CN113891682A - 以光学接触检测器为特征的用于测量散射介质中的光学或生理参数的设备 - Google Patents

以光学接触检测器为特征的用于测量散射介质中的光学或生理参数的设备 Download PDF

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Abstract

为了提高用设备(1)执行的光学测量的安全性，建议设备(1)具有至少一个光学接触检测器(7)，例如呈光电二极管或光纤的光敏端面等形式的光学接触检测器，以用于测量由检测波长产生的检测光量，所述设备包括一组光源(3)和检测器(4)，所述检测器由电子单元(5)控制，以用于基于一组测量波长测量散射介质(2)、特别是人体组织(2)中的光学或生理参数，并且其中，设备(1)在测得的检测光量指示设备(1)和介质(2)之间的光耦合效率低的情况下(图3)发出警报信号。

Description

以光学接触检测器为特征的用于测量散射介质中的光学或生 理参数的设备
技术领域
本发明涉及一种用于测量散射介质(特别是人体组织)中的至少一个光学或生理参数的设备，该设备包括：至少一个光源，其用于发射至少一个测量波长λm；至少一个检测器，其用于检测所述至少一个测量波长；以及电子单元，其被构造为测量由所述至少一个测量波长发射到所述介质中所产生的测量光量，其中，所述测量基于从所述至少一个检测器读出的电信号并用于计算所述至少一个光学或生理参数。例如，这样的测量光量可以是强度、相位、或飞行时间。
本发明还涉及一种用于评估设计用于测量散射介质中的至少一个光学或生理参数的设备的接触区域与所述介质的表面之间的光耦合效率的方法，其中，至少一个测量波长由所述设备通过所述接触区域发射到所述介质中并且在传播通过所述介质之后经过所述接触区域被所述设备接收，并且其中，由所述设备来测量由所述测量波长的所述发射产生的相应测量光量。
背景技术
此类设备和方法已经在临床使用中用于基于近红外光谱(NIRS)测量脑氧合，特别是用于婴儿的生命参数监测。为此，设备的传感器头(传感器头承载柔性测量印刷电路板，在该柔性测量印刷电路板上布置有光源和探测器)围绕婴儿头部弯曲以实现良好的皮肤接触，这对于提供真实氧合值的可靠测量至关重要。
已经观察到的是，在临床使用中，例如由于婴儿的运动，设备的传感器头有时会与皮肤分离。即使传感器头通过胶带等牢固地固定到头骨上，也可能发生这种情况。结果，在测量期间通常与皮肤接触的传感器头的下侧上的接触区域与婴儿的头骨上的皮肤之间可能形成气隙。由于这种情况，测得的氧合将是错误的，这是因为光路的一部分在空气中而不是在组织中，如所呈现的那样。因此，氧合的监测将是不正确的。这种不正确的监测会对婴儿的生命构成严重威胁，因此应避免。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种减轻这种缺陷的设备。
根据本发明，提供了一种根据权利要求1所述的设备，其解决了上述问题。特别地，本发明提出了一种如开头所介绍的设备，此外，其特征在于该设备以用于检测检测波长的光学接触检测器为特征。
此外，所述电子单元被构造为基于由所述光学接触检测器输出的电信号来测量由所述检测波长产生的检测光量，并且基于所测量的检测光量来检测接触状态。
根据一个具体实施例，电子单元还可以被构造为从所述检测光量导出一变量并且计算所述变量与目标值的偏差。在该实施例中，如果电子单元被构造为在所述偏差大于一阈值的情况下发出警报信号，则使用该设备的高安全性能够得以实现。
总而言之，本发明建议的是，开头介绍的所述设备以设计用于检测具体检测波长的光学接触检测器为特征。该光学接触检测用于确定设备的接触状态，该设备可以远离、松散接触、或紧密接触要研究的介质。
如开头所述，电子单元可以被构造为基于从所述至少一个检测器读出的电信号来测量由所述至少一个测量波长发射到介质中所产生的测量光量。此外，电子单元还可以被构造为由所述测量光量计算所述至少一个光学或生理参数。
特别地，为了能够在深层组织层中进行NIR测量，优选的是用于检测所述至少一个测量波长的检测器位于距发射至少一个测量波长的至少一个光源至少12mm、优选至少15mm的距离处。换言之，优选的是所述设备的特征为至少12mm、优选至少15mm的至少一个源﹣检测器间距(SDS)，从而用于确定散射介质(可以是人体组织)中的光学或生理参数。
检测波长可以位于用于确定所述光学或生理参数的设备所使用的波长带的内部或外部。
优选地，检测波长可以不同于所述至少一个测量波长。如下文将更详细解释的那样，这些特征是有意义的，这是因为本发明表明检测波长可能位于不适合用于测量所述光学参数的波长带中。这可能是由于以下事实而导致的，即：检测波长可能在所述介质中显示出衰减(由于散射和/或吸收)，该衰减对于所述光学参数的有意义测量而言太大。
然而，检测波长在介质中的大衰减有利于使用光学接触检测器获得稳健的光学接触检测机制，这是因为与小衰减相比，当装置与介质未完全接触时，可以更容易且更准确地检测到大衰减，特别是当检测方案基于确定所述介质中的发色团的光吸收或浓度时。因此，通过提供高效且稳健的光学接触检测机制，使用单独的检测波长是确保用于确定光学参数的高测量精度和高测量安全性的关键因素。
所述电子单元因此可以被构造为基于所测量的检测光量来检测紧密接触状态(例如，设备的直接皮肤接触)，特别地，其中，所测量的检测光量仅由所述检测波长产生，而不是由所述至少一个测量波长产生。因此，电子单元可以在不采用或依赖所述至少一个测量波长的情况下检测紧密接触状态。例如，在使用光学接触检测器进行光学接触测量期间，用于发射所述至少一个测量波长的所述至少一个光源(可以是多个单独的光源)可以处于断电模式，即：信号分离可以基于时间复用。使光学接触检测器能够将检测波长产生的信号与所述至少一个测量波长产生的信号分离的替代技术是频率复用或代码复用。因此，所有这些措施可导致产生如下光学接触检测方案，在所述光学接触检测方案，光学接触检测器专门检测所述检测波长并且不受测量波长干扰。如果所述至少一个测量波长在目标介质中显示出相对较低的光吸收并且因此将很容易通过介质传播向光学接触检测器(因此高信号幅度)、而检测波长在目标介质中被强烈吸收并且只会部分到达光学接触检测器(因此低信号幅度)，则分离由检测波长产生的信号和由所述至少一个测量波长产生的信号特别有用。总之，所述测量的检测光量可以只由检测波长产生。并且特别地，所述电子单元和所述光学接触检测器可以被构造为使得使用时间复用或频率复用或代码复用将检测波长与所述至少一个测量波长分开。
根据一个具体实施例，电子单元可以被构造为测量两个单独的检测光量，每个检测光量由不同的检测波长产生。在这种情况下，电子单元可以通过测量和/或比较这些单独的检测光量来确定设备相对于待检测介质的接触状态。例如，如果检测光量是光强度，则电子单元可以根据这些强度计算各自的光吸收并比较这些光吸收。然后电子单元可以使用这种比较来执行光学接触测量的有效性或合理性检查。例如，在紧密接触中，所述光吸收的比率应接近于所研究的具体介质/组织和所使用的具体检测波长的预期值。
