JP2013527456A - 改良されたセンサ測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法であって、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定することを含み、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定することをさらに含み、その測定量の値を、それぞれ、その表面に結合し、又はその表面から放出するその光プローブ種の量と相互に関連付けることをさらに含むことを特徴とする決定方法を提供する。また、光学センサのキャリブレーション方法、並びに試薬キット及びコンピュータプログラムプロダクトを提供する。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、光学センサの測定の分野、特に、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法及び光学センサのキャリブレーション方法に関する。

化学センサ及びバイオセンサの使用は、すでに確立されている。そのようなセンサは、通常、二つの区別できる要素で構成される。一つの要素は、センサの化学的又は生化学的選択性である。通常、この要素は、固体表面に取り付けられている選択層で構成される。その選択性は、例えば選択的吸収マトリックス、キレート剤、抗体、選択的結合プロテイン、核酸ストランド又は受容体により提供することができる。通常、サンプルにおいて興味ある検体の決定は、その検体、もしくは幾つかの他の種の選択層への結合もしくは選択層からの放出にそれぞれ影響を与える検体の、選択層への結合又は選択層からの放出を含む。第２の要素は、センサ表面への種の結合又はセンサ表面からの種の放出をそれぞれ観測することを提供する。

センサの一つの重要なクラスは、結合事象の光学的観測に基づく。そのようなセンサは光学センサと呼ばれる。光学的読み出し構造は、例えば吸収度、蛍光性、又は屈折率における変化に基づくことができる。多くのそのようなセンサは、内部反射に係る現象に基づく。例えば、そのようなセンサは、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）、漏れ全内部反射、光導波、臨界角屈折率測定、干渉屈折率測定、二偏波干渉分光法及び他の方法に基づくことができる。以下の議論は、主にＳＰＲセンサにフォーカスされるが、当業者に明らかなように、その議論に係る多くの側面は、一般に他の種類の光学センサに、特に内部反射に基づくセンサにも適用できる。

さらに、ＳＰＲセンサに係る二つの主なクラスが存在する。一方は、規定された波長での共鳴に対応する特定の角度の読み出しに基づき、他方は、規定された角度での共鳴に対応する特定の波長の読み出しに基づく。角度及び波長の両方が変化するハイブリッドの変形も存在する。以下の議論は、角度を読み出すＳＰＲセンサにフォーカスされる。さらに、単純化のために、議論はいわゆるクレッチマンＳＰＲ配置にフォーカスされるが、その議論は、例えばオットー配置並びに格子及び導波管を含む異なる配置のような他の配置にも適用できる。

ＳＰＲセンサの使用は、すでに確立されている（例えば、「Biosensors and Modern Biospecific Analytical Techniques」,L. Gorton (ed.) Elsevier, Amsterdam, 2005; J. Homola, Chem. Rev. 2008, 108, 462の５章、L.M Lechuga「Optical Biosensors」を参照）。一般に、異なる種を、リアルタイムに、かつ検体に付けられる任意の標識を使用せずに解析することができる。その感度は多くの目的に適合し、そのロバスト性についても同じである。しかしながら、特定のアプリケーションにおけるＳＰＲセンサの使用は問題を含んでおり、ＳＰＲセンサの性能が幾つかの目的に適合しないということも広く知られている。ＳＰＲセンサの感度は、例えば限定され、小分子の解析には適合しないであろう。他の問題は、標識化が用いられないときの読み出しに係る普遍的な性質であろう。ＳＰＲは、検体の結合と任意の他の種の結合を区別するための固有の構造を有さない。特に、プロテインと、生化学の複製起点のサンプルに関連して他のおおよそ明確に規定された種とのいわゆる「非特異的結合」に問題がある。第３の問題は、例えば温度変化、機械的振動、及びセンサ表面と接触する媒体の組成物の擬似変化のような多数のノイズソースの影響である。これらの問題の結果として、定量的解析及びセンサのキャリブレーションは、ＳＰＲセンサについての不十分な精度及び正確さを表す。

ＳＰＲセンサは、通常、サンプル媒体の屈折率、つまり複素屈折率の実数部分を測定するために用いられる。しかしながら、光吸収はＳＰＲ曲線の形状に影響を与えるので、ＳＰＲセンサは、吸収度（より正しい用語は吸光係数であるが、ここでは、より容易に理解されるので吸収度という用語が用いられる）、つまり複素屈折率の虚数部分を間接的に測定するためにも用いることができることがよく知られている。また、センサ表面上の吸着質の厚さを、ＳＰＲ測定から差し引くことができる。これらの三つのパラメータの測定は、例えば、H. Kano及びS. KawataのAppl. Opt. 1994, 33, 5166、S.R. Karlsen等のSens. Actuators B 1995, 24-25, 747、Z. Salamon等のBiochim. Biophys. Acta 1997, 1331, 1 17、A.A. Kolomenskii等のAppl. Opt. 2000, 39, 3314; S. Wang等のRev. Sci. Instr. 2001 , 72, 3055、並びにS. Ekgasit等のSens. Actuators B 2005, 105, 532により議論されている。

また、ＳＰＲセンサは、発色反応、つまり、色変化に伴って起こる化学反応の観測に適用されている。幾つかの例は、Y. Hur等のAnal. Chim. Acta 2002, 460, 133により報告された銀イオンの検出、並びにP. Uznanski及びJ. PecherzのJ. Appl. Pol. Sci. 2002, 86, 1459により報告された水素イオンの検出である。しかしながら、固体表面への化学種の単純な結合は一般にそれ自体が色変化に伴って起こらないので、発色反応は特別な場合を表す。

ＳＰＲセンサの性能の向上のために多数の試みがなされてきている。米国特許第5,573,956号には、屈折率を向上させた種の使用がＳＰＲ分析の感度をどのように向上させることができるかが記載されている。同様のアプローチが、H. Komatsu等のSci. Tech. Adv. Mater. 2006, 7, 150と、M. Nakkach等のAppl. Opt. 2008, 47, 6177により、後に提案されている。米国特許第5,641,640号には、二つ以上の波長における屈折率の測定がどのように感度を増大させ、幾つかのノイズソースを低減させることができるかが記載されている。同様のアプローチが、O. Esteban等のOpt. Lett. 2006, 31 , 3089により、後に議論された。日本国特許第11118802号には、低濃度かつ低分子量の試料を、その試料の吸収波長と等しい波長の光、又はそれへの顔料の結合（bound）を用いて、どのように決定することができるかが議論されている。国際特許第02073171号には、サンプルの吸収度が、ＳＰＲ曲線の形状（反射率の最小値及び低下幅）の変化に対して計測されることが簡潔に示されている。日本国特許第2002090291号には、ＳＰＲセンサが、低分子物質を取得することによってその光吸収特性を変える物質を含む検出層を利用することにより、つまり発色インジケーターを利用することにより、例えばイオン等の低分子物質をどのように検出することができるかが議論されている。日本国特許第2002357536号には、上記した米国特許第5,573,956号及び米国特許5,641,640号と同様の方法で、ＳＰＲ分析の感度を向上させるために光吸収物質を用いることができることが示される。また、上記した国際特許第02073171号と同様の方法で、吸収物質がＳＰＲ曲線の形状を変えることができることが示される。日本国特許第2003215029号には、表面プラズモン共鳴及び光吸収スペクトルの両方の測定のための装置について議論されている。その装置は、波長の読み出しを利用するが、角度の読み出しを利用しておらず、したがって、このケースにおいては、ＳＰＲ曲線の角度の読み出しに係る形状の議論は関連性がないことに注意すべきである。

しかしながら、これらの試行にもかかわらず、ＳＰＲセンサに係るシグナル対ノイズ比、ノイズレベル及びキャリブレーションに関する問題がまだ存在する。理論的には、ＳＰＲセンサの最高ノイズレベルは、そのセンサシステムの光学及び電子部品の性能に依存する（例えば、G.G. Nenninger等のMeas. Sci. Technol. 2002, 13, 2038、M. Piliarik及びJ. HomolaのOpt. Express 2009, 17, 16505を参照）。しかしながら、最も実際的、実験的な状況において、ノイズは、温度変動、非特異的結合及び擬似濃度変化のような前述の要因により決定される。ＳＰＲ曲線の二つ以上のパラメータを推定する（evaluate）ことにより、そのような実際的なノイズ要因を大きくキャンセルできることは、これまでは認識されていなかった。ＳＰＲ曲線の二つ以上のパラメータを推定することにより、光学センサのための新たな、かつ改良されたキャリブレーション手順を開発できることも、これまでは認識されていなかった。本発明は、そのような改良された方法及び手順を提供する。

本発明に係る第１の側面として、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法が提供される。この決定方法は、ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定することを含み、ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定することをさらに含み、ステップｃ）その測定量の値を、それぞれ、その表面に結合し、又はその表面から放出するその光プローブ種の量と相互に関連付けることをさらに含むことを特徴とする。

したがって、広い意味で、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法は、その決定が、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量を決定することを含み、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量を決定することをさらに含み、その測定量の値を、それぞれ、その表面に結合し、又はその表面から放出するその光プローブ種の量と相互に関連付けることをさらに含む場合に、改善できるという考えに、本発明は基づいている。また、本発明は、光学センサにおけるキャリブレーション及びノイズの低減のために、且つそのセンサに結合する光プローブの量の定量化のために、屈折率及び吸収率に関する測定量、又は異なる波長（又は規定された角度）において測定されたときのそのような測定量の一つからの情報を使用する方法における見識に基づいている。一般的な発明の概念に係る幾つかの側面及び構成がここに開示される。

本発明に係る実施形態において、その決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、その方法のステップｃ）は、測定ノイズとその光プローブの結合又は放出を区別するように、その測定量の値を用いることを含む。異なるソースから発せられた測定ノイズと、光プローブ自体の結合又は放出は、それぞれ測定量のセットに異なる方法で寄与し、測定量のセットの変化のパターンを解析することにより、ノイズからの寄与と光プローブからの寄与とをそれぞれ区別することが可能となる。

したがって、第１の側面の代替手段又は構成として、光学センサにおけるノイズを低減する方法が提供される。その方法は、ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定することを含み、ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定することをさらに含み、ステップｃ）光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出するその光プローブ種の量を決定するときにステップａ）からの物理測定量ｘ_1i及びステップｂ）からの物理測定量ｘ_2jを用いることをさらに含む。

言い換えると、第１の側面のさらなる代替手段又は構成として、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定するための方法が提供される。その方法は、そのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及びそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）から得られる情報を利用することを含む。本明細書において、表現「光プローブ」は、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出し、そのセンサにより検出することができ、かつ、少なくとも一つの測定波長において検出可能な吸収度を有する種を示すために用いられる。検体自体がこれらの状態を実現させる場合、それを光プローブそれ自体として用いることができる。また、光プローブは、蛍光特性を有していてもよい。しかしながら、ほとんどの場合、光プローブは、より間接的な方法で検体の濃度の量を決定するために用いられる。検体は、例えば、光学表面への光プローブの結合、又は光学表面からの光プローブの放出にそれぞれ影響を及ぼし得る。これを実現するあり得る方法は、サンドイッチ分析、競合分析、抑制分析又は置換分析を含むがこれに限定されない。幾つかのあり得る実施形態において、光プローブは、幾つかの他の種を化学的に標識化するように用いられてもよい。例えば、検体自体が標識化されてもよく、検体と競合する種、又は検体の類似体の種が標識化されてもよく、又はある二次もしくは三次試薬、例えば二次抗体が標識化されてもよい。

