(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイナス誘電泳動（ＮＤＥＰ）によって粒子（ＢＥＡＤ）を移動操作するための装置であって、
中心電極（ＥＬ）と該中心電極の周囲に配置された少なくとも第１及び第２の周辺電極（Ｌ１、Ｌ２）を備えたブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）が行及び列の状態に２次元配置され、
全ての中心電極（ＥＬ）に同一の電圧（Ｖｃｏｒｅ）が印加できるように第１の配線が施され、
同じ列（ｊ）に属する第１の周辺電極（Ｌ１）に同一の電圧（Ｖｃｏｌ＿ｊ、Ｖｅｎａｂｌｅ＿ｊ）が印加できるように、各列毎に第２の配線が施され、
同じ行（ｉ）に属する第２の周辺電極（Ｌ２）に同一の電圧（Ｖｒｏｗ＿ｉ）が印加できるように、各行毎に第３の配線が施されている
ことを特徴とする、粒子（ＢＥＡＤ）を移動操作するための装置。
【請求項２】
前記第１の周辺電極（Ｌ１、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿１）が、前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）を囲む形状であり、前記第２の周辺電極（Ｌ２、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿２）が、前記第１の周辺電極（Ｌ１、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿１）を囲む形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の周辺電極（Ｌ１）が、前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）の上半分を囲む形状の電極（Ｌ１＿１）と、前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）の下半分を囲む形状の電極（Ｌ１＿２）とからなり、
前記第２の配線は、前記上半分を囲む形状の電極（Ｌ１＿１）と、前記下半分を囲む形状の電極（Ｌ１＿２）とのそれぞれに、１行おきに共通の電圧（Ｖｃｏｌ＿ｊ［Ｄ１］、Ｖｃｏｌ＿ｊ［Ｕ１］、Ｖｃｏｌ＿ｊ［Ｕ２］、Ｖｃｏｌ＿ｊ［Ｄ２］）が印加できるように少なくとも４つの配線を含んでおり、
前記第２の周辺電極（Ｌ２）が、前記第１の周辺電極（Ｌ１）の左半分を囲む形状の電極（Ｌ２＿１）と、前記第１の周辺電極（Ｌ１）の右半分を囲む形状の電極（Ｌ２＿２）とからなり、
前記第３の配線は、前記左半分を囲む形状の電極（Ｌ２＿１）と、前記右半分を囲む形状の電極（Ｌ２＿２）とのそれぞれに、１列おきに共通の電圧（Ｖｒｏｗ＿ｉ［Ｒ１］、Ｖｒｏｗ＿ｉ［Ｌ１］、Ｖｒｏｗ＿ｉ［Ｌ２］、Ｖｒｏｗ＿ｉ［Ｒ２］）が印加できるように、少なくとも４つの配線を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の周辺電極（Ｌ１）が、前記中心電極（ＥＬ）の右側と下側とを囲むＬ形状電極（ｅｌｌｅ＿ｉ，ｊ）であり、
前記第２の周辺電極（Ｌ２）が、前記中心電極（ＥＬ）の左側を囲む垂直セグメント形状の電極（ｗａｌｌｘ＿ｉ，ｊ）と、前記中心電極（ＥＬ）の上側を囲む水平セグメント形状の電極（ｗａｌｌｙ＿ｉ，ｊ）とからなり、
前記第３の配線は、前記垂直セグメント形状の電極（ｗａｌｌｘ＿ｉ，ｊ）と、前記水平セグメント形状の電極（ｗａｌｌｙ＿ｉ，ｊ）とのそれぞれに、共通の電圧（Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｘ］、Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｙ］）が印加できるように、少なくとも２つの配線を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
マイナス誘電泳動（ＮＤＥＰ）によって粒子（ＢＥＡＤ）を移動操作するための装置であって、
中心電極（ＥＬ）と該中心電極（ＥＬ）の周囲に配置された少なくとも１つの周辺電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）を備えたブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）が行及び列の状態に２次元配置され、
全ての中心電極（ＥＬ＿ｉ，ｊ）に同一の電圧（Ｖｐｈｉｎ）が印加できるように第１の配線が施され、
各ブロックの周辺電極に、前記同一の電圧（Ｖｐｈｉｎ）とは異なる電圧（Ｖｐｈｉｐ）が印加できるように第２の配線が施されており、
前記ブロックの列位置を指定するための列配線が各列毎に設けられ、前記ブロックの行位置を指定するための行配線が各行毎に設けられ、
前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）のそれぞれには、
（ｉ）前記列配線の信号（ｃｏｌ＿ｊ）及び前記行配線の信号（ｒｏｗ＿ｉ）によって指定された場合は、当該ブロックの周辺電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）に前記同一の電圧（Ｖｐｈｉｎ）を印加し、
（ｉｉ）前記列配線の信号（ｃｏｌ＿ｊ）又は前記行配線の信号（ｒｏｗ＿ｉ）によって指定されていない場合は、当該ブロックの周辺電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）に前記異なる電圧（Ｖｐｈｉｐ）を印加する
回路装置が設けてある
ことを特徴とする、粒子（ＢＥＡＤ）を移動操作するための装置。
【請求項６】
前記回路装置が、
前記列配線及び前記行配線の双方に接続されたアンド回路（ＡＮＤ＿ｉ，ｊ）と、
前記第１の配線と前記第２の配線と前記アンド回路の出力とに接続され、前記アンド回路の出力に応じて、前記同一の電圧（Ｖｐｈｉｎ）又は前記異なる電圧（Ｖｐｈｉｐ）のいずれかを前記周辺電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）に印加するマルチプレクサ（ＭＵＸ＿ｉ，ｊ）とを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の少なくとも一部には、前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）と前記周辺電極（Ｌ１、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿１、Ｌ１＿１、Ｌ１＿２、Ｌ２、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿２、Ｌ２＿１、Ｌ２＿２）との間、又は、前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）と別の周辺電極（ｅｌｌｅ＿ｉ，ｊ、ｗａｌｌｘ＿ｉ，ｊ、ｗａｌｌｙ＿ｉ，ｊ）との間に設けたインピーダンス測定装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の少なくとも一部には、前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から反射する光の強度、又は、透過する光の強度、若しくはこれら強度の変化を測定する手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記測定する手段は、１つ以上の光センサの配列を備えていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記測定する手段は、前記中心電極及び前記周辺電極に印加する電圧によって生じる前記粒子の安定位置に、光を集光するためのレンズの配列を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記インピーダンス測定装置又は前記測定する手段のいずれか一方又は双方の測定結果を利用して、粒子（ＢＥＡＤ）の検出、定量化、又は化学分析の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の装置を用いて、前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から、当該ブロックに隣接する隣接ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ＋１、ＢＬＯＣＫ＿ｉ＋１，ｊ、ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ−１、ＢＬＯＣＫ＿ｉ−１，ｊ）のいずれか１つである移動先ブロックへ粒子（ＢＥＡＤ）を移動する方法であって、
ｉ．前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の前記周辺電極（Ｌ１、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿１、Ｌ１＿１、Ｌ１＿２、Ｌ２、ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿２、Ｌ２＿１、Ｌ２＿２、ｅｌｌｅ＿ｉ，ｊ、ｗａｌｌｘ＿ｉ，ｊ、ｗａｌｌｙ＿ｉ，ｊ）の少なくとも一部に、当該ブロックの前記中心電極（ＥＬ、ＥＬ＿ｉ，ｊ）とは異なる電圧を印加することにより、当該ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の前記中心電極上に粒子（ＢＥＡＤ）の第１の安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）を与え、
