CN112955075A - 用于分析物质的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于分析物质的装置，包括：‑测量主体(1,1a)，其具有测量表面(2)并且在所述测量表面的区域中至少部分地与所述物质(3)接触以进行测量；激光装置(4)，其特别地具有量子级联激光器(QCL)、可调谐QCL和/或激光阵列，优选QCL阵列，以产生具有不同波长的一个或多个激发束(10)，优选处于红外或中红外光谱范围内，所述激发束(10)被引导至所述物质(3)；以及至少部分地集成在所述测量主体(1,1a)中或与所述测量主体(1,1a)连接的检测设备(5,6,7)，其包括以下：·用于相干检测光(11)的源(5)以及·与用于所述检测光的源可结合或与用于所述检测光的源连接并且引导所述检测光的第一光波导结构(6)，其折射率至少分段地取决于温度和/或压力，其中所述第一光波导结构具有至少一段(9)，在所述段(9)中光强度取决于由于温度或压力的变化在所述第一光波导结构(6)的至少一部分中的所述检测光的相移。

Description

用于分析物质的设备和方法

本申请的工业产权涉及用于分析物质的设备和方法。这些可以用于例如分析动物或人的组织、流体，特别是体液，并且在一个实施方案中，用于测量葡萄糖或血糖。

用于分析物质，特别是用于测量血糖的已知方法例如在以下文献中进行了描述：

1.Guo et al.:"Noninvasive glucose detection in human skin usingwavelength modulated differential laser photothermal radiometry",BiomedicalOptics Express,Vol.3,2012,No.11,

2.Uemura et al.:"Non-invasive blood glucose measurement by Fouriertransform infrared spectroscopic analysis through the mucous membrane of thelip:application of a chalcogenide optical fiber System",Front Med BiolEng.1999；9(2):137-153,

3.Farahi et al.:“Pump probe photothermal spectroscopy using quantumcascade lasers”,J.Phys.D.Appl.Phys.45(2012)，和

4.M.Fujinami et al.:“Highly sensitive detection of molecules at theliquid/liquid interface using total internal reflection-optical beamdeflection based on photothermal spectroscopy”,Rev.Sci.Instrum.,Vol.74,Number1(2003).

5.von Lilienfeld-Toal,H.Weidenmüller,M.Xhelaj,A.

W.A NovelApproach to Non-Invasive Glucose Measurement by Mid-Infrared Spectroscopy:TheCombination of Quantum Cascade Lasers(QCL)and Photoacoustic DetectionVibrational Spectroscopy,38:209-215,2005.

6.Pleitez,M.von Lilienfeld-Toal,H.

W.Infrared spectroscopicanalysis of human interstitial fluid in vitro and in vivo using FT-IRspectroscopy and pulsed quantum cascade lasers(QCL):Establishing a newapproach to non-invasive glucose measurement.Spectrochimica Acta.Part A,Molecular and biomolecular spectroscopy,85:61-65,2012

7.Pleitez,M.et al.In Vivo Noninvasive Monitoring of GlucoseConcentration in Human Epidermis by Mid-Infrared Pulsed PhotoacousticSpectroscopy Analytical Chemistry,85:1013-1020,2013.

8.Pleitez,M.Lieblein,T.Bauer,A.Hertzberg,O.von Lilienfeld-Toal,H.

W.Windowless ultrasound photoacoustic cell for in vivo mid-IRspectroscopy of human epidermis:Low interference by changes of air pressure,temperature,and humidity caused by skin contact opens the possibility for anon-invasive monitoring of glucose in the interstitial fluid.Review ofScientific Instruments 84,2013

9.M.A.Pleitez Rafael,O.Hertzberg,A.Bauer,M.Seeger,T.Lieblein,H.vonLilienfeld-Toal,and W.

Photothermal deflectometry enhanced by totalinternal reflection enables non-invasive glucose monitoring in humanepidermis.The Analyst,November 2014.

本发明的目的是提供设备和方法，所述设备和方法可以用于以特别简单、准确和成本有效的方式分析物质，特别是动物或人的组织或者组织的组分或成分，或流体。本发明的一方面还涉及实现小尺寸的设备。

此外，参考德国专利文献DE 10 2014 108 424 B3。

该目的具体通过具有根据权利要求1所述的特征的设备来实现。在从属权利要求中规定了所述设备的实施方案。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其从属权利要求的相应实施方案。

除了在提交时明确提及的权利要求的主题和示例性实施方案之外，本专利申请还涉及在本说明书末尾列出的其它方面。这些方面可以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。这可以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。

关于以下描述，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。

下文首先是关于在提交时列出的权利要求的主题。

根据专利权利要求1的本发明的特征，通过用于分析物质的装置来实现该目的，所述装置具有：

-测量主体，其具有测量表面并且在用于测量的测量表面的区域中至少部分地与所述物质联接，特别是直接联接或通过介质联接，所述介质特别是流体，或者直接接触或通过介质接触，

-能够产生不同波长的光或激发束的激发辐射源，特别是激光装置，特别是具有量子级联激光器(QCL)、可调谐QCL和/或具有激光阵列、优选具有QCL阵列的激光装置，用于产生一个或多个具有不同波长的激发束，优选在红外光谱范围内，当所述测量主体在所述测量表面的所述区域中与所述物质联接和/或接触时，所述激发束被引导至所述物质，以及

-至少部分地集成到所述测量主体中或与所述测量主体连接的检测装置，其包括以下：

·用于检测光、优选相干检测光的源，以及

·与用于所述检测光的源可结合或与用于所述检测光的源连接并且引导所述检测光的第一光波导结构，其折射率至少部分地取决于温度和/或压力，其中所述第一光波导结构具有至少一段，在所述至少一段中光强度取决于由于温度或压力的变化在所述光波导结构的至少一部分中的检测光的相移。

在本文中，检测光的相移被理解为意指在温度或压力变化之前或没有温度或压力变化的情况下相对于检测光的相位位置的相移。因此，可以根据光强度的变化来确定检测光的相移，并且由此确定折射率的变化。根据折射率的变化，例如，可以确定热波和/或压力波的强度，在优选实施例中，由此反而可以确定吸收强度，并且由此确定待检测的物质的浓度。除了可见光之外，术语检测光还可以意指红外光或UV光或可以穿过光波导结构的另一种类型的电磁波。

通过一个或多个激发束将能量照入物质中，并且激发束作为辐射光波长和待分析的物质中存在的物质以及它们的共振或吸收频率的函数而被或多或少地吸收，其中热能以分子振动的形式释放。除了可调谐激光或激光阵列之外，波长可调谐的光源还可以由不同类型的辐射源形成，例如宽带光源，可以任选地通过滤光器从所述宽带光源中选择单独的波长。例如，可以使用红外范围内的一个或多个发光二极管，其辐射可以在所需波长范围内的窄带中选择。在此，调制也可以发生在光源或光路中。

加热过程在其强度方面遵循激发束的调制，并且产生热波和/或压力波，所述热波和/或压力波在待分析的物质中传播，尤其是向着测量主体传播并且也在测量主体中传播，并且在检测装置中影响第一光波导结构。测量主体与测量表面区域中的物质联接，使得热波和/或压力波可以从物质传递到测量主体上。联接可以直接通过物质与测量主体之间的物理接触来发生，但也可以例如通过插入合适的固体或流体、气体或液体介质来发生。以这种方式，联接也可以发生在例如声压波从物质到测量主体的发射中，并且如果需要，也可以经由通过气态介质的路径发生。通过适当选择物质与测量主体之间的介质，可以提供阻抗匹配，以实现进入测量主体的最佳可能联接。

有利的是，激发束在直接位于测量表面上或以其它方式与测量表面联接的区域中被照入物质中。激发束还可以直接照入与待分析的物质联接或接触的测量表面的区域附近的物质中。激发束可以透射通过体积，通过测量主体中的开口或钻孔，或者特别地还至少分段地通过测量主体的材料，或者经过紧邻测量主体的测量主体的外部边界。如果在测量主体中设置用于激发束的开口/钻孔，则其可以完全穿过测量主体或者形成为盲孔，并且在这种情况下，在测量表面的区域中，测量主体的材料或者其它材料的涂层，例如厚度为0.05mm至0.5mm，特别是厚度为0.1mm至0.3mm的涂层，可以保留在适当的位置。

由于热波和/或压力波对第一光波导结构的影响，在第一光波导结构中至少分段地改变了折射率，并且引起检测光的相移，这导致至少在第一光波导结构的一段中的光强度的可测量的变化。

例如，为了检测这种相移，可以使用干涉测量方法和装置。

因此，本发明还涉及干涉测量方法或干涉测量装置用于定量测量在热波和/或压力波通过期间材料中的温度升高的用途。

测量主体可以由载体形成，检测光源和第一光波导结构可以固定或布置在载体上。检测光源可以直接布置在第一光波导结构的接入点之前，或者通过光波导连接至第一光波导结构的接入点。检测光源也可以作为集成半导体元件直接集成到光波导结构中，例如布置在与光波导结构相同的衬底上。光波导可以实施为光纤光波导或集成光波导。例如，测量装置本身也可以构成或包含其上可以布置集成光波导的衬底。可以使测量主体的材料对于激发光是透明的或不透明的。测量表面可以被定义为测量主体的外边界表面，其可以与待分析的物质联接或接触，其中可以将热波和/或压力波从物质传输通过测量表面至测量主体。

在测量主体的设计中，可以设置的是，第一光波导结构相对于测量表面而布置，使得当测量主体在测量表面的区域中与物质联接/接触时，第一光波导结构受到由激发光的吸收引起的压力波或热波的影响。

例如，可以设置的是，第一光波导结构在测量表面的表面法线方向上的投影的至少一段与该测量表面重叠。

还可以更一般地设置的是，波可以从测量表面，特别是从其中激发束穿过的测量表面的区域沿直线方向到达第一光波导结构的至少一段。

有利的是，如果光波导结构的至少一段，特别是干涉元件，更特别是光波导结构的干涉仪的至少一个臂，位于虚拟圆锥体内，则虚拟圆锥体的轴垂直于测量表面，虚拟圆锥体的尖端位于激发束穿透测量表面的位点处，并且虚拟圆锥体的开口角不大于90°、优选不大于60°、特别是不大于20°。开口角度被定义为圆锥体轴与虚拟圆锥体的包络线之间的角度的两倍。

此外，可以设置的是，第一光波导结构的至少一部分远离测量表面小于2mm、优选地小于1mm、更优选地小于0.5mm。

目的是确保第一光波导结构相对于测量表面以这样的方式布置，即，当测量主体与测量表面的区域中的物质相接触地联接时，通过激发光的吸收而在物质中诱导的热波和/或温度波导致第一光波导结构的至少一部分中的检测光的可测量的相移。

测量表面可以被设计为平面表面，但也可以具有凹陷表面或部分表面，放置的主体或物体可以被很好地对中或定位在所述凹陷表面或部分表面上。然后测量表面可以具有例如部分圆柱形通道或圆顶形状的形状，特别是球形圆顶形状，曲率半径例如为0.5cm至3cm，特别是0.5cm至1.5cm。如果测量表面不是完全平坦的，则在测量表面的凹陷凹部的中心的表面法线或者放置在测量表面上的主体的平坦表面的表面法线将被理解为测量表面的表面法线。表面法线也可以理解为平坦表面的表面法线，其通过桥接测量表面的凹陷凹部形成其延续。

测量主体还可以在测量表面的区域中具有以尽可能无损耗的方式传导热波和/或压力波的材料的涂层。例如，该材料可以是凝胶状或固体，并且它也可以对激发束是透明的，或者它可以在激发束穿过测量表面的区域中具有开口。例如，涂层可以相当薄，厚度小于1mm或小于0.5mm，或者涂层可以相当厚，厚度大于0.5mm，特别是大于1mm，更特别是大于2mm。

上述弯曲的表面形状可以由测量主体的衬底形成，其中设置均匀厚度的涂层，或者衬底可以具有平坦表面，其中可以通过涂层的厚度轮廓实现弯曲表面。

第一光波导结构可以布置在测量主体的与测量表面相对的一侧上，或者布置在测量主体的面对测量表面的一侧的表面上。在这种情况下，测量主体可以形成衬底，在衬底的与测量表面相对的一侧上或直接在测量表面之下安装光波导，例如通过外延气相沉积技术。

