(57)【要約】【課題】本発明の目的は、物質の非侵襲分析のための方法及びシステムを提供することである。【解決手段】発明は、物質（１００）を分析するための方法及びシステムに関する。方法は以下のステップを備える。光学媒質（１０）を物質の表面に配置し、光学媒質（１０）の表面（１２）の少なくとも一つの領域が物質表面と接触するようにするステップと、励起波長を有する励起光束を物質表面と接触する光学媒質（１０）の表面（１２）の領域を介して物質表面に照射するステップと、光学媒質（１０）を介して、物質表面と直接接触する光学媒質（１０）の表面（１２）領域上にプローブ光束を出射するステップであって、光学媒質（１０）と物質表面との境界面でプローブ光束と励起光束とが重複し、境界面でプローブ光束が反射されるようにプローブ光束を出射するステップと、励起光束の波長に応じた、反射されたプローブ光束の偏向を直接的又は間接的に検出するステップと、起光束の波長に依存した、反射されたプローブ光束の偏向に基づき物質（１００）を分析するステップ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質（１００）を分析するための方法であって、
光学媒質（１０）を物質表面に配置して、前記光学媒質（１０）の表面（１２）の少なくとも一部分が前記物質表面と接触するようにするステップと、
前記物質表面と接触する前記光学媒質（１０）の前記表面（１２）領域を介して、励起波長を有する励起光束を前記物質表面上に出射するステップと、
前記光学媒質（１０）を介して、前記物質表面と直接接触する前記光学媒質（１０）の前記表面（１２）領域上にプローブ光束を出射するステップであって、前記光学媒質（１０）と前記物質表面との境界面で前記プローブ光束と前記励起光束とが重複し、前記境界面で前記プローブ光束が反射されるように前記プローブ光束を出射するステップと、
前記励起光束の波長に応じた、前記反射された前記プローブ光束の偏向を直接的又は間接的に検出するステップと、
前記励起光束の波長に応じた、前記反射された前記プローブ光束の前記偏向に基づき前記物質（１００）を分析するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記光学媒質（１０）と前記物質表面との間の境界面で、前記プローブ光束が内部全反射されるように、前記プローブ光束を調整するステップを、更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記励起光束は赤外光束である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記励起光束は、強度調整された、特にパルス化された励起光束である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記励起光束の調整周波数は、特にパルスレートにおいて、５から２０００Ｈｚの間であり、好ましくは１０から１０００Ｈｚの間であり、及び特に好ましくは２０から７００Ｈｚである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記励起光束を出射するステップは異なる調整周波数で繰り返され、
前記物質（１００）を分析するステップは、前記励起光束の前記波長及び前記調整周波数に応じた前記検出された前記プローブ光束の偏向に基づく、前記物質（１００）の分析処理を備える請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記物質（１００）を分析するステップは、第一の調整周波数で検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値から減算する処理を備える、
又は、
前記物質（１００）を分析するステップは、第一の調整周波数で検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数で検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値で、除算する処理を備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記物質（１００）を分析するステップは、第一の調整周波数における前記励起光束の異なる波長それぞれに対して検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数における前記励起光束の異なる波長それぞれに対して検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値から減算する処理を備え、前記値は、好ましくは、スペクトラ吸収強度地である、
又は、
物質（１００）を分析するステップは、第一の調整周波数における前記励起光束の異なる波長それぞれに対して検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数における前記励起光束の異なる波長それぞれに対して検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値で除算する処理を備え、前記値は、好ましくは、スペクトラ吸収強度地である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記分析するステップは、異なる調整周波数それぞれに対して検出された前記プローブ光束の偏向に基づく値を、前記物質（１００）の異なる領域、好ましくは前記物質（１００）の異なる深さそれぞれに配置される領域に、関連付ける処理を有する請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記励起光束は、光学チョッパー（２２）を用いて調整される請求項４乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記プローブ光束の前記偏向の前記検出は、関連する測定信号をロックインアンプ（５０）で増幅する処理を備える請求項４乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記励起光束の波長は変更され、特に、
前記波長は、予め定められた波長範囲で周期的に調整される、
又は、
