JP2011206769A - 粒子を運動および濃縮させるためのスコダ泳動ならびに方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動場および移動度変動場は互いに相関している。本方法および装置は、例えば媒体中でDNAまたはRNAを濃縮するために用いられる。ある媒体から他の中へ粒子を抽出させるための方法および装置は、第二媒体中で粒子の真ドリフトではなく、第一媒体から第二媒体中への粒子の真ドリフトを引き起こす交互駆動場を適用する。
【選択図】なし
Description
tential and an application for the separation of small particles,Phys.Rev.Lett.76:22,4277-4280(27 May,1996);Magnasco,forced thermal ratchets,Phys.Rev.Lett.71:10,1477-1481(6 Sept.1993)がある。
上記においてnはいずれかの整数または整数の組(例えば、n∈{1,2,3,…}またはn∈{2,4,6,…}またはn∈{1,4,7,…})である。整数nは規則的に間隔をあける必要はない。例えば、本発明の方法は、整数nの組が非周期的連続からなるケースで機能するようにできる。それ以外の周期的波形f(t)またはg(t)は、例えば、波形の谷(またはピーク)をランダムに省くことにより非周期的にできる。
駆動場
・時変電場;
・時変磁場;
・媒体中の時変流;
・媒体中ある種の時変密度勾配;
・時変重力または加速場(例えば、粒子を含有した媒体を加速させて、重力または加速場の方向に対して媒体の向きを周期的に変えることにより得られる);
・またはその他
一部の態様において、f(t)は交互に方向転換する力を粒子に加え、ここで力の大きさは各方向で同一である。他の態様において、f(t)は、粒子に加わる力の大きさが他よりも一方向で大きくなるように、交互に方向転換する成分と交互に方向転換しないバイアス成分とを組み合わせている。バイアス成分はDC成分と称され、一方交互変換成分はAC成分と称される。
・粒子が荷電粒子(例えばイオン)である場合は、電場が駆動場に用いられる。電気的に中性の粒子は、電気的中性粒子に荷電粒子を結合させることにより、電場に応答性とさせられる。一部の場合、中性分子のような電気的中性粒子は、荷電分子のような荷電粒子に担持させられる。例えば、荷電ミセルと相互作用する中性タンパク質は、駆動場とミセルとの相互作用を介して電気駆動場により駆動される。
・粒子が媒体の場合と異なる誘電率を有している場合、時変勾配を有する電場が誘電泳動により媒体で粒子の動きを駆動しうる。
・粒子が磁性物質を含有している場合(例えば、対象の粒子が磁力より影響されるタイプの小さなビーズ、例えば強磁性ビーズと結合させうる場合)、磁場が駆動場に用いられる。
・粒子が媒体の場合と異なる磁化率を有している場合、媒体に対する粒子の動きを磁気泳動により駆動させるために磁場の勾配が用いられる。
・粒子が媒体の場合と異なる密度を有している場合、粒子に及ぼす重力または他の加速作用が媒体に対する粒子の動きを駆動させる。媒体を音響場に曝すことにより、AC加速が一部の態様で行われる。
移動度変動場
・媒体の温度を変える;
・駆動場と同調して変わる強度および/または偏光および/または波長を有した光または他の放射線に粒子を曝す;
・粒子が通過する媒体の部分へ電場を掛ける;
・粒子が通過する媒体へ磁場を掛ける(磁場は、例えば、粒子に伴う磁気双極子の向きを変え、それにより粒子の抗力の係数に影響を与えるか、または適切な磁気レオロジー流体を含んでなる媒体の粘度を変える);
・粒子が通過する媒体の部分へ音響シグナルを加える;
・媒体で種の濃度に周期的変化を引き起こす;
・電気浸透効果を利用する;
・媒体で周期的化学変化を引き起こす;
・粒子を媒体中の他の粒子または媒体の成分と周期的に結合および解離させる;
・媒体によりうける静水圧を変える;
・媒体中の粒子によりうける有効抗力に変化をもたらすように媒体の物理的寸法を変える;
・磁場を媒体に掛ける。
電気泳動駆動場のような駆動場に応じて粒子の移動度を変える効果も用いうる。
・媒体の当該部分に放射線を向けて、媒体の該部分を加熱する;
・媒体の当該部分と熱接触しているヒーターまたはクーラーを作動させる;
・吸熱または発熱化学反応を媒体の当該部分で(または媒体の当該部分と熱接触している箇所で)生じさせる;および
・その他
本発明の一部態様において、媒体は、放射線を吸収して、吸収された放射線エネルギーを熱として放出する物質を含んでなる。一部の態様において、動かされる粒子付近における媒体の局所加熱は、粒子自体により吸収され熱として放出される波長を有した電磁放射線で粒子を照射することにより行われる。このような態様では、加熱が粒子に局所的であるように、媒体の諸成分により有意に吸収または熱変換されない放射線の波長を選択することが有利である。
・粒子の形態;
・ある他の粒子の形態;
・媒体中で互いのまたは他の種もしくは構造への粒子の結合;
・媒体中の種の互いの結合;媒体の粘度;または
・その他
化学変化は、例えば、架橋を光学的に誘導するか、あるいはフェロセンのような光活性分子の酸化または還元を光学的に誘導することにより、光学的に誘導される。化学変化は、化学種を媒体中へ導入することにより誘導してもよい。化学変化として:媒体のpHを変える変化;媒体中で1種以上の化学種の濃度を変える変化;またはその他のうち1以上もある。
