JP5564155B1 - 再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本技術は、再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視のための例示的方法を提供する。この方法は、監視される溶液を、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）生成システムの作用面に接触して配置することを含む。作用面は、ガラス表面上に配置された金属表面を含み、金属表面は、検体に対する結合部位をもたらす第１の結合物質を含む。この方法は、金属表面に対して、ある期間にわたって複数の角度で光を照射することと、複数の角度のそれぞれにおいて光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求めることと、その期間にわたってＳＰＲ角度の変化を監視することとをさらに含む。ＳＰＲ生成システムの作用面上に第１の結合物質の新規の層を堆積することにより、ＳＰＲ生成システムの作用面が再生される。

Description

以下の説明は、読む人の理解を支援するために提供されるものである。提供される情報または引用される参照のいかなるものも、従来技術とは認められない。

環境の全体にわたって汚染物質が存在しており、したがって、微量の汚染物質を検出して識別する能力がますます重要になっている。多くの汚染物質に関して、危険濃度が１０億分の１の数倍（数ｐｐｂ）といった低レベルで存在する可能性があるため、高感度が必要とされる。このような高感度を必要とする状況の実例は、地下水の汚染物質の解析から、血清の癌治療薬の解析に及ぶ。

本技術は、再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視のための例示的方法を提供する。この方法は、検体について監視される溶液を用意することと、監視される溶液を表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）生成システムの作用面に接触させて配置することとを含む。作用面は、ガラス表面上に配置された金属表面を含み、金属表面は、検体に対する結合部位をもたらす第１の結合物質を含む。また、この方法は、金属表面に対して、ある期間にわたって複数の角度で光を照射することと、複数の角度のそれぞれにおいて光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求めることと、その期間にわたってＳＰＲ角度の変化を監視して、監視されている溶液の中の検体の量が検体の所定の閾値を超過したかどうか判断することとを含む。ＳＰＲ角度の変化率の検出された低下が、所定の閾値時間より早く起こる場合には、監視される溶液の中の検体の量が、検体の所定の閾値を超過する。この方法は、ＳＰＲ生成システムの作用面上に第１の結合物質の新規の層を堆積することにより、ＳＰＲ生成システムの作用面を再生することをさらに含む。

本技術は、再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視のための例示的装置も含む。この装置は、ガラス表面上に配置された第１の金属表面と、ガラス表面を通して第１の金属表面に光を放射する光源と、第１の金属表面から反射された光を検出する検出システムとを含む。この装置は、監視される検体に対する結合部位をもたらすための第１の結合物質を含有しているチャンバと、装置を制御するための制御システムとをさらに含む。制御システムは、監視される溶液が第１の金属表面に接触して配置されるようにし、光源が、光を、第１の金属表面に向けて、複数の角度で、ある期間にわたって放射するように、構成されている。制御システムは、検出システムが、複数の角度のそれぞれにおいて光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求め、その期間にわたってＳＰＲ角度の変化を監視するようにし、ＳＰＲ角度の変化率が所定の閾値時間より早く低下するのが検出されるのに応答して、監視される溶液の中の監視される検体の量が所定の閾値を超過したと判断するようにも構成されている。制御システムは、ＳＰＲ生成システムの作用面上に第１の結合物質の新規の層を堆積させることにより、ＳＰＲ生成システムの作用面を再生するようにさらに構成されている。

前述の概要は例示であって、限定するようには少しも意図されていない。上記で説明された例示の態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、以下の図面および詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。

本開示の前述の特徴および他の特徴は、添付図面とともに解釈され、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより十分に明白になるであろう。これらの図面は、本開示によるいくつかの実施形態のみを示すものであり、したがって本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではないということが理解され、本開示は、添付図面を用いてさらなる特殊性および詳細が説明されることになる。

例示的実施形態による表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定システムを示す図である。 例示的実施形態によるＳＰＲシステムによって測定された反射率曲線を示す図である。 例示的実施形態による、再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視の方法を示す図である。 例示的実施形態によるＳＰＲ測定システムの金属フィルム上に堆積された複数の層を含むＳＰＲ構造体を示す図である。 例示的実施形態による、共鳴角の合計の変化を時間に対して示すグラフである。 例示的実施形態による、共鳴角の変化率を時間に対して示すグラフである。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部分を形成する添付図面が参照される。図面では、文脈が別様に規定しない限り、類似の符号は一般に類似のコンポーネントを識別する。発明を実施するための形態、図面、および特許請求の範囲において説明される例示的実施形態は、限定することを意味するものではない。ここで示された内容の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が使用され得て、また他の変更がなされ得る。本明細書で全般的に説明され、図面で示された本開示の態様は、構成され、置換され、組み合わされ、かつ多種多様な別々の構成に設計され得て、それらのすべてが本開示で明確に企図され、本開示の一部分を成すことが容易に理解されよう。

このような汚染物質を検出するのに、種々の方法が用いられてきた。たとえば、表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）が用いられており、汚染物質の定量分析および定性分析を遂行するための非常に高感度の方法であると判明している。赤外スペクトルに類似のラマンスペクトルは、解析されているサンプル（検体）に特有の分子振動に対応する帯域の波長分布から成る。ラマン分光法によれば、光源からのビームが検体に合焦されて、非弾性的に散乱された放射を生成する。この放射は、光学的に収集されて波長分散型分光器に導かれ、ここで、検出器が、衝突する光子のエネルギーを電気信号の強度に変換する。検体が解析され得て、この電気信号の強度を解析することにより、汚染物質が検出される。

表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）は、汚染物質を検出するためにも用いられ得る。このようなシステムは、光源からのビームが、ガラス基板を通って、ガラス表面に接着された金属フィルムに合焦されるように構成される。ビームは、ガラス基板を通過して、高角度で金属フィルムに到達する。この角度が臨界値（すなわち共鳴角）に近いと、光エネルギーが金属フィルムの表面上に電子励起（すなわち表面プラズモン）を促す。金属表面の近くの光学的性質が変化することにより、この共鳴角が変化する。共鳴角の変化を監視することにより、金属表面への材料の吸着を検出して定量化することができる。

