JP2601595B2 - 複数の電界の印加により分子を移動させる方法および装置 - Google Patents

複数の電界の印加により分子を移動させる方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般に、生化学、ポリマー科学、分子遺伝
学、および電子工学の分野における技術革新の成果を統
合するような方法で適用される電気泳動およびフォトリ
ソグフィの分野に関する。詳しくは、本発明は、複数の
電界を同時にまたは順次に印加することにより荷電分子
または粒子を媒体中で移動させる方法、およびこの方法
を実行するための装置に関する。
発明の背景 電気泳動とは、荷電した粒子、イオン、または分子を
分離および同定する分析方法である。これは、媒液中の
荷電種を移動させるために電界を印加することを含む。
最も頻繁に研究される種は、通常は高分子電界質であ
る、タンパク質およびDNAフラグメントなどの生体高分
子である。しかし、電気泳動は、様々な細胞、細菌、お
よびウィルス物質を含むあらゆる荷電物質を分離するた
めに使用され得る。pHおよびイオン強度が一定であれ
ば、特定の高分子電界質の電荷の絶対値数は一定であ
る。このような粒子に対イオンに取り囲まれ、そして様
々な電荷、大きさ（体積および形状）を有し、これらが
移動を行う。分子は印加される電界の下では各々移動度
が異なるため、これにより分離される。移動度の違いは
分子の電荷および摩擦抵抗特性が異なることによる。分
子の荷電度が大きいほどおよび分子が流れに対して抵抗
が少ない形であるほど移動は速くなる。
いくつかの分子種を含有する混合物を電気泳動分離媒
体に加え、電界が印加されると、各々電荷が異なる成分
はシステム中を様々な速度で移動し、混合物が分離す
る。各成分の移動度に依存してバンドが現れる。正確な
位置（従って媒体の導入地点とは反対側の端部に各成分
が出現する時間）は、pH、イオン強度、イオンのタイ
プ、および媒体がイオン緩衝液、ポリマー溶液、または
架橋性ゲルなどのゲルであるかどうかという点が影響す
ることによって、高分子電界質の周囲の媒体との相互作
用に依存する。架橋性ゲルおよびポリマー溶液はサイズ
による分解、つまりふるい分けに影響を与え得る。従っ
て、電気泳動は、（１）遊離溶液による、および（２）
ゲル電気泳動という２つの基本的なタイプに分類され得
る。最も頻繁に使用されるゲル媒体は、ポリアクリルア
ミド（PAGEとして知られる）およびアガロースゲルに基
づくものである。
遊離溶接およびゲル電気泳動の分離実験を組み合わせ
ることにより、混合物中の各成分の数および各々の相対
量などの多くの情報が得られる。各成分が特に、例えば
抗原−抗体結合により同定されるときは、特定の成分の
存在が確実に同定される。この結果、電気泳動は生体工
学における高分子分析の基礎となっている。
従来の電気泳動媒体は寸法が大きくmmの単位である。
電気泳動技術の分野において、最近、高性能の毛細管電
気泳動が開発された。この方法によれば、分離用の媒体
は内径25から100ミクロンの空洞ファイバーよりなる。
この分離用配置により、高電流が空洞ファイバー形状の
媒体を通過し得る。毛細管のサイズが小さいためジュー
ル熱が効率的に除去され得る。この結果、試料分析時間
が大幅に短縮される。しかし、このような高性能の電気
泳動は、分離を行うためには依然として高電圧のDC電源
（例えば数10kvまで）を使用する必要がある。さらに、
ゲルを充填した毛細管は市販されておらず、また作製す
るのは困難である。類似した考えとして平板ゲル媒体を
使用する方法があるが、これには非常に薄い平板を使用
する必要がある。この場合、ゲルは非常に収縮して、平
板の縁部には中心部より強い応力がかかる。従って、同
一の試料を、縁部および中央部トラックの両方を使用し
て分離すると、異なる分離パターンが示される。これは
平板ゲル電気泳動における重要な問題である。この場合
もまた、毛細管電気泳動におけるように高電圧電源が必
要であり、得られた分離（最良のものは得られないが）
は全く満足のいくものと言うわけではない。
毛細管および平板電気泳動の両方において、印加され
る電界は一定であるため受動的である。交差電界および
パルスフィールド電気泳動（2D電気泳動）の方法が開示
されているが、これらの適用には限度がある。両方の場
合において、遊離溶液であってもゲルであっても、分離
用媒体全体は特定の時間には同一の印加電界下にある。
電界は時間的に変化し得るが、空間的には設計により変
