利用具有可刷新表面的表面等離子體監(jiān)測分析物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的技術(shù)提供利用具有可刷新表面的表面等離子體來進行分析物監(jiān)測的示例性方法。通過在SPR生成系統(tǒng)的工作表面上沉積第一接合物質(zhì)的新層來刷新SPR生成系統(tǒng)的工作表面。特別地，該方法包括：在工作表面上沉積第二接合物質(zhì)，其中第二接合物質(zhì)被配置為不可逆地接合到已經(jīng)接合到工作表面的分析物上；在第二接合物質(zhì)上沉積第二金屬表面；以及在第二金屬表面上沉積第一接合物質(zhì)。
【專利說明】利用具有可刷新表面的表面等離子體監(jiān)測分析物的方法和
系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]提供以下描述以幫助讀者理解。所提供的信息和引用的內(nèi)容均不應(yīng)當認為是現(xiàn)有技術(shù)。
[0002]在環(huán)境中遍布有污染物，因此，檢測和識別微量污染物的能力越來越重要。對于很多污染物，由于低至十億分之幾的量級就可能是危險的濃度，因此要求高度的靈敏性。要求這種高靈敏性的情形的示例從對地下水中污染物的分析到血清中癌癥治療藥物的分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)提供利用具有可刷新表面的表面等離子體來進行分析物監(jiān)測的示例性方法。該方法包括針對分析物提供要監(jiān)測的溶液，并且將要監(jiān)測的溶液放置為與表面等離子體共振(SPR)生成系統(tǒng)的工作表面接觸。該工作表面包括設(shè)置在玻璃表面上的金屬表面，并且金屬表面包括為分析物提供接合部位的第一接合物質(zhì)。該方法還包括:在一段時間內(nèi)以多個角度向金屬表面照射光，測量在多個角度的每個角度上光的反射率以確定SPR角，并且監(jiān)測在這段時間內(nèi)SPR角的變化，以確定要監(jiān)測的溶液內(nèi)分析物的量是否超過分析物的預(yù)定閾值量。如果檢測到的SPR角的變化率降低得比預(yù)定閾值時間更快，則要監(jiān)測的溶液內(nèi)分析物的量超過分析物的預(yù)定閾值量。該方法還包括:通過在SPR生成系統(tǒng)的工作表面上沉積第一接合物質(zhì)的新層來刷新SPR生成系統(tǒng)的工作表面。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)還提供利用具有可刷新表面的表面等離子體來進行分析物監(jiān)測的示例性裝置。該裝置包括:在玻璃表面上沉積的第一金屬表面、發(fā)射透過玻璃表面并且在第一金屬表面處的光的光源、以及檢測從第一金屬表面反射的光的檢測系統(tǒng)。該裝置還包括腔室和用于控制該設(shè)備的控制系統(tǒng)，腔室包含為要監(jiān)測的分析物提供接合部位的第一接合物質(zhì)。控制系統(tǒng)被構(gòu)造為使得要監(jiān)測的溶液被放置為與第一金屬表面接觸，并且使得光源在一段時間內(nèi)以多個角度在第一金屬表面發(fā)射光。該控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為使得檢測系統(tǒng)測量在多個角度的每個角度上光的反射率以確定SPR角，監(jiān)測在該段時間內(nèi)SPR角的變化并且響應(yīng)于檢測到SPR角的變化率比預(yù)定閾值時間降低得更快，確定要監(jiān)測的溶液內(nèi)要監(jiān)測的分析物的量超過要監(jiān)測的分析物的預(yù)定閾值量。該控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為通過使得在SPR生成系統(tǒng)的工作表面上沉積第一接合物質(zhì)的新層來刷新SPR生成系統(tǒng)的工作表面。
[0005]前述
【發(fā)明內(nèi)容】
僅僅是示例性的，且意圖并非為任何限制。除了上述示例性的方面、實施方式和特征之外，通過參考附圖以及下面的詳細描述，其它的方面、實施方式以及特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]根據(jù)結(jié)合附圖的下列描述和所附權(quán)利要求，本公開的上述以及其它的特征將變得更加清楚。理解到這些附圖僅描述了根據(jù)本公開的一些實施例，從而不被認為限制其范圍，將通過使用附圖用更多特征和細節(jié)來描述本公開。[0007]圖1示出根據(jù)示例性實施方式的表面等離子體共振(SPR)測量系統(tǒng)。
[0008]圖2示出由根據(jù)示例性實施方式的SPR系統(tǒng)測量的反射率曲線。
[0009]圖3示出根據(jù)示例性實施方式的使用具有可刷新表面的表面等離子體來分析物監(jiān)測的方法。
[0010]圖4示出SPR結(jié)構(gòu)，該SPR結(jié)構(gòu)包括在根據(jù)示例性實施方式的SPR測量系統(tǒng)的金屬膜上沉積的多個層。
[0011]圖5示出了例示根據(jù)示例性實施方式共振角隨著時間的總變化的圖。
[0012]圖6示出了例示根據(jù)示例性實施方式共振角隨著時間的變化率的圖。
【具體實施方式】
[0013]在如下的詳細描述中，參照形成了說明書的一部分的附圖。在附圖中，類似的附圖標記通常表示類似部件，除非上下文有相反的說明。在詳細的說明書、附圖和權(quán)利要求中描述的例示性實施方式并非是限制性的。在不背離本文介紹的主題的精神或者范圍的情況下，可以利用其它實施方式，并且可以進行其它改變。容易理解的是如這里總體描述并且在附圖中例示的，本公開的多個方面可以按各種不同配置進行排列、替換、組合和設(shè)計，所有這些不同配置在這里是明確想得到的并且構(gòu)成本公開的一部分。
[0014]已經(jīng)使用了多種方法來檢測這種污染物。例如，已經(jīng)使用了表面增強拉曼光譜術(shù)(SERS)并且已經(jīng)證明了其是用于進行污染物的定量和定性分析的極其靈敏的方法。類似于紅外光譜的拉曼光譜由與被分析樣品(分析物)的分子振動對應(yīng)的波長分布帶組成。根據(jù)拉曼光譜學(xué)，來自光源的光束被匯聚到分析物以產(chǎn)生非彈性散射輻射。該輻射被光學(xué)地收集并且引導(dǎo)到波長色散光譜儀，其中檢測器將碰撞的光子的能量轉(zhuǎn)換為電信號強度。通過分析該電信號強度，可以分析分析物并且檢測污染物。