・媒体は小さな磁気ビーズを含有してもよい。ビーズはポリマーマトリックス中のポリマーと結合させてもよい。磁場を掛けることにより、ビーズは粒子路から引き離され、こうして粒子によりうける媒体の有効粘度を減らせる。
・媒体は、適用磁場で変わる粘度を有した磁気レオロジー流体でもよい。
粒子
・タンパク質、RNA、DNAおよび適切な脂質のような電気的に荷電したまたは中性の生体高分子;長鎖ポリマー;ポリペプチド;
・ミセルまたは他の超分子アセンブリーのような分子の凝集体;
・磁気ビーズまたは荷電ビーズが付着しうる粒子;
・生きた微生物;および
・その他
媒体
・アガロースゲルまたは性能最適化ポリマー(POP)ゲル(Perkin Elmer Corporationから入手可能)のようなゲル;
・水性またはその他の溶液;
・ポリマーのからみ合い液体溶液;
・粘稠または濃密溶液;
・運動が向けられている分子(または他の粒子)と特異的に結合するようなポリマーの溶液;
・アクリルアミド、直線状ポリアクリルアミド;
・対象の粒子が微小加工構造との頻繁な衝突または相互作用によりからみ合わされまたは遅延されうるような間隔をあけた、ポストの並びなどのような微小加工構造;
・エントロピー捕捉により分子と相互作用するような構造(例えば、Craighead et al.,Science,12 May 2000,Vol.288);
・PluronicTMF127(BASFから入手可能)のような高粘度流体;
・水;または
・その他
媒体は、粒子が動く上で適した特徴を有するように選択される。粒子がDNAの粒子である場合、適切なポリマーゲルは本発明者らにより現在好まれている媒体である。本発明の一部具体的態様において、粒子はDNAを含んでなり、媒体はアガロースゲルまたは適切な水溶液を含んでなる。一部の態様で、水溶液はアガロースゲルのようなゲルと混合された細菌増殖培地である。
2Dスコダ泳動
3Dスコダ泳動
制御システム
例
例1‐SCODAによる粒子の電気泳動濃縮
μ(t)=μ0+μ1cos(ωt) (10)
この場合に、ν(t)の時間平均は以下である:
ν=kE2 (12)
上記においてkは定数であり、Eは電場の大きさである。この場合に、粒子の速さは電場の大きさの2乗に比例する。粒子の有効移動度(即ち、ドリフト速度の小さな変化dνと電場の小さな変化dEとの関係)は適用電場の大きさで変わる。
dνx=2kEdExおよびdνy=kEdEy (16)
式(16)から、電場の摂動の粒子速度に及ぼす影響が周囲場のものと比例する大きさを有していることがわかる。電場と同方向を有する摂動は、電場と垂直な摂動より2倍大きな粒子速度に及ぼす影響力を有している。
Ex=Ecos(ωt)およびEy=Esin(ωt) (17)
式(17)から式(14)および(15)へ値を代入すると、定数項、角周波数ωを有するサインおよびコサイン項と角周波数2ωを有するサインおよびコサイン項との合計である、という結果を得る。2ωの角周波数を有するコサイン項のみが真粒子ドリフトに寄与するように、参照の枠が選択される。これらの項のみを求めると、次を得る:
dEx=−dEqxcos(2ωt)およびdEy=−dEqycos(2ωt) (19)
それは次のように示される:
・媒体と物理的接触しているクーラーの使用で媒体を冷却し、媒体の周りを循環している緩衝液を冷却し、冷気を媒体に吹付けるかまたは媒体を蒸発で冷却する;
・媒体を非常に薄くすることで、媒体に流れる電流を減らし、媒体からの熱の放散を改善する;
・ヒートシンクとして働く熱伝導性基板に媒体を載せる;
・化学処理により、または導電性の増加を引き起こす不必要種を媒体から離すことにより、媒体の導電性を減らす;
・緩衝液のリザーバーを用意し、緩衝液が蒸発したら媒体周辺の緩衝液を補充する(例えば図3A参照);
・媒体の温度をモニターする温度センサーを1以上用意し、電極に流れる電流を制御することで許容範囲内に留まるよう媒体の温度を制御する;および
・電場以外の駆動場を用いる。
例2‐3D SCODA
例4‐SCODAによるサイズ選択
例5‐DNAの精製
・濃縮させることが望まれるDNAのフラグメントまたは他の分子への望ましくない分子の結合を減少させる;
・そのように望まれるならば、存在するRNAの量を減少させる;
・DNAへの損傷を防ぐ;および/または
・SCODAにより濃縮されない成分へ望ましくない分子を分解させる。
例6‐選択媒体によるSCODA
例7‐電気駆動場および熱移動度変動場
例8‐電気駆動場および光学移動度変動場
・駆動場が粒子を一方向に押しやるときにはある波長または偏光の放射線を適用し、駆動場が反対方向に粒子を押しやるときには異なる波長または偏光の放射線を適用する;
・駆動場が粒子を一方向に押しやるときにはある強度の放射線を適用し、駆動場が反対方向に粒子を押しやるときには低強度の放射線を適用する;
・駆動場と非ゼロ相関を有する時変強度g(t)をもつ放射線を適用する;
・その他
・エリア45Aおよび45Bを交互に照射するために、適切な光学システムにより単一ランプから光が当てられる;
・制御可能な光伝導または反射を有する機械的または電気機械的フィルター、シャッター、マスクまたは他の器具の適切な配置により、1以上のランプからの光がエリア45Aおよび45Bで交互に遮断される;および
・その他
Y方向の集束は、媒体11に対して90度で光パターンおよび電場を回転させることにより行える。
例9‐局所的粘度変化による光学移動度変動