表現「ノイズ」又は「測定ノイズ」は広い意味で解釈されるべきである。それは、光プローブ種の決定を曖昧にし、阻害し、又は干渉する、任意の測定量への任意の寄与を意味するように、つまり、測定量の短期間のランダム変化のみを意味しないように用いられる。特に、その用語は、望まれていない、もしくは制御されていない温度変化、センサ表面と接触する媒体の組成物の擬似変化、及び、望まれていない、もしくは制御されていない、任意の他の化学種の、センサ表面への結合、又はセンサ表面からの放出のそれぞれを意味するように用いられる。いわゆる「非特異的結合」は、「ノイズ」の定義に含まれる。幾つかの、規定された又は規定されていないノイズソースが同時に寄与してもよいことが理解されるべきである。異なるノイズソースが、測定量のセットと類似の方法又は非類似の方法で寄与してもよい。たいていの場合、異なるノイズソースからの寄与は、付加的な方法でまとめることができる。

光プローブの光学特性は、その複素屈折率により記述される。より短い用語「屈折率」は、より厳密な用語「複素屈折率の実数部分」を意味するように用いられる。用語「吸光係数」及び「吸収度」は、「複素屈折率の虚数部分」を意味するように用いられる。複素屈折率は、厳密に言うと光コンティニュームの特性である。例えば分子のような離散的な化学種の特性を議論する場合、より容易に理解できるので、「モル屈折率の増大」及び「吸収率」のような用語が用いられてもよい。光コンティニュームの特性と離散種の光学特性の区別及び関係は当業者によく知られている。

用語「一つの波長」は、例えば、発光ダイオードもしくはレーザー、又は広帯域光源もしくはバンドパスフィルタもしくは単色分光器とともに幾つかの波長を放射する光源から得られるもののように、尖鋭な波長ピーク又は狭い波長間隔を意味するように用いられる。

「物理測定量」は、物理的特性、例えばセンサ表面における光プローブの結合又は放出により影響が与えられる、検査される系の特性に関する。それは、光学センサを用いて測定され、又は推定することもできる。本発明は、ステップａ）及びｂ）において二つ以上の測定量が決定される実施形態を含む。つまりステップａ）は、屈折率に関する二つ以上の物理測定量（ｘ₁₁−ｘ_1m）を決定することを含んでもよく、ステップｂ）は、吸収率に関する二つ以上の物理測定量（ｘ₂₁−ｘ_2n）を決定することを含んでもよい。そして、ステップｃ）は、ｘ₁₁−ｘ_1m及びｘ₂₁−ｘ_2nの全てを、その表面に結合し、又はその表面から放出するその光プローブ種の量と相互に関連付けてもよい。

本開示において、「ｍ」は決定される第１の物理測定量（ｘ_1i）の数を意味し、「ｎ」は決定される第２の物理測定量（ｘ_2j）の数を意味することが理解されるべきである。

これにより、本発明に係る任意の側面に従って決定される少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及び少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）は、測定量のセット｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を形成することができる。

さらに、ステップａ）及びステップｂ）の測定量は、ステップａ）及びステップｂ）において異なる波長で決定された場合、かつ／又はその測定量が光プローブの屈折率及び吸収率の両方に関する場合、同じ測定量とすることができる。

用語「屈折率に関する測定量」（及び類似の用語）は、過度に厳密に解釈されるべきでない。ほとんどの測定量は、屈折率及び吸収度の両方により多かれ少なかれ影響を受ける。その用語は、主に屈折率の変化による影響を受け、吸収度の変化による影響がより少ない測定量を意味するように用いられる。用語「吸収率に関する測定量」（及び類似の用語）は、同様に解釈されるべきである。測定量と複素屈折率の間の完全な定量的関係は、光学に係る基本的な法則により記述される。

本発明の効果は、本発明の異なる側面及び実施形態の有利な影響に係る以下の議論からよりよく理解されるであろう。明確な実施例は、主に角度を読み出すＳＰＲセンサの使用に言及しているが、当業者に明らかなように、本発明はそのようなセンサに限定されない。

その結果として、本発明に係る第１の実施形態は、屈折率に関する少なくとも一つの測定量及び吸収率に関する少なくとも一つの測定量を測定し、かつ、これら（又はその測定量から得られる情報）を使用するとき、光学センサ表面へ結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定により、ノイズにより受ける影響がより小さくなるという結果がもたらされるという見識に基づいている。

第１の側面に係る実施形態において、ステップｃ）における関連付けることは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する。

そのような算出方法は、そのセンサ表面へ結合し、又はそのセンサ表面から放出する光プローブの量を、物理測定量ｘ_1i及びｘ_2jを用いて決定するために非常に役立つ。例として、ステップｃ）において、キャリブレーションデータは、例えば、多重線形回帰を用いて、又は過剰に規定された（over-determined）データセットの場合は主成分分析もしくは部分最小二乗法を用いて推定することができる。例えばその表面に結合し、又はその表面から放出する光プローブの定量化は、例えば連立一次方程式を解くことにより実施することができる。未知の因子は、因子分析を用いてデータセットから抽出することができる。また、本発明に係る方法に従ったデータの推定のために用いることができる、線形代数及び多変量データ解析に係る、当業者に公知な他の方法が存在する。

さらに、第１の側面に係る実施形態において、ステップｃ）は、測定ノイズ（Ｎ）と、その光プローブ種の結合又は放出を区別するように、その測定量の値を用いることを含む。

その結果として、第１の側面に係る方法は、光プローブとセンサ表面との間の相互作用を決定するときに、より正確な結果を提供する。

補足手段として、又は代替手段として、ステップｃ）は、ステップｃ１）光学センサにおけるノイズを低減するために物理測定量ｘ_1i及びｘ_2jを用いること、及びステップｃ２）その表面に結合し、又はその表面から放出するその光プローブ種の量を決定することを含んでもよい。

その結果として、ステップｃ２）の決定は、ステップａ）及びステップｂ）が実行されなかった場合と比較して、ノイズにより受ける影響を少なくする。さらに、本開示でステップｃ）について議論するときは、本実施形態は、上記のステップｃ１）に言及してもよい。

例として、ステップｃ）（又はステップｃ１））は、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、測定量のセットに係る少なくとも一つの関数ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を決定することを含んでもよい。

当業者は、シグナル対ノイズ比を増大させるような関数の決定方法を理解している。これは、例えば繰り返し処理により実行することができる。

さらに、これは、ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）のＳ／Ｎが任意のｘ_1i又はｘ_2iのＳ／Ｎと比較して大きくなるように、ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ₁₁；ｘ_2j,...,ｘ_2n｝）を決定できることを意味する。

そして、さらに、関数ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）は、光プローブとセンサ表面との間の相互作用を決定するために、時間に対してｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）をプロットすることにより推定し、かつ分析することができる。したがって、時間に対するｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）のプロットは、時間に対する任意のｘ_1i又はｘ_2iのプロットと比較してノイズにより受ける影響が少ない。これは、本開示に係る実施例にさらに明示される。

例として、ｆは、線形結合ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）とすることができる。

さらに、その決定は、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）における少なくとも一つの定数ｋ_1i又はｋ_2jを推定することを包含してもよい。

例として、ステップａ）において単一の測定量ｘ₁₁が決定され、ステップｂ）において単一の測定量ｘ₂₁が決定され、ステップｃ）における決定は、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるように、ｆ（ｘ_1i，ｘ_2j）＝ｘ₁₁＋ｋ＊ｘ₂₁における定数ｋを推定することを包含する。

第１の側面に係る実施形態において、測定ノイズ（Ｎ）は、その表面に結合し、又はその表面から放出する少なくとも一つの追加の化学種に起因し、ステップｃ）は、その光プローブ種の結合又は放出とその少なくとも一つの追加の化学種の結合又は放出を区別するように、その測定量の値を用いることを含む。

この実施形態は、「非特異的結合」の場合を含む。他の側面と同様にこの側面において、類似又は非類似の方法で、幾つかのノイズソースが同時に寄与することは削除されない。例として、その表面への（例えばアルビミンのような）着色していないプロテインの非特異的結合は、主に屈折率に関する測定量に寄与し、吸収度に関する測定量への寄与は少なく、一方、光プローブの結合は吸収度に関する測定量へ大きく寄与する。さらに、交差項（吸収度に関する測定量へのプロテインの寄与、及び屈折率に関する測定量への光プローブの寄与）は、全体として無視することができず、また、最大のシグナル対ノイズ比を得るように、その交差項が考慮されるべきである。当然、吸収する化学種に係る、望まれていない結合も、吸収度に関する測定量へ大きく寄与するが、異なる測定量への寄与が光プローブのパターンと異なるパターンを示す限り、異なる寄与は数学的手法により解決することができる。

例として、その測定ノイズ（Ｎ）は、その光学センサ表面への追加の化学種の結合、又はその光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することによって決定されてもよい。

その結合又は放出は、制御された方法で変更することができる。

第１の側面に係る実施形態では、測定ノイズ（Ｎ）は、温度変化に起因し、ステップｃ）は、その光プローブ種の結合又は放出と温度変化のノイズを区別するように、その測定量の値を用いることを含む。

温度変化は、主に、屈折率に関する測定量に寄与する。水の屈折率は、例えば、温度が１℃増大するごとに、屈折率単位が０．０００１ずつ減少する。他方、光プローブ表面と接触する媒体が強く吸収していない場合、吸収度に関する測定量への温度変化の寄与は、はるかに小さい。また、さらに、最大のシグナル対ノイズ比のために、何れの場合でも交差項（吸収度に関する測定量への温度変化の寄与、及び屈折率に関する測定量への光プローブの寄与）が考慮されるべきである。

例として、測定ノイズ（Ｎ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することによって決定されてもよい。

その温度は、制御された方法で変更することができる。

第１の側面に係る実施形態では、測定ノイズは、センサ表面と接触する媒体の組成物の変化に起因し、ステップｃ）は、その光プローブ種の結合又は放出とその組成物の変化を区別するように、その測定量の値を用いることを含む。

さらに、その組成物の変化が着色していない種に起因する限り、その影響は、屈折率に関する測定量に主に与えられ、一方、着色している種は、吸収度に関する測定量に大きく影響を与える。また、最大のシグナル対ノイズ比のために、何れの場合でも交差項（吸収度に関する測定量への組成物の変化の寄与、及び屈折率に関する測定量への光プローブの寄与）が考慮されるべきである。

例として、測定ノイズ（Ｎ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することによって決定することができる。

その組成物は、制御された方法で変更することができ、その媒体は、例えば緩衝剤とすることができる。

本発明に係る第２の側面として、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定し、ステップｃ）その測定量（ｘ_1i）又は測定量（ｘ_2j）のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含む。

本発明に係る第２の側面で用いられる用語及び定義は、上記の本発明に係る第１の側面に関連して定義された通りである。

本発明に係る第２の側面は、その側面が測定ノイズにより影響が与えられる、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が、そのキャリブレーション方法が、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、一つの単一波長又は二つ以上の波長においてそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定することを含む場合に改善されるという見識に基づいている。

