DE102019135877A1

DE102019135877A1 - System zur Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz

Info

Publication number: DE102019135877A1
Application number: DE102019135877.9A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kraft; Andreas Popp
Original assignee: Trumpf Venture GmbH
Current assignee: Trumpf Venture GmbH
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: JP2023508741A; CN115297762A; KR20220116515A; EP4084672A1; WO2021136699A1; DE102019135877B4; US20220330828A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur, insbesondere transdermalen, Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in einer Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz, mit einer Lichtquelle (12) zur Abgabe von Anregungslicht (14) im infraroten Wellenlängenbereich, mit einer Optikeinrichtung (16), welche für das Anregungslicht einen Anregungsstrahlengang (22) von der Lichtquelle zu einem Messbereich (18) einer Probe (20) definiert und welche für Detektionslicht (24) aus dem Messbereich der Probe einen Detektionsstrahlengang (28) von dem Messbereich der Probe zu einer Detektionseinrichtung (26) definiert, und mit einer Detektionseinrichtung zur Detektion des Detektionslichts. Die Detektionseinrichtung weist einen lichtempfindlichen Sensor (36) und wenigstens ein im Detektionsstrahlengang angeordnetes Filterelement (38) auf, wobei das wenigstens eine Filterelement dazu ausgebildet ist, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine IR-Absorptionsbande, welche für die Analysesubstanz als charakteristisch vorgegeben ist, zu unterdrücken.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz, insbesondere von Blutzucker, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Systeme ermöglichen es, das Vorhandensein und/oder die Konzentration einer in Körperflüssigkeit, bspw. in interzellularer oder extrazellularer oder interstitieller Flüssigkeit, gelösten Analysesubstanz zu ermitteln - und zwar vorzugsweise ohne dass zuvor eine entsprechende Probe, bspw. eine Gewebe- oder Blutprobe, entnommen werden muss (sogenannte nicht-invasive Messung). Beispielsweise ist es mit einem solchen System möglich, den Blutzuckerspiegel im menschlichen Blut zu bestimmen. Insbesondere kann die Messung transdermal, also durch die Hautschichten hindurch erfolgen. Auf diese Weise kann das für Patienten regelmäßig mühsame und ggf. unangenehme Stechen bspw. in einen Finger zur Entnahme eines Bluttropfens entfallen.
Die Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration der Analysesubstanz mit einem solchen System beruht auf der Analyse der zu untersuchenden Probe (bspw. eines Körperflüssigkeit enthaltenden Gewebebereichs unter der menschlichen Hautoberfläche) mittels Infrarot-Spektroskopie (IR-Spektroskopie). Hierbei wird ein Messbereich der Probe zunächst mit Anregungslicht im infraroten Wellenlängenbereich, insbesondere zwischen 1,5 µm und 25 µm, beleuchtet. Das von der Probe transmittierte und/oder reflektierte Licht (Detektionslicht) wird dann spektral analysiert. Im infraroten Wellenlängenbereich können bei bestimmten Wellenlängen (Energien) Molekülschwingungen, insbesondere Streckschwingungen und/oder Deformationsschwingungen der Atom- bzw. Molekülbindungen, angeregt werden, welche charakteristisch sind. Bei diesen Wellenlängen wird das Anregungslicht besonders stark von der Analysesubstanz absorbiert. Insofern weist das IR-Spektrum der Analysesubstanz bei diesen Wellenlängen lokale Absorptionsmaxima (Intensitätsminima des Detektionslichts) auf, welche als „IR-Absorptionsbanden“ bezeichnet werden. Da eine zur Schwingungsanregung erforderliche Energie und somit eine Wellenlänge einer jeweiligen IR-Absorptionsbande charakteristisch für eine jeweilige Bindung ist, lässt sich aus der Analyse der IR-Absorptionsbanden auf eine Struktur der Analysesubstanz schließen. Die IR-Absorptionsbanden sind sozusagen ein Fingerabdruck der zu untersuchenden Analysesubstanz. Insofern kann aus dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Absorptionsbanden bei bestimmten Wellenlängen das Vorliegen der Analysesubstanz in der Probe eindeutig festgestellt werden. Zudem kann ein Verhältnis zwischen Intensität des Detektionslichts bei einer Wellenlänge einer IR-Absorptionsbande und Intensität des Anregungslichts bei dieser Wellenlänge Informationen über eine Konzentration der Analysesubstanz in der untersuchten Probe liefern.
Zur spektralen Analyse des Detektionslichts werden im Stand der Technik z.B. Spektrometer-Vorrichtungen eingesetzt. Diese umfassen üblicherweise ein diffraktives oder dispersives Element zur räumlich-spektralen Aufspaltung des Detektionslichts und einen ortsauflösenden Detektor zur wellenlängenabhängigen Detektion des aufgespaltenen Lichts. Derartige Systeme mit Spektrometer haben den Nachteil, dass bereits kleinere Änderungen der Relativposition von diffraktivem oder dispersivem Element und Detektor (bspw. durch Herunterfallen oder Temperaturänderung) zu einer Verschiebung des Strahlwegs und somit zu einem fehlerhaften Messergebnis führen können. Aus diesem Grund muss das System regelmäßig überprüft und im Rahmen eines Service kalibriert werden, was fachmännisches Wissen erfordert. Darüber hinaus ist für eine spektrale Aufspaltung des Lichts ein Strahlweg mit einer gewissen Länge zwischen dispersivem/diffraktivem Element und Detektor erforderlich, um die spektralen Komponenten des Detektionslichts räumlich getrennt voneinander detektieren zu können. Entsprechende Systeme sind daher regelmäßig verhältnismäßig groß und können somit im Alltagsbetrieb Nachteile aufweisen.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, eine zuverlässige Analyse einer in einer Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz bei geringem Kalibrierungsaufwand und kompakter Bauform zu ermöglichen. Darüber hinaus ist eine kostengünstige Ausgestaltung wünschenswert.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem System handelt es sich insgesamt um eine Vorrichtung im Sinne einer Sachgesamtheit von mehreren Einrichtungen, welche insbesondere zu einer Vorrichtung verbunden oder in einer übergeordneten Vorrichtung integriert sind. Das System dient zur, insbesondere transdermalen, Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz, insbesondere zur Ermittlung einer Konzentration von Blutzucker. Unter Blutzucker wird insbesondere in Körperflüssigkeit (z.B. in menschlichem Blut) gelöster Zucker, insbesondere Glukose, verstanden.