本明細書で説明されるのは、再生可能な表面を有する表面プラズモンを用いて検体を監視するための例示的方法およびシステムである。このような方法およびシステムにより、検体吸着のため、およびこのような検体を監視するための清浄な表面を周期的にもたらすことが可能になる。

図１は、例示的実施形態による表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定システム１００を示す。ＳＰＲ測定システム１００は、光学的および電子工学的なチャンバ１１０を含む。一実施形態では、光学的および電子工学的なチャンバ１１０は気密チャンバである。光学的および電子工学的なチャンバ１１０は、光源１１５、光検出装置１２５、およびガラス基板１３０を含む。さらなる実施形態では、ガラス基板１３０が、基板と溶液の間の境界面で放射光の全面的な内反射を可能にする任意の基板で置換されてよい。これらのデバイスの機能を制御するために、光源１１５および光検出装置１２５にソフトウェアまたはハードウェア制御プログラムが通信で結合される。

一実施形態では、光源１１５は、ヘリウムネオンレーザーまたは他の適切なレーザーなどのレーザー光源である。光源１１５は、白熱光、発光ダイオード、フィルタリングされたコリメート光を発するように構成されたキセノンランプ、または実質的に単色で高度に集束された光を放射するように構成されたその他の光源を備えてよい。光源１１５は、光線を、ガラス基板１３０を通して金属フィルム１２０に放射するように構成されている。放射光は、金属フィルム１２０が表面プラズモンに対応できる任意の波長を有してよい。当業者に知られているように、金属フィルム１２０はガラス基板１３０に接着される。したがって、光線は、所与の範囲の角度にわたってガラス基板１３０を通過して金属フィルム１２０に到達する。この光線の少なくとも一部分は、金属フィルム１２０から反射されて光検出装置１２５に受け取られる。

光線が金属フィルム１２０に到達する角度が臨界値（すなわち共鳴角）に近いと、光エネルギーが電子励起を促して、金属フィルム１２０の表面上に表面プラズモンを生成する。表面プラズモンの生成は、金属フィルム１２０の自由電子のプラズマ振動と、完全に内部反射された光子が生成する束縛電磁界の間に起こる結合に由来するものである。この結合は、束縛電磁界（bound electromagnetic field）の運動量と等しい光の入射光束の運動量の結果として生じるものである。この結合により、光源１１５によって生成された光線からの光子が表面プラズモンに変換される。これらの光子は反射されないので、反射光には共鳴角で「影」が生じ、これは光検出装置１２５で検出することができる。

金属フィルム１２０の表面近くの光学的性質が変化することにより、共鳴角が変化する。光検出装置１２５は、共鳴角のいかなる変化も監視して検出するように構成されている。共鳴角の変化は、以下でより詳細に論じられるように、金属フィルム１２０の表面の材料の吸着に由来するものであり得る。

一実施形態では、光検出装置１２５は、電荷結合デバイスの光配列である。他の実施形態では、光検出装置１２５には、光ダイオードセンサ、相補型金属酸化膜半導体センサ、または角度の範囲にわたって光信号の同時測定を可能にするように構成されたその他の検出装置が含まれ得る。

一実施形態では、光学的および電子工学的なチャンバ１１０は、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」（Ｍａｙｏ、ＣＳ、およびＨａｌｌｏｃｋ、ＲＢ、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．６０（１９８９））という名称のＣ．Ｓ．ＭａｙｏおよびＲ．Ｂ．Ｈａｌｌｏｃｋによる論文で説明されているような表面プラズモン吸着質監視装置を含んでよい。

ＳＰＲ測定システム１００は入力チャンバ１４０をさらに含み、入力チャンバ１４０は、金属フィルム１２０を含み、監視される源水またはその他の物質もしくは水溶液を金属フィルム１２０と接触させるように構成されている。金属フィルム１２０は、金、銀、アルミニウム、銅または本明細書を通じて論じられるＳＰＲ効果をもたらすためのその他の適切な金属を含む。一実施形態では、ガラス基板１３０の近傍の金属フィルム１２０の初期層は、３０ナノメートルと８０ナノメートルの間の厚さを有し、以下でより詳細に論じられる、後続の再生される金属層は、１ナノメートルと２００ナノメートル間の厚さを有してよい。一実施形態では、金属フィルム１２０の長さおよび幅は１ミリメートルと１００ミリメートルの間の範囲でよい。入力チャンバ１４０は、第１の入出力弁１４５を含み、これを通して、入力チャンバ１４０に対する源水の注入／汲出が行われ得る。

ＳＰＲ測定システム１００には、対象の検体／汚染物質に特有の化合物Ａを含んでいるチャンバ１５０も含まれる。化合物Ａは、金属フィルム１２０の金属表面に不可逆的に結合すること、検体に対して不可逆の結合部位（すなわち溶液中の検体の濃度低下に際して、著しい量の検体の脱離を許容しない結合部位）をもたらすこと、および、監視される源水または他の物質もしくは水溶液の中に存在し得る他の材料に対して、本質的に弱い可逆の結合部位をもたらすことも可能である。例示の一実施形態では、検体はヒ素であり、化合物Ａはポリビニルピロリドンである。別の実施形態では、検体はピレンであり、化合物Ａはジチオカーバメートカリックス［４］アレーンであって、金属フィルムは銀である。第３の実施形態では、検体はクリセンであり、化合物Ａはフミン酸であって、金属フィルムは銀である。第４の実施形態では、化合物Ａは抗原であり、検体は抗原に対する抗体であって、金属フィルムは金である。

ＳＰＲ測定システム１００の制御プログラムは、金属フィルム１２０の上に化合物Ａの層を形成して金属フィルム１２０と結合させるように、チャンバ１５０からの化合物Ａを、十分な時間にわたって入力チャンバ１４０の中の金属フィルム１２０と接触させて配置するように構成されている。一実施形態では、吸着時間は、小分子に対する３０秒からポリマーなどの高分子に対する１０時間もの長い時間まで変化し得る。金属フィルム１２０上に化合物Ａの層が十分に形成された後に、過剰な解放された化合物Ａを入力チャンバ１４０から汲出してよい。十分に良好な層が形成されていることは、化合物Ａの吸着速度を監視することにより判断されてよい。吸着速度が、最初に溶液が導入されたときの初速度よりはるかに低く（たとえば１０分の１に）なったとき、システムが実質的に吸着を完了している可能性が高い。一実施形態では、過剰化合物Ａをチャンバ１５０に注入して戻してよい。代替実施形態では、過剰化合物Ａを廃棄チャンバ１６０に注入してもよい。