前記隣接ブロックの前記周辺電極の少なくとも一部に、当該隣接ブロックの中心電極とは異なる電圧を印加することにより、当該隣接ブロックの前記中心電極上に粒子の第２の安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ＋１、ＣＡＧE＿ｉ＋１，ｊ、ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ−１、ＣＡＧE＿ｉ−１，ｊ）を与える力の場の第１の形態（Ｆ＿ｉ）を生成し、
ｉｉ．前記ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の前記周辺電極の少なくとも一部に、当該ブロックの前記中心電極と同じ電圧を印加し、前記移動先ブロックの前記周辺電極の少なくとも一部に、当該移動先ブロックの前記中心電極と同じ電圧を印加することにより、前記第１の安定平衡点と前記移動先ブロックの前記第２の安定平衡点との中間部分も粒子の安定平衡点となるようにする、力の場の第２の形態（Ｆ＿ｉｉ）を生成し、
ｉｉｉ．次いで、前記力の場の第１の形態（Ｆ＿ｉ）を再び生成することにより、前記中間部分に存在する粒子の少なくとも一部を、前記移動先ブロックの前記第２の安定平衡点へ移動させることを特徴とする粒子を移動する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の操作及び／又は検出のための方法および装置に関する。本発明は、主に、個々の細胞（セル）に関する生物学的なプロトコルの実施において用途を見出す。
【背景技術】
【０００２】
Ｇ．Ｍｅｄｏｒｏの名の下における特許ＰＣＴ／ＷＯ  ００／６９５６５号公報は、閉じられた誘電泳動電位ケージの使用による粒子の操作のための装置および方法について記載している。前記方法は、２次元空間において全ての他の粒子とは無関係に各粒子の位置を制御する方法を教示している。懸濁液中の粒子を取り込むために使用される力はマイナスの誘電泳動である。操作動作における個々の制御は、１つの同じ基板中に組み込まれる電極の配列の各素子に関連する回路およびメモリ素子をプログラムすることによって行なわれる。プログラミングに必要なエレクトロニクスを個々の電極に対応する空間内に組み込む必要性により制限される、各トラップの寸法に起因する重要な制限を伴う。また、Ｇ．Ｍｅｄｏｒｏ  ｅｔ  ａｌ．，３，３１７−３２５（２００３）ＩＥＥＥ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｊｏｕｒｎａｌには、その制御が基板自体に組み込まれるトランジスタの使用を必要としない平行な細長い電極の使用に基づくセルの操作のための装置について記載されている。細長い電極の形状および空間的な分布により、円筒形状のトラップの形成が可能になり、それにより、粒子のグループをトラップすることができる。個々の粒子の独立の操作が不可能なことに起因する重大な制限を伴う。
【０００３】
誘電泳動に基づく粒子の操作のための他の方法は、Ｔ．Ｓｃｈｎｅｌｌｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ  １１５７，１２７−１４０（１９９３）によって記載されるように、多数の粒子に対する独立制御ができない。多数の細胞（セル）間の相互作用の研究を必要とする用途において重要な制限を伴う。
【０００４】
誘電泳動に基づく他の方法は、セルと基板との直接的な接触を必要とする。これは、これらの方法がプラスの誘電泳動（ＰＤＥＰ）の力を使用するからである。特に、Ｊ．Ｓｕｅｈｉｒｏ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１，３２９８−３３０５（１９９８）には、プラスの誘電泳動（ＰＤＥＰ）の力によって粒子を基板に引き付けることができるトラップの形成を想定する方法が記載されている。その結果、粒子は、基板に付着し、そこから引き離されて、マイナス誘電泳動（ＮＤＥＰ）の力の適切な分布によって新たな領域へと押し出され得る。セルに対する修復不可能なダメージを引き起こす危険に加えて、例えば、導電性が高い生理学的溶液を使用できない、あるいは、ポリスチレンミクロスフエァと共に作用できないなどの幾つかの重要な制限を伴う。これは、いずれの場合も、プラス誘電泳動の力を作用させるのに必要な条件が存在しないからである。
【０００５】
同様に、Ｂｅｃｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．の名の下における米国特許第６，２９４，０６３号公報は、プログラム可能な力の分布によって固体、液体または気体の生物学的材料のパケットを操作するための方法および装置について記載している。また、この場合、方法および装置の動作において、反応の表面との接触が不可欠である。しかし、最も大きな制限は、受動基板を使用することが望ましい場合に電極の数（ｎ×ｍ）に対応する制御信号の数（ｎ×ｍ）が必要であるということである（したがって、あまり安価なものではない）。電極の数を数百または数千程度に増大するためには、ｎ×ｍ電極を独立にアドレス指定し且つ制御信号を局所的に生成するためのトランジスタを含むＰ．Ｒ．Ｃ．Ｇａｓｃｏｙｎｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２００４，４，２９９−３０９に説明されるような能動基板を使用する必要がある。このようにして、チップへの入力信号の数を許容可能な限界内に維持することができる。
【０００６】
液体粒子（液滴）を操作するための他の周知の方法は、Ｔ．Ｂ．Ｊｏｎｅｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１５（２００５）１１８４−１１８７に記載される誘電体上でのエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）である。この場合、基板上に形成される電極によって及ぼされる電場は、気相によって取り囲まれる液滴の推進を給電された一連の電極によって制御される方向で可能にする。この原理に基づくデバイスは、Ｐａｍｕｌａ  ｅｔ  ａｌ．，の名の下で米国特許出願２００４／００５８４５０Ａ１によって教示されるような蓋（これも誘電体でコーティングされる）または基板の上の液滴との電気接点を確定する「チェーン」と称される単なるワイヤ（Ｊ．Ｂｅｒｔｈｉｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，ＮＳＴＩ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ  ２００５，ｗｗｗ．ｎｓｔｉ．ｏｒｇ，ｖｏｌ．１，２００５）を含めることによって得ることができる。誘電泳動の使用に関して前述した方法と同様の方法で、ＥＷＯＤによって完全に２次元の配列上の粒子を操作するために、既知の技術で報告される実施形態は、配列の電極の数に対応する入力信号を使用する手段またはトランジスタを有する能動基板を使用する手段をとる。
【０００７】
粒子を操作するための更なる力は、電気流体力学的（ＥＨＤ）流れ、例えば電熱（ＥＴＦ）流れ或いはＡＣ電気浸透などによって形成される粘性摩擦力である。Ｎ．Ｇ．Ｇｒｅｅｎ，Ａ．Ｒａｍｏｓ  ａｎｄ  Ｈ．Ｍｏｒｇａｎ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌｙ．Ｐｈｙｓ．３３（２０００）においては、粒子を移動させるためにＥＨＤ流れが使用されている。例えば、特許ＰＣＴ  ＷＯ２００４／０７１６６８  Ａ１は、前述した電気流体力学的流れを利用して電極上に粒子を集めるための装置について記載している。
【０００８】
２次元空間内での個々の操作粒子に関しては他の方法が知られている。しかしながら、これらは、いわゆる光ピンセットまたは光電子ピンセット、すなわち、プログラム可能な外部光源の使用を伴う。結果として得られるものは、多くの用途で望ましくない特性を示す扱いにくい高価なシステムである。特に、Ａ．Ｔ．Ｏｈｔａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇ．ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒ，Ａｃｔｕａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，２１６−２１９（２００４）は、前記技術の可能な実施について記載している。
【０００９】
既知の技術の制限は、使用される力に応じて接触を伴い或いは伴わずに２次元空間内での多数の粒子の独立操作を可能にする本発明によって克服される。本発明に係る方法の実施は、基板中に組み込まれるメモリ素子または電子回路の使用を必要としない。本発明に係る方法および装置の様々な実施形態は、ｎ＋ｍ個程度の数の制御信号での粒子の操作を可能にする。
【００１０】
トランジスタを伴わない基板を用いて本発明の方法を行なうことができるが、能動基板を使用して本発明に係る装置を構成する配列の個々の要素の寸法全体を既知の技術に比べて減らすことによって或いは外部制御信号の全体数を減らすことによって利益を得ることもできる。
【００１１】
セルの操作の可能性に加えて、本発明は、使用される技術に応じて同じ基板上に前記動作を組み入れることによる或いは異なる基板上に形成されるアクチュエータおよびセンサとインタフェースをとることよる操作と検出との組み合わせ方法を教示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、経時変化する不均一な力の場を用いてマイナス誘電泳動で粒子を操作する装置及び方法に関する。本発明の装置及び方法に、粒子を検出するための装置又は方法を付加することもできる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