根据又一具体实施例，电子单元可以被构造为测量两个单独的检测光量，一个光量由所述检测波长产生，一个光量由测量波长产生。换言之，在这种情况下，检测波长和所述至少一个测量波长中的一个测量波长这两者可以被所述设备所采用，以用于检测所述设备的接触状态。由于测量波长通常位于要研究的所述介质(目标介质)的传输窗口内，而检测波长将显示出比该介质中的测量波长更强的吸收，因此当该设备与目标介质接触时检测到的光信号将有很大不同。然而，如果将设备放置在测量波长和检测波长都将被高度吸收的材料上，则两个检测到的检测光量将相似。同样，当使用这样的方法时，交替地但不是同时地打开和关闭测量波长和检测波长将是有帮助的，使得光学接触检测器可以专门检测检测波长或测量波长。因此，可以基于对所述两个单独检测光量的评估来实施光学接触测量的有效性检查，并且这种评估可以由电子单元执行。因此，电子单元可以被构造为基于对利用检测波长和至少一个测量波长获得的两个单独检测光量的评估将待光学研究的目标介质(特别是目标组织)与其他介质区分开来。如果设备在光学接触测量期间检测到它与不同于所述目标介质/组织的介质接触，则设备可以向用户发出警报，即：电子单元可以被相应地进行构造。
替代地，光学参数的测量可以至少部分地基于所述检测波长的测量。换言之，检测波长也可以用作测量波长。例如，检测波长可以用于确定心率，特别是当在光学接触检测器和检测光源之间使用短的源﹣检测器间距(SDS)时。
由光学接触检测器的输出信号，电子单元可以计算检测光量。
由电子单元测量的检测光量可以是检测光强度和/或检测光相位和/或检测光飞行时间。这样的量是有用的，这是因为可以从平均光路长度(OPL)上的这样的量得出如下结论，即：检测波长的光子在到达光学接触检测器之前已经穿过介质、特别是穿过组织。
例如，OPL越长，因组织中的吸收和/或散射导致的检测光的衰减越强。同样，相移越大，组织内的OPL越长。长OPL表明设备和皮肤表面之间不存在气隙并且因此接触良好，即：设备和组织之间的光耦合效率高。通常，组织内的长OPL会导致强衰减并且从而导致低检测光强度和/或大相移。
因此，检测光相位可以替代地或附加地用于测量的检测光强度，以确定设备与待测量介质的表面之间的接触状态。然而，使用检测光强度作为检测光量通常更适合在高吸收介质中进行测量，这是因为如果检测波长在介质中的吸收非常高，则信噪比会低到使得相位测量不再可行。
此外，存在被称为时域近红外反射光谱法(NIRS)的技术，该技术测量光子的飞行时间(TOF)并且也可以由根据本发明的设备使用以用于测量所述光学参数。例如，该设备的特征可以在于用于发射例如在皮秒至飞秒范围内的多个测量波长的超短脉冲的光源，并且电子单元可以被构造为在测量光穿过组织后测量该测量光的对应时间点扩展函数(TPSF)。基于可以从TPSF导出的光子到达时间分布的信息，可以用该设备测量光学参数，例如绝对吸收和散射系数以及组织中发色团的这些绝对浓度。
而且，该方法不仅可以用于测量所述光学参数，还可以用于测量所述检测光量。换句话说，该设备的特征可以在于用于发射检测波长的超短脉冲的光源，其可以是上面描述的所述光源，并且电子单元可以被构造为在检测光行进穿过组织之后测量该检测光的对应时间点扩散函数(TPSF)，特别是使用所述光学接触检测器测量该检测光的对应时间点扩散函数。
光子的到达时间越长，光子探测到深层组织的可能性就越大。因此，通过将分别对应于通过组织的浅层和深层光路的早期光子与晚期光子分离，可以得出关于组织内平均OPL的结论。因此，光学接触检测器和电子单元可以被构造为测量检测光的TOF，即：到达光学接触检测器的检测波长的光子的TOF。从这个TOF可以得出关于组织中光子的平均OPL的结论，这是因为由于组织中的散射，光子行进穿过组织的时间越长，TOF就会增加。
结果，相对长的TOF可以表示设备和皮肤表面之间不存在气隙，因此表示皮肤接触良好。
如上文所概述的，电子单元还可以被构造为从所述检测光量导出变量；该变量可以是例如检测光强度和/或检测光的相位和/或检测光的TOF或从这些量导出的变量，例如从由所述光学接触检测器测量的检测光强度导出的变量。
在最简单的情况下，变量可以是检测光量本身，例如，由光学接触检测器测量的检测光强度。
如果检测波长在介质中被强烈散射和/或吸收(例如强烈散射的蓝光或被水强烈吸收的980nm波长就是这种情况)，那么实际上根本没有检测光可以在设备与介质(特别是组织/皮肤)紧密接触时到达接触检测器。来自检测波长的检测信号的这种缺失(其仍可被视为“测量”)因此可被设备解释为良好的接触状态。
在其他应用情况下，弱检测信号(例如低于某个阈值)可能已经被设备解释为代表完全接触。为此目的，由设备计算的变量计算可以基于检测波长在介质中的光传播的一些建模。这种建模/计算还可以包括对用检测波长获得的测量的合理性检查。在任何情况下，存在于光学接触检测器处的检测信号的量将取决于所选检测波长、光源和检测器的位置、以及用检测波长光学探测的组织的特性。因此，接触检测器的操作模式将取决于具体的应用情况。此外，由于介质中的散射和检测波长在介质中的传播，检测波长可能在除入射位置之外的其他位置处从介质重新发射。因此，当设备使用光学接触检测器确定其处于紧密接触的接触状态时，检测波长可以仅在已经沿着一定距离行进穿过介质/组织并且已经被所述介质/所述组织重新发射之后才到达光学接触检测器，但不再因来自所述介质的表面/来自皮肤的直接反射到达光学接触检测器。
换句话说，该设备可以被构造为在非反射测量模式中检测所述检测波长，在该非反射测量模式中，检测波长仅在已经行进穿过所述介质/组织一定距离(例如至少5mm，优选至少12mm)后与所述表面紧密接触时才到达检测器。这可以得到保障，例如，光学接触检测器位于距如上所述用于发射所述检测波长的检测光源或距接触区域的边界至少5mm、优选至少12mm的距离处即可。然而，当使用短波长时，该距离可以更小。
为了在非反射测量模式中进行稳健的光学接触检测，优选的是光学接触检测器和检测光源分别安装在单独的腔体中。这种方法确保了在光学接触检测器和检测光源之间不会发生直接的光学串扰。
在其他应用情况下，例如，变量可以是发色团的光吸收或浓度。因此，电子单元可以被构造为由所述检测光量计算所述变量。
电子单元可以使用从检测光量导出的变量(即从检测光强度和/或检测光相位和/或检测光TOF导出的变量)来评估在光学接触检测器的位置处的设备与所述介质的表面(例如新生儿头部的皮肤，该新生儿的脑组织利用所述设备进行光学和非侵入性监测)之间的接触。设备与皮肤之间的良好接触等同于高光学耦合效率，这是可靠测量所述参数的必要条件。