ＳＰＲ測定システム１００は、清浄水チャンバ１５５も含んでよい。一実施形態では、清浄水チャンバ１５５が含んでいる清浄水には、金属フィルム１２０と接触したとき共鳴角がシフトしないように、実質的に検体が含まれない。あるいは、ＳＰＲ測定システム１００が清浄水チャンバ１５５を含むことなく、代わりに、入力チャンバ１４０が清浄水源に単純に接続されてもよい。

ＳＰＲ測定システム１００の制御プログラムは、清浄水を入力チャンバ１４０の中へ移動させて、金属フィルム／金属フィルム１２０の表面の化合物Ａに導入するように構成されている。次いで、光学的および電子工学的なチャンバ１１０のコンポーネントを使用して、制御反射率曲線および共鳴角を測定することができる。図２は、例示的実施形態による表面プラズモン測定システムによって測定された反射率曲線を示す。反射率曲線のＸ軸は、光源１１５からの光線の金属フィルム１２０上の入射角を示す。反射率曲線のＹ軸は、光源１１５からの光の、金属フィルム１２０から反射されて光検出装置１２５で検出された部分を示す。θ_ｓｐｒは、光の反射された部分が著しく低減される共鳴角を示す。

ＳＰＲ測定システム１００には、対象の検体／汚染物質に特有の化合物Ｂを含んでいるチャンバ１７０も含まれてよい。検体に特有の化合物Ｂは、金属フィルム１２０の金属に不可逆的に結合すること、および検体に対する結合部位をもたらすこともできる。一実施形態では、化合物Ｂは、化合物Ａと同一でも異なってもよい。例示の一実施形態では、化合物Ｂはポリビニルピロリドンである。別の実施形態では、化合物Ａおよび化合物Ｂは、両親媒性物質（尾頭／頭尾）の２重層または２つの別個の化合物の２重層を形成するのに用いることができる。このような構成により、２重層の一方の面が金属フィルム１２０に結合し、２重層の他方の面が検体に対する結合部位をもたらすことが可能になり、検体または金属の２重層への不可逆の結合を促進する。２重層により、単一の化合物ＡまたはＢの両端での結合の防止が支援され、検体の吸着が抑止され得る。さらなる実施形態では、ＳＰＲ測定システム１００は、２重層を形成する、またはさらなる結合部位をもたらすのに用いられる追加の化合物を貯蔵するためのさらなるチャンバを含んでよい。

別の実施形態では、ＳＰＲ測定システム１００からチャンバ１７０が省略されてよく、化合物Ｂおよびチャンバ１７０の代わりに化合物Ａおよびチャンバ１５０が使用されてよい。

ＳＰＲ測定システム１００の制御プログラムは、化合物Ｂの層を、露出した検体／化合物Ａ／金属フィルム１２０の金属表面の上に形成してこれと結合させるように、チャンバ１７０からの化合物Ｂを、十分な時間にわたって入力チャンバ１４０の中の検体／化合物Ａ／金属フィルム１２０の金属表面と接触させて配置するように構成されている。化合物Ｂを表面と結合させるのに必要な時間は、数秒から数時間まで変化し得る。一実施形態では、化合物Ｂの層を薄く保ち、かつ吸着時間を短縮するために、より小さな分子を用いてよい。吸着時間に影響を及ぼし得る他の変数には、化合物Ｂの濃度、化合物Ｂの拡散速度、化合物Ｂに対する検体の結合強度、システムの温度、システムのｐＨ、および検体表面の清浄度が含まれる。より高い濃度、より高い拡散速度、より高い結合強度、より高い温度、適切なｐＨ、およびより高い清浄度などの要因によって吸着時間が短縮され得る。

化合物Ｂの層が検体／化合物Ａ／金属表面上に十分に形成された後に、過剰な解放された化合物Ｂが入力チャンバ１４０から汲出される。一実施形態では、過剰化合物Ｂをチャンバ１７０に注入して戻してよい。代替実施形態では、過剰化合物Ｂを廃棄チャンバ１６０に注入してもよい。

ＳＰＲ測定システム１００は、金属をコロイドの形態で含んでいる金属チャンバ１６５を含むこともできる。一実施形態では、金属チャンバ１６５に貯蔵された金属は、金属フィルム１２０の金属と同一のものである。代替実施形態では、金属チャンバ１６５に貯蔵された金属は、金属チャンバ１６５の金属が所望の検体と不可逆的に結合することができる限り、金属フィルム１２０とは別の金属でよい。金属チャンバ１６５に貯蔵された金属は、金、銀、アルミニウム、銅または本明細書を通じて論じられるＳＰＲ効果をもたらすためのその他の適切な金属を含んでよい。

ＳＰＲ測定システム１００の制御プログラムは、金属の層を金属フィルム１２０の表面上の化合物Ｂの層と結合させるように、金属チャンバ１６５からの金属を、十分な時間にわたって入力チャンバ１４０の中の金属フィルム１２０の表面上の化合物Ｂと接触させて配置するように構成されている。金属を化合物Ｂと結合させるのに必要な時間は、数秒から数時間まで変化し得る。一実施形態では、金属の層を薄く保ち、かつ吸着時間を短縮するために、より小さな分子を用いてよい。吸着時間に影響を及ぼし得る他の変数には、金属の濃度、金属の拡散速度、化合物Ｂに対する金属の結合強度、システムの温度、システムのｐＨ、および表面の清浄度が含まれる。より高い濃度、より高い拡散速度、より高い結合強度、より高い温度、およびより高いｐＨならびにより優れた清浄度により、吸着時間が短縮されることになる。

金属の層が、金属フィルム１２０の表面上の化合物Ｂの層に十分に結合した後に、過剰な解放された金属が入力チャンバ１４０から汲出される。一実施形態では、過剰金属をチャンバ１６５に注入して戻してよい。代替実施形態では、過剰金属を廃棄チャンバ１６０に注入してもよい。

