JP2003509995A

JP2003509995A - ビーズ又は粒子操作チャック

Info

Publication number: JP2003509995A
Application number: JP2001522654A
Authority: JP
Inventors: サン，ホイ，チェン; シン，バワ; リーヴェンバーグ，ハワード，クリストファー
Original assignee: デルシスファーマシューティカルコーポレーション
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2003-03-11
Also published as: CN1390379A; HUP0204188A3; US6295194B1; NZ517300A; CA2383893A1; AU1251701A; HUP0204188A2; WO2001018949A1; KR20020029947A; IL148296A0; EP1210760A1; EP1210760A4

Abstract

(57)【要約】荷電粒子（Ｂｅａｄ）を、ガイド電極（ＧｕｉｄｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）によっても、第一電極（９）から第二電極（１０）へ移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、空間的に解決された方法で(spatially resolved manner)、電気荷電
ビーズ又は粒子を電気的に拾い上げ、分配する装置に関するものである。具体的
に言うと、この開示には、医薬又は化学組成物を作る際に、あるいはアッセイ又
は化学分析を実施する際に使用するビーズ、粒子又は物体を、拾い上げ、操作し
、輸送し、その後、放出又は移し替える静電輸送チャックの新規な電極配置及び
操作技術が記載されている。この発明は、下記のように、横方向の運動及び三次
元以下で可能な他のビーズ操作と共に、開始電極から標的電極へビーズ又は粒子
を移動させ、切り替え、移し替え、あるいは操作する助けとなるガイド電極及び
ガイド場の使用を提供する。静電輸送チャックは、医薬又は化学組成物を作る際に、あるいはアッセイ又は化
学分析を実施する際に使用するビーズ、粒子又は物体を、拾い上げ、操作し、輸
送し、その後、放出又は載置するのに用いることができる。輸送チャックは、クランプとして働き、１つ又は複数の物体を把持又は保持する
。輸送チャックは、固相合成用複合化学（combinatorial chemistry）などの化
学合成において、あるいはＰＣＲ（ポリメラーゼ鎖反応）又は他の方法を用いた
アッセイにおいて、１００〜３００ミクロンの典型的な直径を有する合成ビーズ
又は粒子を操作するのに優れた性能をもたらす。複合化学においては、マイクロ
タイタープレートなどのマルチウエルアレイにより、多数の化合物のスクリーニ
ングや合成を同時に行うことができる。例えば、輸送チャックにより、迅速で確実な方法で、アレイ上にビーズや粒子を
付着させることができる。輸送チャックの他の応用は、医薬組成物の合成、特に
、化合物を組み合わせて組成物を形成し、ヒト又は動物用投与形態に包装するた
めに使用する場合である。１つ又はそれ以上の活性成分を含むビーズ又は粒子を、公知の担体又は基体上に
付着させて、投与剤形を作ることができる。このようなビーズ又は粒子は、例え
ば、[１]エア・ジェット・ミリング法（air jet milling processes）により作
成された乾式微粉化形態のような、全体の粒子の大きさが、例えば、４〜８ミク
ロンのように、薬剤の乾燥粉末呼吸投与に有用な１〜１０ミクロンの範囲にある
ことができる粉末；[２]ミクロスフェア(microspheres)；[３]フラーレン、キレ
ート若しくはナノチューブをはじめとする極めて小さい構造体；又は[４]脂質若
しくは細胞膜から形成されたリポソーム及び脂肪小滴の形態をとることができる
。輸送チャックを使用することにより、薬剤組成物を処方するための特別仕様の精
密な方法が提供される。活性成分を有する隣接基体を併合して、ホルモン系（例
えば、産児制限）薬剤又は抗生物質におけるような、投与量が１つの個々の単位
から次の単位に増加又は減少することができる多投与量パックを形成する場合に
、輸送チャックを用いることができる。静電輸送チャックを使用して、各医薬担
体上に分配されたビーズ若しくは粒子の数又は種類により、あるいは電気的、光
学的又は機械的投与量検出を用いることにより、投与量を設定又は決定すること
ができる。輸送チャックを使用して活性成分を医薬組成物に入れることで、高反
復性を得ることができ、活性成分の担体への溶解性が劣る場合や、製剤又は担体
が活性成分の生物学的利用能に悪影響を与える場合などのように、各成分が相容
れないような場合にも有利である。この開示では、ビーズ保持又は放出に電場を適用する静電輸送チャックの使用を
強調しているが、ビーズ若しくは粒子又は基体を制御するに際し、圧縮ガスや真
空、あるいは電気的／化学的に切り替え可能な接着材の使用などの他の現象を用
いるチャックにも、ここに述べた教示を適用することができる。しかし、静電又
は準静電把持機構は、特に圧潰、汚染又は酸化損傷をできるだけ少なくするか、
あるいは排除しなければならない生理活性化合物を操作する場合に、繊細なビー
ズ構造体に対して、従来の機械的技術よりも良好であることが多い。代表的には、輸送又は操作されるビーズ若しくは粒子を摩擦帯電させて（摩擦や
衝突などの摩擦遭遇及び衝突により）、帯電誘導（charge induction）させるか
、あるいは帯電誘導を介する。コロナ又はプラズマ帯電などの他の帯電方式も用
いることができる。本発明は、音響刺激又は音響ディスペンサーの使用を含むことができ、そこでは
、スピーカー又は圧電装置により供給される音響エネルギーが、非常に有利にビ
ーズ制御に用いられる。このようなエネルギーは、静電操作前又は静電操作中に
、ビーズ又は粒子を進ませるか、あるいは摩擦帯電させるのを助けることができ
る。当該技術分野において知られていることであるが、以下に述べるように、ビ
ーズ又は粒子を摩擦帯電させることは、代表的には約５ｋＶの高印加電圧を必要
とするコロナ又はプラズマ帯電よりもビーズ又は粒子に対して有効であり、損傷
を与えることを少なくできる。このような音響ビーズディスペンサーに用いられ
る音波振動膜又は網を、それ自身、粒子を摩擦帯電させるのにしばしば用いるこ
とができ、音響ディスペンサーに入る前に、ビーズ又は粒子を帯電させる必要性
がなくなる。音響ディスペンサーの使用により、ビーズ又は粒子の極性識別が可
能となり、そこでは、誤って帯電されたビーズ又は粒子が輸送チャックにより保
持されることを防ぐことが出来る。各輸送チャックについて、あるいは輸送チャックの各ウエル、ピクセル又は個々
の空間素子について、引き付けられ、輸送され、放出される１個のビーズ、そし
て１個だけのビーズを確実に持つことができるようにする輸送チャックもある。
多くの場合、各ピクセルは、個々にアドレス可能なｘ及びｙ座標を有する平面チ
ャックのような、選択的に個々に制御される小さな輸送チャックと考えることが
できる。このような輸送チャックは、異なる（多様な）種類のビーズについて、
個々にアドレス可能なピクセルを含むことができる。これらの輸送チャック（又は操作チャック）により操作されるビーズ又は粒子は
、誤って帯電されたビーズ又は粒子（所望されるものとは反対の極性の電荷を有
する物体又はビーズ）が輸送チャック上のビーズ保持又は収集帯域を占めていな
い状態で、容易に制御可能に放出できる。このような輸送チャックは、１００ミ
クロンから数ミリメートル以上までの一般的な大きさを有するビーズ又は粒子を
含み、高電荷／質量比を有する多孔若しくは中空のビーズ又は粒子も含む広範囲
のビーズ直径に関して、良好に機能する。このような輸送チャックは、目的の標
的又は担体と共にチャックを移動したり配列するために選択的又は全体的に透明
な要素を有することを含む耐久性、再使用性、並びに使い易さをも提供する。ビーズ又は粒子を単独に付着させる代わりに、活性成分を含む粉末などの粉末を
、投与剤形に使用する食用基体などの基体上に引き付けて載せるのに、輸送チャ
ックがしばしば用いられる。ビーズ又は粒子を引き付けるのに使用される電極は、構成及び構造を大幅に変更
することができる。ビーズを引き付ける電極は、例えば、直接露出されることも
、誘電体で被覆されることもできる（例えば、空気中でのイオン破壊（火花発生
）を防止し、誘導体の性質を利用してビーズ帯電把持能力を高めるために）。引
き付けられることができる荷電ビーズ又は粒子の量を制御するために、パッド又
はフローティング電極に対する静電結合を用いて、ビーズ吸引電極がビーズ又は
粒子を間接的に引き付ける間接方法を用いることもできる。任意の数の輸送チャ
ック設計に本発明を適用することができるが、説明のために、１つ又はそれ以上
の直接バイアス（非フローティング）電極によって直接ビーズ又は粒子を引き付
ける単純なチャックをここに示す。輸送チャック及び音響ビーズディスペンサーの使用方法は、例えば、サン（Sun
）、“チャック及び基体上に多物体を位置決めする方法”、米国特許第５，７８
８，８１４号、１９９８年８月４日発行；サン（Sun）等、“静電チャック”、
米国特許第５，８５８，０９９号、１９９９年１月１２日；プレッチャー（Plet
cher）等、“基体のあらかじめ限定された領域に医薬粉末を静電的に付着させる
装置”米国特許第５，７１４，００７号、１９９８年２月３日発行；サン（Sun
）等、“静電チャックを用いて医薬を作る方法”、米国特許第５，８４６，５９
５号、１９９８年１２月８日発行；サン（Sun）等、“音響ディスペンサー”、
米国特許第５，７５３，３０２号、１９９８年５月１９日発行；サン（Sun）、
“反発場誘導を用いたビーズ輸送チャック”、米国特許出願第０９／０２６，
３０３号、１９９８年２月１９日出願；サン（Sun）、“ビーズサイズセレクタ
ー付きビーズ操作チャック”、米国特許出願第０９／０４７，６３１号；サン
（Sun）、“ビーズ操作チャック用集束音響ビーズチャージャー／ディスペンサ
ー”、米国特許出願第０９／０８３，４８７号、１９９８年５月２２日出願；
サン（Sun）等、“ビーズ操作チャック用ＡＣ波形バイアス付与”、出願番号第
０９／０９５，４２５号、１９９８年６月１０日出願；サン（Sun）等、“平面
基体把持装置”、出願番号第０９／０９５，３２１号、１９９８年６月１０日出
願；ポリニアック（Poliniak）等、“乾燥粉末付着装置”、出願番号第０９／０
９５，２４６号、１９９８年６月１０日出願；及び“医薬製品及び製造方法”、
出願番号第０９／０９５，６１６号、１９９８年６月１０日出願に記載されて
いる。しかし、ビーズ又は粒子を拾い上げ、放出する吸引電極を用いるこれらの従来の
輸送チャック設計及び操作技術では、アッセイ又は化学合成中のように、ビーズ
又は粒子を、個々にあるいは共に、一方の電極から他方の電極へ移動又は変更さ
せようとする場合、問題が生ずる。ビーズ又は粒子の全体に規制されたカラム（
entire ordered column）が、規則的に特定の位置に、あるいは特定の角度で移
動する場合のように、計数操作やマトリックス操作などの特定又は特別な操作は
、ビーズ又は粒子のアーク放電やミスルーティング（misrouting）などの更なる
煩雑さを生じることなしに再現可能に達成されるのが難しい場合がある。生ずる１つの問題は、任意の導電表面の近傍にある荷電ビーズ又は粒子が、強力
な静電影像力(electrostatic image force)を受けるために生ずる。ビーズディ
スペンサー又は容器内のビーズ吸引電極などの任意の金属又は導電表面に荷電ビ
ーズ又は粒子が近付くにつれて、その導電表面上に逆の極性の影像電荷が蓄積す
る。この電荷蓄積は、導電表面の移動可能な電荷担体が、ビーズ又は粒子の電荷
により引き付けられるか、あるいは反発するときに起こる。近傍の荷電ビーズに
応答する導電表面のこの電荷移動により、強力な影像電荷(image charge)で誘起
された把持力又は静電影像力を生ずる。この静電影像力により、ビーズ又は粒子
が導電表面に高度に引き付けられるようになる傾向があり、その表面と強固に結
合できるようになる。導電表面に静止して強固に接触しているビーズ又は粒子は
、それらの電荷を長期間、しばしば数日間、維持する傾向があることに注意すべ
きである。導体に非常に近接した（例えば、接触した）ビーズについては、静電
影像力が、輸送チャックに向けてビーズ又はチャックを加速するのに、はじめに
用いられた印加電場によるものよりも大きく、重力による力の数百倍のオーダー
であることもあり得る。この影像力は、他の電極、位置又は導電表面、特にかな
り離れていることができる選択された目的の場所へのビーズの移動を起こさせる
ことを、より難しくする。一般に、ビーズ及び粒子を引き付け、保持するためには、重力加速度ｇを受け、
質量ｍ及び電荷ｑを有するビーズ又は粒子上に、ビーズ若しくは粒子ディスペン
サー又は容器内の全電場ベクトルＥ_{ｔｏｔａｌ}により発生する全電気力Ｆ_ｅｌｅ _ｃが、全体的に、ビーズ又は粒子についての重力の力Ｆ_ｇｒａｖ以上でなければ
ならず、それによりビーズ又は粒子が、１つ又はそれ以上の吸引電極の方向へ加
速されることができる：