Das System umfasst eine Lichtquelle zur Abgabe von insbesondere breitbandigem Anregungslicht im infraroten Wellenlängenbereich. Insbesondere ist die Lichtquelle dazu ausgebildet, Anregungslicht mit Wellenlängen oberhalb von 1,5 µm, insbesondere zwischen 1,5 µm und 25 µm, abzugeben.
Das System umfasst ferner eine Optikeinrichtung, welche für das Anregungslicht einen Anregungsstrahlengang von der Lichtquelle zu einem Messbereich einer Probe definiert und welche für Detektionslicht aus dem Messbereich der Probe einen Detektionsstrahlengang von dem Messbereich der Probe zu einer Detektionseinrichtung definiert. Die Optikeinrichtung kann eine Mehrzahl von Optikelementen (z.B. Linsen, Reflektoren, Prismen, Blenden, Lichtleitfasern) umfassen, mittels welchen der Anregungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang definiert werden. Bei der Probe kann es sich insbesondere um einen Körperflüssigkeit enthaltenden Gewebebereich unterhalb einer menschlichen Hautoberfläche handeln, bspw. im Bereich eines Arms oder eines Fingers.
Das System umfasst ferner eine Detektionseinrichtung zur Detektion des Detektionslichts. Die Detektionseinrichtung weist einen lichtempfindlichen Sensor auf, welcher insbesondere dazu ausgebildet ist, vorzugsweise elektrische, Messsignale aus erfasstem Licht zu erzeugen.
Die Detektionseinrichtung weist außerdem wenigstens ein im Detektionsstrahlengang angeordnetes Filterelement auf, welches dazu ausgebildet ist, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine IR-Absorptionsbande, welche für die Analysesubstanz als charakteristisch vorgegeben ist, zu unterdrücken. Insofern ist das wenigstens eine Filterelement derart ausgebildet, dass die für eine Analyse einer jeweiligen IR-Absorptionsbande nicht relevanten Wellenlängen des Detektionslichts im Wesentlichen herausgefiltert werden können, also nicht zu dem Sensor weitergeleitet werden. Insbesondere ist das wenigstens eine Filterelement dazu ausgebildet, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine jeweilige ausgewählte Absorptions-Prüfwellenlänge des Anregungslichts zu unterdrücken, bei welcher Absorptions-Prüfwellenlänge eine für die chemische Struktur der Analysesubstanz charakteristische Streck- und/oder Deformationsschwingung einer Atom- oder Molekülbindung der Analysesubstanz angeregt werden kann.
Eine solche Ausgestaltung ermöglicht bereits eine näherungsweise Auswertung dahingehend, ob die Analysesubstanz mit einer gewissen Schwellkonzentration in der Probe vorhanden ist. Die Zuverlässigkeit der Messung kann weiter erhöht werden, wenn eine weitere spektrale Auflösung der jeweiligen IR-Absorptionsbande erfolgt, wie nachfolgend noch näher erläutert. Ein derartiges System ist zudem kompakt aufgebaut, da Strahlwege, welche z.B. in Spektrometer-Vorrichtungen für die räumliche Aufspaltung eines Strahls in Wellenlängenkomponenten erforderlich sind, entfallen. Blutzuckermessgeräte mit einem derartigen System können somit vergleichsweise klein ausgebildet sein, was die Handhabung erleichtert. Zudem sind Blutzuckermessgeräte mit einem derartigen System besonders robust. Insbesondere ist ein Aufwand für Wartung verringert, da eine regelmäßige Kalibrierung eines Spektrometers - wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen üblicherweise erforderlich ist - entfällt. Dies ist insbesondere von Vorteil, da Zuckerkranke regelmäßig - und folglich auch unterwegs bzw. auf Reisen - den Blutzuckerspiegel überprüfen müssen. Das System ist auch vergleichsweise kostengünstig, da keine spektral aufspaltend wirkenden Elemente wie bspw. Gitter erforderlich sind, welche aufgrund der geforderten hohen Präzision vergleichsweise teuer sind.
Es ist möglich, dass nur eine charakteristische IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz analysiert werden soll. Dann kann das wenigstens eine Filterelement dazu ausgebildet sein, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines Analysen-Wellenlängenbereichs um diese IR-Absorptionsbande zu unterdrücken. Es ist auch möglich, dass mehrere IR-Absorptionsbanden analysiert werden sollen. Dann kann das wenigstens eine Filterelement dazu ausgebildet sein, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine jeweilige zu analysierende IR-Absorptionsbande zu unterdrücken.
Es ist denkbar, dass Lichtquelle und Detektionseinrichtung auf einander gegenüberliegenden Seiten der Probe angeordnet sind (Transmissionskonfiguration). Dann umfasst das Detektionslicht insbesondere zumindest einen Anteil des von der Probe transmittierten Anregungslichts. Es ist auch denkbar, dass Lichtquelle und Detektionseinrichtung auf derselben Seite der Probe angeordnet sind (Reflexionskonfiguration). Dann umfasst das Detektionslicht insbesondere zumindest einen Anteil des von der Probe reflektierten Anregungslichts.