図３は、例示的実施形態による、再生可能な表面を伴う、表面プラズモンを用いる検体監視の方法を示す。操作３００では、図１のＳＰＲ測定システム１００に類似のＳＰＲ測定システムの金属フィルムの表面上に、監視される検体に特有の化合物Ａが堆積される。一実施形態によれば、化合物Ａは、金属フィルムの表面に不可逆的に結合すること、検体に対する不可逆の結合部位をもたらすこと、および、監視される源水または他の水溶液の中に存在し得る他の材料に対して、本質的に弱い可逆の結合部位をもたらすことが可能である。例示の一実施形態では、検体はヒ素であり、化合物Ａはポリビニルピロリドンである。別の実施形態では、検体はピレンであり、化合物Ａはジチオカーバメートカリックス［４］アレーンであって、金属フィルムは銀である。第３の実施形態では、検体はクリセンであり、化合物Ａはフミン酸であって、金属フィルムは銀である。第４の実施形態では、化合物Ａは抗原であり、検体は抗原に対する抗体であって、金属フィルムは金である。

操作３１０では、検体を実質的に含まない清浄水がＳＰＲ測定システムに導入され、その結果、清浄水が化合物Ａ／金属フィルムの金属表面に接触して配置され、ＳＰＲ測定システムによって反射率曲線が測定される。一実施形態では、金属フィルムとガラス基板の間の境界面に放射された光線が、境界面から反射されて光検出装置で検出されることにより、反射率曲線が求められる。境界面上の光線の入射角が、角度の範囲にわたって変化され、光検出装置によって反射の大きさが検出されて、対応する入射角に関連付けられる。共鳴角は、光検出装置が受け取った反射光の部分が（図２に示されるように）他の入射角のものよりかなり小さいときの入射角として求められる。

操作３１５では、ＳＰＲ信号が存在するかどうか（たとえば共鳴角が検出されたかどうか）判断される。ＳＰＲ信号が存在しなければ、ＳＰＲ測定システムに欠陥があると判断され、操作３２０でシステムが交換されてよい。ＳＰＲ信号が存在する場合には、操作３２５で、清浄水が除去されて、監視される水溶液の新規の既知小量が化合物Ａ／金属フィルムの金属表面に導入される。操作３３０では、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面が水溶液の新規の既知小量に接しているときに、金属フィルムから反射された光源によってもたらされる反射率曲線が、ある期間にわたって監視される。

操作３３５では、ＳＰＲ共鳴角および／またはその変化率が監視される。ＳＰＲ共鳴角の変化Ｙおよびその変化率ΔＹ／Δｔは、一般に、以下の関数を用いて時間ｔおよび吸着質濃度Ｃの関数として記述することができる。
Ｙ＝Ｙ_０［１−ｅｘｐ（−ｋＣｔ）］（ｋ＞０） （式１）
ΔＹ／Δｔ＝ｋＣＹ_０ｅｘｐ（−ｋＣｔ） （式２）
ｔ_Ｃ＝３／ｋＣ （式３）
最初は、時間ｔ＝０でＳＰＲ共鳴角のシフトはゼロである。ｔ＞０では、当初はＳＰＲ共鳴角の変化率は大であるが、次いで検体に対する有効な結合部位が使い果たされるにつれて、ゼロに近づくまで低下する。ｔ＝ｔ_Ｃのとき、式３で示されるように、合計の角度変化が終値の約９５パーセントに達する。このとき、角度変化の割合は初期値の約５パーセントである。さらなる実施形態では、システム、検体、溶液などの設計必要性に応じて、９５パーセント／５パーセントとは別の割合が用いられてもよいことに留意されたい。ＳＰＲ共鳴角のシフトおよびその変化率を監視することにより、最終的なＳＰＲ共鳴角を推測することができる。それに加えて、ＳＰＲ共鳴角の変化率は、吸着質Ｃの濃度を表す。

検体の吸着が進むにつれて、ＳＰＲ共鳴角は漸近的に終値に近づく。吸着の漸近ステージは、ＳＰＲ共鳴角の変化率が初期の変化率の所定の割合まで低下した時間として推定することができる。一実施形態では、初期の変化率のこの所定の割合は、初期の変化率の５パーセント未満でよい。このとき、角度のシフトは、終値の９５パーセントであり、すなわちＹ＝０．９５Ｙ_０である。代替実施形態では、初期の変化率の所定の割合は、システムの特定の設計必要性に基づく他の割合でもよい。

操作３３５では、ＳＰＲ共鳴角の変化率が初期の変化率の所定の割合（たとえば初期の変化率の５パーセント）に達するのに要する時間が、十分に短く、所定の閾値時間を超過しなければ、システムは「高速動特性（fast kinetics）」を示すものと判断される。一実施形態では、式１および式２で記述されたように、高速動特性の状況は、共鳴角の合計の変化には無関係であり、検体濃度Ｃおよび検体の吸着定数ｋのみに依拠する。一実施形態では、所定の閾値時間は、たとえば検体の所定の閾値を有する溶液といった対照溶液の導入に応答してＳＰＲ共鳴角の変化を測定することにより、前もって求められてよい。たとえば、検体の容認できない高濃度に関する閾値が１０００億分の１（１００ｐｐｂ）であれば、（たとえば分析研究所で）このような溶液（すなわち１００ｐｐｂの検体を有する溶液）を用いて、吸着速度を前もって求めることができる。この実例では、１００ｐｐｂの溶液が漸近吸着値（すなわちＳＰＲ共鳴角の変化率が初期変化率の所定の割合（たとえば初期値の５パーセント）に達するポイント）に達するのに３０秒かかるとすると、試験される溶液が初期の変化率の所定の割合に達するのに検出された時間が３０秒未満であれば、吸着過程が高速の動特性を示していると判断されることになる。

ＳＰＲ共鳴角の変化率が初期の変化率の所定の割合に達するのに要する時間が所定の閾値時間未満であれば、操作３５０で、水溶液中の検体の量が検体の所定の閾値を超過していると判断される。任意選択で通知を起動してよい。通知は、警告、光、テキストメッセージ、電子メール、または当業者に既知のその他の通知を含み得る。