第一光波导结构也可以被布置在测量主体或衬底内部，并且测量主体/衬底的材料围绕在所有侧面上，以便确保例如热波或压力波的良好的供应和良好的耗散。在这种情况下，第一光波导结构可以通过已知的制造工艺“掩埋”在衬底内部，即，它的所有侧面被不同类型的材料覆盖，所述材料特别地具有与第一光波导结构本身的光波导不同的折射率。如果光波导本身由硅形成，则它可以被例如氧化硅覆盖。衬底/测量主体也可以完全或部分地由硅制成。集成光波导也可以由塑料(例如聚乙烯)或光学透明晶体材料构成。例如，第一光波导结构可以平行于测量表面进行布置和/或布置在平行于测量表面的平面中。通常，光集成光波导可以被设计为例如所谓的条形波导或狭缝波导，这意味着作为其中光波被引导的材料条，或者作为在由限定的边界材料构成的全反射边界之间适当形成的间隙或中间空间(狭缝)。

在所述类型的装置中，可以提供调制激发束的强度的调制装置。

该调制装置可以通过机械阻挡(机械斩波器)以及使用可控快门或偏转镜装置或具有可控透射的主体/层来控制激发束的强度。此外，调制也可以直接通过控制激发光源/激光光源来实现，或者通过快门或电子强度控制来实现，所述电子强度在激发束从激发光源/激光装置到待分析物质的途中完全或部分地阻挡或偏转激发束。这也可以通过干涉装置或电子可控压电晶体或液晶，或通过改变激发光束的透明度或反射率的另一电子可控装置来进行。此类装置可以提供为激光装置的整体部分或者提供为功能上集成到测量主体/衬底中的功能元件。这是可能的，因为通过设置衬底，集成光学器件和电子器件的三维功能结构可以通过衬底的单层或多层结构来形成。MEMS结构(微机电结构)也可以以这种方式集成到衬底中，例如为了产生用于光调制的可控偏转镜。

在此呈现的方法的一个可能方面是将响应信号的测量聚焦在物质表面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。它被定义为d＝√(D/(π*f))，其中D是样品(例如，在此为皮肤)的热扩散率，并且f是激发束的调制频率。关于皮肤的热扩散率的进一步细节，参考以下出版物：

-U.Werner,K.Giese,B.Sennhenn,K.Plamann,and K.

“Measurement ofthe thermal diffusivity of human epidermis by studying thermal wavepropagation,”Phys.Med.Biol.37(1),21-35(1992)。

-A.M.Stoll,Heat Transfer in Biotechnology,Vol 4of Advances in HeatTransfer,J.P.Hartnett and T.Irvin eds(New York,Academic,1967)，p 117。

应注意，在本公开内容中，以几种方式使用相同的术语“响应信号”。一方面，它可以描述对激发束的激发的物理响应，即，诸如声波、温度升高等。另一方面，它还可以描述代表该物理响应的光信号或电信号，即检测光的强度(作为光信号的实例)，或电信号的强度的测量值。为了表示的简单性和相干性，通篇使用相同的术语“响应信号”，并且在没有进一步解释的情况下，从上下文中可以清楚地看出它是否涉及物理响应(例如，压力波或温度波)、该物理响应的物理结果(例如，检测光的相移)、或者相关的测量信号(例如，由光传感器测量的检测光的强度)。

为了消除来自物质的最顶层的响应信号以提高测量质量，在一个实施方案中，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案中可能是这种情况，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发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发束的适当控制装置和用于响应信号的频谱的评估装置的设备。

还可以提供测量装置，用于直接或间接检测第一光波导结构中的光强度，特别是在其中光强度取决于由于温度或压力的变化在第一光波导结构的至少一部分中的检测光的相移的段中。测量装置本身可以测量第一光波导结构中的光强度或者在联接点处解联接的检测光分量的强度。测量装置可以包括集成到衬底中的光敏半导体元件，例如光电二极管。这允许直接测量光强度。可以例如通过测量诸如温度或第一光波导结构处的场强的其它参数来提供间接测量方法。

可以进一步设置的是，，检测装置包括干涉装置，特别是干涉仪和/或光波导谐振元件，特别是谐振环或谐振板。

干涉仪，特别是Mach-Zehnder干涉仪，可以被提供作为干涉装置，其中检测光被分束器分成两个子光束，所述两个子光束经由干涉仪的两个分开的臂被路由。干涉仪的两个臂暴露于不同程度的温度波和/或压力波的作用，测量臂比参考臂更强烈地暴露于温度波和/或压力波的作用，或者温度波和/或压力波的作用相对于折射率变化在测量臂中比在参考臂中更强。在最佳情况下，参考臂完全不受温度波和/或压力波的作用，而测量臂完全暴露于该作用。

除了上述变量中的光强度的直接测量之外，检测光的强度也可以通过另一个参数(例如温度或场强度)间接地测量，条件是待测量的参数取决于光强度。

为了确保测量臂更强地暴露于温度和/或压力波的作用，可以设置的是，例如第一光波导结构的测量臂在测量表面的表面法线方向上的投影的至少一部分与该测量表面重叠。

此外，为了测量的高效率，可以设置的是，第一光波导结构的测量臂的至少一部分远离测量表面小于2mm、优选地小于1mm、更优选地小于0.5mm。参考臂可以比测量臂更远离测量表面，如本申请中别处更详细描述的。

目的是确保第一光波导结构的测量臂相对于测量表面以这样的方式布置，即，当测量主体与测量表面的区域中的物质接触时，通过激发光的吸收而在物质中诱导的热波和/或温度波导致第一光波导结构的测量臂的至少一部分中的检测光的可测量的相移。干涉仪的测量臂和/或参考臂可以有利地平行于测量表面定向和/或在平行于测量表面的平面中行进。

来自两个臂的光在通过臂之后被重新组合，并且根据更强地暴露于所述作用的臂中的检测光的相移，检测光的两个相互相移的子光束至少部分地彼此抵消。测量的光强度然后被最小化，除非相移超过180度，并且在极端情况下，每个经历多个360度(2π)的全周期。在这种情况下，在温度和/或压力升高的发展过程中，零交叉也可以在两个子光束的相位抵消中被计数，以便确定绝对相移。然而，在许多情况下，由于待检测的小的温度和/或压力作用，相移将不会超过180度。然后，可以以这样的方式设置干涉仪的操作点，即，使得光强度所产生的变化被单调地映射到压力/温度变化上。

可以采取以下措施以确保测量臂比参考臂更多地暴露于温度波和/或压力波的作用，或者温度波和/或压力波的影响相对于折射率变化在测量臂中比在参考臂中更强：

具有或不具有集成到或连接到其上的环形谐振器的测量臂与衬底机械接触。测量臂的光波导可以以正配合和/或材料结合和/或力配合的方式连接至衬底。也可以将其压在衬底上或夹在衬底上。

如果干涉装置仅包含一个或多个环形谐振器或其它光波导谐振元件，则这些也可以与衬底机械接触。环形谐振器或谐振元件的光波导可以以正配合和/或材料结合和/或力配合的方式连接至衬底。它们也可以压在衬底上或夹在衬底上。

干涉仪或其一个或两个测量臂可以以与一个或多个环形谐振器或其它谐振元件相同的方式集成到衬底中，并且例如可以在集成制造工艺中与衬底一起制造。

温度波和/或压力波对参考臂的减小的作用或对光波导的折射率或参考臂中的光路径的减小的作用尤其可以通过光波导的至少一部分或甚至由光纤光波导形成参考臂的整个光波导来实现，在这种情况下，光纤光波导分段地或其长度的大部分或整个长度布置在衬底外部，特别是与衬底间隔开。光纤光波导也可以在衬底的材料外部行进，例如在衬底的凹部中，而不与衬底的材料连接。

参考臂的至少一部分还可以与测量臂分开地延伸穿过第二衬底，在第二衬底上，或者至少分段地与衬底分开或屏蔽或间隔开的衬底部分内或衬底部分上。

在这种情况下，参考臂或第二衬底或部分衬底可以通过气隙或屏障物至少分段地与衬底分开。用于屏障物的可能物质可以是那些比衬底材料软或更不刚硬的物质，并且由例如塑料、弹性体、有机材料、纺织品、纸或泡沫构成。

在任何情况下，例如，参考臂的光学长度的至少10％、特别地至少20％、更特别地至少30％可以位于与测量臂相同的衬底的区域中，或者位于与测量臂相距至少2mm、特别地至少5mm、更特别地至少8mm的另一个衬底的区域中。参考臂的这个区域可以比测量臂更远离测量表面。折射臂的所述部分可以有利地位于热波和/或压力波到达不了的区域中，或者至少比测量臂所处的区域受到至少更小的影响的区域中。

如果测量臂和参考臂至少部分地由不同的材料制成，则可以提供分束器，用于将检测光分束到测量臂和参考臂上。该分束器可以集成到衬底中或者与衬底分开提供。分束器可以被设计成将检测光分布在集成光波导和光纤光波导上，或者分布在两个集成光波导或两个光纤光波导上。

不管测量臂和参考臂彼此之间的布置和距离，测量臂和参考臂可以至少部分地或完全地由不同的材料制成，选择参考臂的材料使得其折射率受到热波和/或压力波的作用影响的程度小于测量臂的材料的折射率。这可以例如通过选择用于测量臂和参考臂的不同原料，或者通过在测量臂和参考臂中相同原料的不同掺杂来实现。还可以设置的是，在参考臂的长度的至少一部分上，检测光穿过流体，特别是气体，例如空气或氮气，或透明液体。

如果使用环形谐振器或其它光波导谐振元件作为检测装置，则可以将其布置在平行于测量表面的平面中。这意味着环形谐振器的所有部分尽可能均匀地暴露于来自测量表面的入射在环形谐振器上的温度波和/或压力波的作用。如果使用环形谐振器或另一谐振元件作为检测装置，或者单独地或者与干涉仪组合，则代替单个环形谐振器或谐振元件，可以使用多个光学级联或并联连接的环形谐振器或谐振元件根据需要形成频率响应。可以通过温度控制或通过调节环形谐振器/谐振元件上的机械压力来调节操作点。可以以这样的方式设置操作点，即产生在共振环/谐振元件中的温度或压力与光强度之间具有单调依赖性的最大温度或压力灵敏度或最大测量范围。

用于分析物质的装置可以包括评估装置，所述评估装置确定由检测装置检测的检测光的强度变化，并由此确定作为激发束波长的函数的吸收强度。由于激发束的调制，可以在有和没有待测量的热波和/或压力波的影响的情况下测量检测光强度，并且可以评估它们的差异或比值或这些值之间的其它关系变量。

特别地，如果提供光波导谐振元件作为干涉元件，或者提供具有两个测量臂的干涉仪，所述测量臂具有相对于测量表面布置和定向的测量段，使得热波和/或压力波连续地到达测量段，则评估装置还可以以这样的方式进行构造，即，使得检测光的强度的过程或时间轮廓，即通过改变折射率对谐振元件失谐的过程，或者当热波和/或压力波或一个或多个波阵面穿过干涉仪的两个测量段/测量臂时，记录干涉仪的两个测量段/测量臂中的相移的过程。

特别地，当使用具有多个测量段的干涉仪时，如果两个测量段均暴露于热波和/或压力波，则可以补偿相移，从而不会观察到检测光强度的变化。然而，如果测量臂/测量段被定位/定向成使所述波连续地到达它们，则将产生反映波在不同测量段上的不同和时移作用的检测光的强度过程或时间轮廓，并且因此允许评估，因为将存在其中波在不同测量段上具有不同作用的时间段。

在光波导谐振元件的情况下，获得反映行波(passing wave)的幅度的检测光的强度的随时间的走向。

在调制的激发束和所产生的热波和/或压力波通过的情况下，可以使用合适的参数(例如检测光强度的周期性变化的幅度)进行评估。

还可以设置的是，光波导结构，特别是第一光波导结构的干涉装置，包括至少在一些部分中固定地连接至测量主体的至少一个玻璃纤维光波导。

玻璃纤维光波导可以以低成本获得，并且由于它的灵活性可以容易地适应现有的要求。然而，它必须与测量主体接触，以便受到压力波和/或热波影响。为此，光波导可以粘结地结合至衬底/测量主体或者以形状配合或力配合的方式连接至衬底/测量主体。例如，玻璃纤维光波导可以安装在衬底的夹紧装置中。

