(57)【要約】【課題】ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体の運動を制御するための技法を提供すること。【解決手段】第１の貯蔵器および第２の貯蔵器が、ナノチャネルにより接続される。ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを流体が満たす。第１の電極が第１の貯蔵器内にあり、第２の電極が第２の貯蔵器内にある。第１および第２の電極は、ポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内に向けるように構成される。電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成される。また、電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための装置であって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と
を備え、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、装置。
【請求項２】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、１度に１周期移動させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記１つまたは複数の荷電体が、少なくとも、荷電した部分および荷電していない部分の配列を備え、
前記１周期が、前記荷電した部分の長さと前記荷電していない部分の長さの平均に対応する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電極の配列の個別の電極に印加される前記電圧バイアスの極性スキームを交番させることによって、前記１つまたは複数の荷電体が、前記ナノチャネルに沿って、１度に前記１周期の間移動する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記電極の配列は、第１の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電した部分を前記電極の配列の中央区域内にトラップするか、または前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成され、
前記電極の配列は、第２の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域内にトラップするか、または前記荷電した部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記１周期が、前記電極の配列内の個別の電極間の等しい距離に対応する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の別の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記別の連続するグループが、前記連続するグループと比較して、前記個別の電極のうちの１つ分だけシフト・アップされる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ポリマーと反応する別の流体で満たされた別のナノチャネルをさらに備え、前記別のナノチャネルが開口により前記ナノチャネルと連通し、
前記開口が、前記別のナノチャネルに正の圧力が印加されることに応答して、前記別の流体を、前記開口の周りの局部的な区域で前記ポリマーと反応するよう前記ナノチャネル内に吐出するように構成され、
前記開口が、前記別のナノチャネルに負の圧力が印加されることに応答して、前記開口の周りの前記局部的な区域で前記ナノチャネル内に吐出された前記別の流体を引き込むように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の荷電体が、荷電した部分および中性の部分の配列を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の荷電体が、正に荷電した部分および負に荷電した部分の配列を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための方法であって、
前記ナノチャネルにより第１の貯蔵器および第２の貯蔵器を接続するステップであって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記接続するステップと、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極を構成するステップであって、前記第１の電極および第２の電極が、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される、前記構成するステップと
を含み、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、方法。
【請求項１３】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、１度に１周期移動させるように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の荷電体が、荷電した部分および荷電していない部分を備え、
前記１周期が、前記荷電した部分の長さと前記荷電していない部分の長さの平均に対応する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極の配列の個別の電極に印加される前記電圧バイアスの極性スキームを交番させることによって、前記１つまたは複数の荷電体が、前記ナノチャネルに沿って、１度に前記１周期の間移動する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記電極の配列は、第１の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電した部分を前記電極の配列の中央区域内にトラップするか、または前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成され、
前記電極の配列は、第２の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域内にトラップするか、または前記荷電した部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記１周期が、前記電極の配列内の個別の電極間の等しい距離に対応する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の別の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記別の連続するグループが、前記連続するグループと比較して、前記個別の電極のうちの１つ分だけシフト・アップされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーと反応する別の流体で満たされた別のナノチャネルをさらに備え、前記別のナノチャネルが開口により前記ナノチャネルと連通し、
前記開口が、前記別のナノチャネルに正の圧力が印加されることに応答して、前記別の流体を、前記開口の周りの局部的な区域で前記ポリマーと反応するよう前記ナノチャネル内に吐出するように構成され、
前記開口が、前記別のナノチャネルに負の圧力が印加されることに応答して、前記開口の周りの前記局部的な区域で前記ナノチャネル内に吐出された前記別の流体を引き込むように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するためのシステムであって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と、
トラップするために前記電圧源が制御されることに応答して、前記電極の配列に前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップさせるように構成される電圧源と
を有する装置を備え、
前記電圧源が、移動させるために前記電圧源が制御されることに応答して、前記電極の配列に前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、システム。
【請求項２２】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、１度に１周期移動させるように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数の荷電体が、荷電した部分および荷電していない部分を備え、
前記１周期が、前記荷電した部分の長さと前記荷電していない部分の長さの平均に対応する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
ナノチャネルを通して１つまたは複数の荷電体を制御するための装置であって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と
を備え、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノデバイスに関連し、より詳細には、ナノデバイス内のポリマーを制御することに関連する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）、タンパク質などの生体分子（例えば、ポリマー）の迅速な分析のためのセンサとしてナノ細孔を適用することへの関心が増してきている。ＤＮＡシーケンシングのためのナノ細孔の適用に重点が置かれてきた。というのは、この技術がシーケンシングのコストを、ヒト・ゲノム当たり１０００ドル未満に下げることに有望だからである。ナノ細孔のこれらの適用における２つの問題は、ナノ細孔を通るＤＮＡの転座の制御およびＤＮＡ塩基の区別である。