潜在的机制是：与设备和皮肤之间存在气隙的情况相比，当设备与皮肤直接接触时，检测波长将由于组织中的吸收而衰减地更强烈。同样，相移将越大，光在组织中行进地也越长。此外，如上文所解释的，平均TOF将趋于更长，组织内的OPL也越长。
根据所述变量与指示完全皮肤接触的目标值的比较，电子单元随后可以发出指示皮肤接触不足(即：不足以准确地确定用所述设备测量的所述参数的真实值)的控制信号。
作为这种方法的主要优点，在设备与皮肤的接触不足以可靠测量所述参数的情况下，设备因此可以警告用户。因此，用户可以重新调整设备在皮肤上的位置，从而可以获得正确的测量数据。这种总体思路有助于提高临床应用中的测量安全性；然而，本发明也可以应用于其他领域，在这些领域中，散射介质被如开头所述的设备光学地探测。
根据本发明，这样的设计提供的优点是：光学接触检测器可以检测设备的接触区域(在测量期间通常与皮肤接触)与皮肤的脱离。这仅仅是因为在这种情况下，与接触区域完全接触皮肤的情况相比，检测光量(例如测得的检测光强度)将是不同的。后者是用于光学确定所述光学或生理参数的期望情况，例如，其可以是所述介质的波长相关吸收系数、组织(其为散射介质)中的发色团的浓度或脑氧合。
在最简单的情况下，测量的检测光强度可以直接作为变量，其与目标值的偏差由电子单元计算。在这种情况下，目标值可以是强度值并且电子单元可以被构造为在所述电子单元测量到所述检测光强度高于所述目标值的情况下发出所述警报信号。
通常，目标值和变量应该具有相同的维度和相同的类别，以便于比较。因此，目标值可以是例如光强度值、或相移值、或飞行时间、或诸如发色团的浓度或吸收系数的另一参数。
例如，目标值可以是当设备的接触区域与皮肤完全接触时(即没有气隙时)针对检测波长测量的典型检测光强度。
特别地，如果该设备的特征为用于发射不同测量波长(例如用于启用多波长NIRS)的多个光源，则接触区域可以很大。换言之，接触区域可以大于测量波长通过其中而被发射到所述介质中和/或在被所述介质反向散射之后从所述介质接收的各个耦合区域的总和。
根据从所述检测光量导出的变量，偏差可以是负的或正的。
通过使用阈值(其在极端情况下可以为零或所述目标值的某个百分比，例如5％)提供了允许所述变量的某些变化而同时又不会相应地发出警报信号的优点。例如，即使在接触区域与皮肤完全接触时，测量的检测光强度也可能由于皮肤颜色、肝斑、或组织成分的差异(仅举几例)而因患者而异。在电子单元计算的偏差大于所述阈值的情况下，可以通过仅发出警报信号来考虑这些变化。
电子单元发出的警报信号可以是数字或模拟信号；例如，它可用于触发光学或声学警报，以便设备的用户意识到设备(特别是其接触区域)与皮肤之间的接触不足。
根据本发明，警报信号也可以是控制信号的缺失或下降，从而表示设备与散射介质(例如组织)之间的良好接触(即，不值得改进)。
上文使用的术语“波长”可以理解为由对应光源(例如LED)发射的更宽光谱的中心波长。例如，根据本发明，在从670nm到690nm的发射光谱内发射680nm的中心波长的LED可以被视为发射一个680nm的测量波长。优选地，测量波长位于所述介质的传输窗口内，因为只有在这种情况下，才能实现对所述介质的深度穿透，从而能够获得所述介质深层的信息。
换言之，警报信号可由电子单元监控。此外，指示皮肤接触不足的警报信号可以被电子单元使用，以触发适当的反应。该反应(其可以包括重复测量所述参数)可以包括也可以不包括对用户的警告。此外，电子单元可以结合警报信号来考虑其他控制信号，以触发所述反应。例如，可以通过罚函数与其他参数一起评估警报信号，并且电子单元可以根据罚函数的结果触发反应。
这里还需要说明的是，检测测量光量的检测器可以与检测所述检测光量(特别是检测光强度)的检测器相同。换言之，所述至少一个检测器和所述光学接触检测器可以是相同的。这种设计是可行的，原因在于存在可以实现检测器对波长的选择性的技术；这种选择性可以通过波长的时间复用、波长的频率编码与FFT(快速傅立叶变换)分析相结合、或通过频率调制和不同波长信号之间的相移分析来实现。在该设备用于成像的情况下，可以使用码分复用，以用于相同目的。
用该设备测得的参数可以是生理参数(例如组织的氧合或所述组织中发色团的浓度)，或光学参数(例如测量波长在介质中的光学衰减)。
优选地，电子单元可以被构造为基于测得的测量光量计算所述至少一个参数，使得该参数可以由设备输出，优选地在显示装置上输出。基本方法可以是测量与接收到的光强度成比例的电压并将该电压归一化，以基于已知的源-检测器间距(SDS)计算光衰减。由这些值，可以计算材料参数(例如吸收系数μa(λ))，例如通过求解线性方程组来计算材料参数。
这里还要注意的是，电子单元可以是单个部件或由多个部件组成。例如，根据一种具体构造，该设备可以包括移动电子装置，例如平板电脑。该装置可以通过电缆或无线连接而连接到设备的测量头。在这种情况下，电子单元的第一部件可以位于测量头内部，而电子单元的第二部件可以由移动电子装置提供。换言之，用于检测所述设备与皮肤之间的接触所需的部分计算可由在移动电子装置上运行的软件执行。如下文详述，电子装置还可以提供设备的用户界面和/或输出装置。
上文介绍的设备也可以用于诸如脉搏血氧饱和度测量之类的应用，其中，交流分量和直流分量相互关联以确定脉搏频率。对于这样的应用，测量波长可以在660nm到940nm的范围内，优选在690nm到880nm的范围内。
根据本发明，存在解决上述问题的进一步有利的实施例，这些实施例在从属权利要求和下文中描述。
例如，本发明特别适用于NIR血氧计，因此所述至少一个测量波长可以位于NIR范围内。近红外(NIR)窗口(也称为光学窗口或治疗窗口)限定了640到1350nm的波长范围，在该范围中，光在组织中的穿透深度最大。穿透深度在这里被理解为波长相关吸收因子μa(λ)的倒数，它是表征用该设备光学探测的介质的光学参数。
因此，所述至少一个测量波长可以位于从640nm到1350nm的范围内。在需要非常高穿透深度的具体应用中，可以有利的是所述至少一个测量波长位于从640nm到960nm的范围内。
在所有这些情况下，非常有利的是检测波长位于上述范围之外，即：高于950nm和/或低于640nm，特别是在640nm至960nm之外或640至1350nm之外。原因很简单，这是因为通常对于测量波长要避免的高光衰减以获得高穿透深度对于利用检测波长检测设备的皮肤接触是有利的。潜在的原因是，由设备和皮肤之间的变化气隙引起的测量检测光量的变化越大，检测波长在组织内每单位传播距离衰减得越高。
如开始所接触，所述至少一个光源、所述至少一个检测器、和光学接触检测器可以布置在设备的接触区域上，特别是布置在所述设备的可弯曲传感器头的下侧，所述接触区域在测量期间与所述介质接触、特别是与皮肤接触。
这里要注意的是，光源和检测器也可以由各自的光导来实现。这些光导可以将检测到的光引导到设备的近端，电子装置位于该近端处用于测量该光的强度。