【式１】ビーズ吸引電極（９）に電圧を印加すると、ビーズ吸引場Ｅaを設定すること
ができる。この吸引場Ｅaは、電極又はビーズ保持帯域の方向にビーズ又は粒子
を加速させ、次いで、この電極又はビーズ保持帯域で保持させることができる。
全電場ベクトルＥ_{ｔｏｔａｌ}は、重ね合わせの原理により、多数の電場成分から
生じる。代表的には、ビーズディスペンサー又はビーズ操作区画（bead manipul
ation theatre）内において、任意の点での全電場Ｅ_{ｔｏｔａｌ}は、輸送チャッ
クと、離れたメッシュ、他の電極又は表面との間に印加された任意の識別場Ｅ_ｄ _{ｉｓｃｒｉｍ} ；ビーズ操作区画内に存在するビーズ、粒子又は他の物体内の内部
電荷分極から生ずる任意の分極場Ｅ_ｐ；選択領域においてビーズ吸引を妨げるか
、あるいは１つ若しくはそれ以上の電極又は導電表面に反発バイアスをかけるこ
となどにより、ビーズ又は粒子をはね返すように作られた任意の拒絶又は反発場
Ｅ_ｒ；１つ又はそれ以上のビーズ吸引電極にかけられた吸引バイアスを介してつ
くられた任意のビーズ吸引場Ｅ_ａ；及び輸送チャック上又はビーズ操作区画内の
導電表面により作られたすべての静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}のベクトル和である。

【式２】ディスペンサー又は容器内での粒子の運動及び相互作用、あるいは障害物との−
及び相互の−衝突により、それらの運動がランダム化される傾向があり、ビーズ
又は粒子が、意図した電極又はビーズ保持帯域に向けて加速されるとき、このラ
ンダム化がビーズ輸送性に影響を及ぼす。しかしながら、これにもかかわらず、
吸引電極近傍のビーズにより生じたものなどのような局所的に発生した静電影像
力の引張力は、有効なままであり、解消することは困難である。輸送チャックの近傍において、チャックの任意の導電表面から距離ｄの位置にあ
る荷電ビーズ又は粒子の場合、影像電荷による静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ}は、ビー
ズがチャックに近付くにつれて、ビーズ吸引場Ｅ_ａにより生じる力Ｆ_ａ＝Ｅ_ａｑ
よりもはるかに顕著になる。

【式３】概略で、ビーズ上の所定の電荷ｑについて、静電影像力の距離ｄへの依存性は、
固定点（stationary point）電荷についてのクーロンの法則を用いて、次ぎの通
りである。

【式４】分母において、ε_０は真空誘電率、（πｄ^３ _ｂｅａｄ／６）はビーズ容積、ρは
ｋｇ／ｍ^３単位のビーズ質量密度、ｇは重力による加速度である。この式は、ｇ
の単位で静電影像力を与える。この静電影像力は、短い距離では強い力になり得
るが、実際には、荷電ビーズ又は粒子がその影響を受けるには、ビーズ吸引場Ｅ _ａが依然として必要である。１個のビーズが、一方の導電電極から他方の導電電極へ横方向に移動するために
は、通常、摩擦力に打ち勝たなければならない。静電影像力は、通常、導電表面
の近傍で優勢であるので、質量ｍ及び電荷ｑを有するビーズについての摩擦力Ｆ _η は、次式で近似することができる。