[0015]還可以使用表面等離子體共振(SPR)來檢測污染物。這種系統(tǒng)被構(gòu)造為使得來自光源的光束通過玻璃基板被匯聚到附著到該玻璃表面的金屬膜。光束透過玻璃基板并且以高角度到達金屬膜。當這個角度接近臨界值(即，共振角)時，光能量在金屬膜的表面上激勵電子激發(fā)(即，表面等離子體)。金屬表面附近的光學(xué)屬性的變化使得共振角變化。通過監(jiān)測共振角的變化，可監(jiān)測和量化到金屬表面的材料吸附。
[0016]此處描述的是利用具有可更新的表面的表面等離子體來監(jiān)測分析物的示例性方法和系統(tǒng)。這種方法和系統(tǒng)允許周期性地提供清潔表面以便分析吸附和監(jiān)測這些分析物。
[0017]圖1示出根據(jù)示例性實施方式的表面等離子體共振(SPR)測量系統(tǒng)100。SPR測量系統(tǒng)100包括光學(xué)和電子腔110。在實施方式中，光學(xué)和電子腔110是氣密(airtight)腔。光學(xué)和電子腔110包括光源115、光檢測設(shè)備125和玻璃基板130。在附加實施方式中，玻璃基板130可以由允許在基板和溶液之間的界面處將發(fā)射的光全內(nèi)反射的任何基板代替。軟件或者硬件控制程序通信地連接到光源115和光檢測設(shè)備125以控制這些裝置的功能。
[0018]在實施方式中，光源115是激光光源,諸如氦氖激光器或者其它適當激光器。光源115可以還包括被構(gòu)造為發(fā)出濾波準直光的白熾燈、發(fā)光二極管、氙氣燈，或者包括被構(gòu)造為發(fā)出基本上單色并且良好準直的光的任何其它光源。光源115被構(gòu)造為透過金屬膜120處的玻璃基板130發(fā)射光束。所發(fā)射的光可以具有任意波長，只要金屬膜120能夠支持這種波長下的表面等離子體。如本領(lǐng)域已知的，金屬膜120附著到玻璃基板130，因此，光束穿過玻璃基板130并且在給定角度范圍上到達金屬膜120。光束的至少一部分從金屬膜120反射并且在光檢測設(shè)備125處被接收。
[0019]當光束到達金屬膜120的角接近臨界值(即，共振角)時，光能量激勵電子激發(fā)，在金屬膜120的表面上產(chǎn)生表面等離子體。由金屬膜120中自由電子的等離子振蕩與由全內(nèi)反射的光子產(chǎn)生的束縛電磁場之間發(fā)生的耦合而產(chǎn)生表面等離子體。這種耦合是由于入射光束的動量等于束縛電磁場的動量。耦合使得光源115產(chǎn)生的光束的光子被轉(zhuǎn)換為表面等離子體。由于這些光子不被反射，所以在反射光中的共振角處產(chǎn)生可被光檢測設(shè)備125檢測到的“陰影”。
[0020]金屬膜120的表面附近的光學(xué)屬性的變化造成共振角變化。光檢測設(shè)備125被配置為監(jiān)測并且檢測對共振角的任何變化。共振角的變化可能是由到金屬膜120的表面的材料吸附導(dǎo)致的，如以下更詳細討論的。
[0021]在實施方式中，光檢測設(shè)備125是電荷稱合器件光敏兀件陣列。在其它實施方式中，光檢測設(shè)備125可以包括光電二極管傳感器、互補金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器、或者被構(gòu)造為允許同時測量一系列角度上的光信號的任何其它檢測設(shè)備。
[0022]在實施方式中，光學(xué)和電子腔110可以包括表面等離子體吸附質(zhì)監(jiān)測器，如在C.S.Mayo 和 R.B.Hallock 的題目為 “Apparatus for the Study of MacromolecularAdsorption” 的文章(Mayo, CS,和 Hallock，RB, “Apparatus for the Study ofMacromolecular Adsoprtion, ” Rev.Sc1.1nstrum.60(1989))中描述的。
[0023]SPR測量系統(tǒng)100還包括輸入腔140，輸入腔140包括金屬膜120并且被構(gòu)造為使得源水或者任何其它物質(zhì)或者要監(jiān)測的水溶液與金屬膜120接觸。金屬膜120包括金、銀、鋁、銅或者用于產(chǎn)生整個說明書中討論的SPR效應(yīng)的任何其它適當金屬。在實施方式中，鄰近玻璃基板130的金屬膜120的初始層具有30到80納米之間的厚度，并且以下更詳細討論的隨后刷新的金屬層可以具有I到200納米之間的厚度。在實施方式中，金屬膜120的長度和寬度可以在I到100毫米之間。輸入腔140還包括第一輸入/輸出閥門145，通過閥門145源水可以被泵入和/或泵出輸入腔140。
[0024]SPR測量系統(tǒng)100還包括腔室150，腔室150包括特定于所關(guān)注的分析物/污染物的化學(xué)化合物A?；瘜W(xué)化合物A還能夠不可逆地接合到金屬膜120的金屬表面，能夠為分析物提供不可逆的接合部位(即，這種接合部位不允許在溶液內(nèi)的分析物濃度減少時分析物的大量的解吸附)，以及能夠為在要監(jiān)測的源水或者其它物質(zhì)或者水溶液中存在的其它材料提供很弱并且可逆的接合部位。在示例性實施方式中，分析物是砷，化學(xué)化合物A是聚乙烯基卩比咯燒酮(polyvinylpyrrolidone)。在另一實施方式中，分析物是花,化學(xué)化合物A是二硫代氨基甲酸杯[4]芳烴(dithiocarbamate calix[4]arene),并且金屬膜是銀。在第三實施方式中，分析物是屈(chrysene)，化學(xué)化合物A是腐植酸，并且金屬膜是銀。在第四實施方式中，化學(xué)化合物A是抗原，分析物是針對該抗原的抗體，并且金屬膜是金。
[0025]SPR測量系統(tǒng)100的控制程序被配置為使得來自腔室150的化學(xué)化合物A被放置為與輸入腔140內(nèi)的金屬膜120接觸達充分時間，從而使得化學(xué)化合物A的層與金屬膜120接合并且形成在金屬膜120上。在實施方式中，吸附時間可以從針對小分子的30秒到針對諸如聚合物種宏分子的長達十小時。在金屬膜120上充分形成化學(xué)化合物A的層之后，過量的未接合的化學(xué)化合物A可以被泵出輸入腔140?？梢酝ㄟ^監(jiān)測化學(xué)化合物A的吸附率來確定形成充分良好形成的層。隨著吸附率變得遠小于(例如十分之一)當溶液被首先引入時的初始率，系統(tǒng)有可能基本上完成了吸附。在實施方式中，過量化學(xué)化合物A可以被泵回到腔室150中。在另選實施方式中，過量化學(xué)化合物A可以被泵入廢物腔160中。