因此，本发明意义上的术语“检测器”不仅限于电子装置，例如光电二极管或光电倍增管，还包括光检测表面的布置，例如光纤的端面以及相应的用于测量所述光强度的电子装置，如位于所述光纤的另一端面处的电子装置。换句话说，设备的电子部件(其可以单独位于设备的近端)与要光学探测的组织之间的界面可以基于光纤/由光纤输送。在这种情况下，电子部件将不存在于设备的传感器头中、而是存在于光纤的光检测表面中，在本文中讨论的本发明的意义上，该光检测表面用作“检测器”。
同样地，在本发明意义上的术语“光源”不仅包括诸如LED的发光装置而且还包括诸如光纤的端面的发光表面的布置以及对应的发光装置(例如位于所述光纤的另一端面的发光装置)。因此，对应的发光装置不一定需要位于“光源”的位置处。
如前文所概述的，光学接触检测器可由所述至少一个检测器提供。在这种情况下，所述至少一个检测器可以检测所述检测波长和所述至少一个测量波长两者。换言之，本发明建议使用单个检测器(在上述意义上)来检测检测波长和测量波长两者。
当检测波长位于要测量的介质的等吸收波长的+/-10nm内时，可以实现特别稳健的光学接触检测方案。等吸收波长是其在介质(特别是组织)内的吸收很大程度上不受生理变化(例如组织的氧合/脱氧)影响的波长。例如，当待用所述至少一个测量波长测量的发色团(例如氧合/脱氧血红蛋白)的浓度发生变化时，在这种情况下检测波长的吸收将受到小于20％甚至更少的影响，即：检测波长的吸收将在很大程度上不受组织中的生理变化的影响。在测量血液的氧化作用时，这种等吸收检测波长的一个很好的选择是810nm。在这个具体的应用情况中，检测波长因此可以位于800﹣820nm的范围内。
为了发射所述检测波长，该设备的特征可以为检测光源，尽管该光源对于采用根据本发明的光学接触检测器来说不是必需的，如稍后解释。
在这种情况下，根据应用，特别是设备使用测量波长探测的深度范围，所述检测光源和光学接触检测器可提供小于40mm、优选小于20mm的源﹣检测器间距。在检测波长的渗透深度在所述介质中超短的应用中，该源﹣检测器间距甚至可以小于15mm或甚至小于5mm。通过这样的尺寸设计，保证了光学接触检测器能够以合理的信噪比(SNR)检测检测波长。
替代地，所述检测波长可以简单地由环境光产生。在这种情况下，检测波长可以小于780nm和/或位于UV/VIS光谱中。由于太阳光或灯泡的光谱可以达到近红外范围，因此检测波长可以替代地或附加地位于可见范围之外，例如超过950nm。
当使用环境光作为检测波长时，电子单元可以被构造为使用光学接触检测器检测所述检测波长，而不使用所述至少一个光源来发射所述至少一个测量波长。换句话说，在使用所述光源确定组织中的参数之前，设备的接触状态可以在设备的所有光源都处于断电模式的情况下只基于环境光来确定。在这种情况下，光学接触检测器可以选择性地检测(例如，使用滤光器)环境光内的在介质中被高度吸收的检测波长，例如，980nm的检测波长，该检测波长被水强烈吸收。如果来自环境光的这个波长不再能被设备检测到，这可以被设备解释为良好接触状态的结果，例如，设备与皮肤紧密贴合。
光学接触检测器也可以与用于检测所述至少一个测量波长的所述至少一个检测器分开布置。在这种情况下，优选地是光学接触检测器位于以所述至少一个光源为中心并且半径等于所述至少一个光源与所述至少一个检测器的间隔距离的圆之外。同样，光学接触检测器可以位于所述接触区域的外边缘附近。这种布置提供的优点是光学接触检测器可以检测环境光，而所述至少一个检测器可以布置成使得环境光不干扰测量光量的测量，测量光量特别地可以是测量光强度。
根据一个优选实施例，光学接触检测器的特征在于透射检测波长并阻挡所述至少一个测量波长的滤光器。由于该滤光器，皮肤接触的检测可以独立于测量光量的测量进行，即：特别是同时进行。如果没有这样的滤光器，则在通过组织传播的NIR光到达光学接触检测器的情况下，皮肤接触的检测可能会受到影响，这能够导致对光学接触检测器的位置处的设备和皮肤之间接触的错误理解。
根据一个优选实施例，滤光器因此可以被构造为阻挡从640nm到1350nm、特别是从600nm到1000nm、最优选地从600nm到1350nm的完整NIR范围。
在检测波长由环境光源产生的情况下，有利地是滤光器被构造为阻挡环境光源的波长，用该设备探测的介质对于该波长是透明的。这增加了接触检测的鲁棒性。
另一方面，在测量所述测量光量的检测器上通常不需要滤光器，这是因为可以首先测量由环境光产生的强度并且在执行所述光学参数的实际测量时可以考虑该测量。
由电子单元使用以用于评估测得的检测光量与目标值的偏差和/或所述目标值的阈值可以是预先定义的和/或固定的。例如，诸如黑色素的静态发色团(其在组织中的浓度通常随时间是静态的)作为生理参数被测量是适当的。
另一方面，阈值和/或目标值可以分别是可变的。这种情况的典型应用场景是测量随时间变化的发色团，例如氧合血红蛋白，其在组织中的浓度可能会随时间变化。
此外，阈值和/或目标值可以是由设备的用户可调节的，以允许针对具体应用微调接触感测功能。
如下文将更详细地解释的那样，最优选地，电子单元可以被构造为基于测量光量和/或基于从测量光量计算的所述参数来调整阈值和/或目标值。该参数可以是例如由电子单元测得的在所述介质中的诸如血红蛋白的发色团的浓度。
在测量可变发色团(例如氧合/脱氧血红蛋白)时，可能需要在测量过程中调整阈值和/或目标值。该调整可以基于所关注的发色团的计算浓度，其浓度是用该设备测得的。
例如，绿色波长可以用作检测波长。基于用NIR波长测得的发色团的浓度，电子单元随后可以计算用于检测光量(特别是检测光强度)和/或从检测光量导出的变量的预期值。在这种情况下，使用用于探测介质中的波长相关散射的模型来计算预期值可以是有利的。然后电子单元可以使用检测光量的预期值来调整阈值和/或目标值。
此外，不同的测量情况可能需要不同的阈值：例如，检测波长的衰减可能不同，这取决于要测量的组织。这是因为四肢上的组织可能与患者头部上的组织不同；同样，组织中的脂肪量可能变化，这也会影响检测波长的吸收。
因此，用户可以针对具体应用微调阈值和/或目标值。这可以例如通过提供具体应用场景(用户可以通过用户界面输入该具体应用场景)来完成。在这种情况下，电子单元可以被构造为使得：响应于用户的输入，电子单元可以相应地调整阈值和/或目标值，特别是基于存储在设备的存储介质中的一组值来调整阈值和/或目标值。通过简单地设置，电子单元因此可以被构造为基于用户输入来调整所述阈值和/或所述目标值。
此外，阈值和/或目标值可以由设备微调。例如，基于依赖于至少两个不同测量波长的测量，能够确定组织中的血红蛋白的浓度以用于计算组织氧饱和度值(StO2)。基于组织中已知的吸收光谱，然后可以计算由测得的血红蛋白浓度对检测波长的吸收而产生的光衰减的标称值，并且该值可以用于交叉检查获得用于由检测波长光产生的检测光量的测量值。同样，考虑介质中的散射模型是有利的。这种方法允许对接触检测方案进行微调并且仅在皮肤接触实际丢失时才发出警报信号。