ここでは、用語「キャリブレーション」は、分析方法の定量的精度又は正確さを向上させるための任意の手順を意味するように用いられる。キャリブレーションは、通常、分析ステップ自体の前（又は後）の分離した実験的ステップとしてとして実施される。キャリブレーションのステップの間に、光プローブの結合もしくは放出に係る特定の寄与、及び／又は測定量のセットに対する少なくとも一つのノイズソースの寄与が、定量的な方法で又は半定量的な方法で決定される。分析ステップの間、そのように決定された特定の寄与は、数学的手順を通して、その精度又は正確さを向上するように利用される。

単純な場合、一つかつ同一の測定量、例えばＳＰＲ曲線の最小反射率に係る角度位置は、二つの異なる波長において決定してもよい。この例において、測定量についての異なる種類の数は一つである一方、測定量のトータル数は二つである。

ステップｃ）の「定量化」は、上記した第１の側面に関する「相互に関連付ける」ステップと同様に実行することができる。これは、例えば、実施例１ａ−１ｂ、２、８及び１０における本開示に係る実施例でさらに説明される。

第２の側面に係る実施形態では、ステップｃ）における定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する。

第２の側面に係る実施形態では、ステップｃ）は、その光学センサ表面への追加の化学種の結合、又はその光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその追加の化学種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その結合又は放出は、制御された方法で変更することができる。

このように、例えば「非特異的結合」に係る特定の寄与を定量的に決定することにより、非特異的結合に係る影響は、後続の分析ステップにおいて数学的な逆算を通じて定量的に補正される。サンプルからの非特異的結合は、例えば、その表面への検体又は光プローブの結合が生じない条件下で実施された分離した実験において検査することができる。（例えば表面濃度あたりの屈折率単位ｐｇ／ｍｍ²での）絶対項における追加の化学種からの寄与を決定することは必要ではないが、測定量のセットへの寄与のパターンを決定することのみを必要としてもよい。上記したように、最大の取り得る精度及び正確さを得るために、全ての測定量に対して、光プローブに係る寄与及び追加の種に係るそれをそれぞれ詳細に定量化すること、つまり交差項も考慮することを必要としてもよい。

第２の側面に係る実施形態において、ステップｃ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その温度は、制御された方法で変更することができる。

その温度を変更することは、おおよそ正確に知られた温度の増大（又は減少）をセンサ表面と接触する媒体にある方法により適用し、かつ測定量のセットの変化のパターンを決定することを包含してもよい。そして、この情報は、分析ステップにおいて温度のノイズを補正するために用いることができる。また、上記したように、それが交差項を含むことを必要としてもよい。

第２の側面に係る実施形態において、ステップｃ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その組成物は、制御された方法で変更することができる。

単純な実験において、そのセンサ表面と接触する媒体の塩又は砂糖の濃度を変更することができ、測定量のセットへの影響のパターンを決定することができる。そして、この情報は、後続の分析ステップにおいて組成物の変化のノイズを補正するために用いることができる。また、さらに、それは交差項を含むことを必要としてもよい。

第２の側面に係る実施形態において、その方法は、その光学センサ表面へのその光プローブ種の結合、又はその光学センサ表面からのその光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない。

これは、光プローブがセンサ表面と結合する実験からの情報を必要としない、つまり、より単純かつより複雑さの少ないキャリブレーションの方法を提供するという点において有利である。

これらの実施形態において、光プローブ種は、センサ表面と接触する媒体に単純に溶解するようにしてもよく、その表面と結合しない条件下で実験が実施されてもよい。このように、測定量の変化のパターンを決定し、キャリブレーションのために用いることができる。たいていの場合、非常に近い近似として、溶解光プローブについての測定量の変化のパターンは、表面結合の光プローブについての測定量の変化のパターンと同じであるとみなされる。実際に、ある制御されない、結合に係る量が発生し、溶解プローブ及び結合プローブからの寄与は、単純な追加の方法においてまとめられるとみなすことができる。さらに、それは、個々の測定量の変化の絶対値よりむしろ測定量の変化のパターンを決定するのに十分とすることができる。

第２の側面に係る実施形態において、その方法は、測定ノイズを変更することを包含しない。

例として、その方法は、測定ノイズを制御された方法で変更することを包含しない。

これは、センサをキャリブレーションするために検知シグナルの基準値からのノイズのみを必要とする、つまり、より単純かつより複雑さの少ないキャリブレーションの方法を提供するという点において有利である。

キャリブレーションの実験は、制御されない方法でノイズが寄与されるように実施することができる。この制御されないノイズからの測定量のセットへの影響のパターンを決定し、キャリブレーションのために用いることができる。キャリブレーションの実験は、測定量のセットに対する光プローブからの寄与の同時の決定を包含してもよいし、しなくてもよい。（光プローブ及び異なるノイズソースのそれぞれからの）異なる寄与は、例えば、多変量因子解析の方法を通じて相互に分離することができる。

本発明の第１及び第２の側面に係る実施形態において、光学センサの検知原理は、内部反射に基づく。

内部反射は、しばしば化学センサ及びバイオセンサに関連して用いられる。内部的に反射される光は、センサ表面及びその周囲の状況を調べるために用いられるエバネセント波を生成する。内部反射方法の一つの有利な点は、プロービング光ビームが、光の吸収及び散乱に関する問題を他の面で引き起こし得る、サンプルの溶液を通過する必要がないことである。

第１の側面に係る実施形態において、光学センサの検知原理は、漏れ全内部反射（共鳴ミラー技術）を含むがこれに限定されない、光学導波路の屈折率測定、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、及び格子結合器屈折率測定、又は二偏波を含むがこれに限定されない干渉屈折率測定に基づく。

結果として、光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づいてもよい。

それらはセンサ表面の近傍の屈折率を調べるために用いられるが、その表面のごく近傍上又はその表面のごく近傍内の光の吸収度もその測定量に影響を与えるということがこれらの方法に共通する。

さらなる例として、光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づいてもよい。これは、おそらくバイオセンシングのために最も用いられる方法である。また、この方法は、主に、屈折率測定のためであることが意図されるが、その測定も、その表面のごく近傍上又はその表面のごく近傍内の光の吸収度により影響を受ける。この影響は、通常、その方法のデメリットと考えられるが、本発明に係る明細書に詳述されるように、それは確かな有利な点に変えることもできる。

例として、そのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの測定量（ｘ_1i）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率に係る角度及び重心の中から選択されてもよい。

これらの測定値は、ＳＰＲセンサにおいて屈折率の変化を観測するために最も頻繁に用いられるものである。また、その角度領域においてＳＰＲ曲線の動きを記述する他のあり得る測定量が存在する。

さらに、そのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの測定量（ｘ_2j）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率の値、幅、標準偏差、歪度及び尖度の中から選択されてもよい。

ＳＰＲ曲線の最小の反射率及び形状はサンプルの吸収度に関連することがよく知られている。また、ここに明確に記述される測定量とは別に、ＳＰＲ曲線の形状に関する、他のあり得る測定量が存在する。

本発明の何れかの側面に係る実施形態において、測定量（ｘ_1i及びｘ_2j）は、ＳＰＲ曲線における規定された角度での反射率の値の中から選択される。

この実施形態では、「生の」反射率又は光強度の値が用いられ、曲線の位置又は形状に関して再計算はなされない。一つの有利な点は、測定量が屈折率と結合し、吸収率と結合するというように仮定する必要がないことである。そのデータは、様々な多変量パターン認識技術又はソフトモデリング技術を用いて推定することができる。

したがって、第１及び第２の側面におけるステップａ）及びステップｂ）の測定量は、この測定量が屈折率及び吸収率の両方に関する場合、ステップａ）及びステップｂ）において測定量を決定するために、異なる規定された角度又は異なる規定された波長を用いるときに、同じ測定量、例えば反射率の値とすることができるということが、この実施形態から得られる。例として、角度を読み出すＳＰＲセンサを用いる場合、生の反射率の値は、屈折率及び吸収率の両方に関する測定量である。その結果として、ステップａ）である規定された角度において物理測定量を決定することによりｘ_1iが与えられ、ステップｂ）で他の規定された角度において同じ測定量を決定することによりｘ_2jが与えられる。さらに、同じ測定量を三つ以上の規定された角度において決定し、例えばセンサ表面へ結合し、又はセンサ表面から放出する光プローブの量を決定するために、ステップｃ）において多変量データ解析を用いることができる。

本発明の第１及び第２の側面に係る実施形態において、そのプローブの屈折率に関するその少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）の決定は、一つの単一波長においてなされ、さらに、そのプローブの吸収率に関するその少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の決定は、一つの単一波長においてなされる。

これは、測定する波長の数が限定される単純なケースを表す。さらに、それは、その方法の性能を向上させるのに十分であろう。

第１及び第２の側面に係る実施形態において、そのプローブの屈折率に関するその少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）の決定、及び、そのプローブの吸収率に関するその少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の決定は、一つかつ同一の単一波長においてなされる。これは、波長の数に関して最も単純な場合を表す。この変形の明らかな有利な点は、実験についての単純さである。単一波長のＬＥＤもしくはレーザーを光源として用いることができ、又は広帯域光源をバンドパスフィルタもしくは固定単色分光器とともに用いることができる。

本発明の第１及び第２の側面に係る実施形態において、そのプローブの屈折率に関するその測定量（ｘ_1i）の数は一つであり、そのプローブの吸収率に関するその測定量（ｘ_2j）の数は、一つである。

さらに、これは、測定量の数が二つに限定される単純な場合を表す。その二つの測定は、二つの異なる波長又は一つの単一波長において実施することができる。他の側面において、本発明は、測定量のトータル数が三つ以上であることを特徴とする方法を提供する。この場合は、キャリブレーション方法が過剰に規定されたデータセットに基づくという有利な点を提供することができる。その場合、ノイズレベルをさらに低減することができる。

本発明の第１及び第２の側面に係る実施形態において、その測定量（ｘ_1i及びｘ_2j）のトータル数は二つより大きい。

さらに、本発明の第１及び第２の側面に係る実施形態において、少なくとも一つの測定波長が、そのプローブの最大の吸収率に係る波長の近傍に、好ましくは最大から５０ｎｍ以内に、より好ましくは最大から２０ｎｍ以内に選択される。

本実施形態の一つの有利な点は、吸収物質の吸収の最大値のわずかな近傍に屈折率への影響があるということである。第１の簡易化した近似に対して、屈折率に関する測定量への光プローブの寄与は、無視することさえでき、光プローブは、吸収度に関する測定量のみへ寄与するものとして扱うことができる。

本発明に係る第３の側面として、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。その方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）その測定量のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、その方法は、その光学センサ表面への追加の化学種の結合、又はその光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを包含しない。

第３の側面に関連して用いられる用語及び定義は、上記の第１及び第２の側面に関して定義された通りである。

本発明に係る第３の側面は、本開示に係る実施例に見られるように、少なくとも二つの波長においてプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量を決定することにより、そのセンサ表面への追加の化学種の結合からの情報なしにキャリブレーションを実施することができるという見識に基づく。したがって、これは、光学センサのキャリブレーションを実行するためのステップをより少なくすることができるという点において有利である。また、追加の化学種がその表面に不可逆的に結合し、かつ／又はその表面の化学特性を変えるというリスクが除かれる。その表面の化学特性に影響を与える可能性もある、後続の洗浄ステップを除外することもできる。

上記の第２の側面に関して記載されたように、本発明の第３の側面に係る実施形態において、ステップｂ）における定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する。

本発明の第３の側面に係る実施形態において、ステップｂ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その温度は、制御された方法で変更することができる。

第３の側面に係る実施形態において、ステップｂ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その組成物は、制御された方法で変更することができる。