[0026]SPR測量系統(tǒng)100還可以包括清潔水腔155。在實施方式中，清潔水腔155包括基本上沒有分析物的水，使得在與金屬膜120接觸時，清潔水將不造成共振角偏移。另選地，SPR測量系統(tǒng)100可以不包括清潔水腔155，并且相反地，輸入腔140可以簡單地連接到清潔水源。
[0027]SPR測量系統(tǒng)100的控制程序被配置為使得清潔水被移入到輸入腔140中并且被引入到金屬膜120的金屬膜/化學(xué)化合物A表面。接著使用光學(xué)和電子腔110的部件可測量控制反射率曲線和共振角。圖2示出利用根據(jù)示例性實施方式的表面等離子體測量系統(tǒng)測量的反射率曲線。反射率曲線的X軸指示來自光源115的光束在金屬膜120上的入射角。反射率曲線的y軸指示來自光源115的光被從金屬膜120反射并且在光檢測設(shè)備125處檢測的光的比例。Θ spr指示被反射的光的比例明顯減少時的共振角。
[0028]SPR測量系統(tǒng)100還包括腔室170，腔室170包括特定于所關(guān)注的分析物/污染物的化學(xué)化合物B。特定于該分析物的化學(xué)化合物B也能夠不可逆地接合到金屬膜120的金屬上并且能夠為分析物提供接合部位。在實施方式中，化學(xué)化合物B可以與化學(xué)化合物A相同或者是與化學(xué)化合物A不同。在示例性實施方式中，化學(xué)化合物B是聚乙烯吡咯烷酮。在另一個實施方式中，化學(xué)化合物A和B可以用于形成兩親物(amphiphile)(尾對頭/頭對尾)的雙層或者兩種單獨化合物的雙層。這種構(gòu)造允許雙層的一側(cè)接合到金屬膜120，而雙層的另一側(cè)為分析物提供接合部位并且促進分析物或者金屬對雙層的不可逆接合。雙層幫助避免單個化學(xué)化合物A或者B的兩端接合，這種接合抑制分析物吸附。在附加實施方式中，SPR測量系統(tǒng)100可以包括用于存儲用于形成雙層或者提供附加接合部位的附加化合物的附加腔室。
[0029]在另一個實施方式中，可以從SPR測量系統(tǒng)100省略腔室170，并且可以使用化學(xué)化合物A和腔室150代替化學(xué)化合物B和腔室170。
[0030]SPR測量系統(tǒng)100的控制程序被配置為使得來自腔室170的化學(xué)化合物B被放置為與輸入腔140內(nèi)的分析物/化學(xué)化合物A/金屬膜120的金屬表面接觸達充分時間，從而使得化學(xué)化合物B的層與暴露的分析物/化學(xué)化合物A/金屬膜120的金屬表面接合并形成在暴露的分析物/化學(xué)化合物A/金屬膜120的金屬表面上?；瘜W(xué)化合物B與表面接合所需要時間可以從幾秒到數(shù)小時。在實施方式中，可以使用較小的分子來保持化學(xué)化合物B的層薄并且減少吸附時間?？梢杂绊懳綍r間的其它變量包括化學(xué)化合物B的濃度、化學(xué)化合物B的擴散速率、分析物對化學(xué)化合物B的接合強度、系統(tǒng)的溫度、系統(tǒng)的pH值和分析物表面的清潔度。諸如更高的濃度、更快的擴散速率、更高的接合強度、更高的溫度、適當?shù)腜H值和更大清潔度這些因素可以減少吸附時間。
[0031]在分析物/化學(xué)化合物A/金屬表面上充分形成化學(xué)化合物B的層之后，過量的未接合的化學(xué)化合物B可以被泵出輸入腔140。在實施方式中，過量化學(xué)化合物B可以被泵回到腔室170中。在另選實施方式中，過量化學(xué)化合物B可以被泵入到廢物腔160中。
[0032]SPR測量系統(tǒng)100還可以包括金屬腔室165,金屬腔室165包括處于膠體形式的金屬。在實施方式中，在金屬腔室165中存儲的金屬是和金屬膜120相同的金屬。在另選實施方式中，在金屬腔室165中存儲的金屬可以是與金屬膜120不同的金屬，只要金屬腔室165的金屬能夠與期望的分析物不可逆地接合。金屬腔室165中存儲的金屬可以包括金、銀、鋁、銅或者任何其它適當金屬，用于產(chǎn)生整個本說明書中討論的SPR效應(yīng)。
[0033]SPR測量系統(tǒng)100的控制程序被配置為使得來自金屬腔室165的金屬被放置為與輸入腔140內(nèi)的金屬膜120的表面上的化學(xué)化合物B接觸達充分時間，從而使得金屬的層與金屬膜120的表面上的化學(xué)化合物B的層接合。將金屬與化學(xué)化合物B接合所需要的時間可以從幾秒到數(shù)小時。在實施方式中，可以使用更小的分子來保持金屬層較薄并且減少吸附時間?？梢杂绊懳綍r間的其它變量包括金屬的濃度、金屬的擴散速率、金屬對化學(xué)化合物B的接合強度、系統(tǒng)的溫度、系統(tǒng)的pH值和表面的清潔度。更高的濃度、擴散速率、接合強度、溫度、和PH值以及更大清潔度將減少吸附時間。 [0034]在金屬層充分地接合到金屬膜120上的化學(xué)化合物B的層之后，過量的未接合的金屬被泵出輸入腔室140。在實施方式中，過量的金屬可以被泵回到腔室165中。在另選實施方式中，過量金屬可以被泵入廢物腔160中。
[0035]圖3示出根據(jù)示例性實施方式的使用具有可刷新的表面的表面等離子體來進行分析物監(jiān)測的方法。在操作300，特定于被監(jiān)測的分析物的化學(xué)化合物A被沉積在類似于圖1的SPR測量系統(tǒng)100的SPR測量系統(tǒng)的金屬膜的表面上。根據(jù)實施方式，化學(xué)化合物A能夠不可逆地接合到金屬膜的表面，為分析物提供不可逆的接合部位，并且為在要監(jiān)測的源水或者其它水溶液中存在的其它材料提供很弱并且可逆的接合部位。在示例性實施方式中，分析物是砷，化學(xué)化合物A是聚乙烯基吡咯烷酮。在另一實施方式中，分析物是芘，化學(xué)化合物A是二硫代氨基甲酸杯[4]芳烴，并且金屬膜是銀。在第三實施方式中，分析物是屈(chrysene),并且化學(xué)化合物A是腐植酸，并且金屬膜是銀。在第四實施方式中，化學(xué)化合物A是抗原，分析物是針對該抗原的抗體，并且金屬膜是金。
[0036]在操作310，基本上沒有分析物的清潔水被引入SPR測量系統(tǒng)，使得清潔水被放置為與化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面接觸，并且利用SPR測量系統(tǒng)測量反射率曲線。在實施方式中，通過在金屬膜和玻璃基板之間的界面發(fā)射光束，其中該光束接著被從該界面反射并且被光檢測設(shè)備檢測，來確定反射率曲線。光束在界面上的入射角在一系列角度上改變，反射幅度被光檢測設(shè)備檢測并且與對應(yīng)的入射角相關(guān)聯(lián)。被反射并且在光檢測設(shè)備接收的光的比例遠遠小于其它入射角時的入射角被確定為共振角(如圖2所例示)。