粒子の移動度は媒体の粘度に依存する。粒子は吸収バンドを有している。吸収バンドに波長を有する放射エネルギーを吸収すると、粒子は放射されたエネルギーを熱として放出する。
例10‐駆動場としての流体流
例11‐移動度を変える周期的希釈/濃縮の使用
例12‐病原体検出
例13‐粒子移動度の磁気制御
例14‐駆動場としての加速度
例15‐脱塩用のSCODA
SCODA方法および装置で可能な一部のバリエーション
・駆動および移動度変動場のうち一方を発生させることは不必要である。ある他の目的のために既に存在する場またはノイズすらも含む適切な存在場が、f(t)またはg(t)のうち一方に用いられる。この存在場は検出でき、真ドリフトを生じる駆動場と同調して粒子の移動度が変わるように、検出された場と同調して第二の場が適用されてもよい。
・一定電圧で物理的に回転する電極も、2D SCODAに用いられる回転場をシミュレートするために用いられる。
・小さなDCバイアスも、集束スポットの位置をシフトさせるために用いうる。
・本発明の一部態様では、粒子がSCODAにより濃縮されると予想される箇所で、媒体中にウェルを用意する。ウェルは適切な緩衝液で満たされる。SCODA誘導濃度勾配の結果として、粒子はウェル中に拡散しうる。粒子はピペットまたは他の移送器具でウェルから抽出される。
粒子抽出法および装置
ν=μE (27)
直線系の場合、μは一定である。一定の電気泳動移動度を有する粒子は、ZIFEが媒体に適用された場合に、媒体中で真移動を行わない(即ち、それらの真速度はゼロである)。対照的に、非直線系では、粒子は電場振幅に依存性の電気泳動移動度を有する。このような非直線系では、大きな移動度を生じる方向に粒子の真移動がある。このような非直線系において、粒子速度は以下で与えられる:
ν=μ(E)E (28)
μ(E)=μ0+kE (29)
これら粒子の移動度は電場Eの振幅に応じて増加することがわかる。一定電場Eの影響下で粒子により移動される距離dはd=νtで与えられる。図11で示された形の電場パルスが適用されると、粒子はt2で移動する距離よりも大きな距離をt1で移動する(パルスは大きな場振幅を有する)。これは、粒子により移動される距離に式(27)および(29)を当てはめることで示せる。したがって、“前”方向、即ち振幅の局所電場E1が適用された方向で粒子の真ドリフトがある。
一部の可能な異なる粒子抽出方法および装置
・非荷電または電気的中性分子の抽出も、それらの分子が荷電分子により運ばれるならば、ここで開示された方法および装置を用いて行える。例えば、荷電ミセルと相互作用する中性タンパク質が、ミセルとの相互作用により電気泳動で抽出される。
・ZIFEの実施に用いられる波形は一方向またはその他に偏ってもよい。偏向ZIFEはサイズに応じて粒子の選択的分離を促せる。
Claims (184)
- 媒体中で粒子の運動を引き起こす方法であって、
時変駆動場を粒子に掛けて、交互に方向転換する時変駆動力を粒子に加えること、および
駆動場とタイプが異なる、および駆動場と配向していない、のうち一方または双方である移動度変動場を粒子に掛けること
を含んでなり、
駆動場および移動度変動場が、ある期間中同時に適用され、移動度変動場が、該期間中駆動場と非ゼロ相関を有するように、媒体中粒子の移動度を該期間中、時間依存性にさせる方法。 - 駆動場が周期的変動駆動力を粒子に加える、請求項1に記載の方法。
- 駆動力が、駆動場の整数回のサイクルで平均してゼロに等しい、請求項2に記載の方法。
- 移動度変動場が粒子の移動度を周期的に変動させる、請求項2または3に記載の方法。
- 粒子の駆動力および変動移動度が実質的に一定の位相関係を有している、請求項4に記載の方法。
- 移動度変動場の不在下で駆動場を粒子に掛けると、粒子の正味の運動を引き起こさない、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 駆動場の不在下で移動度変動場を粒子に掛けると、粒子の正味の運動を引き起こさない、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が駆動場および移動度変動場の一緒の適用から生じる速度νを有し、νが駆動場および移動度変動場の独立した適用から生じる粒子速度の合計とは異なる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 駆動力が同調して正弦曲線的に変わる、請求項2または3に記載の方法。
- 駆動場および移動度変動場が、双方とも同タイプのものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 駆動場および移動度変動場が、異なるタイプのものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 駆動場が時変電場を含んでなる、請求項11または12に記載の方法。
- 粒子が荷電分子を含んでなる、請求項13に記載の方法。
- 粒子の各々が、荷電粒子に結合された電気的中性粒子を含んでなる、請求項13に記載の方法。
- 粒子が媒体のものとは異なる誘電率を有し、電場が時変勾配を有する、請求項13に記載の方法。
- 駆動場が時変磁場を含んでなる、請求項11または12に記載の方法。
- 粒子が強磁性物質を含んでなる、請求項17に記載の方法。
- 粒子が、分子に結合された強磁性ビーズを含んでなる、請求項18に記載の方法。
