三，用有效的照射-检测距离执行测量。调制器2的一个或多个区域10a-10g被切换到透明配置，其它区域处于不透明配置，以针对特定的照射-检测距离。收集在检测光纤13中的信号在检测器(这里不详细描述它的其它元件)中被处理且被积分，以建立在所选的照射-检测距离处的信号。积分时间可以是固定的，或者由上述的总反射率测量来确定，或者可以由测量中的信噪比来确定。在最后一种的情况下，测量将持续直到实现期望的信噪比或者达到时间极限。

对于所有所需的照射-检测距离，重复上述的第三阶段，以便实现在不同的照射-检测距离处执行测量的方法。

应当注意，进入到调制器2的光由第一偏振器3偏振。如果使用偏振的光源(诸如激光器)，则可以取消该偏振器3；偏振器3还可以由位于从光源12到调制器2的光路上的偏振器来替代。

从调制器2出来的光由第二偏振器11(由于它位于调制器2的输出处，因此其可以被称为分析器)过滤。取而代之，如果调制器2不是如上述实施例中那样与被探测的皮肤体积17直接接触，则偏振器可以位于从调制器2到皮肤17的光路上。

围绕检测光纤13的电极几何形状6、10使得光可以以同心环进入被探测的皮肤体积17中。在所述实施例中，环的宽度随着直径的增加而增加。这允许补偿随着增加的照射-检测距离的漫反射率的降低。

本发明已被提出为具有同心环形式的电极，但是对于让入射光通过或不让入射光通过的区域，可以构想其他几何形状。环的优点是它们是距中央光纤相等的距离的连续的几何形状。

在上述实施例中，调制器2用来控制照射区的位置和图案，而检测区的位置和图案是固定的(在所述实施例中，在中心位置，为盘的形式(光纤远端13a))。根据另一个实施例，调制器2用来控制检测区的位置和图案。例如，在这种情况下，光纤可以被插入到调制器的中心并且光被照射在其中；因此入射光根据照射区的固定位置和图案进入。此外，被布置为收集来自调制器的透明区域的反向散射的光的检测器可以位于调制器附近。例如，可以提供透镜，并且透镜将来自于检测器区的光会聚在光纤上或者光谱仪的入口狭缝上。可替换地，光可以被会聚在足够大的光传感器上；这样的传感器不是特定波长的，并且可能需要利用不同的波长依次照射皮肤。再次可替换地，可以直接在调制器之上提供大的光检测器，再次地，其可能需要利用不同的波长依次照射皮肤。当然可以构想其他配置。

无论如何，不被调制器控制的元件可以被安装在调制器内(如上所述)或在调制器之外。

还可以构想使照射区和检测区二者都被调制器控制。

可选地，偏振滤光器可以增加到光检测路径中，其取向与照射光的偏振正交。这导致对于已在皮肤表面上被反射或者已被散射了仅仅一次或两次的光的抑制。结果，增加了有效探测深度。

现在将描述本发明的第二实施例。

对于用来确定葡萄糖浓度的组织的漫反射率光谱法来说，可以在1536nm和1688nm处找到重要的吸收带。为了补偿其它组织成分，对应于这些成分的吸收的其他波长也需要被测量。这扩大了要被测量的波长范围。对于在皮肤上的漫反射率光谱法的典型的波长范围是大约1111-1835nm。

根据本发明的第二实施例，电极板5、8由半导体(例如硅)制成，电极6、10由利用标准的半导体手段得到的掺杂的硅制成。因此，硅替换玻璃作为衬底。还可以利用绝缘体上硅技术来在玻璃板上建立硅层。

硅的第一优点是，与ITO相比，它在上述波长范围内的高透射率。

硅的第二优点是，它对于可见光波长充当滤光器，而玻璃不是这种情况。这里我们可以注意到，关于上述利用玻璃的第一实施例，长通滤光器(longpass filter)可以用来阻挡可见光，后者在进行测量时不是有用的。因此硅可以替换这样的长通滤光器或者充当第二长通滤光器。

硅的第三优点是，由于它是半导体，因此可以容易地将温度传感器和光电二极管集成在传感器层4中，如图1所示。这样的传感器和光电二极管实现在传感器层4上的集成电路中。这样的层4可以加入在第一偏振器3和第一电极板5之间。它还可以与该第一电极板5集成地实现，因为这两者都是基于半导体的。因此，硅板在一侧可以包括传感器层4，在另一侧可以包括电极层5。

这样的传感器可用于监视光源12的输出功率，这对测量的准确度有益。温度传感器还可以用来测量硅的温度，因为硅的透射特性是温度相关的，并且当温度已知时硅的透射特性也已知；这还允许漫反射谱的更准确的测量，特别是用于仪器的校准。如果调制器2与皮肤接触的话，则传感器还可以用来确定病人的皮肤的温度。

