WO2008131842A1 - Device for collecting and/or detecting diffused light - Google Patents

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WO2008131842A1
WO2008131842A1 PCT/EP2008/002726 EP2008002726W WO2008131842A1 WO 2008131842 A1 WO2008131842 A1 WO 2008131842A1 EP 2008002726 W EP2008002726 W EP 2008002726W WO 2008131842 A1 WO2008131842 A1 WO 2008131842A1
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light
measuring surface
detector
collecting
annular
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PCT/EP2008/002726
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Vera Hermann
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Nirlus Engineering Ag
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    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
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    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Definitions

  • the invention relates to a medical device for collecting or detecting scattered light backscattered on or in a sample body, in particular in the course of noninvasive measurements on living tissue.
  • specimens in the context of the invention means, in particular, living tissue, e.g. a human body.
  • Non-invasive measurement means, for example, the non-invasive measurement of the concentration of blood components in (central) blood vessels, e.g. Measurement of Hemoglobin Concentration, Oxygen Saturation, Blood Glucose Content or the like.
  • light from a laser light source is introduced into the sample body, e.g.
  • the sought parameters are determined in a variety of ways.
  • electromagnetic radiation e.g., laser radiation
  • living tissue is substantially transparent to electromagnetic radiation between about 550 nm and 1000 nm ("biological window").
  • the backscattered light is measured under the influence of ultrasound radiation in order to optimize the measuring method.
  • DE 103 11 408 B3 discloses such a method for the non-invasive measurement of the concentration of blood constituents by measuring backscattered light under the influence of ultrasound radiation.
  • the ultrasound radiation is focused on the interior of a central blood vessel and a fixed pulse length and repetition time for the ultrasound radiation is specified.
  • a light source and an adjacent detection unit for detecting the backscattered light on the skin surface are positioned over the blood vessel such that the distance between the light source and the majority of the light receptors of the detection unit correspond to the depth of the examined blood vessel.
  • the target tissue is illuminated with at least two discrete wavelengths of light, and the backscattered light is measured and integrated over the detector surface and a plurality of ultrasound pulses.
  • the concentration in the blood vessel can be calculated taking into account the volume of the ultrasound focus and the blood flow velocity which contribute to the signal.
  • a matrix detector is used as measuring device, which consists of surface-side, photosensitive pixels which generate an electrical signal proportional to the light intensity. This matrix detector is arranged on the skin surface so that the exit points adjacent to the injection point are covered by the detector.
  • DE 10 2005 034 219 A1 discloses a method for classifying living tissue in which backscattered light is also measured under the action of ultrasound radiation.
  • the device known so far comprises a plurality of light sources with narrow spectral distribution, which may be in particular laser diodes.
  • the light is guided via optical fibers next to an ultrasonic source.
  • the backscattered infrared photons can re-enter the optical fibers and be led to a detector.
  • a planar sensor array as a light detector, which is placed directly on the tissue to be examined.
  • the invention is based on the object, a device for collecting and / or detecting backscattered on and / or in a sample body To provide scattered light of the type described above, which is characterized by high efficiency in a simple and inexpensive construction.
  • the device for collecting or detecting backscattered on or in a sample body scattered light especially in the course of non-invasive measurements on living tissue, in which light of a light source is irradiated at a Einstrahlddling in the sample body, characterized by at least one den Einstrahlddling surrounding annular measuring surface for the backscattered light.
  • the Einstrahltician is preferably centrally within the annular measuring surface.
  • ring-shaped means any type of measuring surface which surrounds the injection point, that is, in the context of the invention it is particularly important that the injection point is arranged within a measuring surface or integrated into the measuring surface.
  • the annular measuring surface is designed as an annular measuring surface with a predetermined radius.
  • the (average) radius of such an annular measuring surface corresponds approximately to half of the scattering depth and thus half of the depth of the scattering centers in the sample body. In this respect, it is the depth of the tissue area to be examined, e.g. of a blood vessel.
  • the invention is based on the (known) knowledge that the backscattered scattered light exits the tissue farther away from the point of injection, the deeper it is scattered in the tissue.
  • scattered light of particularly high intensity is statistically determined at a certain distance from the irradiation point, which corresponds approximately to half the depth of the scattering center.
  • This circumstance is exploited by the invention and arranges an annular and preferably circular measuring surface around the injection point, whereby the diameter of the eg annular measuring surface preferably corresponds approximately to the depth of the region to be examined.
  • the light of the light source can preferably be connected by means of at least one source optical fiber are irradiated into the sample body, wherein the outlet end of this source optical fiber forms the Einstrahlddling.
  • the device for collecting the scattered light has a plurality of collecting optical fibers.
  • the annular, e.g. circular measuring surface is thereby formed by the inlet ends of the collection optical fibers.
  • the device according to the invention consequently collects the scattered light which is decisive for the desired examination by means of a multiplicity of optical waveguides, which are arranged in a circular ring around the point of injection.
  • a particularly efficient measurement is achieved because the relevant scattered light is optimally utilized.
  • this arrangement allows detection as it were, so that stray light from other depths is suppressed.
  • the annular measuring surface may e.g.
  • the width of the annular measuring surface then corresponds approximately to the thickness of the light guides. However, it may also be expedient to combine a plurality (concentric) rows of optical fibers into an annular measuring surface whose width is then greater than the thickness of a single optical fiber.
  • the thickness of the individual light guides depends i.a. from the purpose and the wavelength of light used. It can basically be between e.g. 2 microns and 800 microns are.
  • the width of the annular measuring surface is smaller than its (average) radius, preferably smaller than 2 mm, e.g. less than 1, 5 mm. It is e.g.
  • the exit end of this source optical waveguide is preferably arranged (substantially in one plane) centrally within the entry ends of the collecting optical waveguides.
  • the collecting optical fibers are fastened with eg their entrance ends to a retaining ring.
  • This retaining ring can be hollow-cylindrical or hollow-cone be shaped, with hollow cone-shaped in particular means the shape of a hollow cone section. It is particularly expedient in this context if the radius of the retaining ring and thus the radius of the annular measuring surface is variable and therefore adjustable. In this way, the collecting device according to the invention can be adapted without great effort, eg during the examination, individually to the intended use and in particular to the depth of the tissue to be examined or of the blood vessel to be examined.
  • the collecting device selectively intensifies the scattered light relevant for the measurement as a function of the desired measuring depth.
  • the retaining ring of several adjustable, for example, mutually displaceable ring segments are made, so that the retaining ring can be opened and closed like dazzling.
  • the inlet ends of the collecting optical fibers form an annular measuring surface with the desired radius.
  • the radius of the circular disk-shaped exit surface is consequently significantly smaller than the radius of the annular measuring surface, since the optical waveguides are preferably combined to form a compact optical waveguide bundle, with the individual optical waveguides being essentially parallel to one another in the region of this optical waveguide bundle.
  • This circular-disk-shaped exit surface can be designed as a completely filled-out circular disk with optical waveguides distributed uniformly over the entire surface.
  • the exit surface can also have a central optical waveguide-free cutout.
  • the exit surface may also have a different cross-sectional shape from the circular shape.
  • this exit surface is assigned at least one optical element, for example a lens, which focuses the light emerging from the (circular disk-shaped) exit surface into a focal point.
  • another optical waveguide can now be positioned, namely the entrance end of a detector optical waveguide, which then guides the entire collected and, as it were, focused scattered light, for example, to a detector. This means that the exit end of the detector light guide can be assigned to the detector.
  • the device according to the invention collects in the context of the first embodiment, the relevant for the measurement scattered light, which exits first on a circular measuring surface with a relatively large radius of the sample body and leads this light using the described optical waveguide and / or the described lens together until it Finally, in a single detector optical fiber or a few detector optical fibers is guided to the detector.
  • the device according to the invention can operate as a self-sufficient collection device , This means that the probe-type collecting device freely positionable by the user does not itself have to be equipped with a light source and / or a detector. This allows a particularly compact design.
  • the invention includes embodiments in which the light source ⁇ ), eg a laser diode (s), is integrated into the collecting device.
  • the invention also includes embodiments in which the detector or detectors is integrated into the collecting device. So can the detector may be arranged, for example, in the region of the focus of the described collecting lens. The detector can also be connected at the end to a detector optical waveguide which is integrated in the mobile collecting device.
  • second embodiment of the invention can be dispensed with the described collection optical fiber, if directly on the measuring surface a plurality of detectors, such as semiconductor detectors are arranged, which thus form the measuring surface itself.
  • a multiplicity of individual detectors eg photo diodes
  • the detector elements are formed by individual measurement areas or pixels of an annular area detector, for example an annular diode array.
  • this second embodiment with fixed detector elements too, a particularly efficient measurement takes place, since the light irradiated in one point statistically escapes from the body with an extremely high probability from an exit surface surrounding the irradiation point in an annular manner.
  • the detector elements are arranged on a fixed circular ring, so that the diameter of this circle corresponds substantially exactly to the desired measuring depth. Such an approach is particularly useful, if not by further measures an assignment takes place, from which depth the backscattered photons come. If a specification of the region to be measured takes place, for example, by means of ultrasound radiation, it may be expedient if not only a single detector ring is provided, but if a large number of detectors are arranged on an annular measuring surface with a relatively large width.