[0037]在操作315中，確定是否存在SPR信號(例如，是否檢測到共振角)。如果SPR信號不存在，則SPR測量系統(tǒng)被確定為是有缺陷的并且在操作320更換系統(tǒng)。如果確實存在SPR信號，則在操作325中，去除清潔水并且將要監(jiān)測的水溶液的新樣本引入到化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面。在操作330，當化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面與水溶液的新樣本接觸時，隨著時間監(jiān)測由從金屬膜反射的光源產(chǎn)生的反射率曲線。
[0038]在操作335，監(jiān)測SPR共振角和/或其變化率。通過使用以下函數(shù)，SPR共振角的變化Y和其變化率△ Y/ △ t可以通常被描述為時間t和吸附濃度C的函數(shù):
[0039]Y=Y0 [1-exp (-kCt) ] (k>0)算式(I)
[0040]Δ Y/ Δ t=kCY0exp (_kCt)算式(2 )
[0041]tc=3/kC 算式(3)
[0042]初始地，在時間t=0，SPR共振角的偏移為零。在t>0，SPR共振角的變化率首先較大，但是接著隨著用于分析物的可用接合部位被用盡，SPR共振角的變化率減小直至其接近零為止。當t=t。時，總角度變化達到其最終值的約95%，如式3所指示的。此時，角度變化率是其初始率的約5%。請注意，在附加實施方式中，根據(jù)系統(tǒng)、分析物、溶液等的設(shè)計需要，可以使用不同于95%/5%的百分比。通過監(jiān)測SPR共振角的偏移及其變化率，可導(dǎo)出最終SPR共振角。另外，SPR共振角的變化率能夠指示吸附濃度C。
[0043]隨著分析物的吸附，SPR共振角漸進地靠近其最終值。吸附的漸進階段(asymptotic stage)可被估計為當SPR共振角的變化率降低到初始變化率的預(yù)定百分比時的時間。在實施方式中，初始變化率的預(yù)定百分比可以小于其初始變化率的5%。此時，角度偏移是其最終值的95%，S卩，Y=0.95Y。。在另選實施方式中，基于系統(tǒng)的具體設(shè)計需要，初始變化率的預(yù)定百分比可以是其它百分比。
[0044]在操作335，當SPR共振角的變化率到達初始變化率的預(yù)定百分比(例如其初始變化率的5%)所需要的時間充分小而不超過預(yù)定閾值時間時，系統(tǒng)被確定為呈現(xiàn)“快速動力學(xué)”。在實施方式中，快速動力學(xué)情形獨立于共振角的總變化，并且僅依賴于分析物濃度C和分析物的吸附常數(shù)k，如在算式I和2中描述的。在實施方式中，通過響應(yīng)于引入控制溶液(例如，具有預(yù)定閾值量的分析物的溶液)測量SPR共振角的變化，可以預(yù)先地確定預(yù)定閾值時間。例如，如果分析物的不可接受的高濃度的閾值量級是十億分(PPb)之100，則通過使用這種溶液(即，具有IOOppb的分析物的溶液)可以預(yù)確定吸附(例如，在分析實驗室中)。如果在這個示例中，IOOppb溶液花費30秒達到其漸進吸附值(即，SPR共振角的變化率達到其初始變化率的預(yù)定百分比(例如，其初始值的5%)時的點)，則被測試的溶液達到其初始變化率的預(yù)定百分比的檢測時間小于30秒，將可以確定吸附處理呈現(xiàn)快速動力學(xué)。
[0045]如果SPR共振角的變化率達到其初始變化率的預(yù)定百分比所需要的時間小于預(yù)定閾值時間，則在操作350，確定在水溶液中分析物的量超過分析物的預(yù)定閾值量?？蛇x地，可以觸發(fā)通知。該通知可以包括警報、光、文字消息、電子郵件或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它通知。
[0046]如果不呈現(xiàn)快速動力學(xué)，則在操作340，確定在引入溶液之前化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面是否具有用于分析物的充足的可用接合部位。如果反射率曲線和/或SPR共振角的總變化大于包含分析物的溶液所預(yù)期的預(yù)定總變化，則在操作340確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面具有足量的可用接合部位，并且在操作345，將水溶液的樣本去除以不與化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面接觸。該方法可以接著返回操作310。在示例性實施方式中，如果總變化大于總預(yù)期變化的80%，則可以確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面不飽和。在另選實施方式中，根據(jù)具體系統(tǒng)的設(shè)計需要，可以使用總預(yù)期變化的任何百分比作為用于確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面不飽和/具有可用接合部位的閾值。
[0047]如果反射率曲線和/或SPR共振角的總變化小，并且反射率曲線和/或SPR共振角到達其初始變化率的預(yù)定百分比(例如其初始變化率的5%或者基于系統(tǒng)的設(shè)計需要而選擇任何其它百分比)的時間超過預(yù)定時間限制，則在操作340確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面不具有足量的可用接合部位。在實施方式中，如果反射率曲線和/或SPR共振角的總變化小于總預(yù)期變化的80%，則可以認為反射率曲線和/或SPR共振角的總變化小。在另選實施方式中，根據(jù)具體系統(tǒng)的設(shè)計需要，可以使用總預(yù)期變化的任何百分比作為用于確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面飽和/缺少充足的可用接合部位的閾值，只要該百分比不超過用于確定化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面不飽和的百分比。