【０００３】
ナノ細孔シーケンシングは、ヌクレオチドがＤＮＡの鎖上に生じる順序を決定するための技法である。ナノ細孔は、単に、内径が数ナノメートルの程度の小さな孔である。ナノ細孔シーケンシングの背後にある理論は、ナノ細孔が導電性流体に浸され、電位（電圧）がナノ細孔の両端間に印加されるとき、何が起こるかに関係がある。これらの条件下では、ナノ細孔を通るイオンの伝導に起因するわずかな電流を測定することができ、電流の量は、ナノ細孔のサイズおよび形状に非常に敏感である。ナノ細孔を通って、ＤＮＡの単一の塩基または鎖が通過する（またはＤＮＡ分子の部分が通過する）場合、このことが、ナノ細孔を通る電流の大きさに変化をもたらすことがある。他の電気的または光学的センサもナノ細孔の周りに置くことができ、その結果、ＤＮＡがナノ細孔を通過すると、ＤＮＡ塩基を区別することができる。
【０００４】
ＤＮＡは、様々な手法を使用することにより、ナノ細孔を通して動かすことができる。例えば、電界がＤＮＡをナノ細孔に向けて引きつけることができ、ＤＮＡは、最終的には、ナノ細孔を通過することができる。また、ナノ細孔に付着した酵素がナノ細孔に向けてＤＮＡを案内することができる。ナノ細孔の規模は、１度に１つの塩基を、針の孔を通る糸のように、長い紐として、ＤＮＡに孔を通過させることができることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体の運動を制御する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的な実施形態によれば、ナノチャネルを通して１つまたは複数の荷電体を制御するための装置が提供される。荷電体はポリマーにリンクされ、ナノチャネルを通るポリマーの運動を制御することができる。装置は、ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器、ならびにナノチャネルに沿って配置される電極の配列を含む。流体が第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを満たす。装置は、第１の貯蔵器内の第１の電極、および第２の貯蔵器内の第２の電極を含み、第１および第２の電極は、ポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内に向けるように構成される。電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成され、電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される。
【０００７】
例示的な実施形態によれば、ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための方法が提供される。方法は、ナノチャネルにより第１の貯蔵器および第２の貯蔵器を接続するステップを含み、電極の配列がナノチャネルに沿って配置され、流体が第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを満たす。また、方法は、第１の貯蔵器内の第１の電極および第２の貯蔵器内の第２の電極を構成するステップを含む。第１および第２の電極は、ポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内に向けるように構成される。電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成され、電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される。
【０００８】
例示的な実施形態によれば、ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するためのシステムが提供される。システムは、ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器を有する装置、ならびにナノチャネルに沿って配置される電極の配列を含む。流体が第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを満たす。装置は、第１の貯蔵器内の第１の電極、および第２の貯蔵器内の第２の電極を含み、第１および第２の電極は、ポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内に向けるように構成される。また、システムは、トラップのために電圧源が制御されることに応答して、電極の配列が１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップさせるように構成される電圧源を含む。電圧源は、移動のために電圧源が制御されることに応答して、電極の配列が１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される。
【０００９】
例示的な実施形態によれば、ナノチャネルを通して１つまたは複数の荷電体を制御するための装置が提供される。装置は、ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器、ならびにナノチャネルに沿って配置される電極の配列を含む。流体が第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを満たす。装置は、第１の貯蔵器内の第１の電極、および第２の貯蔵器内の第２の電極を含み、第１および第２の電極は、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内に向けるように構成される。電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成され、電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される。
【００１０】
さらなる特徴が、本開示の技法を介して実現される。他の実施形態による、他のシステム、方法、装置、またはコンピュータ・プログラム製品あるいはこれらの組合せは、本明細書で詳細に記載され、特許請求の範囲に記載される発明の一部と考えられる。例示的な実施形態および特徴をよりよく理解するため、説明および図面を参照されたい。
【００１１】
本発明とみなされる主題は、本明細書の結論として、特許請求の範囲で、詳細に示され、明確に特許請求される。本開示の上記および他の特徴は、添付の図面と併用されると、以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な実施形態による、単一の荷電体／分子にリンクされたポリマーの運動を制御するための電極の配列を備えるナノチャネルを示す断面概略図である。
【図２】例示的な実施形態による、どのように荷電体が３つの金属電極によりトラップされるのかを示す図である。
【図３】例示的な実施形態による、どのように、荷電体が、電極の配列の周期に応じた距離で、ナノチャネルに沿って移動されるのかを示す図である。
【図４】例示的な実施形態による、荷電体／分子の配列にリンクされたポリマーの運動を制御するための３つ電極を備えるナノチャネルを示す断面概略図である。
【図５】例示的な実施形態による、どのように荷電体が３つの電極によりトラップされるのかを示す図である。
【図６】例示的な実施形態による、どのように、荷電体が、荷電体の周期に応じた距離で、ナノチャネルに沿って移動されるのかを示す図である。
【図７】例示的な実施形態による、ポリマーの局在化した化学的処置／合成のためのナノチャネルを示す断面概略図であり、ポリマーの位置がナノチャネル内で制御される図である。
【図８】例示的な実施形態による、ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための方法を示す図である。
【図９】例示的な実施形態による、利用可能な特徴を有するコンピューティング・システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例示的な実施形態は、「トラック」としてのナノチャネルに沿った電極の配列および「ロコモーティブ（ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ）」としての（ポリマーにリンクされた）荷電体／分子を採用して、ナノチャネルを通るポリマー（例えばＤＮＡ、ＲＮＡなど）の運動を制御することができる。例示的な実施形態は、検知部分の配列を使用して、ポリマーのユニットを読み取る空間分解能を高める。空間分解能は、個別の検知部分のサイズに対応するが、ロコモーティブとして働く荷電体／分子の比較的大きなサイズによって制限される。
【００１４】
上述のように、例示的な実施形態は、ポリマー、ＤＮＡ、ＲＮＡなどを比較的大きな荷電体／分子（または比較的大きな荷電体／分子の配列）にリンクして分子列を形成し、次いで、ナノチャネルに沿った電極の配列を採用してチャンネルを通る列の全体の運動を制御するように構成される。ＤＮＡトランジスタのための現況技術の技法とは異なって、ポリマー上の自然な電荷を使用する代わりに、例示的な実施形態は、ポリマーの運動を制御するエンジンであるロコモーティブ部分に、さらなるオプションを提供することができる。（付着したポリマーよりも）高い電荷密度または大きなサイズあるいはその両方を備えるロコモーティブは、熱擾乱に対してロコモーティブをトラップするためまたはナノチャネルに沿ってロコモーティブを移動させるためあるいはその両方のため、電極間により小さい電圧しか必要とせず、したがってデバイス操作中の電極の腐食について、もたらす問題が少ない。空間的なトラップ精度は、ポリマーの個別のユニットのサイズと比較して、ロコモーティブ（すなわち、荷電体／分子（複数可））のサイズによって影響を受ける可能性がある。検知する空間分解能を検知部分の配列（すなわち、センサの配列）の単一の検知部分のサイズに高めるために、例示的な実施形態は、全ての検知部分（センサ）からの信号を同時に監視し、次いで信号を相互比較することができる。