【式５】ここで、ｇは重力による加速度、Ｄは０と１との間の方向定数で、例えば、Ｄ＝
ｓｉｎθ、ここでθはチャック表面についての傾斜角、Ｆ_{ｉｍａｇｅ}はビーズ上
の電荷と開始電極で誘起される影像電荷との間の静電影像力であり、開始電極（
９）に対して垂直又は直角をなす力、η_{ｓｔａｔｉｃ}は静摩擦係数である。ビー
ズが目的の場所に向かって転がらないような非滑り法では、動摩擦係数又は転が
り摩擦係数（例えば、η_{ｄｙｎａｍｉｃ}又はη_{ｒｏｌｌｉｎｇ}）を代わりに用い
ることができる。Ｆ_ηのより良い値のためには、Ｆ_{ｉｍａｇｅ}を下記のような全
ビーズ保持力Ｆ_{ｒｅｔａｉｎ}に置き換えることができる。輸送チャックの有効性を高めるために、特に、開始電極から標的電極又はビーズ
保持帯域へのビーズ又は粒子操作の精度及び再現性を高めるために、種々の技術
を同時に用いることができる。これらの技術としては、従来のスピーカーにより
音響的に提供される周期的な空気又は流体流の使用を挙げることができる。この
ようなスピーカー（図示せず）は、ビーズディスペンサー又はビーズ操作区画の
ある部分と流体連結していることができるので、静電影像力によりディスペンサ
ー表面に保持されているビーズ又は粒子を席から除く（unseat）ことに、あるい
は所望の標的におけるビーズ又は粒子放出中、静電影像力によりチャックそれ自
身に保持されているビーズ又は粒子を席から除くことに、音響エネルギーを向け
ることができる。静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ}の強度に打ち勝とうとする際に、実質的に吸引場Ｆ_ａを
大きくして、ビーズ又は粒子を、選択されたあるいは目的の電極へ強制的に移送
することができる。一例として、０．２５μＣ／ｇの代表的な電荷／質量比を有
する約１００μｍのビーズ又は粒子サイズであれば、０．２５ｐＣ（ピコクーロ
ン）の全ビーズ電荷を得ることができる。最悪の場合として、このビーズ又は粒
子電荷は、ビーズ又は粒子表面近くの一点に集中し、ビーズ又は粒子の任意の導
電表面との接触から生ずる、得られた静電影像力は、２２μＮ（マイクロニュー
トン）にもなるであろう。この力は、９．８ｎＮ（ナノニュートン）のビーズ又
は粒子の重力重量よりもはるかに大きい。このようなビーズ又は粒子をその導電
表面から他の所望の導電表面へ移動させるには、９０ＭＶ／ｍ（メガボルト／メ
ーター）の電場Ｅが必要となり、これは、室温、乾燥空気での代表的なイオン破
壊電圧の約３２倍である。しかしながら、実際には、ビーズ又は粒子電荷は決して一点に集中することはな
く、導電表面と分極後のビーズ電荷分布の中心との間の等価エアギャップ（equi
valent air gap）は、多分、ビーズ又は粒子直径の１／３であろう。この電荷分
離及び電荷分散は、この例では、得られた静電影像力を４０倍だけ低減させるが
、依然として重力の力の５０倍である。上述のように十分に高いＦ_ａをかけると
、ほとんどの場合、ビーズは移動するであろう。しかし、特に、周囲条件が変化
し（例えば、気体組成、湿度又は空中浮揚微粒子密度の変化による）、高電場が
意図するビーズ運動を妨げることがあると、高電場Ｅ_ａによりアーク放電の可能
性が生じ、他のビーズ又は粒子の位置決めを不必要に変えてしまう。従って、静電影像力が電極間運動を妨げる傾向に打ち勝つ、高い解像度で方向性
の（high resolution, directed）操作を得るだけでなく、隣接ビーズ又は粒子
の位置決めに悪影響を及ぼしたり、ビーズ操作区画内でアーク放電を起こさせた
りすることなく、確実で繰り返し可能な方向性のある（directed）粒子移動、粒
子計数及び粒子選別操作を可能にする自動化マトリックス移動操作が可能な方法
を提供することも望ましい。本発明により求められ、達成される他の目的は、本明細書を読めば明らかになる
であろう。例えば、本発明の更なる目的は、追加の静電影像力を利用して、そこ
からビーズ又は粒子が移送されることになる開始電極によるものを、全体又は部
分的に消滅させ、そうでなければ妨げられると思われる方向性電極間運動を可能
にすることである。ビーズ又は粒子を引き付け、操作する際に、静電影像電荷、電気分極並びに粒子
質量及び移送が、役割を果たす。発明の要約これらの問題は、より容易であり、より確実であって、再現性のある標的電極へ
の移送を可能にするように、開始電極で生じた静電影像力の効果を低減させる方
法を用いるこの発明により処理される。一実施態様においては、荷電粒子を、それが第一の電極によって保持される第一
の位置から、それが第二の電極によって保持される第二の位置へ移動させる方法
であり、第二の電極に電位を印加して粒子を引き付けること、及び第一の位置に
おける粒子からガイド電極へ分派(offset)印加することからなり、この印加電位
は、第一の位置への粒子の吸引力を十分に低減させるのに有効であり、第二の電
極で印加される電位を、第一の位置から第二の位置へ粒子を移動させるのに有効
であるようにする方法である。好ましくは、２つの印加工程の適用前には、第一
の位置において粒子を保持するのに十分な影像力を維持すると共に、第一の電極
と粒子との間に誘起される影像力を十分に低減させるように選択された誘電体に
より、第一の位置から第一の電極を分離して、該印加工程を、電極間の電圧アー
ク放電を伴わずに粒子を移動させるのに有効であるようにする。他の実施態様においては、ビーズ接触面上の第一及び第二ビーズ保持帯域へビー
ズ又は粒子を引き付け、第一及び第二ビーズ保持帯域からビーズ又は粒子を保持
し、放出するための輸送チャックが開示されている。この輸送チャックは、第一
ビーズ保持帯域において吸引場を選択的に設定する開始電極、第二ビーズ保持帯
域において吸引場を選択的に設定する標的電極、及びガイド場を設定するように
、開始電極、標的電極、第一及び第二ビーズ保持帯域の少なくとも１つに隣接し
て、位置、大きさ及び方向を定めたガイド電極からなり、そのガイド場が、第一
ビーズ保持帯域において保持されたビーズ又は粒子のいずれをも第一ビーズ保持
帯域から搬出させる。随意的に、ガイド電極は、これらのビーズの少なくとも１つに関して、吸引的に
バイアス付与されている（biased attractively）ことができる。また、第一ビ
ーズ保持帯域と開始電極との間、又は第二ビーズ保持帯域と標的電極との間に誘
電体（Ｄ）を位置させることもできる。本発明を用いて性能を高めるために、開
始電極で生じた静電影像力を最高及び最低限界内に維持するように、誘電体厚さ
を選ぶことができる。ガイド電極は、輸送チャックの第一及び第二ビーズ保持帯域に関して移動可能で
あることができ、第一及び第二ビーズ保持帯域並びにガイド電極が、互いに選択
的に近づくことができる。別の実施態様においては、第一及び第二ビーズ保持帯域が互いに直接隣接してい
ない、ビーズ保持帯域配列を設定することができる。ガイド電極を適宜に配置し
た状態で、この配列は二次元的又は三次元的である。本発明によるガイド電極を用いた輸送チャックを使用して、ビーズを開始電極か
ら標的電極１０へ移送する方法も開示されている。この方法は、 [ａ]輸送チャ
ックの開始電極に第一の電位を印加して、吸引場を設定すること、及び[ｂ]ビー
ズを第一ビーズ保持帯域へ引き付け、保持することからなる。更に、[ｃ]開始電
極に印加された第一の電位を低減させ、[ｄ]輸送チャックの標的電極に第二の電
位を印加して、第二の吸引場を設定し、それによりビーズを標的電極へ引き付け
ることができる。また、[ｅ]起こり得るビーズ放出の前に、輸送チャックを所望の位置に合わせる
こともできる。更に、[ｆ]開始電極を接地させること、又は[ｇ]それに反発バイアスをかけて、
反発場を設定することもできる。[ｈ]ガイド電極に第三の電位を印加して、ガイ
ド吸引場を設定することによりガイド電極の有効性を増加させ、開始電極で生じ
た静電影像力を更に低減させる。開始電極から標的電極へビーズを好結果で移送する場合、[ｉ]ガイド電極に印加
された第三の電位を低減させることができ、[ｊ]ガイド電極を接地させること又
は[ｋ]ガイド反発バイアスをそれにかけて、反発ガイド場を設定することを含む
ことができる。定義全体を通じて、下記の定義を用いるものとする。 “ＡＣ”（交流）とは、多分周期的に、方向を逆にする任意の電流、又は極性が
変化する任意の印加電位を意味するものとする。ＡＣ波形とは、付加的な直流成
分を有するかあるいは有さない、繰り返し単一極性パルス（下記パルス参照）を
含む整流方形波形のような、かかる交流の任意の部分又は成分を示すものとする
。 “音響的”とは、空気中の音波を示すことができるが、より一般的には、ビーズ
ディスペンサー又はビーズ操作区画内で使用されるあらゆる弾性媒体の性質の任
意の変更を含むことができる。可能な弾性媒体としては、乾燥窒素又はその他の
気体、水、オイル、プロピレングリコール、フレオン（Freon）（登録商標）な
る商標名を有する化合物（炭素及びフッ素元素、塩素などの他のハロゲン類並び
に水素を含む脂肪族有機化合物）のどれでものような冷媒、砂などを挙げること
ができる。変更されることができる性質としては、圧力、粒子若しくは分子置換
、又は密度を挙げることができる。最も一般的には、スピーカー（以下の定義参
照）により与えられる、弾性媒体中の縦方向の圧縮波を用いて、音響効果が達成
されるが、弾性媒体の噴射又は流動を用いることにより生ずることもできる。 “吸引電極”とは、ビーズ、物体又は粒子などの物質を引き付け、保持し、ある
いは電気的に影響を与えるのに有効な任意の電極を含むものとする。 “ビーズ”とは、粒子、物体、タブレット、レセプタクルなどの操作されること
ができる任意の物質を示すものとする。ビーズは、メリフィールド型の固相合成
に用いられるスチレン系ポリマーなどのようなポリマー及び反応性ポリマー塊か
ら作られた任意及び全ての粉末、球体、ビーズを含むものとする。 “ビーズ接触表面”とは、ビーズへの衝撃、接触又は露出に関与し得るビーズ操
作チャックの全ての表面を含むものとし、そのような関与が物理的に助長される
か妨げられるかにはかかわらない。しかしながら、ビーズ保持帯域（下記の定義
参照）を具体的に議論する場合、ビーズ保持帯域は、ビーズ操作チャックにおけ
るその配置の記載を容易にするために、ビーズ接触表面の残りからは分離して考
えることができる。ビーズ接触表面は、ここで議論されているように、基体を保
持又は収容するのに用いることができる。 “ビーズ保持帯域”とは、ビーズ吸引電極により生じたビーズ吸引場が引き付け
、ビーズの保持を助けるビーズ接触表面の表面を含むものとする。 “バイアス”とは、導体に印加された任意の平均直流電圧を示すものとする。“
バイアス”とは、時間について平均した場合、非ゼロＤＣ印加全電圧を示す交流
（ＡＣ）、ＡＣ波形又はパルスを含むものとする。 “導体”及び“電極”とは、電流を運ぶことができる表面又は連続若しくは非連
続の組になった表面を含むものとする。 “ＤＣ”（直流）とは、一方向のみに流れる任意の準静電流、又は単一の変わら
ない極性を有する任意の印加電位を意味するものとする。 “誘電体”とは、最小電力の入力で電場を維持できる電気絶縁体のような誘電物
質を意味するものとする。この用語は、この定義を満たすように、例えば、無線
周波数印加電圧で操作されれば、中実金属を誘電体と考えることができるという
ように、一般に適用される。この誘電物質は、中実である必要はなく（例えば、
中空であってもよい）、サブストラクチャー（substructures）又は異なる構成
誘電サブパート(subparts)又は物質タイプから作ることができる。 “フローティング電極”とは、１つ又はそれ以上のビーズ保持帯域にビーズを引
き付ける目的のために、接地又は他の電極から電気的に絶縁され、１つ又はそれ
以上のビーズ電極に静電的に結合されている任意の電極を意味するものとする。
“パルス”とは、そうでなければ一定又はほぼ一定である印加電位の急速な変動
を意味するものとする。この変動は、基体上の電荷崩壊又は電荷漏洩に関連して
、有限の持続時間を有するものとする。形状では、１つのパルス又は一連のパル
スは、スパイク又はＡＣ波形の一部若しくは成分に類似することができる。ビーズ電極への印加電位を低減してビーズを放出させるという文脈、又は保持力
の低減という文脈におけるような“低減”とは、＋５００Ｖから−５００Ｖへ、
又はその逆のように、印加電位若しくは力の極性又は符号の低減及び逆転を含む
ものとする。 “シールド電極”とは、ビーズ接触表面又はその近くで用いられ、荷電ビーズが
、ビーズ保持帯域から発する吸引場により影響を受けるのを防ぐ（少なくとも部
分的に）か、あるいは局所的な電気吸引場を限定し、形作って（狭めて）、所望
のビーズ保持帯域のみにおいて、ビーズ保持を助長する電極を意味するものとす
る。 “スピーカー”とは、例えば、圧力変調により、音響エネルギーを与えることが
できる任意の拡声器、変換器、機械又は圧電装置などの装置を意味することがで
き、より一般的には、ビーズディスペンサー又はビーズ操作区画内で用いられる
弾性媒体の性質を変更できる任意の装置である。 “基体”とは、輸送チャックを使用する過程で、ビーズを受容又は収容する任意
の物質体を意味するものとする。それは、例えば、ビーズの形で、活性成分が引
き付けられ、保持されることができる投与剤形を含むことができる。基体は、例
えば、把持されるかあるいは輸送チャックのビーズ接触表面上に置かれ、各ビー
ズ保持帯域に隣接するか、又はその上で、粉末の形のビーズを受け取る。電極配列に関して、本発明は、開始電極のような少なくとも１つの電極に隣接し
て、ガイド電極の位置、大きさ及び方向が定められる場合のように、“隣接”と
いう用語を用いて規定されることがある。この文脈において、隣接という語は、
意図する効果の点で、近接、隣接又はほとんど隣接していることを意味するもの
とする。第一及び第二ビーズ保持帯域が互いに直接隣接している場合のように、
直接隣接という用語は、それらの間に他のビーズ保持帯域が置かれていることを
示すものとする。静電及び準静電という用語が、この開示全体を通じて用いられているが、本発明
で用いられる電極及び導体における電荷の時間変動の点で、制限することを意味
又は意図していないことを注意することも重要である。必要に応じて電荷を印加
し、除去するために、記載されているようにビーズ操作チャックを用いる過程で
、電流が流れることがあり、流れるであろう。“静電の”という用語の代わりに
、電気のという用語が用いられることもあるが、電気の又は静電の力がビーズを
引き付けるために用いられている間に、使用される印加電位の周波数が比較的低
く、即ち、無線周波数又はマイクロ波周波数のオーダーにあるようにはなってい
ないことを明確にするように、便宜的な区別がなされる。電位とは、電位又は印
加電圧を意味する。発明の詳細な説明図１、２及び３において、２つのピクセル又はビーズ保持帯域について構造が与
えられており、本発明によって用いられることができる輸送チャックの部分断面
図が示されている。図示されている輸送チャックは、単に説明的なものであり、
説明を容易にするだけのために、例示されているものである。それは、この発明
を実行するために使用できる多くの代表的な輸送チャック及び他のチャック構造
の１つである。図示された輸送チャックは、選択的に印加されるビーズ吸引場を提供するのに用
いることができる２つの平面ビーズ吸引電極を含んでいる。具体的に示されてい
るのは、開始電極９及び標的電極１０であり、これらは、空隙（又は所望であれ
ば絶縁体）によって相互に分離されており、平面誘電層Ｄの上面に固着又は接触
している。誘電層Ｄは、積層、粉末付着、又はマグネトロンスパッタリングや電
子ビーム蒸着などの薄膜付着のような、当該技術において知られている任意の数
の技術を用いて、開始電極９及び標的電極１０のいずれか一方又は両方に適用さ
れることができる。使用できる誘電体としては、コーニングパイレックス（Corn
ing Pyrex）７７４ガラス（Corning Inc. Corning, NY）やポリイミド樹脂など
の一般に入手可能な物質を挙げることができ、代表的な厚さは１０〜２０ミルで
ある。誘電層Ｄは、高電圧からオペレータを隔離して、ユーザーの安全を意図す
ることができる。一般に、図示されているような誘電層Ｄの外側の露出面は、図示されていないビ
ーズディスペンサー又は容器内のビーズ又は粒子への衝撃、接触又は露出に関与
し得るビーズ接触表面ＢＣＳを形成する。任意のビーズ保持帯域ＢＲＺでビーズ
又は粒子を引き付け、保持するために、１つ又はそれ以上の吸引電極ＡＥが、操
作されるこれらのビーズ又は粒子に関して、吸引的にバイアス付与されることが
できる。例えば、ワイヤ、導体、ケーブル、バイア（via）又は母線（図示せず
）を使用して、負の電位又はバイアスを開始電極９に印加することができ、図２
に示すように、負の記号で表された電荷を用いて示される。この吸引バイアスに
より、大まかに示されているような吸引場Ｅ_ａが得られ、第一のビーズ保持帯域
ＢＲＺでの保持のために、正味の正荷電ビーズ又は粒子を開始電極９の方向へ加
速することが見込まれる。図示されているように、開始電極９は、ビーズ接触表面ＢＣＳ又はビーズ保持帯
域ＢＲＺに露出されていない。しかし、開始電極９に印加された電位又は影像電
荷形成により生じた電場は、誘電層Ｄを通じて発出し、誘電体内の正味電場は、
誘電率εに従って、電気分極により減少し、異方性であることができる。ジョン
・デビッド・ジャクソン（John David Jackson）、古典電気力学（Classical El
ectrodynamics）第２版、１９７５、John Wiley & Sons, New York 参照。開始電極９の近傍において、静電影像場が図示されたＥ_ａと同じ一般方向を向い
ている状態で、上記のような強い静電影像力により、強力な保持が与えられる。
図３において、正味正電荷を有する単一のビーズ又は粒子が、正の記号で表され
た電荷を用いて示され、開始電極９に直接隣接したビーズ保持帯域ＢＲＺ内又は
そのページの下方向に示される開始電極９の突出に向かい合う領域内に保持され
る。開始電極９と接触して示されるビーズ又は粒子から生ずる、得られた静電影
像力の強さは、ビーズ電荷並びに誘電層Ｄの誘電率ε及び厚さｔ_Ｄの関数であり
、任意の電場低減効果を評価するように誘電層Ｄの誘電率εについて調整を行う
限り、上の式（４）の関係を用い、厚さｔ_Ｄを距離ｄの近似値として使用して、
求めることができる。分かり易くするために、正しい位置に移動して開始電極９
に影像電荷を形成する電荷キャリアーの存在は、記号では示していない。ビーズ
又は粒子が誘電層Ｄに接触しているときに生ずる静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}も示し
ていない。静電影像場は、典型的には大きさが大きく、もしそれが吸引場Ｅ_ａに
ついて示されたような矢印記号であったとすれば、同じ一般方向、即ち、開始電
極９の面に対して直角に向いているであろうが、典型的には、長すぎて、図上で
示すには不便である。ビーズ操作区画にまたがって印加された任意の識別場Ｅ_{ｄｉｓｃｒｉｍ}（図示せ
ず）及びそこで設定された任意の分極場Ｅ_ｐ（図示せず）は、ビーズ保持帯域Ｂ
ＲＺの近傍では比較的小さいので、そこにビーズを保持するように作用する任意
の正味又は全電場Ｅ_{ｒｅｔａｉｎ}は、静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}、任意の吸引場Ｅ _ａ及び任意の反発場Ｅ_ｒの和にほぼ等しい。