[0048]在操作355，去除水溶液的樣本，以不與化學(xué)化合物A/金屬膜的金屬表面接觸。在操作360，在金屬膜的分析物飽和表面上沉積化學(xué)化合物B。在實施方式中，包括化學(xué)化合物B的溶液被移動到包括金屬膜的分析物飽和表面在內(nèi)的腔室中，并且化學(xué)化合物B吸附到金屬膜的分析物飽和表面上。在化學(xué)化合物B已經(jīng)被充分沉積到金屬膜的分析物飽和表面上使得在該表面上布置有化學(xué)化合物B的層之后，化學(xué)化合物B溶液被從該腔室中去除。如以上討論的，依賴于多種變量，化學(xué)化合物B充分吸附到金屬膜的分析物飽和表面所需要的時間可以從幾秒鐘到數(shù)小時變化。在實施方式中，當金屬膜的分析物飽和表面的大約80%被化學(xué)化合物B覆蓋時，化學(xué)化合物B的沉積/吸附是充分的。在實施方式中，化學(xué)化合物B的吸附/沉積層的厚度小于4納米，盡管也可以是更大的厚度，并且當化學(xué)化合物B的吸附率降低到其初始吸附率的5%時，確定沉積是充分的。
[0049]在實施方式中，化學(xué)化合物B是特定于所關(guān)注的分析物/污染物的，并且能夠不可逆地接合到所關(guān)注的分析物/污染物并且接合到金屬膜的金屬上?；瘜W(xué)化合物B可以與化學(xué)化合物A相同。在示例性實施方式中，化學(xué)化合物B是聚乙烯吡咯烷酮。在另一個實施方式中，使用化學(xué)化合物B來形成兩親物的雙層或者兩種單獨化合物的雙層。
[0050]在操作365,在金屬膜的表面上沉積化學(xué)化合物B之后,在金屬膜的表面上沉積膠體金屬。在實施方式中，包括膠體金屬的溶液被移到包括金屬膜的表面在內(nèi)的腔室中，膠體金屬吸附到先前在金屬膜的表面上沉積的化學(xué)化合物B。在膠體金屬已經(jīng)被充分沉積到金屬膜的表面上使得在該表面上形成膠體金屬的層之后，將膠體金屬溶液從該腔室中去除。膠體金屬充分沉積/吸附到化學(xué)化合物B的層所需要的時間可以從幾秒鐘到數(shù)分鐘變化。在實施方式中，當化學(xué)化合物B的層的大約80%被膠體金屬覆蓋時，膠體金屬的沉積/吸附是充分的。在實施方式中，化學(xué)化合物B的層將大約完全覆蓋有膠體金屬，使得膠體金屬層具有I到IOOnm的厚度。
[0051]在實施方式中，膠體態(tài)金屬能夠不可逆地接合到化學(xué)化合物B。在示例性實施方式中，該膠體金屬可以包括金、銀、鋁、銅或者任何其它適當金屬，用于產(chǎn)生整個說明書中討論的SPR效應(yīng)。
[0052]在操作370，在金屬膜的表面上沉積化學(xué)化合物A。在實施方式中，包括化學(xué)化合物A的溶液被移到包括金屬膜的表面在內(nèi)的腔室中，化學(xué)化合物A吸附到金屬膜的表面上先前沉積的膠體金屬上。在化學(xué)化合物A已經(jīng)被充分沉積到膠體金屬層的表面上之后，從腔室去除化學(xué)化合物A溶液，并且該方法可以返回到操作310。如以上討論的，依賴于多種變量，化學(xué)化合物A充分吸附到金屬膜的表面上的膠體金屬層所要求的時間可以從幾秒鐘到數(shù)小時變化。在實施方式中，當膠體金屬層的表面的大約80%被化學(xué)化合物A覆蓋時，化學(xué)化合物A的沉積/吸附是充分的。在實施方式中，化學(xué)化合物A的吸附/沉積層的厚度小于4納米，盡管更大的厚度是可能的，并且當化學(xué)化合物A的吸附率降低到其初始吸附率的5%時，確定沉積是充分的。
[0053]在實施方式中，化學(xué)化合物A特定于所關(guān)注的分析物/污染物，并且能夠不可逆地接合到該分析物以及接合到先前沉積的膠體金屬?；瘜W(xué)化合物A可以與化學(xué)化合物B相同。在示例性實施方式中，化學(xué)化合物A是聚乙烯吡咯烷酮。在另選實施方式中，化學(xué)化合物A可以包括能夠不可逆地接合到分析物和接合到先前沉積的膠體金屬的二硫代氨基甲酸杯[4]芳烴、腐植酸、抗體、抗原或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它物質(zhì)，
[0054]圖4根據(jù)例示實施方式示出SPR結(jié)構(gòu)400，其包括在SPR測量系統(tǒng)的金屬膜上沉積的多個層。SPR結(jié)構(gòu)400包括玻璃基板410、與玻璃基板410相鄰的金屬膜420、以及與金屬膜420接觸的水溶液470。在實施方式中，金屬膜420具有大約50納米(nm)的深度。在另一個實施方式中，金屬膜420可以具有30納米到80納米之間的厚度，并且I毫米到100毫米之間的長度和寬度。
[0055]在圖4的實施方式中，金屬膜420的表面被刷新三次。這僅僅是示例性實施方式，根據(jù)關(guān)聯(lián)的SPR測量系統(tǒng)的具體操作需要，金屬膜420的表面可以被刷新更少或者更多次。
[0056]在金屬膜420的表面上沉積化學(xué)化合物A層430。在實施方式中，化學(xué)化合物A層430具有大約Inm到IOnm之間的深度。在另一個實施方式中，化學(xué)化合物A層430具有高達40nm的深度。在化學(xué)化合物A層430的表面上沉積分析物層440。在實施方式中，分析物層440具有大約I到IOnm之間的深度。在分析物層440上沉積化學(xué)化合物B層450。在實施方式中，化學(xué)化合物B層450具有大約Inm到IOnm之間的深度。在化學(xué)化合物B層440上沉積膠體態(tài)金屬層460。在實施方式中，膠體金屬層460具有大約Inm的深度。在其它實施方式中，膠體金屬層可以具有Inm到200nm的深度。
[0057]圖5示出根據(jù)示例性實施方式共振角隨著時間的總變化的圖。圖6示出根據(jù)示例性實施方式共振角隨著時間的變化率的圖。在圖5和圖6例示的實施方式中，響應(yīng)于水溶液的三種樣本被引入到SPR測量系統(tǒng)，隨著時間測量共振角的變化。引入第一和第二樣本導(dǎo)致共振角的相對小并且逐漸的變化。例如，引入第一樣本導(dǎo)致經(jīng)過約200秒共振角約0.05度的變化，引入第二樣本導(dǎo)致經(jīng)過約500秒共振角約0.05度的變化。對于兩種樣本，在引入每種樣本起的大約158秒之后吸附率降低到初始吸附率的大約5%。
[0058]相反，引入第三樣本導(dǎo)致共振角的相對大和迅速的變化。例如，引入第三樣本導(dǎo)致經(jīng)過約80秒共振角變化約0.15度，在引入該樣本起僅54秒之后吸附率降低到初始速率的大約5%，這幾乎比前兩種樣本快三倍。響應(yīng)于引入第三樣本，相對迅速地實現(xiàn)共振角的變化率的降低表不在第三樣本中存在的分析物的量遠遠大于在第一樣本和第二樣本中的量。
[0059]示例