特徴的な波長、特にその存在が疑われる物質の吸収波長、が選択的に設定される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記励起光束は励起レーザー光束であり、及び／又は、前記プローブ光束はプローブレーザー光束である請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記プローブ光束の偏光は、前記反射プローブ光束の前記偏向が最大になるように設定される請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記励起光束は、量子カスケードレーザーにより生成される請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記励起光束の励起波長は、６μｍから１３μｍの範囲、好ましくは８μｍから１１μｍの範囲に選択される請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記励起光束の焦点は、前記光学媒質（１０）の前記表面（１２）に、光学装置により合わせられ、前記光学装置は特に放射状ミラー（２３）を備える請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記光学装置は、調整レーザー（６０）によって調整され、前記調整レーザーは可視光を出射する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記プローブ光束の波長は可視の範囲である請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記プローブ光束の前記偏向は、
フォトディテクタにより検出され、その中でも特にフォトダイオード（４０）により検出され、前記フォトダイオード（４０）は、虹彩絞り（４１）の後ろに配置される、
又は、
半導体位置検出素子（ＰＳＤ）により検出される、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記偏向の検出前に、前記プローブ光束が、前記境界面における前記励起光束との重複領域内に、少なくとも追加的に１回、好ましくは追加的に２から５回の間で、反射される請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記物質（１００）は患者の皮膚であり、
皮膚の死亡細胞を除くために前記皮膚の接着及び引き離しをファブリックストリップ（fabric strip）に対して行うことにより、前記皮膚の表面を準備するステップを更に備え、
前記ファブリックストリップは、前記皮膚の前記表面に粘着する材料を有している請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記物質（１００）は患者の皮膚であり、前記物質（１００）の前記分析は、
前記患者の血糖値レベルを決定するステップ、
前記患者の前記皮膚の水分含有量を決定するステップ、
前記患者の前記皮膚のタンパク質成分を決定するステップ、
又は、
前記患者の異なる皮膚層それぞれにおけるタンパク質成分を決定するステップ、
を有する請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記物質（１００）は、流体状の或いは固定状の液体、又は乳液であり、前記物質（１００）の前記分析は、前記液体中における、血糖値含有量、アルコール含有量、脂肪含有量、及び／又はタンパク質含有量の決定処理を備え、
前記物質（１００）は、燃料であり、前記物質（１００）の前記分析は、前記燃料中におけるアルコール含有量、なたね油脂肪酸メチルエステルの含有量、鉛の含有量、又はベンゼンの含有量の決定処理を備え、
前記物質（１００）は、真水又は食塩水であり、前記物質（１００）の前記分析は、水の汚染の決定処理を備え、
又は
前記物質（１００）は、体液である、請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記検出された前記プローブ光束の偏光に基づき、吸収強度値が前記励起光束の前記波長に関連付けられる請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記物質（１００）の前記分析処理は、前記患者の血糖値レベルの決定処理を備え、前記吸収強度値は較正吸収強度値と比較され、前記較正吸収強度値は、既知の血糖値レベル及び前記励起光束の正確な波長での、患者の皮膚の前記吸収強度値を示している請求項２２、２３、２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
現在の患者の血糖値レベルは比較に基づき決定され、前記吸収強度値の前記較正吸収強度値からのずれがより大きくなるほど、前記決定された血糖値レベルの、キャリブレーション期間における前記血糖値レベルからのずれがより大きくなる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
物質（１００）の分析のためのシステムであって、
光学媒質（１０）と、
励起波長を有する励起光束を出射する装置（２０）であって、前記励起光束が前記光学媒質（１０）に入射し、前記光学媒質（１０）の表面（１２）の予め定められた点から再び出射するように配置される、前記励起光束を出射する装置（２０）と、
測定装置であって、
プローブ光束を出射するための装置（３０）であって、出射されたプローブ光束が前記光学媒質（１０）に入射し、測定動作中に、前記光学媒質（１０）と物質表面との境界面で前記プローブ光束と前記励起光束とが重複し、前記境界面で前記プローブ光束が反射されるように配置される装置（３０）と、
前記反射されたプローブ光束を受光し、前記反射されたプローブ光束の偏光を直接的に、又は間接的に検出する装置（４０、５０、５１、５２）と、
を備える測定装置と、
を備えるシステム。
【請求項２９】
測定動作中の前記プローブ光束は、前記光学媒質（１０）と前記物質表面との間の前記境界面で、内部全反射される請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記励起光束は赤外光束である請求項２８又は２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記励起光束は、強度調整された、特にパルス化された励起光束であり、
前記反射されたプローブ光束を受光し、前記反射されたプローブ光束の偏光を直接的に、又は間接的に検出する装置（４０、５０、５１、５２）は、好ましくはロックインアンプ（５０）を備える請求項２８乃至３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記励起光束の調整周波数は、特にパルスレートにおいて、５から２０００Ｈｚの間であり、好ましくは１０から１０００Ｈｚの間であり、及び特に好ましくは２０から７００Ｈｚの間である請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
光学チョッパー（２２）を更に備え、前記光学チョッパー（２２）は、前記励起光束の光束路内に配置され、前記励起光束の強度調整に適する請求項３１又は３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記励起光束は、励起レーザー光束であり、
前記励起光束を出射する前記装置（２０）は、異なる励起波長それぞれの励起レーザー光束を出射するように構成される、請求項２８乃至３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記励起光束の焦点を前記予め定められた点に合わせるのに適した光学装置を備え、前記光学装置は放射状のミラーを備える請求項２８乃至３４のいずれかに記載のシステム。
【請求項３６】