通过简单地设置，电子单元因此可以被构造为基于用设备测得的发色团的浓度来调整所述阈值和/或所述目标值。特别地，该设备可以从其特征光衰减光谱或从所测得的发色团成分的具体特征来识别被探测组织的性质。电子单元因此可以被构造为考虑介质的特征光衰减光谱或介质中的发色团成分，以调整所述阈值和/或所述目标值。
根据一个具体实施例，电子单元可以被构造为光学地确定组织的具体类型，例如基于组织中的至少两种不同发色团浓度的测量比率(例如组织中脂肪与水的比率)来确定组织的具体类型，并且根据确定的组织类型调整所述阈值和/或所述目标值。为此，电子单元可以访问设备的存储介质，在该存储介质上存储了用于各种组织类型的阈值和/或目标值的最佳值。
根据另一优选实施例，该设备的特征可以为输出装置，该输出装置被构造为响应于所述警报信号的所述发出而向所述装置的用户输出(优选地以光学和/或声学方式)警告。该警告可以指示所述设备(特别是所述接触区域)与所述介质之间的接触值得改进。
优选地，输出装置可以是内部或外部显示装置，例如通过电缆连接到设备的平板电脑的屏幕，从而使设备测量的参数可视化。在一个特定实施例中，该显示装置可以被构造为响应于所述警报信号的所述发出而改变和/或中断所述参数的呈现。因此，所述呈现的变化可以指示设备的皮肤接触有问题。
电子单元可以被构造为响应于所述警报信号的所述发出而停止和/或重复所述参数的测量。
此外，电子单元可以被构造为连续测量所述检测光量并且仅在没有发出警报信号的情况下才启动对所述参数的测量。
又根据另一个实施例，电子单元可以被构造为连续地测量和输出所述参数并且响应于所述警报信号的所述发出而改变和/或中断所述输出。
可以组合使用的所有这三种方法都增加了用该设备对参数进行光学测量的安全性和可靠性。
如开头所描绘的那样，目标值可以是当所述设备(特别是所述接触区域)与所述介质完全接触时，针对所述检测光量(特别是针对检测光强度)测量的基线值。附加地或替代地，阈值可以是所述目标值的某个百分比，例如所述目标值的50％。
此外，如前文所讨论的，所述介质可以是人体组织，特别地包括头皮、颅骨和脑组织的层。在这种情况下，对于有价值的测量特别有利的是所述至少一个测量波长位于所述组织的透射窗内。甚至更有利的是，所述检测波长可以位于所述组织的吸收带内。
根本原因是组织中长的穿透深度有利于测量所述参数，而短的穿透深度有利于光学接触检测，如前文所解释的那样。特别地，可以选择检测波长，使得所述介质中的检测波长的归一化光衰减比所述介质中的测量波长的相应归一化光衰减大而是后者的至少2倍、优选地5倍。在这种情况下，光学接触传感器将对设备和皮肤之间接触的即使小变化也高度敏感。
由于将检测波长置于所述介质的吸收带中是有利的，因此有必要采用非常短(特别是低于5mm)的源﹣检测器间距(SDS)，这是因为不这样的话，由所述检测波长产生的测量信号将淹没在噪音的海洋中，以至于无法对该信号进行充分的评估。因此，所述检测光源和所述光学接触检测器之间的间隔可以小于5mm。
对于诸如NIR血氧测定之类的应用，检测波长可以短于780nm，优选短于640nm。特别地，检测波长可以属于从100nm到780nm的UV﹣VIS范围。
替代地，检测波长也可以长于880nm，优选长于930nm。在这种情况下，优选的是检测波长短于1850nm，以允许基于检测波长在组织中的吸收而进行有效的接触检测。
在一个有利的实施例中，检测波长位于H2O的吸收带内，例如在980nm+/-35nm处。在这种情况下，从检测光量导出的变量可以是介质中H2O的百分比，如用设备测量的那样。该百分比可以根据所用检测波长处已知的H2O吸收系数计算得出。电子单元计算出的H2O百分比可以与预先定义的值进行比较，并且警报信号可以相应地发出。
电子单元的特征还可以在于计算单元，该计算单元被构造为基于由所述至少一个光源发射至少两个不同测量波长产生的测量光强度计算和输出所述参数的至少一个测量值，特别是发色团(例如HbO)的浓度的测量值。在这种基于至少两个不同测量波长的测量方案中，当所述至少两个测量波长各自分开超过20nm和/或均位于640﹣960nm的范围内时是优选的。
根据一个优选实施例，该设备可以提供在从630nm到880nm的测量范围内的至少四个不同的测量波长。在这种对NIR血氧测定法非常有用的具体情况下，检测波长可以在880nm至1350nm的范围内，优选在980nm+/-35nm的范围内。
如前文已经概述的，电子单元可以被构造为基于所述检测光量计算光学或生理参数。在这种情况下，所述至少一个光源和所述至少一个检测器可以提供大于15mm、优选地大于20mm的源﹣检测器间距。
根据另一个实施例，该设备的特征还可以在于多个光学接触传感器检测器，每个光学接触传感器检测器均被构造为检测由检测波长产生的检测光量，该检测波长可以是先前解释的检测波长、或另一检测波长。
换言之，也可以使用至少两个不同的检测波长来检测设备的皮肤接触。因此，所述警报信号的发出可以基于两个不同检测波长的检测。
光学接触检测器可以彼此分开地布置在所述接触区域内的相应接触区域上。在这种情况下，电子单元可以被构造为在任何所述接触区域显示低光耦合效率的情况下基于测得的对应检测光量发出警报信号。
根据本发明，还提供了一种解决上述问题的方法。特别地，提供了一种如开头所介绍的方法，其进一步的特征在于：
﹣所述接触区域与所述表面接触，
﹣由所述设备通过所述接触区域接收检测波长，
﹣所述检测波长产生的相应检测光量由用于评估所述光耦合效率的所述设备测量。
优选地，在从所述检测光量导出的变量与目标值相差超过阈值的情况下，所述设备可以发出警报，从而向设备的用户指示低耦合效率。
这种方法提供了关于根据本发明的设备在前面概述的相同的增强的测量安全性和优点。理想地，应用该方法的设备可以特别地根据针对设备的权利要求之一和/或如前所述。
如前文所解释的，检测波长可以在已经通过介质行进一定距离(例如，通过散射)之后被光学接触检测器接收。换句话说，检测波长可以在非反射测量模式下通过接触区域接收，在非反射测量模式中，检测波长仅在已经穿过所述介质/组织行进一段距离(例如至少5mm，优选至少12mm)后才到达检测器(当与所述表面紧密接触时)。这种方法确保了在紧密接触状态下实现检测波长在组织中的足够高的吸收。
此外，对于稳健的光学接触检测来说，优选的是执行该方法以使得在接收测量波长时用于发射所述至少一个测量波长的光源处于断电模式，即：在光学接触测量期间不发射测量波长。
如前所述，可以以光学和/或声音警告的形式发出警报。
此外，用于评估光耦合效率的检测波长可以不同于所述至少一个测量波长。
根据本发明，上述方法可以进一步优化：
例如，将该方法应用于NIR血氧测定法是非常有利的，在这种情况下，所述测量波长位于NIR范围内和/或所述检测波长位于NIR范围之外。