  • the ring-shaped measuring surface can also be characterized by a "square" detector field are formed, which has a detector-free area in the middle, so that in the middle of the irradiation can be done.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a collecting device according to the invention
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention
  • the specimen is a body part of a human body.
  • the device 1 according to the invention is placed on the skin surface of the body part 2, for example for measuring the blood sugar content of the blood.
  • the blood vessel 3 to be examined which is located at a predetermined depth T below the skin surface, is also indicated.
  • laser light is irradiated in the area of the blood vessel 3. This purpose is served only by a laser light source 4, which itself need not be the subject of the collecting device according to the invention.
  • this laser light source 4 is guided by means of an optical waveguide 5 in the region of the Einstrahlmens 6 on the skin surface.
  • the desired parameters eg the blood sugar content
  • the intensity of the scattered scattered light measured.
  • the measurement can additionally be carried out by means of ultrasound radiation.
  • an optionally usable ultrasonic source U is indicated.
  • the device 1 now makes use of the fact that, statistically speaking, the light irradiated in the region of the irradiation point 6 is backscattered by the tissue to be examined, eg the blood vessel 3, from a substantially circular measuring surface 7 of the specimen 2
  • the radius R of this circular measuring surface 7 corresponds essentially to half of the spreading depth and consequently to half of the depth T of the tissue to be examined, eg blood vessel, in the sample body 2.
  • the device 1 according to the invention has a plurality of collecting optical fibers 8, of which only a few are indicated in the figure. These collecting optical fibers 8 are arranged with their inlet ends 8a on the substantially annular measuring surface 7 of the width B.
  • the irradiation point 6 and consequently the outlet end 5b of the source optical waveguide 5 is consequently located in the center of the circle of this circular ring-shaped measuring surface 7 and consequently in the center of the circular end 8a of the collecting optical waveguides 8b arranged around this outlet end 5b.
  • the width B of the annular measuring surface is ( clearly) smaller than the (average) radius R.
  • a "real" photon orbit of a scattered photon is shown.
  • the curved or banana-shaped statistical photon orbits are also shown. It can be seen that the photons emerging from the exit end 5b of the source optical waveguide 5 are scattered (multiply) in the tissue and, taking into account the depth T of the blood vessel 3 to be examined, statistically preferably in the region of the circular measuring surface 7 and consequently in FIG the area of the entry ends 8a of the collection Light guide 8 are backscattered.
  • the collecting device 1 according to the invention consequently collects the portions of the backscattered light which are decisive for the measuring process, so that a particularly efficient or selective evaluation is possible.
  • the collecting optical fibers 8 can be fastened with their inlet ends 8a to a retaining ring 9 or held by such a retaining ring 9.
  • this retaining ring has the shape of a portion of a hollow cone, so that the collecting optical fibers 8 converge conical or conical.
  • the radius R of the annular measuring surface can be adjusted according to the invention, for example by the radius of the retaining ring 9 being variable and consequently adjustable.
  • the retaining ring 9 may for example consist of a plurality of adjustable, e.g. in one another or mutually displaceable ring segments consists. This is not shown in detail in the figure. In any case, this adjustability ensures the adaptation of the collecting device to different measuring depths or scattering depths T.
  • the collecting optical fibers 8 can be brought together with their outlet ends 8b to form a substantially circular disk-shaped outlet surface 10.
  • This circular disk-shaped exit surface 10 has a significantly lower Radius on than the annular measuring surface 7.
  • the outlet ends 8b of the collection optical fiber 8 are thus brought together to form a very compact fiber optic bundle.
  • this exit surface 10 is assigned an optical element, namely an only indicated lens 11 which functions as a converging lens and focuses the entire scattered light emerging from the exit surface 10 in the focal point 12.
  • This can be a GRIN lens (gradient index lens).
  • a further light guide namely the detector light guide 13 is provided, which is arranged with its inlet end 13a in the region of the focal point 12 of the lens 11. Consequently, this detector optical waveguide 13 makes it possible to flexibly guide the completely collected scattered light into the region of an optionally externally arranged detector 14, which is also merely indicated.
  • This detector 14 is then associated, for example, with the outlet end 13b of the detector optical waveguide 13.
  • Fig. 2 shows an embodiment in which the light source 4 and the detector 14 itself are not the subject of the collecting device. Rather, it is possible to create a flexible collecting device which can be combined via the source light guide 5 on the one hand and the detector light guide 13 on the other hand with a (possibly stationary) light source 4 and / or a (possibly stationary) detector 14.
  • the invention also includes embodiments in which light source 4 and / or detector 14, on the other hand, are integrated into such a collecting unit, which then forms a detection device.
  • a guide tube 15 for the source optical fiber 5 is indicated.
  • the wavelength of the laser radiation used can be e.g. between 650 and 2000 nm. In the exemplary embodiment, only one laser source is indicated. However, it may also be convenient to use several, e.g. to work two or four lasers, which may optionally have different wavelengths. Then it may be advantageous for optimization to work with multiple detectors that are set up for different wavelength ranges. Often it is sufficient to work with two different detectors, which then cover a sufficient spectral range. In such a case, not shown in the figures, it is possible to arrange the collecting optical fibers with their output ends into several, e.g. to summarize circular exit surfaces, e.g. can be arranged side by side.
  • the corresponding entry ends of these collecting optical fibers can then be mixed or alternately arranged on the measuring surface, while the outlet ends are then sorted out, as it were. It is therefore worked with several groups of optical fibers, each group being e.g. associated with a detector. Incidentally, it is expedient in the case of several laser sources, e.g. Laser diodes, also multiple source light guide to use.
  • laser sources e.g. Laser diodes
  • Optical fiber in the context of the invention means optical fiber (LWL), e.g. Glass fiber or fiber optic cables that can be made of glass or plastic.
  • LWL optical fiber
  • Glass fiber or fiber optic cables that can be made of glass or plastic.
  • FIG. 3 An alternative second embodiment of the invention, in which omits the described collection optical fiber is shown in FIG. 3 greatly simplified.
  • a multiplicity of detector elements 14a are arranged directly on the measuring surface 7, ie the detector elements 14a themselves form the circular measuring surface 7.
  • the exemplary embodiment concerns semiconductor detector elements, namely photo-diodes, either with a plurality of individual ones Photo diodes or alternatively can be used with an area detector or a diode array whose individual detector pixels form the individual detector elements.
  • such a detector is made with a plurality of detector pixels on a unitary detector chip.
  • the embodiment with a measuring surface formed by the detectors themselves without collecting optical fibers may also be provided with or without additional localization of the measuring depth, e.g. via ultrasound radiation.
  • this depth can be selected via the radius of the measuring surface. Consequently, only the photons coming from a certain depth are measured.
  • the detectors can have a fairly large surface and are arranged as close as possible to one another, preferably on a (exact) circular path, which represents the measuring depth.
  • the individual detector elements 14a preferably each have a relatively small measuring surface, which preferably has a diameter of less than 20 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, particularly preferably less than 5 ⁇ m.
  • the invention is based on the recognition that the intensity of the photon current is a random variable with statistical properties.
  • the intensity of the photon current is a random variable with statistical properties.
  • coherent light passes through a medium such as a specimen, the light exiting the body has a "speckled" pattern called “speckle”. Within such a "speckle” the signal is coherent.
  • the surface of a typical "speckle" is 3 to 5 microns. If the target area is localized, for example, with ultrasound radiation, then only the ultrasound radiation is used for the measurement modulated fractions of light relevant. The number of modulated speckies is very small.
  • FIGS. 4a and 4b show that a plurality are provided by detector elements or pixels, which have a relatively small active measuring surface, wherein the distance between the measuring surfaces or pixels is preferably equal to or greater than the diameter of the measuring surface.
  • the light can be irradiated with the aid of a source optical waveguide, as shown by way of example in FIG. 3.
  • the ultrasonic source is e.g. can be arranged in a separate chamber 16 of the device. This is preferably “electromagnetically protected” or shielded.

Abstract

The invention relates to a device for collecting and/or detecting diffused light scattered back on or in a sample body, particularly in the course of non-invasive measurements of living tissues, wherein light from a light source (4) is irradiated at an irradiation point (6) into the sample body (2). Said device is characterized by a ring-shaped measurement surface surrounding the irradiation point. A plurality of collecting optical fibers (8) can, for example, be provided to this end, the inlet ends (8a) of which are located in the region of the sample body (2) on at least one substantially ring-shaped measurement surface (7) having a prescribed radius (R), wherein the irradiation point (6) is located substantially in the center of the circle of the ring-shaped measurement surface (7). Alternatively, a plurality of detector elements, such as photodiodes, can be located directly on the ring-shaped measurement surface itself.