前記光学装置を調整するための調整レーザー（６０）を更に備える請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記励起光束を出射する前記装置（２０）は、量子カスケードレーザー（２０）である請求項２８乃至３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記励起光束を出射する前記装置（２０）は、６ｕｍから１３ｕｍの励起波長の範囲で、好ましくは８ｕｍから１１ｕｍの範囲で前記励起光束の波長調整が可能である請求項２８乃至３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記プローブ光束の波長は可視の範囲である請求項２８乃至３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記反射されたプローブ光束を受光し、前記反射されたプローブ光束の偏光を直接的に、又は間接的に検出する装置（４０、５０、５１、５２）は、
フォトディテクタ、特にフォトダイオード（４０）と、虹彩絞り（４１）と、を備え、
前記フォトディテクタは、前記虹彩絞り（４１）の後ろに配置される、
又は、
半導体位置検出素子（ＰＳＤ）を備える、請求項２８乃至３９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４１】
前記偏向の検出前に、前記境界面における前記励起光束との重複領域内に向け、前記プローブ光束が、少なくとも追加的に一回、好ましくは追加的に２から５回の間で反射される請求項２８乃至４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
患者の血糖値レベルを決定する装置は、
前記励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラと、
論理ユニット又は計算ユニット（５２）と、を備え、
前記論理ユニット又は前記計算ユニット（５２）は、前記光学媒質（１０）から出射する前記励起光束が前記予め定められた点において前記皮膚に向けて入射するように、前記光学媒質に患者の皮膚との接触がもたらされる時に、前記励起波長に応じた前記プローブ光の検出された偏向から、患者の皮膚内の血糖値レベルを決定するように構成される請求項２８乃至４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
物質（１００）を分析するための装置は、
前記励起光束の異なる調整周波数を設定するためのコントローラと、
論理ユニット又は計算ユニット（５２）と、を備え、
前記論理ユニット又は前記計算ユニット（５２）は、前記光学媒質（１０）から出射する前記励起光束が前記予め定められた点において前記物質（１００）に向けて入射するように、前記光学媒質に前記物質（１００）との接触がもたらされる時に、異なる調整周波数それぞれで検出されたプローブ光束の偏向により前記物質（１００）を分析するように構成される請求項３１乃至３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記物質（１００）は、患者の皮膚であり、前記論理ユニット又は前記計算ユニット（５２）は、異なる調整周波数それぞれで検出されたプローブ光束の偏向から前記患者の前記皮膚内の異なる層を分析するように構成される請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
液体又は乳液の成分を分析するための装置は、
励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラと、
論理ユニット又は計算ユニット（５２）と、を備え、
前記論理ユニット又は前記計算ユニット（５２）は、前記光学媒質（１０）から出射する前記励起光束が前記予め定められた点において前記液体又は前記乳液に向けて入射するように、前記光学媒質に液体又は乳液との接触がもたらされる時に、前記励起波長の関数としての検出されたプローブ光の偏向から前記前記液体又は乳液の成分を決定するように構成される請求項２８乃至４１のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質を非侵襲に分析する方法及びシステムに関する。特に、本発明は、物質の上に置かれた光学媒質の中で反射されたプローブ光束の偏向から、非侵襲に物質を分析する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な技術的応用、特に化学、生物学、及び医学の応用において、物質の組成物、及び成分物質に関する物質分析が、必要とされている。分析方法の多くでは、物質の一部が分離され、他の物質と反応させられる。反応混合物の変化から、物質の成分物質について結果が導かれる。
【０００３】
しかしながら、例えば、反応の結果として、その物質を実際の目的に用いることができなくなる、或いは、物質の部分分離が、その物質にダメージを与え、又はその物質を破壊するならば、物質の分離或いは物質の変化は、望ましくない。非侵襲物質分析では、物質の原機能又は適応能力は、分析による影響を逆に受けないので、これらのケースでは、非侵襲物質分析が有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、それゆえ、物質の非侵襲分析のための方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この問題は請求項１に従う方法と請求項２８に従うシステムにより解決される。好ましい実施態様は従属項で開示される。
【０００６】
本発明によると、方法は、光学媒質（１０）を物質表面に配置して、前記光学媒質（１０）の表面（１２）の少なくとも一部分が前記物質表面と接触するようにするステップを備える。本発明との関係においては、光学媒質を物質表面の上に配置するステップは、特に物質表面を光学媒質の上に置くこと、一般に物質表面への接触をもたらすことも含むと理解される。このように、光学媒質は、特に物資のホルダーとして設計でき、或いは、固定的に物質と接触させられる。好ましくは、光学媒質は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又はシリコン（Ｓｉ）からできる物体であり、物体は、予め定められた波長、好ましくは赤外の範囲、又は赤外の範囲の一部を透過する。物質は、組織、例えば皮膚であり、液体、又は固体、又は固体、皮膚、及び組織の組み合わせでもあり、サンプルフォルダーは、その上に測定対象の組織を載せ、又はその中に液体が含まれるように、いずれもガラスでできている。
【０００７】
前述の接触は、一般に直接接触を含む。「直接接触」は、光学媒質の表面と物質とが接触していることと考えられる。この点で、光学媒質を物質表面に配置する上述のステップは、光学媒質の表面と物質との接触をもたらすことを意味する。例えば、光学媒質と物質のそれぞれは、一つの領域において、（実質的に）平らな表面を有しており、これら平らな表面には、互いの接触がもたらされる。
【０００８】