【式６】そして、電荷ｑを有する任意の保持されたビーズ上の、得られた保持力Ｆ_ｒｅｔ _ａｉｎは、実際に、静電影像力及び１つ又はそれ以上の吸引電極ＡＥにかけられ
た吸引又は反発バイアスのみの関数である。

【式７】ビーズ又は粒子を他の目的の場所へ移送するためには、開始電極にある静電影像
力から離し、式（５）において上で議論したように、滑り又は転がり法について
正味摩擦力を低減させて、保持力Ｆ_{ｒｅｔａｉｎ}を低減させなければならない。
さて、図４及び５について、図２の部分断面図が示されており、そこでは図５に
示したビーズを、正味正電荷で記号により示されている開始電極９へ反発バイア
スをかけることにより、従来法（所望の運動（DESIRED MOTION）と標識された矢
印により所望の運動方向が示されている）で、開始電極９から標的電極１０へ搬
送しようとしている。更に分かり易くするために、ビーズ又は粒子なしで開始電
極９上のこの反発バイアスを示し、開始電極９に向かって大まかに示されるよう
に印加された反発場Ｅ_ｒを表し、図４を単純化する。同時に、正味負電荷で記号
により示されている標的電極１０へ、吸引バイアスをかける。単純化された図４
は、標的電極１０に向かって大まかに示され、標的電極１０に隣接した第二ビー
ズ保持帯域にビーズ又は粒子が引き付けられ、保持されるようにする、新たに印
加された吸引場Ｅ_ａを示す。場Ｅ_ｒ及びＥ_ａは、通常、開始電極９により設定された静電影像力に最小の影響
を及ぼすであろうが、それらは、重ね合わせにより組み合わさって、図５に大ま
かな形で示される電気搬送場Ｅ_{ｔｒａｎｓｆｅｒ}を形成する。ここに示すように
、電気搬送場Ｅ_{ｔｒａｎｓｆｅｒ}は、反発場Ｅ_ｒと吸引場Ｅ_ａとの和である。