- 粒子が媒体のものとは異なる磁気感受性を有し、磁場が時変勾配を有している、請求項18に記載の方法。
- 駆動場が媒体中で時変流を含んでなる、請求項11に記載の方法。
- 駆動場が、媒体中においてある種の時変密度勾配を含んでなる、請求項11に記載の方法。
- 駆動場が時変重力または加速場を含んでなる、請求項11または12に記載の方法。
- 媒体を加速し、加速の方向に対して媒体の向きを周期的に変える、請求項23に記載の方法。
- 駆動場が音響場を含んでなる、請求項11または12に記載の方法。
- 粒子が生きた生物を含んでなる、請求項12に記載の方法。
- 駆動場が、第一方向に並べられた交互電場を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 粒子の速度が適用電場の非直線関数であり、移動度変動場が第一方向と交わる交互成分を有した電場を含んでなる、請求項27に記載の方法。
- 駆動場により加えられる力が第一周波数で変わり、移動度変動場が第二周波数と同調して変わり、および第一周波数が第二周波数の2倍である、請求項27または28に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、粒子の形態に変化をもたらす、請求項1〜29のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体の速度に変化をもたらす、請求項1〜29のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体の温度を変化させることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、粒子を電磁放射線へ曝して、該放射線の強度、偏光または波長のうち1以上が駆動場と同調して変わることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、粒子が通る媒体の少なくとも一部に電場を掛けることを含んでなる、請求項11〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、粒子が通る媒体に磁場を掛けることを含んでなる、請求項11〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が磁気双極子を含んでなり、磁場の適用が駆動力の方向に対し同調して磁気双極子の向きを変えさせる、請求項35に記載の方法。
- 媒体が磁気レオロジー流体を含んでなり、磁場の適用が磁気レオロジー流体の粘度に変化をもたらす、請求項35に記載の方法。
- 媒体中で表面に沿い粒子を移動させ、移動度変動場の適用が粒子と表面との相互作用を変えることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体に音響シグナルを加えることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体中における種の濃度に周期的変化をもたらすことを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、電気浸透効果をもたらすことを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体中で周期的化学変化を引き起こすことを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体中における他の粒子と周期的に粒子を結合および解離させることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、粒子を媒体の成分と周期的に結合および解離させることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体によりうける静水圧を変えることを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子の寸法程度の物理的寸法を有する媒体のエリアで粒子を通過させ、移動度変動場の適用が媒体のエリアの物理的寸法を変えて、媒体のエリアで粒子によりうける有効抗力に変化をもたらすことを含んでなる、請求項12〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体の少なくとも一部に放射線を向けて、放射線を媒体中で吸収させることを含んでなる、請求項32に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体と熱接触している1以上のヒーターまたはクーラーを作動させることを含んでなる、請求項32に記載の方法。
- 移動度変動場の適用が、媒体でまたは媒体と熱接触している箇所で、吸熱または発熱化学反応を生じさせることを含んでなる、請求項32に記載の方法。
- 粒子が電磁吸収バンドを有し、移動度変動場の適用が、電磁吸収バンドに波長を有する放射線を粒子に向けることを含んでなる、請求項32に記載の方法。
- 粒子が、放射線に応答して形態に可逆的変化をうける成分を含んでなる、請求項33に記載の方法。
- 粒子が、放射線に応答して形態に可逆的変化をうける分子に結合されたDNAを含んでなる、請求項33に記載の方法。
- 粒子がアゾベンゼン分子を含んでなる、請求項33に記載の方法。
- 粒子がスピロピラン類分子を含んでなる、請求項33に記載の方法。