方法の第１の実施形態において、要素の均一配列内の各平衡点は、１つの粒子または粒子のグループを含みうる。前記各平衡点は、隣接する平衡点のうちの任意の１つと区別なく結合することができ、それにより、取り込まれた粒子はその引力領域を共有できる。この制御は、力の生成のために必要な電圧を分配するために使用される同じ行または列に属する全ての要素によって共有される信号に対して排他的に作用することにより行なわれる。本発明によれば、各経路は、引力の隣接する領域の結合によって構成される一連の基本ステップに分けることができ、それにより、各粒子を初期位置から最終目的位置へと案内することができる。本発明の対象の形成は、ｎ×ｍのサイズの配列におけるｎ＋ｍ＋２個の制御信号およびｎ＋２ｍ＋２個の制御信号によって構成される装置を用いた方法の幾つかの実用的な実施でもある。
【００１４】
方法の第２の実施形態において、制御は、配列の各要素に関連する偏向器を制御するために使用されるデジタル信号に排他的に作用して、力の生成のために必要な電圧を分配することによって行なわれる。本発明の目的は、ｎ×ｍ配列における力の生成に必要な２つの電圧の分配の制御のためにｎ＋ｍ個のデジタル信号によって構成される装置でもある。
【００１５】
また、本発明の目的は、トランジスタまたはメモリ素子を伴う或いは伴わない、経時変化する電位が印加される電極の配列によって構成された、前述した方法の一部を有利に利用できるようにするデバイスである。
【００１６】
また、本発明の目的は、インピーダンス計及び／又は光センサによって粒子を識別し及び／又は定量化し及び／又は特徴付けるための一群の装置である。センサとアクチュエータとの組み合わせは、複雑な動作の自動化にとって特に有益であるが、いかなる場合でも、センサ（組み込まれてもよいが、外部であってもよい）における高い感度領域で正確に個別化されるべき粒子を位置決めするのに有益であるのは言うまでも無く、したがって、測定の感度がかなり高められる。
【００１７】
本発明の説明
以下において、用語「粒子」は、細胞（セル）、細胞以下の要素、ウイルス、リポソーム、ニオソーム、ミクロスフェア、およびナノスフェア、または、例えば高分子、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡなどの更に小さい実体、および、懸濁媒体と混和できない液滴、例えば水中の油または油中の水、あるいは、ガス中の液滴（空気中の水など）あるいは液体中の気泡（水中の空気など）などの天然のものまたは人工のもののミクロレベルまたはナノレベルの実体を示すために使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の目的は、粒子の操作及び／又は検出のための方法および装置の実施である。「操作」とは、特に、以下の作業及び／又は作業の組み合わせのうちの１つのことである。
１．多数の粒子を含有するサンプルからの所与の粒子の分離からなる選択、
２．初めの順序とは異なる順序での粒子の配置からなる並び換え、
３．２つ以上の粒子を選択し、これらの粒子を接触させるため或いはこれらの粒子を融合させるため或いはこれらの粒子を他の粒子中に含ませるために、これらの粒子が互いに押し付けられるまでこれらの粒子を互いに近付ける融合、
４．最初に互いに接触していた粒子を分離することからなる分離。
【００１９】
本方法は、安定平衡位置（ＣＡＧＥ）へ向けて個々の粒子または粒子群を引き付ける力（Ｆ）の不均一場の使用に基づいている。
【００２０】
検出は、以下の態様のうちの１つ或いはその組み合わせと見なされる。
１．個々の粒子の計数すなわち定量化、
２．識別及び／又は特徴付け、
３．測位。
【００２１】
この点について、インピーダンスの変化の測定及び／又は光強度／吸光度の変化の測定が主に利用される。
【００２２】
（力の生成）
基板上に形成された電極（ＥＬ）の配列により既知の技術にしたがって粒子を移動させるための力を生成する方法は様々に存在する。一般に、マイクロチャンバを画定する電極であってもよいカバー（ＬＩＤ）が使用され、マイクロチャンバ内では粒子（ＢＥＡＤ）が一般に液体懸濁状態にある。様々な力における幾つかの方式が図１に示されている。ＤＥＰの場合、印加電圧は、加算（＋）の記号で示された同相周期電圧（Ｖｐｈｉｐ）および減算（−）の記号で示された位相が反対の周期電圧（Ｖｐｈｉｎ）である。「位相が反対の電圧」とは、位相が１８０°ずれた電圧を意味する。場は、平衡点（ＣＡＧＥ）に向けて引き付けられる粒子に作用する力を生成する。マイナスＤＥＰ（ＮＤＥＰ）の場合には、カバー（ＬＩＤ）が導電電極であれば、既知の技術にしたがって力の閉じられたケージを得ることができる（図１ａ）。この場合、隣接する電極が反対位相Ｖｐｈｉｐ（＋）に接続され且つカバー（ＬＩＤ）が位相Ｖｐｈｉｎ（−）に接続されていれば、Ｖｐｈｉｎ（−）に接続された各電極で平衡点（ＣＡＧＥ）が得られる。前記平衡点（ＣＡＧＥ）は、通常、電極から距離を隔てた液体中に設定され、それにより、粒子（ＢＥＡＤ）が浮遊した安定状態となる。プラスＤＥＰ（ＰＤＥＰ）の場合、平衡点（ＣＡＧＥ）は、通常、電極が形成される表面に位置され（図１ｂ）、また、粒子（ＢＥＡＤ）は、表面と接触した安定状態にある。ＰＤＥＰにおいては、カバー内に更なる電極を有している必要はない。これは、ＰＤＥＰの平衡点が電場の最大値に対応しているからである。懸濁媒体中に混合できず且つこれよりも重い液滴（例えば、油中の水）によって形成される粒子を操作するために、誘電体層（Ｄ）および疎水性層（ＨＰＢ）によりコーティングされた電極（ＥＬ）を有する基板（ＳＵＢ）によって得られるマイナス誘電泳動（ＮＤＥＰＤＲ）を有利に使用することができる（図１ｃ）。電極の配列は、反対の極性を有する電極に向けて荷電粒子を引き付けるべく電気泳動のために使用できる。ＥＨＤ動作において、電極の形態は、流れの最小点へ向けて粒子を押し出す力を生成する。ＥＷＯＤ（図１ｄ）の場合には、誘電体でコーティングされた電極を含むカバー（ＬＩＤ）が一般に使用され、電極の配列は、粒子（一般的には、空気中の液滴）を引き付けることが望ましいポイントでカバーに対して反対の位相の信号によって給電される。その代わり、粒子が存在してはならない電極は浮いた状態のままである。ＥＷＯＤにおいて、電極の配列の上の空気中の液滴を操作する際には、一連のワイヤ（図１ｅ）をカバーの代わりとして使用することもできる。
【００２３】
（行および列によって作動される力の作用の論理組み合わせによる粒子の動作制御の生成）
マイナス誘電泳動の力における安定平衡点を生成するためには、既知の技術にしたがって、カバー（ＬＩＤ）と同位相の信号（Ｖｐｈｉｎ）によって給電される第１の電極（ＥＬ）と、第１の電極を完全に取り囲み且つ反対の位相の信号（Ｖｐｈｉｐ）によって給電される１つ以上の電極（Ｌ１）とを利用可能にすれば十分である。この構成（図２ａに示されている）は、マイナス誘電泳動の力における安定平衡点（ＣＡＧＥ）に対応する電場における最小のものを生成する。前記平衡点は、図２ｂに示される電極（Ｌ１）のこの第１の配列に印加される信号の位相を逆にする場合に失われる。電極の第２の配列（Ｌ２）を利用可能にして、第２の配列（Ｌ２）に属する各電極が第１の配列（Ｌ１）に属する１つの電極を取り囲むようにすれば、電極の第１の配列（Ｌ１）および電極の第２の配列（Ｌ２）に対して印加される信号の両方の位相を逆にすると、平衡点が失われる。これは、図２ｆに示されるように、他の全てのケースにおいて、ケージが、印加電圧によって決まる寸法および形状を有する場合があるからである。特に、図２ｃおよび図２ｄにおいて、我々は２つの同じケージを有しており、一方、図２ｅにおいて、我々は、更に大きい寸法を有するが同じ位置に中心付けられる１つのケージを有している。その結果、それぞれが１つの電極（ＥＬ）とそれを取り囲む１つ以上の電極配列（Ｌ１，Ｌ２）とからなる多数のブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）を考慮する場合、２つの一般的な隣接ブロックの電極Ｌ１およびＬ２に対して印加される電圧の形態にしたがって以下の状況が生じ得ることが分かる。
・その力の場の形態をＦ＿ｉを用いて示す、各ブロックにおける別個の安定平衡点
・その力の場の形態をＦ＿ｉｉを用いて示す、２つのブロックによって共有されるちょうど１つの安定平衡点
【００２４】
この特性は、以下で説明するように、既知の技術と比べて一連の重要な利点を伴って、粒子の操作のための本発明に係る幾つかの方法の実施において利用できる。
【００２５】
（トランジスタを伴わない均一配列上での粒子の操作方法）
本発明に係る方法の一実施形態が図３に示されている。電極の一般的なグループの均一配列（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、それぞれが単一の粒子（ＢＥＡＤ）または粒子群を取り込むことができる安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）によって規定される引力ケージの配列を与える。配列（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の各要素（またはブロック）は、行および列をそれぞれ成す配列状態で分配される電圧の２つのグループ（Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｐ］，Ｖｃｏｌ＿ｊ［ｑ］，ｐ＝１…ｕ，ｑ＝１…ｖ）に対して電気的に接続されるとともに、同じ行または列を共有するブロックに対して電気的に接続される。行信号の総数がｕによって表わされ、一方、列信号の総数がｖによって表わされる。