[0060]示例1:SPR測量系統(tǒng)100包括銀的金屬膜、聚乙烯吡咯烷酮的化學(xué)化合物A、和水溶液中的分析物砷。
[0061]根據(jù)這種實施方式，光源115是發(fā)射波長為633nm的光的氦氖激光器,玻璃基板是具有1.72折射率的SFlO玻璃，并且金屬膜120是具有059+4.2313?的折射率和50納米的初始厚度的銀。具有1.33折射率的清潔水被放置為與金屬膜120接觸，測量SPR角并且發(fā)現(xiàn)其為54.66°。在去除清潔水之后，十億分之(ppb) 3的化學(xué)化合物A的水溶液被引入到金屬膜表面，使得化學(xué)化合物A將吸附到金屬膜的表面。根據(jù)這個實施方式，化學(xué)化合物A是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。再次測量SPR角。在30分鐘之后，SPR角穩(wěn)定在54.86°，增加了 0.4°?；瘜W(xué)化合物A/PVP溶液被去除并且用清潔水代替。SPR角保留在54.86°。水測試溶液被引入并且針對砷進行測試。在這個例子中，水測試溶液包含非常低濃度的砷(小于lOppb)。在第一小時SPR角增加0.01°。SPR角的小量的增加不觸發(fā)通知，因為SPR角的吸附率低于30分鐘中0.3度的通知閾值。
[0062]水測試溶液接著被去除并且化學(xué)化合物A/PVP溶液被第二次引入。在30分鐘之后，化學(xué)化合物A/PVP溶液造成SPR角增加到55.07°，其指示1.7nm的PVP層厚度。化學(xué)化合物A/PVP溶液接著被去除并且被膠體銀的溶液代替，這在10分鐘之后將SPR角降低到54.95°。SPR角的這種變化對應(yīng)于2nm的銀層厚度。膠體銀的溶液接著被去除，化學(xué)化合物A/PVP溶液被重新引入并且被允許吸附達30分鐘，使得SPR角增加到55.15°。SPR角的變化對應(yīng)于大約1.7nm厚的PVP層的沉積/吸附。
[0063]引入新的水測試溶液，此時包含IOOppb的砷。在前兩分鐘SPR角增加0.02°。在一小時之后，SPR角穩(wěn)定在55.23°。初始變化率(每小時0.60° )高于三十分鐘0.3度的通知閾值，造成觸發(fā)通知。
[0064]化學(xué)化合物A/PVP溶液再次被引入并且循環(huán)重復(fù)，SPR角在0.28°到0.37°之間的范圍增加，依賴于測試溶液中砷的量。在反復(fù)20次之后，SPR角達到61.63°，但是最小反射信號的深度變得非常弱。在第21次反復(fù)時，不再能夠檢測到最小反射信號，這指示電場不再能夠穿透第21次刷新層到達當前表面。在此時，化學(xué)化合物A/PVP溶液被去除，并且發(fā)送通知指示該單元需要被替換。
[0065]示例2:SPR測量系統(tǒng)100包括金的金屬膜、牛血清白蛋白(BSA)的化學(xué)化合物A和牛IgG免疫球蛋白的分析物。
[0066]根據(jù)這種實施方式，光源115是發(fā)射波長為633nm的光的氦氖激光器,玻璃基板130是具有1.72折射率的SFlO玻璃，并且金屬膜120是具有227+3.31?的折射率和50納米的初始厚度的金。具有1.33折射率的清潔水被放置為與金屬膜120接觸，測量SPR角并且其為57.75°。在去除清潔水之后，十億分之(ppb)3的化學(xué)化合物A的鹽水溶液被引入到金屬膜表面，使得化學(xué)化合物A將吸附到金屬膜的表面。根據(jù)這個實施方式，化學(xué)化合物A是BSA。
[0067]再次測量SPR角。在90分鐘之后，SPR角穩(wěn)定在58.93°，從初始測量值57.75°增加1.18°。BSA溶液被去除并且用清潔水代替。SPR角保留在58.93°。牛IgG免疫球蛋白的水測試溶液被引入并且針對兔抗牛血清白蛋白(RABSA)進行測試。在這個例子中，水測試溶液不包含兔抗牛血清白蛋白，使得在五小時期間中SPR角不變化。
[0068]水測試溶液接著被去除并且包含IOppb RABSA的溶液被引入。在90分鐘之后，RABSA溶液造成SPR角增加到59.94。，這指示1.0nm的RABSA層厚度。這種增加大于90分鐘0.4度的通知閾值；因此觸發(fā)通知。RABSA溶液接著被去除并且被膠體金的溶液代替，這在10分鐘之后將SPR角降低到59.42°。SPR角的這種變化對應(yīng)于2.0nm的金層厚度。膠體金的溶液接著被去除，BSA溶液被重引入并且被允許吸附達90分鐘，造成SPR角增加到60.66°。SPR角變化對應(yīng)于大約6.0nm厚的BSA層的沉積/吸附。
[0069]引入新的水測試溶液，此時包含Ippb的RABSA，其比2ppb的告警級別低。在前90分鐘中SPR角增加0.2。，這低于90分鐘0.4度的通知閾值。
[0070]化學(xué)BSA溶液再次被引入并且循環(huán)重復(fù)，SPR角在0.2°到1.2°之間的范圍增加，依賴于測試溶液中RABSA的量。在反復(fù)10次之后，SPR角達到72.75°，但是最小反射信號的深度變得非常弱。在第11次反復(fù)時，不再能夠檢測到最小反射信號，指示電場不再能夠穿透第11次刷新的層到達當前表面。在此時，BSA溶液被去除，并且發(fā)送通知指示該單元需要被替換。
[0071]在此可以已經(jīng)使用了一個或者更多個流程圖。使用流程圖不意味著限制所進行的操作的順序。這里描述的主題有時示出包含在不同的其它部件中的或與不同的其它部件連接的不同部件。應(yīng)理解的是這種描繪的架構(gòu)僅僅是示例性的，并且事實上可以實現(xiàn)能達到相同功能的很多其它架構(gòu)。在概念方面，實現(xiàn)相同功能的部件的任何設(shè)置是有效地“相關(guān)聯(lián)”的，從而實現(xiàn)期望的功能。因此，在此組合在一起以實現(xiàn)具體功能的任意兩個部件可以被視為彼此“相互關(guān)聯(lián)”使得實現(xiàn)期望的功能，而與結(jié)構(gòu)或者中間部件無關(guān)。類似地，被這樣關(guān)聯(lián)的任意兩個部件也可以被視為彼此“可操作地連接”或者“可操作地耦合”，以實現(xiàn)期望功能，并且能夠被這樣關(guān)聯(lián)的任意兩個部件也可以被認為是彼此“可操作地可耦合的”，以實現(xiàn)期望功能。可操作耦合的具體示例包括但是不限于物理上可配合的和/或物理上交互的部件和/或無線可交互和/或無線交互和/或邏輯交互和/或邏輯可交互的部件。