Description

Vorrichtung zum Sammeln und/oder Detektieren von Streulicht Apparatus for collecting and / or detecting stray light
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine medizintechnische Vorrichtung zum Sammeln bzw. Detektieren von an bzw. in einem Probenkörper rückgestreuten Streulicht, insbesondere im Zuge nichtinvasiver Messungen an lebendem Gewebe. - Insofern meint Probenkörper im Rahmen der Erfindung insbesondere lebendes Gewebe, z.B. einen menschlichen Körper. Nichtinvasive Messung meint zum Beispiel die nichtinvasive Messung der Konzentration von Blutbestandteilen in (zentralen) Blutgefäßen, z.B. Messung der Hämoglobinkonzentration, der Sauerstoffsättigung, des Blutzuckergehaltes oder dergleichen. Dabei wird Licht beispielsweise einer Laser-Lichtquelle in den Probenkörper, z.B. das lebende Gewebe, eingestrahlt und durch Messung und Auswertung des rückgestreuten Streulichtes werden die gesuchten Parameter auf verschiedenste Weise bestimmt. Dazu wird üblicherweise elektromagnetische Strahlung (z.B. Laserstrahlung) aus dem sichtbaren Bereich und dem Infrarotbereich verwendet, da lebendes Gewebe für elektromagnetische Strahlung zwischen etwa 550 nm und 1000 nm weitgehend transparent ist ("biologisches Fenster"). Häufig wird zur Optimierung der Messmethode das rückgestreute Licht unter Einwirkung von Ultraschallstrahlung gemessen.The invention relates to a medical device for collecting or detecting scattered light backscattered on or in a sample body, in particular in the course of noninvasive measurements on living tissue. In this respect, specimens in the context of the invention means, in particular, living tissue, e.g. a human body. Non-invasive measurement means, for example, the non-invasive measurement of the concentration of blood components in (central) blood vessels, e.g. Measurement of Hemoglobin Concentration, Oxygen Saturation, Blood Glucose Content or the like. In this case, for example, light from a laser light source is introduced into the sample body, e.g. the living tissue, irradiated and by measuring and evaluating the backscattered scattered light, the sought parameters are determined in a variety of ways. Typically, electromagnetic radiation (e.g., laser radiation) from the visible and infrared ranges is used because living tissue is substantially transparent to electromagnetic radiation between about 550 nm and 1000 nm ("biological window"). Frequently, the backscattered light is measured under the influence of ultrasound radiation in order to optimize the measuring method.
Aus der DE 103 11 408 B3 kennt man ein derartiges Verfahren zur nichtin- vasiven Messung der Konzentration von Blutbestandteilen durch das Messen von rückgestreutem Licht unter Einwirkung einer Ultraschallstrahlung. Die Ultraschallstrahlung wird auf das Innere eines zentralen Blutgefäßes fokussiert und eine feste Pulslänge und Repetitionszeit für die Ultraschallstrahlung wird vorgegeben. Außerdem werden eine Lichtquelle sowie eine benachbarte Detektions- einheit zum Erfassen des rückgestreuten Lichtes auf der Hautoberfläche über dem Blutgefäß derart positioniert, dass der Abstand zwischen Lichtquelle und der Mehrheit der Lichtrezeptoren der Detektionseinheit mit der Tiefe des untersuchten Blutgefäßes korrespondiert. Das Zielgewebe wird mit wenigstens zwei diskreten Lichtwellenlängen beleuchtet und das rückgestreute Licht wird gemessen und über die Detektorfläche und eine Vielzahl von Ultraschallpulsen integriert. Aus den ermittelten Werten lässt sich die Konzentration im Blutgefäß unter Berücksichtigung des zum Signal beitragenden Volumens des Ultraschallfokus und der Blutfließgeschwindigkeit berechnen. Als Messvorrichtung wird dabei ein Matrixdetektor eingesetzt, der aus flächig nebeneinander angeordneten, lichtempfindlichen Pixeln besteht, die ein zur Lichtintensität proportiona- les, elektrisches Signal erzeugen. Dieser Matrixdetektor wird auf der Hautoberfläche so angeordnet, dass die dem Einstrahlpunkt benachbarten Austrittsstellen vom Detektor bedeckt sind.DE 103 11 408 B3 discloses such a method for the non-invasive measurement of the concentration of blood constituents by measuring backscattered light under the influence of ultrasound radiation. The ultrasound radiation is focused on the interior of a central blood vessel and a fixed pulse length and repetition time for the ultrasound radiation is specified. In addition, a light source and an adjacent detection unit for detecting the backscattered light on the skin surface are positioned over the blood vessel such that the distance between the light source and the majority of the light receptors of the detection unit correspond to the depth of the examined blood vessel. The target tissue is illuminated with at least two discrete wavelengths of light, and the backscattered light is measured and integrated over the detector surface and a plurality of ultrasound pulses. From the values determined, the concentration in the blood vessel can be calculated taking into account the volume of the ultrasound focus and the blood flow velocity which contribute to the signal. In this case, a matrix detector is used as measuring device, which consists of surface-side, photosensitive pixels which generate an electrical signal proportional to the light intensity. This matrix detector is arranged on the skin surface so that the exit points adjacent to the injection point are covered by the detector.
Außerdem kennt man aus der DE 10 2005 034 219 A1 ein Verfahren zur Klassi- fizierung lebenden Gewebes, bei dem ebenfalls rückgestreutes Licht unter Einwirkung von Ultraschallstrahlung gemessen wird. Die insoweit bekannte Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Lichtquellen mit enger spektraler Verteilung, wobei es sich insbesondere um Laserdioden handeln kann. Das Licht wird über Lichtwellenleiter neben eine Ultraschallquelle geführt ist. Die rückgestreu- ten Infrarot-Photonen können wieder in die Lichtwellenleiter eintreten und zu einem Detektor geführt werden. Es kann jedoch auch mit einem flächigen Sen- sorarray als Lichtdetektor gearbeitet werden, welches unmittelbar auf dem zu untersuchenden Gewebe platziert wird.In addition, DE 10 2005 034 219 A1 discloses a method for classifying living tissue in which backscattered light is also measured under the action of ultrasound radiation. The device known so far comprises a plurality of light sources with narrow spectral distribution, which may be in particular laser diodes. The light is guided via optical fibers next to an ultrasonic source. The backscattered infrared photons can re-enter the optical fibers and be led to a detector. However, it is also possible to work with a planar sensor array as a light detector, which is placed directly on the tissue to be examined.
Die beschriebenen Verfahren haben sich grundsätzlich bewährt, sie sind jedoch insbesondere in vorrichtungsmäßiger Hinsicht weiterentwicklungsfähig. - Hier setzt die Erfindung ein.The described methods have basically proven, but they can be upgraded especially in terms of the device. - This is where the invention starts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Sammeln und/oder Detektieren von an und/oder in einem Probenkörper rückgestreutem Streulicht der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche sich bei einfachem und kostengünstigem Aufbau durch hohe Effizienz auszeichnet.The invention is based on the object, a device for collecting and / or detecting backscattered on and / or in a sample body To provide scattered light of the type described above, which is characterized by high efficiency in a simple and inexpensive construction.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung zum Sammeln bzw. Detektieren von an bzw. in einem Probenkörper rückgestreuten Streulicht, insbesondere im Zuge nichtinvasiver Messungen an lebendem Gewebe, bei welcher Licht einer Lichtquelle an einem Einstrahlpunkt in den Probenkörper eingestrahlt wird, gekennzeichnet durch zumindest eine den Einstrahlpunkt umgebende ringförmige Messfläche für das rückgestreute Licht. Der Einstrahlpunkt liegt vorzugsweise zentral innerhalb der ringförmigen Messfläche. Ringförmig meint im Rahmen der Erfindung jede Art von Messfläche, welche den Einstrahlpunkt umgibt, d.h., es kommt im Rahmen der Erfindung insbesondere darauf an, dass der Einstrahlpunkt innerhalb einer Messfläche angeordnet ist bzw. in die Messfläche integriert ist. Besonders bevorzugt ist die ringförmige Messfläche als kreisring- förmige Messfläche mit vorgegebenem Radius ausgebildet. Der (mittlere) Radius einer solchen kreisringförmigen Messfläche entspricht dabei in etwa der Hälfte der Streutiefe und folglich der Hälfte der Tiefe der Streuzentren in dem Probenkörper. Insofern handelt es sich um die Tiefe des zu untersuchenden Gewebebereiches, z.B. eines Blutgefäßes.To solve this problem, the device for collecting or detecting backscattered on or in a sample body scattered light, especially in the course of non-invasive measurements on living tissue, in which light of a light source is irradiated at a Einstrahlpunkt in the sample body, characterized by at least one den Einstrahlpunkt surrounding annular measuring surface for the backscattered light. The Einstrahlpunkt is preferably centrally within the annular measuring surface. In the context of the invention, ring-shaped means any type of measuring surface which surrounds the injection point, that is, in the context of the invention it is particularly important that the injection point is arranged within a measuring surface or integrated into the measuring surface. Particularly preferably, the annular measuring surface is designed as an annular measuring surface with a predetermined radius. The (average) radius of such an annular measuring surface corresponds approximately to half of the scattering depth and thus half of the depth of the scattering centers in the sample body. In this respect, it is the depth of the tissue area to be examined, e.g. of a blood vessel.