高速動特性が示されなければ、溶液の導入に先立って、操作３４０で、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面に検体に対する有効な結合部位が十分に有ったかどうか判断される。反射率曲線および／またはＳＰＲ共鳴角の変化の合計が、検体を含んでいる溶液について予期された所定の合計の変化より大きければ、操作３４０で、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面には、十分な量の有効な結合部位が有ったと判断され、操作３４５で、水溶液の既知小量が、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面との接触から除去される。次いで、この方法は、操作３１０に戻ってよい。例示の一実施形態では、予期された合計の変化の８０パーセントより変化の合計が大きければ、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面が飽和していないと判断されてよい。代替実施形態では、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面が、飽和していない／特定のシステム設計の必要性に従う有効な結合部位を有する、と判断するための閾値として、予期された合計の変化の任意の割合が用いられてもよい。

反射率曲線および／またはＳＰＲ共鳴角の変化の合計が小さく、しかも反射率曲線および／またはＳＰＲ共鳴角が初期の変化率の所定の割合（たとえば初期の変化率の５パーセント、またはシステム設計の必要性に基づいて選択されたその他の割合）に達する時間が所定の制限時間を超過する場合には、操作３４０で、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面には十分な量の有効な結合部位がなかったと判断される。一実施形態では、反射率曲線および／またはＳＰＲ共鳴角の変化の合計は、反射率曲線および／またはＳＰＲ共鳴角の予期された変化の合計の８０パーセント未満であれば、小さいと考えられてよい。代替実施形態では、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面が、飽和している／特定のシステム設計の必要性に従う有効な結合部位を有しない、と判断するための閾値として、予期された変化の合計の任意の割合が、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面が飽和していないと判断するのに用いられた割合を超過しない限り用いられてよい。

操作３５５で、水溶液の既知小量が、化合物Ａ／金属フィルムの金属表面との接触から除去される。操作３６０で、金属フィルムの検体で飽和している表面上に化合物Ｂが堆積される。一実施形態では、化合物Ｂを含む溶液が、金属フィルムの検体で飽和している表面を含んでいるチャンバに移動され、化合物Ｂが、金属フィルムの検体で飽和している表面に吸着する。化合物Ｂの層が表面にわたって配置されるように、金属フィルムの検体で飽和している表面上に化合物Ｂが十分に堆積された後に、化合物Ｂの溶液がチャンバから除去される。上記で論じたように、金属フィルムの検体で飽和している表面に化合物Ｂを十分に吸着させるのに必要な時間は、多数の変数に依拠して数秒から数時間まで変化する可能性がある。一実施形態では、金属フィルムの検体で飽和している表面の約８０％が化合物Ｂで覆われていれば、化合物Ｂの堆積／吸着は十分である。一実施形態では、化合物Ｂの、吸着された、または堆積された層の厚さは、より厚くすることもできるが４ナノメートル未満であり、化合物Ｂの吸着速度が初期の吸着速度の５パーセントに低下したとき、十分に堆積したと判断される。

一実施形態では、化合物Ｂは対象の検体／汚染物質に特有のものであり、対象の検体／汚染物質および金属フィルムの金属に不可逆的に結合することができる。化合物Ｂは化合物Ａと同一のものでよい。例示の一実施形態では、化合物Ｂはポリビニルピロリドンである。別の実施形態では、化合物Ｂは、両親媒性物質の２重層または２つの別個の化合物の２重層を形成するのに用いられる。

操作３６５で、金属フィルムの表面上に化合物Ｂを堆積した後に、金属フィルムの表面上にコロイド金属が堆積される。一実施形態では、コロイド金属を含む溶液が、金属フィルムの表面を含んでいるチャンバに移動され、金属フィルムの表面上に前もって堆積された化合物Ｂにコロイド金属が吸着する。コロイド金属の層が表面にわたって形成されるように、金属フィルムの表面上にコロイド金属が十分に堆積された後に、コロイド金属の溶液がチャンバから除去される。化合物Ｂの層に対して、コロイド金属を十分に堆積する／吸着するのに必要な時間は、数秒から数分まで変化し得る。一実施形態では、化合物Ｂの層の約８０パーセントがコロイド金属で覆われていれば、コロイド金属の堆積／吸着は十分である。一実施形態では、コロイド金属の層が１ｎｍと１００ｎｍの間の厚さになるように、化合物Ｂの層がコロイド金属でほぼ完全に覆われることになる。

一実施形態では、コロイド金属は、化合物Ｂに不可逆的に結合することができる。例示の一実施形態では、コロイド金属は、金、銀、アルミニウム、銅または本明細書の全体にわたって論じられたＳＰＲ効果をもたらすためのその他の適切な金属を含んでよい。

操作３７０で、金属フィルムの表面上に化合物Ａが堆積される。一実施形態では、化合物Ａを含む溶液が、金属フィルムの表面を含んでいるチャンバに移動され、金属フィルムの表面上に前もって堆積されたコロイド金属に化合物Ａが吸着する。コロイド金属の層の表面上に化合物Ａが十分に堆積された後に、化合物Ａの溶液がチャンバから除去され、この方法は操作３１０に戻ってよい。上記で論じたように、金属フィルムの表面上のコロイド金属の層に対して化合物Ａを十分に吸着させるのに必要な時間は、多数の変数に依拠して数秒から数時間まで変化する可能性がある。一実施形態では、コロイド金属の層の表面の約８０パーセントが化合物Ａで覆われていれば、化合物Ａの堆積／吸着は十分である。一実施形態では、化合物Ａの、吸着された、または堆積された層の厚さは、より厚くすることもできるが４ナノメートル未満であり、化合物Ａの吸着速度が初期の吸着速度の５パーセントに低下したとき、十分に堆積したと判断される。

一実施形態では、化合物Ａは対象の検体／汚染物質に特有のものであり、検体および前もって堆積されたコロイド金属に不可逆的に結合することができる。化合物Ａは化合物Ｂと同一のものでよい。例示の一実施形態では、化合物Ａはポリビニルピロリドンである。代替実施形態では、化合物Ａは、ジチオカーバメートカリックス［４］アレーン、フミン酸、蛋白質、抗体、抗原、または検体および前もって堆積されたコロイド金属に不可逆的に結合することができる当業者に既知のその他の物質を含んでよい。