- 電磁放射線の適用が、媒体中でポリマーの部分的架橋を引き起こす、請求項33に記載の方法。
- 放射線が、媒体中における粒子の移動度に直接影響を与える、請求項33に記載の方法。
- 放射線の少なくとも一部が粒子により吸収され、粒子のすぐ近くで媒体に熱として放出され、それにより粒子のすぐ近くにおける媒体の一部分のみの粘度が粒子からの熱の放出により変えられる、請求項33に記載の方法。
- 媒体中で定常音響波を発生する、請求項39に記載の方法。
- 化学変化が粒子の形態を変える、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が、媒体中における粒子以外の種の形態を変える、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が、粒子の互いの結合性を変える、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が、媒体中における他の種または構造への粒子の結合性を変える、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が、媒体中における種の互いの結合性を変える、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が媒体の粘度を変える、請求項42に記載の方法。
- 媒体へ光線を当てることにより化学変化を引き起こすことを含んでなる、請求項42に記載の方法。
- 媒体中で光活性分子の酸化または還元を光学的に誘導する、請求項63に記載の方法。
- 光活性分子がフェロセンを含んでなる、請求項65に記載の方法。
- 媒体中へ化学種を導入することにより化学変化を誘導する、請求項42に記載の方法。
- 化学変化が媒体のpHを変える、請求項42に記載の方法。
- 媒体が強磁性粒子を含んでなり、磁場の適用が強磁性粒子を粒子路から引き離すまたはそこへ引き寄せる、請求項35に記載の方法。
- 磁場の適用が、媒体の粘度を二次元パターンで変えさせることを含んでなる、請求項35に記載の方法。
- 媒体が磁気粒子を含んでなり、磁場の適用が媒体の磁気粒子を互いに凝集させる、請求項71に記載の方法。
- 磁場の適用が、粒子を抗力誘導表面の方へ引き寄せるか、またはそこから移動させる、請求項35に記載の方法。
- 移動度変動場が、第一方向と交わる交互成分を有した電場を含んでなる、請求項27に記載の方法。
- 電気移動度変動場が、粒子を抗力誘導表面の方へ引き寄せるか、またはそこから移動させる、請求項74に記載の方法。
- 磁場の適用が粒子を凝集させる、請求項35に記載の方法。
- 粒子が生体高分子を含んでなる、請求項1〜76のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子が荷電している、請求項77に記載の方法。
- 生体高分子が電気的に中性である、請求項77に記載の方法。
- 生体高分子がタンパク質を含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子がRNAを含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子がDNAを含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子が脂質を含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子がポリマーを含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 生体高分子がポリペプチドを含んでなる、請求項77〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が分子の凝集物を含んでなる、請求項1〜76のいずれか一項に記載の方法。
- 凝集物がミセルを含んでなる、請求項86に記載の方法。
- 媒体がゲルを含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- ゲルがアガロースゲルを含んでなる、請求項88に記載の方法。
- 媒体がポリマーの液体溶液を含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体が、粒子と結合するようにされた結合部位を含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体がアクリルアミドまたはポリアクリルアミドを含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体がポストの微小加工並びを含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- エントロピー捕捉により粒子を媒体と相互作用させることを含んでなる、請求項1〜87のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、2D表面上で運動するように実質上拘束されている、請求項1〜94のいずれか一項に記載の方法。
- 2D表面が媒体の薄層を含んでなる、請求項95に記載の方法。