Vorzugsweise liegt der jeweilige Analysen-Wellenlängenbereich oberhalb von 1,5 µm, insbesondere zwischen 1,5 µm und 25 µm, weiter insbesondere zwischen 1,5 µm und 3 µm. In diesem Wellenlängenbereich liegen die für eine Konzentrationsbestimmung relevanten IR-Absorptionsbanden von in menschlichem Blut gelöster Glukose. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Analysen-Wellenlängen ein Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 1,7 µm bis 2,6 µm ist.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der jeweilige Analysen-Wellenlängenbereich in einem Wellenlängenbereich von ± 50 nm, insbesondere von ± 10 nm, weiter insbesondere von ± 5 nm, weiter insbesondere von ± 2,5 nm, weiter insbesondere von ± 1 nm um die ausgewählte, charakteristische IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz, insbesondere um eine vorgegebene IR-Absorptionsbande von Glukose als Lösung in menschlicher Körperflüssigkeit, liegt. Dies ermöglicht eine selektive Analyse der vorgegebenen IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz unter Vermeidung von weiteren Störsignalen, bspw. durch weitere IR-Absorptionsbanden. Beispielsweise liegen relevante IR-Absorptionsbanden von Glukose bei 2140 nm, 2270 nm und 2330 nm.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Filterelement derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein Anteil des Lichts im Detektionsstrahlengang von dem wenigstens einen Filterelement unbeeinflusst als Referenzlicht auf den Sensor, insbesondere auf einen Teilbereich des Sensors, trifft. Insbesondere ist das wenigstens eine Filterelement derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass zumindest ein Anteil des von der Probe elastisch gestreuten Anregungslichts auf den Sensor trifft. Dies ermöglicht es, die Lichtquelle auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen und/oder die Kalibrierung der Optikeinrichtung zu überprüfen. Zu diesem Zweck ist es möglich, dass ein Teilbereich des Sensors nicht von dem wenigstens einen Filterelement bedeckt ist. Dann kann Licht an dem wenigstens einen Filterelement vorbei auf den Sensor treffen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das wenigstens eine Filterelement als flächig ausgedehntes Bauteil ausgebildet.
Dann ist eine präzise räumliche Fokussierung des Detektionslichts nicht erforderlich, wodurch ein Kalibrierungsaufwand weiter verringert werden kann. Insbesondere erstreckt sich das wenigstens eine Filterelement in einer Ebene. Es ist beispielsweise möglich, dass das wenigstens eine Filterelement plattenartig ausgebildet ist.
Der Sensor weist insbesondere eine zur Detektion wirksame Sensoroberfläche auf. Besonders bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Filterelement auf der Sensoroberfläche angeordnet ist. Insbesondere kann die Sensoroberfläche eben ausgebildet sein; dann kann das wenigstens eine Filterelement plattenartig auf der ebenen Sensoroberfläche angeordnet sein. Dies ermöglicht eine flächige Detektion des Detektionslichts, sodass keine Fokussierung des Detektionslichts auf einen bestimmten Bereich der Sensoroberfläche erforderlich ist. Dadurch, dass das wenigstens eine Filterelement auf der Sensoroberfläche angeordnet ist, wird ferner ein besonders kompakter Aufbau der Detektionseinrichtung erzielt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Filterelement und der Sensor miteinander fest verbunden sind, insbesondere monolithisch ausgebildet sind oder zu einer vormontierten Baueinheit zusammengefügt sind. Insofern ist eine unbeabsichtigte Verschiebung oder Störung des Strahlwegs zwischen Filterelement und Sensor nicht möglich. Auf diese Weise wird ein besonders robuster Aufbau erzielt, wodurch das Risiko einer ungewollten Dejustierung - bspw. durch ein Herunterfallen des Systems auf den Boden - ausgeschlossen werden kann und somit ein Kalibrierungsaufwand minimiert werden kann. Beispielsweise ist es möglich, dass entsprechende Filterstrukturen auf die Sensoroberfläche aufgedampft oder auf dieser lithographisch erzeugt sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Sensor ein Array von lichtempfindlichen Pixeln auf, welche dazu ausgebildet sind, eintreffendes Licht zu detektieren. Beispielsweise ist es möglich, dass die lichtempfindlichen Pixel in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Ferner ist es bevorzugt, wenn das wenigstens eine Filterelement eine Mehrzahl von schmalbandigen Filterbereichen aufweist. Vorzugsweise sind die schmalbandigen Filterbereiche dazu ausgebildet, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines Durchlassbereiches um eine Mittelwellenlänge zu unterdrücken. Die schmalbandigen Bereiche wirken insbesondere als Bandpassfilter für einen entsprechenden Wellenlängenbereich, der schmal im Vergleich zu dem Analysen-Wellenlängenbereich ist.
Ferner ist es bevorzugt, wenn einer jeweiligen Pixelgruppe von zueinander benachbart angeordneten Pixeln, insbesondere einem jeweiligen Pixel, jeweils ein Filterbereich zugeordnet ist. Vorzugsweise ist auf jedem Pixel ein Filterbereich angeordnet. Insbesondere sind die Filterbereiche und die ihnen zugeordneten Pixelgruppen bzw. Pixel derart relativ zueinander angeordnet, dass entlang des Detektionsstrahlengangs Licht, welches durch einen jeweiligen Filterbereich tritt, ausschließlich von der jeweils zugeordneten Pixelgruppe oder dem jeweils zugeordneten Pixel erfasst wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Filterbereiche des wenigstens einen Filterelements in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die Filterbereiche derart angeordnet sind, dass vor jedem Pixel des Sensors ein Filterbereich angeordnet ist.
Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, wenn vor wenigstens einem Pixel oder wenigstens einer Pixelgruppe kein Filterbereich angeordnet ist. Dann kann ein Anteil des Lichts im Detektionsstrahlengang, insbesondere das von der Probe elastisch gestreute Anregungslicht, auf diesen wenigstens einen Pixel (Referenzpixel) treffen und, wie oben erläutert, als Referenzlicht detektiert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das wenigstens eine Filterelement eine der Größe eines Pixels oder einer Pixelgruppe entsprechende lokale Aussparung aufweist. Es ist auch denkbar, dass auf dem wenigstens einen Pixel keine Filterstruktur aufgedampft wurde, z.B. in einem Randbereich des Sensors bzw. der Sensoroberfläche.