【００２６】
我々は、ブロックの指標に基づいて計算される均一な、すなわちマンハッタンノルムの距離ｄ＝｜ｉ−ｈ｜＋｜ｊ−ｋ｜を、２つのブロックＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ，およびＢＬＯＣＫ＿ｈ，ｋ間の距離として規定する。我々は、距離１にあるブロックを、「隣接ブロック」として規定する。
【００２７】
同じ信号Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｐ］，Ｖｃｏｌ＿ｊ［ｑ］は、ケージの形成のため及びケージの位置の制御のための両方で使用される。実際には、これらの信号を通じて、以下の特性を有する誘電泳動の力の場の作動のために必要な電圧が分配される。
１．各引力ケージが閉じられて他の全ての引力ケージから識別可能となるように配列の信号に印加される電位の形態が常に存在する。
２．隣接ブロックの各対毎に、ブロックの対の引力の領域を単にもっぱら結合することができるように対への入力信号に印加されるべき電位の形態が常に存在する。
３．隣接ブロックの各対毎に、２つの引力ケージのうちの一方だけに粒子が存在する場合、隣接ブロックへ粒子を移動させることができるようにする、対への入力信号に印加されるべき一連の電位が常に存在する。
４．隣接ブロックの各対毎に、両方の引力ケージに粒子が存在する場合、両方の粒子を同じブロックへと集めることができるようにする、対への入力信号に印加されるべき一連の電位が常に存在する。
【００２８】
使用される電圧は、一般に、異なる位相を有する一組の電圧間で選択されるゼロ平均値を有する周期的な波（正弦波または方形波）であるが、これに限定されない。非限定的な例として、互いに１８０°だけ異なる２つの位相を使用することができる。
【００２９】
隣接ブロックの引力中心を２つずつ結合することにより、粒子を一般的な初期位置から任意の最終位置へと動かすことができ、あるいは、移動している粒子の経路の外側にある粒子に影響を与えることなく、サンプル中に存在する全ての粒子の中から選択される２つ以上の粒子を１つの同じ位置へと移動させることができることは明らかである。
【００３０】
同じ方法は、幾つかの制限を伴って、多くの粒子の同時操作の一般的なケースに対して適用できる。非限定的な例として、我々は、２つの一般的なブロックに位置される２つの異なるケージ内に取り込まれるちょうど２つの粒子の同時操作に関して以下のような制限を与える。
１．第１のブロックおよび第２のブロックが同じ行または列内にない場合或いは隣接する行および列内にない場合には、第１のブロックの行および第２のブロックの列に対応し或いは隣接するブロック内、または、第１のブロックの列および第２のブロックの行に対応し或いは隣接するブロック内に粒子が存在しなければ、方向およびベクトルの向きとは無関係に２つのブロック内に取り込まれた粒子を同時に操作することができる。
２．２つのブロックが同じ列上にあるが少なくとも３行の距離を隔てて離れている場合には、これらのブロックをベクトルの向きとは無関係に同時に垂直方向に操作することができる。
３．２つのブロックが同じ列上にあるが少なくとも２行の距離を隔てて離れている場合、ベクトルの向きが同じであれば、これらのブロックを同時に水平方向に操作することができる。
４．２つのブロックが同じ行上にあるが少なくとも３列の距離を隔てて離れている場合には、これらのブロックをベクトルの向きとは無関係に同時に水平方向に操作することができる。
５．２つのブロックが同じ行上にあるが少なくとも２列の距離を隔てて離れている場合、ベクトルの向きが同じであれば、これらのブロックを同時に垂直方向に操作することができる。
【００３１】
本発明によれば、粒子の各対毎に前述した制限を遵守して、３つ以上の粒子も同時に操作できることは明らかである。
【００３２】
しかしながら、前述した制限を満たす２つ以上の粒子を独立に操作できる場合であっても、それらの同時動作が配列の他のケージに対して副作用を与え得ることを指摘しておかなければならない。例えば、ブロックＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊにある第１の粒子およびＢＬＯＣＫ＿ｈ，ｋにある第２の粒子を望ましい方法で同時に操作することにより、ＢＬＯＣＫ＿ｈ，ｊおよびＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｋの粒子に対しても強制された動きが課される。この問題を克服するため、移動の順序付けおよびシリアル化の様々なアルゴリズムによる適用に応じて、また、全ての粒子の位置の知識等に応じて、異なる方法で行動を起こすことができる。
【００３３】
一例として、我々は、特定の関心のケース、すなわち、かなり大きな異種集団から多数の粒子を回収するケースを与える。このケースでは、それら自体を配列上に無作為に配置する粒子を有するサンプルが注入される。前記粒子は例えば顕微鏡で選択でき、また、対象の粒子の位置が決定されると、それらをゲート（例えば、第２の回収マイクロチャンバと連通する）に向けて送るという問題がもたらされる。ゲートからは粒子をチップの外側へと流すことができる。このケースにおいて、全ての粒子の位置の知識を必要とせず選択されるべき粒子の知識だけを必要とする簡単で且つ効率的な解決策は、以下の通りである（ゲートがマイクロチャンバの右側および底部に配置されるという仮定で）。
１．選択されるべき各粒子の位置の右側に隣接する列（選択列）内に垂直仮想チャンネル（ルーティング列）が形成され、それにより、これらのチャンネルが、更に右の列（ダンプ列または廃棄列）に移動される想定し得る粒子から分離される。
２．回収マイクロチャンバのゲートに１つの水平仮想チャンネル（ルーティング行）が形成され、それにより、列に関して行なわれたと同様に、このチャンネルが粒子から分離される。
３．回収されるべき全ての粒子が、隣接するルーティング列上へ移動される。
４．ルーティング行から最も離れた回収されるべき粒子の列指標が、論理セットｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｃｏｌｓ内に挿入される。
５．ルーティング行から最も離れた回収されるべき粒子の行指標がｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｒｏｗ指標として規定される。
６．セットｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｃｏｌｓおよび行ｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｒｏｗに属する列内のケージは、ルーティング行へ向かって１ステップだけ下側に移動される。
７．指標ｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｒｏｗがインクリメントされる。
８．新たな行ｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｒｏｗが回収されるべき粒子を含んでいる場合には、この新たな粒子の列指標がセットｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｃｏｌｓ内に挿入される。
９．新たな行ｓｈｉｆｔｉｎｇ−ｒｏｗがルーティング行に対応する指標よりも低い指標を有している場合には、手続きがステップ６へ戻る。
【００３４】
あるいは、ステップ３後、手続きは以下の通りとなる。すなわち、
４’．ルーティング行から最も離れている行から始まって、全てのルーティング列のケージは、それらが粒子を含んでいるか否かにかかわらず、同時に段階的に下側に（すなわち、ルーティング行へ向けて）移動される。このようにして、全ての粒子は、（行の数に等しいステップの数に対応する）全配列の走査の最後に、ルーティング行へと移動される。
【００３５】
この時点で、選択されるべき全ての粒子は、既知の列位置で、ルーティング行上にある。
１０．ルーティング行の全ては、全ての粒子が回収マイクロチャンバと連通するゲートを通り過ぎるまで、右へとシフトされる。
１１．回収マイクロチャンバ内の粒子がチップ外へ流される。
【００３６】
前記方法は、回収されるべき粒子の列間の距離が常に２よりも大きくない場合、または、手続きの開始時に回収されなければならない粒子がルーティング行に存在する場合には、予備的な操作により、僅かに複雑となるにちがいない。簡単のため、当業者にとって明らかな限りにおいて、前記操作の説明が省かれている。統計的に、回収されるべき粒子の数が列の数に対して無視できる場合、これらの予備的な操作を行なう必要性は、より考えられない。
【００３７】
なお、一般に、前述したように並行して操作することにより、粒子の回収のためにとられるべきステップの数は、全体的にプログラム可能な電極の配列と共に必要なステップの数よりあまり多くはない。
【００３８】
（トランジスタを伴わない均一配列上での粒子の操作のための装置）
また、本発明の対象は、前述した方法にしたがって個々の粒子の操作に必要な場形態を得るための装置でもある。非限定的な例として、トランジスタを伴わない基板の使用およびメモリ素子の使用の両方に基づいて可能な実施形態が与えられる。
【００３９】
ｎ＋ｍ＋２個の制御信号を用いて粒子を操作するための装置