- 媒体が三次元量を有し、該方法が駆動力の面を周期的に変えることにより媒体中の箇所で粒子を濃縮させることを含んでなる、請求項1〜95のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体が第一部および第二部を含んでなり、該方法が、第一部で第一移動度変動場および第二部で第二移動度変動場を適用し、駆動場および第一移動度変動場が第一部の粒子を第二部の方へ動かせ、駆動場および第二移動度変動場が第二部の粒子を第一部の方へ動かせることを含んでなる、請求項1〜97のいずれか一項に記載の方法。
- 駆動場の適用および移動度変動場の適用が、粒子を含有した媒体へ2つの独立した時変電場を掛ける、請求項1に記載の方法。
- 2つの独立した電場が、期間の少なくとも一部で互いに配向していない、請求項99に記載の方法。
- 第一電場が、媒体のエリア内で双極場に近い、請求項99または100に記載の方法。
- 第二電場が、媒体のエリア内で四極場に近い、請求項99〜101のいずれか一項に記載の方法。
- 第一電場の時間変動が、媒体のエリアにある箇所の周りで、第一電場の回転を構成している、請求項99〜102のいずれか一項に記載の方法。
- 第二電場の時間変動が、媒体のエリアにある箇所の周りで、第二電場の回転を構成している、請求項99〜103のいずれか一項に記載の方法。
- 第一電場の時間変動が第一角周波数で媒体のエリアにある箇所の周りで第一電場の回転を構成し、第二電場の時間変動が第二角周波数で媒体のエリアにある箇所の周りで第二電場の回転を構成し、第二角周波数が第一角周波数の2倍である、請求項99〜102のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体が第一媒体を構成し、該方法が、次いで、
界面で第一媒体に隣接する第二媒体を用意し、該第二媒体において、粒子が抽出駆動場の強度で実質上直線的に変わる速度を有しており、
複数の抽出期間の場合、交互に、
抽出期間の第一部では、第一抽出駆動場を界面に掛け、第一抽出駆動場が、抽出期間の第一部で、第一距離だけ第一媒体中の粒子を界面の方へ動かせ、
抽出期間の第二部では、第二抽出駆動場を界面に掛け、第二抽出駆動場が、第一抽出駆動場とは異なる強度を有し、抽出期間の第二部で第一距離より少ない第二距離だけ第一媒体中の粒子を界面から移動させ、
粒子を界面から第二媒体中へ通させる
ことを含んでなる抽出方法で第一媒体から粒子を抽出することを含んでなる、請求項1〜105のいずれか一項に記載の方法。 - 粒子を第二媒体中で濃縮されるようにすることを含んでなる、請求項106に記載の方法。
- 第二媒体が緩衝液を含んでなる、請求項106または107に記載の方法。
- 粒子を含有した第二媒体を移送器具中に吸引する、請求項106〜108のいずれか一項に記載の方法。
- 媒体が第一媒体を構成し、該方法が、次いで、
抽出期間中に、時変抽出駆動場および時変抽出移動度変動場を粒子に掛け、抽出駆動場が時変抽出駆動力を粒子に加え、抽出駆動力が交互に方向転換して、界面に向けられ、
粒子が第二媒体へ入るまで第一媒体中の粒子が第一真速度で界面の方へドリフトするよう期間中駆動場と非ゼロ相関を有するように、抽出移動度変動場が第一媒体中の粒子の移動度を期間中に変えさせる
ことを含んでなる抽出方法で第一媒体から第二媒体中へ粒子を抽出することを含んでなる、請求項1〜105のいずれか一項に記載の方法。 - 第一ドリフト速度より有意に小さなまたはゼロの真ドリフト速度を第二媒体中で粒子が有するように、抽出移動度変動場のみを粒子に掛けることを含んでなる、請求項110に記載の方法。
- 抽出移動度変動場が、第二媒体中の粒子の移動度に有意な影響を与えない、請求項110に記載の方法。
- 駆動場の強度で変わる移動度を粒子が有する第一媒体から粒子を抽出する方法であって、該方法が、
界面で第一媒体に隣接する第二媒体を用意し、
界面に向けられた成分を有する非対称時変抽出駆動場を適用し、抽出駆動場が、界面の方への第一真ドリフト速度を第一媒体中の粒子にもたせ、
粒子を界面から第二媒体中へドリフトさせる
ことからなり、
抽出駆動場の影響下で、第二媒体中の粒子が、
第一真ドリフト速度より有意に小さな、界面から離れる真ドリフト速度を有するか、または
実質的にゼロである真ドリフト速度を有するか、または
界面の方へ向けられた真ドリフト速度を有する方法。 - 粒子が荷電され、抽出駆動場が交互電場を含んでなる、請求項113に記載の方法。
- 交互電場の1サイクルでの時間積分が実質的にゼロである、請求項114に記載の方法。
- 交互電場が、第二媒体中の粒子のものを界面の方へ動かせる傾向をもつ方向にDCバイアスを有する、請求項114に記載の方法。
- 第二媒体が緩衝液を含んでなる、請求項113〜117のいずれか一項に記載の方法。
- 第一媒体がゲルを含んでなる、請求項113〜118のいずれか一項に記載の方法。
- ゲルがアガロースゲルを含んでなる、請求項118に記載の方法。
- 粒子が、抽出駆動場の強度に依存した、第一媒体中の移動度を有している、請求項113〜119のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、抽出駆動場の強度に依存していない、第二媒体中の移動度を有している、請求項113〜120のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が第一粒子を構成し、第二粒子が第一媒体中に存在し、抽出駆動場の影響下で、第一媒体中の第二粒子が、
ゼロ、および
第一真ドリフト速度より有意に小さい