像测量波长那样，检测波长也可以由所述设备通过所述接触区域发射到所述介质中。这具有如下优势，即：接触检测器实际测量接触区域和皮肤之间的接触。
如先前所解释的，根据期望的应用，阈值和/或所述目标值可以是预定义的或可变的；特别地，这些值可以分别由用户或由所述设备、优选地由电子单元来调整。
此外，响应于所述警报信号的所述发出，
﹣可以向设备的用户输出(优选地以声学和/或光学方式)警告，特别是通过改变和/或中断所述参数在显示装置上的呈现，和/或
﹣可以停止或重复所述参数的运行测量，和/或
﹣只有在没有发出警报信号的情况下(特别是只有当所述检测光量与所述目标值的变化小于所述阈值时)才可以启动对所述参数的测量，和/或
﹣可以丢弃所述参数的测量值。
如上所述的方法也可以应用于所述设备和所述介质之间的多个和单独的接触区域，其中，每个所述接触区域均被所述设备发射的至少一个测量波长、和至少一个检测波长照射。这个检测波长同样可以由所述设备发射或从环境光接收。
例如，这些接触区域中的每一个都可以与所述介质中的对应局部测量区域相关联。换句话说：对于每个接触区域，在确定相应的光耦合效率较低(即值得改进)的情况下，设备可以发出相应的警报信号。
最后，本发明建议所述检测波长也可以用作用于测量所述介质中的所述参数的测量波长。换言之，所述参数的计算可以取决于测得的检测光量。
现在将更详细地描述本发明的优选实施例，尽管本发明不限于这些实施例：对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以通过组合本专利的权利要求中的一个或多个权利要求的特征和/或使得权利要求中的一个或多个权利要求的特征与在此描述或图示的实施例的一个或多个特征组合来获得本发明的其他实施例。
附图说明
参考附图，其中，具有相应技术功能的特征即使在形状或设计上不同时也用相同的数字表示：
图1示出了根据本发明的设备，
图2示出了图1的设备的传感器头的下侧上的接触区域的细节图，
图3示出了与皮肤表面接触的图2的传感器头的横截面示意图，
图4示出了在已经改进了传感器头和皮肤之间的接触之后的图3的横截面示意图，
图5示出了图2中所示接触区域的示意性俯视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的设备1，即：设计用于测量脑组织中的氧合作用以监测新生儿的生命参数的血氧计。设备1的特征在于在远端19处具有可弯曲的传感器头6，其承载：呈LED的线性阵列形式的多个光源3，每个LED分别发射测量波长λmi；以及呈单个光电二极管形式的检测器4。如图2中可见，光源3和检测器4在传感器头6的下侧布置接触区域9上。在测量期间，接触表面9与新生儿的头部上的皮肤接触，如图3所示。
如图3中可见，光源S1被构造为基于两个不同的LED发射两个不同的测量波长λm1和λm2，并且在λm1和λm2已经传播通过散射介质2之后这些波长分别由检测器D2和D4检测，散射介质2在这种情况下是人体组织，包括头皮、颅骨和脑组织的层。
香蕉形曲线(其示出了相应测量波长的光子行进穿过组织2的平均光路)示出了光实际上被介质2向后散射。
设备1的特征还在于电子单元5，电子单元包括位于近端20处(参见图1)的第一部件。电子单元5的第二部件由作为设备1的一部分的平板电脑提供，该平板电脑通过电缆18连接到图1所示的设备1的传感器头6(平板电脑未在图1中示出)。
电子单元5被构造为基于电子单元5分别从检测器D2和D4读出的信号测量因源S1将λm1和λm2发射到组织2中所产生的光强度(参见图3)。基于这些测得的强度，电子单元5计算用于组织2的氧合的测量值。
该计算由电子单元5的计算单元14支持，该计算单元14被构造为基于分别由S1发射的两个测量波长λm1和λm2产生并由D2和D4检测的测量光强度计算和输出含氧血红蛋白的浓度。
设备1的特征还在于光学接触检测器7，即：图2﹣4中所示的检测器D1，其被构造为检测检测波长λd1＝980nm，所述检测波长不同于两个测量波长λm1和λm2并且在组织2中显示出更高的吸收。实际上，设备1的特征还在于图中未示出的用于发射其他测量波长的其他光源。
换句话说，氧合的测量是基于640nm至960nm范围内的两个不同NIR波长(即λm1和λm2)，而检测波长λd1位于该范围之外。此外，λm1和λm2位于组织2的透射窗口内，而λd1位于组织2的吸收带内；事实上，组织2中的λd1的归一化光衰减分别为组织2中λm1和λm2的相应归一化光衰减的两倍。
电子单元5还构造成根据Dl输出的电信号测量由λd1产生的检测光量、从所述检测光量获得变量(即检测光强度)、计算检测光强度与目标强度的偏差、并最终在该偏差大于阈值时发出警报信号，该阈值预设为目标强度的25％。
如图3中可见，传感器头6的下侧上的接触区域9(λm1和λm2和λd1通过该接触区域9发射到组织2中并且也通过该接触区域9从组织2接收λm1和λm2和λd1)与组织2的皮肤表面16之间的物理接触非常糟糕；在光源S1和S2下方形成了大的气隙17，使得λm1和λm2的香蕉形光路的仅一部分实际上位于组织2的内部。因此，测得的氧合不代表组织2内的氧合的真实值。
同时，与图4的情况相比，图3所示的λd1的光路也仅部分位于组织2的内部，其中设备1和皮肤16之间的可接受的接触已经被重新建立并且源S2下方的气隙17已经消失。因此，与图4的情况相比，在图3的情况下由检测器D1测得的检测光强度将高得多，这是因为检测波长λd1由于空气间隙17而在组织2内部被吸收的衰减较少。
结果，在图3的情况下测得的检测光强与目标强度的偏差将是正的，所述目标强度是图4的情况下(即：已经完全接触皮肤时)由D1测得的检测光强度。换句话说，当接触区域9与皮肤完全接触时为检测光强度测量的基线值被用作目标值，即，用作目标强度。
如果偏差大于所述目标强度的25％的阈值，则电子单元5发出警报信号。这里，在电子单元5测量到检测光强度高于目标值的情况下发出警报信号。
作为替代，设备1可以用检测波长λd1(所述检测波长λd1有意位于H2O的吸收带内)确定组织2中的水或其他静态发色团(例如胶原或脂肪)的估计浓度。即，电子单元5可以从由光学接触检测器D1或D2检测的所述检测光强度导出这样的浓度作为变量。
在这种情况下，目标值可以是代表组织2的H2O浓度。如果从检测光强度导出的测得的H2O浓度偏离所述目标值超过某个阈值，则电子单元将相应地发出警报信号。这种方法背后的原因很简单，即，测得的H2O浓度与典型浓度的较大偏差是由于皮肤接触不足而导致的测量错误的指标。
从图2﹣5中可以看出，该设备的特征还在于第三光学接触检测器7，即：位于接触区域9的外边缘11附近并且与被构造为检测测量波长λm1和λm2的检测器D2和D4分开的检测器D3。