Die Erfindung geht dabei von der (bekannten) Erkenntnis aus, dass das rückgestreute Streulicht umso weiter vom Einstrahlpunkt entfernt aus dem Gewebe austritt, je tiefer es im Gewebe gestreut wird. Bei Untersuchung des Probenkörper, z.B. des Gewebes, in einer ganz bestimmten Tiefe wird folglich sta- tistisch betrachtet Streulicht besonders hoher Intensität in einem bestimmten Abstand vom Einstrahlpunkt ermittelt, welcher in etwa der Hälfte der Tiefe des Streuzentrums entspricht. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zunutze und ordnet eine ringförmige und vorzugsweise kreisringförmige Messfläche um den Einstrahlpunkt herum an, wobei der Durchmesser der z.B. kreisringförmi- gen Messfläche vorzugsweise in etwa der Tiefe des zu untersuchenden Bereiches entspricht. Das Licht der Lichtquelle kann vorzugsweise mittels zu- mindest eines Quellen-Lichtleiters in den Probenkörper eingestrahlt werden, wobei das Austrittsende dieses Quellen-Lichtleiters den Einstrahlpunkt bildet.The invention is based on the (known) knowledge that the backscattered scattered light exits the tissue farther away from the point of injection, the deeper it is scattered in the tissue. When examining the sample body, eg the tissue, at a very specific depth, scattered light of particularly high intensity is statistically determined at a certain distance from the irradiation point, which corresponds approximately to half the depth of the scattering center. This circumstance is exploited by the invention and arranges an annular and preferably circular measuring surface around the injection point, whereby the diameter of the eg annular measuring surface preferably corresponds approximately to the depth of the region to be examined. The light of the light source can preferably be connected by means of at least one source optical fiber are irradiated into the sample body, wherein the outlet end of this source optical fiber forms the Einstrahlpunkt.
In einer ersten Ausführung der Erfindung weist die Vorrichtung zum Sammeln des gestreuten Lichtes eine Vielzahl von Sammel-Lichtleitern auf. Die ringförmige, z.B. kreisringförmige Messfläche wird dabei von den Eintrittsenden der Sammel-Lichtleiter gebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sammelt folglich das für die gewünschte Untersuchung maßgebliche Streulicht mittels einer Vielzahl von Lichtwellenleitern, welche kreisringförmig um den Einstrahlpunkt herum angeordnet werden. Dadurch wird einerseits eine besonders effiziente Messung erreicht, denn das maßgebliche Streulicht wird optimal ausgenutzt. Andererseits lässt diese Anordnung gleichsam eine Detektion zu, so dass Streulicht aus anderen Tiefen unterdrückt wird. Die kreisringförmige Messfläche kann z.B. von einer einzigen "Reihe" von Lichtleiterenden gebildet werden, die folglich auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Die Breite der kreisringförmigen Messfläche entspricht dann in etwa der Dicke der Lichtleiter. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, mehrere (konzentrische) Reihen von Lichtleitern zu einer kreisringförmigen Messfläche zu vereinigen, deren Breite dann größer als die Dicke eines einzelnen Lichtleiters ist. Die Dicke der einzelnen Lichtleiter hängt u.a. von dem Anwendungszweck und der verwendeten Lichtwellenlänge ab. Sie kann grundsätzlich zwischen z.B. 2 μm und 800 μm liegen. Die Breite der kreisringförmigen Messfläche ist kleiner als deren (mittlerer) Radius, vorzugsweise kleiner als 2 mm, z.B. kleiner als 1 ,5 mm. Sie beträgt z.B. 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1 ,5 mm, z.B. 0,5 mm bis 1 mm. Sofern die Einstrahlung über einen Quellen-Lichtleiter erfolgt, so ist das Austrittsende dieses Quellen-Lichtleiters vorzugsweise (in im Wesentlichen einer Ebene) zentrisch innerhalb der Eintrittsenden der Sammel-Lichtleiter angeordnet.In a first embodiment of the invention, the device for collecting the scattered light has a plurality of collecting optical fibers. The annular, e.g. circular measuring surface is thereby formed by the inlet ends of the collection optical fibers. The device according to the invention consequently collects the scattered light which is decisive for the desired examination by means of a multiplicity of optical waveguides, which are arranged in a circular ring around the point of injection. As a result, on the one hand, a particularly efficient measurement is achieved because the relevant scattered light is optimally utilized. On the other hand, this arrangement allows detection as it were, so that stray light from other depths is suppressed. The annular measuring surface may e.g. are formed by a single "row" of optical fiber ends, which are thus arranged on a circular path. The width of the annular measuring surface then corresponds approximately to the thickness of the light guides. However, it may also be expedient to combine a plurality (concentric) rows of optical fibers into an annular measuring surface whose width is then greater than the thickness of a single optical fiber. The thickness of the individual light guides depends i.a. from the purpose and the wavelength of light used. It can basically be between e.g. 2 microns and 800 microns are. The width of the annular measuring surface is smaller than its (average) radius, preferably smaller than 2 mm, e.g. less than 1, 5 mm. It is e.g. 0.1 mm to 2 mm, preferably 0.1 mm to 1, 5 mm, e.g. 0.5 mm to 1 mm. If the irradiation takes place via a source optical waveguide, the exit end of this source optical waveguide is preferably arranged (substantially in one plane) centrally within the entry ends of the collecting optical waveguides.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, dem besondere Bedeutung zu- kommt, sind die Sammel-Lichtleiter mit z.B. ihren Eintrittsenden an einem Haltering befestigt. Dieser Haltering kann hohlzylinderförmig oder auch hohlkegel- förmig ausgebildet sein, wobei hohlkegelförmig insbesondere die Form eines Hohlkegelabschnittes meint. Besonders zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Radius des Halterings und damit der Radius der kreisringförmigen Messfläche variabel und folglich einstellbar ist. Auf diese Weise lässt sich die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung ohne großen Aufwand, z.B. während der Untersuchung, individuell an den Einsatzzweck und insbesondere an die Tiefe des zu untersuchenden Gewebes bzw. des zu untersuchenden Blutgefäßes anpassen. Die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung kolimiert folglich ganz gezielt in Abhängigkeit von der gewünschten Messtiefe das für die Messung relevante Streulicht. Dazu kann der Haltering aus mehreren verstellbaren, z.B. gegeneinander verschiebbaren Ringsegmenten bestehen, so dass der Haltering gleichsam blendenartig geöffnet und geschlossen werden kann.According to a further proposal of the invention, which is of particular importance, the collecting optical fibers are fastened with eg their entrance ends to a retaining ring. This retaining ring can be hollow-cylindrical or hollow-cone be shaped, with hollow cone-shaped in particular means the shape of a hollow cone section. It is particularly expedient in this context if the radius of the retaining ring and thus the radius of the annular measuring surface is variable and therefore adjustable. In this way, the collecting device according to the invention can be adapted without great effort, eg during the examination, individually to the intended use and in particular to the depth of the tissue to be examined or of the blood vessel to be examined. Consequently, the collecting device according to the invention selectively intensifies the scattered light relevant for the measurement as a function of the desired measuring depth. For this purpose, the retaining ring of several adjustable, for example, mutually displaceable ring segments are made, so that the retaining ring can be opened and closed like dazzling.
Von besonderer Bedeutung ist - wie beschrieben -, dass die Eintrittsenden der Sammel-Lichtleiter eine kreisringförmige Messfläche mit gewünschtem Radius bilden. Um eine einwandfreie Auswertung bei kompaktem Aufbau der Vorrichtung zu ermöglichen, ist es dann zweckmäßig, die Sammel-Lichtleiter mit ihren Austrittsenden zu zumindest einer im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Austrittsfläche zusammenzuführen. Der Radius der kreisscheibenförmigen Austritts- fläche ist folglich deutlich geringer als der Radius der kreisringförmigen Messfläche, da die Lichtwellenleiter vorzugsweise zu einem kompakten Lichtwellenleiterbündel zusammengeführt werden, wobei die einzelnen Lichtwellenleiter im Bereich dieses Lichtwellenleiterbündels im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Diese kreisscheibenförmige Austrittsfläche kann als vollständig aus- gefüllte Kreisscheibe mit über die gesamte Fläche gleichmäßig verteilten Lichtwellenleitern ausgebildet sein. Die Austrittsfläche kann jedoch auch einen zentralen lichtwellenleiterfreien Ausschnitt aufweisen. Im Übrigen kann die Austrittsfläche auch eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweisen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn dieser Austrittsfläche zumindest ein optisches Element, z.B. eine Linse, zugeordnet ist, welche das aus der (kreisscheibenförmigen) Austrittsfläche austretende Licht in einen Brennpunkt fokussiert. In diesem Brennpunkt des optischen Elementes, z.B. der Linse, kann nun ein weiterer Lichtwellenleiter positioniert werden, nämlich das Eintrittsende eines Detektor-Lichtleiters, welcher das gesamte gesammelte und gleichsam fokus- sierte Streulicht dann z.B. zu einem Detektor führt. Das bedeutet, dass das Austrittsende des Detektor-Lichtleiters dem Detektor zugeordnet sein kann.Of particular importance is - as described - that the inlet ends of the collecting optical fibers form an annular measuring surface with the desired radius. In order to enable a perfect evaluation with a compact construction of the device, it is then expedient to combine the collecting optical fibers with their outlet ends to form at least one substantially circular disk-shaped outlet surface. The radius of the circular disk-shaped exit surface is consequently significantly smaller than the radius of the annular measuring surface, since the optical waveguides are preferably combined to form a compact optical waveguide bundle, with the individual optical waveguides being essentially parallel to one another in the region of this optical waveguide bundle. This circular-disk-shaped exit surface can be designed as a completely filled-out circular disk with optical waveguides distributed uniformly over the entire surface. However, the exit surface can also have a central optical waveguide-free cutout. Incidentally, the exit surface may also have a different cross-sectional shape from the circular shape. Furthermore, it is expedient if this exit surface is assigned at least one optical element, for example a lens, which focuses the light emerging from the (circular disk-shaped) exit surface into a focal point. In this focal point of the optical element, for example the lens, another optical waveguide can now be positioned, namely the entrance end of a detector optical waveguide, which then guides the entire collected and, as it were, focused scattered light, for example, to a detector. This means that the exit end of the detector light guide can be assigned to the detector.