図４は、例示的実施形態によるＳＰＲ測定システムの金属フィルム上に堆積された複数の層を含むＳＰＲ構造体を示す。ＳＰＲ構造体４００は、ガラス基板４１０、ガラス基板４１０に隣接した金属フィルム４２０、および金属フィルム４２０に接触した水溶液４７０を含む。一実施形態で、金属フィルム４２０の深さは、約５０ナノメートル（ｎｍ）である。別の実施形態では、金属フィルム４２０は、３０ナノメートルと８０ナノメートルの間の厚さならびに１ミリメートルと１００ミリメートルの間の長さおよび幅を有してよい。

図４の実施形態では、金属フィルム４２０の表面は３回再生されている。これは例示的実施形態でしかなく、金属フィルム４２０の表面が再生される回数は、関連するＳＰＲ測定システムの特定の動作上の必要性に従って、より少なくてもより多くてもよい。

金属フィルム４２０の表面上に化合物Ａの層４３０が堆積される。一実施形態では、化合物Ａの層４３０の深さは約１ｎｍと１０ｎｍの間にある。別の実施形態では、化合物Ａの層４３０の深さは４０ｎｍまででよい。化合物Ａの層４３０の表面上に検体の層４４０が堆積される。一実施形態では、検体の層４４０の深さは約１ｎｍと１０ｎｍの間にある。検体の層４４０上に化合物Ｂの層４５０が堆積される。一実施形態では、化合物Ｂの層４５０の深さは約１ｎｍと１０ｎｍの間にある。化合物Ｂの層４４０上にコロイド金属の層４６０が堆積される。一実施形態では、コロイド金属の層４６０の深さは約１ｎｍである。他の実施形態では、コロイド金属の層の深さは１ナノメートルと２００ナノメートルの間にあってよい。

図５は、例示的実施形態により、共鳴角の合計の変化を時間に対して示すグラフである。図６は、例示的実施形態により、共鳴角の変化率を時間に対して示すグラフである。図５および図６に示された実施形態では、共鳴角の変化は、ＳＰＲ測定システムに導入されている水溶液の３つの既知小量に応じて、ある期間にわたって測定される。第１および第２の既知小量を導入すると、共鳴角が、比較的小さく緩やかに変化する。たとえば、第１の既知小量を導入すると、共鳴角が約２００秒にわたって約０．０５度変化し、第２の既知小量を導入すると、共鳴角が約５００秒にわたって約０．０５度変化する。どちらの既知小量についても、吸着速度は、各既知小量の導入に続いて、約１５８秒後に初期の吸着速度の約５パーセントへと遅くなる。

それと対照的に、第３の既知小量を導入すると、共鳴角が、比較的大きく急速に変化する。たとえば、第３の既知小量を導入すると、共鳴角が約８０秒にわたって約０．１５度変化する。既知小量の導入に続いて、吸着速度がわずか５４秒後に初期速度の約５パーセントへと遅くなり、これは、以前の２つの既知小量の場合よりほぼ３倍高速である。第３の既知小量の導入に応答して、共鳴角の変化の低速化が比較的急速に達成されることは、第１または第２の既知小量よりはるかに大量の検体が第３の既知小量に存在していることを示す。

実施例１：銀の金属フィルム、ポリビニルピロリドンの化合物Ａ、およびヒ素水溶液の検体を含むＳＰＲ測定システム１００。

このような一実施形態によれば、光源１１５は、６３３ｎｍの波長の光を放射するヘリウムネオンレーザーであり、ガラス基板１３０は、１．７２の屈折率を有するＳＦ１０ガラスであり、金属フィルム１２０は、−０．０５９＋４．２３１３ｉの屈折率および５０ナノメートルの初期厚さを有する銀である。１．３３の屈折率を有する清浄水が金属フィルム１２０と接触して配置され、ＳＰＲ角度が測定されて５４．６６°と判明した。清浄水を除去した後に、金属フィルム表面に化合物Ａが吸着するように、金属フィルム表面に化合物Ａの１０億分の３（３ｐｐｂ）の水溶液が導入される。この実施形態によれば、化合物Ａはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）である。再びＳＰＲ角度が測定される。３０分後に、ＳＰＲ角度は、０．４°増加した５４．８６°で安定した。化合物Ａ／ＰＶＰ溶液が除去され、清浄水で置換される。ＳＰＲ角度は５４．８６°のままである。水性の試験液が導入され、ヒ素について試験される。この例では、水性の試験液は、非常に低濃度（１０ｐｐｂ未満）でヒ素を含んでいる。ＳＰＲ角度は、最初の１時間で０．０１°増加する。ＳＰＲ角度の吸着速度が３０分で０．３度という通知の閾値未満であるため、ＳＰＲ角度のこの小さな増加では通知が起動されない。

次いで、水性の試験液が除去され、再び化合物Ａ／ＰＶＰの溶液が導入される。３０分後に、化合物Ａ／ＰＶＰの溶液によってＳＰＲ角度が５５．０７°に増加し、これはＰＶＰ層の厚さが１．７ｎｍであることを示す。次いで、化合物Ａ／ＰＶＰの溶液が除去されてコロイド状銀の溶液で置換され、これによって、１０分後にはＳＰＲ角度が５４．９５°に減少する。ＳＰＲ角度のこの変化は、２ｎｍの厚さの銀層に相当する。次いで、コロイド状銀の溶液を除去し、化合物Ａ／ＰＶＰの溶液を再度導入して３０分間の吸着を許したところ、ＳＰＲ角度が５５．１５°に増加した。このＳＰＲ角度の変化は、約１．７ｎｍの厚さのＰＶＰ層の堆積／吸着に相当する。

今回は、１００ｐｐｂのヒ素を含む新規の水性試験液が導入される。ＳＰＲ角度は、最初の２分で０．０２°増加する。ＳＰＲ角度は１時間後に５５．２３°で安定した。初期の変化率（毎時０．６０°）は、３０分で０．３度という通知の閾値を上回るものであり、通知が起動される。