発明による方法は、光学媒質の表面の領域を介して、励起波長を有する励起光束を出射するステップも備え、この光学媒質は物質表面と、物質表面で、接触する。さらに、本発明に従う方法は、物質表面と接触している光学媒質の表面領域を介してプローブ光束を出射するステップであって、光学媒質と物質表面との境界面で、プローブ光束と励起光束とが重複するように、プローブ光束を出射するステップを有する。好ましくは、光学媒質と物質表面の境界面で、プローブ光束と励起光束とが、１０％から１００％、又は５０％から１００％、特に好ましくは９０％以上、又は１００％重複する。重複の割合は、例えば、最初の境界面では、プローブ光束の総合光強度の９５％、好ましくは９８％が、その中に配置されるように規定される事実により、定められている。同様に、２番目の境界面では、入射した励起光束における総合光強度の９５％から好ましくは９８％までの間が、その中に配置されるように規定される。最初と２番目の境界領域の交差は、重なりの割合を与えるための最初と２番目の境界領域により、分割される。
【０００９】
発明による方法は、励起光束における波長に応じた、反射されたプローブ光束の偏向を直接的又は間接的に検出するステップも含む。この偏向は、例えば、半導体位置検出素子（ＰＳＤ：ＰｏｓｉｔｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）により直接的に、又はフォトディテクタ、特にフォトダイオードにより間接的に、決定され、フォトダイオードは、虹彩絞りの後ろに配置される。
【００１０】
さらに、発明による方法は、励起光束における波長に応じた、反射されたプローブ光束の決定された偏向に基づく、物質分析のステップを備える。ここでの「分析」は、測定、又は、特に物質成分を特徴付けるパラメータの決定を意味する。好ましくは、分析は、物質の吸収特徴を決定する処理を備える。もし、励起光束が赤外光束であれば、分析は、赤外の分光学測定の実行を好ましくは含む。
【００１１】
本発明に従う方法は、物質内で吸収される励起光束が光学媒質を介したプローブ光束の光束経路を変化させるという事実に基づく。これに対する理油は、励起光束の物質内の吸収が温度上昇を誘発することにあり、温度上昇は、屈折のインデックスを部分的に変化させ、又は物質に接している光学媒質の屈折率、そしてプローブ光束の光束経路を偏向する。偏向の割合は、物質内における励起光束の吸収割合と関係して、特徴的な吸収スペクトルは、プローブ光束の偏光の割合で識別される。
【００１２】
方法は、好ましくはプローブ光束の位置合わせを行うステップを備えて、プローブ光束は、光学媒質と物質表面の間の境界面で、内部全反射される。この文章及び請求項において、用語である「内部全」反射は、スネルの反射法則に従い、プローブ光束における内部全反射の臨界角よりも大きな角度と同等である。この臨界角は、物質の屈折率を光学媒質の屈折角により除算した値のアークサインと等しい。それぞれが異なる光学密度を備える多くの物質の分析ができる様にプローブ光束は好ましくは調整される。
【００１３】
励起光束は好ましくは、強度調整された、特にパルス化された励起光束として、設計される。励起光束の調整周波数は、特にパルスレートおいて、好ましくは５から２０００ヘルツの間、及び特に好ましくは１０から１０００ヘルツの間、又は２０から７００ヘルツの間である。もし、励起光束が、パルス化された励起光束として設計されていれば、物質構成要素の加熱と冷却の繰り返しは、構成要素の膨張と収縮とこれによる圧力波、特に温熱波を生成し、温熱波は物質を介して通過して、光学媒質に伝導し、これによりプローブ光束の光束経路を偏向する。
【００１４】
好ましくは、励起光束を出射するステップは、異なる調整周波数ごとに繰り返され、また物質を分析するステップは、励起光束の波長および調整周波数に応じた、プローブ光束の検出された偏向に基づき、構成される。その様にする場合、異なる調整周波数が、異なる層を吸収プロセスに含ませることを可能にする。このように、例えば、より高周波の調整周波数は、表面により近い領域での吸収プロセスをもたらし、一方で、より低周波の調整周波数は、より深い層での吸収プロセスをも含む。このように、異なる層の分析は、進められる。
【００１５】
物質を分析するステップは、第一の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値から減算する処理、第一の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値を、第二の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値で除算する処理を好適に備える。減算の計算、又は除算の実行により、すなわち表層及びより深い層で起こる吸収プロセスを計算することにより、表層の影響が推測されて、深い層での寄与が決定される。
【００１６】
物質を分析するステップは、プローブ光束の異なる波長それぞれに対して第一の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値を、プローブ光束の異なる波長それぞれに対して第二の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値から、減算する処理を好ましくは備え、これらの値は、特に好ましくは、吸収スペクトラ強度値であり、又は、物質を分析するステップは、プローブ光束の異なる波長それぞれに対して第一の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値を、プローブ光束の異なる波長それぞれに対して第二の調整周波数で検出されたプローブ光束の偏向に基づく値で、除算する処理を好ましくは備え、これらの値は、特に好ましくは、スペクトラム吸収強度値である。差分又は除算により、物質の特定層における吸収スペクトラムは分離されて、この層の特定の物質が示され、これは、物質が素材内に均等に分布していない場合に特に有利である。
【００１７】
物質を分析するステップは、異なる調整周波数それぞれに対して検出されたプローブ光束の偏向に基づく値を、物質の異なる領域、好ましくは物質の異なる深されぞれに配置される物質の領域に、関連付ける処理を好ましくは備える。これらの値の物質領域毎への割り当て又は関連付けにより、包含物質内の物資の分布が、特に特定物質の存在の深さプロファイルにおいて、提供される。
【００１８】
プローブ光束の偏向の決定は、好ましくは関連する測定信号をロックインアンプを用いて増幅する処理を備える。ロックインアンプとの組み合わせにおけるパルス化された励起光束の使用により、小信号又はノイズレンジ内の信号変化は、検出可能にされる。パルス化された励起光束は、好ましくは光学チョッパーにより調整される。光学チョッパーは、好ましくはロックインアンプに接続されている。代わりに、励起光束は、パルス化励起光源により生成され得る。
【００１９】
好ましくは、励起光束は、光学式の機器により光学媒質の表面に焦点が合わせられ、この光学式の機器は特に放物線状のミラーを備える。光学式の機器は、好ましくは調整レーザーにより調整され、この調整レーザーは可視光を出射する。調整レーザーのレーザー光束は、調整レーザー光束の光束経路が少なくとも部分的に励起光束の光束経路と一致するように、ミラー配置により調整又は位置合わせされる。