第３の側面に係る実施形態において、その方法は、その光学センサ表面へのその光プローブ種の結合、又はその光学センサ表面からのその光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない。

第３の側面に係る実施形態において、その方法は、さらに、測定ノイズを変更することを包含しない。

例として、その方法は、さらに、測定ノイズを制御された方法で変更することを包含しない。

第３の側面に係る実施形態において、光学センサの検知原理は、内部反射に基づく。

例として、光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく。

さらなる例として、光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく。

本発明の第３の側面に係る実施形態として、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）の、ＳＰＲセンサ表面に結合し、又はＳＰＲセンサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための、キャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長において、ＳＰＲ曲線において規定された角度で少なくとも一つの反射率の値を決定し、ステップｂ）その反射率の値のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含む。

したがって、キャリブレーションに係るこの構成は、ＳＰＲセンサのキャリブレーションのための「生の」反射率又は光強度の値を利用し、曲線の位置又は形状に関して再計算を必要としない。一つの有利な点は、測定量が屈折率と結合し、吸収率と結合するというように仮定がなされる必要がないことである。そのデータは、様々な多変量パターン認識技術又はソフトモデリング技術を用いて推定することができる。

この構成の実施例は、実施例２及び１０に見られる。

第３の側面に係るこの構成の例として、ステップｂ）における定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する。

第３の側面に係るこの構成のさらなる例として、ステップｂ）は、そのＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、その反射率の値のうちの少なくとも一つに対するその温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その温度は、制御された方法で変更することができる。

第３の側面に係るこの構成の例として、その方法は、そのＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、その反射率の値のうちの少なくとも一つに対するその組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

その組成物は、制御された方法で変更することができる。

第３の側面に係るこの構成の例として、その方法は、その光学センサ表面へのその光プローブ種の結合、又はその光学センサ表面からのその光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない。

第３の側面に係るこの構成のさらなる例として、その方法は、測定ノイズを変更することを包含しない。

例として、その方法は、測定ノイズを制御された方法で変更することを包含しない。

本発明の第３の側面に係るこの構成の実施形態及び実施例の有利な点は、上記の本発明の第１及び第２の側面に関して記載した通りである。

本発明の第３の側面に係るさらなる構成において、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）その測定量のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、ステップｂ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

本発明の第３の側面に係るさらなる構成において、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）その測定量のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、ステップｂ）は、その光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、その測定量のうちの少なくとも一つに対するその組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む。

本発明の第３の側面に係るさらなる構成において、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）その測定量のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、その方法は、その光学センサ表面へのその光プローブ種の結合、又はその光学センサ表面からのその光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない。

本発明の第３の側面に係るさらなる構成において、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法が提供される。その決定は、測定ノイズにより影響が与えられる。そのキャリブレーション方法は、ステップａ）少なくとも二つの波長においてそのプローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、ステップｂ）その測定量のうちの少なくとも一つに対するその光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、その方法は、測定ノイズを変更することを包含しない。

これらの構成における光学センサの検知原理は、内部反射に基づいてもよい。

例として、光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく。

さらなる例として、光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく。

本発明の全てのキャリブレーションの側面において、定量化するステップは、本発明の第１の側面に従った相互に関連付けるステップに関連して記載されたのと同じ数学的手順を含んでもよいことがさらに理解されるべきである。

例として、定量化するステップは、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、測定量のセットに係る少なくとも一つの関数ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を決定することを含んでもよい。

当業者は、シグナル対ノイズ比を増大させるような関数の決定方法を理解している。これは、例えば繰り返し処理により実行することができる。

さらに、これは、ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）のＳ／Ｎが任意のｘ_1i又はｘ_2iのＳ／Ｎと比較して大きくなるように、ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ₁₁；ｘ_2j,...,ｘ_2n｝）が決定できることを意味する。

例として、ｆは、線形結合ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）とすることができる。

さらに、その定量化は、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）における少なくとも一つの定数ｋ_1i又はｋ_2jを推定することを包含してもよい。

例として、測定量ｘ₁₁及びｘ₂₁が決定され、定量化するステップは、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるように、ｆ（ｘ₁₁，ｘ₂₁）＝ｘ₁₁＋ｋ＊ｘ₂₁における定数ｋを推定することを包含する。

これは、本開示に係る実施例にさらに明示される。

本発明の第４の側面として、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブの量を決定するための方法における、その光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及びそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用が提供される。

本発明の第５の側面として、光学センサにおけるノイズを低減するための方法における、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及びそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用が提供される。

本発明の第６の側面として、光学センサのキャリブレーションのための、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及びそのプローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用が提供される。

本発明の第４から第６の側面で用いられる用語及び定義は、上記の本発明に係る他の側面に関連して定義された通りである。本発明の第４から第６の側面は、それらが、ノイズにより受ける影響の少ない、光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定を提供するという点で有利である。

本発明の第７の側面として、上記の第１から第３の側面に従った何れかの方法における光プローブの使用が提供される。

したがって、そのような使用は、それが、例えば上記の第１、第２及び／又は第３の側面に従った方法の実施を提供するという点で有利である。

本発明の第８の側面として、装置に含まれる処理部で実行されたときに、本発明の側面又は実施形態のうちの何れか一つに記載のステップのうちの何れか一つ又はすべてをその装置に行わせるためのコンピュータ実行可能コンポーネントを含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。

例として、そのコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の側面に従った何れかの方法において少なくともステップｃ）を実行するためのソフトウェアを含んでもよい。したがって、コンピュータプログラムプロダクトは、例えば、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、測定量のセットに係る関数ｆ（｛ｘ₁₁,...,ｘ_1m；ｘ₂₁,...,ｘ_2n｝）（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を決定し、又は推定するためのソフトウェアを含んでもよい。

例として、そのソフトウェアは、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）における少なくとも一つの定数ｋ_1i又はｋ_2jを推定するために用いてもよい。したがって、そのソフトウェアは、その光学センサ表面に結合し、又はその光学センサ表面から放出する光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるように、ｆ（ｘ_1i，ｘ_2j）＝ｘ₁₁＋ｋ＊ｘ₂₁における定数ｋを推定するために用いてもよい。

さらに、そのコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の実施形態における異なるノイズソースに係る制御された変化をもたらすためのソフトウェアも含んでもよい。そのソフトウェアは、その光学センサ表面と接触する媒体の、制御された温度の変化もしくは制御された組成物の変化をもたらし、又は光プローブもしくは追加の結合種もしくは他の液体の組成物の注入を達成することができる。

本開示の方法及び使用に係る正確な実装と、センサ表面に結合し、又はセンサ表面から放出する光プローブの決定とを提供するように、本発明は、少なくとも一つの光プローブ種を、例えば本開示の方法及び使用に従った光プローブを使用する方法についての指示と、単一のキットで結合することの価値を認識している。

したがって、本発明の第９の側面として、少なくとも一つの光プローブ種及び本発明の何れかの側面に従った方法でそれを使用する方法についての指示を含む試薬キットが提供される。

また、そのキットは、一つ又は数個の試薬、緩衝剤、又はそのうちの少なくとも一つが光プローブ種である他の化学物質を含んでもよい。光プローブ種は、例えば天然もしくは人工の染料の分子、反応性の染料の分子、他の種と結合した染料の分子、着色粒子もしくはビーズ、又は着色プロテインとしてもよい。したがって、そのキットは、意図された方法の使用に適している。また、本開示の方法の側面と関連して上記に記載されたように、そのキットに係る様々なコンポーネントが選択され、指定される。

その指示は、意図された方法についてのそのキットを使用する方法の記載を含む。

さらに、本発明の第１０の側面として、少なくとも一つの光プローブと、光学センサで測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ₁）を引き起こし、かつ略０である吸収率（ε）を有する第１の組成物とを含む、その光学センサにおいて使用するための試薬キットが提供される。

また、発明者は、少なくとも一つの光プローブと、適切な組成物、例えば屈折率の増大（ΔＲＩ₁＞０）を引き起こし、かつ興味ある波長ａにおいて低い吸収率（ε）を有する緩衝剤とを、単一のキットで結合することの価値を認識している。その組成物は、例えば炭水化物溶液又は塩溶液とすることができ、それらは無色とすることができる。

第１０の側面に係る実施形態において、そのキットは、そのセンサにおいて測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ₂）を引き起こす第２の組成物をさらに含み、ΔＲＩ₂≠ΔＲＩ₁である。

これは、それが、そのシステムの屈折率から独立した公知の測定可能な屈折率を提供するという点において有利である。例として、ΔＲＩ₂＞０かつΔＲＩ₂＞ΔＲＩ₁である。

また、さらなる実施形態において、そのキットは、上記の本発明の何れかの方法の側面においてそれを使用する方法についての指示を含む。

さらに他の実施形態において、そのキットは、上記の本発明の第８の側面に従ったコンピュータプログラムプロダクトをさらに含む。

さらに、本発明に係るキットは、そのキットが容易かつ効果的に使用されることを可能とするように、光プローブ以外の様々な補助物質も含んでもよい。補助物質の例は、そのキットの溶解光プローブ用の溶媒及び洗浄緩衝剤を含む。

二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、６７０ｎｍ及び７８５ｎｍにおけるＳＰＲの最小角度の重み付き差が、それぞれ時間の関数としてプロットされた図である。 二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、６７０ｎｍ及び７８５ｎｍにおけるＳＰＲの最小角度の重み付き差が、それぞれ染料のＨＩＴＣＩ濃度の関数としてプロットされた図である。 二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、線形化キャリブレーションのステップが実施された後の染料のＨＩＴＣＩ予測濃度が実際の濃度の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における二つの異なる測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、７８５ｎｍにおけるＳＰＲのピーク幅とＳＰＲの最小角度の重み付き差が時間の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における二つの異なる測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、７８５ｎｍにおけるＳＰＲのピーク幅とＳＰＲの最小角度の重み付き差が染料のＨＩＴＣＩ濃度の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における二つの異なる測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、線形化キャリブレーションのステップが実施された後の染料のＨＩＴＣＩ予測濃度が実際の濃度の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における一つの単一測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、７８５ｎｍにおけるＳＰＲのピーク幅が時間の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における一つの単一測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、７８５ｎｍにおけるＳＰＲのピーク幅が染料のＨＩＴＣＩ濃度の関数としてプロットされた図である。 一つの単一波長における一つの単一測定量に係るＳＰＲの測定の例であり、線形化キャリブレーションのステップが実施された後の染料のＨＩＴＣＩ予測濃度が実際の濃度の関数としてプロットされた図である。 二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の他の例であり、７８５ｎｍ及び６７０ｎｍにおける一定角度での反射光強度のそれぞれと、その光強度の重み付き和が時間の関数としてプロットされた図である。 二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の他の例であり、７８５ｎｍ及び６７０ｎｍにおける反射光強度の重み付き和が、それぞれ染料のＨＩＴＣＩ濃度の関数としてプロットされた図である。 二つの異なる波長における二つの同じ測定量に係るＳＰＲの測定の他の例であり、線形化キャリブレーションのステップが実施された後の染料のＨＩＴＣＩ予測濃度が実際の濃度の関数としてプロットされた図である。 三つのサンプルについて６７０ｎｍにおいて測定された（ピーク幅−０．１＊最小角度）の算出値を度で示し、略１４分においてスクロースのサンプルのピークを示す図である。 三つのサンプルについて６７０ｎｍにおいて測定された（ピーク幅−０．１＊最小角度）の算出値を度で示し、６３６ｎｍにおける染料の吸収を示す図である。 三つのサンプルについて６７０ｎｍにおいて測定された（ピーク幅−０．１＊最小角度）の算出値を度で示し、７４０ｎｍにおける染料の吸収を示す図である。 流体システム内の分散が最小化された二つのサンプルについて光強度を時間の関数として示し、スクロースのサンプルを示す図である。 流体システム内の分散が最小化された二つのサンプルについて光強度を時間の関数として示し、６３６ｎｍにおける染料の吸収を示す図である。 ストレプトアビジンの表面上へのビオチンの吸着について、センサグラム（sensorgrams）、つまり測定されたＳＰＲの光強度を時間の関数として示し、染料の標識化されたビオチンの注入を示す図である。 ストレプトアビジンの表面上へのビオチンの吸着について、センサグラム、つまり測定されたＳＰＲの光強度を時間の関数として示し、非標識化のビオチンの注入を示す図である。 ストレプトアビジンの表面上へのビオチンの吸着について、センサグラム、つまり測定されたＳＰＲの光強度を時間の関数として示し、標識化されたビオチンのセンサグラムを再度示すが、ここでは、二つの異なる波長において測定された光強度の線形結合として再計算されたセンサグラムを示す図である。