化合物Ａ／ＰＶＰ溶液が再び導入されてサイクルが繰り返され、ＳＰＲ角度は、試験液中のヒ素の量に依拠して０．２８°と０．３７°の間の範囲で増加する。２０回の繰返しの後に、ＳＰＲ角度は６１．６３°に達したが、最小限の反射信号の深さはかなり弱くなった。２１回目の繰返しでは、もはや最小限の反射信号を検出することができず、もはや電界が、２１の再生された層を通って現行の表面に入り込むことができないことを示す。この時点で、化合物Ａ／ＰＶＰの溶液が除去され、ユニットを交換する必要があることを示す通知が送られる。

実施例２：金の金属フィルム、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の化合物Ａ、およびウシＩｇＧ免疫グロブリンの検体を含むＳＰＲ測定システム１００。

このような一実施形態によれば、光源１１５は６３３ｎｍの波長の光を放射するヘリウムネオンレーザーであり、ガラス基板１３０は１．７２の屈折率を有するＳＦ１０ガラスであり、金属フィルム１２０は−０．２２７＋３．３１ｉの屈折率および５０ナノメートルの初期厚さを有する金である。１．３３の屈折率を有する清浄水が金属フィルム１２０と接触して配置され、ＳＰＲ角度が測定されて５７．７５°と判明した。清浄水を除去した後に、金属フィルム表面に化合物Ａが吸着するように、金属フィルム表面に１０億分の３（３ｐｐｂ）の化合物Ａを含む塩水が導入される。この実施形態によれば、化合物ＡはＢＳＡである。

再びＳＰＲ角度が測定される。９０分後に、ＳＰＲ角度は、５７．７５°の初期測定から１．１８°増加して５８．９３°で安定した。ＢＳＡ溶液が除去され、清浄水で置換される。ＳＰＲ角度は５８．９３°のままである。ウシＩｇＧ免疫グロブリンの水性試験液が導入され、ウサギ抗ウシ血清アルブミン（ＲＡＢＳＡ）について試験される。この例では、水性試験液にはＲＡＢＳＡが含まれず、その結果、ＳＰＲ角度は５時間にわたって変化しない。

次いで、水性試験液が除去され、１０ｐｐｂのＲＡＢＳＡを含む溶液が導入される。９０分後に、ＲＡＢＳＡ溶液によってＳＰＲ角度が５９．９４°に増加し、これはＲＡＢＳＡ層の厚さが１．０ｎｍであることを示す。この増加は、９０分間で０．４度という通知の閾値より大きく、したがって通知が起動される。次いで、ＲＡＢＳＡ溶液が除去されてコロイド状金の溶液で置換され、これによって、１０分後にはＳＰＲ角度が５９．４２°に減少する。ＳＰＲ角度のこの変化は、２．０ｎｍの厚さの金層に相当する。次いで、コロイド状金の溶液を除去し、ＢＳＡ溶液を再度導入して９０分間の吸着を許したところ、ＳＰＲ角度が６０．６６°に増加した。このＳＰＲ角度の変化は、約６．０ｎｍの厚さのＢＳＡ層の堆積／吸着に相当する。

今回は、２ｐｐｂのアラームレベル未満である１ｐｐｂのＲＡＢＳＡを含む新規の水性試験液が導入される。ＳＰＲ角度は最初の９０分で０．２°増加し、これは９０分で０．４度という通知の閾値より小さい。

再び化学的なＢＳＡ溶液を導入してサイクルを繰り返すと、ＳＰＲ角度は、試験液中のＲＡＢＳＡの量に依拠して０．２°と１．２°間の範囲で増加する。１０回の繰返しの後に、ＳＰＲ角度は７２．７５°に達したが、最小限の反射信号の深さはかなり弱くなった。１１回目の繰返しでは、もはや最小限の反射信号を検出することができず、もはや電界が、１１の再生された層を通って現行の表面に入り込むことができないことを示す。この時点で、ＢＳＡ溶液が除去されており、ユニットを交換する必要があることを示す通知が送られる。

本明細書には、１つまたは複数の流れ図が用いられていてよい。流れ図の使用は、行われる操作の順番を制限するようには意図されていない。本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例示にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む発明に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

例示的実施形態の前述の説明は、例証および説明のために提供されたものである。この説明は、網羅的であったり、開示された正確な形態を限定したりするようには意図されておらず、修正形態および変形形態が、上記の教示に照らして可能であり、または開示された実施形態を実施することから取得されてもよい。本発明の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲およびそれらの等価物によって定義されることが意図されている。

Claims (18)