のうち少なくとも一方である真ドリフト速度を有している、請求項113〜122のいずれか一項に記載の方法。 - 第一媒体から荷電粒子を抽出する方法であって、該方法が、
界面で第一媒体に隣接する第二媒体を用意し、
界面に向けられた交互、非対称、ゼロ積分フィールド電気泳動場を適用し、そして
ゼロ積分フィールド電気泳動場の影響下で第一媒体から界面へ第一真ドリフト速度で粒子をドリフトさせ、
粒子を第二媒体へ入れて、界面近くの第二媒体中で濃縮されるようにさせる
ことを含んでなる、方法。 - ゼロ積分フィールド電気泳動場の1サイクルでの時間積分が実質的にゼロである、請求項123に記載の方法。
- 第二媒体中の粒子のものを界面の方へ動かせる傾向となるように向けられたDC電気バイアス場を含んでなる、請求項123に記載の方法。
- 第二媒体が緩衝液を含んでなる、請求項123〜125のいずれか一項に記載の方法。
- 第一媒体がゲルを含んでなる、請求項123〜126のいずれか一項に記載の方法。
- ゲルがアガロースゲルを含んでなる、請求項127に記載の方法。
- 粒子が、電場強度に依存した、第一媒体中の移動度を有している、請求項123〜128のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、ゼロ積分フィールド電気泳動場の強度に実質的に依存していない、第二媒体中の移動度を有している、請求項123〜129のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が第一粒子を構成し、第二粒子が第一媒体中に存在し、ゼロ積分フィールド電気泳動場の影響下で、第一媒体中の第二粒子が、
ゼロ、および
第一真ドリフト速度より有意に小さい
のうち少なくとも一方である真ドリフト速度を界面方向に有している、請求項123〜130のいずれか一項に記載の方法。 - 粒子がDNAを含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が生体高分子を含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子がタンパク質を含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子がRNAを含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が脂質分子を含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子がポリマーを含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子がポリペプチドを含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が分子の凝集物を含んでなる、請求項113〜131のいずれか一項に記載の方法。
- 凝集物がミセルを含んでなる、請求項139に記載の方法。
- 粒子を濃縮する装置であって、
粒子が移動性である媒体の本体と、
時変駆動場を媒体へ伝えるために接続された第一場源であって、該駆動場が、交互に方向転換する時変駆動力を媒体中の粒子へ印加可能な第一場源と、
時変移動度変動場を媒体へ伝えるために接続された第二場源であって、移動度変動場が、駆動場とタイプが異なる、および駆動場と配向していない、のうち一方または双方である第二場源と、
期間中に媒体の少なくとも一部へ駆動場および移動度変動場を同時に掛けるように設計された制御システムと
を備えた装置。 - 媒体の本体が薄層を含んでなる、請求項141に記載の装置。
- 薄層の両側で実質的に一定の電位で維持された伸長電極を含んでなる、請求項141に記載の装置。
- 媒体がゲルを含んでなる、請求項141〜143のいずれか一項に記載の装置。
- ゲルがアガロースゲルを含んでなる、請求項144に記載の装置。
- 媒体が、粒子と選択的に結合する結合部位を含んでなる、請求項141〜145のいずれか一項に記載の装置。
- 選択的結合部位が、粒子中に存在する核酸配列と相補的な核酸の配列を含んでなる、請求項146に記載の装置。
- 第一場源が、3以上の非同一線上電極と、一連の電圧パターンを電極へ掛けるように制御システムにより制御される電源を含んでなる、請求項141〜147のいずれか一項に記載の装置。
- 第二場源が、駆動力の時間変動と同調して媒体の温度を変えるように接続されたヒーターを含んでなる、請求項141〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 第二場源が磁場源を含んでなる、請求項141〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 第二場源が電磁放射線源を含んでなる、請求項141〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 電磁放射線源が光源を含んでなる、請求項151に記載の装置。
- 光源が、交互明および暗エリアのパターンで媒体を照射するように設計されている、請求項152に記載の装置。
- 光源が、交互明および暗エリアを定めるマスクを含んでなる、請求項153に記載の装置。
- パターンが第一パターンを構成し、第一パターンによる媒体の照射と第一パターンの負である第二パターンによる媒体の照射との間で切り換えられるように光源が設計されている、請求項152に記載の装置。