【００１５】
ここで図面に戻って、図１は、例示的な実施形態による、単一の荷電体／分子１０６にリンクされたポリマー１０５（合わせて荷電体と呼ぶ場合がある）の運動を制御するための電極１０８の配列を備えるナノチャネル１０４の断面概略図１００を図示する。基板１０１は、限定するものではないが、例えばシリコンを含む任意の絶縁固体材料から製造することができる。２つの貯蔵器１０２および１０３が、基板１０１内にエッチングされており、ナノチャネル１０４が２つの貯蔵器１０２と１０３を接続する。ここで、貯蔵器１０２および１０３ならびにナノチャネル１０４は、導電性流体であるイオン溶液で満たされる。ＤＮＡ、ＲＮＡなどのポリマー１０５は、配列／測定される必要がある個別のユニットでできている。当業者なら理解するように、ポリマーは、繰り返す構造のユニットから構成される大きな分子（高分子）である。これらのサブユニットは、典型的には共有化学結合により接続される。ポリマーという用語は、多種多様な性質を備える天然材料および合成材料の両方を含む、大きな部類を包含することができる。ポリマー１０５は単一の荷電体１０６に結合／接続され、単一の荷電体１０６は、付着したポリマー１０５の動きを制御するロコモーティブ（すなわち、エンジン）である。（検知部分の配列である）センサ１０７の配列は、当業者なら理解するように、ポリマー１０５の個別のユニットを識別するために利用される。電極１０８の配列は、荷電体１０６（ロコモーティブ）をトラップするため、および正確なやり方でナノチャネル１０４に沿って荷電体１０６の動きを制御するために利用される。電極１０８のそれぞれは、金属から製造することができる。２つの電極１０９および１１０（例えば、ＡｇまたはＡｇＣｌワイヤなど）が、それぞれ貯蔵器１０２および１０３内に浸される。電極１０８の配列は、それぞれ電圧源１２０に接続され、２つの電極１０９および１１０は、電圧源１２５に接続される。電圧源１２０および１２５は、それぞれ、コンピュータ１０内のソフトウエア２０により制御される。電圧源１２５からの電圧が、（ソフトウエア２０により）電極１０９および１１０に印加され、貯蔵器１０２からナノチャネル１０４内に、荷電体１０６および付着したポリマー１０５（すなわち、列）を移動させる。ソフトウエア２０は、電圧源１２０および電圧源１２５により印加される電圧のタイミングおよび量を自動的に制御するようにプログラムすることができ、ソフトウエア２０は、電圧源１２０および電圧源１２５により印加される電圧のタイミングおよび量をユーザが制御するように構成されるユーザ・インターフェイスを含むこともできる。
【００１６】
図２は、例示的な実施形態により、どのように荷電体１０６（すなわち、ロコモーティブ）が３つの金属電極１０８によりトラップされるのかを図示する。説明のために、３つの電極１０８は、電極１０８ａ、１０８ｂ、および１０８ｃとして表される。この時点では、トラップ中に、図２に示すように説明のために電極１０８ｄとして表される第４の電極を含む配列内の残りの電極１０８に、電圧は印加されない。図２および図３には、単に４つの電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄが図示されているが、多くの電極１０８がトラックとして利用され、ナノチャネル１０４を通るポリマー１０５に付着した荷電体１０６の移動およびトラップを制御できることが意図される。例えば、試験されているポリマー１０５の全体が、確実にセンサ１０７の配列を通過するように、電極１０８の配列内に十分な電極が存在するべきである。また、トラップ中に、電極１０９および１１０に、電圧バイアスは印加されない。
【００１７】
荷電体１０６が正に荷電していると仮定すると、ソフトウエア２０は、第２の電極１０８ｂがその上に負の電圧バイアスを印加させるのに対し、（左から右に数えて）第１の電極１０８ａおよび第３の電極１０８ｃ上に（電圧源１２０を介した）正の電圧バイアスという極性スキームを印加するように構成される。そのため、正の荷電体１０６（ロコモーティブ）は、電極１０８ａ、１０８ｂ、および１０８ｃ間の電界によって、留められる（すなわち、トラップされる）ことになる。正の荷電体１０６は、熱運動／擾乱に対し、（負の電圧バイアスをその上に印加させる）電極１０８ｂに引きつけられる。例えば、正の荷電体１０６が（熱運動または任意の他の力あるいはその両方により）左に移動した場合、電極１０８ａが正の荷電体１０６を電極１０８ｂに戻すように遠ざけることになる。同様に、正の荷電体１０６が（熱運動または任意の他の力あるいはその両方により）右に移動した場合、電極１０８ｃが正の荷電体１０６を電極１０８ｂに戻すように遠ざけることになる。この効果により、（列車の車両のように荷電体１０６の後端に付着した）ポリマー１０５は、電極１０８ａ、１０８ｂ、および１０８ｃにより所定の位置にトラップされ、その結果、ポリマー１０５のユニットは、センサ１０７の配列により読取り／測定される。センサ１０７の配列は、コンピュータ１０内のソフトウエア２０により制御および操作することができる。１つの実装では、ソフトウエア２０は、センサ１０７の配列を制御して、センサ１０７の配列の幅Ｗ（区域）内にあるポリマー１０５のユニットに、電圧源１３０から電圧を印加するように構成される。次いで、ソフトウエア２０は、センサ１０７の配列の幅Ｗ内で、ポリマー１０５のユニットのそれぞれを通る個別の電流出力を（電流メータ１３５を介して）読み取るように構成される。
【００１８】
図３は、例示的な実施形態により、どのように、荷電体１０６が、（すなわち、ロコモーティブとして作用して）電極１０８の配列の周期Ｐの距離で、ナノチャネル１０４に沿って移動されるのかを図示する。周期Ｐは、１つの電極１０８（の中心）と先の電極１０８または後の電極１０８あるいはその両方（の中心）の間で測定した距離である。例えば、各電極１０８間の距離が等しく、その結果、各電極１０８間の周期Ｐは、同一の距離の測定値を有する。センサ１０７の配列の幅Ｗの距離は、各電極１０８間の周期Ｐの距離以上である。したがって、ポリマー１０５が周期Ｐに対応した距離を動くたびに、既に測定されたポリマー１０５のユニットと、測定されるポリマー１０５の新しいユニット（すなわち、センサ１０７の配列の幅Ｗにまだ到っていないポリマー１０５のユニット）にいくらかの重複がある。
【００１９】
（例えば、１つの電極分だけ右にシフトした）次の組の３つの金属電極１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄに電圧バイアスの同一の極性スキームを（図１内のコンピュータ１０のソフトウエア２０を介して）印加することにより、荷電体１０６が、３つの電極１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄの中心に動くことになる。すなわち、荷電体１０６は、電極１０８ｃに引きつけられることになる。また、移動ステージの間に、電圧バイアスが電極１０９および１１０に印加され、図２内の以前のトラップ（対称性）を壊し、荷電体１０６を右の方向に移動させる（または移動させ始める）。この場合、ソフトウエア２０は、電極１０８ｂ（以前、図２では、負の電圧バイアスが電極１０８ｂに印加された）および電極１０８ｄ（以前、電極１０８ｄおよび全ての後続の電極には、電圧バイアスは印加されなかった）に正の電圧バイアスを印加するように構成され、電極１０８ｃ（以前、図２では、正の電圧バイアスが電極１０８ｃに印加された）に負の電圧バイアスを印加するように構成される。電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃから電極１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄに電圧バイアスの極性スキームをシフト（電極１０８の配列内の１つの電極１０８分だけアップ）することにより、荷電体１０６が１周期Ｐだけ移動される。電極１０８ｂから電極１０８ｃが電極１０８の配列の１周期であるから、（ロコモーティブの）正の荷電体１０６は、ナノチャネル１０４に沿って、電極１０８の配列の周期Ｐの距離で動くことになる。（ロコモーティブの）正の荷電体１０６およびポリマー１０５は熱擾乱されるが、図２に示したトラップおよび図３に示した移動は、（図２および図３に図示したやり方で）適切な電圧バイアスが（金属層）電極１０８間に印加されれば、電極１０８の配列の周期Ｐよりも良い精度で維持／保証することができる正確性を有することになる。荷電体１０６をトラップおよび移動させるため電極１０８の配列に印加される適切な電圧バイアスは、２６ミリ電子ボルト（ｍｅＶ）である熱エネルギーｋＴよりも大きく、ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
【００２０】
センサ１０７の配列を利用して、ソフトウエア２０は、（センサ１０７の配列の）全ての検知部分から出力される信号の各々を同時に検出し、次いで、出力信号（例えば、電流）を相互比較するように構成される。こうした形で、ソフトウエア２０は、センサ１０７の配列の個別のセンサの周期Ｐｓｅｎｓｏｒにより規定される空間分解能を決定するように構成される。センサ１０７の配列の周期Ｐｓｅｎｓｏｒは、各センサ間の距離である（各センサ１０７は、幅Ｗで濃い縦線で図示される）。センサ１０７の配列の周期Ｐｓｅｎｓｏｒは、ポリマー１０５のユニット間の間隔／距離以下であるように設計される。例えば、検知電極（すなわち、個別センサ）として、（個別のカーボン・ナノチューブは２ｎｍ（ナノメートル）の直径を有し、カーボン・ナノチューブ間に２ｎｍの間隙を備える）カーボン・ナノチューブ配列を使用することにより、センサ１０７の配列を実装する場合、このセンサ１０７の配列は、４ｎｍの空間分解能を有することになる。