还可以设置的是，第一光波导结构的光波导，特别是第一光波导结构的干涉装置，被集成在测量主体的衬底中或连接至衬底，第一光波导结构特别地具有至少一个硅光波导，其连接至绝缘衬底或被集成到绝缘衬底中，并且特别地硅光波导还至少部分地被绝缘体覆盖，特别是氧化硅，例如SiO₂。

在这种情况下，可以使用来自集成光学器件的已知机构在衬底上构造第一光波导结构，其中可以产生不同折射率的区域，例如通过衬底材料的选择性掺杂或者通过由反应产物形成氧化物层或其它层。这种集成光波导结构可以设置在硅晶片中或硅晶片上。光波导结构也可以形成在聚合物主体中。此外，可以例如使用材料组合GeO₂-SiO₂/SiO₂、GaAsInP/InP.Ti:LiNbO₃来形成集成光波导。

此外，可以设置的是，激发束穿过测量主体的材料，特别是在测量主体的测量表面的区域或邻近测量表面的区域或与测量表面直接邻接的区域中，其中测量主体或被激发束穿透的区域对激发束是透明的。

将在激发束或激发光束的波长范围内提供测量主体的透明度，特别是测量主体的涂层的透明度。也可能不能完全地提供透明度，使得必须允许激发束的某种吸收。然后，可以将被激发束穿透的测量主体的层设计得尽可能薄，例如薄于1mm，例如仅作为测量表面的区域中的薄层。

还可以设置的是，激发束由第二光波导结构引导在测量主体内或在测量主体上。然后，第二光波导结构以这样的方式设计，即，其可以以尽可能无损的方式引导激发束的波长范围内的光或辐射。激发束被联接至第二光波导结构的光波导中，并且在测量表面的区域中与其解联接，并且被导向待检查的物质。可以在照入点和/或解联接点处提供光束整形光学元件，特别是聚焦元件或准直元件，其可以与光波导结构分开提供或集成到光波导结构中。第一光波导结构和第二光波导结构可以单独提供并且彼此分开和间隔开。然而，由于波动方程的线性，它们也可以在没有任何相互作用的情况下彼此相交，使得在光波导结构中存在激发束和检测光均通过的区域。在极端情况下，第一光波导结构和第二光波导结构可以是相同的，并且具有用于激发束以及用于检测光的必要的照入点和解联接点。还可以在评估期间检测和考虑光波导结构中的压力和/或温度变化对激发光的反应。用于产生激发束的激光装置可以集成到测量主体中，并且激光装置的至少一个或多个或全部电子元件可以设置在测量主体的衬底上，特别是设置在同样支撑集成光学元件的相同衬底上。激光装置的电气元件和集成光学元件可以在联合生产工艺中和/或在一系列连续生产步骤中生产或布置在一个或多个连接的衬底上。这导致非常节省空间的布置。当提供用于引导激发束的第二光波导结构时，并且在激发束通过测量主体中的开口被导向待分析的物质的情况下，可以提供这种集成设布置。

还可以设置的是，在激光装置和待分析的物质之间的激发束穿过测量主体的连续开口，其中开口特别地在测量表面前面的距离处终止，或者穿透测量表面，或者布置在直接邻近测量表面和/或与测量表面邻接的区域中。

在这种情况下，激发束在开口中传播，并且在一些情况下，在没有穿过测量主体的材料的情况下，从测量主体面向待分析的物质的一侧上的开口射出。测量主体的薄层也可以保持在测量表面的区域中的适当位置，使得开口不完全穿过测量表面的前面的距离并在测量表面的前面的距离处终止。重要的是，激发束辐射到其中的物质的体积与测量表面相邻，并且与它接触或者以另一种合适的方式与它联接，使得所产生的温度波和/或热波至少部分地撞击测量表面，并且被引导通过它进入测量主体或到检测装置。

测量主体中的连续或基本上连续的开口可以形成直通道，但是它也可以形成具有曲线或弯曲的通道，其中激发束然后可以通过偏转元件或反射元件被引导通过通道。开口可以继续穿过测量主体的涂层，但它也可以终止于涂层，使得激发束被引导穿过涂层。

如果激发束穿过测量主体的至少一个特定层，如果测量主体的材料至少部分地吸收激发束，则激发束可以已经产生测量主体的温度升高，但所述温度升高是可精确计算的。激发光源的周期性操作导致测量主体中的热波，在某些情况下，所述热波到达检测装置并且由此可以被检测到。这种效应可以被计算并且从有用信号中减去。

还可以设置的是，激发束直接沿着测量主体的外部边界被引导至待分析的物质上，并且穿透到测量主体附近的测量表面的延伸部中的所述物质中。然后，检测装置的第一光波导结构，例如干涉仪，可以被设置在直接靠近激发束穿过测量表面的虚拟延续部的区域的测量主体中，使得在那里从物质中射出的热波和/或压力波至少部分地进入测量主体并且到达第一光波导结构。

在其它实施方案中，可以设置的是，测量主体形成为平坦的主体，特别是板形式的平面平行主体，其中测量主体在垂直于测量表面的方向上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％，特别是小于25％，更特别是小于10％。

这种设计可以由用于集成光学器件的平坦衬底(例如晶片)的使用而产生。然后，测量主体的所需厚度受到检测装置所需的空间限制。

其它实施方案可以设置的是，测量主体包括用于将激光装置射入的激发束反射到测量表面上的镜设备，或者承载此类镜装置。

如果激光装置以这样的方式对准，即激光装置中的激发束不是垂直于测量表面而产生的，例如如果激光装置将以节省空间的方式安装在测量主体附近或定向成与测量主体成角度，则这是特别重要的。

还可以设置的是，激发束平行于测量表面或以小于30度、特别是小于20度、更特别是小于10度或小于5度的角度被定向到测量主体中，并且激发束朝向测量表面转向或偏转，其中激发束特别地穿过测量表面或在测量主体中的连续开口的区域中的测量表面的虚拟延续部。

在这种情况下，用于产生激发束的激光装置可以以特别节省空间的方式布置，并且以这样的方式对准，即其产生或解联接平行于测量表面的激发束，或者相对于测量表面以上述浅角之一。

此外，可以设置的是，从测量表面看，固态主体或材料形式的至少一个散热器布置在测量主体中，位于检测装置的后面和/或附近，特别是与检测装置的测量表面相邻并与其热接触，其中，特别地，散热器的主体或材料的比热容和/或比热导率大于检测装置和/或光波导结构的材料和/或光波导结构的衬底和/或构成测量主体的其它材料的比热容和/或比热导率。

原则上，为了尽可能快地散发通过热波引入到检测装置中的热量，在测量主体内或测量主体上设置散热器可能是有利的，使得即使在激发束的高调制频率下，也会产生热能平衡或温度平衡，这允许测量间歇辐射的热量或由此产生的温度变化，而不会发生在过去由于温度变化而失真。

在一些应用中，特别是在干涉应用中，更特别是在Mach-Zehnder干涉仪中，还有利的是将一个测量臂暴露于温度变化或压力波，并且将另一个臂(参考臂)与温度变化或压力波屏蔽开。为此目的，将参考臂与测量臂间隔开和/或提供至少部分地屏蔽检测装置的一部分，特别是干涉仪的参考臂免于热波和/或压力波的屏障也是有用的。这种屏障例如可以由具有比测量主体的材料或测量主体的衬底低的热导率的材料构成。所述材料还可以比测量主体的材料或测量主体的衬底更柔韧或更有弹性或更容易变形，以提供压力波的机械解联接。屏障也可以通过气体间隙形成，所述气体间隙可以被引入到衬底中，例如通过蚀刻或材料去除工艺或者通过增加制造工艺。

为了将Mach-Zehnder干涉仪的参考臂与测量臂隔开，还可以设置的是，将测量臂和参考臂布置在衬底的不同平面中，其中参考臂所位于的平面比测量臂所布置的平面离测量表面的距离更大。

温度和/或压力变化也可以通过光波导谐振环来检测，其中检测光在合适的条件下谐振地传播。如果温度和/或压力条件改变，则谐振由于折射率的改变而失谐，并且发生部分或完全消除。这种共振环具有理想地远高于甚至Mach-Zehnder干涉仪的灵敏度。这种共振环还可以集成到Mach-Zehnder干涉仪的一个臂中，优选地集成到测量臂中。

在本发明的实施方案中还可以设置的是，检测装置的光波导结构包括至少两个测量段，所述测量段特别地布置在干涉仪的不同臂上，并且其中折射率作为压力和/或温度变化的函数，特别是压力波和/或热波的函数而变化，使得在通过测量段的检测光中出现相移，随后作为压力和/或温度变化的函数而在另一段中产生检测光的强度变化，两个测量段以这样的方式设置在测量主体中，即它们通过压力波和/或热波穿过测量主体，所述压力波和/或热波从测量表面开始传播，特别是从激发束穿透它的测量表面的区域开始，依次地，特别是以在时间上相对于彼此偏移的时间间隔或以时间延迟传播。

压力波和/或热波传播通过测量主体，从其中激发束穿过的测量表面的区域开始，最初到达第一测量段，并且在其传输期间暂时改变测量主体的折射率。在这种修饰的折射率有效的时间间隔中，产生相对于检测光的第一相移，所述检测光穿过第二测量段(检测光平行地穿过两个测量段)。这种相移可以通过以上所述的检测光的强度测量来检测。然后，所述波到达第二测量段，并且通过在时间间隔内改变其折射率来显示其效果。如果两个时间间隔重叠，则在重叠的持续时间内至少部分地中和相移。此后，如果仅在第二测量段中发生相移，则再次发生检测光的强度变化的作用。这种时间轮廓可以由评估装置记录，并且由此可以确定第一测量段和第二测量段中的折射率的变化。所确定的折射率的变化可以归因于温度和/或压力的变化，这是待分析物质中激发束的吸收强度的量度。在这种情况下，具有其光波导纵轴的上述测量段有利地相对于测量主体中的压力波和/或温度波的传播方向横向地(特别是以直角)行进，并且更具体地，当从激发束穿过其的测量表面的区域看时，一个在另一个后面。

还有利地提供了评估装置，其使用光波导结构中的检测光的强度变化来确定测量段中的检测光的相移变化的幅度，并由此确定折射率的变化。根据折射率的这种变化，可以确定测量段中的压力和/或温度变化，并且由此，分析物质中的激发束的吸收强度。

本发明还涉及传感器，所述传感器可以用于例如上述类型的装置，其中测量主体具有测量表面，并且所述测量表面在测量表面的区域中至少部分地与物质联接，特别是接触，用于测量温度波和/或压力波。

并且具有至少部分地集成到所述测量主体中或连接至所述测量主体的检测装置，其包括：

·用于相干检测光的光源，以及

·与用于检测光的源可结合或者用于检测光的源连接并且引导检测光的第一光波导结构，其折射率至少在一段中取决于温度和/或压力，

·至少一段，在所述至少一段中光强度取决于由于温度或压力变化在第一光波导结构的至少一部分中的检测光的相移，其中第一光波导结构包括干涉装置，特别是干涉仪和/或光波导谐振环或其他光波导谐振元件，以及

·用于检测干涉装置中或附近的光强度的测量装置。

在本申请中用于设计根据本发明的分析装置的温度传感器所解释的所有特征也可以用于实现独立于分析装置的用于其它目的的传感器，特别是集成光学谐振环或干涉仪的测量臂和参考臂的所有所述布置、设计、材料选择、生产类型和形状。

关于这种传感器，可以测量温度变化或压力波，这可以通过折射率变化来检测。除了上述目的之外，传感器因此也可以用于振动测量，例如地震测量或机械脉冲测量。由于其响应时间短，因此所述传感器被认证用于测量，其中由于其它传感器的惰性，不能使用诸如MEMS传感器的其它传感器。

除了上述类型的装置之外，本发明还涉及用于操作这种装置的方法，其中设置了调制的激发束被导向(特别是通过测量主体)到待分析的物质，并且通过检测装置检测光强度走向或周期性光强度变化，通过测量第一光波导结构中的光强度变化或通过测量与第一光波导解联接的光的光强度，并且从所获取的数据获得待分析物质的吸收光谱来检测激发束的多个波长。