化しない。従って、分離される荷電粒子の試料全体はい
かなる特定時間においても同じ電界下にある。
発明の要旨 本発明は、荷電分子などの荷電粒子を、荷電分子を含
有する媒体に沿って同時におよび／または順次に連続し
て印加される複数の電界と反応して媒体内で移動させ、
これにより荷電分子を正確なおよび制御された方法で移
動させることに関する。電界の移動は空間的および時間
的に正確に制御され得る。媒体中の荷電粒子は、特定の
タイプの荷電粒子が各々互いに分離するように移動し
得、これにより非常に原理的に定義された分析方法が提
供される。さらに、特定のタイプの分子を合成または配
列プロトコールにおいて共に反応させるために、特定の
荷電分子を互いの方向に向かって、正確に限定された領
域へと移動させ得る。
本発明の１つの面によれば、電気回路のパターンが得
られるフォトリソグラフィ、シルクスクリーニング、レ
ーザ技術、または蒸着などの様々な手順のいずれかによ
り製造される電気泳動装置などの荷電粒子移動装置が提
供される。本装置によれば、内部を荷電分子などの荷電
粒子が移動する媒体を含有する「移動領域」が提供され
る。移動領域は、同時にまたは順次に連続して複数の電
界にさらされ得るように配置される。移動領域に影響を
及ぼす電界は、該移動領域の媒体を通して制御された方
法で荷電分子が移動するように印加される。従って、様
々なタイプの荷電粒子の混合物は互いに分離し、これに
より１つの分析方法が提供され得る。
反応（例えば、配列合成方法）を行う装置として、移
動領域に接続された様々な電界を印加して、特定のタイ
プの荷電分子を、他のタイプの荷電分子と接触するよう
に移動させ、これにより分子を反応させて様々な反応プ
ロトコールを数を問わず行い得る。移動領域に接触する
電気接続は、好ましくはいずれかの特定の方法により電
界を印加し得るコンピュータシステムと接続される集積
回路の形状であり、これにより、分子を正確に分離して
分析を行い、または分子を結合して反応を行う。
本発明の第１の目的は、複数の異なる電界に反応し
て、荷電分子を正確な制御により媒体を通して移動させ
得る装置を提供することである。該電界は好ましくは、
時間的および空間的に同時に変動する力を生成する。
本発明の別の目的は、複数の電界を同時におよび／ま
たは順次に媒体に印加することにより、媒体内の荷電分
子などの荷電粒子の混合物を分離する装置を提供するこ
とである。
本発明の特徴は、媒体内の分子を正確に移動させるた
めに、複数の（好ましくは多数の）異なる電界を媒体に
印加することである。
本発明の利点は、分子が特定の媒体内を移動し、これ
により従来の分離技術より精度の高い分子の分離を提供
し得ることである。
本発明の別の利点は、本発明の装置が効率的および経
済的に製造され得ることである。
本発明のもう１つの利点は、ポリメチルメタクリレー
トなどのポリマー基質を利用することにより、電気浸透
が最小限度に低減されるか、または解消されることであ
る。
本発明の装置の別の特徴は、平坦なまたは平板状の領
域を含む断面形状を有する移動領域を使用することであ
り、該領域により本発明において使用され得る分光装置
を効率的に正確に使用し得る。
本発明のさらに別の特徴は、分岐した移動領域を含む
ことである。該領域では、複雑な反応および／または分
離方法を行うために、荷電粒子を共に移動させることお
よび互いから離すことが可能である。
本発明のさらに別の利点は、分離または結合する荷電
粒子に接触し得る成分に不活性ポリマー基質物質を使用
することである。該物質はタンパク質の吸収、および分
離および／または結合する試料物質の損失を最小限にと
どめる。
本発明のさらに別の利点は、電極の間隔を狭くするこ
とにより実質的により低電圧の使用が可能であることで
ある。これにより、電力の節約と共に、実験室用のより
安全な装置が提供される。
本発明のこれらのおよび他の目的、利点、ならびに特
徴は、以下にさらに詳しく示す装置の構造および操作の
方法の詳細により当業者には明かである。本明細書の一
部である添付図面が参考となる。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の１つの特定の実施態様の平面正面概
略図である。
発明の詳細な説明 媒体内の荷電粒子を移動させる本発明の装置および方
法について述べる前に、本発明は、記述する装置の特定
の構成要素部分、または記述する方法の特定のプロセス