【００２１】
本明細書における例では、図２および図３（ならびに図５および図６）で正の荷電体をトラップおよび移動させることを示すが、例示的な実施形態は、正の荷電体（複数可）を使用することに限定されない。荷電体１０６が負に荷電される場合には、図２および図３に示した電圧バイアス（すなわち、極性スキーム）は、円２０５および２１０内に示したものとなる。そのような場合、負の荷電体１０６は、電極１０８ｂに印加される正の電圧バイアスに引きつけられ、電極１０８ａおよび１０８ｃに印加される負の電圧バイアス間で、所定の場所にトラップされる（および電極１０８ａおよび１０８ｃに印加される負の電圧バイアスから遠ざけられる）ことになる。負の荷電体１０６を移動させる（すなわち、１周期Ｐだけ右にシフトさせる）ために、電極１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄに印加する電圧バイアスは、図３の円２１０内に示した極性を有するべきである。この時点で、負の荷電体１０６は、電極１０８ａにより以前に留められた／トラップされた状態から電極１０８ｂによりトラップされる状態に（１周期Ｐ）移動していることになる。
【００２２】
ソフトウエア２０を介して荷電体１０６をトラップおよび移動させるこのプロセスは、ポリマー１０５のユニットを測定／配列するために、荷電体１０６が、付着したポリマー１０５を引っ張ってセンサ１０７の配列を完全に通過させるまで継続することができる。そのため、電圧バイアスの極性スキームを、電極１０８の、次の連続する電極にシフトするプロセスが継続する。電圧バイアスの極性スキームを電極１０８の配列の下方にシフトするプロセスの間に、荷電体１０６が電極１０８の全てに対し下りきるまで、１つの後続の電極１０８（電極１０８ａなど）は、もはや電圧バイアスを受けず、一方次の電極１０８（電極１０８ｄなど）が電極１０８の配列内で電圧バイアスを受ける（ロコモーティブがどのように列車のトラックを下るかと同様である）。
【００２３】
いくつかの実施形態では、荷電体１０６は、荷電した生体分子または荷電した固体粒子のいずれかであってよい。荷電した生体分子は、アルブミン（ＢＳＡ）などの単一球状タンパク質から大きな複合タンパク質までの全てのサイズおよび重量の範囲に及ぶことができる。荷電した金属含有タンパク質の例（例えば、直径が１２ｎｍ）は、フェリチンである。このタンパク質は、アポフェリチンと呼ばれる外部タンパク質シェルおよび様々な量の鉄水酸化物からできている内部コアを有する。様々な量の金属水酸化物を備えるコアを持つことによって、電荷の可変性のために、分子を操作することが可能となる。Ａｕ（金）またはＡｇ（銀）粒子などの、他の荷電した固体粒子を、ストレプトアビジンなどのタンパク質シェルで包むことができ、これを、ストレプトアビジン−ビオチン結合を介してＤＮＡなどのポリマー１０５にリンクすることができる。
【００２４】
図４は、例示的な実施形態による、荷電体／分子３０６の配列にリンクされたポリマー３０５の運動を制御するための３つ電極３１０、３１１、および３１２（例えば、電極の配列）を備えるナノチャネル３０４の断面概略図３００を図示する。３つより多い電極１０８を利用して電極１０８の配列に沿って荷電体を動かし続ける図１とは異なり、図４は、３つ電極３１０、３１１、および３１２（のみ）を利用して、さらなるトラックとして追加の電極を要求することなく荷電体を動かす。電極３１０、３１１、および３１２は、金属から製造することができる。
【００２５】
基板３０１は、任意の絶縁固体材料から製造することができる。２つの貯蔵器３０２および３０３が、基板３０１内にエッチングされており、ナノチャネル３０４が貯蔵器３０２と３０３を接続する。ここで、貯蔵器３０２および３０３ならびにナノチャネル３０４は、導電性流体などのイオン溶液で満たされる。上で議論したように、ＤＮＡ、ＲＮＡなどのポリマー３０５は、配列／測定される必要がある個別のユニットでできている。
【００２６】
ポリマー３０５は荷電体／分子３０６の配列にリンクされ、荷電体／分子３０６の配列は、ロコモーティブとしての役割を果たし、ナノチャネル３０４を通して付着したポリマー３０５を引っ張る。荷電体３０６は、１つまたは複数の荷電した部分３０７および１つまたは複数の荷電していない（すなわち、中性の）部分３０８の配列を含む。１つの実装では、荷電体３０６は、（荷電した部分３０７として）荷電した部分および（荷電していない部分３０８として）中性の部分の配列を含むことができる。他の実装では、荷電体３０６は、（荷電した部分３０７として）正に荷電した部分および（荷電していない部分３０８として）負に荷電した部分の配列、またはその逆の配列を含むことができる。荷電した部分３０７と荷電していない部分３０８が交番する形で繰り返し、図４に示したような荷電体３０６の配列を形成する。（センサ１０７の配列と同様に）センサ３０９の配列が、ポリマー３０５の個別のユニットを識別するために利用される。コンピュータ１０のソフトウエア２０により制御されると、３つの電極３１０、３１１および３１２は、（ロコモーティブの）荷電体３０６をトラップするため、および正確なやり方でナノチャネル３０４に沿って荷電体３０６の動きを制御する（ポリマー３０５を引っ張ったり停止させたりする）ために利用される。
【００２７】
２つの電極３１３および３１４、例えばＡｇまたはＡｇＣｌワイヤが、それぞれ２つの貯蔵器３０２および３０３内に浸される。電極３１０、３１１および３１２は、それぞれ電圧源３２０に接続され、２つの電極３１３および３１４は、電圧源３２５に接続される。電圧源３２０および３２５は、それぞれ、コンピュータ１０内のソフトウエア２０により制御される。電圧源３２５からの電圧が、（ソフトウエア２０により）電極３１３および３１４に印加され、（貯蔵器３０２から）ナノチャネル３０４内に、荷電体３０６およびポリマー３０５の列を移動させる。
【００２８】
図５は、例示的な実施形態により、ロコモーティブとしての役割を果たす荷電体３０６がどのように３つの金属電極３１０、３１１、および３１２によりトラップされるのかを図示する。（荷電体３０６の）荷電した部分３０７が正に荷電していると仮定すると、ソフトウエア２０は、電極３１１がその上に負の電圧バイアスを印加させるのに対し、電極３１０および３１２に電圧源３２０を介して正の電圧バイアスを印加するように構成される。図５に示したように、電極３１０、３１１、および３１２に印加される電圧バイアスの第１の極性スキームは、それぞれ正−負−正である。図５に示したように、荷電体３０６の正に荷電した部分３０７は、３つの電極３１０、３１１、および３１２の中心区域に移動して、電界によってそこに留められることになる（移動中は、電極３１３および３１４に電圧を印加する一方、トラップ中は、電極３１３および３１４に電圧を印加しない）。
【００２９】
この効果により、（列車の車両のように荷電体３０６の後端に付着した）ポリマー３０５は、電極３１０、３１１、および３１２により所定の位置にトラップされ、その結果、ポリマー３０５のユニットは、センサ３０９の配列により測定／配列される。センサ３０９の配列は、コンピュータ１０内のソフトウエア２０により制御および操作することができる。１つの実装では、ソフトウエア２０は、センサ３０９の配列を制御して、センサ３０９の配列の幅Ｗの区域内にあるポリマー３０５のユニットに、電圧源（図示せず）から電圧を印加するように構成される。次いで、ソフトウエア２０は、センサ３０９の配列の幅Ｗ内で、ポリマー３０５のユニットのそれぞれを通って出力される個別の電流（すなわち、信号）を（図示しない電流メータを介して）読み取るように構成される。
【００３０】
この時点で、正に荷電した部分３０７は、第１の極性スキームにしたがって３つの電極３１０、３１１、および３１２に印加された電圧バイアスによりトラップされ、電極３１３および３１４に電圧は印加されない。熱運動／擾乱が正に荷電した部分３０７を左に移動させようとする場合、右を指し、右方向に力を加える（電極３１０および３１１に起因する）電界が、正に荷電した部分３０７（または荷電していない部分３０８がトラップされているときは荷電していない部分３０８）を右に戻させる。すなわち、右方向を指す電界が、左への熱運動を打ち消す。同様に、熱運動／擾乱が正に荷電した部分３０７（または荷電していない部分３０８がトラップされているときは荷電していない部分３０８）を右に動かすように試みる場合、左を指し、左方向に力を加える（電極３１１および３１２に起因する）電界が、正に荷電した部分３０７を左に戻させる。すなわち、左方向を指す電界が、右への熱運動を打ち消す。ソフトウエア２０により印加される電圧源３２０の、正、負、正の電圧バイアスをそれぞれ有する、電極３１０、３１１、３１２により加えられる電界の結果として、３つの電極３１０、３１１、および３１２が、正に荷電した部分３０７をトラップする（荷電していない部分３０８をトラップするためには、反転した極性スキームが利用される）。結果として、付着したポリマー３０５が、センサ３０９の配列による測定のためにトラップされる。電圧バイアスが電圧源３２０を介して電極３１０、３１１、および３１２に印加され、正に荷電した部分３０７（または、下でさらに議論されるように、荷電していない（すなわち、中性の）部分３０８）をトラップするとき、電圧源３２５を介して電極３１３および３１４に印加される電圧バイアスは、オフにされる。
【００３１】
図６は、例示的な実施形態により、どのように（ロコモーティブとしての役割を果たす）荷電体３０６が、荷電体３０６（すなわち、荷電体／分子の配列）の周期Ｐ１に応じた距離で、ナノチャネル３０４に沿って移動されるのかを図示する。話を簡単にするために、（１つの実装として）各荷電した部分３０７は、各荷電していない部分３０８と等しい長さで描かれているが、荷電した部分３０７と荷電していない部分３０８は、同一の長さである必要はない。周期Ｐ１は、荷電体３０６を形成する、繰り返す／交番する荷電した部分３０７のそれぞれの長さと繰り返す／交番する荷電していない部分３０８のそれぞれの長さの平均である。