【００２０】
励起光束の波長は、好ましくは、特に予め定められた波長範囲内で周期的に調整された波長により、又は、特徴的な波長、特にその存在が疑われる物質の吸収波長により、変更され、選択的に設定される。励起光束における波長範囲のバリエーションは、実行されるべきスペクトラム分析を可能にし、このバリエーションは、部分的に似た物質成分、又は重なる吸収スペクトラムを区別可能にする。予めさだめられた波長範囲のバリエーションは、例えば、調整可能な光源を用いることで、もたらされる。
【００２１】
励起光束は、好ましくは励起レーザー光束である。励起レーザー光束によると、吸収範囲又は吸収スペクトラムは高解像度で分析される。赤外スペクトル範囲のために、半導体レーザーが励起レーザーとして好ましくは用いられる。
【００２２】
プローブ光束は、好ましくはプローブレーザー光束である。プローブ光束の波長は、好ましくは可視波長の範囲である。可視のプローブレーザー光束の使用は、励起光束が通過する表面領域へのプローブレーザー光束の調整を簡易にする。
【００２３】
励起波長は、好ましくは６ｕｍから１３ｕｍの範囲で有り、特に好ましくは８ｕｍから１１ｕｍの範囲である。
【００２４】
プローブ光束の偏光は、反射プローブ光束の偏向を最大化するように好ましくは調整される。
【００２５】
偏向の検出の前に、プローブ光束は好ましくは光学媒質の表面の同じ点で少なくとも一回以上、好ましくは２から５回以上の全内部反射を受ける。例えば、ミラーシステムにより、励起光束と重なる部分に反射されるプローブ光束による。これは、偏向角度を効果的に増加し、偏向の検出の正確性を増加させる。
【００２６】
もし、分析すべき物質が患者の皮膚であれば、この方法は、死亡細胞を除くために、皮膚の接着及び引き離しをファブリックストライプ（fabric strip）に対して行うことにより、皮膚の表面を準備するステップを好ましくは備え、ファブリックストライプは、皮膚の表面に粘着する材料を備える。死亡細胞による干渉効果が避けられるので、死亡細胞の除去は分析精度を増加させる。
【００２７】
もし、分析すべき物質が患者の皮膚であれば、物質を分析するステップは、患者の血糖値レベルを決定するステップを備える。血糖値レベルを決定するステップは、特に好ましくは、患者の皮膚の間質液内のグルコース量を測定するステップを備える。
【００２８】
もし、分析すべき物質が患者の皮膚であれば、物質を分析するステップは、患者の皮膚の水分量を決定するステップを備える。
【００２９】
もし、分析すべき物質が患者の皮膚であれば、物質を分析するステップは、患者の皮膚のタンパク質成分、特に皮膚の異なる層におけるタンパク質成分を決定するステップを備える「皮膚層」という用語は、皮膚表面に平行に広がる皮膚内の意味ある領域であると理解されるべきであり、且つ上又は下に互いに配置されることとして理解される。
【００３０】
好ましくは、物質は、液体状の或いは固定状の液体、又は，乳液であり、物質の分析は，糖分含有量、アルコール含有量、脂肪含有量、及び／又はたんぱく質含有量を決定する処理を備える。好ましくは、物質は、体液である。
【００３１】
物質は、好ましくは燃料であり、物質の分析は、燃料中におけるアルコール含有量、なたね油脂肪酸メチルエステルの含有量、鉛の含有量、又はベンゼンの含有量を決定する処理を備える。
【００３２】
物質は、好ましくは真水又は食塩水であり、物質の分析は、水の汚染を決定する処理を備える。
【００３３】
好ましくは、物質は、体液である、
プローブ光束の決定された偏向に基づき、吸収強度値は、好ましくは励起光束の波長に関連付けられる。吸収強度値は、較正吸収強度値と比較され、較正吸収強度値は、既知の血糖値レベルであり正確な励起光束の波長での、患者の皮膚における吸収強度値を示している。患者の現在の血糖値レベルは、比較に基づき決定され、吸収強度値の較正吸収強度値からのずれがより大きくなるほど、決定された血糖値レベルのずれは、較正吸収強度値が基づく血糖値レベルからより大きくなる。
【００３４】
発明に従うシステムは、光学媒質、励起波長を有する励起光束を一つ又はより多く出射するための装置、及び測定装置を備える。上述されたように、光学媒質は、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又はシリコン（Ｓｉ）から成る物体である。この物体は、予めさだめられた範囲の波長を透過する。
【００３５】
励起光束を出射する装置は、出射された励起光束が第１表面介して光学媒質に入射し、第２表面の予めさだめられた点を介して再び光学媒質から出るように、配置される。もし物質が光学媒質の２番目の境界面に配置されるならば、励起光束は少なくとも部分的に物質の表面又は物質内で吸収される。吸収の割合は測定装置により検出される。
【００３６】
測定装置は、プローブ光束を出射するための装置を備え、この装置は、作動中に、出射されたプローブ光束が光学媒質に入射し、光学媒質と物質の境界面で励起光束と重なるように配置される。プローブ光束及び励起光束は、光学媒質と物質表面の境界面で、プローブ光束と励起光束とが、１０％から１００％、又は５０％から１００％、特に好ましくは９０％以上、又は１００％重なる。上述のように、重複の割合は、例えば、最初の境界面では、プローブ光束の総合光強度の９５％、好ましくは９８％が、その中に配置されるように規定される事実により、定められている。同様に、２番目の境界面では、入射した励起光束における総合光強度の９５％から好ましくは９８％までの間が、その中に配置されるように規定される。最初と２番目の境界領域の交差は、重なりの割合を与えるための最初と２番目の境界領域により、分割される。
【００３７】
例えば、プローブ光束は、２番目の表面と物質表面の間の境界面で、内部全反射する臨界角よりも小さい角度により衝突し、入射の点と励起光束の入射の点は重なり、好ましくは一致する。
【００３８】
測定装置は、反射されたプローブ光束を受光する測定装置を追加的に備え、直接的に又は間接的に反射されたプローブ光束の偏光を検出する。もし、例えば、光学媒質の二番目の表面が分析すべき物質上に配置されれば、その時励起光束は物質に入射し、物質の成分と励起光束の波長に依存して、異なる量の励起光束が吸収される。励起光束の吸収は、熱伝導及び圧力波を引き起こし、熱伝導及び圧力波は、光学媒質内のプローブ光束の光束経路に影響を与える。光束経路への影響は、励起光束を吸収する物質成分の密度と関係を有し、この物質成分の密度は、影響を受けていない光束経路からのずれの度合いを測定することにより、検出される。
【００３９】
測定動作中、プローブ光束は好ましくは、光学媒質と物質表面との境界面で内部全反射される。
【００４０】
励起光束は、好ましくは赤外光束である、なぜなら、赤外光束は、特性として多くの物質により吸収されるので、特に物質分析に適しているためである。
【００４１】