Insgesamt sammelt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Rahmen der ersten Ausführungsform das für die Messung relevante Streulicht, welches zunächst auf einer kreisringförmigen Messfläche mit verhältnismäßig großem Radius aus dem Probenkörper austritt und führt dieses Licht mit Hilfe der beschriebenen Lichtwellenleiter und/oder der beschriebenen Linse zusammen, bis es schließ- lieh in einem einzigen Detektor-Lichtleiter oder auch einigen wenigen Detektor- Lichtwellenleitern zu dem Detektor geführt wird.Overall, the device according to the invention collects in the context of the first embodiment, the relevant for the measurement scattered light, which exits first on a circular measuring surface with a relatively large radius of the sample body and leads this light using the described optical waveguide and / or the described lens together until it Finally, in a single detector optical fiber or a few detector optical fibers is guided to the detector.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das Quellenlicht, z.B. das Laserlicht, mit Hilfe zumindest eines Quellen-Lichtleiters zugeführt wird und das schließlich gesammelte und kolimierte Streulicht mit Hilfe zumindest eines Detektor-Lichtleiters in den Bereich des Detektors (bzw. der Detektoren) geführt werden kann, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als gleichsam autarke Sammelvorrichtung arbeiten. Das bedeutet, dass die vom Benutzer frei positionierbare sondenartige Sammelvorrichtung selbst nicht mit einer Licht- quelle und/oder einem Detektor ausgerüstet sein muss. Diese ermöglicht einen besonders kompakte Aufbau.Considering the fact that the source light, e.g. the laser light, with the aid of at least one source light guide is supplied and the finally collected and collimated scattered light by means of at least one detector light guide in the region of the detector (or the detectors) can be performed, the device according to the invention can operate as a self-sufficient collection device , This means that the probe-type collecting device freely positionable by the user does not itself have to be equipped with a light source and / or a detector. This allows a particularly compact design.
Die Erfindung umfasst jedoch aus Ausführungsformen bei welchen die Lichtquelle^), z.B. eine Laserdiode(n), in die Sammelvorrichtung integriert ist. Außerdem umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen, bei welchen der Detektor bzw. die Detektoren in die Sammelvorrichtung integriert ist. So kann der Detektor beispielsweise im Bereich des Fokusses der beschriebenen Sammellinse angeordnet sein. Der Detektor kann auch endseitig an einen Detektor-Lichtwellenleiter angeschlossen sein, welcher in die mobile Sammelvorrichtung integriert ist.However, the invention includes embodiments in which the light source ^), eg a laser diode (s), is integrated into the collecting device. In addition, the invention also includes embodiments in which the detector or detectors is integrated into the collecting device. So can the detector may be arranged, for example, in the region of the focus of the described collecting lens. The detector can also be connected at the end to a detector optical waveguide which is integrated in the mobile collecting device.
In einer alternativen, zweiten Ausführungsform der Erfindung kann auf die beschriebenen Sammel-Lichtleiter verzichtet werden, wenn unmittelbar auf der Messfläche eine Vielzahl von Detektoren, z.B. Halbleiter-Detektoren, angeordnet sind, welche folglich selbst die Messfläche bilden. Dabei können als Detek- torelemente eine Vielzahl von Einzel-Detektoren, z.B. Foto-Dioden, auf der Messfläche angeordnet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Detektorelemente von einzelnen Messbereichen bzw. Pixeln eines ringförmigen Flächen-Detektors, z.B. eines ringförmigen Dioden-Arrays gebildet werden. Auch bei dieser zweiten Ausführungsform mit fest angeordneten Detektorele- menten erfolgt eine besonders effiziente Messung, da das in einem Punkt eingestrahlte Licht statistisch mit besonders großer Wahrscheinlichkeit aus einer den Einstrahlpunkt kreisringförmig umgebenden Austrittsfläche aus dem Körper austritt. Sofern in einer fest vorgegebenen Messtiefe gemessen werden soll, besteht die Möglichkeit, die Detektorelemente auf einem fest vorgege- benen Kreisring anzuordnen, so dass der Durchmesser dieses Kreises im Wesentlichen exakt der gewünschten Messtiefe entspricht. Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn nicht durch weitere Maßnahmen eine Zuordnung erfolgt, aus welcher Tiefe die rückgestreuten Photonen kommen. Sofern eine Spezifizierung des zu messenden Bereiches z.B. mittels Ultraschallstrahlung erfolgt, kann es zweckmäßig sein, wenn nicht lediglich ein einziger Detektorring vorgesehen ist, sondern wenn eine Vielzahl von Detektoren auf einer ringförmigen Messfläche mit verhältnismäßig großer Breite angeordnet sind. In einem solchen Fall ist es auch nicht zwingend erforderlich, die Detektoren auf einem Kreisring anzuordnen, sondern die ring- förmige Messfläche kann dabei auch von einem "quadratischen" Detektorfeld gebildet werden, welches in der Mitte einen detektorfreien Bereich aufweist, so dass in der Mitte die Einstrahlung erfolgen kann.In an alternative, second embodiment of the invention can be dispensed with the described collection optical fiber, if directly on the measuring surface a plurality of detectors, such as semiconductor detectors are arranged, which thus form the measuring surface itself. In this case, a multiplicity of individual detectors, eg photo diodes, can be arranged on the measuring surface as detector elements. However, there is also the possibility that the detector elements are formed by individual measurement areas or pixels of an annular area detector, for example an annular diode array. In this second embodiment with fixed detector elements, too, a particularly efficient measurement takes place, since the light irradiated in one point statistically escapes from the body with an extremely high probability from an exit surface surrounding the irradiation point in an annular manner. If it is intended to measure in a fixed measuring depth, it is possible to arrange the detector elements on a fixed circular ring, so that the diameter of this circle corresponds substantially exactly to the desired measuring depth. Such an approach is particularly useful, if not by further measures an assignment takes place, from which depth the backscattered photons come. If a specification of the region to be measured takes place, for example, by means of ultrasound radiation, it may be expedient if not only a single detector ring is provided, but if a large number of detectors are arranged on an annular measuring surface with a relatively large width. In such a case, it is not absolutely necessary to arrange the detectors on a circular ring, but the ring-shaped measuring surface can also be characterized by a "square" detector field are formed, which has a detector-free area in the middle, so that in the middle of the irradiation can be done.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbei- spielen darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail by means of drawings that merely represent an exemplary embodiment. Show it
Fig. 1 schematisch und stark vereinfacht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Sammeln bzw. Detektieren von aus einem Probenkörper rückgestreutem Steulicht,1 schematically and greatly simplified a device according to the invention for collecting or detecting backscattered from a sample body spin light,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sammelvorrichtung,2 shows a first embodiment of a collecting device according to the invention,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, undFig. 3 shows a second embodiment of the invention, and
Fig. 4a, 4b ausschnittsweise weitere Abwandlungen der Erfindung.Fig. 4a, 4b detail further modifications of the invention.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Sammel- und/oder Detektionsvorrich- tung 1 (stark vereinfacht) dargestellt, welche im Bereich eines Probenkörpers 2 angeordnet ist. In den Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Probenkörper um ein Körperteil eines menschlichen Körpers. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wird z.B. zur Messung des Blutzuckergehaltes des Blutes auf die Hautoberfläche des Körperteils 2 aufgesetzt. Das zu untersuchende Blutgefäß 3, welches sich in vorgegebener Tiefe T unterhalb der Hautoberfläche befindet, ist ebenfalls angedeutet. Für die nichtinvasive Messung, z.B. des Blutzuckergehaltes, wird Laserlicht in den Bereich des Blutgefäßes 3 eingestrahlt. Dazu dient eine lediglich angedeutete Laser-Lichtquelle 4, welche selbst nicht Gegenstand der erfindungsgemäßen Sammelvorrichtung sein muss. Das Licht dieser Laser-Lichtquelle 4 wird mit Hilfe eines Lichtwellenleiters 5 in den Bereich des Einstrahlpunktes 6 auf der Hautoberfläche geführt. Um die gewünschten Parameter, z.B. den Blutzuckergehalt, zu messen, wird die Intensität des rückge- streuten Streulichtes gemessen. Die Messung kann gegebenenfalls ergänzend mittels Ultraschall-Strahlung durchgeführt werden. Dazu ist eine optional einsetzbare Ultraschallquelle U angedeutet. Im Einzelnen wird dazu beispielhaft auf die bekannten Verfahren gemäß DE 103 11 408 B3 und DE 10 2005 034 219 A1 verwiesen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 macht sich nun die Tatsache zunutze, dass statistisch gesehen das im Bereich des Einstrahlpunktes 6 eingestrahlte Licht derart von dem zu untersuchenden Gewebe, z.B. des Blutgefäßes 3, rückgestreut wird, dass es aus einer im Wesentlichen kreisringförmigen Messfläche 7 aus dem Probenkörper 2 austritt, wobei der Radius R dieser kreisringförmigen Messfläche 7 im Wesentlichen der Hälfte der Streutiefe und folglich der Hälfte der Tiefe T des zu untersuchenden Gewebes, z.B. Blutgefäßes, in dem Probenkörper 2 entspricht.1 shows a collecting and / or Detektionsvorrich- inventive device 1 (greatly simplified) shown, which is arranged in the region of a sample body 2. In the embodiments, the specimen is a body part of a human body. The device 1 according to the invention is placed on the skin surface of the body part 2, for example for measuring the blood sugar content of the blood. The blood vessel 3 to be examined, which is located at a predetermined depth T below the skin surface, is also indicated. For the non-invasive measurement, for example of the blood sugar content, laser light is irradiated in the area of the blood vessel 3. This purpose is served only by a laser light source 4, which itself need not be the subject of the collecting device according to the invention. The light of this laser light source 4 is guided by means of an optical waveguide 5 in the region of the Einstrahlpunktes 6 on the skin surface. In order to measure the desired parameters, eg the blood sugar content, the intensity of the scattered scattered light measured. If necessary, the measurement can additionally be carried out by means of ultrasound radiation. For this purpose, an optionally usable ultrasonic source U is indicated. In detail, reference is made by way of example to the known methods according to DE 103 11 408 B3 and DE 10 2005 034 219 A1. The device 1 according to the invention now makes use of the fact that, statistically speaking, the light irradiated in the region of the irradiation point 6 is backscattered by the tissue to be examined, eg the blood vessel 3, from a substantially circular measuring surface 7 of the specimen 2 The radius R of this circular measuring surface 7 corresponds essentially to half of the spreading depth and consequently to half of the depth T of the tissue to be examined, eg blood vessel, in the sample body 2.