[0072]關(guān)于這里的實質(zhì)上任意復(fù)數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語的使用，為適于上下文和/或應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換為單數(shù)和/或?qū)螖?shù)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)。為了清楚起見，這里可以明確地闡述各種單數(shù)/復(fù)數(shù)置換。
[0073]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，通常，這里使用的術(shù)語，尤其是所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(例如所附權(quán)利要求書的主體部分)通常意在作為“開放式”術(shù)語(例如，術(shù)語“包括”應(yīng)該被解釋為“包括但不限于”，術(shù)語“具有”應(yīng)該被解釋為“至少具有”，術(shù)語“包含”應(yīng)該被解釋為“包含但不限于”等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)進一步理解，如果目的在于引入特定數(shù)目的權(quán)利要求記載，這樣的目的應(yīng)該明確地記載于權(quán)利要求中，如果沒有這樣的記載，則這樣的目的不存在。例如，為了便于理解，下述的所附權(quán)利要求可以包含引導(dǎo)語“至少一個”和“一個或多個”的使用以引入權(quán)利要求記載。然而，即使同一個權(quán)利要求包括引導(dǎo)語“一個或更多個”或“至少一個”以及不定冠詞例如“一個”或“一”(例如，“一個”或“一”通常應(yīng)該被解釋為表示“至少一個”或“一個或更多個”)，這些短語的使用也不應(yīng)該被解釋為暗示通過不定冠詞“一個”或“一”的權(quán)利要求記載的引導(dǎo)對任何包括這樣引入的權(quán)利要求記載的特定權(quán)利要求限制為僅包括一個這樣的記載的發(fā)明；對于用于引入權(quán)利要求記載的定冠詞也同樣適用。此外，即使明確記載了特定數(shù)量的引入權(quán)利要求記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該認識到這樣的記載通常應(yīng)該被解釋為表示至少為所記載數(shù)量(例如，沒有其它修改地簡單記載“兩個記載”通常表示至少兩個記載或者兩個或更多個記載)。此外，在使用類似約定“A、B和C等中的至少一個”的那些示例中，通常這樣的結(jié)構(gòu)意在在某種意義上讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解約定(例如“具有A、B和C中的至少一個的系統(tǒng)”應(yīng)該包括但不限于只有A、只有B、只有C、有A和B、有A和C、有B和C、和/或有A、B和C等的系統(tǒng))。在使用“A、B或C等中的至少一個”的類似約定的那些示例中，通常這樣的結(jié)構(gòu)意在在某種意義上讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解約定(例如，“具有A、B或C中的至少之一的系統(tǒng)”應(yīng)該包括但不限于只有A、只有B、只有C、有A和B、有A和C、有B和C、和/或有A、B和C等的系統(tǒng))。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解，表示兩個或更多個另選術(shù)語的幾乎任何轉(zhuǎn)折詞和/或詞組，無論在說明書、權(quán)利要求書還是在附圖中，都應(yīng)該被理解為預(yù)想到包括術(shù)語中的一個、術(shù)語中的另一個或兩個術(shù)語的可能性。例如，詞組“A或B”應(yīng)該理解為包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
[0074]為了例示和說明的目的對示例性實施方式提供了前述描述。不旨在對所公開的精確形式進行窮舉或者限制，并且鑒于以上教導(dǎo)可以進行修改和變型或者修改和變型可以從所公開的實施方式的實施中獲得。本發(fā)明的范圍旨在由所附的權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測至少一種分析物的方法，所述方法包括以下步驟: 針對所述至少一種分析物提供要監(jiān)測的溶液； 將所述要監(jiān)測的溶液放置為與表面等離子體共振SPR生成系統(tǒng)的工作表面接觸，其中，所述工作表面包括設(shè)置在玻璃表面上的金屬表面，并且其中，所述金屬表面包括第一接合物質(zhì)，該第一接合物質(zhì)被構(gòu)造為為所述分析物提供接合部位； 在一段時間內(nèi)以多個角度向所述金屬表面照射光； 測量在所述多個角度的每個角度上所述光的反射率以確定SPR角； 在所述一段時間內(nèi)監(jiān)測所述SPR角的變化，以確定所述要監(jiān)測的溶液內(nèi)所述分析物的量是否超過所述分析物的預(yù)定閾值量，其中，如果檢測到的所述SPR角的變化率的降低比預(yù)定閾值時間發(fā)生得更快，則所述要監(jiān)測的溶液內(nèi)所述分析物的量超過所述分析物的所述預(yù)定閾值量；以及 通過在所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面上沉積所述第一接合物質(zhì)的新層，來刷新所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟: 將控制溶液放置為與所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面接觸； 確定反射率曲線的形狀是否指示在所述工作表面處存在SPR，其中，在所述金屬表面與所述控制溶液接觸時，通過向所述金屬表面照射光而生成所述反射率曲線； 在確定所述反射率曲線的形狀與在所述工作表面處存在SPR兼容之后，執(zhí)行將所述要監(jiān)測的溶液放置為與所述工作表面接觸的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，所述方法還包括以下步驟:響應(yīng)于檢測到所述SPR角的變化率的降低比所述預(yù)定閾值時間發(fā)生得更快，發(fā)出通知，其中基于針對控制溶液的SPR角的變化率的預(yù)期降低來確定所述預(yù)定閾值時間。