励起光束は、好ましくは強度調整可能な、特にパルス化された、励起光束である。反射プローブ光束を受光し、直接的に、又は間接的に反射プローブ光束の偏向を検出する装置は、好ましくはロックインアンプを備える。調整周波数は、特にパルスレートにおいて、好ましくは５から２０００ヘルツの間であり、特に好ましくは１０から１０００ヘルツの間、又は２０から７００ヘルツの間である。パルス化された光束を生成するため、励起光束を出射する装置は好ましくは、光学チョッパーを備える。光学チョッパーは、好ましくは励起光束の光束経路内に配置され、励起光束の強度を調整する。強度調整可能な、特にパルス化された、励起光束のロックインアンプとの組み合わせによる使用は、ノイズ範囲に存在する信号又は連続信号が検出できることを意味する。
【００４２】
励起光束は、好ましくは励起レーザー光束であり、励起レーザー光束を出射する装置は、異なる励起周波数の励起レーザー光束を出射するように構成される。励起レーザー光束により、吸収範囲又は吸収スペクトルは高解像度で分析される。
【００４３】
好ましくは、システムは、所定の点に励起光束の焦点を合わせるための装置を備える。所定の点に焦点を合わせることにより、励起光束の効果は、より強く集中され、プローブ光束の偏向をより強くする。光学装置は、例えば、放射状ミラーを備える。
【００４４】
システムは、調整レーザーを有し、調整レーザーは光学装置の調整を可能にする。この場合のシステムは、ミラーの組み合わせを有し、ミラーの組み合わせは、調整レーザーの光束経路の調整又は位置合わせを、調整レーザー光束の少なくとも一部分が励起光束の光束経路と一致するように行うのに適している。
【００４５】
励起光束の出射する装置は、好ましくは量子カスケードレーザー（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃａｓｃａｄｅ  Ｌａｓｅｒ）である。励起光束の出射する装置は、６ミクロンから１３ミクロンまで、好ましくは８ミクロンから１１ミクロンまでの励起波長範囲で好ましくは調整される。
【００４６】
プローブ光束の波長は、好ましくは可視範囲である。これは、プローブ光束の励起光束に対する調整を単純化する。
【００４７】
反射光束を受光し、反射プローブ光束の偏向を直接的又は間接的に検出する装置は、フォトディテクタ、特にフォトダイオード、および光彩絞りを備え、フォトダイオードは、光彩絞りの後ろに配置されるか、ＰＳＤである。
【００４８】
偏向の検出前に、プローブ光束は、光学媒質の境界面の同一の点で少なくとも１回以上、好ましくは２から５回以上、内部全反射される。例えば、プローブ光束は、放射状ミラーにより、励起光束と重なる点に励起光束と異なる角度で反射される。重なる点での多重反射により、偏向の角度は効果的に増加される。偏向角度の増加は、偏向検出の精度を増加させる。
【００４９】
さらに、方法及びシステムは、皮膚上又は内の物質を分析するために設計され、これら物質の深度選択性のプロファイルを記録するために設計されている。方法及びシステムは、炸薬や汚染物のように、皮膚上の物質の軌跡を分析するのにも適している。または、クリーム、軟膏、又はローションの脂肪及び成分、又は製薬の活性成分、薬物などのように、皮膚への化粧品の吸収の調査にも適している。これら方法及びシステムは、液体状或いは固定状の液体、溶液、及び乳液のモニタリングのように関連するセンシングへの応用にも適しており、アルコール含有量、ビール、ワイン、飲料  などのアルコール飲料の成分、ミルク又は乳製品の脂肪量、食料品に含まれる一般的な砂糖、脂肪、アルコール、たんぱく質成分などのような、特性の決定に適している。加えて、これら方法及びシステムは、例えば、鉛或いはベンゼンのレベルを決定する燃料分析、水の汚染測定（例えば油）、体液の分析、多様な皮膚の深さでのたんぱく質含有量の決定によるメラノーマの検出、乾癬又はアレルギーの検出、及び皮膚の水分含有量の決定のような皮膚内の病理的及び非病理的な変化の分析などにも適している。
【００５０】
システムは、好ましくは患者の血糖値レベルを決定するための装置に備えられ、その装置は、励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラ、及びロジックユニット又は計算ユニットを備え、ロジックユニット又は計算ユニットは、光学媒質から出た励起光束が予め定められた点から皮膚の中に入るように、光学媒質と患者の皮膚との接触がもたらされた時、励起波長に応じた、プローブ光束の検出された偏向から患者の皮膚内の血糖値レベルを決定するように構成されている。
【００５１】
システムは、好ましくは物質分析を行うための装置内に備えられ、その装置は、励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラ、及びロジックユニット又は計算ユニットを備え、ロジックユニット又は計算ユニットは、光学媒質から出た励起光束が予め定められた点から物質の中に入るように、光学媒質と物質との接触がもたらされた時、異なる調整周波数それぞれで検出されたプローブ光束の偏向により物質を分析するために構成されている。
【００５２】
物質は、好ましくは、患者の皮膚であり、ロジックユニット又は計算ユニットは、異なる調整周波数それぞれで検出されたプローブ光束の偏向から患者の皮膚の異なる層を分析するために構成されている。
【００５３】
システムは液体又は乳液の成分を決定するための装置内に好ましくは備えられ、その装置は、励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラ、及びロジックユニット又は計算ユニットを備え、ロジックユニット又は計算ユニットは、光学媒質から出た励起光束が予め定められた点から皮膚の中に入るように、光学媒質を患者の皮膚に接触させるために運ばれた時、異なる調整周波数で決定されたプローブ光束の偏向の手段により物質を分析するために構成されている。その装置は、励起光束の異なる波長を設定するためのコントローラ、及びロジックユニット又は計算ユニットを備え、ロジックユニット又は計算ユニットは、光学媒質から出た励起光束が予め定められた点から液体又は乳液の中に入るように、光学媒質と液体又は乳液との接触がもたらされた時、励起波長に応じた、プローブ光束の検出された偏向から液体又は乳液の成分を決定するために構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】測定動作中の本発明に従うシステムにおける好ましい実施形態の模式的説明を示す図。
【図２】本発明に従うシステムにおける好ましい実施形態で人間の皮膚の分析を行うときに測定されたグルコース帯を示す図。
【図３】本発明に従うシステムにおける好ましい実施形態での血液グルコースの非侵襲による決定と、グルコメータを用いた侵襲による測定との比較を示す図。
【図４】クラークエラーグリッドでの図３内のグルコースレベルの非侵襲測定の評価を示す図。
【図５】異なる調整周波数での本発明に従うシステムにおける好ましい実施形態により得られた吸収強度スペクトラを示す図。
【図６ａ】分析すべき物質の模式的説明を示す図であり、グルコースの吸収強度スペクトラム、及びポリマー層の吸収強度スペクトラムを示す図。
【図６ｂ】分析すべき物質の模式的説明を示す図であり、グルコースの吸収強度スペクトラム、及びポリマー層の吸収強度スペクトラムを示す図。
【図６ｃ】分析すべき物質の模式的説明を示す図であり、グルコースの吸収強度スペクトラム、及びポリマー層の吸収強度スペクトラムを示す図。