本発明に係る方法は、ここに、以下の限定されない実施例により説明されるであろう。

実施例１
この実施例は、角度を読み出すＳＰＲ機器で実施され、全角度のスキャンが６７０ｎｍ及び７８５ｎｍにおいて連続的に記録された。ＳＰＲチップは、金で覆われたガラスのチップであった。緩衝剤の連続的なフロー（continuous flow）が基準値の読み出しに用いられた。０．００１−０．２ｍｇ／ｍｌの範囲の異なる濃度の染料のＨＩＴＣヨウ化物（Aldrich 252034）、及び２−８％の範囲の異なる濃度のエタノールが注入された。その染料は、７４０ｎｍの近傍に、強い吸収度の最大値を有する。エタノールの注入が、意図的なバルク組成物のかく乱（disturbance）としての機能、またシミュレーションされた非特異的結合のかく乱としての機能を果たした。測定量への相対的影響は、それぞれ同じ種類の溶解結合分子について同じであると予測されるので、これは十分に刺激が与えられる。また、サーモスタット機器を＋４℃高めることにより、意図的な熱かく乱が導かれた。角度のスキャンから、時間の関数としてテーブル１に従った測定量が予測され、かつ検知された。

テーブル１ Ｔｈｅｔａ＝基準値と比較したＳＰＲの最小角度、ＰＷ＝基準値と比較した２５％強度におけるＳＰＲのピーク幅、実施例１ａに従って算出されたＴｈｅｔａｄｉｆｆ、実施例１ｂに従って算出されたＡｎｇｌｅｄｉｆｆ。

実施例１ａ 二つの異なる波長において二つの同じ測定量を用いる推定。
この実施例では、６７０ｎｍ及び７５０ｎｍにおいてＴｈｅｔａの値が利用された。第１のキャリブレーションのステップにおいて、エタノールかく乱はその差を形成することにより最小化された。
Ｔｈｅｔａｄｉｆｆ＝Ｔｈｅｔａ（６７０ｎｍ）−１．２５＊Ｔｈｅｔａ（７５０ｎｍ）
この場合、キャリブレーション係数は−１．２５だった。第２のキャリブレーションのステップにおいて、熱かく乱は再度重み付き差を形成することにより最小化された。この場合も、良好に動作するキャリブレーション係数は−１．２５となり、全体にわたってこの係数が用いられるようになった。図１ａにおいて、時間に対してＴｈｅｔａｄｉｆｆがプロットされる。１１２分及び１１２分を超えた時点において、組成物及び熱かく乱がほとんどキャンセルされている。図１ｂにおいて、ＨＩＴＣＩ濃度に対してＴｈｅｔａｄｉｆｆがプロットされる。濃度ゼロ近傍でのグラフの傾きとして規定され、且つ無色のヨウ化物の対イオンの重みについて補正された感度（ＨＩＴＣイオンに係る異なる屈折率の増大に基づく量（mass））は、（この波長領域におけるＳＰＲに略有効な変換係数０．０１ＲＩＵ／°（ＲＩＵ＝屈折率単位）を用いて）略３０ｍｌ／ｇである。屈折率の増大が０．１４５ｍｌ／ｇであるスクロースのような共通の参照物質と比較して、その増大の係数は２００である。その応答（response）は多少非線形になった。第３のキャリブレーションのステップは、キャリブレーションのセットとしてＨＩＴＣサンプルのサブセットを使用し（７７、８３、９５分）、キャリブレーションのグラフを算出することにより実施された。そして、残りのＨＩＴＣサンプルの濃度（未知のサンプルのシミュレーション）は、このキャリブレーションのグラフを用いて推定された。図１ｃにおいて、そのように推定された濃度が、真の濃度に対してプロットされる。このプロットはほとんど線形である。この実施例は、適切なキャリブレーションの手順を適用することにより、高い感度を得ることができ、実験的ノイズをほとんどキャンセルすることができ、かつその応答を線形にすることができることを示す。

実施例１ａと同様の手順で用いる適切な試薬キットは、例えば、１−３の異なる濃度の参照化合物（例えば、エタノール、グリセロール、スクロース又はプロテイン）の溶液、２−４の異なる濃度の染料（例えばＨＩＴＣ）の溶液、及びキャリブレーションのために用いられる染料と同一の染料又はスペクトル的に同様の染料で標識化された、目前の解析問題用の適切な染料標識試薬を有してもよい。染料標識試薬は、例えば標識化された検体、標識化された検体の類似体、その検体と同様の結合特性を持つ標識化された物質、標識化された二次もしくは三次試薬、又はその検体と結合できる標識化された物質を含んでもよい。

実施例１ｂ 一つの単一波長において二つの異なる測定量を用いる推定。
この実施例では、７８５ｎｍにおいてＴｈｅｔａ及びＰＷ（２５％強度におけるピーク幅）の値が利用された。第１のキャリブレーションのステップにおいて、エタノールかく乱はその差を形成することにより最小化された。
Ａｎｇｌｅｄｉｆｆ＝ＰＷ（７８５ｎｍ）−０．０５＊Ｔｈｅｔａ（７８５ｎｍ）
この場合、キャリブレーション係数は−０．０５だった。第２のキャリブレーションのステップにおいて、熱かく乱は再度重み付き差を形成することにより最小化された。この場合も、良好に動作するキャリブレーション係数は−０．０５となり、全体にわたってこの係数が用いられるようになった。図２ａにおいて、時間に対してＡｎｇｌｅｄｉｆｆがプロットされる。１１２分及び１１２分を超えた時点において、組成物及び熱かく乱がほとんどキャンセルされている。図２ｂにおいて、ＨＩＴＣＩ濃度に対してＡｎｇｌｅｄｉｆｆがプロットされる。濃度ゼロ近傍でのグラフの傾きとして規定され、且つ無色のヨウ化物の対イオンの重みについて補正された感度（ＨＩＴＣイオンに係る異なる屈折率の増大に基づく量）は、（この波長領域におけるＳＰＲに略有効な変換係数０．０１ＲＩＵ／°を用いて）略３０ｍｌ／ｇである。屈折率の増大が０．１４５ｍｌ／ｇであるスクロースのような共通の参照物質と比較して、その増大の係数は２００である。その応答はかなり非線形になった。第３のキャリブレーションのステップは、キャリブレーションのセットとしてＨＩＴＣサンプルのサブセットを使用し（７７、８３、９５分）、キャリブレーションのグラフを算出することにより実施された。そして、残りのＨＩＴＣサンプルの濃度（未知のサンプルのシミュレーション）は、このキャリブレーションのグラフを用いて推定された。図２ｃにおいて、そのように推定された濃度が、真の濃度に対してプロットされる。このプロットはほとんど線形である。この実施例は、適切なキャリブレーションの手順を適用することにより、高い感度を得ることができ、実験的ノイズをほとんどキャンセルすることができ、かつその応答を線形にすることができることを示す。

実施例１ｂと同様の手順で用いる適切な試薬キットは、例えば、１−３の異なる濃度の参照化合物（例えば、エタノール、グリセロール、スクロース又はプロテイン）の溶液、２−４の異なる濃度の染料（例えばＨＩＴＣ）の溶液、及びキャリブレーションのために用いられる染料と同一の染料又はスペクトル的に同様の染料で標識化された、目前の解析問題用の適切な染料標識試薬を有してもよい。染料標識試薬は、例えば標識化された検体、標識化された検体の類似体、その検体と同様の結合特性を持つ標識化された物質、標識化された二次もしくは三次試薬、又はその検体と結合できる標識化された物質を含んでもよい。

実施例１ｃ 一つの単一波長において一つの単一測定量を用いる推定。
この実施例では、７８５ｎｍにおいてＰＷの値が利用された。図３ａにおいて、時間に対してＰＷ（７８５ｎｍ）がプロットされる。ＰＷ（７８５ｎｍ）は、ＨＩＴＣ濃度に対して強い依存性を示すが、エタノール濃度及び温度に対して非常に弱い依存性のみを示す。Ｔｈｅｔａの値と比較して、１１２分及び１１２分を超えた時点において、組成物及び熱かく乱が非常に激しく減少している。図３ｂにおいて、ＨＩＴＣＩ濃度に対してＰＷ（７８５ｎｍ）がプロットされる。濃度ゼロ近傍でのグラフの傾きとして規定され、且つ無色のヨウ化物の対イオンの重みについて補正された感度（ＨＩＴＣイオンに係る異なる屈折率の増大に基づく量）は、（原理的にはＳＰＲの最小の角度差に有効であるが、比較のためにここで用いられる変換係数０．０１ＲＩＵ／°を再度用いて）略３０ｍｌ／ｇである。屈折率の増大が０．１４５ｍｌ／ｇであるスクロースのような共通の参照物質と比較して、その増大の係数は２００である。その応答は強力に非線形になった。キャリブレーションのステップは、キャリブレーションのセットとしてＨＩＴＣサンプルのサブセットを使用し（７７、８３、９５分）、キャリブレーションのグラフを算出することにより実施された。そして、残りのＨＩＴＣサンプルの濃度（未知のサンプルのシミュレーション）は、このキャリブレーションのグラフを用いて推定された。図３ｃにおいて、そのように推定された濃度が、真の濃度に対してプロットされる。このプロットはほとんど線形である。この実施例は、適切なキャリブレーションの手順を適用することにより、高い感度を得ることができ、実験的ノイズをほとんどキャンセルすることができ、かつその応答を線形にすることができることを示す。

実施例１ｃと同様の手順で用いる適切な試薬キットは、例えば、０−３の異なる濃度の参照化合物（例えば、エタノール、グリセロール、スクロース又はプロテイン）の溶液、２−４の異なる濃度の染料（例えばＨＩＴＣ）の溶液、及びキャリブレーションのために用いられる染料と同一の染料又はスペクトル的に同様の染料で標識化された、目前の解析問題用の適切な染料標識試薬を有してもよい。染料標識試薬は、例えば標識化された検体、標識化された検体の類似体、その検体と同様の結合特性を持つ標識化された物質、標識化された二次もしくは三次試薬、又はその検体と結合できる標識化された物質を含んでもよい。