【００３２】
３つの金属電極３１０、３１１、および３１２に印加される電圧バイアスに関し、（図５に示したような）第１の極性スキームを図６に示した第２の極性スキームに反転することにより、荷電体３０６の荷電していない部分３０８は、３つの電極３１０、３１１、および３１２の中心区域に動くことになる。また、電極３１３および３１４上の電圧バイアスは、最初に、図５におけるトラップ（対称性）を壊すために印加されるが、荷電していない部分３０８が３つの電極３１０、３１１、３１２のトラップ区域内（または近傍）にくると、オフにされることになる。こうした形で、（付着したポリマー３０５にとってロコモーティブとしての役割を果たす）荷電体３０６は、極性スキームが交番するたびに、荷電体３０６の周期Ｐ１の距離で、ナノチャネル３０４に沿って移動する。例えば、第１の極性スキームから、次いで第２の極性スキームになり、また第１の極性スキームに戻る、などと極性スキームが交番するにつれて、荷電体３０６は、３つの電極３１０、３１１、および３１２の区域を通って、（右に）送られる。ソフトウエア２０により極性スキームを交番させることによって、荷電した部分３０７および荷電していない部分３０８がそれぞれ１周期Ｐ１移動される。
【００３３】
荷電体３０６および付着したポリマー３０５は熱擾乱されるが、図５に示したトラップおよび図６に示した移動は、適切な電圧バイアスが電極（金属層）３１０、３１１、および３１２間に印加されれば、電極３１０、３１１、および３１２の配列の周期Ｐ１よりも良い精度で維持することができる正確性を有することになる。上で議論したように、荷電体３０６をトラップおよび移動させるため電極３１０、３１１、および３１２に印加される電圧バイアスは、２６ミリ電子ボルト（ｍｅＶ）である熱エネルギーｋＴよりも大きく、ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。熱エネルギーが熱運動／擾乱の原因となる。
【００３４】
センサ３０９の配列を利用して、ソフトウエア２０は、（センサ１０７の配列の）全ての個別のセンサ３０９から出力される信号を同時に検出し、次いで、センサ３０９のそれぞれで受信した出力信号を相互比較するように構成される。こうした形で、ソフトウエア２０は、センサ３０９の周期Ｐｓｅｎｓｏｒにより規定される空間分解能を決定することができる。センサ３０９の配列の周期Ｐｓｅｎｓｏｒは、各センサ間の距離である（例えば、各センサは、幅Ｗで濃い縦線で示される）。センサ３０９の配列の周期Ｐｓｅｎｓｏｒは、ポリマー３０５のユニット間の間隔／距離以下であるように設計される。ポリマー３０５のユニットは図示していないが、当業者なら、ポリマー３０５のユニット間の間隙／距離は、試験されているポリマーのタイプに基づくことを理解する。例えば、検知電極（すなわち、個別センサ３０９）として、（個別のカーボン・ナノチューブは２ｎｍの直径を有し、カーボン・ナノチューブ間に２ｎｍの間隙を備える）カーボン・ナノチューブ配列を使用することにより、センサ３０９の配列を実装する場合、このセンサ３０９の配列は、４ｎｍの空間分解能を有することになる。
【００３５】
図６を参照すると、電圧バイアスの第１の極性スキームが、（第２の極性スキームの）電極３１０に負の電圧バイアス、電極３１１に正の電圧バイアス、および電極３１２に負の電圧バイアスに切り換えられると、正に荷電した部分３０７が右に移動され、荷電していない部分３０８が３つの電極３１０、３１１、および３１２の区域内に移動される。その結果、荷電していない部分３０８が、３つの電極３１０、３１１、および３１２の区域内にトラップされ、こうして、付着したポリマー３０５を、センサ３０９の配列による測定のための付着したポリマー３０５の場所にトラップする。第２の極性スキームが、切り換えられて元に戻ると、次の正に荷電した部分３０７が、電極３１０、３１１、および３１２の区域内に動かされる。また、本明細書で言及したように、荷電していない部分３０８が、荷電した部分３０７と異なる極性（電荷）で荷電される場合、上の運動制御の適用は、やはり上で議論したようになる。したがって、荷電した部分３０７および荷電していない部分３０８は、限定されることを意図していない。
【００３６】
例示的な実施形態として、荷電した部分３０７は、ＤＮＡオリゴヌクレオチドであってよく、一方荷電していない部分３０８は、ポリエチレン・グリコールであってよい。当業者は、本開示の教示にしたがって、所望の荷電した部分および荷電していない部分を容易に選択することができる。
【００３７】
前に述べたように、ＤＮＡシーケンシングは、本開示の１つの応用である。ナノインプリント・リソグラフィなど、現在のリソグラフィ技術は、電極用に１０ｎｍ未満の特徴をもたらすことができ、このことが、トラップ用に１０ｎｍ未満の精度を保証することになる。これは、１０ｎｍ未満の精度の位置制御を要求するＤＮＡサンプル（例えば、ポリマー）の修飾に基づくＤＮＡシーケンシング技術に適用可能でありうる。
【００３８】
例示的な実施形態は、荷電体の運動を制御するように構成され、このことが、今度は荷電体にリンクされたポリマーを制御するので、ポリマーは、（荷電したポリマーおよび荷電していないポリマーを含む）任意のポリマーであってよい。このことが別の例示的な実施形態にとっての基礎をなす。別の例示的な実施形態とは、ポリマーに対する局在化した化学的処置または合成あるいはその両方であり、一方ポリマーの位置は、図７に図示したように制御される。例示的な実施形態によれば、図７は、図１または図４を参照して記載されるが簡潔にするため、ここでは一部の要素を繰り返し含めない、断面概略図５００を図示する。要素５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６は、図１内の要素１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６または図４内の要素３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６と同じである。したがって、それらの動作は、本明細書に議論されたとおりである。話を簡単にするために、限定するものではないが、ポリマー５０５に付着した荷電体５０６の運動を制御するため図１または図４において付加された要素は、図７に示されないが、図７に記載された例示的な実施形態の部分であり例示的な実施形態に機能的に一体化されることが企図される。
【００３９】
新規に追加された流体ナノチャネル５０７ａおよび５０７ｂが（図１および図４と比較して）２つの追加のナノチャネルである。ナノチャネル５０４は、ナノチャネル１０４および３０４について上で議論した、イオン流体を含む。ナノチャネル５０７ａおよび５０７ｂは、ナノチャネル５０４と物理的に接続され、流体を伝達可能に交換する。（所望のようにポリマー５０５と反応するように化学的に設計される）試薬５０８が、ナノチャネル５０７ａを通ってナノチャネル５０４内に流入され、次いで、ナノチャネル５０７ｂを通って流し出される。ナノチャネル５０７ｂ内の流量がナノチャネル５０７ａの流量よりも多い場合、試薬５０８は、ナノチャネル５０４内の局部的な区域５０９内に閉じ込められることになる。局部的な区域５０９のサイズは、ナノチャネル５０７ｂ内の流量とナノチャネル５０７ａ内の流量の比によって調整することができる。例えば、ナノチャネル５０７ａ内の流量を増加させて、より大きい区域５０９をもたらすことができ、同様に、ナノチャネル５０７ａ内の流量を減少させて、より小さい区域５０９をもたらすことができる。試薬５０８の化学的特性に基づいて予め定められる時間であってよいが、試薬５０８による反応の後に、試薬５０８は、貯蔵器５０２および５０３内の同じイオン・バッファとともに迅速に流出されることになる。このことが、まさに局部的な区域５０９におけるポリマー５０５の局部的な修飾を保証する。図１、図２、図３、図４、図５、および図６に記載のトラップおよび移動技法を使用して、試薬５０８を適用するポリマー５０５上の正確な場所は、ナノチャネル５０４を通してポリマー５０５をトラップし次いで移動させることにより、それに応じて正確に規定／選択することができる。正確な場所でのポリマー５０５の移動（停止および進行）を所望のように制御することによって、ポリマー５０５上の他の場所も、ナノチャネル５０７ａから試薬５０８を充填し試薬５０８をナノチャネル５０７ｂの中に流し出すことを繰り返すことにより選択的、局部的に修飾することができ、一方、ポリマー５０５は、ナノチャネル５０４内の新しい場所に制御可能に移動される。
【００４０】
１つの実装では、試薬５０８を局部的な区域５０９の中に充填し、局部的な区域５０９の外へと除去することを制御するため、インジェクタ５５０をナノチャネル５０７ａの端部に伝達可能に備えることができ、一方、コレクタ５５５は、ナノチャネル５０７ｂの端部に伝達可能に備えられる。インジェクタ５５０は、ナノチャネル５０７ａ内の試薬５０８に正の圧力を印加するポンプであってよく、これが、所望の反応のために、試薬５０８を、区域５０９を通してその区域内のポリマー５０５の部分上に流させる。コレクタ５５５は、ナノチャネル５０７ｂ内の試薬５０８に負の圧力を印加するポンプであってよく、これが、区域５０９を通って流れた試薬５０８を引き出させる（すなわち、ナノチャネル５０４内の試薬５０８は、負の圧力によりナノチャネル５０４から吸い出され、ナノチャネル５０７ｂの中に流される）。ナノチャネル５０７ａおよび５０７ｂは、局部的な区域５０９におけるアパーチャを介してナノチャネル５０４に物理的に接続することができる。別の実装では、インジェクタ５５０とコレクタ５５５は、単一のユニットとして一体化することができる。インジェクタ５５０およびコレクタ５５５の動作は、コンピュータ１０内のソフトウエア２０（図１および図４に示す）により制御することができる。
【００４１】