図４および図５はそれぞれ、本発明に係る装置の第１の実施形態の断面図および平面図である。電極のグループの均一配列（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、サイズｎ×ｍの配列を形成する。各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、図５に示される行および列の状態で、配列全体に共通の信号（Ｖｃｏｒｅ）に接続される中心電極（ＥＬ＿ｉ，ｊ）と、配列内に分配された２つの異なる電圧（Ｖｒｏｗ＿ｉ，Ｖｃｏｌ＿ｊ）にそれぞれ接続される２つの同心電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿１，ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ＿２）とによって構成される。更なる信号（Ｖｌｉｄ）は、単一の電極（ＩＴＯ）（図４にだけ示される）によって構成されるカバー（ＬＩＤ）に対して接続される。その結果、デバイスは、それぞれが単一の粒子（ＢＥＡＤ）または粒子群を取り込むことができるｎ×ｍ個の引力ケージの制御のために、全体としてｎ＋ｍ＋１＋１個の信号を必要とする。正方形配列（ｎ＝ｍ）は、ｎ×ｍ配列を構成するブロックの数に対して、制御信号の数を最小にすることは言うまでもない。
【００４０】
外部から、全ての信号Ｖｒｏｗ＿ｉ，およびＶｃｏｌ＿ｊに対して同相の周期電圧（Ｖｐｈｉｐ）を印加するとともに、カバー（ＬＩＤ）に対して接続された共通の信号Ｖｃｏｒｅおよび信号Ｖｌｉｄに対して反対の位相の周期電圧（Ｖｐｈｉｎ）を印加することにより、引力ケージ（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）は、配列中の他の全てのブロックとは異なる分離された各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内で作動される。一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内に取り込まれる粒子（ＢＥＡＤ）は、制御信号に対して印加される電圧の適切なシーケンスにより、隣接するケージのうちの任意の１つへ向けて移動させることができる。本発明の範囲を決して限定しない例として、図７は、一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から右側の隣接するブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ＋１）へと粒子を移動させるために使用されるステップ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）のシーケンスを示しており、前記操作を構成する様々なステップに関与する信号に印加される電圧が図１０に示されている（シーケンスｍｏｖｅ＿ｘ）。一方、各ステップ後の一時的な状態の粒子の位置が図７（ｂ，ｃ’，ｄ’，ｅ’，ａ”）に示されている。図７（ｂｐ，ｃｐ’，ｄｐ’，ｅｐ’，ａｐ”）には、試作デバイスによって得られる形態（ｂ，ｃ’，ｄ’，ｅ’，ａ”）に対応する実験の画像のシーケンスが示されている。
【００４１】
同様に、図８は、一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から下側の隣接するブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ＋１，ｊ）への粒子の垂直方向の移動のシーケンスを示している。前記操作を構成する様々なステップに関与する信号に印加される電圧が図１０に示されており（シーケンスｍｏｖｅ＿ｙ）、一方、各ステップ後の安定状態の粒子の位置が図８（ｂ，ｃ’，ｄ’，ｅ’，ａ”）に示されている。特定のケースでは、図７および図８に示されるシーケンスから選択されるステップの一部によって構成される減少されたシーケンスを使用することができる。随意的に、可能な各方向毎に、図７および図８に非限定的な例として記載されるステップとは異なるステップにより構成されるシーケンスを使用することができる。
【００４２】
配列中の一般的な位置から始まって配列の任意の他の位置で終わる任意の経路を、図７および図８に示される一連の基本ステップおよび反対方向の類似のステップに分けることができるのは言うまでもない。前記考え方の実用的な例が図９に示されており、図９は、ポリスチレンミクロスフェアを一般的な経路にしたがって初期位置（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から目的位置（ＢＬＯＣＫ＿ｉ＋１，ｊ＋４）へと移動させるための一連の基本ステップを示している。
【００４３】
本発明に係る装置の実施は、既知の技術にしたがって異なるテクノロジーを利用することにより得ることができる。本発明の範囲を決して限定しない例として図６ａ〜６ｃに示されているのは、既知の技術に係るフォトリソグラフィ技術を用いる装置の可能な実施形態に必要なマスクであり、図６ｄに示されているのは試作品の画像である。実施のためには、３つのマスクおよび２つの金属レベルで十分である。２つの隣接するブロックの中心間の最小距離（ＰＩＴＣＨ）は、表面メタライゼーション間のピッチの５倍である。このデバイスにおいて、ピッチ（ＰＩＴＣＨ）は１００μｍである。このことは、製造のために必要とされる技術が、その最小ピッチが２０μｍの電極の形成を可能にしなければならないことを意味する。電極の形成のため、貴金属（金、白金など）を使用することができ、あるいは、導電酸化物を使用することができる。導電酸化物は、当該酸化物が透明である場合（インジウムスズ酸化物−ＩＴＯ）に特に役立つ。基板の形成のため、絶縁体（ガラス、ポリカーボネートなど）または半導体（シリコンなど）を使用することができる。その場合、基板を第１の金属レベルから電気的に絶縁するために不動態酸化物が必要とされる。金属または導電酸化物を用いて形成されてもよい電極が絶縁基板に備えられている場合には、当該絶縁を基板カバー（ＬＩＤ）の形成のために使用することができる。前記導電酸化物は、当該導電酸化物が部分的に或いは全体的に透明である場合に特に有益である。同様に、グリッドの形態を成す非透明金属を使用して半透明性を得ることができる。
【００４４】
本発明に係る装置の製造のために一例として本特許に記載された形状と異なる他の形状を使用できることは当業者にとって自明である。非限定的な例として、我々は、円形、六角形、長方形等の形状を有する電極を挙げることができる。同様に、本発明に係る装置の製造のために本特許で言及された材料とは異なる他の材料を使用できることは明らかである。非限定的な例として、我々は、アルミニウム、チタン、タンタル、金などの材料を挙げることができる。
【００４５】
４ｎ＋４ｍ＋２個の制御信号を用いて粒子を操作するための装置
図１１は、本発明に係る装置の異なる実施形態の平面図である。この場合、各行毎に４つの信号が使用され、また、各列毎に４つの信号が使用されるとともに、全てのブロックに共通のグローバル信号Ｖｃｏｒｅ（ここでは、列によって分配される）および信号Ｖｌｉｄが使用される。各ブロックの外部リング電極（Ｌ２）は垂直方向に２つ（Ｌ２＿１及びＬ２＿２）に分けられ、各ブロックの内部リング電極（Ｌ１）は水平方向に２つ（Ｌ１＿１及びＬ１＿２）に分けられる。あるいは、各ブロックの電極に対して、４つの行信号のうちのちょうど２つと、４つの列信号のうちのちょうど２つとが接続される。行信号および列信号は、通常、全てがＶｐｈｉｐに対して接続されるとともに、各ブロック毎に引力ケージ（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）を伴う場形態（Ｆ＿ｉ）を生成する。行および列によって制御信号の中から適切に選択された７つの信号をＶｐｈｉｐに対して接続することにより、２つの隣接するブロックの引力ケージを結合する第２の形態（Ｆ＿ｉｉ）を生成することができる。したがって、図１２に示されるように、単に場形態（Ｆ＿ｉｉ）を印加した後に最初の場形態（Ｆ＿ｉ）を再び印加することにより、近くのケージ内に取り込まれた他の粒子の位置を変えることなく、粒子（ＢＥＡＤ）を右（Ｒ）、左（Ｌ）、下（Ｄ）または上（Ｕ）へと移動することができる。
【００４６】
ｎ＋ｍ個の位相を伴う実施形態と比べて、この実施形態は、各基本移動毎に２つの場形態しか必要としないという利点を与えるとともに、４倍を越える多数の制御信号を必要とするという不都合を与える。
【００４７】
ｎ＋２ｍ＋２個の制御信号を用いて粒子を操作するための装置
図１３は、本発明に係る装置の更なる実施形態の平面図である。ブロックの均一配列（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、サイズｎ×ｍの配列を形成する。各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、配列全体に共通の信号（Ｖｃｏｒｅ）に接続される中心電極（ＥＬ＿ｉ，ｊ）と、列にしたがって配列内に分配される信号（Ｖｅｎａｂｌｅ＿ｊ）に接続されるＬ形状電極（ｅｌｌｅ＿ｉ，ｊ）と、行にしたがって配列内に分配される２つの信号（Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｘ］，Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｙ］）に接続される２つの電極、すなわち、垂直セグメントの形態を成す一方の電極（ｗａｌｌｘ＿ｉ，ｊ）および水平セグメントの形態を成す他方の電極（ｗａｌｌｙ＿ｉ，ｊ）とから形成される。更なる信号（Ｖｌｉｄ）は、単一の電極（ＩＴＯ）によって構成されるカバー（ＬＩＤ）に対して接続される。その結果、デバイスは、それぞれが単一の粒子（ＢＥＡＤ）または粒子群を取り込むことができるｎ×ｍ個の引力ケージの制御のために、全体としてｎ＋２ｍ＋１＋１個の信号を必要とする。長方形配列（ｎ＝２ｍ）が、配列（ｎ×ｍ）を構成するブロックの数に対して、制御信号の数を最小にすることは言うまでもない。