工程に限定されるものではなく、これら装置および方法
は当然ながら変更され得るということが理解されるべき
である。また、本明細書で使用される用語は、特定の実
施態様のみを記述するためのものであり、これに限定す
ることを意図するものではない。本発明の範囲は添付ク
レームによってのみ限定される。
本明細書および添付クレームで使用される単数形の記
載は、特に明記されていない限り複数の支持対象も含
む。従って、例えば、「媒体（a medium）」は、１つ以
上の異なる混合したまたは互いに分離した媒体、および
当業者に周知の様々なタイプの媒体を包含し、「電界
（an electrical field）」は、本明細書で述べるタイ
プの効果を得るために多くの異なる方法で印加され得る
（記述するタイプの）複数の異なる電界を包含し、そし
て「プロセス工程（the process step）」は、本明細書
で述べる工程に等しい工程を、数を問わず包含する、な
どである。
図面については、本発明の方法を実行するのに有用で
ある分析装置の１つの特定の実施態様を概略的に示す。
この装置は、一般的にプラスチックと呼ばれる様々な重
合物質などの多くの異なるタイプの物質を含む得るカー
ド１上にある。
さらに、カード１は様々な異なる大きさであり得る。
カードは従来のクレジットカードの大きさに作製され得
ると好都合である。
カード１は打ち抜き領域、すなわちトレンチ２を含
む。これも同様に如何なる大きさでもよいが、好ましく
はクレジットカードの大きさのカード１上に、トレンチ
２が長さ約１−10センチメートル、深さ約５−25ミクロ
ンとなるように形成されると好都合である。トレンチ２
の断面形状（図示せず）は様々であり、方形、楕円形、
円形などであり得る。好ましくは、所望の光学特性を提
供する平坦な表面を有する平坦化された楕円形である。
トレンチ２は、分析分離技術において一般に使用され
るタイプの、緩衝溶液、ポリマー溶液、界面活性ミセル
分散液、またはゲルで有り得る媒体３で充填される。例
えば、PAGE分析方法において使用されるポリアクリルア
ミドゲルは本発明においてはきわめて有用である。様々
な物質が単独でまたは他の物質と組み合わせて使用され
得、これらの物質は荷電粒子に摩擦抵抗を与え、そして
本質的に電界と干渉しないものであるべきである。
カード１には電気メッキされた複数のフィンガー状の
電極４−10がメッキ付けされる。簡略化のためにカード
１には７個の電極のみを示す。しかし、電気メッキ技術
は、比較的小さい（１−10cm）トレンチ２の長さに沿っ
て数百個の異なる電極を提供するために利用され得る。
電極間はどのような間隔でも有し得る。本発明の本実施
態様に関しては、好ましくは400から800個の電極があ
り、これらは好ましくは約１−100ミクロンの一定の間
隔をおいて配置される。本装置のいくつかの好適な実施
態様では、５−25の電界、50−100の電界、および500か
ら1000以上の電界を含む。これらの電界を生成する電極
は互いに0.01から10センチメートルの距離だけ離れて配
置され得るが、さらに好ましくは、互いに約１−100ミ
クロンの範囲だけ離れて配置され得る。
電極４−10は、電極４−10の各々に異なる電圧を印加
することにより同時にバイアスされるか、またはプログ
ラムによりバイアスされる様々な電圧を印加することに
より順次バイアスされる。電極４−10の間隔が狭いた
め、比較的低い電圧を印加しているときでも電極間に比
較的高い電界強度を得ることが可能である。従来の方法
では、（寸法の大きな）媒体全体にわたってただ１つの
電界しか使用しないため実質的に高い電圧を印加する必
要があるため、これは従来の方法に勝る、本発明の本質
的な利点である。
電極４−10は同時にまたは順次にバイアスまたは電圧
が印加され、特定の電極または全ての電極にわたって印
加される電界の大きさは、特定の時間に特定領域にわた
って調整し得る。特定の方法で電極に電圧を印加し、そ
して特定の電極に対して様々な電圧を印加する能力によ
り、きわめて正確な方法で媒体中を移動する分子を互い
に分離させる能力が格段に向上し、これにより様々なタ
イプの分子を従来の技術をはるかに越える程度まで分析
分離する。
カード１、トレンチ２、および電極４−10は、標準の
マイクロエレクトロニクス製造技術により容易におよび
経済的に製造され得る。従って、殆ど同一カードの多数
のコピーを、高い精度で容易に複製し得る。製造の忠実
度および経済性は本発明の重要な特徴である。カードの