Es ist möglich, dass alle Filterbereiche die gleiche Mittelwellenlänge aufweisen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn Filterbereiche mit voneinander abweichenden Mittelwellenlängen vorgesehen sind. Die Mittelwellenlängen können insbesondere so gewählt sein, dass unterschiedliche Spektralbereiche mit nur einem Sensor detektieren werden. Dies ermöglicht es, einen spektralen Verlauf der zu analysierenden IR-Absorptionsbande anzunähern und dadurch zu unterscheiden, ob bspw. ein gemessenes Intensitätsminimum (Absorptionsmaximum) eine IR-Absorptionsbande oder lediglich ein Störsignal darstellt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es auch, mit nur einem Sensor und einem Filterelement mehrere charakteristische IR-Absorptionsbanden zu analysieren. Dabei kann es sich um mehrere IR-Absorptionsbanden der Analysesubstanz handeln - was bspw. für eine präzise Bestimmung der Konzentration der Analysesubstanz in der Körperflüssigkeit vorteilhaft sein kann - und/oder um charakteristische IR-Absorptionsbanden von verschiedenen, in Körperflüssigkeit gelösten Substanzen (bspw. Glukose und Lactat oder medizinische Wirkstoffe)
Es ist möglich, dass jeder Filterbereich des Filterelements eine unterschiedliche Mittelwellenlänge aufweist. Dann kann jedem Pixel / jeder Pixelgruppe des Sensors ein Filterbereich mit unterschiedlicher Mittelwellenlänge zugeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn mehrere Filterbereiche des Filterelements eine gleiche Mittelwellenlänge, insbesondere gleiche Durchlassbereiche, aufweisen. Dann können mehreren Pixeln / Pixelgruppen Filterbereiche mit gleichen Mittelwellenlängen, insbesondere gleichen Durchlassbereichen, zugeordnet sein. Auf diese Weise kann Licht einer bestimmten Wellenlänge von mehreren Pixeln detektiert werden, was sich positiv auf das Signal-Rausch-Verhältnis auswirkt.
Um eine detaillierte Analyse der zu untersuchenden IR-Absorptionsbande zu ermöglichen (bspw. deren Form, Halbwertsbreite, Wellenlänge am Absorptionsmaximum, etc.), ist es bevorzugt, wenn die Mittelwellenlängen in spektral voneinander beabstandeten Intervallen über den (jeweiligen) Analysen-Wellenlängenbereich verteilt sind. Vorzugsweise sind die Intervalle äquidistant verteilt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Intervalle zwischen den Mittelwellenlängen der einem jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich zugeordneten Filterbereiche weniger als 5 nm, vorzugsweise weniger als 2 nm, weiter vorzugsweise weniger als 1 nm, weiter vorzugsweise weniger als 0,5 nm, weiter vorzugsweise weniger als 0,2 nm, betragen. Bei vorgegebener Pixelanzahl begünstigt ein kleineres Intervall eine höhere spektrale Auflösung (mehr Messpunkte in dem Analysen-Wellenlängenbereich). Ein größeres Intervall ist hingegen für ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis vorteilhaft (mehr Pixel detektieren Licht mit gleicher Wellenlänge).
Vorzugsweise bilden die einem jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich zugeordneten Filterbereiche eine Filtergruppe, welche sich, vorzugsweise periodisch, über das Filterelement wiederholt. Es ist möglich, dass nur eine charakteristische IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz analysiert werden soll. In diesem Fall kann eine einzelne Filtergruppe vorgesehen sein, welche durch die dem Analysen-Wellenbereich dieser IR-Absorptionsbande zugeordneten Filterbereiche gebildet ist. Diese Filtergruppe kann sich dann periodisch, bspw. linienartig oder mosaikartig, über das Filterelement wiederholen. Es ist auch möglich, dass mehrere charakteristische IR-Absorptionsbanden analysiert werden sollen (bspw. mehrere IR-Absorptionsbanden der Analysesubstanz oder IR-Absorptionsbanden verschiedener in Körperflüssigkeit gelöster Substanzen). In diesem Fall kann das Filterelement mehrere unterschiedliche Filtergruppen aufweisen, wobei die jeweilige Filtergruppe durch die einem jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich zugeordneten Filterbereiche gebildet ist - also jeweils eine Filtergruppe einem jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich zugeordnet ist.
Es ist möglich, dass die Filterbereiche des Filterelements in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Filterbereiche einer Filtergruppe können dann entlang einer Spalte/Zeile angeordnet sein, welche sich entlang der Zeilen/Spalten wiederholt (Linien-Pattern). Die Filterbereiche einer Filtergruppe können sich aber auch über eine gleiche Anzahl von Spalten und Zeilen erstrecken, vorzugsweise über zwei Spalten und zwei Zeilen, weiter vorzugsweise über vier Spalten und vier Zeilen, insbesondere über fünf Spalten und fünf Zeilen. Diese Filtergruppe kann sich dann mosaikartig über das Filterelement wiederholen (Mosaik-Pattern).
Der Sensor der Detektionseinrichtung ist vorzugsweise ein Halbleitersensor, beispielsweise auf Basis von GaSb, InGaAs, PbS, PbSe, InAs, InSb oder HgCdTe. Solche Sensoren zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Empfindlichkeit für Licht mit Wellenlängen in dem für die Analyse von IR-Absorptionsbanden, insbesondere von Blutzucker, relevanten Infrarotbereich aus. Zudem sind solche Sensoren vergleichsweise kostengünstig verfügbar, was den Einsatz eines erfindungsgemäßen Systems mit einem solchen Sensor für den Massenmarkt begünstigt. Beispielsweise kann der Sensor als Fotodiode ausgebildet sein.
Für eine detaillierte spektrale Analyse einer IR-Absorptionsbande ist es ferner vorteilhaft, wenn das Anregungslicht eine gewisse spektrale Breite aufweist, also Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlängen umfasst. Insbesondere ist die Lichtquelle derart ausgebildet, dass eine spektrale Breite des von ihr ausgegebenen Anregungslichts (also ein Wellenlängenintervall des elektromagnetischen Spektrums, in welchem das Anregungslicht eine nicht verschwindende Intensität aufweist) größer als 10 nm ist, insbesondere größer als 50 nm, weiter insbesondere größer als 100 nm, weiter insbesondere größer als 500 nm, weiter insbesondere größer als 1 µm. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es außerdem, IR-Absorptionsbanden bei unterschiedlichen Wellenlängen (bspw. mehrere IR-Absorptionsbanden der Analysesubstanz oder IR-Absorptionsbanden verschiedener Substanzen) mit nur einer Lichtquelle zu analysieren.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Laserlichtquelle. Laserlicht zeichnet sich durch eine hohe Lichtintensität aus, was für eine Analyse von Analysesubstanzen, welche nur in vergleichsweise geringen Konzentrationen vorliegen, vorteilhaft ist.