【００４８】
信号Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｘ］，Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｙ］，およびＶｅｎａｂｌｅ＿ｊの全てを同相の周期電圧（Ｖｐｈｉｐ）にするとともに、共通の信号Ｖｃｏｒｅおよびカバー（ＬＩＤ）に接続された信号Ｖｌｉｄを反対の位相の周期電圧（Ｖｐｈｉｎ）にすることにより、各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内に引力ケージ（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）が生成される。各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内に取り込まれた粒子（ＢＥＡＤ）は、制御信号（Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｘ］，Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｙ］，およびＶｅｎａｂｌｅ＿ｊ）の適切なシーケンスにより、隣接するブロックのうちの任意の１つへ向けて移動させることができる。本発明の範囲を決して限定しない例として、図１４は、一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から右側の隣接するブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ＋１）へと粒子を移動させるために使用されるステップ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）のシーケンスを示しており、前記操作の様々なステップに関与する信号に印加される電圧が図１６に示されている（シーケンスｍｏｖｅ＿ｘ）。一方、各ステップ後の一時的な状態の粒子の位置が図１４ｂ’，ｃ’に示されている。同様に、図１５は、一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から下側の隣接するブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ＋１，ｊ）へ粒子を移動させるために使用されるステップのシーケンス（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を示している。前記操作を構成する様々なステップに関与する信号に印加される電圧が図１６に示されており（ｍｏｖｅ＿ｙ）、一方、各ステップ後の安定状態の粒子の位置が図１５ｂ’，ｃ’に示されている。特定のケースでは、図１４および図１５に示されるシーケンスから選択されるステップの一部によって構成される減少されたシーケンスを使用することができる。随意的に、可能な各方向毎に、図１４および図１５に非限定的な例として記載されるステップとは異なるステップからなるシーケンスを使用することができる。
【００４９】
配列中の一般的な位置から始まって配列の任意の他の位置で終わる任意の経路を、図１４および図１５に示される一連の基本ステップおよび反対方向の類似のステップに分けることができるのは言うまでもない。
【００５０】
本発明に係る装置の実施は、既知の技術にしたがって異なるテクノロジーを利用して得ることができる。本発明の範囲を決して限定しない例として図１７（ａ〜ｃ）に示されているのは、既知の技術に係るフォトリソグラフィ技術を用いる装置の可能な実施形態に必要なマスクであり、図１７ｄに示されているのは試作品の画像である。実施のためには、３つのマスクおよび２つの金属レベルで十分である。本発明に係る装置の実施は、既知の技術にしたがって異なるテクノロジーを利用して得ることができる。このデバイスにおいて、ピッチ（ＰＩＴＣＨ）、すなわち、２つの隣接ブロックの中心間の距離は１００μｍである。電極においては、貴金属（金、白金など）を使用することができ、あるいは、導電酸化物を使用することができる。導電酸化物は、当該酸化物が透明である場合（インジウムスズ酸化物−ＩＴＯ）に特に役立つ。基板においては、絶縁体（ガラス、ポリカーボネートなど）または半導体（シリコンなど）を使用することができる。その場合、基板を第１の金属レベルから電気的に絶縁するために不動態酸化物が必要とされる。
【００５１】
（メモリ素子を伴わない均一配列上での粒子の操作方法）
本発明に係る方法の更なる実施形態は、各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）が行および列の状態で配列中に分配された信号の２つのグループ（Ｖｒｏｗ＿ｉ［ｐ］，Ｖｃｏｌ＿ｊ［ｑ］）に対してそれぞれ電気的に接続される引力ケージ（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）の配列を使用する。これらの信号の一部は、ケージ（ＣＡＧＥ）の形成に必要な電圧（Ｖｐｈｉｎ，Ｖｐｈｉｐ）の分配のために使用され、一方、他の部分は、電極に対して印加されるべき位相の制御のために使用されるデジタル信号である。この場合、安定平衡の点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）の位置は、引力ケージが分離状態か或いは隣接ケージに接続されているかどうかを各ブロック毎に決定する電子回路によって制御される。
【００５２】
（メモリ素子を伴わない均一配列上で粒子を操作するための装置）
本発明の対象は、前述した方法にしたがって個々の粒子の操作に必要な場形態を生成するための装置でもある。一例として、可能な実施形態は能動基板の使用に基づいているが、既知の技術で報告されているものとは異なり、各ブロックはメモリ素子を伴っていない。
【００５３】
図１８は、本発明に係る装置の可能な実施形態の平面図である。ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）の均一配列は、サイズｎ×ｍの引力ケージの配列を形成する。各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）は、配列全体に共通の信号（Ｖｐｈｉｎ）に接続される中心電極（ＥＬ＿ｉ，ｊ）と、マルチプレクサの出力に接続される電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）とによって構成されており、前記マルチプレクサは、２つの異なる信号（Ｖｐｈｉｎ，Ｖｐｈｉｐ）を入力で受けるとともに、その出力が、論理値の以下の表にしたがった列デジタル制御信号（ｃｏｌ＿ｊ）と行デジタル制御信号（ｒｏｗ＿ｉ）との論理組み合わせによって決まる。
【数１】
0005349044.tif 000002
【００５４】
更なる信号（Ｖｌｉｄ）は、単一の電極（ＩＴＯ）によって構成される図示しないカバー（ＬＩＤ）に対して接続される。その結果、デバイスは、それぞれが単一の粒子（ＢＥＡＤ）または粒子群を取り込むことができるｎ×ｍ個の引力ケージの制御のために、２つのアナログ信号（ＶｐｈｉｎおよびＶｐｈｉｐ）とｎ＋ｍ個のデジタル信号とを必要とする。正方形配列（ｎ＝ｍ）は、配列（ｎ×ｍ）を構成するブロックの数に対して、制御信号の数を最小にすることは言うまでもない。
【００５５】
信号ｒｏｗ＿ｉおよびｃｏｌ＿ｊを全て論理値０にして、周辺電極（ｒｉｎｇ＿ｉ，ｊ）の全てに対して同相の周期信号（Ｖｐｈｉｐ）を印加するとともに、共通の信号（Ｖｃｏｒｅ）およびカバー（ＬＩＤ）に接続された信号Ｖｌｉｄを反対の位相の周期電圧（Ｖｐｈｉｎ）にすることにより、各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内に引力ケージ（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）が生成される。各ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内に取り込まれた粒子（ＢＥＡＤ）は、制御信号（ｒｏｗ＿ｉおよびｃｏｌ＿ｊ）の適切なシーケンスにより、隣接するブロックのうちの任意の１つへ向けて移動させることができる。本発明の範囲を決して限定しない例として、図１９は、一般的なブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）から右側の隣接するブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ＋１）へと粒子を移動させるために使用されるステップ（ａ，ｂ，ｃ）のシーケンスを示しており、信号ｒｏｗ＿ｉ，ｃｏｌ＿ｊ，およびｃｏｌ＿ｊ＋１に対して印加される論理値のシーケンスは以下の通りである。
【数２】
0005349044.tif 000003
【００５６】
各ステップ後の一時的な状態の粒子の位置が図１９ｂ’，ｃ’，ａ’に示されている。
【００５７】
本方法が任意の方向に関して同様の方式で適用されることは言うまでもない。また、配列中の一般的な位置から始まって配列の任意の他の位置で終わる任意の経路を、たった１つの位置の移動によって構成される一連の基本ステップに分けることができるのは言うまでもない。本発明に係る装置の実施は、既知の技術に係る超小型電子回路の様々な製造技術を利用して得ることができる。
【００５８】
検出がインピーダンス計または光センサによって行なわれるような異なる実施形態も可能である。能動基板を伴うことなく、すなわち、トランジスタを伴うことなく粒子を検出する可能性は特に興味深い。
【００５９】