D3被构造为检测第二检测波长λd2，该第二检测波长λd2不是由设备1发射的而是由照射边缘11附近的组织2的环境光产生，如图3和4所示。λd2位于可见光谱中，即在550nm处，即低于640nm并且在UV﹣VIS范围内，因此不同于由源S2发射的第一检测波长λd1＝980nm。
如通过图3和图4的比较可见，λd2行进穿过组织2的光路长度取决于设备1的接触区域9和皮肤16之间的接触有多紧密而变化。因此，D3可以检测到皮肤接触不足，这是因为与图3的情况相比，在图4的情况下由λd2产生的检测光强度会更低。
D3的特征在于滤光器12，其透射(透射率>90％)λd2＝550nm并阻挡(透射率小于10％)λm1和λm2。因此，D3不受在组织中传播并到达D3的两个测量波长λm1和λm2的光的干扰，因此可以选择性地测量λd2。
滤光器12可以进一步设计成使得它也传输λd1。在这种构造中，D3也可以测量λd1，如图3所示。
此外，如图5中可见的那样，光学接触检测器D3位于以发射测量波长λm1的光源S1为中心并且其半径等于S1到检测λm1的检测器D2的距离的圆8之外。因此，λm1可能会干扰D3对λd2的测量的可能性大大降低。
如果用户想用血氧计在成人的皮肤上进行测量，他可以通过用户界面(即：通过近端20处的电缆18连接到设备1的传感器头6的平板电脑提供的图形用户界面(GUI)(参见图1，未示出平板电脑))将这个场景输入到设备1。响应于该输入，电子单元5自动调整阈值和目标值。通过这种方法，可以考虑新生儿和成人的不同组织组成。
电子单元5发出的警报信号触发由检测器D2和D4测量并显示在平板电脑上的氧合值呈现的变化，该平板电脑作为设备1的输出装置13。通过改变呈现，设备1因此响应所述发出向用户输出警告，从而向用户指示接触区域9和组织2的皮肤16之间的接触值得改进。因此，用户可以重新调整设备1在皮肤16上的定位，从而实现图4的期望情况。同时，用户意识到其呈现已经改变的所显示的氧合值可能是错误的。
此外，警报信号的发出触发电子单元5重复测量组织2中的氧合并相应地更新所显示的氧合值。
从图3中的香蕉形曲线可以看出，设备1的特征在于检测光源10，其发射所述检测波长λd1。
事实上，设备1的特征在于第二光学接触检测器7(即：检测器D2)，其输出信号由电子单元5读出，以用于测量第二检测光强度，即由λd1从S2到D2的光路产生的光强度。该光路比S2和光学接触检测器D1之间的光路短得多，这是因为S2和D2之间的源﹣检测器间距仅为5mm。因此，当对高吸收λd1的组织进行测量时，可以使用由D2测得的检测光强度，在这种情况下，D1测得的检测光强度可以显示出由于更长的光路并且因此更高的衰减而造成的信噪比(SNR)不足。
使用多个光学接触检测器7的另一个优点是它们可以彼此分开地布置在上文描述的所述接触区域9内的不同接触区域15上，如图5的接触区域9上的示意性俯视图所示。
设备1的电子单元5因此被构造为在所述接触区域15中的任一个显示低光耦合效率的情况下、基于由D1、D2或D3检测到的测得的对应检测光强度发出警报信号。此外，由于存在检测λd2的检测器D3以及分别检测λd1的检测器D1和D2，可以基于检测所述两个不同的检测波长(即λd2和λd1)来发出警报信号。同时，由于不存在滤光器，检测器D1和D2也可用于检测由源S1(图3和4中未示出)发射的测量波长λm1和λm2。
尽管未在图5中示出，但是每个所述接触区域15均可以被设备1发射的至少一个测量波长和也可以由设备1发射的至少一个检测波长照射。这种方法确保了在所述参数的测量中采用的多个接触区域15可以由光学接触检测器7就表面接触不足(即光学耦合效率不足)进行光学监测。这进一步提高了光学测量的可靠性和安全性。
总之，为了提高用设备1(该设备1包括一组光源3和由电子单元5控制的检测器4，用于基于一组测量波长测量散射介质2(特别是人体组织2)中的光学或生理参数)执行的光学测量的安全性，建议设备1的特征在于至少一个光学接触检测器7(例如呈光电二极管、或光纤的光敏端面等的形式的光学接触检测器)，以用于测量由检测波长产生的检测光量，其中，在测量光强度显示出设备1和介质2之间的低光学耦合效率的情况下，设备1发出警报信号。
附图标记列表
1设备
2散射介质(例如，组织)
3光源
4检测器
5电子单元
6传感器头
7光学接触检测器
8圆
9(1的)接触区域
10检测光源
11(9的)外边缘
12滤光器
13输出装置
14计算单元
15(位于9内的)接触区域
16(2的)表面，例如，皮肤
17气隙
18电缆
19远端
20近端

Claims (17)

1.一种用于测量散射介质(2)中的至少一个光学或生理参数的设备(1)，所述设备包括：
﹣至少一个光源(3)，所述光源用于发射在640nm到1350nm的NIR范围内的至少一个测量波长，
﹣至少一个检测器(4)，所述检测器用于检测所述至少一个测量波长，和
﹣电子单元(5)，所述电子单元被构造为基于从所述至少一个检测器(4)读出的电信号测量由所述至少一个测量波长发射到所述介质(2)中而产生的测量光量，以用于计算所述至少一个光学或生理参数，
其特征在于：
﹣所述设备(1)具有用于检测与所述至少一个测量波长不同的检测波长的光学接触检测器(7)，
其中，所述电子单元(5)被构造为：
﹣基于由所述光学接触检测器(7)输出的电信号测量由所述检测波长产生的检测光量，所述检测光量例如为检测光强度和/或检测光相位和/或检测光飞行时间，并且
﹣根据测得的所述检测光量检测接触状态。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述电子单元(5)被构造为：
﹣从所述检测光量导出一变量，以及
﹣计算所述变量与目标值的偏差，
﹣优选地在所述偏差大于阈值的情况下发出警报信号。
3.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述检测波长位于所述设备(1)所使用的波长带之外，以用于确定所述参数；和/或
﹣其中，所述至少一个测量波长在所述NIR范围内，特别地在从640nm到1350nm的范围，优选地在从640nm到960nm的范围内；和/或
﹣其中，所述检测波长位于所述NIR范围之外，特别地在从640nm至1350nm范围之外，优选地在640nm至960nm范围之外；和/或
﹣其中，所述至少一个光源(3)、所述至少一个检测器(4)和所述光学接触检测器(7)或对应的光导布置在所述设备(1)的接触区域(9)上，所述接触区域在测量期间与所述介质(2)接触；和/或
﹣其中，用于检测所述至少一个测量波长的所述检测器(4)位于距用于发射至少一个测量波长的所述至少一个光源(3)或距所述设备(1)的接触区域(9)的边界至少12mm、优选至少15mm的距离处。
4.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述检测波长位于所述介质(2)的等吸收波长的+/-10nm内。