In der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 weist die erfindungsgemäße Vor- richtung 1 eine Vielzahl von Sammel-Lichtleitern 8 auf, von denen in der Figur lediglich einige wenige angedeutet sind. Diese Sammel-Lichtleiter 8 sind mit ihren Eintrittsenden 8a auf der im Wesentlichen kreisringförmigen Messfläche 7 der Breite B angeordnet. Der Einstrahlpunkt 6 und folglich das Austrittsende 5b des Quellen-Lichtleiters 5 liegt folglich im Kreismittelpunkt dieser kreisringring- förmigen Messfläche 7 und folglich im Mittelpunkt der kreisförmig um dieses Austrittsende 5b angeordneten Eintrittsenden 8a der Sammel-Lichtleiter 8. Die Breite B der ringförmigen Messfläche ist (deutlich) kleiner als der (mittlere) Radius R.In the first embodiment according to FIG. 2, the device 1 according to the invention has a plurality of collecting optical fibers 8, of which only a few are indicated in the figure. These collecting optical fibers 8 are arranged with their inlet ends 8a on the substantially annular measuring surface 7 of the width B. The irradiation point 6 and consequently the outlet end 5b of the source optical waveguide 5 is consequently located in the center of the circle of this circular ring-shaped measuring surface 7 and consequently in the center of the circular end 8a of the collecting optical waveguides 8b arranged around this outlet end 5b. The width B of the annular measuring surface is ( clearly) smaller than the (average) radius R.
Beispielhaft ist dazu eine "reale" Photonenbahn eines gestreuten Photons dargestellt. Die kurvenförmigen bzw. bananenförmigen statistischen Photonenbahnen sind ebenfalls dargestellt. Es ist erkennbar, dass die aus dem Austrittsende 5b des Quellen-Lichtleiters 5 austretenden Photonen in dem Gewebe (mehrfach) gestreut werden und unter Berücksichtung der Tiefe T des zu unter- suchenden Blutgefäßes 3 statistisch bevorzugt in den Bereich der kreisförmigen Messfläche 7 und folglich in den Bereich der Eintrittsenden 8a der Sammel- Lichtleiter 8 rückgestreut werden. Die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung 1 sammelt folglich die für den Messprozess maßgeblichen Anteile des rückgestreuten Lichtes, so dass eine besonders effiziente bzw. selektive Auswertung möglich ist. Auch wenn auf diese Weise ganz gezielt rückgestreute Photonen aus einem bestimmten Tiefenbereich des Gewebes ermittelt werden, kann es zweckmäßig sein, ergänzend mit z.B. fokussierter Ultraschallstrahlung zu arbeiten, so dass insgesamt eine besonders effektive Messung möglich ist (vgl. DE 103 11 408 B3).By way of example, a "real" photon orbit of a scattered photon is shown. The curved or banana-shaped statistical photon orbits are also shown. It can be seen that the photons emerging from the exit end 5b of the source optical waveguide 5 are scattered (multiply) in the tissue and, taking into account the depth T of the blood vessel 3 to be examined, statistically preferably in the region of the circular measuring surface 7 and consequently in FIG the area of the entry ends 8a of the collection Light guide 8 are backscattered. The collecting device 1 according to the invention consequently collects the portions of the backscattered light which are decisive for the measuring process, so that a particularly efficient or selective evaluation is possible. Even if backscattered photons from a certain depth range of the tissue are determined in a very targeted manner in this way, it may be expedient to work in addition with, for example, focused ultrasound radiation, so that overall a particularly effective measurement is possible (see DE 103 11 408 B3).
Die Sammel-Lichtleiter 8 können mit ihren Eintrittsenden 8a an einem Haltering 9 befestigt sein bzw. von einem derartigen Haltering 9 gehalten werden. Im Ausführungsbeispiel hat dieser Haltering die Form eines Abschnittes eines Hohlkegels, so dass die Sammel-Lichtleiter 8 kegelförmig bzw. konisch zusammenlaufen.The collecting optical fibers 8 can be fastened with their inlet ends 8a to a retaining ring 9 or held by such a retaining ring 9. In the exemplary embodiment of this retaining ring has the shape of a portion of a hollow cone, so that the collecting optical fibers 8 converge conical or conical.
Um die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung gemäß erster Ausführungsform (Fig. 2) problemlos und individuell an verschiedene Gegebenheiten anpassen zu können, ist der Radius R der kreisringförmigen Messfläche erfindungsgemäß einstellbar, indem beispielsweise der Radius des Halterings 9 variabel und folglich einstellbar ist. Dazu kann der Haltering 9 beispielsweise aus mehreren verstellbaren, z.B. ineinander bzw. gegeneinander verschiebbaren Ringsegmenten besteht. Dieses ist in der Figur nicht im Einzelnen dargestellt. Jedenfalls gewährleistet diese Einstellbarkeit die Anpassung der Sammelvorrichtung an verschiedene Messtiefen bzw. Streutiefen T.In order to be able to easily and individually adapt the collecting device according to the invention according to the first embodiment (FIG. 2) to different circumstances, the radius R of the annular measuring surface can be adjusted according to the invention, for example by the radius of the retaining ring 9 being variable and consequently adjustable. For this purpose, the retaining ring 9 may for example consist of a plurality of adjustable, e.g. in one another or mutually displaceable ring segments consists. This is not shown in detail in the figure. In any case, this adjustability ensures the adaptation of the collecting device to different measuring depths or scattering depths T.
Da der Radius im Bereich der Eintrittsenden 8a der Sammel-Lichtleiter 8 je nach Untersuchungstiefe T verhältnismäßig groß sein kann, ist es zweckmäßig, die Sammel-Lichtleiter für die weitere Auswertung zusammenzuführen. Dazu können die Sammel-Lichtleiter 8 mit ihren Austrittsenden 8b zu einer im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Austrittsfläche 10 zusammengeführt sein. Diese kreisscheibenförmige Austrittsfläche 10 weist einen deutlich geringeren Radius auf als die kreisringförmige Messfläche 7. Die Austrittsenden 8b der Sammel-Lichtleiter 8 sind folglich zu einem sehr kompakten Lichtwellenleiterbündel zusammengeführt. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, in diesem Bereich einen verhältnismäßig kompakten Flächendetektor endseitig an das Lichtwellenleiterbündel bzw. deren Austrittsenden 8b zu setzen.Since the radius in the region of the inlet ends 8a of the collecting optical fibers 8 can be relatively large depending on the examination depth T, it is expedient to combine the collecting optical fibers for the further evaluation. For this purpose, the collecting optical fibers 8 can be brought together with their outlet ends 8b to form a substantially circular disk-shaped outlet surface 10. This circular disk-shaped exit surface 10 has a significantly lower Radius on than the annular measuring surface 7. The outlet ends 8b of the collection optical fiber 8 are thus brought together to form a very compact fiber optic bundle. In principle, it is possible to set a comparatively compact area detector at the end to the optical waveguide bundle or its exit ends 8b in this area.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist dieser Austrittsfläche 10 jedoch ein optisches Element, nämlich eine lediglich angedeutete Linse 11 zugeordnet, welche als Sammellinse funktioniert und das gesamte aus der Austrittsfläche 10 austretende Streulicht in dem Brennpunkt 12 fokussiert. Dabei kann es sich dabei um eine GRIN-Linse (Gradient Index Linse) handeln. Grundsätzlich besteht nun die Möglichkeit, in diesen Brennpunkt einen verhältnismäßig kleinen Detektor zu setzen, welcher dann das auszuwertende Signal erzeugt. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch ein weiterer Lichtleiter, nämlich der Detektor-Licht- leiter 13 vorgesehen, der mit seinem Eintrittsende 13a in dem Bereich des Brennpunktes 12 der Linse 11 angeordnet ist. Dieser Detektor-Lichtleiter 13 ermöglich folglich eine flexible Führung des vollständig gesammelten Streulichtes in den Bereich eines gegebenenfalls extern angeordneten Detektors 14, der ebenfalls lediglich angedeutet ist. Dieser Detektor 14 ist dann beispiels- weise dem Austrittsende 13b des Detektor-Lichtleiters 13 zugeordnet.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, however, this exit surface 10 is assigned an optical element, namely an only indicated lens 11 which functions as a converging lens and focuses the entire scattered light emerging from the exit surface 10 in the focal point 12. This can be a GRIN lens (gradient index lens). In principle, it is now possible to set a relatively small detector in this focal point, which then generates the signal to be evaluated. In the embodiment, however, a further light guide, namely the detector light guide 13 is provided, which is arranged with its inlet end 13a in the region of the focal point 12 of the lens 11. Consequently, this detector optical waveguide 13 makes it possible to flexibly guide the completely collected scattered light into the region of an optionally externally arranged detector 14, which is also merely indicated. This detector 14 is then associated, for example, with the outlet end 13b of the detector optical waveguide 13.