基板は好ましくは、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレ
ン、またはスチレンコポリマーなどの硬いポリマー物質
であるため、カード自体は表面電荷を有しない。従っ
て、トレンチ２は表面電荷を有しない（か、またはほと
んど有しない）。従って、一般に電気浸透を抑えるため
にポリマーで被覆する必要がある、ガラス毛細管を使用
する高性能の毛細管電気泳動技術における本質的な問題
である電気浸透の問題は全く（または殆ど）ない。ポリ
マー物質は実質的に非孔とされ得る。従って、タンパク
質などの荷電粒子は吸収されず、分離中の試料の損失は
最小限度におさえられる。
カード１上のゲルを充填したチャネル２は、壁につな
ぎ止められた架橋性ゲルを含有しない。これにより、ポ
リマー化および架橋化の間に生じる応力が軽減される。
いかなる特定時間においても、印加電界下にあるのはト
レンチ２内のゲル３の小部分のみであるため、ゲルを壁
につなぎ止める必要はない。特定時間に電界にさらされ
るのはトレンチ２内のゲル３の小部分のみであるため、
電界はいかなる方法においてもトレンチ２からゲル３を
押し出すことはない。
上面にトレンチ２および電極コネクション４−10を有
するカード１は、当業者に周知の様々な異なる方法によ
り製造され得る。一般には、このような装置を製造する
１つの方法は次の通りである。先ず、ほぼ従来のクレジ
ットカードの大きさのポリメチルメタクリレートカード
などの基板サポートが提供される。カード自体の表面は
導電性ではなく、カードもまた導電性ではない。カード
の上に先ず導電性物質よりなる薄い層を堆積させる。こ
のコーティングは当業者には周知の様々な異なる方法に
より行われ得、そして導電性である様々な異なるタイプ
の物質を含有し得る。この層は好ましくは厚さが約100
オングストロームから２−３ミクロンできわめて薄い。
次にこの導電層を、光感応性および非導電性の物質より
なる層で被覆する。光感応非導電層で導電層が完全に覆
われると、光感応非導電層の表面がマスクで覆われる。
マスクでこの層が覆われると、これが光に露出される。
その後、マスクを光感応非導電層から除去する。光感応
層はマスクに覆われていない特定部分が光に露出される
ため、これらの露出部分は、これらの部分を容易に除去
し得る従来の技術により除去され得る。露出領域が除去
されると、その下の導電層が露出する。これらの露出部
分は当然ながらトレンチ２への複数の電極コネクション
を提供する。
当業者には明らかなように、上述の製造工程において
使用されるマスクは、トレンチ２への数百の異なる電極
コネクションが提供されるように製造され得る。さら
に、一般的に上述したようなフォトリソグラフィ技術を
利用する以外に、様々なタイプのレーザー技術、および
／またはシルクスリーニングおよび蒸着など、トレンチ
２に接続する（大きさが）極端に小さい電極を多数提供
し得る他の技術を使用するなど、他の方法を利用するこ
とが可能である。電極の数が多いほど、各電極に供給さ
れる電圧は低くてすみ、そしてトレンチ内の荷電粒子の
移動をより正確に制御することが可能である。
上面に電極を有するカードが製造されると、トレンチ
２を媒体３で充填しなければならない。媒体３は、好ま
しくはポリアクリルアミドゲル材料、あるいは合成ポリ
マーを含有するまたは含有しない緩衝溶液の形状であ
り、単独または界面活性剤と組み合わせて用いられる。
ゲルを加えた後、物質試料を媒体の一方の端部に置き、
時間に依存するおよび／または様々な位置に依存する電
圧を電極に印加する。様々な異なる方法で電極に電圧を
供給することが可能であるが、電界が単一の方向に次々
に順次印加されるように電圧を供給し、これによりトレ
ンチに沿って単一の方向に移動する進行性の電気的な波
が供給されることが最も好ましい。この電気的な波は、
分離される分子の特定のタイプに依存する様々な速度で
移動するようにされ得る。電気的な波が移動すると、荷
電粒子はトレンチ２内の媒体を通して引き寄せられる。
より速く移動する傾向がある荷電粒子は、当然ながら、
トレンチの長さに沿って速く移動する移動性の電気的な
波により、媒体を通して引き寄せられる。しかし、媒体
３を遅く移動する傾向がある粒子は、媒体３を概して遅
く移動する電気的な波によってのみ移動され得る。
上述の進行性の電気的な波は、本発明の分離処理を行
う好適な方法ではあるが、同様の選別および分離能力は
他の方法においても得られ得る。例えば、トレンチ２に