【式８】そして、これらの２つの寄与、開始電極９からの反発又は負の寄与及び標的電極
１０からの吸引寄与が、通常の方法でビーズを標的電極１０へ促すのに役立つ。
この結果は、静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}（開始電極９で生じた）の保持場Ｅ_ｒｅｔ _ａｉｎに対する寄与に加えて、電気搬送場からの別の寄与があるということであ
る。

【式９】場Ｅ_ｒ及びＥ_ａを設定するために印加された高印加吸引及び反発電位について、
この搬送場は、しばしば、所望のビーズ又は粒子運動を引き起こすのに十分であ
ることができるが、このような高電位は、他のビーズ又は粒子のアーク放電やミ
スルーティング（misrouting）の可能性を含む、先に述べた問題をしばしばもた
らす。このような問題に対する１つの可能な解決は、誘電層Ｄの厚さｔ_Ｄを、図６に示
すように、特定の値であるように賢明に選択することである。図６には、図５の
部分断面図が示されており、本発明によれば、輸送チャックが、選択された誘電
厚さｔ_{ｅｎｈａｎｃｅ}を取り入れている。開始電極９から標的電極１０へのビー
ズ又は粒子の確実で、繰り返し可能な搬送の確率を高めるのに十分なレベルに、
開始電極９の表面に生じる静電影像力を低下させるように、誘電厚さｔ_ｅｎｈａ _ｎｃｅを選択する。具体的には、静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}からの寄与を十分に低
減させて、印加された場合に、反発場Ｅ_ｒ及び吸引場Ｅ_ａを優勢にし、繰り返し
可能で確実な方法で、これらの場にビーズ又は粒子の空間フェイト（fate）を決
定させるように、誘電厚さｔ_{ｅｎｈａｎｃｅ}を選択する。上記式（４）を使用し
て、反発及び吸引印加場Ｅ_ｒ及びＥ_ａのみを用いて搬送させるのに十分弱く、し
かも空気流、微粒子の衝撃又は露出、輸送チャックの全移動及び重力の力のよう
な環境要因にもかかわらず、ビーズ又は粒子保持を助けるのには未だ十分強い状
態に、操作静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ}を減少させる誘電層Ｄの許容できる正味厚さ
ｄを計算することができる。これらの環境要因にもかかわらず、ビーズ又は粒子を保持させるのに開始電極９
において必要とされる最小静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ_ｍｉｎ}は、述べたように、
経験的に求めるか、あるいは計算することができる。ビーズ又は粒子のアーク放
電やミスルーティング（misrouting）を伴わずに、開始及び標的電極における反
発及び吸引場Ｅ_ａ及びＥ_ｒを用いて、依然として搬送をおこなわせる最大静電影
像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ_ｍａｘ}も、計算するか、あるいは経験的に求めることができ
る。誘電層Ｄの厚さｔ_Ｄは、任意の開始電極で得られた静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ} がＦ_{ｉｍａｇｅ_ｍｉｎ}とＦ_{ｉｍａｇｅ_ｍａｘ}との間にあるような任意の数の特
定の値ｔ_{ｅｎｈａｎｃｅ}となるように選択することができる。

【式１０】この方法は、ビーズ搬送の性能を高めるのを助けるが、信頼性と繰り返し性に関
する問題が、本発明で取り扱われることもある。発見されているより良い解決方法は、図７に示すようなガイド電極の使用である
。図７では、図５の部分断面図を示しているが、その時、１つのガイド電極を使
用して、本発明によるビーズ又は粒子移動を促進し、高めている。この方法を用
いて、開始電極９及び標的電極１０の一方又は両方、あるいはそれらの関連ビー
ズ保持帯域の一方又は両方に隣接して（典型的には上に）、ビーズ又は粒子に影
響を及ぼし、開始電極９からビーズ又は粒子を離れさせるのを助けるように、永
久的又は一時的に、位置、大きさ及び方向を定めたガイド電極（ガイド電極（GU
IDE ELECTRODE）と表示）により、全電場Ｅ_{ｔｏｔａｌ}に対する新しい寄与が導
入される。ガイド電極に吸引的にバイアス付与して、開始電極９から標的電極１
０への運動を更に促すことができる。具体的には、開始電極９の上にガイド電極を位置させることにより、開始電極９
に隣接したビーズ保持帯域ＢＲＺに保持されたビーズ又は粒子は、開始電極９か
らはなれる方向に向かって示されるように、このガイド電極により誘起された新
しいガイド場Ｅ_{ｇｕｉｄｅ}の影響を受けることになるであろう。ガイド電極によ
り提供されるこの新しいガイド電極は、２つの成分を有している。 [１]Ｅ_{ｇｕｉｄｅ_ｉｍａｇｅ}、ビーズ又は粒子に応答するガイド電極導電表面
上の電荷の再配列から生じる新しい静電ガイド影像場、及び [２] Ｅ_{ｇｕｉｄｅ_ａ}、ガイド電極が荷電ビーズ又は粒子の方向に吸引的にバイ
アス付与される場合にはいつでも生ずる新しいガイド吸引場。

【式１１】開始電極９及びその静電影像力Ｅ_{ｉｍａｇｅ}の方向とは逆の方向を指向するＥ_Ｇ _ＵＩＤＥの大きい成分ついて、ビーズ保持帯域ＢＲＺに保持されたビーズは、開
始電極９によって生じた保持場Ｅ_{ｒｅｔａｉｎ}（上記式（９）参照）の作用の部
分ベクトル相殺をその時受ける。ビーズが受ける全電場は、その時、ほぼ、保持
場とガイド場の和である。