Die Laserlichtquelle kann als Laserdiodenarray ausgebildet sein, welches eine Mehrzahl von Laserdioden zur Abgabe von Laserlicht umfasst. Vorzugsweise kann es sich bei den Laserdioden um Halbleiterdioden handeln, beispielsweise auf GaSb- oder InP-Basis. Insbesondere ist das Laserdiodenarray derart ausgebildet, dass sich die von den einzelnen Laserdioden abgegebenen Laserstrahlen zu dem Anregungslicht überlagern. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Laserdioden nebeneinander auf einer Grundplatte angeordnet sind. Es ist auch denkbar, dass die Laserlichtquelle als monolithisches Laserdiodenarray ausgebildet ist. Um Anregungslichts mit einer vorgegebenen spektrale Breite zu erzeugen, ist es bevorzugt, wenn die Laserdioden des Laserdiodenarrays dazu ausgebildet sind, Laserlicht mit jeweils unterschiedlicher Zentralwellenlänge abzugeben. Vorzugsweise sind die Laserdioden derart ausgebildet, dass sich die Emissionsspektren der Laserdioden bereichsweise spektral überlappen. Dann ist eine spektrale Intensitätsverteilung des Anregungslichts besonders homogen.
Es ist auch möglich, dass die Laserlichtquelle wenigstens einen Quantenkaskadenlaser umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, Laserlicht unterschiedlicher Zentralwellenlänge gleichzeitig abzugeben. Der wenigstens eine Quantenkaskadenlaser ist insofern insbesondere derart ausgebildet, dass Elektronenübergänge stattfinden können, bei denen Photonen mit jeweils unterschiedlicher Energie (Wellenlänge) abgegeben werden. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Quantenkaskadenlaser derart ausgebildet, dass eine Vielzahl von Elektronenübergängen zwischen Energieniveaus mit gleicher Energiedifferenz stattfindet. Dann ist eine Intensität des abgegebenen Laserlichts besonders hoch.
Es ist auch möglich, dass die Laserlichtquelle wenigstens einen Interbandkaskadenlaser umfasst.
Es ist auch möglich, dass die Laserlichtquelle wenigstens eine Multi-Quantum-Well-Diode umfasst, welche eine Mehrzahl von Multi-Quantum-Well-Bereichen zur Abgabe von Laserlicht aufweist. Vorzugsweise sind die einzelnen Multi-Quantum-Well-Bereiche in einem einzelnen Laserchip angeordnet. Multi-Quantum-Well-Dioden zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad bei niedrigem Schwellstrom aus. Als Basismaterial für solche Multi-Quantum-Well-Dioden sind beispielsweise GaSb, GaAs oder InP denkbar. Vorzugsweise sind die Multi-Quantum-Well-Bereiche derart ausgebildet, dass sie Laserlicht mit jeweils unterschiedlicher Zentralwellenlänge abgeben. Zudem ist es bevorzugt, wenn sich die Emissionsspektren der Multi-Quantum-Well-Bereiche abschnittsweise spektral überlappen. Dann ist eine spektrale Intensitätsverteilung des Anregungslichts besonders homogen.
Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Steuereinrichtung. Insbesondere weist die Steuereinrichtung einen nichtflüchtigen Speicher auf, in welchem ein oder mehrere Referenz-Spektren hinterlegbar sind oder hinterlegt sind. Das wenigstens eine Referenz-Spektrum umfasst dabei vorzugsweise zumindest die Wellenlänge der jeweiligen ausgewählten IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz und/oder die Wellenlängen des vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um die jeweilige ausgewählte IR-Absorptionsbande. Es ist möglich, dass es sich bei einem Referenz-Spektrum um das Emissionsspektrum der Lichtquelle handelt, insbesondere um das Spektrum des Anregungslichts. Es ist auch möglich, dass es sich bei einem Referenz-Spektrum um ein IR-Spektrum der zu untersuchenden Körperflüssigkeit oder einer dieser Körperflüssigkeit ähnlichen Referenzlösung handelt. Ferner ist denkbar, dass es sich bei einem Referenz-Spektrum um ein IR-Spektrum der Analysesubstanz als Lösung einer bestimmten Konzentration in der zu untersuchenden Körperflüssigkeit oder in einer dieser Körperflüssigkeit ähnlichen Referenzlösung handelt, bspw. um ein IR-Spektrum von Glukose als Lösung in menschlichem Blut. Dies ermöglicht es unter anderem, eine gemessene Intensität des Detektionslichts zu normieren und auf diese Weise eine Konzentration der Analysesubstanz in der untersuchten Probe (absolut) zu bestimmen.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems kann die Optikeinrichtung wenigstens eine erste Lichtleitfaser oder Wellenleiter umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das Anregungslicht zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von der Lichtquelle zu dem Messbereich der Probe zu leiten. Dabei bezeichnet Wellenleiter im vorliegenden Zusammenhang insbesondere ein auf einem Siliziumsubstrat definiert aufgebrachtes Siliziumoxid oder Siliziumnitrid wie es typisch in der Halbleitertechnologie realisiert wird. Außerdem kann die Optikeinrichtung wenigstens eine zweite Lichtleitfaser oder Wellenleiter umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das Detektionslicht zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von dem Messbereich der Probe zu der Detektionseinrichtung zu leiten. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, für das Anregungslicht bzw. das Detektionslicht einen Strahlengang präzise zu definieren, insbesondere das Anregungslicht bzw. das Detektionslicht auch ohne zusätzliche Optikmittel, wie bspw. Spiegel, um Kurven zu leiten, was einen kompakten Aufbau des Systems begünstigt. Zudem kann das Risiko einer ungewollten Dejustierung des Strahlengangs reduziert werden und somit ein Kalibrierungsaufwand minimiert werden. Bei einer Ausgestaltung mit Lichtleitfasern kann die Optikeinrichtung dann optional Ein- und/oder Auskoppelmittel zum Ein- und/oder Auskoppeln von Licht in die jeweilige Lichtleitfaser umfassen, bspw. in Form von entsprechend ausgestalteten Linsenmitteln.