沿って配置された電極はすべて同時にバイアスされ得る
が、電極間隔および特定の電極の位置に依存する様々な
電圧を有し得る。特定の電極に供給される電圧はまた経
時的に連続して変更され得、これにより媒体内の荷電粒
子に影響を与える様々な波様の力を生成し、媒体を通し
て移動する粒子の大きさ、形状、および電荷などの因子
により異なる速度で媒体を通して粒子を移動させる。
上述の実施態様は様々な異なる方法で改変され得る。
例えば、電極はトレンチ２のいずれか一方の側に両端部
を有することが可能である。装置をこの方法で製造する
と、荷電粒子は、様々な電極に電圧が印加されると、媒
体３を通ってジグザグ状に移動する。
荷電粒子が媒体３を通ってジグザグ移動するのを避け
るために、様々な他の実施態様が可能である。例えば、
２つのカードを製造して、一方のカードは実質的に他方
の鏡像とする。これら２枚のカードを互いに向かい合わ
せで接着させて配置することにより、トレンチ２が閉鎖
されたカラムを形成する。この実施態様によれば、電極
ラインはトレンチ２の縁部で終結しないで、上面および
底面でトレンチを横切って連続している。従って、電位
は複数の異なる間隔でカラムに沿って形成されるカラム
の周りに生成される。電極に順次電圧を印加することに
より電界の波が生じ、カラムの一方の端部から他方の端
部へと移動する。これによりカラム内の媒体を通して荷
電粒子を引き寄せる効果が生じる。前回と同様、速い分
子はカラムに沿って速く移動する移動性の電気的な波に
より媒体を移動し、遅い分子は遅く移動する電気的な波
により媒体を移動する。複数の異なる速度の移動電気的
な波を供給することにより、媒体内の荷電粒子の異なる
バンドまたはグループを正確に分離することが可能であ
る。
変形例として、装置上の電極は、カラムの長さ全体に
わたって複合電圧プロフィールを生成する特定の方法に
従って同時に印加され得る。電圧プロフィールはカラム
内の荷電粒子にかかる力を生成し、そして経時的に変化
して、分離される試料内の荷電粒子の様々な種またはグ
ループを正確に分離し得る。
製造される本発明の実施態様とは別に、電極は、移動
電気的な波または電圧プロフィールをトレンチ２に沿っ
て供給するようにプログラムされたソフトウェアを有す
る電気コンピュータに接続されるのが好ましい。様々な
タイプの荷電粒子を互いに分離することに関して可能な
限りの最良の分離が得られるように、様々な異なるタイ
プのソフトウェアが提供され得る。
本発明のさらに高度な実施態様においては、電極に接
続されるコンピュータソフトウェアは紫外線分光計また
は蛍光分光計などの光学探知装置と接続され得る。分光
計の焦点は１点にまたはトレンチ２の媒体３に沿った様
々な地点に合わされ得る。紫外線分光計が、媒体３の様
々な部分へ移動する異なるタイプの粒子を読み取ると、
その情報はコンピュータに送られ、コンピュータは、媒
体３を移動する荷電粒子の分離をさらに正確に微調整す
るために、電気的な波の速度または電圧分布プロフィー
ルを調整し得る。
当業者には明らかなようにトレンチ２はいかなる形状
でも有し得る。詳しくは、トレンチ２は上面に複数のブ
ランチを有するような形状を有し得る。トレンチ２のブ
ランチは各々、トレンチ自体と同様に緩衝溶液で充填さ
れ得る。この後、ブランチの各々のベースには特別な荷
電反応物質が供給され得る。荷電反応物質は次に、コン
ピュータにより生成される移動性の電気的な波を利用す
ることにより互いに接触するように移動し得る。従っ
て、様々な異なるタイプの分子の合成または配列プロト
コールを提供するために、高度なコンピュータプログラ
ムを設定し得る。例えば、様々なヌクレオチドを反応さ
せてDNAを形成し得、そして様々なアミノ酸を反応させ
てタンパク質を形成し得る。これらの反応は従来の機械
的な方法と比較してきわめて速い速度で行なわれ得る。
速度が速くなることに加えて、反応剤を正確に移動させ
得るために収量が大幅に向上する。
上述のように合成反応を行うことに加えて、DNAまた
はタンパク質の配列手順を行うことが可能である。これ
らの手順においては、タンパク質における個々のアミノ
酸またはDNA分子における個々のヌクレオチドは、分子
の一方の端部から連続的に開裂され得る。アミノ酸また
はヌクレオチドは開裂されると、装置内の特定の位置に
移動し、分光計を使用することなどにより固定され得
る。このような配列方法を使用すれば、バルブ、試薬、
ビン、洗浄、濾過、および本来機械的であり従来の配列