Insofern zeigt die Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Lichtquelle 4 und der Detektor 14 selbst nicht Gegenstand der Sammelvorrichtung sind. Vielmehr besteht die Möglichkeit eine flexibel einsetzbare Sammelvorrichtung zu schaffen, welche über den Quellen-Lichtleiter 5 einerseits und den Detektor- Lichtleiter 13 andererseits mit einer (gegebenenfalls stationären) Lichtquelle 4 und/oder einem (gegebenenfalls stationären) Detektor 14 kombiniert werden kann. Die Erfindung umfasst jedoch auch Ausführungsformen, bei welchen Lichtquelle 4 und/oder Detektor 14 andererseits in eine solche Sammelvomch- tung integriert werden, welche dann eine Detektionsvorrichtung bildet. Im Übri- gen ist in der Figur ein Führungsrohr 15 für den Quellen-Lichtleiter 5 angedeutet.In this respect, Fig. 2 shows an embodiment in which the light source 4 and the detector 14 itself are not the subject of the collecting device. Rather, it is possible to create a flexible collecting device which can be combined via the source light guide 5 on the one hand and the detector light guide 13 on the other hand with a (possibly stationary) light source 4 and / or a (possibly stationary) detector 14. However, the invention also includes embodiments in which light source 4 and / or detector 14, on the other hand, are integrated into such a collecting unit, which then forms a detection device. In the In the figure, a guide tube 15 for the source optical fiber 5 is indicated.
Die Wellenlänge der eingesetzten Laserstrahlung kann z.B. zwischen 650 und 2000 nm liegen. Im Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Laserquelle angedeutet. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, mit mehreren, z.B. zwei oder auch vier Lasern zu arbeiten, die gegebenenfalls unterschiedliche Wellenlänge aufweisen können. Dann kann es zur Optimierung vorteilhaft sein, mit mehreren Detektoren zu arbeiten, die für verschiedene Wellenlängebereiche eingerichtet sind. Häufig ist ausreichend, mit zwei verschiedenen Detektoren zu arbeiten, die dann einen ausreichenden spektralen Bereich abdecken. In einem solchen nicht in den Figuren dargestellten Fall besteht die Möglichkeit, die Sammel- Lichtleiter mit ihren Austrittsenden zu mehreren, z.B. kreisförmigen Austrittsflächen zusammenzufassen, die z.B. nebeneinander angeordnet sein können. Die entsprechenden Eintrittsenden dieser Sammel-Lichtleiter können dann auf der Messfläche gleichsam gemischt bzw. abwechselnd angeordnet sein, während die Austrittsenden dann gleichsam auseinandersortiert sind. Es wird folglich mit mehreren Gruppen von Lichtleitern gearbeitet, wobei jede Gruppe z.B. einem Detektor zugeordnet ist. Im Übrigen ist es zweckmäßig, bei mehreren Laserquellen, z.B. Laserdioden, auch mehrere Quellen-Lichtleiter einzusetzen.The wavelength of the laser radiation used can be e.g. between 650 and 2000 nm. In the exemplary embodiment, only one laser source is indicated. However, it may also be convenient to use several, e.g. to work two or four lasers, which may optionally have different wavelengths. Then it may be advantageous for optimization to work with multiple detectors that are set up for different wavelength ranges. Often it is sufficient to work with two different detectors, which then cover a sufficient spectral range. In such a case, not shown in the figures, it is possible to arrange the collecting optical fibers with their output ends into several, e.g. to summarize circular exit surfaces, e.g. can be arranged side by side. The corresponding entry ends of these collecting optical fibers can then be mixed or alternately arranged on the measuring surface, while the outlet ends are then sorted out, as it were. It is therefore worked with several groups of optical fibers, each group being e.g. associated with a detector. Incidentally, it is expedient in the case of several laser sources, e.g. Laser diodes, also multiple source light guide to use.
Lichtleiter meint im Rahmen der Erfindung Lichtwellenleiter (LWL), z.B. Glasfaser bzw. Glasfaserkabel, die aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein können.Optical fiber in the context of the invention means optical fiber (LWL), e.g. Glass fiber or fiber optic cables that can be made of glass or plastic.
Eine alternative zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher auf die beschriebenen Sammel-Lichtleiter verzichtet wird, ist in Fig. 3 stark vereinfacht dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vielzahl von Detektorelementen 14a unmittelbar auf der Messfläche 7 angeordnet, d.h. die Detektorelemente 14a selbst bilden die kreisringförmige Messfläche 7. Im Ausführungsbei- spiel handelt es sich um Halbleiter-Detektorelemente, nämlich Foto-Dioden, wobei entweder mit einer Vielzahl einzelner Foto-Dioden oder aber alternativ mit einem Flächendetektor bzw. einem Dioden-Array gearbeitet werden kann, deren einzelne Detektor-Pixel die einzelnen Detektorelemente bilden. Vorzugsweise wird ein solcher Detektor mit einer Vielzahl von Detektor-Pixeln auf einem einheitlichen Detektor-Chip hergestellt.An alternative second embodiment of the invention, in which omits the described collection optical fiber is shown in FIG. 3 greatly simplified. In this embodiment, a multiplicity of detector elements 14a are arranged directly on the measuring surface 7, ie the detector elements 14a themselves form the circular measuring surface 7. The exemplary embodiment concerns semiconductor detector elements, namely photo-diodes, either with a plurality of individual ones Photo diodes or alternatively can be used with an area detector or a diode array whose individual detector pixels form the individual detector elements. Preferably, such a detector is made with a plurality of detector pixels on a unitary detector chip.
Die Ausführungsform mit einer von den Detektoren selbst gebildeten Messfläche ohne Sammellichtleiter kann ebenfalls mit oder ohne zusätzliche Lokalisierung der Messtiefe, z.B. über Ultraschallstrahlung, erfolgen.The embodiment with a measuring surface formed by the detectors themselves without collecting optical fibers may also be provided with or without additional localization of the measuring depth, e.g. via ultrasound radiation.
Sofern ohne Lokalisierung gearbeitet wird, kann diese Selektion der Tiefe gleichsam über den Radius der Messfläche erfolgen. Es werden folglich nur die aus einer bestimmten Tiefe kommenden Photonen gemessen. Die Detektoren können eine recht große Oberfläche aufweisen und sind möglichst dicht zueinander angeordnet, vorzugsweise auf einer (exakten) Kreisbahn, welche die Messtiefe repräsentiert.If work is done without localization, this depth can be selected via the radius of the measuring surface. Consequently, only the photons coming from a certain depth are measured. The detectors can have a fairly large surface and are arranged as close as possible to one another, preferably on a (exact) circular path, which represents the measuring depth.
Wird jedoch mit zusätzlicher Lokalisierung der Tiefe, z.B. über modulierte Ultraschallstrahlung gearbeitet, so ist es nicht zwingend erforderlich, dass die einzelnen Detektoren auf einem exakten Kreis liegen.However, with additional localization of depth, e.g. worked on modulated ultrasonic radiation, so it is not mandatory that the individual detectors are on an exact circle.