実施例２
この実施例は、角度を読み出すＳＰＲ機器で実施されたが、一定の角度における反射光の強度が６７０ｎｍ及び７８５ｎｍにおいて記録された。ＳＰＲチップは、金で覆われたガラスのチップであった。緩衝剤の連続的なフローが基準値の読み出しに用いられた。０．２−５０ｐｐｍ（ｍｇ／ｌ）の範囲の異なる濃度の染料のＨＩＴＣヨウ化物（Aldrich 252034）、及び２−４％の範囲の異なる濃度のエタノールが注入された。エタノールの注入が、意図的なバルク組成物のかく乱としての機能、またシミュレーションされた非特異的結合のかく乱としての機能を果たした。また、サーモスタット機器を＋４℃高めることにより、意図的な熱かく乱が導かれた。時間の関数として強度の測定量が検知され、かつテーブル２に集約された。

テーブル２ 係数１．７を用いて算出されたＩｎｔｄｉｆｆ

第１のキャリブレーションのステップにおいて、エタノールかく乱はその差を形成することにより最小化された（ここで、Ｉｎｔは、基準値と比較した強度である）。
Ｉｎｔｄｉｆｆ＝Ｉｎｔ（６７０ｎｍ）＋１．５４＊Ｉｎｔ（７８５ｎｍ）
この場合、キャリブレーション係数は１．５４だった。第２のキャリブレーションのステップにおいて、熱かく乱は再度重み付き差を形成することにより最小化された。
Ｉｎｔｄｉｆｆ＝Ｉｎｔ（６７０ｎｍ）＋１．８８＊Ｉｎｔ（７８５ｎｍ）
この場合、キャリブレーション係数は１．８８だった。両方の場合について良好に動作する単一の係数を見出すことができなかったので、より正確に言えば、任意の媒介係数１．７が用いられた。図４ａの下側のグラフにおいて、時間に対してＩｎｔｄｉｆｆがプロットされる。（比較のために、６５０ｎｍ及び７８５ｎｍにおける個々の強度が、オフセットを持つ上側の二つのグラフのようにそれぞれ示される。）２６５分及び２６５分を超えた時点において、組成物及び熱かく乱が略８０％低減されている。図４ｂにおいて、ＨＩＴＣＩ濃度に対してＩｎｔｄｉｆｆがプロットされる。濃度ゼロ近傍でのグラフの傾きとして規定され、且つ無色のヨウ化物の対イオンの重みについて補正された感度は、略０．００６３強度単位／ｐｐｍである。幾つかの略１０分の、ＨＩＴＣのピーク間の基準値の部分に二次多項式が適合したときの二乗平均誤差の残差平方根（the residual root mean square error）として推定される短期間の基準値のノイズは、０．００００４７強度単位だった。ノイズを感度と分けることにより得られる、濃度単位におけるノイズレベルは７．５ｐｐｂ（ｕｇ／ｌ）だった。そのノイズレベルの３倍として定義される検出限界は２３ｐｐｂだった。また、そのノイズレベルは、類似した無標識のケースに変換することができる。透明な物質の７．５ｐｐｂに相当するノイズレベルは、（例として屈折率の増大が０．１４５ｍｌ／ｇである参照化合物のスクロースを再度用いて）１ｎＲＩＵである。比較として、市販のＳＰＲ機器のノイズレベルは、通常、１００−１００００ｎＲＩＵの範囲にある。その応答は強力に非線形になった。第３のキャリブレーションのステップは、キャリブレーションのセットとしてＨＩＴＣサンプルのサブセットを使用し（１３０、２４５、２６０分）、キャリブレーションのグラフを算出することにより実施された。そして、残りのＨＩＴＣサンプルの濃度（未知のサンプルのシミュレーション）は、このキャリブレーションのグラフを用いて推定された。図４ｃにおいて、そのように推定された濃度が、真の濃度に対してプロットされる。このプロットはほとんど線形である。この実施例は、適切なキャリブレーションの手順を適用することにより、高い感度を得ることができ、実験的ノイズをほとんどキャンセルすることができ、かつその応答を線形にすることができることを示す。

実施例２と同様の手順で用いる適切な試薬キットは、例えば、１−３の異なる濃度の参照化合物（例えば、エタノール、グリセロール、スクロース又はプロテイン）の溶液、２−４の異なる濃度の染料（例えばＨＩＴＣ）の溶液、及びキャリブレーションのために用いられる染料と同一の染料又はスペクトル的に同様の染料で標識化された、目前の解析問題用の適切な染料標識試薬を有してもよい。染料標識試薬は、例えば標識化された検体、標識化された検体の類似体、その検体と同様の結合特性を持つ標識化された物質、標識化された二次もしくは三次試薬、又はその検体と結合できる標識化された物質を含んでもよい。

実施例３
競合分析がＳＰＲに頻繁に用いられる。これは、上記の分析を記述する概念の実施例である。ＳＰＲの検知表面は、検体への親和性を持つ抗体で覆われ、ＳＰＲの現象が観測される。第１に、異なるが既知である濃度の、その検体と、適切な染料で標識化された検体又は検体の類似体との混合物を用いて、キャリブレーション曲線は進む。データは、実施例１及び２で概説された手段のうちの何れかで推定される。例えば、その染料の最大吸収波長よりわずかに高く、かつ実施例１ａにおけるような最大吸収波長よりわずかに短い波長でＳＰＲの最小角度が観測され、ノイズの影響が除去され、キャリブレーション曲線が決定される。キャリブレーションを通じて、標識化された検体の類似体に対して固有に測定がなされる、つまり標識の量のみが観測される。代替的に、その染料の最大吸収波長の近傍にある一つの単一波長においてＳＰＲの最小角度及びピーク幅が推定され、実施例１ｂにおいて設定されたようにデータが推定される。代替的に、その染料の最大吸収波長の近傍にある一つの単一波長においてＳＰＲのピーク幅のみが推定され、実施例１ｃにおいて設定されたようにデータが推定される。この場合、測定は、全体として、染料の標識に対して固有ではないが、標識化された検体からのシグナルは、非標識の検体からのシグナルよりはるかに強い、つまり非標識の検体からのシグナルは、第一の近似に対して無視することができる。代替的に、その染料の最大吸収波長よりわずかに長い固定波長、及びその最大吸収波長よりわずかに短い固定波長において反射光の強度が観測され、実施例２において設定されたようにデータが推定される。第２に、未知のサンプルが、既知の濃度の標識化された検体の類似体と混合され、その染料から発せられたＳＰＲのシグナルが決定され、未知のサンプル内の検体の濃度がキャリブレーション曲線から決定される。

この実施例についての適切な試薬キットは、実施例１及び２において概説されたものと同様である。

実施例４
抑制分析がＳＰＲに頻繁に用いられる。これは、上記の分析を記述する概念の実施例である。ＳＰＲの検知表面は、検体又は検体の類似体で覆われ、ＳＰＲの現象が観測される。第１に、異なるが既知である濃度の、適切な染料で標識化され、その検体への親和性を持つ抗体と、検体との予め平衡化された混合物を用いて、キャリブレーション曲線は進む。データは、実施例１及び２で概説された手段のうちの何れかで推定される。第２に、未知のサンプルが、既知の濃度の標識化された抗体と混合され、平衡化される。その染料から発せられたＳＰＲのシグナルが決定され、未知のサンプル内の検体の濃度がキャリブレーション曲線から決定される。

この実施例についての適切な試薬キットは、実施例１及び２において概説されたものと同様である。

実施例５
サンドイッチ分析がＳＰＲで頻繁に用いられる。これは、上記の分析を記述する概念の実施例である。ＳＰＲの検知表面は、その検体への親和性を持つ抗体で覆われ、ＳＰＲの現象が観測される。第１に、異なるが既知である濃度のその検体を用いて、キャリブレーション曲線は進む。各検体が注入された後、適切な染料で標識化され、その検体への親和性を持つ二次抗体が注入される。その染料から発せられたＳＰＲのシグナルが決定され、実施例１又は２において概説されたキャリブレーションの手順のうちの何れかを通じて推定される。第２に、未知の濃度の検体を含むサンプルが注入され、標識化された二次抗体の注入が続き、その濃度がキャリブレーション曲線から決定される。

実施例６
分子の相互作用に係る運動定数及び平衡定数の決定が、ＳＰＲを用いて頻繁になされる。これは、本発明により提案される方法を用いる競合運動分析の概念の実施例である。ＳＰＲの検知表面は、リガンドへの親和性を持つ受容体で覆われ、ＳＰＲの現象が観測される。第１に、異なるが既知である濃度の、適切な染料で標識化されたリガンド又はリガンドの類似体が進められ、その染料から発せられたＳＰＲのシグナルが決定され、運動定数ｋ_on及びｋ_off並びに平衡定数Ｋ_Dが決定される。リガンドの類似体はリガンドと同じ受容体への親和性を有する。そのデータの推定方法は、実施例１又は２に記載された方法のうちの何れかを包含する。第２に、検査されるべきリガンドの混合物と、標識化されたリガンドの類似体の混合物が進められる。ここで、リガンド及びリガンドの類似体は、その表面上で同じ親和性部位を求めて競合する。その染料から発せられる特定のシグナルが実時間において観測され、リガンド受容体の相互作用に係る運動定数及び平衡定数が、競合反応速度論（competitive kinetics）（R. Karlsson, Anal. Biochem. 1994, 221 , 142; R. Karlsson, A. Fait, J. Immunol. Methods 1997, 200, 121）の数学的方法により算出される。

この実施例に概説される方法を用いることにより、同じ標識化がされたリガンドの類自体、つまり参照化合物との競合及び比較を通じて、同じ受容体への親和性を持つ複数の異なるリガンドの運動定数及び平衡定数を決定することができる。また、異なるリガンドの高速親和性ランキング（rapid affinity ranking）が実施されてもよい。その方法は、特に、通常、受容体と大多数の異なるリガンドの相互作用が検査される薬剤スクリーニング及びフラグメントスクリーニングで役立つ。この実施例において概説される方法を用いることの有利な点は、染料の分子からのシグナルが低分子量のリガンドからのシグナルより強いこと、ノイズ及びバックグラウンドに係る異なるソースの影響がキャリブレーションを通じて除去されること、及びキャリブレーションの手順を通じてその染料の存在に関して固有に測定がなされることを含む。

実施例７
直接結合分析がＳＰＲに頻繁に用いられる。これは、上記の分析を記述する概念の実施例である。ＳＰＲの検知表面は、単一ストランドＤＮＡオリゴヌクレオチドで覆われ、ＳＰＲの現象が観測される。その表面は、適切な染料で標識化された相補ＤＮＡストランドを含むサンプルと接触する。第１に、キャリブレーションは、実施例１又は２において概説された方法のうちの何れかを用いて実施される。そして、染料に対して固有なＳＰＲのシグナルを分析することにより、ＤＮＡストランドの相互作用が検査される。その相互作用は結合及び再配列運動並びに濃度の決定を含む。