【式１２】これらの場は、位置の関数として変化するが、全体の効果は、ビーズ又は粒子を
所定の場所に維持する傾向があるか、あるいは目標とする位置にビーズ又は粒子
を向けることを一層困難にすると思われる、開始電極９で生じた強い静電影像力
の作用の少なくともいくつかから、ビーズ又は粒子を解放することである。初期
の運動は、静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ}の作用が低減するために、摩擦力Ｆ_ｇの低下
によってより容易になる。全体の運動（全体運動（OVERALL MOTION）で表示）は
、ビーズが自由になって、標的電極１０の方向へ移動した状態の最終結果である
。ビーズは、一般に、より低い垂直の保持力Ｆ_{ｒｅｔａｉｎ}を有しながら、縦揺
れ、横移動、振動、回転などを受けるかもしれないが、結局は、確実且つ再現可
能に標的電極１０に保持されるようにさせられる。ここに一例として示したガイド電極は、シングル導電パッド、導電長片形、デュ
アル長片形、又はビーズ若しくは粒子にガイド場Ｅ_{ＧＵＩＤＥ}を生成させること
が見込める任意の他の構造を含むことができる。例えば、ガイド電極は、開始電
極９及びマトリックス又はアレイの一部を形成することができる多くの他の同様
な電極において、静電影像力Ｅ_{ｉｍａｇｅ}の作用を低減させるＥ_{ＧＵＩＤＥ}の周
期的な値を生成する導電メッシュであることができる。任意の保持されたビーズ若しくは粒子又はビーズ保持帯域若しくは吸引電極から
のガイド電極表面の間隔は、変化することができ、ビーズ又は粒子直径の平均及
び標準偏差、不規則の存在を含めて、ガイド電極の種類、もしあるにしても、予
期されるかあるいは許容できるガイド電極電位Ｖ_{ＧＵＩＤＥ}、並びに問題の開始
電極で生じた静電影像力Ｆ_{ｉｍａｇｅ}のベクトル相殺の量の関数である。この間
隔の特定値は、ビーズ又は粒子直径の数倍から数ミリメートル以上まで変化する
ことができ、上記式（４）に示した大まかなモデルのような任意の定量を用いて
、あるいは用いずに、経験的に求めることができる。実際には、荷電ビーズ又は粒子をビーズディスペンサー又は容器（図示せず）内
に導入することができる。正荷電ビーズ又は粒子を引き付け、保持するためには
、例えば、ビーズ容器内の導電表面、即ち摩擦帯電メッシュに正のバイアスをか
け、開始電極９に負のバイアスをかけることにより、識別場Ｅ_{ｄｉｓｃｒｉｍ}を
作り上げることができ、一方、接地シールド電極（図示せず）は、電場をはっき
り定めるのを助けることができ、任意又は全てのビーズ保持帯域ＢＲＺにおいて
、ビーズ又は粒子をそれらの意図する目的の場所へ導く。使用可能なビーズ又は粒子組成物は、当該技術においてよく知られており、代表
的には、ジビニルベンゼン共重合体、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、
ＰＥＧ−ＰＳの商品名でFramingham, MAのPerSeptive Biosystems社により供給
されているようなポリエチレングリコールグラフトポリスチレン、又はドイツの
Rapp Polymer GmbHにより供給されている架橋ポリエチレングリコール樹脂など
のポリマー系である。ビーズ又は粉末は、乾燥していることができ、あるいは水
溶液若しくは微粉末を吸収又は吸着したものであることができる。ビーズ又は粉
末は、例えば、乾燥ペイント又は蛍光粒子、あるいは摩擦電気的に帯電すること
ができる任意の他の粉末であることもできる。例えば、当該技術において知られているような、プラズマ帯電又は摩擦帯電（摩
擦又は接触帯電）を使用して、輸送チャックへの適用前に、ビーズ又は粉末を帯
電させることができる。摩擦帯電に用いることができる物質としては、ポリテト
ラフルオロエチレン（テフロン（TEFLON）（登録商標））及びクロロトリフルオ
ロエチレン、塩素化プロピレン、塩化ビニル、塩素化エーテル、４-クロロスチ
レン、４−クロロ−４−メトキシスチレン、スルホン、エピクロルヒドリン、ス
チレン、エチレン、炭酸塩、エチレンビニルアセテート、メチルメタクリレート
、酢酸ビニル、ビニルブチラール、２−ビニルピリジンスチレン、ナイロン及び
酸化エチレンのポリマーが挙げられる。例えば、ケー・シー・フリッシュ（K.C.
Frish）及びエー・パトシス（A. Patsis）、ポリマーの電気性質（Electrical
Properties of Polymers）(Technomic Publications, Westport, CT)の“ポリマ
ーの摩擦帯電（Triboelectrification of Polymers）”参照。ジェンシー・チャ
ン（Jen-shih Chang）、アーノルド・ジェイ・ケリー（Arnold J.Kelly）及びジ
ョセフ・エム・クロウリー（Joseph M.Crowley）編、静電気プロセスのハンドブ
ック（Handbook of Electrostatic Processes）、Marcel Dekker, Inc., New Yo
rk, 1995も参照。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及び負
に帯電する他の物質は、ビーズ、粒子又は物体上に正の電荷を生じる傾向がある
。ナイロン及び正に帯電する他の物質は、ビーズ、粒子又は物体上に負の電荷を
生じる傾向がある。ポリマービーズ又は粒子を摩擦帯電させるのに機械的震動を
用いる場合、ビーズ又は粒子の量又は質量に対するビーズ又は粒子を帯電させる
のに用いられる摩擦帯電物質の量又は質量の比は、電荷供与及び電荷受容粒子の
それぞれの全表面積がほぼ等しいようになっていることが好ましい。誘電層Ｄの露出された部分に形成されたビーズ保持帯域ＢＲＺは、平坦であると
して示されているが、窪んでいたり、傾斜していたり、鉢状であったり、あるい
はこの状況において適当な任意の他の形状を有することもできる。例えば、ビー
ズ又は粒子吸引、保持及び放出を促進できる形状、特にビーズ又は粒子サイズ選
択性を促進する形状が求められる。この発明を実施するのに必要な全ては、開始
電極９に隣接してガイド電極を介在させることである。この配置は、任意の吸引
バイアスがガイド電極にかけられ、任意の静電影像力がこのガイド電極により生
じ、ビーズを開始電極から離れさせて、ビーズ又は粒子を標的電極１０へ確実に
移送することをより容易にするように行われるべきである。任意の開始電極９は
、複数のビーズ保持帯域ＢＲＺに吸引場を与えるように働くことができる。ビーズ保持帯域ＢＲＺにおけるビーズ又は粒子捕捉の目視確認を助けるために、
開始電極９、誘電層Ｄ又は追加された他の構造体のどれにでも、孔（図示せず）
を設けることができる。このような孔は、ビーズ又は粒子が保持されているかど
うかを立証する目視又は光学的監視視野を与える。このような監視により、光透
過率換算の孔不透明度を測定する既知のセンサーを用いて、ビーズ保持帯域にお
けるビーズ又は粒子占有の立証を自動化することが可能となる。例えば、このよ
うな孔を透過した光は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、強化ＣＣＤアレイ、焦点面ア
レイ又はフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）などのアレイ検出器上に、光学的に
写像することができる。アレイ検出器としては、例えば、ＣＣＤ（DALSA, Inc.
（Easton CT）、Sarnoff Corporation（Princeton NJ）又はPrinceton Instrume
nts（Trenton NJ）から入手可能なものなど）、強化ＣＣＤアレイ（Princeton I
nstruments、Hamamatsu Corp.（Bridgewater, NJ）又はTucson, ARのPhotometri
cs Ltd. から入手可能なものなど）、焦点面アレイ（Scientific Imaging Techn
ologies Inc.（Beaverton OR）、Eastman Kodak Co. Inc.（Rochester NY）又は
Sarnoff Corporationから入手可能なものなど）、フォトダイオードアレイ（Ret
icon Corp. (Sunnyvale CA) 、Sensors Unlimited, Inc.（Princeton NJ）又はH
amamatsuから入手可能なものなど）又は光検出器アレイ（FLIR Systems Inc.（P
ortland OR）、Loral Corp.（New York NY）又はHughes Electronic Corp.（Los
Angels CA）から入手可能なものなど）であることができる。誘電層Dの代わりに、誘電体又は絶縁体として、空気、周囲気体又は真空を用い
ることができる。各要素を所定の位置に保持するために、絶縁された機械的隔離
体又は他のファスナを用いることができる。例えば、標的電極１０及び任意の他
の追加された要素と同じ面ではあるが、そこから分派している(offset)開始電極
９を保持するために、隔離体を用いることができる。このように、いくつかの実
施態様においては、開始電極９又は標的電極１０を、ビーズ接触面に直接露出さ
せることができる。あるいは、誘電層D、例えば開始電極９かあるいは標的電極
１０の隣接誘電層を取り除くことができる。図１から始まって図示されている輸送チャックは、一例として示されているだけ
であるが、適度の電気的及び機械的要件を満足する任意の知られている技術を用
いることができるので、その伝導層及び電極を形成する製造技術は、かなり変わ
り得ると言うべきである。例えば、開始電極９及び標的電極１０を形成するため
に、ほとんど任意の金属を用いることができ、任意の有用な厚さ、好ましくは約
１０００オングストローム〜１０ミクロン（１００，０００オングストローム）
の、酸化錫インジウム、真鍮、白金、銅又は金などの熱的又は電気的に付着させ
た金属を個々に含むことができる。誘電層Dについても同じことが当てはまり、
用いられる物質は、周囲の電極と両立し、予期される印加電圧に耐えるのに十分
な絶縁耐力を有する任意の種類のものであることができ、セラミック物質、二酸
化ケイ素、アルミナ、ポリイミド樹脂及びシート、ポリエチレン、テトラフルオ
ロエチレン（テフロン）、他のパーフルオロポリマー又は他の適当なポリマー、
酸化アルミニウム及び酸化チタンなどの金属酸化物、並びにカルシウム及びマグ
ネシウムのチタン酸塩が挙げられる。誘電層Dは、厚さが１０オングストローム
〜１０００ミクロンの範囲にある。所望であれば、公知の接着材を用いて、種々
の層を組み合わせることができる。一般に、開始電極９及び標的電極１０などの吸引電極ＡＥは、それぞれ制御され
たビーズ保持帯域を別々に有する任意の数の別々にアドレス可能なピクセル又は
素子を、ｘ及びyの２方向に含むことができる。電気的及び電子的技術、例えば
、プラズマディスプレイドライバ技術で知られているように、アドレッシングを
促進するために、任意の数の公知手段及び構造体を用いることができる。この方
法で、粒子を中継して、複合合成又は分析を容易にすることができる。さて、図８には、図示されるように開始電極と標的電極とを含む、個々のビーズ
保持帯域に対応する直線状に配列されたビーズ吸引電極の平面略図が示されてい
る。開始電極９から標的電極１０へ（所望の運動（DESIRED MOTION））で示され
た方向に移送を行う従来の手段では、上記の問題が起こるであろう。しかし、図９に示すようなサンプル構造を用いると、移送特性が著しく改善され
る。図９は、図８に示したような直線状に配列されたビーズ吸引電極の平面略図
を示すが、ここでは、２つのガイド電極が吸引電極ＡＥ（明瞭にするために、こ
こではより長く示されている）上に介在して、本発明による一次元移送を助け、
高めている。上記操作原理は、全体運動（OVERALL MOTION）として示されている
直線方向の任意の数の移送に、ここでも当てはまる。さて、図１０及び１１について、二次元ビーズ又は粒子運動を高める同様の模式
図が開示されている。図１０は、図示されるように開始電極（ORIGINATION ELEC
TRODE）と標的電極（TARGET ELECTRODE）とを含む、ビーズ保持帯域に対応する
二次元に配列されたビーズ吸引電極ＡＥの平面略図を示す。また、図１１に示す
ように、複数のガイド電極帯の追加又は表示を加えることができ、図１１は、図
１０の二次元に配列されたビーズ吸引電極の同じ平面略図を示すが、水平に存在
する３つのガイド電極を用いている。また、Ｅ_{ＧＵＩＤＥ}が吸引電極ＡＥで生じ
た静電影像場Ｅ_{ｉｍａｇｅ}の実質的に反対の方向の成分を有している状態で、同
じ原理が当てはまる。ビーズ又は粒子が、ページ上で水平方向に移動するように
示されているとしても（全体運動（OVERALL MOTION）と表示）、真の二次元ビー
ズ又は粒子移動が可能である。さて、図１２においては、図１１に示したのと同じ種類の平面略図が示されてお
り、そこでは、ビーズ運動が、示されているように開始電極から標的電極へ、ペ
ージ上に示されているように斜めである。開始電極と標的電極が、互いに直接隣
接していないことに注意のこと。与えられたガイド電極を介しての操作に付随して、輸送チャック又は選択された
吸引電極ＡＥの全運動が与えられる。図１３においては、図１１及び１２に示すような二次元に配列されたビーズ吸引
電極をそれぞれ含む、２つの隣接二次元マニプレータの可能な配置を示す。２Ｄ
マニプレータ１（2D MANIPULATOR 1）として表される第一の輸送チャック又は
アレイは、ビーズ又は粒子（ビーズ（BEAD））が、２Ｄマニプレータ２（2D MAN
IPULATOR 2）として表される第二の輸送チャック又はアレイに保持された状態で
示されている。２Ｄマニプレータ２（2D MANIPULATOR 2）は、それ自身、水平運
動（モータによる運動制御（MOTION CONTROL BY MOTOR））を与えるステッパー
モータ（図示せず）により助けられるマトリックス操作中に全水平運動を受けて
いる。ステッパーモータによって与えられるこの全運動は、ビーズ運動（ビーズ
運動（BEAD MOTION））を生じることができ、ガイド電極だけの使用では、そう
でなければ困難であるかもしれない所望の位置へビーズを移送させることができ
る。２Ｄマニプレータ２（2D MANIPULATOR 2）の全運動は、ページ上で、あるい
は三次元空間において他の電極に向かって及びそれから垂直であることもできる
。好ましくは、ガイド電極電位Ｖ_{ＧＵＩＤＥ}は、開始電極9と標的電極１０の代数
的電位Ｖ_ｏｒｉｇとＶ_{ｔａｒｇｅｔ}との間に保たれるが、このような規制は、特
に、ビーズ位置の情報フィードバックを用いて電圧が変調されれば、厳密に必要
ではない。