1. 少なくとも１つの検体を検出する方法であって、
   前記少なくとも１つの検体について監視される溶液を用意することと、
   前記監視される溶液を、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）生成システムの作用面に接触させて配置することであって、前記作用面が、ガラス表面上に配置された第１の金属表面を備え、前記第１の金属表面が、前記検体に対する結合部位をもたらすように構成された第１の結合物質を含むことと、
   前記第１の金属表面に対して、ある期間にわたって複数の角度で光を照射することと、
   前記複数の角度のそれぞれにおいて光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求めることと、
   前記期間にわたって前記ＳＰＲ角度の変化を監視して、前記監視されている溶液の中の前記検体の量が前記検体の所定の閾値を超過したかどうか判断することであって、前記ＳＰＲ角度の変化率の検出された低下が、所定の閾値時間より早く起こる場合には、前記監視される溶液の中の前記検体の前記量が、前記検体の前記所定の閾値を超過することと、
   前記ＳＰＲ生成システムの前記作用面上に前記第１の結合物質の新規の層を堆積することにより、前記ＳＰＲ生成システムの前記作用面を再生することとを含み、前記作用面を再生することが、
   前記監視される溶液を前記作用面との接触から除去することと、
   前記作用面に結合している前記検体に対して不可逆的に結合するように構成される第２の結合物質を前記作用面上に堆積することと、
   前記第２の結合物質の上に第２の金属表面を堆積することと、
   前記第２の金属表面の上に前記第１の結合物質を堆積することとを含む方法。
2. 前記ＳＰＲ生成システムの前記作用面に接触して対照溶液を配置することと、
   反射率曲線の形状が、前記作用面におけるＳＰＲの存在を示しているかどうか判断することであって、前記反射率曲線が、前記第１の金属表面が前記対照溶液に接している間に前記第１の金属表面に光を照射することによって生成されることと、
   前記反射率曲線の形状が、前記作用面におけるＳＰＲの存在と矛盾していないと判断した後に、前記監視される溶液を前記作用面に接触させて配置することとをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記ＳＰＲ角度の前記変化率の前記低下が、前記所定の閾値時間より早く生じるのが検出されるのに応答して通知を発することであって、前記所定の閾値時間が、対照溶液に関するＳＰＲ角度の変化率の予期された低下に基づいて求められることをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の金属表面の上に前記第１の結合物質を堆積することをさらに含み、前記第１の金属表面の上に前記第１の結合物質を堆積することが、前記第１の金属表面を、前記第１の結合物質を含んでいる溶液に接触させて配置することを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記期間にわたって、前記複数の角度のそれぞれにおいて前記光の前記反射率を測定することにより、反射率曲線を生成することと、前記反射率曲線からＳＰＲ反射率の最低角度を求めることとをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記ＳＰＲ角度の前記変化率が、前記第１の結合物質に対する前記検体の吸着の変化率に相当する請求項１に記載の方法。
7. 前記ＳＰＲ生成システムの前記作用面を再生することは、前記ＳＰＲ角度の前記変化率の減少率が前記変化率の第２の所定の減少率の閾値を下回るのに応じて遂行される請求項１に記載の方法。
8. 第２の結合物質を堆積することが、前記作用面に第２の溶液を導入することを含み、前記第２の溶液が前記第２の結合物質を含み、第２の金属表面を堆積することが、前記第２の結合物質の上に金属ナノ粒子のコロイドを堆積することを含む請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の結合物質および前記第２の結合物質のうち少なくとも１つがポリビニルピロリドンを含む請求項１に記載の方法。
10. 表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）生成システムの作用面を再生する方法であって、
    監視される溶液を、前記ＳＰＲ生成システムの作用面との接触から除去することであって、前記作用面が、ガラス表面上に配置された第１の金属表面を備え、前記第１の金属表面が、前記検体に対する結合部位をもたらすように構成された第１の結合物質を含み、前記ＳＰＲ生成システムが、前記第１の金属表面に、光をある期間にわたって複数の角度で照射するように構成された光源と、前記複数の角度のそれぞれにおいて前記光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求めるように構成された検出器とをさらに備えることと、
    前記作用面上に第２の結合物質を堆積することであって、前記第２の結合物質が、前記作用面に結合している前記検体に対して不可逆的に結合するように構成されることと、
    前記第２の結合物質の上に第２の金属表面を堆積することと、
    前記第２の金属表面上に前記第１の結合物質を堆積することとを含む方法。
11. 前記第１の金属表面が第１のチャンバの中にあって、前記ガラス表面が気密である第２のチャンバに密閉されている請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の金属表面が、金、銀、アルミニウム、または銅のうちの少なくとも１つを含み、前記第１の結合物質がポリビニルピロリドンを含む請求項１０に記載の方法。
13. 前記第１の結合物質がポリビニルピロリドンを含む請求項１０に記載の方法。
14. 前記第１の金属表面に対して、ある期間にわたって複数の角度で前記光を照射することと、
    前記複数の角度のそれぞれにおいて前記光の前記反射率を測定して前記ＳＰＲ角度を求めることと、
    前記期間にわたって前記ＳＰＲ角度の変化を監視して、前記監視されている溶液の中の前記検体の量が前記検体の所定の閾値を超過したかどうか判断することであって、前記ＳＰＲ角度の変化率の検出された低下が、所定の閾値時間より早く起こる場合には、前記監視される溶液の中の前記検体の前記量が、前記検体の前記所定の閾値を超過することとをさらに含む請求項１０に記載の方法。
15. ガラス表面の上に配置された第１の金属表面を備える作用面と、
    前記ガラス表面を通して前記第１の金属表面に光を放射するように構成された光源と、
    前記第１の金属表面から反射された光を検出するように構成された検出システムと、
    監視される少なくとも１つの検体に対する結合部位をもたらすように構成された第１の結合物質を含むように構成されたチャンバであって、前記作用面と流体連通しているチャンバと、
    制御システムとを備え、
    前記制御システムは、
    監視される溶液が前記第１の金属表面に接触して配置されようにし、
    前記光源が、前記第１の金属表面に、光を複数の角度である期間にわたって放射するようにし、
    前記検出システムが、前記複数の角度のそれぞれにおいて前記光の反射率を測定してＳＰＲ角度を求め、前記期間にわたって前記ＳＰＲ角度の変化を監視するようにし、
    前記ＳＰＲ角度の変化率が所定の閾値時間より早く低下するのが検出されるのに応答して、前記監視される溶液の中の前記監視される検体の量が所定の閾値を超過したと判断し、
    前記作用面を再生するように構成され、
    前記制御システムは、
    前記作用面を再生するために、
    前記監視される溶液を前記第１の金属表面との接触から除去し、
    前記第１の金属表面に前もって結合している前記監視される検体に対して不可逆的に結合するように構成される第２の結合物質を、前記第１の金属表面および前記検体の上に堆積し、
    前記第２の結合物質の上に第２の金属表面を堆積して、
    前記第２の金属表面の上に前記第１の結合物質を堆積するようにさらに構成される、装置。
16. 前記第１の金属表面が第１のチャンバの中にあり、前記ガラス表面が気密である第２のチャンバに密閉されており、前記第１の金属表面が、金、銀、アルミニウム、または銅のうちの少なくとも１つを含み、前記第１の結合物質がポリビニルピロリドンを含む請求項１５に記載の装置。
17. 前記制御システムは、前記ＳＰＲ角度の前記変化率が前記所定の閾値時間より早く低下するのを検出するのに応答して通知を発するようにさらに構成されており、前記ＳＰＲ角度の前記変化率が、前記監視される検体の前記第１の結合物質に対する吸着の変化率に相当する請求項１５に記載の装置。
18. 前記制御システムが、
    前記期間にわたって、前記複数の角度のそれぞれにおいて前記光の前記反射率を測定することにより、反射率曲線を生成し、
    前記反射率曲線からＳＰＲ反射率の最小角度を求めるようにさらに構成される請求項１５に記載の装置。

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