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法還包括在所述金屬表面上沉積所述接合物質(zhì)，其中，在所述金屬表面上沉積所述接合物質(zhì)的步驟包括將所述金屬表面設(shè)置為與包括所述接合物質(zhì)的溶液接觸。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法還包括:通過在所述一段時間內(nèi)測量在所述多個角度的每個角度上所述光的反射率來生成反射率曲線，并且從所述反射率曲線確定SPR反射率最小值角度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述SPR角的變化率對應(yīng)于所述分析物到所述接合物質(zhì)的吸附的變化率。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，響應(yīng)于所述SPR角的變化率的降低速率減小到低于所述變化率的第二預(yù)定閾值降低速率，執(zhí)行刷新所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面的步驟。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，刷新所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面的步驟包括以下步驟: 去除所述要監(jiān)測的溶液以不與所述工作表面接觸； 在所述工作表面上沉積第二接合物質(zhì)，其中，所述第二接合物質(zhì)被構(gòu)造為不可逆地接合到已經(jīng)接合到所述工作表面的分析物； 在所述第二接合物質(zhì)上沉積第二金屬表面；以及在所述第二金屬表面上沉積所述第一接合物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，沉積第二接合物質(zhì)的步驟包括引入第二溶液到所述工作表面，其中，所述第二溶液包括所述第二接合物質(zhì)，其中，沉積第二金屬表面的步驟包括在所述第二接合物質(zhì)上沉積金屬納米顆粒的膠體，并且其中，所述第一接合物質(zhì)和所述第二接合物質(zhì)中的至少一種包括聚乙烯吡咯烷酮。
10.一種用于刷新表面等離子體共振SPR生成系統(tǒng)的工作表面的方法，所述方法包括以下步驟: 去除要監(jiān)測的溶液以不與所述SPR生成系統(tǒng)的工作表面接觸，其中，所述工作表面包括設(shè)置在玻璃表面上的金屬表面，其中所述金屬表面包括被構(gòu)造為為分析物提供接合部位的第一接合物質(zhì)，其中所述SPR生成系統(tǒng)還包括光源，所述光源被構(gòu)造為在一段時間內(nèi)以多個角度向所述金屬表面照射光，并且測量在所述多個角度的每個角度上所述光的反射率以確定SPR角； 在所述工作表面上沉積第二接合物質(zhì)，其中所述第二接合物質(zhì)被構(gòu)造為不可逆地接合到已經(jīng)接合到所述工作表面的所述分析物； 在所述第二接合物質(zhì)上沉積第二金屬表面；以及 在所述第二金屬表面上沉積所述第一接合物質(zhì)。
11.一種裝置，所述裝置包括: 設(shè)置在玻璃表面上的第一金屬表面； 光源，所述光源被構(gòu)造為發(fā)射透過所述玻璃表面并且到達所述第一金屬表面處的光； 檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)被構(gòu)造為檢測從所述第一金屬表面反射的光； 腔室，所述腔室被構(gòu)造為包含第一接合物質(zhì)，該第一接合物質(zhì)被構(gòu)造為為要監(jiān)測的至少一種分析物提供接合部位；以及 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置為: 使得要監(jiān)測的溶液被放置為與所述第一金屬表面接觸； 使得所述光源在一段時間內(nèi)以多個角度發(fā)射到達所述第一金屬表面處的光； 使得所述檢測系統(tǒng)測量在所述多個角度的每個角度上所述光的反射率以確定SPR角，并且監(jiān)測在所述一段時間內(nèi)所述SPR角的變化；以及 響應(yīng)于檢測到所述SPR角的變化率比預(yù)定閾值時間降低得更快，確定所述要監(jiān)測的溶液內(nèi)所述要監(jiān)測的分析物的量超過所述要監(jiān)測的分析物的預(yù)定閾值量；以及 通過使得在所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面上沉積所述第一接合物質(zhì)的新層來刷新所述SPR生成系統(tǒng)的所述工作表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第一金屬表面在第一腔室中，其中，所述玻璃表面被封閉在第二氣密腔室中，其中，所述第一金屬表面包括金、銀、鋁或者銅中的至少一種，并且其中，所述第一接合物質(zhì)包括聚乙烯吡咯烷酮。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為響應(yīng)于檢測到所述SPR角的變化率比所述預(yù)定閾值時間降低得更快，發(fā)出通知，并且其中，所述SPR角的所述變化率對應(yīng)于所述要監(jiān)測的分析物到接合物質(zhì)的吸附的變化率。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為: 通過在所述一段時間內(nèi)測量在所述多個角度的每個角度上所述光的反射率生成反射率曲線；以及 從所述反射率曲線確定SPR反射率最小值角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)還被構(gòu)造為: 使得所述要監(jiān)測的溶液被去除以不與所述第一金屬表面接觸； 使得在所述第一金屬表面上沉積第二接合物質(zhì)，其中，所述第二接合物質(zhì)被構(gòu)造為不可逆地接合到已經(jīng)先前接合到所述第一金屬表面的所述要監(jiān)測的分析物； 使得在所述第二接合物質(zhì)上沉積第二金屬表面；以及 使得在所述第二金屬表面 上沉積所述第一接合物質(zhì)。
【文檔編號】G01N21/43GK103597335SQ201180071457
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】J·R·拉恩 申請人:英派爾科技開發(fā)有限公司