説明のための例として、ポリマー５０５はＤＮＡ鎖であってよく、一方、試薬５０８はＤＮＡ主鎖を壊すことができるヒドロキシル・ラジカルであってよい。上記の図７の手法を使用して、ＤＮＡは、指定された場所のいずれかで切断することができる。本開示にしたがって、異なる試薬５０８を利用して、制御可能に選択されるように、特定の場所で所望のポリマー５０５に影響を与えることができることを、当業者なら理解する。したがって、ポリマーおよび試薬の選択は、限定されることを意図していない。
【００４２】
図８は、例示的な実施形態による、ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための方法６００を図示する。図１、図２、図３、図４、図５、図６、および図７を参照することができる。ソフトウエア２０は、１つまたは複数の荷電体のトラップおよび移動を制御するように構成される。
【００４３】
ブロック６０５において、ナノチャネル（例えば、ナノチャネル１０４、３０４、５０４）により第１の貯蔵器（例えば、貯蔵器１０２、３０２、５０２）と第２の貯蔵器（例えば、貯蔵器１０３、３０３、５０３）が接続され、ナノチャネルに沿って電極の配列（例えば、電極１０８、３１０、３１１、３１２の配列）が配置され、第１の貯蔵器、第２の貯蔵器、およびナノチャネルを流体（例えば、イオン流体）が満たす。
【００４４】
ブロック６１０において、第１の貯蔵器内の第１の電極（例えば、電極１０９、３１３）、および、第２の貯蔵器内の第２の電極（例えば、電極１１０、３１４）は、ポリマー（例えば、ポリマー１０５、３０５、５０５）にリンクされた１つまたは複数の荷電体（例えば、荷電体１０６、３０６、５０６）をナノチャネル内に向けるように構成される。
【００４５】
ブロック６１５において、電極の配列は、トラップのために制御されると、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成される（図２、図３、図５、図６に示す）。また、ブロック６２０において、電極の配列は、移動のために制御されると、１つまたは複数の荷電体をナノチャネルに沿って移動させるように構成される（図２から図３および図５から図６へのシフトに示す）。
【００４６】
さらに、電極の配列（例えば、電極１０８、３１０、３１１、３１２）は、図２、図３、図５、図６に示したように、ソフトウエア２０により制御されると、電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、１つまたは複数の荷電体をナノチャネル内にトラップするように構成される。
【００４７】
図５および図６を参照すると、電極の配列は、電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、１つまたは複数の荷電体３０６をナノチャネルに沿って、１度に１周期（例えば、周期Ｐまたは周期Ｐ１）動かすように構成される。１つまたは複数の荷電体３０６は、荷電した部分３０７および荷電していない部分３０８を備え、荷電した部分３０７と荷電していない部分３０８は、等しい長さＬを有する。１周期Ｐ１は、荷電した部分３０７と荷電していない部分３０８の等しい長さＬに対応する。電極の配列の個別の電極に印加される電圧バイアスの極性スキームを（ソフトウエア２０により、正−負−正から負−正−負へ（およびその逆へ）などと）交番させることによって、１つまたは複数の荷電体３０６が、ナノチャネルに沿って、１度に１周期Ｐ１の間（図５および図６に示したようにトラップし移動させることにより）移動する。電極の配列は、第１の極性スキーム（例えば、正−負−正）で電圧バイアスが印加されることに応答して、荷電した部分３０７を電極の配列の区域内にトラップする、または荷電していない部分３０８を電極の配列の区域から移動させる（例えば、負−正−負から正−負−正へシフトするとき、荷電していない部分３０８が区域から外にシフトされ、次いで荷電した部分３０７が区域内にトラップされる）ように構成される。同様に、電極の配列は、第２の極性スキーム（負−正−負）で電圧バイアスが印加されることに応答して、荷電していない部分３０８を電極の配列の区域内にトラップする、または荷電した部分３０７を電極の配列の区域から移動させる（例えば、正−負−正から負−正−負へシフトするとき、荷電した部分３０７が区域から外にシフトされ、次いで荷電していない部分３０８が区域内にトラップされる）ように構成される。
【００４８】
図２および図３を参照すると、１周期Ｐは、電極１０８の配列内の個別の電極間の等しい距離に対応する。極性スキーム（例えば、正−負−正）を有する電圧バイアスが、電極の配列の、個別の電極の連続するグループ（例えば、電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）に印加され、１つまたは複数の荷電体１０６をナノチャネルに沿って、１周期Ｐの等しい距離の間、移動させる。また、極性スキーム（例えば、正−負−正）を有する電圧バイアスが、電極１０８の配列の、個別の電極の別の連続するグループ（例えば、電極１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）に印加され、１つまたは複数の荷電体１０６をナノチャネルに沿って、１周期Ｐの等しい距離の間、移動させる。他の連続するグループ（例えば、電極１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄ）は、電極の連続するグループと比較して、１つの個別の電極だけシフト・アップされる。換言すれば、極性スキームは、電極１０８のトラックをシフト・アップし続けて、シフトと同じ方向に、１つまたは複数の荷電体１０６を同時に移動させる。
【００４９】
図７を参照すると、追加のナノチャネル（例えば、ナノチャネル５０７ａおよび５０７ｂ）は、ポリマー５０５と反応する別の流体（例えば、試薬）で満たされており、ナノチャネル５０７ａおよび５０７ｂは、区域５０９を通してナノチャネル５０４と連通している。ナノチャネル５０７ａは、（例えば、インジェクタ５５０により）ナノチャネル５０７ａに正の圧力が印加されることに応答して、他の流体（すなわち、試薬）を、局部的な区域５０９でポリマー５０５と反応するようナノチャネル５０４内に吐出するように構成される。反対に、ナノチャネル５０７ｂは、（例えば、コレクタ５５５により）ナノチャネル５０７ｂに負の圧力が印加されることに応答して、局部的な区域５０９でナノチャネル５０４内に吐出された他の流体を引き込むように構成される。
【００５０】
図９は、例示的な実施形態に含むことができる機能を有するコンピュータ・システム７００の例を図示する。本明細書に議論した様々な方法、手順、モジュール、流れ図、ツール、アプリケーション、および技法は、コンピュータ・システム７００の機能を組み込みまたは利用しあるいはその両方を行うこともできる。その上、コンピュータ・システム７００の機能を利用して、図１〜図８を参照して本明細書内で議論した例示的な実施形態の特徴を実装することができる。コンピュータ・システム７００の機能のうちの１つまたは複数は、限定するものではないが、ソフトウエア２０およびコンピュータ１０など本明細書で議論した任意の要素を実装することができる。
【００５１】
一般的に、ハードウエア・アーキテクチャの点から見ると、コンピュータ・システム７００は、１つまたは複数のプロセッサ７１０、コンピュータ可読メモリ７２０、およびローカル・インターフェイス（図示せず）を介して通信可能に接続された１つまたは複数の入力または出力あるいはその両方（Ｉ／Ｏ）のデバイス７７０を含むことができる。ローカル・インターフェイスは、当技術分野で知られているように、限定するものではないが例えば、１つもしくは複数のバスまたは他の有線もしくは無線接続であってよい。ローカル・インターフェイスは、コントローラ、バッファ（キャッシュ）、ドライバ、リピータ、および通信を可能にするためのレシーバなど追加の要素を有することができる。さらに、ローカル・インターフェイスは、上記の構成要素間の適切な通信を可能にするために、アドレス、コントロール、またはデータ接続あるいはこれらの組合せを含むことができる。
【００５２】
プロセッサ７１０は、メモリ７２０内に記憶することができるソフトウエアを実行するためのハードウエア・デバイスである。プロセッサ７１０は、実質的には、任意の特別仕様もしくは市販のプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、データ信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはコンピュータ・システム７００に関連付けられたいくつかのプロセッサの中の補助プロセッサであってよい。
【００５３】
コンピュータ可読メモリ７２０は、揮発性メモリ要素（例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）などのランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ））および不揮発性メモリ要素（例えば、ＲＯＭ、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、テープ、コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ディスク、ディスケット、カートリッジ、カセットなど）の任意の１つまたは組合せを含むことができる。その上、メモリ７２０は、電気的、磁気的、光学的または他のタイプあるいはこれらの組合せの記憶媒体を組み込むことができる。様々な構成要素が互いから離れて位置しているがプロセッサ７１０によりアクセスすることができる分散アーキテクチャを、メモリ７２０が有することができることに留意されたい。
【００５４】