现在将描述本发明的第三实施例。

此实施例类似于第一实施例，除了空间光调制器不包括液晶单元而是电润湿单元，其中流体可以在吸收状态和透射状态之间切换，也就是说，在不透明配置和透明配置之间切换。电润湿单元是本领域技术人员已知的，因此，将不再详细地描述此实施例的实现的材料细节。该原理类似于第一实施例的原理：板被设置有电极，并且将液体(例如，水油混合物)包围在其间。当电场被施加于某些电极上时，水和油的位置在单元的相应体积内改变，因而改变液体的光透射。因此，通过将电场施加于某些电极而不施加于其它电极可以获得光透射图案。对液晶实施例所做的所有说明(相关电极的布置、由调制器限定的照射区和/或检测区等等)在可适用时可以被用于此实施例中。

此实施例的优点是，可以使用非偏振的入射光，而且通过单元传播的光不需要被准直(可以注意到，上述实施例中都不一定需要准直)。

现在将参考图3描述本发明的第四实施例。

此实施例是基于电泳液体的进一步的使用，以在皮肤一侧控制调制器的吸收和反射。

如从图3可以看出，调制器2′包括液晶的环形单元7′，类似于上面第一实施例中的环形单元。调制器2′进一步包括电泳液体的环形单元14。在图3中，被表示为白色的液晶单元7′与被表示为黑色的电泳液体单元14交替。检测光纤13′被插入到调制器2′的中心，如第一实施例中那样。在此实施例中，单元7′、14彼此隔离，因此液体7、14被封闭在相应的同心圆柱壁之间。

电泳液体是其中悬浮胶质粒子的液体。悬浮液可以通过施加电场而被移动。根据施加的电场，电泳液体呈现两种状态：吸收状态和反射状态。在所述实施例中，电泳液体包括白色和黑色粒子；白色或者黑色粒子可以通过电场被引导到皮肤一侧的表面(在所述实施例中，与皮肤接触)，从而导致检测器具有可控制的吸收和反射。在吸收状态，来自于被探测的皮肤体积的大部分反向散射的光被电泳液体所吸收。在反射状态，来自于被探测的皮肤体积的大部分反向散射的光被电泳液体所反射。在这两种状态下，电泳液体对于入射光是不透明的，因此对于入射光，起到将处于不透明配置的液晶的作用。

因此电泳液体单元14的功能是：

-阻挡入射光，以及

-在皮肤一侧，控制调制器2′对反向散射的光的吸收和反射。

这允许通过改变作为照射-检测距离的函数的皮肤一侧的调制器2′的(漫射)反射率，来校正光子路径长度。

如果照射-检测距离较大(也就是说，例如，液晶单元7′的最外环中的一个处于透明配置而其它处于不透明配置)，则电泳单元14被控制为对于被反向散射的光是反射的。结果，在第一散射之后回来的光不被吸收，而是由电泳单元表面反射，因此回到皮肤中以用于进一步的散射。在这样的反射状态，被探测的体积不是很深，但是照射-检测距离较大。

如果照射-检测距离较小(也就是说，例如，液晶单元7′的最内环中的一个处于透明配置而其它处于不透明配置)，则电泳单元14被控制为对于反向散射的光是吸收的。结果，在第一散射之后回来的光被电泳单元表面吸收，并且不回到皮肤中进行进一步散射。在这样的吸收状态下，被探测的体积比反射状态下的深，但是照射-检测距离小。被探测的体积较深，是因为穿过接近于皮肤表面的皮肤行进的光具有高的机会到达皮肤表面，并且因此被吸收而不是到达检测器区；因此到达检测器区的光具有比反射状态下更深的平均路径长度。

可以理解，图3的调制器2′的操作很类似于图2的调制器2的操作：利用液晶单元7′(具有电极的光透射图案)来控制照射-检测距离，适格的环7′仅仅是图3中的白色的环。电泳单元14的存在不改变此操作，因为这些单元对于入射光来说是不透明的。此外，调制器2’的在皮肤一侧的吸收和反射根据照射-检测距离的长度被电泳单元14控制；此控制不是二元的而是连续的，也就是说，吸收和反射之间的比率可以被控制。