在这种方法中，还可以设置的是，对激发束的不同调制频率进行测量，并且根据所获得的吸收光谱的组合来确定校正的吸收光谱。这允许确定被分析物质在被检查物质中的浓度的深度分布，或者可以通过数学组合或相关性来减少或消除来自特定深度范围的干扰作用。

通常，本发明还包括用于分析物质的方法，特别是使用上述类型的装置，其中在所述方法中

-利用激发传输装置，产生具有至少一个激发波长的至少一个强度调制电磁激发束，所述激发传输装置将所述至少一个电磁激发束辐射到位于所述物质的表面下方的物质的体积中，

-用检测装置检测第一光波导结构中的光强度形式的响应信号，以及

-基于检测到的响应信号来分析所述物质，其中确定响应信号，特别是用于激发束的不同波长的随时间的响应信号走向，并且根据其中激发束具有高强度的每个调制相位结束之后的响应信号的衰减行为，获得关于待分析的物质的表面下的深度轮廓的信息，其中吸收激发束并且产生热波和/或压力波。

还可以设置的是

-使用激发发射装置的不同调制频率，确定多个响应信号走向，以及

-在不同调制频率下的多个响应信号走向彼此组合，并且其中

-从这些中获得针对物质表面下的深度范围的信息。

特别地，在检测到压力变化的情况下，检测装置还可以用于检测声波形式的响应信号，所述声波在待分析的物质中通过激发束的吸收而产生，并且以已知的速度(在人组织中，大约1500m/s)传播到测量表面和检测区域。通过连接至用于激发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，可以测量激发束的调制与响应信号之间的相移，从而可以确定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，因此可以通过建立具有分布在物质的不同深度处的多个吸收位置及其相关联的吸收强度以及到物质表面的传播时间的模型来解释信号，其中吸收强度然后被拟合到随时间的响应信号走向，使得可以重构响应信号走向。由此，可以确定物质中待检测组分的吸收强度以及由此确定局部浓度。

可替代地或额外地，不同的测量也可以在不同的调制频率下进行，并且可以组合不同调制频率下的响应信号，特别是取消和消除来自上部组织层的信号，因为由于污物和死的皮肤细胞的污染，这些信号特别容易发生误差。

上述装置也可以有利地与以下组合

-至少一个其它检测装置，所述至少一个其它检测装置被布置成邻近和/或直接邻接测量表面，所述其它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上彼此相对地定位。在检测区域中，将材料布置成改变其电阻或产生作为温度和/或压力变化的函数的电信号，特别是由于压电效应。

这种额外的检测装置可以用于例如以替代方式测量温度或压力，其中这种测量可以用作环境温度或环境压力的参考测量，或者还用于测量从待分析的物质发射的热波和/或温度波，以便将由检测装置获得的测量与来自其它检测装置的测量相关联。

在下文，将基于附图对本发明进行更详细的说明和解释。

它们显示：

图1具有激光装置和检测装置的测量主体的示意性侧视图,

图2测量主体的侧视图，

图3另一测量主体的侧视图，

图4测量主体上的第一光波导结构的平面视图；

图5测量主体上的第一光波导结构的另一实施方式的平面视图，

图6穿过具有集成光波导的衬底的横截面，

图6a至图6i具有干涉装置的一个或多个衬底的不同实施方案，其中测量主体的影线在一些例示中被显示并且在其它例示中为了清楚起见而被省略，

图6k具有干涉装置的实施方案，其中相移/折射率变化的时间轮廓可以作为压力波和/或热波穿过不同测量段的通道的函数来测量，

图6l在压力波和/或热波通过期间测量段中的检测光的相移的随时间的走向，

图6m激发束经过测量主体的外边界表面进入物质的路径，以及干涉装置的位置，

图6n具有用于联接至待分析物质的声学联接元件的测量主体，

图7穿过具有集成光波导的另一衬底的横截面视图，

图8通过其上粘合有光波导的衬底的横截面，

图9具有用于激发束的连续开口的衬底的横截面视图，

图10具有用于激发束的另一连续开口的衬底的横截面视图，

图11具有用于激发束的第二光波导结构的衬底的横截面视图，

图12具有用于激发束的第二光波导结构的其它实施方式的衬底的横截面视图，

图13用于分析物质的装置的示意性概略图，所述装置具有用于测量结果的处理装置和用于信号的输出装置，

图14至16具有衬底的装置，激发光源和检测光源以及检测器连接至所述衬底，并且具有集成光学元件的另一衬底可以插入所述装置中，

图17具有第一集成透镜和放置在测量表面上的手指的测量主体的横截面，

图18具有第二集成透镜的测量主体的横截面，

图19具有第三集成透镜的测量主体的横截面，

图20具有第一集成透镜和激发束的测量主体的横截面，

图21具有第二集成透镜和激发束的测量主体的横截面，

图22具有第三集成透镜和激发束的测量主体的横截面，以及

图23、图24、图25

具有测量主体和激发光源的多个布置，所述激发光源为激光光源或激发束源的形式，特别是激光装置，其中，所述激发光束借助集成到所述测量主体的衬底中的光波导由所述测量装置引导至所述测量表面。

图1示出了测量主体1的横截面视图，测量主体1的内部结构在该图中未详细讨论。在测量主体1内，示意性地示出了第一光波导结构6，相干检测光由检测光源5辐射到其中。测量装置7用于检测第一光波导结构6中的光强度，所述光强度取决于作用在光波导结构6上的压力或温度。

检测光源5可以被设计为激光或激光二极管，并且被布置在测量主体1上或固定至测量主体1。检测光源5也可以通过玻璃纤维光波导灵活地连接至第一光波导结构6。此外，检测光源5可以作为半导体元件集成到测量主体1内的衬底(在此未示出)中，并且在那里连接至第一光波导结构。

测量装置7还可以通过联接器直接连接至第一光波导结构6，或者通过集成光波导或柔性玻璃纤维光波导(在此未示出)连接至第一光波导结构6。然而，测量装置7也可以集成到测量主体中，并作为半导体元件实施在测量主体1的衬底上。例如，测量装置7可以被设计为光敏半导体元件，例如光电二极管。

除了以上组件之外，可以提供用于测量测量主体1的绝对温度的温度测量装置，以考虑在较长时间间隔(例如，十分之一秒，半秒，一秒或更多秒)上测量的平均温度，这取决于在测量的评估中其它传感器的时间常数。这允许例如校正光电二极管或其它半导体光传感器的温度依赖性。这对于例如由测量装置7测量的光强度的评估是有用的，这可以通过温度校正来改进。或者，可提供温度稳定装置29，其包含加热或冷却元件并将测量主体1保持在恒定温度。例如，该温度可以对应于可以固定的平均温度，例如在20℃，但其也可以对应于其身体组织或体液将被测量的患者的平均体温，因此其可以为约37℃或30℃(暴露的皮肤表面)。

图1示出了可以实施为量子级联激光器或激光阵列的激光装置4。量子级联激光器可以这样设计，即它至少部分地相对于其波长是可调谐的，特别是在红外范围内，更特别是在中红外范围内是可调的。如果激光装置4被设置为激光阵列，则所述阵列的各个激光元件可以是可调谐的、可调整的或固定在特定波长。例如，可以以这样的方式设置各个激光元件的波长，使得它们对应于待分析物质中待检测组分的最大吸收的波长，即，例如葡萄糖的最大吸收。在此描述的用于血糖测量的实例的激发束的波长可以优选地选择为使得激发束被葡萄糖或血糖显著吸收。以下葡萄糖相关的红外波长(真空波长)特别适用于测量葡萄糖或血糖，并且可以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。此外，不被葡萄糖吸收的葡萄糖耐受波长可以用于识别存在的其它物质并排除它们对测量的影响。

然而，由于所述装置也可以用于例如检测和分析其它生物或化学物质，在此也可应用待检测物质的最大吸收。激光阵列的透射元件的数量可以是10至20的数量，或者10至30个元件的数量，或者甚至大于30个透射元件的数量。

也可以被称为激发束产生装置或激发束传输装置的激光装置4具有产生调制的激光束的调制装置8。在这种情况下，调制装置8可以布置在例如激光装置4的控制器中。例如，调制频率可以为100Hz至几兆赫，或者甚至几百兆赫。重要的一点是，第一光波导结构6具有适当的响应时间，并且还可以响应根据调制频率入射的强度调制的压力波或热波。这是使用以下进一步详细描述的干涉检测装置时的情况。

来自激光装置4的光作为激发束10通过测量表面2(所述测量表面被示出为测量主体1的下表面)入射到标记为D的区域中，在该区域中待分析的物质3与测量表面2接触。在物质3中吸收激发束10之后，温度波和/或压力波21从物质被引导至测量主体1并撞击第一光波导结构6。温度和/或压力变化引起其中的检测光的强度变化，其通过测量装置7检测并且传递至处理装置23。处理装置23可以配备有锁定放大器，其与激发束10的调制同步地放大信号。

任选地，测量主体1可以在测量表面2的区域中设置有涂层22，待分析的物质3可以直接应用于测量表面2的区域。这对于保护设置在测量主体1中的衬底材料或促进物质3与第一光波导结构6的机械和/或热联接是有用的。涂层22的材料应以很好地传输压力波和热波的方式设计。它也可以被选择成对激发束10是透明的。覆盖层22原则上也可以设置在第一光波导结构6与待分析的物质之间，例如设置在第一光波导结构6的表面上，覆盖层22还可以用于防止第一光波导结构6内的辐射的直接相互作用，或者至少防止实际光波导结构6外部的这种辐射的渐消部分与应用于测量表面2的物质的相互作用，由于这种接触可以对第一光波导结构6中的辐射具有回溯作用。

还可以提供测量主体与待分析的物质的声学联接，其中测量主体通过插入测量主体与物质之间的介质来吸收在物质中产生的波。介质可以是流体，即气体或液体形式，使得可以在测量主体与物质之间设置距离，例如以测量主体中的空腔或凹部的形式。然后可以将空腔的开口放置在物质上，使得波可以通过空腔进入测量主体。空腔的壁，即测量主体的外表面，可以涂覆有产生良好声学联接(即阻抗匹配)的材料。下面使用图6n更详细地示出和解释这种声学联接。

图2以侧视图示出测量主体1可以形成槽24，槽24被涂层22覆盖。槽24被设置成允许物质3被放置在该区域中的测量表面2上进行分析。这为装置的使用者提供了定向。此外，当身体的一部分，例如指垫，放置在测量表面2上时，槽提供机械稳定。

图3示出了替代设计，即槽24仅由涂层22厚度减小的区域形成。例如，设置在测量主体1内的衬底1a可以用作平面平行体，而不需要进行处理。

图4示出了衬底1a的平面视图，所述衬底1a可以是测量主体1的一部分。衬底1a形成为平面平行体，例如由硅形成，特别是形成为晶片，其可以薄于1mm。然而，也可以提供夹层结构作为衬底，其包括几个晶片层或具有一个或多个凹部(特别是蚀刻区域)的较厚晶片。将干涉仪形式的光波导结构6应用于衬底1a上或衬底1a中。例如，这可以通过首先用氧化硅层覆盖硅晶片并将硅光波导应用于其上来实现。这些可以依次用氧化硅层覆盖。

然后衬底1a可以在一侧或两侧上整体覆盖有保护层或功能层，所述保护层或功能层同样可以由例如硅或聚合物或玻璃构成。

所示的干涉仪12被实施为Mach-Zehnder干涉仪，并且具有测量臂12a和参考臂12b。由检测光源5产生的检测光通过第一光波导结构6的输入光波导6a被路由至分束器6c，在分束器6c处，光被分成分别通过测量臂12a和参考臂12b的两个字光束。参考臂12b可以具有离测量臂12a至少1mm或至少2mm或至少5mm或至少8mm的最小距离，以便尽可能地排除或减少由于进入的温度波和/或压力波的作用对参考臂12b的任何影响。然后，测量主体1以这样的方式相对于激发光束10定位，即从待分析的物质发射的温度波和/或压力波主要到达干涉仪的测量臂12a，并且改变光波导的折射率。