方法においては必要である単調な操作の多くが不必要と
なる。
上述の分離、合成、および配列の方法に加えて、本発
明は他の様々な目的に対して有用である。例えば、多数
の化合物の混合物から不純物を分離して、真空分画処理
より実質的にさらに純化される精製処理を行うために本
発明の特定の実施態様を利用することが可能である。成
分の混合物を様々な純粋なグループに分離し、平行トラ
ックに沿って移動させ得る。混合物を分離すると、所望
の成分は特定の正確な時間に横方向の電界の波により誘
導され、近隣の特定の反応剤と反応し得る。変形例とし
て、選択された成分は、媒体内を移動する特定の荷電粒
子と反応する抗原−抗体で充填されたトレンチに誘導さ
れ得、もしくは相補組成物、染料、蛍光タグ、放射性タ
グ、酵素特異性タグ、あるいは本来物理的または化学的
である様々な変換などの、数を問わない目的のための他
のタイプの化学薬品と接触するように移動され得る。さ
らに、細菌または哺乳類の細胞、もしくはウィルスを、
複雑なトレンチネットワークにより選別し得る。このネ
ットワークは、移動する特定の物質の大きさ、電荷、ま
たは形状に基づいて、細胞またはウィルスを電界を通し
て移動させるために、様々な異なる方法で電界を生成し
得る複数の電極に関するものである。分離された細胞ま
たはウィルスは引続き分析または改変され得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−29844（ＪＰ，Ａ)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】荷電粒子を媒体を通して移動させる装置で
    あって： 僅少の表面電荷を有する非孔性、非導電性の基板上に形
    成される、毛細管様の大きさの移動領域； 該移動領域に保持される媒体であって、移動する該荷電
    粒子とは異なる物質を含む、媒体；および 該移動領域に複数の電界を提供する、該移動領域各々の
    各端部およびその領域内の電極を含む多数の電極であっ
    て、該電界は該荷電粒子を該媒体を通して、および制御
    により該移動領域に沿って１つの電界から別の電界へ移
    動させるのに十分な強度を有する、電極、を備えた装
    置。
  2. 【請求項２】前記複数の電界を提供する手段が、前記媒
    体に対して前記移動領域上の多数の部位に形成される電
    極であり、該多数の部位に形成される電極のうち最も離
    れた電極同士の距離が、10センチメートルまでである、
    請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記複数の電界を提供する手段が、前記媒
    体に対して静止し、前記移動領域の外部にあり、かつ、
    該移動領域内の電界を変化させて前記荷電粒子が移動す
    る領域を変化させることにより、該荷電粒子が移動させ
    られる、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記移動領域が、実質的に表面電荷を有し
    ない硬質、非孔性、および非導電性ポリマーにより形成
    される、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記移動領域が、ポリメチルメタクリレー
    ト、ポリカーボネート、ポリエチレン、テレフタレー
    ト、ポリスチレン、およびスチレンコポリマーよりなる
    群から選択されるポリマーにより形成される、請求項４
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記移動領域が、間に開口部を有する２つ
    の対向するポリマーシートにより形成され、該開口部が
    前記媒体、および該開口部の長さに沿って２つより多い
    電界を提供する手段を含む、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記複数の電界を提供する手段が、時間お
    よび位置により変動され得、これにより該複数の電界内
    の前記媒体の領域に複数の異なる電圧が印加される、請
    求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記媒体が、前記移動領域の分岐したトレ
    ンチに含有される、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記媒体がゲルの形状である、請求項１に