実施例８
この実施例は、角度を読み出すＳＰＲ機器で実施され、全角度のスキャンが６７０ｎｍにおいて連続的に記録された。ＳＰＲチップは、金で覆われたガラスのチップであった。緩衝剤の連続的なフローが基準値の読み出しに用いられた。第１に、緩衝剤における１％のスクロースが着色していない参照物として注入された。その後、緩衝剤に溶解される、６３６ｎｍにおいて最大吸収率２０００００Ｍ^-1ｃｍ^-1を持つ３６ｐｐｍの染料が、ＳＰＲの波長よりわずかに短い最大吸収波長を持つ染料の例として注入された。最後に、７４０ｎｍにおいて最大吸収率２１５０００Ｍ^-1ｃｍ^-1を持つ５８ｐｐｍの染料が、ＳＰＲ波長よりわずかに長い最大吸収波長を持つ染料の例として注入された。２５％強度においてＳＰＲの最小角度及びＳＰＲのピーク幅が観測された。スクロースのサンプルについて、最小角度の変化は略０．１８°だった。全サンプルについて、重み付き差（ピーク幅−０．１＊最小角度）が算出された。この重み付き差は、図５においてグラフに描かれる。６３６ｎｍの染料について、重み付き差は、量当たり（a per mass）を基準に、スクロースについての最小角度のシフトと比較して、略９０ｘの増大に相当する略０．０６°に等しい。７４０ｎｍの染料について、重み付き差は、量当たりを基準に、スクロースについての最小角度のシフトと比較して、略７５ｘの増大に相当する略０．０７５°に等しい。スクロースのサンプルについて、重み付き差はほとんど無視される。

実施例９
実施例８と類似した設定が用いられたが、ＳＰＲのシグナルは、一定の角度７６°における光強度として読み出された。スクロース及び６３６ｎｍの染料が再度用いられた。フローレートは、４０μＩ／分だった。サンプルは、１００μＩの注入ループをそのサンプルで満たし、その注入値をＩＮＪＥＣＴ位置に変えることにより導入された。しかしながら、６０秒だけ経過した後、つまりほとんどのサンプルが注入ループからなくなる前に、その注入値はＬＯＡＤ位置へ戻り、それにより注入は中断された。これは、流体システムへ差し込むサンプルの分散（テイリング）を最小限にするようになされた。結果として生じる注入のピークが図６に示される。予想通り、テイリングがないときはスクロースのピークはすぐに基準値に戻る。染料のピークは、基準値に近い値にすぐに下がるが、おそらく金の表面への染料の吸着により生じるわずかなテイリングがある。溶液中の染料が染料のシグナルの支配的な部分に寄与し、吸収されている染料は無視できる部分のみに寄与すると解釈される。

実施例１０
実施例８と類似した設定が用いられたが、ＳＰＲのシグナルは、二つの一定角度７６°及び７１．５°における光強度として連続的に読み出された。スクロース及び６３６ｎｍの染料が再度用いられた。フローレートは、４０μＩ／分だった。第１に、緩衝剤における１％のスクロースが着色していない参照物として注入された。その後、緩衝剤に溶解される６３６ｎｍにおける３６ｐｐｍの染料が注入された。７６°において、スクロースのピークの強度は、基準値より低い０．０２４強度単位であり、染料のピークの強度は、基準値より低い０．０１８強度単位だった。７１．５°において、スクロースのピークの強度は、基準値より高い０．０４５強度単位であり、染料のピークの強度は、基準値より低い０．００４強度単位だった。重み付き和［（７６°における強度変化）＋０．５３３×（７１．５°における強度変化）］が算出された。スクロースについて、この重み付き和は０である。染料について、重み付き和は０．０２０強度単位に等しい。量当たりを基準に、７１．５°におけるスクロースについての強度変化と比較して、これは略１２０ｘの増大に相当する。

実施例１１
この実施例では、二つの異なる波長６７０ｎｍ及び７８５ｎｍにおいて一定角度での反射光強度を読み出すＳＰＲ機器が用いられた。ＳＰＲチップは、ストレプトアビジンの層が実装された表面上の、金で覆われたガラスのチップであった。第１のフローチャネルにおいて、チップは、７５１ｎｍで吸収する染料で標識化された１０００ｎｇ／ｍｌのビオチンを包含する溶液と接触していた。第２のフローチャネルにおいて、チップは、１００００ｎｇ／ｍｌの非標識化のビオチンを包含する溶液と接触していた。結果として生じる６７０ｎｍでのセンサグラムが図７に示される。注入の間のパルス形状のシグナルは、基準値の緩衝剤のそれと異なる注入された溶液のバルク屈折率に主に起因する。ビオチンは、ストレプトアビジンと実質的に不可逆的に結合し、その結果、吸収されるビオチンの量は、注入パルスの前後の基準値のシフトとして、それぞれ測定される。図７ａは、標識化されたビオチンの吸着が、（基準値の強いドリフトにもかかわらず）−０．０００４強度単位の十分に定量化できるシグナルを生じさせることを示す。他方、図７ｂは、非標識化のビオチンが、１０倍強い濃度においてさえ、検出可能なシグナルを生じさせないことを示す。６７０ｎｍにおいて、透明な物質が正のシフト（強度の増大）を生じさせると予測される一方、染料の標識は、負のシフト（強度の減少）を生じさせると予測されることに注意する。図７ｃは、標識化されたビオチンについてのセンサグラムを再度示すが、ここでは、線形結合［強度（７６０ｎｍ）＋４＊強度（７８５ｎｍ）］としてプロットされる。バルク屈折差パルスからの寄与が効率良く除去され、ビオチンの吸着運動及び不可逆結合が明確に示される。これにより、実施例１１は、本開示に係る方法を使用することの有利な点を明確に示す。

本発明は、当然、特に上記した側面、実施形態及び変形、又は特定の実施例に限定されず、請求項に規定された一般的な発明の概念から離れることなく、多くの変更及び改良がなされてもよい。

本発明は、当然、特に上記した側面、実施形態及び変形、又は特定の実施例に限定されず、請求項に規定された一般的な発明の概念から離れることなく、多くの変更及び改良がなされてもよい。
（態様１）
光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法であって、
ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）を決定することを含み、
ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）を決定することをさらに含み、
ステップｃ）前記測定量の値を、それぞれ、前記表面に結合し、又は前記表面から放出する前記光プローブ種の量と相互に関連付けることをさらに含むことを特徴とする決定方法。
（態様２）
ステップｃ）における前記関連付けることは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、態様１に記載の方法。
（態様３）
ステップｃ）は、測定ノイズ（Ｎ）と、前記光プローブ種の結合又は放出からのシグナルを区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、態様１または２に記載の方法。
（態様４）
ステップｃ）は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、前記測定量のセットに係る少なくとも一つの関数ｆ（｛ｘ ₁₁ ，…，ｘ _1m ；ｘ ₂₁ ，…，ｘ _2n ｝）（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を決定することを含む、態様１〜３の何れか一項に記載の方法。
（態様５）
ｆは、線形結合ｆ＝Σ _i=1 ^m （ｋ _1i ｘ _1i ）＋Σ _j=1 ⁿ （ｋ _2j ｘ _2j ）である、態様４に記載の方法。
（態様６）
前記決定は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブの前記シグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、ｆ＝Σ _i=1 ^m （ｋ _1i ｘ _1i ）＋Σ _j=1 ⁿ （ｋ _2j ｘ _2j ）における少なくとも一つの定数ｋ _1i 又はｋ _2j を推定することを包含する、態様５に記載の方法。
（態様７）
ステップａ）において単一の測定量ｘ ₁₁ が決定され、ステップｂ）において単一の測定量ｘ ₂₁ が決定され、ステップｃ）における前記決定は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブの前記シグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるように、ｆ（ｘ ₁₁ ，ｘ ₂₁ ）＝ｘ ₁₁ ＋ｋ＊ｘ ₂₁ における定数ｋを推定することを包含する、態様６に記載の方法。
（態様８）
前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記表面に結合し、又は前記表面から放出する少なくとも一つの追加の化学種に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と前記少なくとも一つの追加の化学種の結合又は放出を区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、態様３〜７の何れか一項に記載の方法。
（態様９）
前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することによって決定される、態様８に記載の方法。
（態様１０）
前記測定ノイズ（Ｎ）は、温度変化に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と温度変化のノイズを区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、態様３〜７の何れか一項に記載の方法。
（態様１１）
前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することによって決定される、態様１０に記載の方法。
（態様１２）
前記測定ノイズは、前記センサ表面と接触する媒体の組成物の変化に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と前記組成物の変化を区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、態様３〜７の何れか一項に記載の方法。
（態様１３）
前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することによって決定される、態様１２に記載の方法。
（態様１４）
光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法であって、
前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）を決定し、
ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）を決定し、
ステップｃ）前記測定量（ｘ _1i ）又は測定量（ｘ _2j ）のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化すること
を含むキャリブレーション方法。
（態様１５）
ステップｃ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、態様１４に記載の方法。
（態様１６）
ステップｃ）は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記追加の化学種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、態様１４または１５に記載の方法。
（態様１７）
ステップｃ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、態様１４または１５に記載の方法。
（態様１８）
ステップｃ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、態様１４または１５に記載の方法。
（態様１９）
前記方法は、前記光学センサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記光学センサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない、態様１４または１５に記載の方法。
（態様２０）
前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しない、態様１４または１５に記載の方法。
（態様２１）
前記光学センサの検知原理は、内部反射に基づく、態様１〜２０の何れか一項に記載の方法。
（態様２２）
前記光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく、態様２１に記載の方法。
（態様２３）
前記光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく、態様２１に記載の方法。
（態様２４）
前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの測定量（ｘ _1i ）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率に係る角度及び重心の中から選択される、態様２３に記載の方法。
（態様２５）
前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの測定量（ｘ _2j ）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率の値、幅、標準偏差、歪度及び尖度の中から選択される、態様２３または２４に記載の方法。
（態様２６）
前記測定量（ｘ _1i 及びｘ _2j ）は、ＳＰＲ曲線における規定された角度での反射率の値の中から選択される、態様２３に記載の方法。
（態様２７）
前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）の決定は、一つの単一波長においてなされ、さらに、前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）の決定は、一つの単一波長においてなされる、態様１〜２６の何れか一項に記載の方法。
（態様２８）
前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）の決定、及び、前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）の決定は、一つかつ同じ単一波長においてなされる、態様１〜２７の何れか一項に記載の方法。
（態様２９）
前記プローブの前記屈折率に関する前記測定量（ｘ _1i ）の数は一つであり、前記プローブの前記吸収率に関する前記測定量（ｘ _2j ）の数は一つである、態様１〜２８の何れか一項に記載の方法。
（態様３０）
前記測定量（ｘ _1i 及びｘ _2j ）のトータル数は二つより大きい、態様１〜２８の何れか一項に記載の方法。
（態様３１）
少なくとも一つの測定波長が、前記プローブの最大の吸収率に係る波長の近傍に、好ましくは前記最大から５０ｎｍ以内に、より好ましくは前記最大から２０ｎｍ以内に選択される、態様１〜３０の何れか一項に記載の方法。
（態様３２）
光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法であって、
前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
ステップａ）少なくとも二つの波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）を決定し、
ステップｂ）前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、
前記方法は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを包含しない、方法。
（態様３３）
ステップｂ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、態様３２に記載の方法。
（態様３４）
ステップｂ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、態様３２または３３に記載の方法。
（態様３５）
ステップｂ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、態様３２または３３に記載の方法。
（態様３６）
前記方法は、前記光学センサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記光学センサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しないことを特徴とする、態様３２または３３に記載の方法。
（態様３７）
前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しないことを特徴とする、態様３２または３３に記載の方法。
（態様３８）
前記光学センサの検知原理は、内部反射に基づく、態様３２〜３７の何れか一項に記載の方法。
（態様３９）
前記光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく、態様３８に記載の方法。
（態様４０）
前記光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく、態様３８に記載の方法。
（態様４１）
角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）の、ＳＰＲセンサ表面に結合し、又はＳＰＲセンサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための、キャリブレーション方法であって、
前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
ステップａ）少なくとも二つの波長において、前記ＳＰＲ曲線において規定された角度で少なくとも一つの反射率の値を決定し、
ステップｂ）前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化する
ことを含む、方法。
（態様４２）
ステップｂ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、態様４１に記載の方法。
（態様４３）
前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、態様４１または４２に記載の方法。
（態様４４）
前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、態様４１または４２に記載の方法。
（態様４５）
前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記ＳＰＲセンサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しないことを特徴とする、態様４１または４２に記載の方法。
（態様４６）
前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しないことを特徴とする、態様４１または４２に記載の方法。
（態様４７）
光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブの量を決定するための方法における、前記光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）の使用。
（態様４８）
光学センサにおけるノイズを低減するための方法における、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）の使用。
（態様４９）
光学センサのキャリブレーションのための、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _1i ）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ _2j ）の使用。
（態様５０）
態様１〜４６の何れか一項に記載の方法における光プローブの使用。
（態様５１）
装置に含まれる処理部で実行されたときに、態様１〜４６の何れか一項に記載のステップのうちの何れか一つ又はすべてを前記装置に行わせるためのコンピュータ実行可能コンポーネントを含むコンピュータプログラムプロダクト。
（態様５２）
態様１〜４６の何れか一項に記載の方法において、少なくとも一つの光プローブ種及びそれを使用する方法についての指示を含む試薬キット。
（態様５３）
少なくとも一つの光プローブと、光学センサで測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ ₁ ）を引き起こし、かつ略０である吸収率（ε）を有する第１の組成物とを含む、前記光学センサにおいて使用するための試薬キット。
（態様５４）
前記光学センサにおいて測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ ₂ ）を引き起こす第２の組成物をさらに含み、ΔＲＩ ₂ ≠ΔＲＩ ₁ である、態様５３に記載の試薬キット。
（態様５５）
態様１〜４６の何れか一項に記載の方法において、それを使用する方法についての指示をさらに含む、態様５３または５４に記載の試薬キット。
（態様５６）
態様５１のコンピュータプログラムプロダクトをさらに含む、態様５２〜５５の何れか一項に記載の試薬キット。