例如，干涉仪的两个臂可以位于平行于测量表面的平面内，也可以位于垂直于测量表面定向的平面内。

结果是在干涉仪的不同臂中传播的光束之间的相移，这导致当光束在第二联接器6d中联接时，根据相位位置，检测光的消除或部分消除。然后由测量装置7在第一光波导结构6的输出光波导6b中或者在其端部处或者在联接点处对检测光的强度进行检测。例如，检测光可以包括在可见范围内或者在红外范围内的波长。

或者，代替干涉仪，可以使用诸如环形谐振器或具有用于联接检测光的元件和解联接元件的板式谐振器的光波导谐振元件作为用于压力和/或温度变化的传感器。

图5示出了作为干涉组件的变型的干涉仪，其与光波导谐振环13组合。这通过干涉仪的测量臂在两个联接点13a、13b处联接至谐振环13来实现。通过将共振环13集成到干涉仪的一个臂中，可以实现该布置的显著更高的温度灵敏度。

图6示出了具有衬底1a的测量主体1的横截面。第一光波导结构的第一光波导15布置在衬底1a上。第一光波导15可以集成在衬底1a上。如从测量表面2可见，在光波导15的后面，以主体的形式提供散热器20，所述主体在其上方平行于光波导15行进并且被引入，例如，封装在测量主体的材料中。散热器20也可以直接放置在光波导15的顶部上。散热器20的材料比光波导15的材料和/或衬底1a的材料和/或覆盖衬底1a的材料具有更高的比热导率和/或更高的比热容。

例如，第一光波导15形成干涉仪的测量臂。相应的参考臂被实施为第二光波导16并且集成在另一衬底1b上，所述衬底1b可以与衬底1a连续地制造，或者与衬底1a联接并且封装在公共测量主体1中。在测量表面2与第二光波导16之间，特别是在衬底1a与第二光波导16之间，布置有热屏障30，其至少分段地平行于在热屏障30与测量表面之间的第二光波导16延伸，并且屏蔽所述热屏障，使其免受通过测量表面2的压力波和/或温度波的作用。替代地或者除了热屏障30之外，光波导16可以通过气体间隙屏蔽测量表面2的区域。例如，可以通过蚀刻或另一种研磨工艺将这种气体间隙引入衬底1a中，或者可以将气体间隙提供在用测量主体1灌封衬底1a的浇铸化合物中。热屏障30也可以作为阻挡压力波的屏障以主体的形式实施，并且为此目的具有比直接围绕光波导16的测量主体1的材料的塑性或弹性更高的塑性或弹性。在许多情况下且由于干涉元件的小尺寸，通过在衬底(例如在衬底1a或衬底1b中)中蚀刻的槽来实施热屏障将是有用的。例如，对于压力波或热波的传导率，热屏障显著低于测量主体或衬底1a、1b的灌封材料。

图6a至图6g示出了干涉装置的各种实施方案，在每个干涉装置中，测量臂和参考臂以这样的方式设计，即关于折射率变化，温度波和/或压力波对参考臂的影响小于对测量臂的影响。在一些情况下，这通过将参考臂定位在距测量表面2比距测量臂更远的距离处来实现。在一些情况下，在参考臂与测量表面2之间提供障碍物或屏障。在其它情况下，参考臂与衬底解联接或间隔开，同时测量臂以导热和/或刚性机械联接连接至衬底。

图6a示出了光波导15a形式的测量臂和光波导16a形式的参考臂。束分离器或分束器被标记为35，而其中测量臂和参考臂的束被重新组合的联接器被标记为36。参考臂在测量主体1的中心区域中以距离测量臂的距离D在长度L上被路由。参考臂布置在测量臂背向测量表面2的一侧上，因此以量D比测量臂更远离测量表面2。

图6b示出了光波导15b形式的测量臂和光波导16b形式的参考臂。在此同样，如在下面的附图中所示，将检测光分布在测量臂15b和参考臂16b上的分束器被标记为35，并且联接器被标记为36。分离器和联接器可以形成为单独的光学元件或集成到测量主体1的衬底中的元件。

参考臂16b在测量主体1的中心区域中以与测量臂15b至少量D的距离被引导。

在测量臂与参考臂之间，可以提供在此也未示出的屏障，所述屏障保持热波和/或压力波远离参考臂。

测量臂也可以具有比参考臂的长度更长的长度，因为测量臂至少分段地以环形行进和/或具有螺旋或曲折的形状。然而，还可以设置的是，参考臂至少分段地以环形行进和/或具有螺旋或曲折的形状。测量臂和/或参考臂的环、螺旋或曲折部分当然可以在平行于测量表面2的平面中行进，也可以在垂直于测量表面2的平面中行进。

图6c示出了光波导15c形式的测量臂和光波导16c形式的参考臂。测量臂作为光波导延伸，其通过固体材料37铸造或胶合到测量主体1的衬底的开口中。材料37适于以尽可能短地延迟传导热波和/或压力波。例如，材料37可以是树脂或聚合物。光波导15c例如可以是光纤光波导。形成参考臂的光波导16c可以沿着测量主体1行进，而不与其刚性联接，并且被实施为光纤光波导。

图6d示出了光波导15d形式的测量臂和光波导16d形式的参考臂。光波导15d可以作为集成光波导集成到测量主体1的衬底中。光波导16d可以在测量主体1上或在测量主体1中在嵌入部分内延伸到材料38中，材料38以这样的方式构造，即其传导的热波和/或压力波比测量主体1的材料或测量主体1的衬底的传导的热波和/或压力波小很多。例如，材料38可以形成为硅酮，通常形成为弹性体和/或泡沫。

图6e示出了光波导15e形式的测量臂和光波导16e形式的参考臂。两个光波导15e、16e在测量主体1内延伸，特别是作为集成到衬底中的光波导，但由屏障层39分开。这由传导热波和/或压力波的材料构成，该材料比测量主体1的材料或测量主体的衬底更不好。例如，屏障层39可以形成为硅酮，通常形成为弹性体和/或泡沫，或者由软的(例如热塑性的)塑料形成。屏障层39还可以至少分段地实施为气体间隙。

图6f示出了光波导15f形式的测量臂和光波导16f形式的参考臂。测量臂布置在例如测量主体的狭缝形开口40或测量主体1的衬底与测量表面2之间。参考臂布置在开口40背向测量表面2的一侧。开口可以实施为盲孔，例如，作为钻孔或作为多个钻孔。测量臂也可以具有比参考臂的长度更长的长度，因为测量臂至少分段地以环形行进和/或以螺旋或曲折的形状在开口40之上行进。然而，如附图中所示，还可以设置的是，参考臂至少分段地以环形行进和/或具有螺旋或曲折的形状。

图6g示出了光波导15g形式的测量臂和光波导16g形式的参考臂。参考臂布置在狭缝形开口41背向测量表面2的一侧，并且垂直于图平面穿过测量主体1。开口41也可以被实施为一个或多个钻孔，但也可以被引入到通常用于形成衬底的技术中，例如蚀刻技术或激光切割或其它研磨工艺。这种衬底也可以在加成工艺(3D印刷)中形成。测量臂也可以具有比参考臂的长度更长的长度，因为测量臂至少分段地以环的形式行进和/或具有螺旋或曲折的形状。然而，如附图中所示，还可以设置的是，参考臂至少分段地以环形行进和/或具有螺旋或曲折的形状。环、螺旋或曲度可以各自在平行于测量表面2的平面内行进，也可以在垂直于测量表面2的平面内行进。

图6h示出了两个光波导15h、16h，光波可以通过光波导谐振环形式的谐振元件17h联接在两个光波之间。

反馈至光波导15h并从光波导15h传输/过联接至光波导16h或经由另一光波导谐振环19h传输/过联接至光波导18h的光波的强度取决于光波的波长与谐振元件或多个谐振元件的谐振波长的距离，所述光波的强度例如通过在光波导16h或18h处解联接的光波的强度与联接至光波导15h中的光波的强度的比率来测量。波压力和/或温度波可以通过折射率的变化来使谐振元件失谐，使得谐振元件代表有效的温度和/或压力传感器。如图所示，多个这样的元件，例如至少两个、至少三个或至少五个，也可以串联连接以增加灵敏度。

多个，例如至少两个、多于两个、多于三个或多于五个这样的元件17i、19i的并联连接也是可以想到的，如图6i所示，在输入光波导15i与输出光波导16i之间。这还允许控制温度和/或压力测量的灵敏度。

当使用光波导谐振元件时，可以通过评估装置测量检测光的强度的时间轮廓，并且由此，可以测量压力波和/或热波通过期间的温度或压力的随时间的走向。根据当使用调制时可以是周期性的时间轮廓，可以确定待分析的物质中激发束的吸收强度，并且由此确定光谱。例如，检测光的强度随时间的走向可以用于评估激活的、调制的激发束与激发束钝化的强度的强度偏差的幅度或平均值。

与图6a类似，图6k示出了光波导15a形式的测量臂和光波导16a形式的参考臂。束分离器或分束器被标记为35，而其中测量臂和参考臂的束被重新组合的联接器被标记为36。参考臂在测量主体1的中心区域中以距离测量臂的距离D在长度L上被路由。参考臂16a布置在测量臂背向测量表面2的一侧上，因此以量D比测量臂远离测量表面2。参考标记23表示评估装置，其检测和评估联接器36后面的光强度，并且将其分配给检测光的相移，并且因此检测和评估待分析的物质中激发束的吸收强度。

在测量主体内部，可以布置一个或多个散热器和/或一个或多个热屏障，或者这两者都不能布置，因此测量主体1也可以是均匀的并且没有散热器或热屏障。

从物质通过测量表面2传播到测量主体1中的热波和/或压力波首先撞击干涉仪的第一测量段(测量臂15a)，并且在那里产生检测光的相移。根据波在测量主体中的传播速度和距离D确定的时间t之后，在干涉仪的第二测量臂/参考臂16a中产生相移。如果两个相移在一段时间内同时持续，则相移抵消并且不产生检测光的强度的任何变化。在其中波仅在一个臂/测量段15a、16a中起作用的时间间隔期间，第一臂中的检测光接着另一臂中的检测光引导或滞后。由于波在测量主体中的已知传播速度，该事件序列的时间轮廓是可预测的。由评估装置23检测的检测光的强度的变化幅度允许确定热波和/或压力波的幅度，并因此确定待分析的物质中的激发光的吸收强度。

图6l示出了检测光在垂直轴上通过干涉装置之后的强度特性I，其相对于水平轴上的时间绘制。

在时间t1，波到达测量臂15a上的测量主体，引起检测光相对于经由参考臂16a到达的光的相移。因此，强度从I1下降到I2。在时间t2，波到达参考臂16a，在参考臂16a中，它还引起相同幅度和方向的相移。由于波在测量臂上的影响仍然持续，因此消除了相移，使得不会发生来自干涉装置的不同臂的光分量的(部分)消除。检测光的强度在t2之后再次达到值I1。然后，强度在t3之后降低，因为现在仅在参考臂16a中存在相移，并且在t4之后，即，在波已经完全穿过干涉装置之后，强度I1再次出现。I1与I2之间的差异可以用于确定波的幅度，并且因此确定激发束在物质中的吸收强度。

图6m示出了一种装置，其中来自激发束源4的激发束10穿过测量主体1的边界表面进入到物质3中，以在那里被吸收，所述测量主体1的边界表面由风格化的圆表示。从那里，热波和/或压力波被释放并且尤其传播到测量主体1中并传播到干涉装置12。

此外，示出了激发束源’的另一个位置，从该位置激发束10’对角地辐射经过测量主体1进入物质3，并且在测量主体1下方被吸收。在这种情况下，甚至更大比例的波到达测量主体1和干涉装置。激发束通过光波导的引导也是可以想象的。由另一种材料制成的主体(由虚线示出)可以附接至测量主体1，该主体例如对激发束10是透明的，特别是比测量主体1的材料更透明。

图6n示出测量主体1可以不仅通过直接物理接触，而且通过插入诸如固体材料的中间层或流体层或气体层的介质，与测量表面区域中的待分析的物质联接。

图6n示出了测量表面2上的凹部200的具体情况，所述凹部200也可以任选地被测量表面2上的凸起边缘201包围。另一种产生空腔的方式是简单地在测量表面上提供周边凸起边缘。如果测量表面2被放置成与待分析的物质(例如活体的身体部分)接触，则在物质与测量主体之间形成空腔，所述空腔形成声学联接元件。压力波和/或热波可以从物质进入空腔并通过气态介质进入测量主体，其中波可以被干涉元件6检测到。由于干涉测量方法的高灵敏度，因此也可以进行有效地声学检测波并测量其强度。