【図７】本発明に従う方法の処理ステップを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１は、測定動作中の本発明に従うシステムにおける好ましい実施形態の模式的説明を示している。好ましい実施形態は、光学媒質１０、量子カスケードレーザー２０の形態で赤外光束を出射するための装置、プローブレーザー３０の形態でプローブ光束を出射するための装置、反射されたプローブレーザー光束をフォトダイオード４０により受光する手段、及び反射されたプローブレーザー光束を評価する手段を備える装置を備え、評価する手段は、ロックインアンプ５０、デジタルアナログ変換器５１、及びコンピュータ５２を備える。
【００５６】
量子カスケードレーザー２０は、赤外レーザー束を第１サブパス２１上に光学チョッパー２１を介して伝送し、光学チョッパー２１は、好ましくは１０ヘルツから１０００ヘルツの間のパルス周波数で、連続した赤外レーザー束をパルスの赤外レーザー束に変換する。また、赤外光束を出射する装置は、ここでは量子カスケードレーザー３０であり、好ましくは１０ヘルツから１０００ヘルツのパルス周波数によるパルスモードで操作可能である。
【００５７】
第１赤外レーザー光束サブパス２１の終端で、赤外レーザーは、放射状の鏡２３上に入射される。放射状の鏡２３は、第２赤外レーザー光束サブパス２４に沿って、赤外レーザー光束の向きを光学媒質１０の第１表面１１上に向ける。図１で示される好ましい実施形態の中では、第２赤外レーザー光束サブパス２４と第１表面１１との間の入射角度は、９０度を有する。しかしながら原理的には、第２赤外レーザー光束サブパス２４と第１表面１１との間における他の入射角度も、また可能であり、他の入射角度は、赤外レーザー光束が光学媒質１０の第１表面１１を介して光学媒質１０の中に入り、内部全反射しないように与えられる。
【００５８】
赤外レーザー光束の光束経路は、光学媒質１０内の第３赤外レーザー光束サブパス２５に沿って、光学媒質１０の第２表面１２に進む。図１で示される好ましい実施形態の中で、第３赤外レーザー光束サブパス２５と第２表面１２との間の入射角度は、９０度を有する。しかしながら、原理的に、第３赤外レーザー光束サブパス２５と第２表面１２との間における他の入射角度も、また可能であり、他の入射角度は、十分な割合の赤外レーザー光束が第２表面１２を介して光学媒質１０に出射するように与えられる。
【００５９】
図１で示される動作中の好ましい実施形態の中で、赤外レーザー光束は、第４赤外レーザー光束サブパスに沿って物質サンプル１００の中に向かって進むが、物質サンプル１００は光学媒質１０と隣接している。放射状の鏡２３と第２表面１２との間の距離、及び放射状の鏡２３の形状は、選択されており、第２、第３赤外レーザー光束サブパス２４、２５に沿った光学密度が考慮され、結果として赤外レーザー光束の焦点が第２表面１２、又は、予め定められた距離の点、例えば物質サンプル１００内の第２表面１２から３０ｕｍから１００ｕｍの間の点に焦点が合わせられる。
【００６０】
物質サンプル内で、赤外レーザー光束は、物質成分により少なくとも部分的に吸収される。吸収は、吸収する物質成分の温度を変化させる。図１に示すように、パルスの赤外レーザー光束の場合、吸収する物質要素は、循環的に熱くなったり、冷めたりし、そして結果として生じる拡張変動は、圧力変動を起こし、この圧力変動は、圧力波の形をして物質を介して伝導するので、圧力及ぶ熱波が生成される。光学媒質１０と物質は、直接接触しているので、生成された圧力波及び熱波は、光学媒質１０に移動し、それらは、光学媒質１０での反射指標に影響する。
【００６１】
赤外レーザー光束の吸収、及び光学媒質１０における光学密度の吸収に相関する変化の測定は、プローブレーザー３０により出射されるプローブレーザー光束により行われる。図１内で、プローブレーザー光束は、第１の鏡３１を経由して、光学媒質１０の第３表面１３に導かれる。また、プローブレーザー３０は、光学媒質１０の第３表面１３に対して直接的に導かれるように、調整されてもよい。図１で示されるように、プローブレーザー光束の光束経路は、第三表面１３に対して９０度の角度を含んでよい。また、プローブレーザー光束の光束経路は、第３表面１３に対してより小さい角度でもよく、プロ―ブ光束の成分が十分に光学媒質１０の中に入るように与えられる。
【００６２】
しかしながら、プローブレーザー光束の光束経路は、光学媒質１０における第２表面１２上のプローブレーザー光束の入射点が、光学媒質１０における第２表面上の赤外ビームの入射点と一致する、或いは少なくとも重なるように、調整或いは位置合わせされなければいけない。これは、赤外レーザー光束の動作中において、プローブレーザー光束の光束経路が、光学媒質１０における上述の領域を通過することを保証し、その領域では、反射率ｎは、物質１００内の赤外レーザー光束の吸収により十分に強く影響を受け、さらに、圧力は、伝達するに従い減衰し、温度上昇は吸収領域から距離が離れるに従い減少するので、その領域が制限されるのは明白である。
【００６３】
好ましくは、第２表面１２、又は光学媒質１０における第２表面１２と物質１００との間の界面で内部全反射されるように、光学媒質１０の光学密度は、測定される物質１００及び、プローブレーザー光束の光束経路と第２表面１２との間の角度に従い選択される。光束経路の連続した進路の中で、反射され、又は内部全反射された、プローブレーザー光束は、光学媒質１０の第４表面１４に入射する。第４表面１４は、プローブレーザー光束が第４表面１４を介して光学媒質１０から出射する面である。
【００６４】
図１に示すように、光学媒質１０から出射したプローブレーザー光束は、フォトダイオード４０により検出される。光学媒質１０における小領域内の光学密度の変化によるプローブレーザー光束の偏向は、図１に示すように、プローブレーザー光束がフォトダイオード４０に入射する前に虹彩絞り４１を介して進む事により測定される。偏向されたプローブレーザー光束は、虹彩絞り４１により部分的に進行を妨げられ、フォトダイオード４０で検出されるプローブレーザー光束の強度は、光学媒質１０を通過することで生じる偏向により減少する。また、空間分解フォトダイオード４０、例えば、４象限フォトダイオードを、光束経路の変化、又は偏向の測定に用いてもよい。この場合、虹彩絞り４１は省略可能である。
【００６５】
ロックインアンプ５０はフォトダイオード４０からの信号とパルスの赤外光ビームの周波数信号とを受信する。このロックインアンプは、強度信号からノイズをフィルタ処理で除き、小さな強度変動も測定できる。
【００６６】
フォトダイオード４０のフィルタ処理された強度信号はデジタルアナログ変換器５１によりデジタル信号に変換され、コンピュータ５２に伝送されるが、コンピュータは、物質１００の成分についての結果を得るために、ダイオードレーザにおける波長又は波長範囲に応じて、強度測定値を記録し、また記録されたこの値を校正曲線と比較するために構成されている。この目的のためにコンピュータ５２は、処理装置、記録ユニット、及び指示装置を備える。これらの構成が処理装置により実行される時に、コンピュータ５２は、ダイオードレーザ３０における波長又は波長範囲と関連付けた強度測定値を記録する。