コンピュータ可読メモリ７２０内のソフトウエアは、それぞれが論理的機能を実装するための実行可能命令の順序付きリストを含む、１つまたは複数の別個のプログラムを含むことができる。メモリ７２０内のソフトウエアは、適切なオペレーティング・システム（Ｏ／Ｓ）７５０、コンパイラ７４０、ソース・コード７３０、および例示的な実施形態の１つまたは複数のアプリケーション７６０を含む。図示したように、アプリケーション７６０は、例示的な実施形態の特徴、プロセス、方法、機能、および動作を実装するための多くの機能構成要素を含む。さらに、アプリケーション７６０は、行われる命令のセットを含む、ソース・プログラム、実行可能プログラム（オブジェクト・コード）、スクリプト、または任意の他のエンティティであってよい。
【００５５】
Ｉ／Ｏデバイス７７０は、限定するものではないが例えば、マウス、キーボード、スキャナ、マイクロフォン、カメラなどの入力デバイス（または周辺機器）を含むことができる。さらにその上、Ｉ／Ｏデバイス７７０は、限定するものではないが例えば、プリンタ、ディスプレイなどの出力デバイス（または周辺機器）も含むことができる。最後に、Ｉ／Ｏデバイス７７０は、限定するものではないが例として、（リモートのデバイス、他のファイル、デバイス、システム、またはネットワークにアクセスするための）ＮＩＣまたは変調器／復調器、無線周波数（ＲＦ）または他のトランシーバ（タワー）、電話用インターフェイス、ブリッジ、ルータなどの、入力と出力の両方で通信するデバイスをさらに含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス７７０は、インターネットまたはイントラネットなどの、様々なネットワークにわたって通信するための構成要素も含む。Ｉ／Ｏデバイス７７０は、ブルートゥース（Ｒ）接続および（例えば、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート、シリアル・ポート、パラレル・ポート、光ファイバ、ファイアワイヤ、ＨＤＭＩ（Ｒ）（高精細度マルチメディア・インターフェイス）などを介した）ケーブルを利用して、プロセッサ７１０と接続または通信あるいはその両方を行うことができる。
【００５６】
当業者なら理解するように、本発明の態様は、システム、方法またはコンピュータ・プログラム製品として具体化することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウエアの実施形態、（ファームウエア、常駐ソフトウエア、マイクロ−コードなどを含む）完全にソフトウエアの実施形態またはソフトウエアとハードウエアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとることができ、これらは、全て一般的に、本明細書で、「回路」、「モジュール」または「システム」と呼ぶ場合がある。さらにその上、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードが具体化されている１つまたは複数のコンピュータ可読媒体（複数可）に具体化されるコンピュータ・プログラム製品の形態をとることができる。
【００５７】
１つまたは複数のコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってよい。コンピュータ可読記憶媒体は、限定するものではないが例えば、電気的、磁気的、光学的、電磁的、赤外、または半導体のシステム、装置、またはデバイス、あるいは上記の任意の適切な組合せであってよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（限定的なリスト）としては、以下が挙げられる。１つまたは複数のワイヤを有する電気接続、携帯型のコンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学的記憶デバイス、磁気的記憶デバイス、または上記の任意の適切な組合せ。この文書の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用する、あるいは命令実行システム、装置、またはデバイスと関連して使用するプログラムを含むまたは記憶することができる任意の有形の媒体であってよい。
【００５８】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンド内または搬送波の部分として、その中にコンピュータ可読プログラム・コードが具体化された、伝搬されたデータ信号を含むことができる。そのような伝搬された信号は、限定するものではないが、電磁的、光学的、またはそれらの任意の適切な組合せを含む、様々な形態のうちのいずれかをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体でなく、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用する、あるいは命令実行システム、装置、またはデバイスと関連して使用するプログラムを通信、伝搬、または搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体であってよい。
【００５９】
コンピュータ可読媒体上に具体化されるプログラム・コードは、限定するものではないが、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなど、または上記の任意の適切な組合せを含む、任意の適切な媒体を使用して送信することができる。
【００６０】
本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（Ｒ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来型の手続型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラム・コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンド・アローン型ソフトウエア・パッケージとして、部分的にはユーザのコンピュータ上であり部分的にはリモートのコンピュータ上で、または完全にリモートのコンピュータもしくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートのコンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、または接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに行うことができる。
【００６１】
本発明の態様は、本発明の実施形態による、方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品の流れ図またはブロック図あるいはその両方を参照して、本明細書で記載される。流れ図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、および流れ図またはブロック図あるいはその両方内のブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令により実装することができる。これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータの、専用コンピュータの、または機械を作り出すための他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供することができ、その結果、命令が、コンピュータの、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行され、流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つのブロックまたは複数のブロックに指定された機能／働きを実装するための手段を生成する。
【００６２】
これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスに特定のやり方で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体内に記憶することもでき、その結果、コンピュータ可読媒体内に記憶された命令が、流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つのブロックまたは複数のブロックに指定された機能／働きを実装する命令を含む製造品を製造する。
【００６３】
コンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイス上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で実施させてコンピュータ実装プロセスを製造することもでき、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実行する命令が、流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つのブロックまたは複数のブロックに指定された機能／働きを実装するためのプロセスを提供する。
【００６４】
図面内の流れ図およびブロック図は、本発明の様々な実施形態による、システム、方法およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装の、アーキテクチャ、機能性、および動作を図示する。この点に関連して、流れ図またはブロック図内の各ブロックは、指定された論理機能（複数可）を実装するために１つまたは複数の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの部分を表すことができる。いくつかの代替実装において、ブロック内に言及された機能は、図に言及された順序以外で生じうることにも留意されたい。例えば、連続して示される２つのブロックを、実際には、実質的に同時に実行することができ、関連する機能性に依存して、ときには、ブロックを逆の順序で実行することができる。ブロック図または流れ図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図または流れ図あるいはその両方内のブロックの組合せは、指定された機能あるいは働きを実施する専用ハードウエア−ベースシステム、または専用ハードウエアとコンピュータ命令の組合せにより実装することができることにも留意されたい。