Claims (56)

1. 光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量を決定する方法であって、
   ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定することを含み、
   ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定することをさらに含み、
   ステップｃ）前記測定量の値を、それぞれ、前記表面に結合し、又は前記表面から放出する前記光プローブ種の量と相互に関連付けることをさらに含むことを特徴とする決定方法。
2. ステップｃ）における前記関連付けることは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、請求項１に記載の方法。
3. ステップｃ）は、測定ノイズ（Ｎ）と、前記光プローブ種の結合又は放出からのシグナルを区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. ステップｃ）は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブのシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、前記測定量のセットに係る少なくとも一つの関数ｆ（｛ｘ₁₁，…，ｘ_1m；ｘ₂₁，…，ｘ_2n｝）（ここでｍ≧１、ｎ≧１）を決定することを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. ｆは、線形結合ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）である、請求項４に記載の方法。
6. 前記決定は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブの前記シグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるような、ｆ＝Σ_i=1 ^m（ｋ_1iｘ_1i）＋Σ_j=1 ⁿ（ｋ_2jｘ_2j）における少なくとも一つの定数ｋ_1i又はｋ_2jを推定することを包含する、請求項５に記載の方法。
7. ステップａ）において単一の測定量ｘ₁₁が決定され、ステップｂ）において単一の測定量ｘ₂₁が決定され、ステップｃ）における前記決定は、前記光学センサ表面に結合し、又は前記光学センサ表面から放出する前記光プローブの前記シグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を増大させるように、ｆ（ｘ₁₁，ｘ₂₁）＝ｘ₁₁＋ｋ＊ｘ₂₁における定数ｋを推定することを包含する、請求項６に記載の方法。
8. 前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記表面に結合し、又は前記表面から放出する少なくとも一つの追加の化学種に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と前記少なくとも一つの追加の化学種の結合又は放出を区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、請求項３〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することによって決定される、請求項８に記載の方法。
10. 前記測定ノイズ（Ｎ）は、温度変化に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と温度変化のノイズを区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、請求項３〜７の何れか一項に記載の方法。
11. 前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することによって決定される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記測定ノイズは、前記センサ表面と接触する媒体の組成物の変化に起因し、ステップｃ）は、前記光プローブ種の結合又は放出と前記組成物の変化を区別するように、前記測定量の値を用いることを含む、請求項３〜７の何れか一項に記載の方法。
13. 前記測定ノイズ（Ｎ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することによって決定される、請求項１２に記載の方法。
14. 光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法であって、
    前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
    ステップａ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、
    ステップｂ）一つの単一波長又は二つ以上の波長において前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）を決定し、
    ステップｃ）前記測定量（ｘ_1i）又は測定量（ｘ_2j）のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化すること
    を含むキャリブレーション方法。
15. ステップｃ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、請求項１４に記載の方法。
16. ステップｃ）は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記追加の化学種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
17. ステップｃ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
18. ステップｃ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
19. 前記方法は、前記光学センサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記光学センサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しない、請求項１４または１５に記載の方法。
20. 前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しない、請求項１４または１５に記載の方法。
21. 前記光学センサの検知原理は、内部反射に基づく、請求項１〜２０の何れか一項に記載の方法。
22. 前記光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく、請求項２１に記載の方法。
23. 前記光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく、請求項２１に記載の方法。
24. 前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの測定量（ｘ_1i）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率に係る角度及び重心の中から選択される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの測定量（ｘ_2j）は、ＳＰＲ曲線の最小の反射率の値、幅、標準偏差、歪度及び尖度の中から選択される、請求項２３または２４に記載の方法。
26. 前記測定量（ｘ_1i及びｘ_2j）は、ＳＰＲ曲線における規定された角度での反射率の値の中から選択される、請求項２３に記載の方法。
27. 前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）の決定は、一つの単一波長においてなされ、さらに、前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の決定は、一つの単一波長においてなされる、請求項１〜２６の何れか一項に記載の方法。
28. 前記プローブの前記屈折率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）の決定、及び、前記プローブの前記吸収率に関する前記少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の決定は、一つかつ同じ単一波長においてなされる、請求項１〜２７の何れか一項に記載の方法。
29. 前記プローブの前記屈折率に関する前記測定量（ｘ_1i）の数は一つであり、前記プローブの前記吸収率に関する前記測定量（ｘ_2j）の数は一つである、請求項１〜２８の何れか一項に記載の方法。
30. 前記測定量（ｘ_1i及びｘ_2j）のトータル数は二つより大きい、請求項１〜２８の何れか一項に記載の方法。
31. 少なくとも一つの測定波長が、前記プローブの最大の吸収率に係る波長の近傍に、好ましくは前記最大から５０ｎｍ以内に、より好ましくは前記最大から２０ｎｍ以内に選択される、請求項１〜３０の何れか一項に記載の方法。
32. 光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための光学センサのキャリブレーション方法であって、
    前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
    ステップａ）少なくとも二つの波長において前記プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）を決定し、
    ステップｂ）前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化することを含み、
    前記方法は、前記光学センサ表面への追加の化学種の結合、又は前記光学センサ表面からの追加の化学種の放出をそれぞれ変更することを包含しない、方法。
33. ステップｂ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、請求項３２に記載の方法。
34. ステップｂ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、請求項３２または３３に記載の方法。
35. ステップｂ）は、前記光学センサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記測定量のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、請求項３２または３３に記載の方法。
36. 前記方法は、前記光学センサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記光学センサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しないことを特徴とする、請求項３２または３３に記載の方法。
37. 前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しないことを特徴とする、請求項３２または３３に記載の方法。
38. 前記光学センサの検知原理は、内部反射に基づく、請求項３２〜３７の何れか一項に記載の方法。
39. 前記光学センサの検知原理は、光学導波路の屈折率測定、漏れ全内部反射、導波路ベースの表面プラズモン共鳴、格子結合器屈折率測定、干渉屈折率測定又は二偏波干渉分光法に基づく、請求項３８に記載の方法。
40. 前記光学センサの検知原理は、角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に基づく、請求項３８に記載の方法。
41. 角度を読み出す表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）の、ＳＰＲセンサ表面に結合し、又はＳＰＲセンサ表面から放出する光プローブ種の量の決定のための、キャリブレーション方法であって、
    前記決定は、測定ノイズにより影響が与えられ、
    ステップａ）少なくとも二つの波長において、前記ＳＰＲ曲線において規定された角度で少なくとも一つの反射率の値を決定し、
    ステップｂ）前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記光プローブ種の結合又は放出からの特定の寄与を定量化する
    ことを含む、方法。
42. ステップｂ）における前記定量化することは、多重線形回帰、主成分分析、因子分析、主成分回帰、部分最小二乗法、又は線形代数もしくは多変量データ解析に係る任意の方法を包含する、請求項４１に記載の方法。
43. 前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の温度を変更することを含み、前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記温度の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、請求項４１または４２に記載の方法。
44. 前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面と接触する媒体の組成物を変更することを含み、前記反射率の値のうちの少なくとも一つに対する前記組成物の変更からの特定の寄与を定量化することをさらに含むことを特徴とする、請求項４１または４２に記載の方法。
45. 前記方法は、前記ＳＰＲセンサ表面への前記光プローブ種の結合、又は前記ＳＰＲセンサ表面からの前記光プローブ種の放出をそれぞれ包含しないことを特徴とする、請求項４１または４２に記載の方法。
46. 前記方法は、測定ノイズを変更することを包含しないことを特徴とする、請求項４１または４２に記載の方法。
47. 光学センサ表面に結合し、又は光学センサ表面から放出する光プローブの量を決定するための方法における、前記光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用。
48. 光学センサにおけるノイズを低減するための方法における、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用。
49. 光学センサのキャリブレーションのための、光プローブの屈折率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_1i）及び前記プローブの吸収率に関する少なくとも一つの物理測定量（ｘ_2j）の使用。
50. 請求項１〜４６の何れか一項に記載の方法における光プローブの使用。
51. 装置に含まれる処理部で実行されたときに、請求項１〜４６の何れか一項に記載のステップのうちの何れか一つ又はすべてを前記装置に行わせるためのコンピュータ実行可能コンポーネントを含むコンピュータプログラムプロダクト。
52. 請求項１〜４６の何れか一項に記載の方法において、少なくとも一つの光プローブ種及びそれを使用する方法についての指示を含む試薬キット。
53. 少なくとも一つの光プローブと、光学センサで測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ₁）を引き起こし、かつ略０である吸収率（ε）を有する第１の組成物とを含む、前記光学センサにおいて使用するための試薬キット。
54. 前記光学センサにおいて測定可能な屈折率の増大（ΔＲＩ₂）を引き起こす第２の組成物をさらに含み、ΔＲＩ₂≠ΔＲＩ₁である、請求項５３に記載の試薬キット。
55. 請求項１〜４６の何れか一項に記載の方法において、それを使用する方法についての指示をさらに含む、請求項５３または５４に記載の試薬キット。
56. 請求項５１のコンピュータプログラムプロダクトをさらに含む、請求項５２〜５５の何れか一項に記載の試薬キット。

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