【式１３】もし必要であれば、開始電極においてビーズに静電影像力がない場合、本発明を
用いる輸送チャックは、ガイド電極電位を低減させることにより、例えば、反発
バイアス又は電位をガイド電極に印加し、それにより上記吸引ガイド場_Ｅｇｕｉ _{ｄｅ_ａ} の代わりに反発ガイド場Ｅ_{ｇｕｉｄｅ_ｒ}を設定することにより、ガイド
電極から標的電極へのビーズの反発を行うことができる別のモードに入ることが
できる。あるいは、ガイド電極を接地することができる。実験的立証により、ガイド電極を使用することの操作利点が確認される。１０μ
ｍの誘電体で被覆された吸引電極ＡＥ用組み合わせ構造体を用いて、５００μｍ
の高分子量ポリスチレンビーズ又は粒子で、任意の数の開始電極から標的電極へ
のビーズ搬送が確認され、そこでは、吸引電極における吸引バイアスは、例えば
、２００〜２０００ボルト（好ましくは、１００〜５００ボルト）の範囲にあり
、Ｖ_{ＧＵＩＤＥ}は、上記のように、Ｖ_ｏｒｉｇとＶ_{ｔａｒｇｅｔ}との間にある。
負に帯電したビーズ又は粒子を操作する場合は、印加電圧を、この議論で与えら
れたものから単に逆にすることができる。有用な電極としては、例えば、５０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは、１００〜５００
μｍの幅を有する吸引電極が挙げられる。長さは、例えば、対応する大きさであ
ることができ、あるいは吸引電極が長片形である場合は、実質的により長いもの
であることができる。ガイド電極は、例えば、ビーズ接触表面から１０μｍ〜１
ｍｍ、好ましくは２５μｍ〜２５０μｍの間隔を置いて設けられている。ガイド
電極は、例えば、長片形、スクリーン、有孔シートなどであることができる。Ｖ _ｏｒｉｇは、ビーズ又は粒子を引き付けるように作動する場合は、例えば、０ボ
ルト〜２，０００ボルト、好ましくは１００ボルト〜５００ボルトであり、ビー
ズ又は粒子を反発するように作動する場合は、反対の極性を用いて、０ボルト〜
２，０００ボルト、好ましくは５０ボルト〜５００ボルトである。Ｖ_{ｔａｒｇｅ} _ｔは、例えば、１００ボルト〜１，０００ボルト、好ましくは２００ボルト〜３
００ボルトである。上昇及び下降電位が鋭角であることが、ビーズ又は粒子の搬
送を高めると信じられるので、電位の作動のタイミング及び同期が重要であると
考えられる。ガイド電極は、輸送チャックのビーズ保持帯域に関して移動可能であることがで
き、輸送チャックのビーズ保持帯域及びガイド電極は、ビーズ搬送中に選択的に
互いに近付いて助けることができる。この移動は、自動マトリックス操作ライン
、計数装置又は付着ステーション（例えば、製薬的に活性な成分を搬送する場合
に使用される）において有用であることができる。ガイド電極は、ビーズ又は粒子がそれらを通過するようにするべく、大きさ及び
形状を定めることもできる。図１４については、吸引電極ＡＥ間の三次元ビーズ
移動を促進し、高めるためのガイド電極を用いた、本発明による可能な三次元ビ
ーズ操作系の部分断面図が示されている。図示されているように、ビーズ又は粒
子（ビーズ（BEAD））は、一方の垂直レベルにおける開始電極から他方の垂直レ
ベルでの標的電極へ、ページ上を斜めに移動しており、表されているような斜め
の全体運動（OVERALL MOTION）を用いて示される。開始電極が、標的電極と直接
隣接していないことに注意のこと。上に述べたように、開始電極においてビーズ
に静電影像力がない場合、反発電位をガイド電極に印加し、それにより上記吸引
ガイド場_{Ｅｇｕｉｄｅ_ａ}の代わりに反発ガイド場Ｅ_{ｇｕｉｄｅ_ｒ}を設定するこ
とにより、ガイド電極から異なる垂直レベルにある標的電極などの標的電極への
ビーズの反発を行うことができる。この点で、ビーズ又は粒子が標的電極へ移動
する途中で通過するときに、それらがガイド電極に付着するのを防ぐことができ
る。ガイド電極を有する輸送チャックを使用する過程で、ガイド電極を用いない多く
の従来の操作モードを使用することができる。ビーズの拾い上げ及び保持のため
には、ビーズ接触表面に露出されているかあるいは露出されていない吸引電極Ａ
Ｅに電気的にバイアス付与を行って、ビーズ又は粒子を引き付け、一方、ビーズ
ディスペンサー又は容器内の他の導電表面には、反対にバイアス付与することが
できる。任意の数のビーズ電極９を用いることができ、公知の手段によりそれら
を個々別々に連結して、二次元での個々及び選択的なアドレッシングを促進する
ことができる。一旦引き付けられ、保持されると、輸送チャック上のビーズ又は粒子は、輸送チ
ャック全体を移動させることにより基体、マイクロタイタープレート又はその他
の目的の場所へ随意的に輸送されるか、あるいは目的とする基体又はプレートが
、チャックへ運ばれる。次いで、印加電圧のいずれか又は全てが逆になるかある
いは零にセットされたとき、ビーズ又は粒子は、制御された方法で、解放又は放
出される。例えば、ビーズ解放の場合、開始電極９は、ショート若しくは接地（
０ボルト）させられるか、又は反対の印加電圧を持つことができる。随意的には
、電場を形成するのに、任意のシールド電極を用いる場合、ビーズ放出中、ビー
ズ又は粒子に反発するように、このようなシールド電極にバイアスを付与するこ
とができる。ビーズ放出及び載置の助けとなるように、音響解放機構又は方法を
用いることができる。標的電極へのビーズ搬送中、吸引バイアスを標的電極にかけて、ビーズを標的電
極へ促すことができる。上述のように、吸引電位を電極に印加して、摩擦力を低
減させることにより、この工程中のガイド電極の有効性を高めることができる。
開始電極から標的電極への搬送が成功すると、上述のように、ガイド電極をおそ
らく接地するか、あるいはガイド反発バイアスをそれにかけることを含めて、ガ
イド電極に印加される第三の電位を低減させることができる。本発明による輸送チャックを使用する場合、温度は、−５０℃と２００℃の間で
あることが好ましく、より好ましくは、約２２℃と６０℃の間である。結露が生
じない限り、相対湿度は０〜１００パーセントであり、より好ましくは、相対湿
度は約３０パーセントである。与えられたようなガイド電極を使用する際に、このようなチャックのビーズ接触
表面をビーズ又は粒子に露出し、チャックの各ｘ−ｙアドレス可能ウエル、ピク
セル又は個々の空間素子と関連する１つ又はそれ以上の吸引電極ＡＥに、吸引バ
イアスを選択的にかけて、ビーズ保持帯域にビーズ又は粒子を選択的に引き付け
、保持し、次いで、隣接ガイド電極によって、１つ又はそれ以上のビーズ又は粒
子を標的とする目的の場所上へ移動させることができる。この移動は、上述のよ
うに、電位Ｖ_{ＧＵＩＤＥ}を用いて行われることができ、あるいは１つ又は複数の
開始電極にすでに設定された静電影像力を低減するのに、介在ガイド電極が与え
ることができる競合する静電影像力を単に利用して、行うことができる。次いで
、必要に応じて、各ビーズ保持帯域に関連する電圧を選択的に逆にするか又は低
減させることにより、輸送チャックを他の同様なチャック又は他の目的の場所と
連携させることができる。チャックにより引き付けられたビーズ又は粒子、特に全体のサイズが大きい、例
えば直径３ｍｍの大径ビーズ、粒子又は物体は、生基体（viable substrates）
となり、製薬的に活性な化合物で被覆されることができる。このようなビーズ又
は粒子は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース樹脂などの水溶性フィルム製の
長楕円形状を含むことができるであろう。例えば、錠剤用の食用基体のシート又
は吸入基体のシートを用いて、この工程を大規模連続生産にスケールアップする
ことができる。例えば、Polymer Films Inc. (Rockville CT)から入手可能なエ
ジソンＭフィルム（Edison M Film）Ｍ−９００又はＥＭ１１００などのヒドロ
キシプロピルメチルセルロースを使用することができる。一般に、ビーズ直径の
大きさは、１ミクロン未満から１０００ミクロン以上までの範囲とすることがで
き、１５０ミクロンがかなり典型的である。米国特許第５，７１４，００７号、
“基体のあらかじめ限定された領域に医薬粉末を静電的に付着させる装置”及び
１９９６年６月６日出願の米国特許出願番号０８／６５９，５０１参照。本教示を通じて、静電チャックは、高い解像度（resolution）及び精度で、標的
とする目的の場所へのチャック内（intra-chuck）ビーズ搬送を行うことができ
る。ガイド電極を用いることで、ビーズ１個分の直径ほどの小さいピッチを持っ
た、より小さい電極間ピッチが可能となる。これらの方法は、ＰＥＧ（ポリエチ
レングリコール）被覆ビーズ又は粒子及びその他の医薬ビーズ又は粒子に使用で
きる。ビーズ又は粒子の多数の行又は列は、均一な物質輸送、計数又はマトリッ
クス操作を受けることができる。特許及び特許出願を含むがそれらに限定されるものではない、本明細書に引用さ
れた全ての刊行物及び参考文献は、各個々の刊行物又は参考文献が、具体的且つ
個々に示されて、完全に記載されているものとしてここに参照のために記載され
ているいるかのように、ここに参照のために全文が記載されている。本出願が優
先権を主張するいずれの特許出願も、刊行物及び参考文献について上記したよう
に、その全文がここに参照のために記載されている。好ましい実施態様を強調して本発明を記載してきたが、好ましい装置及び方法の
変形を用いることができること、及び具体的にここに記載されたものとは違った
ように本発明を実施できることが意図されていることは、当業者にとって明白で
あろう。従って、本発明は、次に続く請求範囲によって規定される本発明の精神
及び範囲内に含まれる全ての変更を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの異なるそれぞれのビーズ保持帯域に対応する開始及び標的電極を示す輸
送チャックの一例の部分断面図を示す。