5.根据前述权利要求之一所述的设备，
﹣其中，所述设备(1)具有用于发射所述检测波长的检测光源(10)，特别地其中，所述检测光源(10)和所述光学接触检测器(7)提供小于40mm、优选地小于20mm的源﹣检测器间距；和/或
﹣其中，所述光学接触检测器(7)由所述至少一个检测器(4)提供，以在这种情况下检测所述检测波长和所述至少一个测量波长两者；或
﹣其中，所述光学接触检测器(7)与所述至少一个检测器(4)分开布置。
6.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述变量是所述检测光量，
﹣特别地，所述检测光量为检测光强度，优选地其中，所述目标值是强度值并且所述电子单元(5)被构造为在所述电子单元(5)测量到所述检测光强度高于所述目标值的情况下发出所述警报信号；或者
﹣其中，所述电子单元(5)被构造为从所述检测光量计算所述变量，所述变量能够是例如发色团的光吸收或浓度，和/或
﹣其中，所述目标值是光强度值或相移值或飞行时间。
7.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述检测波长由环境光产生，尤其是小于780nm和/或位于UV﹣VIS光谱中或大于950nm，和/或
﹣其中，所述光学接触检测器(7)与用于检测所述至少一个测量波长的所述至少一个检测器(4)分开，和/或
﹣其中，所述光学接触检测器(7)具有滤光器(12)，所述滤光器传输所述检测波长并阻挡所述至少一个测量波长。
8.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述阈值和/或所述目标值是预先定义的；或者
﹣其中，所述阈值和/或所述目标值是可变的，特别地，所述阈值和/或所述目标值能够由所述设备(1)的用户或由所述设备(1)调整，和/或
﹣优选地其中，所述电子单元(5)被构造为基于所述测量光量和/或所述参数、或基于用户输入来调整所述阈值和/或所述目标值。
9.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述设备(1)具有输出装置(13)，所述输出装置被构造为响应所述警报信号的所述发出向所述设备(1)的用户输出警告，优选地以光学方式和/或声学方式输出警告，
﹣优选地其中，所述输出装置(13)是将所述参数可视化的显示装置，特别地其中，所述显示装置被构造为响应于所述警报信号的所述发出而改变和/或中断所述参数的呈现。
10.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述电子单元(5)被构造为响应于所述警报信号的所述发出而停止和/或重复所述参数的测量；和/或
﹣持续测量所述检测光量并且仅在没有发出警报信号时才开始测量所述参数，和/或
﹣持续测量和输出所述参数并且响应于所述警报信号的所述发出而改变和/或中断所述输出。
11.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述目标值是当所述设备(1)、特别是所述接触区域(9)与所述介质(2)完全接触时针对所述检测光量测量的基线值；和/或
﹣其中，所述阈值是所述目标值的一定百分比。
12.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述介质(2)是人体组织，特别地包括头皮、颅骨和脑组织的层，并且所述至少一个测量波长位于所述组织的透射窗内，
﹣优选地其中，所述检测波长位于所述组织的吸收带内，
﹣特别地其中，所述检测波长在所述介质(2)中的归一化光衰减为所述介质(2)的所述测量波长的对应归一化光衰减的至少2倍、优选地至少5倍。
13.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述检测波长短于780nm，优选短于640nm，特别地属于从100nm至780nm的UV﹣VIS范围；或者
﹣长于880nm，优选地长于930nm，优选地并且短于1850nm，优选地并且位于H2O的吸收带内，例如在980nm+/-35nm的范围内。
14.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述电子单元(5)具有计算单元(14)，所述计算单元被构造为基于由所述至少一个光源(3)发射的至少两个不同测量波长产生的测量光强度计算和输出所述参数的至少一个测量值，特别是诸如HbO的发色团的浓度的至少一个测量值，
﹣优选地其中，所述至少两个不同测量波长各自分开超过20nm和/或位于640nm至960nm的范围内。
15.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述设备(1)提供在从630nm到880nm的测量范围内的至少四个不同的测量波长，
﹣优选地其中，所述检测波长在880nm至1350nm的范围内，最优选在980nm+/-35nm的范围内。
16.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，所述设备(1)具有多个光学接触检测器(7)，每个所述光学接触检测器均被构造为检测由检测波长、特别地所述检测波长产生的检测光量，
﹣优选地其中，所述光学接触检测器(7)彼此分开地布置在所述接触区域(9)内的具体接触区域(15)上，
﹣特别地其中，所述电子单元(5)被构造为基于测得的对应检测光量在所述接触区域(15)中的任何一个显示出低光耦合效率的情况下发出警报信号；和/或
﹣其中，所述警报信号的发出基于两个不同检测波长的检测。
17.一种用于评估设计用于测量散射介质(2)中的至少一个光学或生理参数的设备(1)的接触区域(9)与所述介质(2)的表面(16)之间的光耦合效率的评估方法，所述设备特别地是根据前述权利要求之一所述的设备(1)，
﹣其中，在从640nm到1350nm的NIR范围内的至少一个测量波长被所述设备(1)通过所述接触区域(9)发射到所述介质(2)中并且
﹣在已经传播通过所述介质(2)之后由所述设备(1)通过所述接触区域(9)接收，并且
﹣其中，由所述测量波长的所述发射产生的对应测量光量由所述设备(1)测量，其特征在于：
﹣所述接触区域(9)与所述表面(16)接触，
﹣与所述至少一个测量波长不同的检测波长由所述设备(1)通过所述接触区域(9)接收，
﹣特别地在已经通过所述介质(2)行进一定距离之后和/或不发射所述测量波长的情况下由所述设备通过所述接触区域接收，以及
﹣由所述检测波长产生的对应检测光量由所述设备(1)测量，以用于评估所述光耦合效率。
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