激发束可以直接从激发束源4通过空腔200被路由至待分析的物质。为此目的，测量主体可以至少部分地包括用于激发束的开口，或者后者可以通过光波导被引导通过测量主体。激发束还可以至少部分地被引导通过测量主体1的材料。

图7示出了测量主体1的变型，其中干涉布置的光波导15、16布置在衬底1a面向测量表面2的一侧上。在该侧，衬底1a覆盖有覆盖和保护光波导15、16的涂层42。通过这种布置，代表干涉布置的测量臂的光波导15中的至少一个可以通过来自物质3的温度波和/或压力波直接到达。参考臂16应通过未示出的机构被屏蔽以免受压力波和/或温度波的影响。例如，参考臂16可以被定位成充分远离测量臂15，以比测量臂明显更少地受到压力波和/或温度波的影响。

图8示出了一种变型，其中利用牢固地连接至衬底的光纤光波导15’、16’来实现干涉布置。在所示的实例中，通过粘合剂14实现连接。光波导可以在测量主体/衬底的槽中行进。

图9示出了穿过测量主体1的横截面，其具有钻孔形式的连续开口18，激发光束10可以沿直线通过所述连续开口18并且进入待分析的物质3。如果测量主体1在其下侧设置有涂层22，如图1所示，开口18可以在涂层处终止，条件是涂层对激发束10是透明的。然而，开口18也可以完全穿透涂层22。

例如，可以在开口18中提供透镜或准直器31形式的束整形元件。图9中所示的激发束的束导引可以与图中所示及上文所述的任何类型的干涉装置(图9中未示出)组合。

图10示出了其中激光装置4将激发光束10直接辐射到平行于测量表面2的测量主体1中的布置。在测量主体1中设置有连续开口18’，所述连续开口18’朝向测量表面2成直角地弯曲。在方向改变的区域中，提供反射元件32，例如以镜的形式。在所示的布置中，激发光束10可以以直角通过测量表面2进入待分析的物质3。图10中所示的激发束的束导引可以与图中所示及上文所述的任何类型的干涉装置(图10中未示出)组合。

图11示出了通过测量主体1的横截面，其中提供了用于引导激发光束10的第二光波导结构17。这可以被设计为集成到测量主体1的衬底中的集成光波导。对准第二光波导结构17，使得激发光束10被垂直地引导通过测量表面2。然而，也可以想到，第二光波导结构17的光波导以小于90°，例如小于70°或小于50°的角度导向测量表面1。激光装置4可以直接联接至第二光波导结构17，或者通过插入束整形元件，例如透镜(图11中未示出)，但也可以提供柔性光纤光波导，用于在激光装置4与第二光波导结构17之间引导激发束10。图11中所示的激发束的束导引可以与图中所示及上文所述的任何类型的干涉装置(图11中未示出)组合。

在面对测量表面2的第二光波导结构17的集成光波导的端部，还可以提供束整形元件，例如透镜(图11中未示出)。

图12示出了在第二光波导结构17内的更复杂形状的集成光波导17a，其引导激发光束10。激发光束10例如平行于测量表面2联接至第二光波导结构17的集成光波导17a中，并且由所述集成光波导17a在穿过测量表面2的方向上重新定向，特别地，所述激发光束10以直角或以小于90°，例如小于70°或小于50°的角度穿过。在衬底1a中，调制装置8集成在第二光波导结构17的区域中，其通过处理装置23执行激发光束的强度调制。调制装置8可以例如通过布置在第二光波导结构17中或第二光波导结构17上的压电元件，或者通过调制第二光波导结构17的透明度的加热元件，或者通过用于偏转激发光束10的MEMS镜元件来实施。

引导激发束10的第二光波导结构17的集成光波导17a具有平行于测量表面行进的部分和沿朝向测量表面2的方向行进的部分，特别是与测量表面2成直角。使用集成光学领域的机构以已证明的方式在衬底1a中形成这种光波导是可能的。

图13示意性地示出了用于分析物质的装置获得的测量数据的处理。在图13的左侧部分中，示出了用于产生激发束的测量主体1和激光装置4，以及测量装置7。测量装置7，特别是激光装置4连接至处理装置23，处理装置23可以被实施为微控制器或微计算机，并且包括至少一个处理器。在处理装置中，由测量装置7获取的可变光强度的测量数据与调制的激发束的数据，即与各自发射的波长和调制的随时间走向的组合或相关。以符号形式示出了三个图，其中最上面的一个示出了相对于时间绘制的调制激光脉冲，而中间的图示出了测量数据随时间的走向。每当热波和/或压力波到达干涉元件时，例如，通过激活/钝化或调制激发束，元件通过折射率的变化而失谐，或者来自干涉仪的不同测量臂的波分量被消除或部分消除。这在检测光穿过干涉元件之后改变检测光的强度。除了显示待分析的物质中的激发束的吸收强度之外，这种随时间的走向还反映了作为来自物质表面下方的不同深度的信号的混合而在激发束的每个调制周期中被发送至装置的信号的混合特性，并且由于传输时间差，在每个激光脉冲之后产生测量信号的特定衰减特性。来自不同深度的信号不需要彼此分离，但是这可以使用在本文别处解释的不同分析方法来进行。

第三个图和底图显示了光谱图，其中测量的光强度相对于一系列光谱中的激发光束的辐射波长或波数而绘制。

例如，这些数据可用于获得患者的生理值，所述生理值通过测量身体组织或体液中的某些物质的浓度而获得的。这种情况的实例是血糖测量，其测量身体的一部分中的葡萄糖浓度。根据图13，可以通过通信装置25使用远程计算机或分布式计算机系统(云)来比较测量值或预处理值。例如，可以从云或远程计算机输入参考值以解释测量值。参考值可以基于患者的身份和可以为他/她单独存储和检索的数据。为此目的，必须在处理装置23中输入患者的身份，或者必须通过单独的测量来确定患者的身份，例如通过可以集成到测量装置中的指纹压力传感器来确定患者的身份。

在云内，还可以将数据与来自其它患者的测量进行比较，或者与来自同一患者的先前测量进行比较，包括考虑诸如患者位置处的温度、气压或空气湿度的环境条件。用于获取这些值的传感器可以集成到根据本发明的用于分析物质的设备/装置中。

作为处理结果，处理装置23可以使用第一输出装置26以诸如最佳、良好、合理等信息的形式，例如以三级或五级输出趋势信息，可以更好地涉及颜色或符号，或者以颜色或符号的形式。在允许特定值显示的另一个输出装置27中，可以在屏幕或数字显示器上输出测量值。此外，可以将测量值或测量值趋势输出到软件模块28，软件模块28也可以在例如单独的移动处理装置(例如移动电话)中运行。在该单元中，评估的测量结果然后可以用于例如准备要服用的餐或选择可用的食物和食物的量。此外，可以对特定数量的某些食物的消耗做出建议。这可以被链接到例如准备的提议，该提议可以从数据库中被检索，并且特别地，也可以以电子形式被发送。该准备指令也可以被发送到自动食品准备装置。

在一个实施方案中，可以经由显示装置/显示器27或与之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，或以胰岛素泵的形式向给料装置的自动信号传输。

处理装置23可以集成到装置的外壳33中，但它也可以单独提供，例如在移动计算机或移动无线装置中。对于这种情况，必须例如使用无线电标准在布置在外壳33中的组件，特别是测量装置7与处理装置23之间提供通信接口。外壳33可以被设计为可穿戴的情况，例如也可以被设计为可以以手表(可穿戴的)的方式穿戴在人的手腕上的情况。在另一个实施方案中，激光装置也可以布置在外壳外部，并且被设计成被联接用于测量。所述联接可以例如通过光纤光波导和/或通过将激光装置应用于外壳的参考表面上相对于用于测量的测量主体适当对准激光装置的激发束来实现。

图14示出了衬底100的平面视图，衬底100承载例如激光装置，特别是激光阵列形式的激发光源4。此外，衬底100承载检测光源5和测量装置7，例如，以用于测量检测光的强度的辐射敏感半导体元件的形式。元件4、5或7中的每一个也可以完全或部分地集成到衬底100的半导体结构中，或例如由微机械制造技术和掺杂从衬底100制造。衬底包括光波导101、102、103，光波导101、102、103完全或部分地集成到衬底中，或者以光纤光波导的形式固定到衬底上，例如在V形槽中，其足够精确地定位光波导。光波导101引导激发光/激发辐射，而光波导102、103引导检测光/检测辐射。

如在图15中特别清楚地看见，衬底100具有精确微机械装配的开口105，另一衬底1a可以以这样的方式装配到开口105中，即，光波导101、102、103中的一个或多个直接终止于另一衬底的相应连接光波导(未示出)的前面，使得被引导的辐射可以直接联接至另一衬底1a的光波导中，然后从它们朝向测量装置/检测器7的光波导解联接。为此目的，还可以提供联接元件，这增加了联接的效率。如图16和可比的图12所示，衬底1a然后包括将激发光引向测量表面的集成光波导。此外，衬底1a具有集成的干涉元件，其具有集成的连接光波导。测量表面可以位于衬底100、1a的任一侧上。如果测量表面位于图15中的下侧，则可以在开口105内提供窗106作为衬底100中的连续开口。

与图18至图22类似，图17示出了衬底1a的横截面图，第一光波导布置6嵌入其中作为检测装置的一部分。为了清楚起见，在切割部分中省略了阴影区域。在每个图中，测量表面2位于衬底1a的上部。为了说明目的，在图17中，如图20所示，人的手指107被示出为测量对象的实例，测量对象的物质被分析。手指放置在测量表面2上用于分析。

图17至22分别示出了衬底，其材料对于红外区域中的激发束10或通常在激发束的波长范围中的激发束10是可透过的或至少部分可透过的。例如，这适用于红外范围的硅衬底。因此，激发束可以被引导通过衬底材料，或至少通过有限的层厚度，到达测量表面，并且通过测量表面进入待测量的物质。在这种情况下，不需要为激发束10在衬底中提供连续开口。激发束可以被引导经过或通过第一光波导结构6。激发束在测量主体中行进的距离的一部分也可以在开口/空腔内。为此目的，可以在测量主体中至少分段地设置开口。例如，衬底的薄层然后可以保持在测量表面的区域中的适当位置。然而，在测量主体的部分中，材料插入件可以以光波导的形式提供，所述光波导由对于激发束比衬底的材料更透明的材料制成。

在图17至图22和图23至图25中，示出了用于引导激发束单元的各种构造。为了清楚起见，在每种情况下省略了检测装置。当然，检测装置的所有所述设计可以结合图17至图25所示的激发束引导的设计来实施。

在测量主体或衬底1a与测量表面2相对的一侧，透镜108、108’、108”被集成到衬底中，具体地由衬底的材料形成，并且例如使用研磨方法，具体地通过蚀刻从衬底的材料中提取。

在图17至图22中示出了可能的透镜形状的三个实例，在图17和图20中示出了第一透镜，在图18和图21中示出了第二透镜，并且在图19和图22中示出了第三透镜。

第一透镜108对应于正常折射的折射凸会聚透镜，第二透镜108’对应于研磨成Fresnel形式的(折射)会聚透镜(Kinoform透镜)，并且第三透镜对应于衍射透镜，所述衍射透镜通过衍射将激发束10聚焦在同心晶格结构上。

透镜的光轴可以各自垂直地定位在测量表面2上，使得激发光源可以直接直射穿过衬底1a。然而，光轴也可以相对于垂直于测量表面2的垂直方向而倾斜，以便允许激发光源相对于衬底以一定角度的潜在节省空间的定位。