现在将参考图4和5描述本发明的第五实施例。

此实施例很类似于第四实施例，因为调制器2″被布置为控制调制器的边界对于反向散射的光的(漫射)反射率。

在此实施例中，调制器2″包括电润湿液体单元，如上述第三实施例中那样，在中心位置处具有检测光纤13″。电润湿液体被布置为实现双重功能：

-对于入射光，在不透明和透明配置之间切换的功能，这允许对于入射光产生光透射图案以便控制照射-检测距离，如第三实施例中那样，以及

-控制调制器在皮肤一侧的表面的反射率和吸收率的功能。

在该实施例中，假定当调制器2″处于透明状态时，从皮肤返回的光通过调制器2″并且具有非常小的反射回皮肤中的机会。因此，光被有效地吸收，也就是说，不被反射：在皮肤一侧，调制器2″处于吸收状态。当调制器2″处于不透明状态时，它可以成为反射性的(即，通过使用高度散射的电润湿流体(诸如在水或者油中的散射粒子的悬浮液))：因此调制器2″处于反射状态。

在图4的配置中，调制器2″包括处于透明配置的电润湿液体的外环15，其余的液体处于不透明配置。因此，此配置意味着大的照射-检测距离，而液体的不透明的部分对于反向散射的光处于反射状态。

在图5的配置中，调制器2″包括处于透明配置的电润湿液体的内环16，其余的液体处于不透明配置。因此，此配置意味着小的照射-检测距离，而液体的不透明的部分对于反向散射的光处于吸收状态。

虽然在附图和前面的描述中示出了并且详细描述了本发明，但是这样的示出和描述将被认为是说明性的或者示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

在实践所要求保护的发明时，根据对附图、公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员能够理解和实现对所公开的实施例的其他改变。在权利要求中，词“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“a”或“an”(一或一个)不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所叙述的数项的功能。在互相不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或者作为其它硬件的一部分的光存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式被分布，诸如经由因特网或者其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应当被理解为限制本发明的范围。

Claims (12)

1、用于测量混浊介质中的至少一种物质的浓度的设备，包括：

-至少一个辐射源(12)，适合于照射在至少一个照射区上的混浊介质(17)，

-至少一个检测器，适合于检测从至少一个检测区的混浊介质反向散射的光，并且产生表示反向散射的光的检测信号，

-该设备被布置为对于至少两个不同的照射-检测距离产生检测信号，其中所述照射-检测距离被定义为各照射区和各检测区之间的各个距离，

-该设备包括至少一个空间光调制器(2，2′，2″)，该空间光调制器包括包围液体(7，7′，7″)的至少两个电极板(5，8)，所述电极板支撑多个电极(6，10)，所述多个电极被布置为根据电极(6，10)之间的电场利用液体(7，7′，7″)来限定光透射图案，所述照射区和/或检测区被所述光透射图案限定。

2、根据权利要求1所述的设备，其中所述液体(7，7′，7″)和电极(6，10)被布置为根据电极(6，10)之间的电场通过调制器(2，2′，2″)限定不透明区和透明区。

3、根据权利要求1所述的设备，包括固定的中央检测区(13a，13′，13″)并且被布置为限定圆形的照射区(10a-10g)。

4、根据权利要求1所述的设备，其中所述液体是液晶(7)。

5、根据权利要求1所述的设备，其中所述液体是电润湿液体。

6、根据权利要求1所述的设备，其中所述电极板(5，8)包括半导体。

7、根据权利要求6所述的设备，其中所述调制器(2，2′，2″)包括布置在半导体板(4)上的光传感器和光电二极管。

8、根据权利要求1所述的设备，被布置为控制在所述混浊介质(17)和所述调制器(2，2′，2″)之间的光路上的所述调制器(2，2′，2″)的吸收和反射。

9、根据权利要求8所述的设备，其包括被布置为控制所述调制器(2，2′，2″)的吸收和反射的电泳液体(14)。

10、用于测量混浊介质中的至少一种物质的浓度的方法，包括：

-照射至少一个照射区上的混浊介质(17)，

-检测从至少一个检测区的混浊介质反向散射的光，并且产生表示反向散射的光的检测信号，

-所述方法包括对于至少两个不同的照射-检测距离产生检测信号，其中所述照射-检测距离被定义为各照射区和各检测区之间的各个距离，

-控制至少一个空间光调制器(2，2′，2″)，该空间光调制器包括包围液体(7，7′，7″)的至少两个电极板(5，8)，所述电极板支撑多个电极(6，10)，所述多个电极被布置为根据电极(6，10)之间的电场利用液体(7，7′，7″)限定光透射图案，从而利用所述光透射图案来限定所述照射区和/或检测区。

11、根据权利要求10所述的方法，包括控制作为照射-检测距离的函数的在混浊介质(17)和检测器之间的光路上的调制器(2，2′，2″)的吸收和反射。

12、根据权利要求10的方法在通过近红外光谱学测量人的皮肤中葡萄糖的浓度方面的应用。

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