Die einzelnen Detektorelemente 14a weisen vorzugsweise jeweils jedoch eine verhältnismäßig kleine Messfläche auf, welche vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 20 μm, vorzugsweise weniger als 10 μm, besonders bevorzugt weniger als 5 μm, aufweist. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass die Intensität des Photonenstroms eine Zufallsvariable mit statistischen Eigenschaften ist. Wenn kohärentes Licht ein Medium, z.B. einen Probenkörper, durchläuft, so hat das aus dem Körper austretende Licht ein "gesprenkeltes" Muster, welches als "Speckle" bezeichnet wird. Innerhalb eines solchen "Speckle" ist das Signal kohärent. Die Oberfläche eines typischen "Speckle" beträgt 3 bis 5 μm. Wird das Zielgebiet z.B. mit Ultraschallstrahlung lokalisiert, so sind für die Messung lediglich die mit der Ultraschallstrahlung modulierten Fraktionen des Lichtes relevant. Die Anzahl der modulierten Speckies ist jedoch sehr gering. Für eine optimale Detektion der modulierten Speckies ist es daher zweckmäßig, wenn im Moment der Messung ein Detektorelement von möglichst wenig Speckies, vorzugsweise lediglich einem Speckle, erreicht wird. Wird mit großen Detektoroberflächen gearbeitet, so gehen aufgrund von Interferenzen die Informationen über die Phase der Ultraschall-Modulation verloren. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, eine Vielzahl sehr kleiner Detektoren parallel zu schalten, wobei der Abstand dieser einzelnen Detektoren vorzugsweise größer ist als die Ausdehnung der Speckies selbst. Dazu wird beispielhaft auf die Fig. 4a und 4b verwiesen, welche zeigen, dass eine Vielzahl von Detektorelementen bzw. Pixeln vorgesehen sind, die eine verhältnismäßig kleine aktive Messfläche aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Messflächen bzw. Pixeln vorzugsweise gleich oder größer dem Durchmesser der Messfläche ist.However, the individual detector elements 14a preferably each have a relatively small measuring surface, which preferably has a diameter of less than 20 μm, preferably less than 10 μm, particularly preferably less than 5 μm. The invention is based on the recognition that the intensity of the photon current is a random variable with statistical properties. When coherent light passes through a medium such as a specimen, the light exiting the body has a "speckled" pattern called "speckle". Within such a "speckle" the signal is coherent. The surface of a typical "speckle" is 3 to 5 microns. If the target area is localized, for example, with ultrasound radiation, then only the ultrasound radiation is used for the measurement modulated fractions of light relevant. The number of modulated speckies is very small. For optimum detection of the modulated speckles, it is therefore expedient if, at the moment of the measurement, a detector element of as few speckles as possible, preferably only one speckle, is obtained. When working with large detector surfaces, the information about the phase of the ultrasonic modulation is lost due to interferences. For this reason, it is expedient to connect a multiplicity of very small detectors in parallel, the spacing of these individual detectors preferably being greater than the extent of the speckles themselves. Reference is made by way of example to FIGS. 4a and 4b, which show that a plurality are provided by detector elements or pixels, which have a relatively small active measuring surface, wherein the distance between the measuring surfaces or pixels is preferably equal to or greater than the diameter of the measuring surface.
Im Übrigen kann - auch wenn auf Sammel-Lichtleiter verzichtet wird - das Licht mit Hilfe eines Quellen-Lichtleiters eingestrahlt werden, so wie dieses beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist.Incidentally, even if the omnidirectional optical fiber is dispensed with, the light can be irradiated with the aid of a source optical waveguide, as shown by way of example in FIG. 3.
In Fig. 3 ist im Übrigen angedeutet, dass die Ultraschall-Quelle z.B. in einer separaten Kammer 16 der Vorrichtung angeordnet sein kann. Diese ist vorzugsweise "elektromagnetisch geschützt" bzw. abgeschirmt. Incidentally, in Fig. 3, it is indicated that the ultrasonic source is e.g. can be arranged in a separate chamber 16 of the device. This is preferably "electromagnetically protected" or shielded.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Vorrichtung (1) zum Sammeln und/oder Detektieren von an bzw. in einem Probenkörper (2) rückgestreutem Streulicht, insbesondere im Zuge nichtin- vasiver Messungen an lebendem Geweben, wobei Licht zumindest einer Lichtquelle (4) an einem Einstrahlpunkt (6) in den Probenkörper (2) eingestrahlt wird,1. Device (1) for collecting and / or detecting scattered light backscattered on or in a sample body (2), in particular in the course of non-invasive measurements on living tissue, wherein light from at least one light source (4) at a radiation point (6) is irradiated in the sample body (2),
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zumindest eine den Einstrahlpunkt (6) umgebende ringförmige Messfläche (7) für das rückgestreute Streulicht.At least one annular measuring surface (7) surrounding the irradiation point (6) for the backscattered scattered light is present.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einstrahlpunkt zentral innerhalb der ringförmigen Messfläche angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Einstrahlpunkt is arranged centrally within the annular measuring surface.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfläche kreisringförmig mit Radius (R) ausgebildet ist, wobei der Einstrahlpunkt (6) im3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the measuring surface is formed annularly with radius (R), wherein the Einstrahlpunkt (6) in the
Wesentlichen im Kreismittelpunkt der kreisringförmigen Messfläche (7) angeordnet ist.Essentially in the circle center of the annular measuring surface (7) is arranged.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R) der kreisringförmigen Messfläche (7) in etwa der Hälfte der Messtiefe bzw.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the radius (R) of the annular measuring surface (7) in about half of the measuring depth or
Streutiefe (T) in dem Probenkörper (2) entspricht.Spill depth (T) in the sample body (2) corresponds.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle (4) mittels zumindest eines Quellen-Lichtleiters (5) eingestrahlt wird, dessen Austrittsende (5b) den Einstrahlpunkt (6) bildet.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light of the light source (4) by means of at least one source light guide (5) is irradiated, whose outlet end (5b) forms the Einstrahlpunkt (6).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Sammel-Lichtleitern (8), deren Eintrittsenden (8a) im Bereich des Probenkörpers (2) auf zumindest einer ringförmigen, vorzugsweise im Wesent- liehen kreisringförmigen Messfläche (7) mit vorgegebenen Radius (R) angeordnet sind. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by a plurality of collecting optical fibers (8), the inlet ends (8a) in the region of the sample body (2) on at least one annular, preferably substantially lent annular measuring surface (7). are arranged with predetermined radius (R).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammel- Lichtleiter (8) mit z.B. ihren Eintrittsenden (8a) an zumindest einem Haltering (9) befestigt sind.Device according to claim 6, characterized in that the collecting optical fibers (8) are connected to e.g. their entry ends (8a) are attached to at least one retaining ring (9).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (9) hohlzylinderförmig oder hohlkegelförmig ausgebildet ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the retaining ring (9) is formed as a hollow cylinder or a hollow cone.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R) der kreisringförmigen Messfläche (7), z.B. der Radius des9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the radius (R) of the annular measuring surface (7), e.g. the radius of the
Halterings (9) einstellbar ist.Retaining rings (9) is adjustable.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (9) aus mehreren verstellbaren, z.B. ineinander bzw. gegeneinander verschieb- baren Ringsegmenten, besteht.Device according to Claim 9, characterized in that the retaining ring (9) consists of a plurality of adjustable, e.g. in one another or against each other displaceable ring segments exists.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammel-üchtleiter (8) mit ihren Austrittsenden (8b) zu zumindest einer Austrittsfläche, z.B. im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Austrittsfläche (10), zusammengeführt sind.Device according to any one of Claims 6 to 10, characterized in that the collecting conductors (8) are arranged with their outlet ends (8b) towards at least one exit surface, e.g. essentially circular disc-shaped exit surface (10), are brought together.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsfläche (10) zumindest ein optisches Element (11), z.B. eine Linse, zugeordnet ist, welche das aus der z.B. kreisscheibenförmigen Austrittsfläche (10) austretende gesammelte Licht in einem Brennpunkt (12) fokussiert.Device according to claim 11, characterized in that the exit surface (10) comprises at least one optical element (11), e.g. a lens associated with that of the e.g. circular-shaped exit surface (10) emerging focused light focused in a focal point (12).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Brennpunkt (12) des optischen Elementes (11) das Eintrittsende (13a) zumindest eines Detektor-Lichtleiters (13) angeordnet ist, welcher das gesammelte und fokussierte Streulicht z.B. in einen Detektor (14) führt. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that in the focal point (12) of the optical element (11), the inlet end (13 a) of at least one detector light guide (13) is arranged, which the collected and focused scattered light, for example, in a detector ( 14) leads.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, mit zumindest einem Detektor (14), welcher das aus den Austrittsenden (8b) der Sammel-Lichtleiter (8) austretende Licht registriert.14. Device according to one of claims 6 to 13, with at least one detector (14) which registers the light emerging from the outlet ends (8b) of the collecting light guide (8).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Messfläche (7) von einer Vielzahl von auf einer ringförmigen Messfläche angeordneten Detektorelementen (14a), z.B. Foto-Dioden, gebildet wird.15. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the annular measuring surface (7) of a plurality of arranged on an annular measuring surface detector elements (14a), e.g. Photo diodes, is formed.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektorelemente (14a) eine Vielzahl von Einzel-Detektoren, z.B. Foto-Dioden, auf der Messfläche angeordnet sind.Device according to Claim 15, characterized in that the detector elements (14a) are a plurality of individual detectors, e.g. Photo diodes are arranged on the measuring surface.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Detek- torelemente (14a) von einzelnen Messbereichen bzw. Pixeln eines ringförmigen Flächendetektors, z.B. eines ringförmigen Dioden-Arrays, gebildet werden. 17. The device according to claim 15, characterized in that the detector elements (14a) of individual measuring areas or pixels of an annular area detector, e.g. a ring-shaped diode array.
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