【図２】開始電極にかけられた吸引バイアスを用いた、図１の輸送チャックの部分断面
図を示す。

【図３】ビーズが開始電極へ引き付けられ、それにより保持され、開始電極へかけられ
た吸引バイアスにより助けられた状態における図２の輸送チャックの部分断面図
を示す。

【図４】開始電極へ反発バイアスがかけられ、標的電極へ吸引バイアスがかけられた状
態で、選択された大まかな電場を示す図２の輸送チャックの部分断面図を示す。

【図５】開始電極でのビーズが、標的電極の方向へ促されている状態における図４の部分
断面図を示す。

【図６】本発明により、輸送チャックが、選択された誘電厚さｔ_{ｅｎｈａｎｃｅ}を取り入
れている図５の部分断面図を示す。

【図７】本発明によるビーズ移動を促進し、高めるガイド電極を用いた図５の部分断面
図を示す。

【図８】開始電極と標的電極とを含む、ビーズ保持帯域に対応する直線状に配列された
ビーズ吸引電極の平面略図を示す。

【図９】本発明による一次元ビーズ移動を促進し、高める２つのガイド電極を用いた、
図８に示したのと同様な直線状に配列されたビーズ吸引電極の平面略図を示す。

【図１０】開始電極と標的電極とを含む、ビーズ保持帯域に対応する二次元に配列された
ビーズ吸引電極の平面略図を示す。

【図１１】示されたビーズがページ上で水平方向に移動する状態で、本発明による二次元
ビーズ移動を促進し、高める３つのガイド電極を用いた、図１０に示したのと同
様な二次元に配列されたビーズ吸引電極の平面略図を示す。

【図１２】示されたビーズがページ上で斜めに移動する状態で、本発明による二次元ビー
ズ移動を促進し、高める３つのガイド電極を用いた、図１０に示したのと同様な
二次元に配列されたビーズ吸引電極の他の平面略図を示す。

【図１３】マトリックス操作がステッパーモータにより助けられるようにした、図１１及
び１２に示したような二次元に配列されたビーズ吸引電極をそれぞれ含む２つの
隣接二次元マニプレータの可能な配置を示す。

【図１４】示されたビーズがページ上で斜めに移動する状態で、本発明による三次元ビーズ
移動を促進し、高めるガイド電極を用いた、本発明による可能な三次元ビーズ操
作系の部分断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者シン，バワアメリカ合衆国ニュージャージー州 08043，ヴォールヒース，ホワイテドライヴ 12 (72)発明者リーヴェンバーグ，ハワード，クリストファーアメリカ合衆国ニュージャージー州 08540，プリンストン，ホンタイネコート 16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子を、それが第一の電極によって保持される第一の位
置から、それが第二の電極によって保持される第二の位置へ移動させる方法であ
り、第二の電極に電位を印加して粒子を引き付けること、及び第一の位置における粒子からガイド電極へ分派印加することからなり、この印加
電位は、第一の位置への粒子の吸引力を十分に低減させるのに有効であり、第二
の電極で印加される電位を、第一の位置から第二の位置へ粒子を移動させるのに
有効であるものである方法。
【請求項２】２つの印加工程の適用前には、第一の位置において粒子を保
持するのに十分な影像力を維持すると共に、第一の電極と粒子との間に誘起され
る影像力を十分に低減させるように選択された誘電体により、第一の位置から第
一の電極を分離して、該印加工程を、電極間の電圧アーク放電を伴わずに粒子を
移動させるのに有効であるようにする請求項1記載の方法。
【請求項３】ビーズ接触面（ＢＣＳ）上の第一及び第二ビーズ保持帯域（
ＢＲＺ）へ粒子を引き付け、第一及び第二ビーズ保持帯域から粒子を保持及び放
出し、これらの粒子の少なくとも１つを第一ビーズ保持帯域から第二ビーズ保持
帯域へ移動させるのを助けるための輸送チャックであり、該輸送チャック第一ビーズ保持帯域において吸引場（Ｅ_ａ）を選択的に設定する開始電極（９）
、第二ビーズ保持帯域において吸引場を選択的に設定する標的電極（１０）、ガイド場（Ｅ_{ＧＵＩＤＥ}）を設定するように、開始電極、標的電極、第一及び第
二ビーズ保持帯域の少なくとも１つに隣接して、位置、大きさ及び方向を定めた
ガイド電極からなり、そのガイド場が、第一ビーズ保持帯域において保持された粒子のいずれをも第一
ビーズ保持帯域から搬出させる輸送チャック。
【請求項４】ガイド電極が、これらのビーズの少なくとも１つに関して、
吸引的にバイアス付与されている（biased attractively）請求項３記載の輸送
チャック。
【請求項５】第一ビーズ保持帯域と開始電極との間、又は第二ビーズ保持
帯域と標的電極との間に位置する誘電体（Ｄ）を更に有する請求項３記載の輸送
チャック。
【請求項６】誘電体が、選ばれた誘電体厚さ（ｔ_{ｅｎｈａｎｃｅ}）を有す
る請求項５記載の輸送チャック。
【請求項７】ガイド電極が、輸送チャックの第一及び第二ビーズ保持帯域
に関して移動可能であり、第一及び第二ビーズ保持帯域並びにガイド電極が、互
いに選択的に近づくことができる請求項３記載の輸送チャック。
【請求項８】第一及び第二ビーズ保持帯域が互いに直接隣接していないビ
ーズ保持帯域配列を更に有する請求項３記載の輸送チャック。
【請求項９】配列が二次元的である請求項８記載の輸送チャック。
【請求項１０】配列が三次元的である請求項８記載の輸送チャック。
【請求項１１】 [ａ]請求項１記載の輸送チャックの開始電極に第一の電位
（Ｖ_ｏｒｉｇ）を印加して、吸引場（Ｅ_ａ）を設定すること、及び [ｂ]ビーズを第一ビーズ保持帯域へ引き付け、保持することからなる、輸送チャックを用いてビーズを輸送する方法。
【請求項１２】 [ｃ]開始電極に印加された第一の電位を低減させること、及
び [ｄ]輸送チャックの標的電極に第二の電位（Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}）を印加して、第二
の吸引場を設定し、それによりビーズを標的電極へ引き付けることを更に含む請
求項１１記載の方法。
【請求項１３】 [ｅ]輸送チャックを所望の位置に合わせることを更に含む請
求項１２記載の方法。
【請求項１４】 [ｆ]開始電極を接地させることを更に含む請求項１２記載の
方法。
【請求項１５】 [ｇ]開始電極に反発バイアスをかけて、反発場（Ｅ_ｒ）を設定
することを更に含む請求項１２記載の方法。
【請求項１６】 [ｈ]輸送チャックのガイド電極に第三の電位（ＶＧＵＩＤＥ）
を印加して、ガイド吸引場（Ｅｇｕｉｄｅ_ａ）を設定することを更に含む請求
項１２記載の方法。
【請求項１７】 [ｉ]ガイド電極に印加された第三の電位を低減させることを更
に含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】 [ｊ]ガイド電極を接地させることを更に含む請求項１７記載の
方法。
【請求項１９】 [ｋ]ガイド電極にガイド反発バイアスをかけて、反発ガイド場
（Ｅ_{ｇｕｉｄｅ_ｒ}）を設定することを更に含む請求項１７記載の方法。