Um Licht im infraroten Wellenlängenbereich möglichst verlustfrei leiten zu können, ist es bevorzugt, wenn die wenigstens eine erste Lichtleitfaser und/oder die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser als Hohlfaser ausgebildet sind. Insofern sind die wenigstens eine erste Lichtleitfaser und/oder die wenigstens eine zweite Lichtleitfaser insbesondere als, vorzugsweise zylinderförmige, Fasern ausgebildet, welche im Querschnitt wenigstens einen entlang ihrer Längserstreckung durchgängigen Hohlraum aufweisen. Eine solche Hohlfaser kann beispielsweise aus einem Polymer oder aus Glas gefertigt sein, insbesondere aus Quarzglas (fused silica).
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 skizzierte Darstellung eines Systems in einer ersten Ausgestaltung;
2 skizzierte Darstellung eines Systems in einer zweiten Ausgestaltung;
3 skizzierte Darstellung eines Systems in einer dritten Ausgestaltung;
4 skizzierte Darstellung eines Systems in einer vierten Ausgestaltung;
5 in den 3 und 4 mit V bezeichneter Ausschnitt in vergrößerter Darstellung; und
6 skizzierte Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines Filterelements in einer Draufsicht.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 bis 4 zeigen in skizzierter Darstellung verschiedene Ausgestaltungen eines Systems 10 zur Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in einer Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz. Insbesondere ist das System 10 dazu ausgebildet, eine Konzentration von in Körperflüssigkeit gelöstem Zucker, insbesondere Glukose, zu ermitteln.
Das System 10 umfasst eine Lichtquelle 12 zur Abgabe von Anregungslicht 14 im infraroten Wellenlängenbereich, insbesondere mit Wellenlängen zwischen 1,5 µm und 25 µm. Bei der Lichtquelle 12 kann es sich beispielsweise um ein Laserdiodenarray mit einer Mehrzahl von Halbleiterlaserdioden handeln, welche Laserlicht mit jeweils unterschiedlicher Zentralwellenlänge abgeben. Es ist auch möglich, dass die Lichtquelle 12 einen Quantenkaskadenlaser umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, Laserlicht im infraroten Wellenlängenbereich abzugeben. Ferner ist es denkbar, dass die Lichtquelle 12 eine Multi-Quantum-Well-Diode umfasst.
Das System 10 umfasst außerdem eine Optikeinrichtung 16, welche dazu ausgebildet ist, das Anregungslicht 14 von der Lichtquelle 12 zu einem Messbereich 18 einer Probe 20, beispielsweise einem bluthaltigen Gewebebereich eines menschlichen Körpers, zu leiten. Zu diesem Zweck kann die Optikeinrichtung 16 insbesondere ein oder mehrere Optikelemente 30 zur Strahlumlenkung und/oder Strahlführung umfassen, welche für das Anregungslicht 14 einen Anregungsstrahlengang 22 von der Lichtquelle 12 zu dem Messbereich 18 der Probe 20 definieren (vgl. 4).
Die Optikeinrichtung 16 ist ferner dazu ausgebildet, Detektionslicht 24 aus dem Messbereich 18 der Probe 20 zu einer Detektionseinrichtung 26 zu leiten. Zu diesem Zweck kann die Optikeinrichtung 16 insbesondere ein oder mehrere Optikelemente 32, 34 zur Strahlumlenkung und/oder Strahlführung umfassen, welche für das Detektionslicht 24 einen Detektionsstrahlengang 28 von dem Messbereich 18 der Probe 20 zu der Detektionseinrichtung 26 definieren (vgl. 4).
Es ist möglich, dass sich das Anregungslicht 14 und/oder das Detektionslicht 24 als Freistrahl ausbreiten (vgl. 1 bis 3). Dann kann die Optikeinrichtung 16 insbesondere Optikelemente in Form von Linsen, Reflektoren, Umlenkspiegel, Prismen oder ähnliches (nicht dargestellt) umfassen, um den Anregungsstrahlengang 22 bzw. den Detektionsstrahlengang 28 zu definieren.
Es ist auch möglich, dass das Anregungslicht 14 und/oder das Detektionslicht 24 mittels Lichtleitfasern 30, 32 entlang ihres jeweiligen optischen Wegs geleitet werden (vgl. 4). Dann kann die Optikeinrichtung 16 beispielsweise eine erste Lichtleitfaser 30 umfassen, welche für das Anregungslicht 14 zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von der Lichtquelle 12 zu dem Messbereich 18 der Probe 20 den Anregungsstrahlengang 22 definiert (in 4 in skizzierter Darstellung gezeigt). Außerdem kann die Optikeinrichtung 16 eine zweite Lichtleitfaser 32 umfassen, welche für das Detektionslicht 24 zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von dem Messbereich 18 der Probe 20 zu der Detektionseinrichtung 26 den Detektionsstrahlengang 28 definiert. Wie in 4 beispielhaft für die zweite Lichtleitfaser 32 dargestellt, kann die Optikeinrichtung 16 dann außerdem ein oder mehrere Ein-/Auskoppelmittel 34, bspw. in Form von Linsenmitteln, zum Ein-/Auskoppeln des Anregungslichts 14 bzw. des Detektionslichts 24 in die jeweilige Lichtleitfaser 30, 32 umfassen. Beispielhaft und bevorzugt sind die Lichtleitfasern 30, 32 als Hohlfasern ausgebildet.
1 zeigt das System 10 in einer Transmissionskonfiguration, bei der Lichtquelle 12 und Detektionseinrichtung 26 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Probe 20 angeordnet sind. Bei einer solchen Konfiguration umfasst das Detektionslicht 24 zumindest einen Anteil des von der Probe 20 transmittierten Anregungslichts 14.