- 第一および第二マスクを含んでなり、第一マスクを介して媒体を照射することで第一パターンを作るように光源が設計され、第二マスクを介して媒体を照射することで第二パターンを作るように光源が設計されている、請求項155に記載の装置。
- 第一および第二パターンに加えて第三および第四パターン間で媒体の照射間に切り換えられるように光源が設計されており、第三パターンが第一マスクの明および暗エリア間の境界と交わる境界を有した交互明および暗エリアを含んでなり、第四パターンが第三パターンの負である、請求項155に記載の装置。
- 第一、第二、第三および第四パターンが各々、複数の平行に並ぶ交互暗および明ストリップを含んでなる、請求項157に記載の装置。
- 第三および第四パターンのストリップが、第一および第二パターンのストリップへ実質的上右角度で向けられている、請求項158に記載の装置。
- 第三および第四マスクを含んでなり、第三マスクを介して媒体を照射することで第三パターンを作るように光源が設計され、第四マスクを介して媒体を照射することで第四パターンを作るように光源が設計されている、請求項157〜159のいずれか一項に記載の装置。
- 光源が複数の光源を含んでなり、該装置が、光の選択されたパターンを媒体で生じさせるように光源を働かせるために接続された回路を含んでなる、請求項152に記載の装置。
- 第二場源が音響場源を含んでなる、請求項141〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 第二場源が、溶媒のリザーバーと、時間変動的に溶媒を媒体へ掛けるための手段を含んでなる、請求項141〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 媒体がチャンバーに入れられ、装置がチャンバー内の圧力を下げるための手段を含んでなる、請求項163に記載の装置。
- 媒体と熱接触しているクーラーを含んでなる、請求項141〜164のいずれか一項に記載の装置。
- 媒体が、大分子と結合した磁気ビーズを含んでなる、請求項150に記載の装置。
- 媒体が、ポリマーの分子と結合した磁気ビーズを含んでなる、請求項150に記載の装置。
- 粒子を濃縮する装置であって、
電場強度の関数である移動度で粒子が移動性である媒体の本体と、
媒体と電気的接触している3以上の非同一線上電極と、
第一方向へ向けられた交互成分を有する第一電場および第一方向と交わる交互成分を有する第二電場を媒体へ掛けるように経時的に電極へ適用される電圧を変えるために接続された制御システムと
を備えた装置。 - 第一電場が第一周波数で交互に方向転換し、第二電場が第二周波数で交互に方向転換し、第一周波数が第二周波数の2倍である、請求項168に記載の装置。
- 第一電場が第一周波数で交互に方向転換し、第二電場が第二周波数で交互に方向転換し、第二周波数が第一周波数の2倍である、請求項168に記載の装置。
- 第一および第二電場の合計が媒体のエリア内で双極場に近い第一成分および媒体のエリア内で四極場に近い第二成分を有するように、制御システムが電圧を電極へ掛けるように設計されている、請求項168〜170のいずれか一項に記載の装置。
- 媒体のエリアにある位置の周りで第一および第二成分の回転を構成するように、コントローラーが同調して第一成分を変えさせるように設計されている、請求項171に記載の装置。
- 第一成分の時間変動が第一角周波数で特徴づけられ、第二成分の時間変動が第一角周波数の2倍である第二角周波数で特徴づけられる、請求項172に記載の装置。
- 媒体が薄層で置かれている、請求項168〜173のいずれか一項に記載の装置。
- 薄層の両側で実質的に一定の電位で維持された伸長電極を含んでなる、請求項174に記載の装置。
- 媒体の本体が平坦薄層を含んでなり、電極が薄層の平面で実質的に置かれている、請求項168〜175のいずれか一項に記載の装置。
- 媒体がゲルを含んでなり、電極がゲルと接触している導電性緩衝液中に置かれている、請求項168〜176のいずれか一項に記載の装置。
- 媒体がゲルを含んでなる、請求項168〜176のいずれか一項に記載の装置。
- ゲルがアガロースゲルを含んでなる、請求項178に記載の装置。
- 媒体が、粒子と選択的に結合する結合部位を含んでなる、請求項168〜179のいずれか一項に記載の装置。
- 選択的結合部位が、粒子中に存在する核酸配列と相補的な核酸の配列を含んでなる、請求項180に記載の装置。
- 媒体中で粒子の運動を引き起こす装置であって、
時変駆動場を粒子に掛けるための第一手段であって、該駆動場が交互に方向転換する時変駆動力を粒子に加える第一手段と、
移動度変動場を粒子に掛けるための第二手段であって、該移動度変動場が、駆動場とタイプが異なる、および駆動場と配向していない、のうち一方または双方である第二手段と、
駆動場および移動度変動場がある期間中同時に適用され、移動度変動場が、該期間中駆動場と非ゼロ相関を有する手法で、媒体中粒子の移動度を該期間中、時間依存性とさせるように、協調的に第一および第二手段を操作するための手段と
を備えた装置。 - ここで記載された新規の有用な発明的特徴、特徴および/または手段の組合せ、特徴および/または手段の準組合せを含んでなる装置。
- ここで記載された新規の有用な発明的ステップ、ステップおよび/または作業の組合せ、ステップおよび/または作業の準組合せを含んでなる方法。
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