图20、图21和图22各自示出了衬底1a上的透镜形状108、108’、108”，其中激发束10和聚焦束10a聚焦在待分析的物质上。

在图17至图22中，在每种情况下在测量表面附近的衬底中提供干涉元件，然而，在这些图中，主要目的是示出激发光束10的束引导。

图23示出了具有传感器层1’的测量主体1的横截面，其中激发束10被引导出激光布置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也可以延伸穿过层1’直到测量表面2，但也可以设置的是，层1’具有用于激发束8的槽，或者激发束8穿过层1’的材料。此外，在所示的示例性实施方案中形成测量主体1的衬底的某一层厚度可以保持在测量表面的前面或层1’的前面，并且被激发束10穿过。在测量表面2的区域中，例如直接邻接测量表面2和/或在层1’内，可以提供透镜140以将激发束10聚焦在待检查的物质中的点上。光波导126在从激光装置4到测量表面2的直线上行进，并且穿过由层1’或衬底1中的干涉元件(未详细示出)形成的检测装置。例如，如果激光装置4’位于测量主体的侧面(参见图25)，则光波导也可以部分地或完全地沿着测量主体1的表面行进。在图23中，光波导127首先从激光装置4’在测量主体表面处或测量主体表面上的长度的第一部分上行进，然后，以便与光波导126一样，在其长度的第二部分上继续穿过测量主体。在光波导的方向改变的区域中，激发束可以被反射，例如在镜上，或者光波导可以在那里弯曲。这种光波导126、127可以通过制造技术(例如使用SOI-绝缘体上硅技术)集成到测量主体1的材料中，或者以通过例如粘合剂结合连接至其上的光纤光波导的形式集成到测量主体1的材料中，或者光波导可以在其长度的一部分上集成到测量主体1的材料中，并且在其长度的另一部分上实施为光纤光波导。

然而，从图24中可以看见，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将激发束10从测量主体1上设置有激光设备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，从而允许在被激发束穿透的区域和检测区域之间保持最小的距离。激发束10也可以以与测量表面2的表面法线成0度至60度的角度，具体为0度至45度的角度，撞击测量表面2，并且穿过测量表面2。

由于进入待分析的物质的低穿透深度，尽管倾斜的辐射方向，但激发束10与物质相互作用的物质的区域直接位于检测装置的下方，检测装置例如可以是干涉元件的形式。例如，弯曲光波导133、134的至少一些部分可以作为光纤光波导放置在测量主体1的钻孔或类似的凹部中，其中它们被胶合或封装在适当的位置。

从图25中可以看见，还可以提供光波导135、136、137、138用于引导激发束10，所述激发束10例如沿测量主体1的一个、两个或三个不同的、相互相邻的表面在多个方向和/或两个或三个相互垂直的方向上被路由。例如，这种光波导135、136、137、138可以集成到相应的测量主体1中，如图23和图24所示的光波导一样。在测量主体的表面上，这在SOI技术中或根据测量主体1的材料，在相关的固态制造技术中特别简单地实施。为此目的，光波导可以被结合到硅衬底中，其被氧化硅层或其它层覆盖并与衬底分离。为此，可以首先将合适的凹部蚀刻或溅射到衬底中，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，光波导的覆盖物可以与测量主体的表面齐平地对准，使得光波导不会突出超过测量主体1。光波导135、136、137、138沿着测量主体的表面的路线防止激发束与检测装置的任何相互作用。然后，最后的光波导138终止于激发束10应进入待分析的物质3的区域。在光波导138的端部，可以提供元件，例如将激发束引导到物质3中的镜。

图25中在图的右下部分的区域142中所示的细节示出，光波导138也可以布置在测量主体1的槽(虚线示出)中，对角地引导到测量表面2上，使得光波导的纵轴被定向为平行于通过测量表面2的槽的底部141并且被定向在待分析的物质3上。

除了上述权利要求和示例性实施方案的主题之外，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：

-通过所述身体的表面的第一区域发射具有一个或多个特定激发波长的激发光束(激发束)，

-通过机械、电或光斩波器，特别是顺序地对具有一个或多个频率的所述激发光束进行强度调制，特别是通过所述激发光源、用于作为激发光源的激发激光器的谐振器或可移动镜装置的调节装置、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、或联接至MEMS快门或镜装置、或束路径中的关于透射或反射可控制的层的电子控制，以及时间解析地侦测响应信号

-通过布置在所述身体外部的检测装置，其中所述响应信号是由于所述激发光束在所述身体内的波长依赖性吸收和温度波和/或热波向所述检测装置的发射的影响而引起。

检测装置可以包括，例如，具有检测区域的光学介质/测量主体，所述检测区域特别地邻近或直接邻接测量表面(其对应于与待分析的物质接触的测量主体的边界表面)，并且在压力或温度变化的情况下，其通过改变折射率来影响穿过测量主体的检测光束。特别地，检测光的强度可以受到压力和/或温度的变化的影响。

例如，检测器/检测装置可以具有集成在衬底上的光波导，特别是在“绝缘体上的硅”技术中。例如，硅被用于光波导。SiN的使用也是可能的，其中光波导应至少部分地被具有与Si或SiN的折射率不同的折射率的氧化硅覆盖。

在一个实施方案中，可以通过干涉或通过操纵激发传输装置的辐射的相位或偏振来进行调制，特别是如果这包括激光装置。还可以通过控制主动操作的压电元件来进行调制，所述压电元件是测量主体的部件或元件，并且其透射或反射特性或反射率可以由压电元件上的电压控制器来控制。响应信号可以为例如反射测量束的强度或偏转角或利用压电效应工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，激发光束/激发束由多个发射器或多发射器产生，特别是以激光阵列的形式，其同时或顺序并且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，包括以下步骤：

-产生光学介质/测量主体与所述身体的物质表面之间的接触，使得所述测量主体的表面(例如测量表面)的至少一个区域与所述身体的表面的第一区域接触；

-将具有激发波长的激发光束发射到位于所述表面的所述第一区域下方的所述物质中的体积中，特别是通过与所述物质表面的所述第一区域接触的所述光学介质的所述表面的区域，

-通过光学方法测量所述测量主体的所述表面的所述第一区域中的温度或温度变化和/或压力变化，

-使用作为所述激发光束的波长的函数的所检测的温度升高来分析所述物质。该过程可以在对不同调制频率的一次测量期间进行，并且可以组合不同调制频率的结果。

4)根据方面1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测光束由产生所述激发光束的相同光源产生。

5)根据方面1或前面或后面的任何其它方面之一所述的方法，其特征在于，所述激发束是强度调制的，特别是脉冲激发光束，特别是在红外光谱范围内，其中调制速率特别为1Hz至10kHz，优选为10Hz至3000Hz。

6)根据方面1或前面或后面的任何其它方面之一所述的方法，其特征在于，通过具有多个单独激光器的集成设备，特别是激光阵列，同时或顺序或部分地同时和部分地顺序地产生所述激发光束的光。

7)根据方面1或前面或后面的任何其它方面之一所述的方法，其特征在于，根据在所述激发光束的不同调制频率下获得的响应信号，所述响应信号的强度分布被确定为产生所述响应信号的所述表面下方的深度的函数。

8)根据方面1或前面或后面的任何其它方面之一所述的方法，其特征在于，根据所述响应信号的相位位置，即通过所述检测光的强度特性与在所述激发光束的一个或不同调制频率处的所述调制激发光束的相位相关而测量的待分析的物质中的温度和/或压力特性，作为产生所述响应信号的所述表面下方的深度的函数来确定所述响应信号的强度分布。

9)根据方面7或8所述的方法，其特征在于，为了确定作为所述表面下方深度的函数的所述响应信号的所述强度分布，对不同调制频率下的测量结果进行加权并相互组合。

10)根据方面7、8或9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所述激发光束的物质的物质密度根据在所述身体的所述表面下方的深度上的所述强度分布来确定。

11)根据方面1或前面或后面的任何其他方面之一所述的方法，其特征在于，在检测所述响应信号/信号直接之前或之后或期间，在进行所述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，特别是指纹测量，并且识别身体，特别是人，并且特别地，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。

生物测定测量还可以包括当在激发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，可以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。

12)用于分析物质的设备，具有：

用于将各自具有激发波长的一个或多个激发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；用于调制激发光束的装置，其由辐射源的调制设备特别是其控制装置、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/或布置在光束路径中的可根据其透明度来控制的层形成；检测装置，用于检测作为激发光的波长和激发光的强度调制的函数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。

13)根据方面16所述的设备，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发光束的调制相位的相位偏移来确定响应信号的装置，具体为作为激发光束的调制频率的函数来确定响应信号的装置。

14)根据方面12或13所述的用于分析物质的设备，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发波长的激发光束发射到位于所述表面的所述第一区域下方所述物质中的体积中的装置，特别是通过与物质表面接触的测量主题的表面(测量表面)的区域，并且具有用于以下操作的设备：

通过利用测量光束的光学方法，(借助检测装置)测量与物质表面的第一区域接触的测量表面附近的、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发光束的波长和激发光束的强度调制、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，具体为激发光束的调制频率。

15)根据方面18所述的设备，其特征在于，所述激发光源和/或所述检测光源直接机械地牢固地连接至所述测量主体。

激发光源和/或检测光源可以各自直接联接至第一波导结构或第二光波导结构的光波导，其设置在测量主体中、测量主体上或测量主体顶部，并且可以集成到测量主体中。激发光源和/或检测光源还可以在每种情况下通过光纤光波导连接至上述类型的第一光波导结构或第二光波导结构。

16)根据方面18、19或20所述的设备，其特征在于，所述测量主体直接承载束整形透镜和/或束整形透镜被集成到所述测量主体中。

17)根据方面12至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括可以附接至人体的便携式外壳，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性响应信号的检测装置布置和构造成使得在操作中，当所述装置穿戴在所述身体上时，在所述外壳背离身体的侧部上测量待分析的物质，具体地，所述测量主体的所述测量表面位于背离身体的侧部上。

18)根据方面12至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有可穿戴外壳，可穿戴外壳可以附接至人的身体，并且所述装置的所述外壳具有窗，所述窗在其背向身体在预定穿戴位置中的一侧上对于所述激发束是透明的。

窗可以直接位于测量主体的前面。窗可以是外壳中的单个开口，窗表面由测量表面或开口中的测量表面形成。测量表面也可以位于关闭窗开口的层的后面，并且以温度波和/或压力波从外部传输至测量表面的方式连接至测量表面。

19)用于分析物质的设备，具有：用于产生至少一个电磁激发光束的激发传输装置，所述电磁激发光束特别是具有至少一个激发波长的激发光束；用于检测响应信号的检测装置；以及用于使用检测到的响应信号分析所述物质的装置。

20)根据前述方面12至19中任一项所述的设备，其特征在于，所述激发传输装置包含探针激光器或LED，例如NIR(近红外)LED。

21)根据前述方面12至20中任一项所述的装置，其特征在于，所述激发传输装置具有探针激光器，所述探针激光器具有比形成用于产生所述激发束的所述激光器的附加泵激光器更小的束直径。

22)根据前述方面12至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述设备被设计成可永久地穿戴在身体上的人身上，在一个实施方案中通过连接至外壳的保持装置，诸如带、背带或链或扣环，和/或检测装置具有检测表面，所述检测表面可还用作诸如测量值、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。

23)根据前述方面22所述的设备，其特征在于，所述设备在所述检测表面/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/或在一个实施方案中，在葡萄糖测量的情况下，具体用于皮肤清洁。

24)根据前述方面12至23中任一项所述的设备，其特征在于，所述检测装置构造成用于读取和识别指纹，以检索人的特定值/校准，和/或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。

25)根据前述方面12至24中任一项所述的设备，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，在一个实施方案中包括错误指示(例如：“100mg/dl加/减5mg/dl”)，声学地，和/或，以比所述设备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)。这意味着不会告知使用者例如小的波动，这可能导致他们不稳定。

26)根据前述方面12至25中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备

包括数据接口，所述数据接口用于交换测量数据，以及用于从其它设备或云系统检索校准或识别数据或其它数据，所述数据接口例如为有线或无线接口(红外、光或无线电接口)，

其中所述设备优选地构造成确保数据传输可以进行加密，特别是通过使用者的指纹或其它生物测定数据进行加密。

27)根据前述方面12至26中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备被构造成使得可以通过所述设备来确定用于向所述人或物质/食物提供包括待消耗的量的胰岛素剂量(例如，胰岛素校正因子)的提议和/或可以手动测量和/或输入体重、体脂肪或同时将其从其它装置传输至所述设备。

28)根据前述方面12至27中任一项所述的装置，其特征在于，为了提高测量精度，所述装置构造成测量其它参数，在一个实施方案中借助传感器用于确定皮肤温度、皮肤的扩散率/传导率/湿度水平，或用于测量光的偏振(不包括手指表面上的水/汗)。