Die 2 bis 4 zeigen das System 10 in einer Reflexionskonfiguration, bei der Lichtquelle 12 und Detektionseinrichtung 26 auf der gleichen Seite der Probe 20 angeordnet sind. Bei einer solchen Konfiguration umfasst das Detektionslicht 24 dann zumindest einen Anteil des von der Probe 20 reflektierten Anregungslichts 14.
Zur Detektion des Detektionslichts 24 umfasst die Detektionseinrichtung 26 einen lichtempfindlichen Sensor 36, welcher dazu ausgebildet ist, elektrische Messsignale aus erfasstem Licht zu erzeugen. Beispielhaft und bevorzugt ist der Sensor 36 ein Halbleitersensor, welcher dazu ausgebildet ist, Licht mit Wellenlängen im Infrarotbereich zu detektieren.
Die Detektionseinrichtung 26 umfasst ferner ein Filterelement 38, welches zwischen der Probe 20 und dem Sensor 36 im Detektionsstrahlengang 28 angeordnet ist. Das Filterelement 38 ist beispielhaft und bevorzugt insgesamt als flächig ausgedehntes Bauteil ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in einer Ebene. Das Filterelement 38 ist dazu ausgebildet, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine jeweilige vorgegebene IR-Absorptionsbande einer ausgewählten Analysesubstanz, insbesondere von in menschlichem Blut gelöstem Blutzucker (Glukose), zu unterdrücken (siehe oben).
Bei einer in den 3 und 4 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung der Detektionseinrichtung 26 weist der Sensor 36 eine zur Detektion wirksame Sensoroberfläche 40 auf, welche vorzugsweise eben ausgebildet ist. Die Sensoroberfläche 40 weist ein Array von lichtempfindlichen Pixeln 42 auf, welche in an sich bekannter Weise und daher nicht weiter erläutert in Zeilen und Spalten angeordnet sind (vgl. 5). Das Filterelement 38 ist dann vorzugsweise auf der Sensoroberfläche 40 des Sensors 36 angeordnet. Insbesondere ist das Filterelement 38 mit dem Sensor 36 zu einer dauerhaft zusammengefügten Baueinheit verbunden, insbesondere einstückig verbunden.
In 6 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Filterelements 38 in einer Draufsicht gezeigt. Das Filterelement 38 weist eine Mehrzahl von schmalbandigen Filterbereichen 44 auf, welche in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Filterbereiche 44 sind dabei derart angeordnet, dass vor jedem Pixel 42 des Sensors 36 ein Filterbereich 44 angeordnet ist (vgl. 5). Beispielhaft und bevorzugt weisen die Pixel 42 und die Filterbereiche 44 in Richtung orthogonal auf die Sensoroberfläche 40 gesehen gleiche Abmessungen auf. Insofern bedeckt ein jeweiliger Filterbereich 44 die gesamte Detektionsfläche des ihm zugeordneten Pixels 42, insbesondere ausschließlich diesen Pixel und keine anderen Pixel. Vorzugsweise sind die Filterbereiche 44 mit den jeweiligen Pixeln 42 monolithisch ausgebildet. Beispielhaft und bevorzugt sind die Filterbereiche 44 durch Filterstrukturen gebildet, welche auf die Sensoroberfläche 40 eines jeweiligen Pixels 42 aufgedampft oder auf dieser lithographisch erzeugt sind.
Bei der in 6 dargestellten beispielhaften Ausgestaltung des Filterelements 38 bilden je 25 (5X5) Filterbereiche 44 gemeinsam eine Filtergruppe 46, wobei sich die Filtergruppe 46 mosaikartig über das Filterelement 38 wiederholt. Die Filterbereiche 44 der Filtergruppe 46 weisen voneinander abweichende Mittelwellenlängen λ₁ bis λ₂₅ auf, welche in einem Analysen-Wellenlängenbereich um die zu analysierende IR-Absorptionsbande der Analysensubstanz liegen. Insofern können bei der gezeigten Ausgestaltung 25 verschiedene Spektralbereiche (Bänder) im Analysen-Wellenlängenbereich unabhängig voneinander detektiert werden.
Die Mittelwellenlängen λ₁ bis λ₂₅ sind vorzugsweise in äquidistanten Intervallen über den Analysen-Wellenlängenbereich verteilt. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Analysen-Wellenlängenbereich ein Bereich von ± 2,5 nm um die vorgegebene IR-Absorptionsbande ist. In diesem Fall ergibt sich bei einer Anzahl von 25 Filterbereichen 44 ein Intervall von 0,2 nm.
Bei nicht dargestellten Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass die einem jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich zugeordneten Filterbereiche 44 sich in unregelmäßiger Weise über das Filterelement 38 wiederholen.
Optional kann vor einem oder mehreren Pixeln 42 des Sensors 36 kein Filterbereich 46 angeordnet sein. Dann kann von diesen Pixeln 42 das von der Probe 20 reflektierte bzw. transmittierte Anregungslicht 14 als Referenzlicht detektiert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine der Größe eines Pixels oder einer Pixelgruppe entsprechende lokale Aussparung in dem Filterelement 38 vorgesehen ist (in 6 durch schwarz schattierte Bereiche 48 schematisch dargestellt). Vorzugsweise sind diese Bereiche 48 in einem Randbereich des Filterelements 38 angeordnet.
Zur Analyse von mehreren IR-Absorptionsbanden kann das Filterelement 38 mehrere unterschiedliche Filtergruppen 46 umfassen, welche jeweils einer zu analysierenden IR-Absorptionsbande zugeordnet ist. Die Filtergruppen 46 sind dann insbesondere derart ausgebildet, dass diejenigen Filterbereiche 44, welche eine jeweilige Filtergruppe 46 bilden, in dem Analysen-Wellenlängenbereich um eine jeweilige zu analysierende IR-Absorptionsbande liegen. Die unterschiedlichen Filtergruppen 46 können sich dann über das Filterelement 38 wiederholen, beispielsweise abwechselnd mosaikartig.