インピーダンス計センサを用いたトランジスタを伴わない粒子の操作のための装置
したがって、粒子の存在を個別化し、定量化し、及び／又は、定性化するために、電極の配列の隣接する要素間に形成される電場上の粒子の存在によって課される摂動を監視することができる。均一配列の場合、測定は、行信号および列信号を運ぶために一般に使用される経路間のインピーダンスの測定により、１つ（またはそれ以上の）粒子の存在及び場合によりその（それらの）特性の存在に関して行なうことができる。
【００６０】
図５を参照すると、例えばＶｒｏｗ＿ｉとＶｃｏｌ＿ｊとの間のインピーダンスがどのようにして粒子の存在または非存在および粒子のタイプによって著しく影響され且つ周囲のケージ内の粒子のあり得る存在によって僅かに影響されるのかを理解することができる。
【００６１】
無論、具体的に検出のために、したがって作動と検出とを多重化する必要なく、行経路および列経路を加えることができる。
【００６２】
図２０は、行信号（Ｒｉ）および列信号（Ｃｊ）の一般的なライン間の個々の交差部（ＺＣＡＧＥ＿ｉｊ）のインピーダンスを検出するための本発明に係る読み取り方式を示している。この場合、検出を不可能にする隣接する行（Ｚｒｏｗ）と列（Ｚｃｏｌ）との間の結合の影響は、それらの値が一般にＺＣＡＧＥ＿ｉｊに対して支配的である限りにおいて、受けることがない。この読み取り方式は、部品が微細加工されたチップの外部にある電子システム、したがって、トランジスタを伴わない基板の使用に適合する電子システムを用いて得ることができるが、トランジスタが利用可能な場合にチップ上に取り入れることができる。
【００６３】
ゼロ平均値を有する入力刺激（Ｖｉｎ）が、そのマルチプレクサＭＲｉのみを有効にする行（Ｒｉ）に対して選択的に印加される。他の行マルチプレクサＭＲ１．．．ＭＲｉ−１，ＭＲｉ＋１．．．ＭＲｍは残りの行をグランドに接続する。測定されるべき交差インピーダンスの座標（ＺＣＡＧＥ＿ｉｊ）に対応するたった１つの列（Ｃｊ）がトランスインピーダンス増幅器の仮想グランド（Ｖｖｇｎｄ）に多重化され、その出力（Ｖｏｕｔ）は、未知のインピーダンスに反比例する。
Ｖｏｕｔ＝−Ｖｉｎ×Ｚｒ／ＺＣＡＧＥ＿ｉｊ
【００６４】
したがって、前記出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、ＶｉｎおよびＺｒが知られているＺＣＡＧＥ＿ｉｊを得るために使用できる。出力Ｖｏｕｔは、一般に、アナログまたはデジタルタイプの信号を処理するためのブロック（ＰＲＯＣ）により、入力Ｖｉｎと共に処理することができ、それにより、インピーダンスの測定値したがって測定点の粒子の存在またはタイプの測定値を表わす１つ以上の更なる−アナログまたはデジタル−出力（ＯＵＴ）が生成される。
【００６５】
一例として、我々は、入力（Ｖｉｎ）が既知の周波数の正弦波である場合を挙げる。この場合では、Ｖｉｎと共に増幅器の出力（Ｖｏｕｔ）を処理することにより、既知の技術を用いてＺＣＡＧＥ＿ｉｊの正確な測定値を容易に得ることができる。例えば、信号を処理するためのブロック（ＰＲＯＣ）では、ロックイン増幅フィルタリングなどのフィルタリング技術を使用することができる。
【００６６】
再び一例として、我々は、異なる周波数の多くの正弦波の和によって形成される入力電圧（Ｖｉｎ）を印加できる可能性を挙げる。処理ブロック（ＰＲＯＣ）でアナログまたはデジタルフィルタを使用して出力電圧（Ｖｏｕｔ）のスペクトル成分を分離することによる効果の重ね合わせに起因して、入力（Ｖｉｎ）を形成する全ての周波数で、行および列マルチプレクサ（ＭＲｉ）（ＭＣｊ）によりアドレス指定されるケージのインピーダンス（ＺＣＡＧＥ＿ｉｊ）を同時に検出することができる。
【００６７】
読み取り動作の速度を上げるため、全ての列を並行して読み取ることができ、それにより、各列毎に増幅器および処理ブロックを複製できる。この場合、列マルチプレクサ（ＭＣｊ）を何ら使用する必要はない。
【００６８】
インピーダンス計センサを用いて粒子を検出するための方法および装置
本発明によれば、アクチュエータとしてのチップの使用とは無関係に検出装置を設けることもできる。この場合、一般に、検出点の空間分解能を増大させることができ（限界点で、トップメタライゼーションのピッチに等しい分解能を得る）、それにより、個々のセルの分解を可能にするサンプルのインピーダンス計画像を得ることができる。
【００６９】
特に有用なのは、美容用途または皮膚研究に役立つ粗さ、湿度、または、他のパラメータを評価するために細胞集合によって形成される組織の形態学の研究である。この場合、インピーダンスの測定は、力の使用を伴わず、電極配列が位置される基板と組織を接触して位置させることにより２次元空間内に規則的に配置される隣接電極間で影響され得る。
【００７０】
本発明の対象は、電極のブロックの配列によってこの技術を実施する装置である。この場合、各ブロックは、行信号に接続される少なくとも１つの電極と、列信号に接続される少なくとも１つの電極とによって構成され、それにより、行と列との間のインピーダンスを測定することによって前記電極間のインピーダンスを評価することができる。それぞれの行および列の交差部に近接して位置される想定し得る粒子は、このようにして行と列との間のインピーダンスを測定することにより検出できる。
【００７１】
本発明の範囲を決して限定しない一例として、我々は、行が基板（ＳＵＢ）上に形成される一方で第１の基板から距離を隔てて対向して配置されるカバー（ＬＩＤ）上に列が形成される場合あるいはその逆の場合に特に有用な前記装置の可能な実施を提供する。このようにすると、実際に、行信号を得るために基板（ＳＵＢ）上に水平に配置され且つ列信号を得るためにカバー（ＬＩＤ）上に配置された装置の全長に等しい平行な矩形電極を設けることができる。このように、測定は、それぞれの行と列との間のインピーダンスを評価して、２つの信号間の交差部で行電極と列電極との間に配置される粒子の存在を決定することにより行なわれる。結果としての装置は、たった１つのレベルのメタライゼーションを基板（ＳＵＢ）上に伴い且つ１つのレベルのメタライゼーションをカバー（ＬＩＤ）上に伴って得ることができる。
【００７２】
光センサおよび透明電極を用いたトランジスタを伴わない粒子の操作のための装置
粒子の検出の更なる可能性は、デバイスの下側での光センサの使用と、透明電極（例えば、インジウムスズ酸化物−ＩＴＯ）の使用との組み合わせによって構成される。この場合、デバイスが上側から照明されると、デバイスの下側の外部検出アレーに入射する光出力の変化によって粒子が検出される。図２１に示されるように、下側に位置する検出シシテムは、例えばフォトダイオードやＣＣＤなどの光センサ（ピクセル）の配列によって構成することができる。この場合、センサの配列の隣接素子間の距離は、２つの隣接ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）間の距離の１／Ｎ倍である（Ｎ＝１整数）。この技術の主な特徴は、検出されるべき粒子をセンサの素子（ピクセル）と位置合わせでき、測定の感度を高めることができ、粒子とセンサ素子との間の二方向唯一性のやりとりを得ることができる可能性にある。この技術は、実際に、センサ配列のただ１つの素子のセンサ領域にだけ排他的に各粒子を位置させることができることを保証する。
【００７３】
別の方法として、作動デバイスから離間して配置される外部センサの配列を使用することができる。この場合、上側から反射され或いは下側から伝わる光は、一連のレンズによってセンサへと運ばれて合焦されるが、センサの素子（ピクセル）は配列のブロックと光学的に位置合わせされる。
【００７４】
光センサおよび不透明電極を用いたトランジスタを伴わない粒子の操作のための装置
粒子を検出できる更なる可能性は、デバイスの下側での光センサ（ＯＰＴＩＳＥＮＳ）の使用と不透明電極の使用との組み合わせによって構成される。この場合、電極の金属でコーティングされていない領域では基板の近傍に電位ホール（ＣＡＧＥ）を得ることができる。図２１には、特定の場合として、本発明の対象を形成する装置の簡単な実施形態が示されている。この場合、電極（ＥＬ）の配列は、正方形グリッド（無論、長方形、円形、六角形または三角形などの他の幾何学的形状も可能である）の形態を成すたった１つの電極によって構成される。この場合、安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）が与えられる電極の金属でコーティングされない領域によって構成される（図２１ａ）ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）が得られる。このように、基板が透明な場合には、装置の下側（図２１ｂ）に、各安定平衡点で取り込まれた粒子の存在を検出するための感光素子（ピクセル）の配列により構成されるセンサ（ＯＰＴＩＳＥＮＳ）を適用することができる。これに関連して、センサの配列の素子（ピクセル）が安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）の配列と光学的に位置合わせされることが好ましく、その場合、センサの配列の隣接素子間の距離は、２つの隣接ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）間の距離の１／Ｎ倍である（Ｎ＝１整数）。この装置は、液体サンプル中に含有される粒子を計数するのに特に有益である。この場合において、実施形態は、粒子（ＢＥＡＤ）とセンサの配列の素子（ピクセル）との位置合わせに限定されない。
【００７５】