【００６７】
図７で全体像が示される上述の処理は、個別の吸収スペスペクトル又は複数の物質成分が決定されるように、一連の異なる波長又は波長範囲に対して好ましくは繰り返される。そのようにする場合、特徴的な吸収スペクトルの測定により、物資成分の存在が決定され、そして物質成分の密度は、スペクトラムの大きさから、例えば校正曲線との比較により、決定される。この目的のため、ダイオードレーザ３０は、例えば、８ｕｍから１１ｕｍまでの波長範囲の中で、変調可能である。
【００６８】
もし、システムが患者の血糖値を決定するために使用されるならば、患者の血糖値は、間質液内におけるグルコースの測定された吸収スペクトルから、校正曲線により計算される。
【００６９】
図１で示されるシステムは、調整或いは位置合わせのレーザー光束を出射するための装置を備え、ここでは、へリームネオンレーザ６０、及び鏡の組６１、６２の形態であり、この装置は、調整レーザーの光束経路の少なくとも一部分を赤外ビーム、すなわち励起光ビームの経路と一致させるように、調整レーザーの光束経路を調整する。
【００７０】
もし分析対象の物質１００が皮膚で有り、分析の目的が血糖値を決定することならば、例えば親指のふくらみ、指先、手のふくらみ、又は、体の他の表面を光学部材１０の表面１２に接触させる。接触がもたらされる体の表面は、死皮膚細胞を除くために、ファブリックストリップに接触及び分離させられことで、準備され、ファブリックストリップは皮膚の表面に粘着する物質を備える。
【００７１】
本発明に従うシステムの好ましい実施形態で測定された皮膚のスペクトルは、ケラチン生成細胞及び脂質の帯域を第１の主要構成要素として示す。測定される第２の主要構成要素は、図２で示されるグルコース帯域である。本発明に従うシステムの好ましい実施形態により非侵襲で決定されたグルコースレベルと、グルコース測定器による侵襲での測定との比較によれば、図３に示すように、低密度（１８０ｍｇ／ｄＬから１００ｍｇ／ｄＬ未満）であるが、測定結果に高い一致性が示された。
【００７２】
図３で示される血糖レベルの非侵襲測定の結果がクラークエラーグリッド内にプロットされると、図４に示すように、測定の全データ点はＡゾーン内にある。そして容認される方法では、値の９０％は、Ａゾーン内になければいけない。
【００７３】
ダイオードレーザ３０は、８μｍから１０μｍまでの波長範囲で調整される。間質液内のグルコースの測定吸収スペクトルから、患者の血糖値レベルは、校正曲線により計算される。
【００７４】
好ましい実施形態では、システムは永続的に患者に、例えばリストバンドの形態で、装着される。また、システムは、もし間質液内のグルコース密度が予め定められた値を下回ると、警告信号により警告を患者に与えるように追加的に構成されている。
【００７５】
更なる好ましい実施形態では、システムは、患者の定常的な血糖値レベルを維持するために、インシュリンポンプを制御可能である。
【００７６】
更なる好ましい実施形態では、コンピュータ５２は、赤外レーザー光束の異なるパルス周波数に対し、ダイオードレーザ３０の波長又は波長範囲の関数として強度測定値を記録するために構成されている。この目的のため、コンピュータ５２は、処理装置、記録ユニット、及び指示装置を備える。これらの構成が処理装置により実行される時に、コンピュータ５２は、ダイオードレーザ３０における波長又は波長範囲と関連付けた強度測定値、及び赤外レーザー光束のパルス周波数を記録する。
【００７７】
この点から、図５は、更なる好ましい実施形態で測定された強度測定値を示しており、図６で示す物質配置の強度測定値である。この物質配置は、ポリマーフィルム６６で囲まれたグルコース溶液６４であり、これらは光学媒質１０の上に配置されている。図５で示す吸収スペクトラムと、図６ｂ及び６ｃで示すより高周波の吸収スペクトラムとの比較では、定性的プロファイル上におけるポリマーフィルム６６による吸収の影響は、低減している。異なるパルス周波数での吸収強度スペクトラムの減算又は除算により、このように特定層の影響の多くを除くことができ、このため、例えば、測定対象である物質１００に存在する物質の、ある深さのプロファイルが定められる。
【００７８】
例えば、図５に示されるように、指定された参照スペクトラムと比較し、スペクトラムの異なる形成、又は除算を実行可能である。最も低いパルス周波数、又は最も高いパルス周波数のスペクトラムが、例えば、参照スペクトラムとして用いられる。それぞれの層で異なる励起強度を考慮するため、より上層の吸収により起こされるので、減算又は除算が重み要因の決定より行われる。互いに減算又は除算されるべきスペクトラム又はスペクトラムの値は、重み要因により乗算される。さらに、非線形反復偏最小二乗（ＮＩＰＡＬ：Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ）に基づく主成分分析が、例えば、固体マトリックスの深さにより異なる分布をする物質を決定するために、用いられる。
【００７９】
以上、当業者には、上述の実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではないと認められる。特に、システムの特定の応用は、図に述べられた応用に制限されるように意図されていない。むしろ、当業者は、図などで述べられた応用には、発明の原理を明らかにすることが単に意図されていると、直ちに認識すると想像される。発明の原理は、多くの異なる物質、及びその中で含まれる物質に適応可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  光学媒質
１１  光学媒質の第１表面
１２  光学媒質の第２表面
１３  光学媒質の第３表面
１４  光学媒質の第４表面
２０  量子カスケードレーザー
２１  第１赤外レーザー光束の部分経路
２２  光学チョッパー
２３  放射状ミラー
２４  第２赤外レーザー光束の部分経路
２５  第３赤外レーザー光束の部分経路
３０  プローブレーザー
３１  ミラー
４０  フォトダイオード
４１  光彩絞り
５０  ロックインアンプ
５１  アナログデジタル変換器
５２  コンピュータ
６０  調整レーザー
６１  ミラー
６２  ミラー
６４  グルコース溶液
６６  ポリマーフィルム
【図１】
2017519214.tif 000003
【図２】
2017519214.tif 000004
【図３】
2017519214.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017519214.tif 000007
【図６ａ】
2017519214.tif 000008
【図６ｂ】
2017519214.tif 000009
【図６ｃ】
2017519214.tif 000010
【図７】
2017519214.tif 000011
【国際調査報告】
2017519214.tif 000012
2017519214.tif 000013
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