Claims

System (10) zur, insbesondere transdermalen, Messung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration einer in einer Körperflüssigkeit gelösten Analysesubstanz, insbesondere von Blutzucker, umfassend: - eine Lichtquelle (12) zur Abgabe von Anregungslicht (14) im infraroten Wellenlängenbereich; - eine Optikeinrichtung (16), welche für das Anregungslicht (14) einen Anregungsstrahlengang (22) von der Lichtquelle (12) zu einem Messbereich (18) einer Probe (20) definiert und welche für Detektionslicht (24) aus dem Messbereich (18) der Probe (20) einen Detektionsstrahlengang (28) von dem Messbereich (18) der Probe (20) zu einer Detektionseinrichtung (26) definiert; - eine Detektionseinrichtung (26) zur Detektion des Detektionslichts (24); dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (26) einen lichtempfindlichen Sensor (36) und wenigstens ein im Detektionsstrahlengang (28) angeordnetes Filterelement (38) aufweist, wobei das wenigstens eine Filterelement (38) dazu ausgebildet ist, eine Transmission von Licht mit Wellenlängen außerhalb eines vorgegebenen Analysen-Wellenlängenbereichs um eine ausgewählte IR-Absorptionsbande, welche für die Analysesubstanz charakteristisch ist, zu unterdrücken.
System (10) nach Anspruch 1, wobei der (jeweilige) Analysen-Wellenlängenbereich oberhalb von 1,5 µm, weiter insbesondere zwischen 1,5 µm und 25 µm, weiter insbesondere zwischen 1,7 µm und 2,6 µm, liegt.
System (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Analysen-Wellenlängenbereich in einem Wellenlängenbereich von ± 50 nm, insbesondere von ± 10 nm, weiter insbesondere von ± 5 nm, weiter insbesondere von ± 2,5 nm, weiter insbesondere von ± 1 nm, um die ausgewählte IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz liegt.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Filterelement (38) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein Anteil des Detektionslichts (24) im Detektionsstrahlengang (28) von dem wenigstens einen Filterelement (38) unbeeinflusst als Referenzlicht auf den Sensor (36), insbesondere auf einen Teilbereich des Sensors (36), trifft.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Filterelement (38) als flächig ausgedehntes Bauteil ausgebildet ist, insbesondere sich in einer Ebene erstreckend.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensor (36) eine zur Detektion wirksame Sensoroberfläche (40) aufweist und wobei das wenigstens eine Filterelement (38) auf der Sensoroberfläche (40) angeordnet ist.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensor (36) ein Array von lichtempfindlichen Pixeln (42) aufweist und wobei das wenigstens eine Filterelement (38) eine Mehrzahl von schmalbandigen Filterbereichen (44) aufweist, wobei einer jeweiligen Pixelgruppe von zueinander benachbart angeordneten Pixeln (42), insbesondere einem jeweiligen Pixel (42), jeweils ein Filterbereich (44) zugeordnet ist, insbesondere derart zugeordnet ist, dass entlang des Detektionsstrahlengangs (28) Licht, welches durch einen jeweiligen Filterbereich (44) tritt, ausschließlich von der jeweils zugeordneten Pixelgruppe oder dem jeweils zugeordneten Pixel (42) erfasst wird.
System (10) nach Anspruch 7, wobei Filterbereiche (44) mit voneinander abweichenden Mittelwellenlängen vorgesehen sind und wobei die Mittelwellenlängen in äquidistanten Intervallen über den jeweiligen Analysen-Wellenlängenbereich verteilt sind.
System (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die einem (jeweiligen) Analysen-Wellenlängenbereich zugeordneten Filterbereiche (44) eine sich, vorzugsweise periodisch, über das Filterelement (38) wiederholende Filtergruppe (46) bilden.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (12) derart ausgebildet ist, dass eine spektrale Breite des Anregungslichts (14) größer als 10 nm ist, insbesondere größer als 50 nm, weiter insbesondere größer als 100 nm, weiter insbesondere größer als 500 nm, weiter insbesondere größer als 1 µm.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (12) als Laserdioden-Array ausgebildet ist umfassend eine Mehrzahl von Laserdioden mit jeweils unterschiedlicher Zentralwellenlänge, insbesondere wobei sich die Emissionsspektren der Laserdioden bereichsweise überlappen.
System (10) nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Lichtquelle (12) wenigstens einen Quantenkaskadenlaser umfasst, welcher dazu ausgebildet ist, Laserlicht unterschiedlicher Zentralwellenlänge gleichzeitig abzugeben.
System (10) nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Lichtquelle (12) wenigstens eine Multi-Quantum-Well-Diode umfasst, wobei die wenigstens eine Multi-Quantum-Well-Diode eine Mehrzahl von Multi-Quantum-Well-Bereichen zur Abgabe von Laserlicht umfasst, wobei die Multi-Quantum-Well-Bereiche derart ausgebildet sind, dass sie Laserlicht mit jeweils unterschiedlicher Zentralwellenlänge abgeben.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, außerdem umfassend eine Steuereinrichtung mit einem nichtflüchtigen Speicher, in welchem ein oder mehrere Referenz-Spektren umfassend die Wellenlänge der ausgewählten IR-Absorptionsbande der Analysesubstanz, insbesondere umfassend die Wellenlängen des Analysen-Wellenlängenbereichs um diese ausgewählte IR-Absorptionsbande, hinterlegbar sind oder hinterlegt sind.
System (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Optikeinrichtung (16) wenigstens eine erste Lichtleitfaser (30) umfasst, insbesondere eine Hohlfaser, welche dazu ausgebildet ist, das Anregungslicht (14) zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von der Lichtquelle (12) zu dem Messbereich (18) der Probe (20) zu leiten und/oder wobei die Optikeinrichtung (16) wenigstens eine zweite Lichtleitfaser (32), insbesondere eine Hohlfaser, umfasst, welche dazu ausgebildet ist, das Detektionslicht (24) zumindest entlang einer Teilstrecke seines optischen Wegs von dem Messbereich (18) der Probe (20) zu der Detektionseinrichtung (26) zu leiten.