図２２には、本発明の範囲を決して限定しない単なる例として、正弦波信号（Ｖｐｈｉｐ）が供給される金属グリッドと、その底面が導電性で且つ透明なカバー蓋（反対の位相の信号Ｖｐｈｉｎが供給される）と、顕微鏡のレンズを用いてデバイスの底部により集められる光を検出する外部センサと、上側からデバイスを照射する光源とによって構成された電極を有する透明ガラス基板から得られる試作品によって行なわれる実験の結果が与えられている。この場合、安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）の配列の各素子に対しては、センサの多数のピクセルが光学的に関連付けられる。外部センサが使用される場合には、前述したように、基板（ＳＵＢ）が透明であることが不可欠である。これは、上側から集められた像を使用し、それにより、反射光を用いてデバイスを照射できるからである。
【００７６】
図２３の下側部分を参照すると、センサの各ピクセルからくる信号（ＬＩＮＴ）は、論理値ＬＤＩＧ＝０（黒）がセル（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内の任意の粒子の非存在に対応し且つ論理値ＬＤＩＧ＝１（白）がセル（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）内の粒子の存在に対応するように適切に固定された閾値（ＬＬＩＮＥ）とセンサからくる信号とを比較するハードウェア／ソフトウェアコンパレータを用いてデジタル信号へと変換される。図２２ａにはデバイスの拡大画像が示されている。この場合、ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）および安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）で取り込まれたミクロスフェア（ＢＥＡＤ）ははっきりと見ることができる。一方、図２２ｂには、デバイスの同じ部分に対応する処理された信号が示されている。図示の例において、処理は、グレーのレベルを反転した後、ぼかし及び閾付けを行なうことからなる。結果として得られる画像から、自動計数が容易に得られてもよい。図２３に示されるように下側から光を集める或いは基板自体の中に組み込まれる接触センサを使用して同様の結果を得ることができる。接触センサの使用の利点は、顕微鏡のレンズを使用する必要がないという事実にある。結果として、寸法の小さい装置、したがって、携帯できる装置が得られる。
【００７７】
当業者であれば分かるように、センサの集積に関しては多くの他の可能性が存在し、光センサおよびインピーダンス計センサの配列を引力ケージに対して結合するために用いることができるトランジスタを有する能動基板を使用できれば一般的には更に簡単である。
【００７８】
光センサの使用に起因する性能を高めるために、例えば取り込まれた粒子へと光を伝えるためにカバー（ＬＩＤ）の上部に設けることができるマイクロレンズ（ＭＩＣＲＯＬＥＮＳＥ）を使用できる。図２４には、この考えの一例が示されている。この図には、マイクロレンズの使用がどのようにして測定感度を高めることができ（最終的に感度の高い領域の外側に位置する光を集める）且つ粒子の存在または非存在に関連する異なるレベルの信号間のコントラストを高めることができる（粒子が位置されるケージの力の中心へと全ての光線を伝える）のかが概略的に示されている。また、当業者であれば分かるように、レンズ、放物線ディッシュ、プリズム、ミラー、フィルタまたは偏向器の作用は、装置を照射するために組み合わせることができる。
【００７９】
光センサ（ピクセル）の２次元配列の使用に代わる手段として、センサ素子（ピクセル）が安定平衡点（ＣＡＧＥ＿ｉ，ｊ）の配列の行（または列）と光学的に位置合わせされる１次元配列（ＳＥＮＳＨＥＡＤ）を使用することができる（図２５）。この場合、センサ配列の隣接素子間の距離は、同じ行（または列）上の２つの隣接ブロック（ＢＬＯＣＫ＿ｉ，ｊ）間の距離の１／Ｎ倍である（Ｎ＝１整数）。配列全体における粒子の存在／非存在に関する情報を取得するため、取得は、配列の各行（または列）毎に時間系列で行なわれ、各取得後、列（または行）と平行な方向（ＨＥＡＤＩＲ）でブロックの配列に対してセンサ（ピクセル）の配列を１ピッチ（ＰＩＴＣＨ）分移動する。あるいは、その逆もまた同様である。
【００８０】
図２５には、本発明の範囲を決して限定しない単なる一例として、この考えの可能な実施形態が示されている。この場合、それは移動するデバイスであり、センサ（ＳＥＮＳＨＥＡＤ）、集光器（ＣＯＮＤＥＮＳＯＲ）、精密光学素子（ＯＰＴＩＣ）、可能なフィルタ（ＦＩＬＴＥＲ）、光源（ＬＳＯＵＲＣＥ）は固定されたままである。
【００８１】
最後に、配列全体の走査を時間系列で行なうために単一の感光素子を使用することができる。この場合、各取得後に、行の素子間のピッチに等しい距離分だけ、行と平行な方向でセンサ（ＳＥＮＳＨＥＡＤ）の移動が行なわれる。次に、各行の最後に、列の素子間のピッチに等しい距離分だけ、センサの移動が列と平行な方向で行なわれる。その後、更なる行が走査され、全ての配列の完了まで同じ様式で進行する。
【００８２】
最後に、当業者であれば分かるように、前述した取得方法及び／又は装置は、センサの使用が粒子またはセルの操作と組み合わせられる場合に特に有益な本発明の対象を形成する方法及び／又は装置の全てに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】電極配列によって力の場を生成する原理を示している。
【図２】アドレス可能な電極の給電に起因する効果の組み合わせを示している。
【図３】誘電泳動ケージの形成のためのアドレス可能な要素の配列を示している。
【図４】アドレス可能なネスト化された電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスの断面を示している。
【図５】２つのみのアドレス可能電極に関連する効果の組み合わせに基づく、トランジスタを伴わない操作方法の実施のためのデバイスを示している。
【図６】試作品の画像および２つだけのアドレス可能電極を用いた装置の試作品の実施のために必要な３つのマスクの一部を示している。
【図７】実験結果および２つだけのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおける右に１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図８】２つだけのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおける下に１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図９】２つだけのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおける一般的な経路に沿う粒子の操作の実験結果を示している。
【図１０】２つだけのアドレス可能電極を用いたデバイスにおける右または下への操作のステップを行なうための電圧の位相のシーケンスを示している。
【図１１】４つのアドレス可能電極の給電に関連する効果の組み合わせに基づく、トランジスタを伴わない操作の方法の実施のためのデバイスを示している。
【図１２】４つのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおいて右、下、右左へ１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図１３】３つのアドレス可能電極の給電に関連する効果の組み合わせに基づく、トランジスタを伴わない操作の方法の実施のためのデバイスを示している。
【図１４】３つのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおいて右へ１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図１５】３つのアドレス可能電極を用いたトランジスタを伴わないデバイスにおいて下へ１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図１６】３つのアドレス可能電極を用いた右または下への操作のステップを行なうための電圧の位相のシーケンスを示している。
【図１７】試作品の画像および３つのアドレス可能電極を用いた装置の試作品の実施のために必要な３つのマスクの一部を示している。
【図１８】１つだけのアドレス可能電極を用いたメモリ素子を伴わない操作の方法の実施のためのデバイスを示している。
【図１９】１つだけのアドレス可能電極を用いたメモリ素子のプログラミングを伴わない右へ１ステップだけ粒子を移動させるための基本ステップのシーケンスを示している。
【図２０】インピーダンス計センサを用いたトランジスタを伴わない粒子の操作のための装置を示している。
【図２１】グリッド電極および光センサの配列によって形成される粒子の操作および検出及び／又は識別のための装置を示している。
【図２２】グリッド電極および外部光センサによって形成される試作デバイスにより得られる操作および検出の実験結果を示している。
【図２３】接触光センサおよび透過光による粒子の操作および検出及び／又は識別のための装置を示している。
【図２４】測定の感度を高めるためにマイクロレンズを使用する透過光および接触光センサによる粒子の操作および検出及び／又は識別のための装置を示している。
【図２５】時間系列で配列の一部を測定することによって測定が行なわれる光センサによる粒子の操作および検出及び／又は識別のための装置を示している。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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