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記ゲルが架橋性ポリアクリルアミドゲ
    ルである、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記媒体が液体の形状である、請求項１
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記液体が、ポリマー溶液、界面活性ミ
    セル溶液、および多孔性または固体の形状を有する充填
    粒子を含有する懸濁液からなる群から選択される液体で
    ある、請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項１３】荷電粒子を媒体を通して移動させる方法
    であって、 僅少の表面電荷を有する非孔性、非導電性の基板上に形
    成される、毛細管様の大きさの移動領域であって、該移
    動領域各々の各端部およびその領域内の多数の電極であ
    って、該移動領域に複数の電界を提供する電極と、内部
    に含まれる媒体とを含む移動領域に該荷電粒子を配置す
    る工程であって、該媒体は該荷電粒子とは異なる粒子に
    より形成され、そして該媒体を通って移動する該荷電粒
    子に対する摩擦抵抗を提供する、工程； 電圧プロフィールを提供するために、様々な電圧を有す
    る該移動領域に沿って配置される電極に同時に電圧を印
    加することにより、該移動領域の特定の方向に沿って電
    圧プロフィールを生成する工程；および 該荷電粒子が、該電圧プロフィールにより生成される力
    に反応して該媒体を通って移動するように、連続して電
    圧プロフィールを生成する工程、 を包含する方法。
  14. 【請求項１４】請求項13に記載の、荷電粒子を媒体を通
    して移動させる方法であって、 時間により制御される方法で前記移動領域に沿って配置
    される電極に順次電圧を印加することにより、該媒体の
    特定の方向に沿って移動電界を生成する工程；および 該荷電粒子を、該媒体を通る波に反応して移動させるた
    めに連続して該波を生成する工程、を包含する方法。
  15. 【請求項１５】電界が前記媒体の異なる領域に同時に印
    加される、請求項13に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記媒体内で移動するとき互いに反応す
    る粒子を提供する粒子を提供する工程をさらに包含す
    る、請求項13に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記粒子が互いに反応してポリマーを合
    成する、請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記粒子が、ヌクレオチドおよびアミノ
    酸よりなる群から選択される、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記粒子が互いに反応して標識粒子を生
    成する、請求項16に記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記標識粒子が、抗体、染料、蛍光標
    識、放射線標識、および酵素よりなる群から選択される
    標識により標識される、請求項19に記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記媒体が前記移動領域のトレンチ内に
    位置する、請求項13に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記トレンチが分岐され、また前記粒子
    のいくつかが該トレンチのブランチに移動させるため
    に、前記電界が変動する、請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記媒体が互いに接続した多数のトレン
    チに位置し、そして粒子が他のトレンチの粒子と反応す
    るように粒子を１つのトレンチから他のトレンチへ移動
    させるために、前記電界が変動する、請求項21に記載の
    方法。
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