通过在1640cm^-1(6.1μm)和690cm^-1(15μm)处具有水特异性谱带的激发传输装置，通过用激发辐射的测试激发，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。可替代地，可以使用多个电极在测量位置附近或直接在测量位置测量物质的电导率，以确定水分水平。然后可以发出错误消息和干燥指令，或者可以在随后的测量评估中考虑水分的存在。

29)根据前述方面12至28中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备在泵浦和/或测量束激光器的束路径中具有覆盖或阻挡装置。这可确保人的强制性眼睛安全。

30)根据前述方面12至29中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有可更换的检测表面/测量表面。

31)根据前述方面12至30中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有作为测量主体的局部波纹晶体，或者设置有平行槽或分布凹陷或隆起的晶体，或者被粗糙化作为测量主体，其允许对样品(例如手指)进行更好的调节。在其上放置待分析的物质的表面的测量点优选地被设计成没有槽且光滑。

32)根据前述方面12至31中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备不仅在一点测量，而且在栅格图案中测量。这可以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。

另外，还必须引用本发明的以下方面：

33)用于分析物质的设备，特别是根据方面12至32中任一项所述的设备，其具有：

激发传输装置/激光装置，用于产生具有至少一个激发波长的至少一个电磁激发束，特别是激发光束，

用于检测响应信号的检测装置，以及

使用检测到的响应信号分析所述物质的装置。

时间依赖性响应信号可以采用所述测量主体中的温度或压力增加的形式以及检测所述测量主体中的温度或压力增加的任何测量变量的形式，例如通过具有温度或压力依赖性折射率的材料的检测光的强度变化。

34)用于分析物质的方法，其中，在所述方法中，

使用激发传输装置/激光装置，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发波长的至少一个电磁激发束，并将该电磁激发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所述物质。

35)根据方面34所述的方法，其特征在于，使用激发传输装置的不同调制频率，连续地确定响应信号，特别是时间响应信号走向，以及将不同调制频率下的多个响应信号走向彼此组合，并且由此获得特定于物质表面以下的深度范围的信息。

36)根据方面35所述的方法，

其特征在于，

对于激发束的不同波长，确定不同调制频率下的响应信号走向，特别是，从所述信息获得特定于物质表面以下的深度范围的响应信号走向。

37)根据方面36所述的方法，

其特征在于，

当同时使用激发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。

在这种方式下，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彼此组合，以获得关于信号的深度信息，或消除来自物质表面的信号。

38)根据前述方面34至37中任一项所述的方法，其中

作为在物质中确定的物质浓度的函数，激活剂量装置，以将另一种物质释放到该物质中，特别是释放到患者体内，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。特别是作为营养建议输出。

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。食物组合也旨在意指制备的食物部分。

在接合任何给定的测量方法、特别是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、外壳的特征以及与外部设备、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发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。

原则上，可使用响应于激发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)。

所述设备可以连接至：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；以及贴片或联接介质的其它药物形式，特别是凝胶或导热膏，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。

评估中的数据获取(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。锁定放大器连接至检测装置并且选择与激发束的调制处于相位关系的信号。为此目的，锁定放大器例如连接至用于产生激发束的激光装置的控制装置和/或连接至用于激发束的调制装置。

也可以用所述设备在相对于它移动的物质表面上进行测量，使得在栅格测量期间，激发光源和/或测量光源在测量期间以栅格图案在皮肤上行进，从而补偿或消除皮肤不规则性。

根据专利权利要求的本发明的另一种构造和解释呈现以下构思中。该构思的细节也可以以其提交的形式与专利权利要求的实施方案组合。另外，无论单独采用、与上述方面或与权利要求的主题组合，该构思构成至少一个独立的发明。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。这可以在本申请的范围内或者在随后的子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在申请中独立地进行：

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。所述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位点(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发光束。另外，激发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、方波或锯齿波或类似的不同实施方案中，可利用不同的周期函数来执行低频调制。根据QCL的发射特性，矩形是最有利的。

3.通过照射皮肤，IR辐射穿透到皮肤中达到约50-100μm的深度，并且根据波长激发葡萄糖分子中的特异性振动。从振动水平v0到v1的这些激发在非常短的时间内返回到基态；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-玻耳兹曼定律的其总发射与表面温度的第四次方成比例。利用该文献中描述的测量技术，将测量的焦点放在热传导的测量上。

6.根据本申请的专利权利要求的检测装置用于检测到达检测装置的热波和/或压力波对光波导装置、特别是干涉装置的折射率的影响。

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。通过借助控制和处理设备分析激发信号和热辐射信号(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)中所述的激发波束的不同低频调制频率并使不同调制频率的结果组合(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.从而根据(6-8)测量的依赖于激发波长的热信号，在一个实施方案中，其中要检测葡萄糖，首先在激发束的非葡萄糖相关(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组合确定。

尽管已通过优选示例性实施方案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案的限制，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。

Claims (17)

1.用于分析物质的装置，具有：

-测量主体(1,1a)，其具有测量表面(2)并且在用于测量的所述测量表面的区域中至少部分地与所述物质(3)联接，特别是直接或通过介质、特别是流体与所述物质(3)联接，或者直接或通过介质与所述物质(3)接触，

-能够产生不同波长的光或激发束的激发辐射源，特别是激光装置(4)，特别是具有量子级联激光器(QCL)、可调谐QCL和/或具有激光阵列、优选具有QCL阵列的激光装置(4)，用于产生一个或多个不同波长的激发束(10)，优选在红外或中红外光谱范围内，当所述测量主体(1,1a)与所述测量表面的所述区域中的所述物质(3)联接和/或接触时，所述激发束(10)被引导至所述物质(3)，以及

-至少部分地集成到所述测量主体(1,1a)中或与所述测量主体(1,1a)连接的检测装置(5,6,7)，其包括以下：

·用于检测光、优选相干检测光(11)的源(5)，以及

·与用于所述检测光的源可结合或与用于所述检测光的源连接并且引导所述检测光的第一光波导结构(6)，其折射率至少分段地取决于温度和/或压力，其中所述第一光波导结构具有至少一段(9)，在所述至少一段(9)中光强度取决于由于温度或压力的变化在所述光波导结构(6)的至少一部分中的检测光的相移。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光波导结构(6)在所述测量表面(2)的表面法线的方向上的投影的至少一段与所述测量表面(2)重叠。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，提供调制装置(8)用于调制所述激发束(10)的强度。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于用于直接或间接检测所述第一光波导结构(6)中的光强度的测量装置(7)，特别是在其中所述光强度取决于由于温度或压力的变化在所述第一光波导结构的至少一部分中的所述检测光的相移的段(9)中。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括干涉装置，特别是干涉仪(12)和/或光波导谐振元件，特别是谐振环(13)或谐振板。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光波导结构(6)，特别是所述第一光波导结构的干涉装置，包括至少一个光纤光波导(14)，所述光纤光波导(14)至少分段地与所述测量主体(1)固定连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光波导结构(6)的光波导(15,16)，特别是所述第一光波导结构的干涉装置的光波导(15,16)，被集成在所述测量主体的衬底(1a)中或者与所述衬底连接，其中所述第一光波导结构(6)具有至少一个硅光波导，所述硅光波导与绝缘衬底连接或者集成到所述绝缘衬底中，并且其中特别地，所述硅光波导还至少部分地被绝缘体、特别是SiO₂覆盖。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述激发束(10)，特别是在所述测量主体的所述测量表面的区域或与邻近所述测量表面(2)的区域或与所述测量表面直接邻接的区域中，穿过所述测量主体(1,1a)的材料，其中所述测量主体或所述激发束(10)穿透的区域对所述激发束是透明的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述激发束(10)通过第二光波导结构(17)在所述测量主体(1,1a)内部或沿着所述测量主体(1,1a)被引导。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述激光装置(4)与所述待分析的所述物质(3)之间的所述激发束(10)穿过所述测量主体(1,1a)的连续开口(18)，其中所述开口特别地在所述测量表面前面的距离处终止，或者穿透所述测量表面(2)，或者布置在直接邻近所述测量表面和/或与所述测量表面邻接的区域中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述测量主体(1,1a)形成为平坦的主体，特别是板形式的平面平行主体，其中，特别地，所述测量主体在垂直于所述测量表面(2)的方向上的厚度小于所述测量主体在所述测量表面中延伸的方向上的最小延伸的50％，特别地小于25％，更特别地小于10％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述测量主体(1,1a)包括或承载用于将由所述激光装置(4)射入的所述激发束(10)反射到所述测量表面(2)上的镜装置(19)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述激发束(10)被定向为平行于所述测量表面(2)或与所述测量主体(1,1a)中的所述测量表面成小于30度、特别是小于20度、更特别是小于10度或小于5度的角度，并且所述激发束在所述测量表面的方向上转向或偏转，其中所述激发束特别地穿过所述测量表面或所述测量表面在所述测量主体中的连续开口(18)的区域中的虚拟延续部。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述测量主体(1,1a)中，在从所述测量表面(2)观察的所述检测装置(5,6,7)的后面和/或旁边，特别是在所述第一光波导结构(6)的后面和/或旁边，特别是邻接所述第一光波导结构(6)和与所述第一光波导结构(6)热接触，至少一个散热器(20)以固态主体或材料的形式布置，其中，特别地，所述主体或所述散热器的材料的比热容和/或比热导率大于所述检测装置(5,6,7)的材料和/或第一光波导结构和/或第一光波导结构(6)的衬底(1a)和/或包括所述测量主体(1,1a)的其它材料的比热容和/或比热导率，和/或在所述测量主体(1,1a)中设置屏障(30,40,41)，所述屏障(30,40,41)至少部分地屏蔽所述检测装置的一部分、特别是所述第一光波导结构(6)的一部分、更特别是干涉仪的参考臂，使其免受热波和/或压力波的作用，和/或所述检测装置的所述第一光波导结构(6)包括至少两个测量段(15a,16a)，其特别地布置在干涉仪的不同臂上，并且其中折射率作为压力和/或温度变化、特别是压力波和/或热波的函数而变化，使得在通过所述测量段的所述检测光中发生相移，并随后作为压力变化和/或温度变化的函数而在另一段中产生所述检测光中的强度变化，其中所述两个测量段以这样的方式布置在所述测量主体中，使它们被压力波和/或热波穿过，所述压力波和/或热波从所述测量表面(2)开始传播穿过所述测量主体，特别是从其中所述激发束穿透它的所述测量表面的区域一个接一个地传播，特别是在时间上相对于另一个移动的时间间隔中传播或以时间延迟传播。

15.传感器，特别是用于根据前述权利要求中任一项所述的装置的传感器，其具有测量主体(1,1a)，所述测量主体(1,1a)具有测量表面(2)，并且在所述测量表面的区域中至少部分地与物质(3)联接、特别是接触，用于测量温度波和/或压力波，

并且具有至少部分地集成到所述测量主体(1,1a)中或与所述测量主体(1,1a)连接的检测装置(5,6,7)，其包括以下：

·用于相干检测光(11)的源(5)，以及

·与用于所述检测光的源可结合或与用于所述检测光的源连接并且引导所述检测光的第一光波导结构(6)，其折射率至少分段地取决于温度和/或压力，

·至少一段(9)，在所述至少一段(9)中所述光强度取决于由于温度或压力的变化在所述第一光波导结构(6)的至少一部分中的所述检测光的相移，其中所述第一光波导结构具有干涉装置，特别是干涉仪(12)和/或光波导谐振环(13)或其他光波导谐振元件，以及

·用于检测所述干涉装置中或附近的所述光强度的测量装置(7)。

16.用于操作根据前述权利要求中任一项所述的装置的方法，其特征在于，调制的激发束(10)被引导到待分析的物质(3)上，特别是穿过所述测量主体，并且通过所述检测装置检测光强度走向或周期性光强度变化，其中通过测量所述第一光波导结构中的光强度变化或通过测量从所述第一光波导结构发射的光的光强度针对所述激发束的多个波长检测所述光强度走向或周期性光强度变化，并且从获取的数据中获得所述待分析的物质的吸收光谱。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，对所述激发束(10)的不同调制频率进行所述测量，并且根据所获得的吸收光谱的组合来确定校正的吸收光谱。

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