【００６５】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を記載するためのみのものであり、本発明を限定する意図はない。本明細書で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうではないと明確に指示しない限り、複数形も含むことを意図する。本明細書において使用するとき、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」あるいは両方の組合せは、述べた特徴、整数、ステップ、動作、要素、または構成要素あるいはこれらの組合せが存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループあるいはこれらの組合せの存在または追加を排除しないことをさらに理解されたい。
【００６６】
以下の特許請求の範囲内の、全てのミーンズ・プラス・ファンクション要素またはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、働き、および均等物は、具体的に特許請求される他の特許請求される要素と組み合わせて、機能を実施するため、任意の構造、材料、または働きを含むことが意図される。本発明の記載は、説明および記載のために提示されたが、網羅的であること、または、本発明を開示された形態に限定することを意図していない。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多くの変更形態および変形形態が、当業者には明らかであろう。様々な変更形態を備える様々な実施形態が意図された具体的な使用に適するので、実施形態は、本発明の原理および実践的な適用を最もよく説明するため、および他の当業者が本発明を理解することが可能となるために、選択され記載された。
【００６７】
本明細書に描かれた流れ図は、ほんの１つの例である。本発明の精神から逸脱することなく、こうした図面またはそこに記載されたステップ（または動作）には、多くの変形形態が存在する可能性がある。例として、ステップは、異なる順序で実施することができ、またはステップは、追加、削除、または変更することができる。これらの変形形態は、特許請求される発明の一部と考えられる。
【００６８】
本発明の例示的な実施形態が記載されてきたが、当業者なら、現在および将来の両方において、以下の特許請求の範囲に入る様々な改良および拡張を行うことができることを理解されよう。これらの請求項は、最初に記載した本発明に対して、適切に保護し続けるとみなされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月25日(2014.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための装置であって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と
を備え、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、装置。
【請求項２】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極の配列は、前記電極の配列に電圧バイアスが印加されることに応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、１度に１周期移動させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記１つまたは複数の荷電体が、少なくとも、荷電した部分および荷電していない部分の配列を備え、
前記１周期が、前記荷電した部分の長さと前記荷電していない部分の長さの平均に対応する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電極の配列の個別の電極に印加される前記電圧バイアスの極性スキームを交番させることによって、前記１つまたは複数の荷電体が、前記ナノチャネルに沿って、１度に前記１周期の間移動する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記電極の配列は、第１の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電した部分を前記電極の配列の中央区域内にトラップするか、または前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成され、
前記電極の配列は、第２の極性スキームで前記電圧バイアスが印加されることに応答して、前記荷電していない部分を前記電極の配列の前記中央区域内にトラップするか、または前記荷電した部分を前記電極の配列の前記中央区域から移動させるように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記１周期が、前記電極の配列内の個別の電極間の等しい距離に対応する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記極性スキームを有する前記電圧バイアスが、前記電極の配列の、前記個別の電極の別の連続するグループに印加され、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って、前記１周期の前記等しい距離の間移動させ、
前記別の連続するグループが、前記連続するグループと比較して、前記個別の電極のうちの１つ分だけシフト・アップされる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ポリマーと反応する別の流体で満たされた別のナノチャネルをさらに備え、前記別のナノチャネルが開口により前記ナノチャネルと連通し、
前記開口が、前記別のナノチャネルに正の圧力が印加されることに応答して、前記別の流体を、前記開口の周りの局部的な区域で前記ポリマーと反応するよう前記ナノチャネル内に吐出するように構成され、
前記開口が、前記別のナノチャネルに負の圧力が印加されることに応答して、前記開口の周りの前記局部的な区域で前記ナノチャネル内に吐出された前記別の流体を引き込むように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の荷電体が、荷電した部分および中性の部分の配列を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の荷電体が、正に荷電した部分および負に荷電した部分の配列を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するための方法であって、
前記ナノチャネルにより第１の貯蔵器および第２の貯蔵器を接続するステップであって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たすステップと、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極を構成するステップであって、前記第１の電極および第２の電極が、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成されるステップと
を含み、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、方法。
【請求項１３】
ナノチャネルを通してポリマーにリンクされた１つまたは複数の荷電体を制御するためのシステムであって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記ポリマーにリンクされた前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と、
トラップするために前記電圧源が制御されることに応答して、前記電極の配列に前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップさせるように構成される電圧源と
を有する装置を備え、
前記電圧源が、移動させるために前記電圧源が制御されることに応答して、前記電極の配列に前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、システム。
【請求項１４】
ナノチャネルを通して１つまたは複数の荷電体を制御するための装置であって、
前記ナノチャネルにより接続された第１の貯蔵器および第２の貯蔵器であって、前記ナノチャネルに沿って電極の配列が配置され、前記第１の貯蔵器、前記第２の貯蔵器、および前記ナノチャネルを流体が満たす、前記第１の貯蔵器および前記第２の貯蔵器と、
前記第１の貯蔵器内の第１の電極および前記第２の貯蔵器内の第２の電極であって、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内に向けるように構成される前記第１の電極および前記第２の電極と
を備え、
前記電極の配列は、トラップのためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネル内にトラップするように構成され、
前記電極の配列は、移動のためになされる制御に応答して、前記１つまたは複数の荷電体を前記ナノチャネルに沿って移動させるように構成される、装置。
【国際調査報告】
2014527811.tif 000012
2014527811.tif 000013