"分析物粒子の存在、特性、及び相互作用を検出する方法であって、a.実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、b.前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、c.分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、d.前記分析物粒子を含有する貫通孔を通る電場を印加する工程と、e.前記分析物粒子の拡散速度の指標である時間に伴う電流の流れの変化を測定する工程とを含み、その際、前記分析物粒子の拡散速度が分析物粒子の存在、特性、及び相互作用の尺度を提供する、方法。前記材料のシートが、以下:実質的に電気的に絶縁している;実質的に化学的に不活性である;500nm~1000000nmの範囲の厚さを有する;1nm~10cmの範囲の厚さを有する;直径10nm~5000nmの貫通孔を有する;直径1nm~1cmの貫通孔を有する;化学的に誘導体化された内面を有する貫通孔を有する;化学的に誘導体化された外面を有する;ゲルが充填された孔を有する特性からなる特性群より選択される特性を有する材料を含む、請求項1に記載の方法。前記材料のシートが、ポリカーボネート、トラックエッチングされたポリカーボネート、多数の孔が穿孔されたポリマー、多数の孔が化学エッチングされたポリマー、多数の孔が穿孔されたガラス、多数の孔が化学エッチングされたガラス、有孔ポリマーフィルム、有孔単層フィルム、及び有孔多層フィルムからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。前記孔開口部を前記材料のシートの表面と接触するゲルの層によって制限することを含む、請求項1に記載の方法。前記ゲルが、ゼラチン、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、透水性ポリマー、透水性コポリマー、デンプン、エアロゲル、コロジオン、透析膜、分析物粒子マトリックス不混和性流体、化学修飾された形態の上記材料のいずれか、粒子が包埋された上記材料のいずれか及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項4に記載の方法。前記貫通孔を通る流体の流れの実質的な制限を引き起こすのに十分な直径を有するスフェロイドを実質的に使用して前記孔開口部を制限する工程と、電場の印加;磁場勾配の印加;重力場の印加;向心力の印加;遠心力の印加;動水圧の印加;静水圧の印加;化学結合;及びゲルマトリックスの使用からなる群より選択される手段によって前記スフェロイドを実質的に固定された位置に保持する工程とを含む、請求項1に記載の方法。前記スフェロイドを前記ゲルマトリックスから除去する工程をさらに含む、請求項6に記載の方法。測定されている拡散速度に十分な速度で、前記薄いシートの選択された領域を通る電流を測定する能力のある電流計を用いて前記電流の流れを測定する工程を含む、請求項1に記載の方法。前記選択領域が、一端が前記材料のシートと物理的に接触した絶縁管、前記材料のシートの表面に適用された孔を有する絶縁シート、及び前記材料のシートの表面に適用される絶縁性の水不混和性流体からなる群より選択される手段によって選択される、請求項8に記載の方法。分析物粒子の存在、特性、及び相互作用を検出する方法であって、a.実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、b.前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、c.分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、d.前記分析物粒子を含有する前記貫通孔に移動力を軸方向に通過させる工程と、e.前記分析物粒子の拡散速度の指標である時間に伴う蛍光の変化を測定する工程とを含み、その際、前記分析物粒子の拡散速度が分析物粒子の存在、特性、及び相互作用の尺度を提供する、方法。前記材料のシートが、以下:実質的に電気的に絶縁している、実質的に化学的に不活性である、200nm~10000000nmの範囲の厚さを有する、1nm~10cmの範囲の厚さを有する、直径10nm~5000nmの貫通孔を有する、直径1nm~1cmの貫通孔を有する、化学的に誘導体化された内面を有する貫通孔を有する、化学的に誘導体化された外面を有する、ゲルが充填された孔を有する特性からなる特性群より選択される特性を有する材料を含む、請求項10に記載の方法。前記材料のシートが、ポリカーボネート、トラックエッチングされたポリカーボネート、多数の孔が穿孔されたポリマー、多数の孔が化学エッチングされたポリマー、多数の孔が穿孔されたガラス、多数の孔が化学エッチングされたガラス、有孔ポリマーフィルム、有孔単層フィルム、及び有孔多層フィルムからなる群より選択される、請求項10に記載の方法。前記孔開口部を前記材料のシートの表面と接触するゲルの層によって制限することを含む、請求項10に記載の方法。前記ゲルが、ゼラチン、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、透水性ポリマー、透水性コポリマー、デンプン、エアロゲル、コロジオン、透析膜、分析物粒子マトリックス不混和性流体、化学修飾された形態の上記材料のいずれか、粒子が包埋された上記材料のいずれか及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項13に記載の方法。前記貫通孔を通る流体の流れの実質的な制限を引き起こすのに十分な直径を有するスフェロイドを使用して前記孔開口部を制限する工程と、電場の印加、磁場勾配の印加、重力場の印加、向心力の印加、遠心力の印加、動水圧の印加、静水圧の印加、化学結合、及びゲルマトリックスの使用からなる群より選択される手段によって前記スフェロイドを適所に保持する工程とを含む、請求項10に記載の方法。前記スフェロイドを前記ゲルマトリックスから除去する工程をさらに含む、請求項15に記載の方法。前記移動力が、電場から生じる力、磁場勾配から生じる力、重力場から生じる力、向心力、遠心力、動水圧から生じる力、静水圧から生じる力、及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項10に記載の方法。前記蛍光が、測定されている拡散速度に十分な速度で、前記薄いシートの選択された領域の蛍光を測定することが可能な光度測定システムによって測定される、請求項10に記載の方法。分析物粒子の同定方法であって、a.実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、b.前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、c.分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、d.前記孔開口部を実質的に閉鎖する工程と、e.前記材料のシートを質量分析計に挿入する工程と、f.前記材料のシートの選択領域をアブレーションする工程と、g.得られるアブレーション生成物をイオン化する工程と、h.得られるイオンの質量/電荷比を測定する工程とを含み、その際、前記質量/電荷比が分析物粒子のカチオンの同定手段を提供する、方法。前記孔開口部が実質的に閉鎖するように前記孔開口部の入口にスフェロイドを圧縮することによって前記孔開口部を制限する工程を含む、請求項19に記載の方法。本明細書に記載された方法は、スフェロイド、磁場、蛍光、光学、フィルタ技術、ゲル技術、化学、電気化学、クロマトグラフィー、及びマトリックス支援レーザー脱離イオン化法MALDIを含む既存技術の組合せを用いて分析物粒子例えば生体分子の検出及び特性決定、分析物粒子の構造的変化の特性決定、及びそれらの相互作用の識別を行う。本発明による1つの方法では、溶媒流又は電場のような手段によって分析物粒子がイオン性環境塩水のような中で微視的リザーバ内に捕捉される。捕捉後、前記捕捉手段は終了され、分析物粒子がリザーバから拡散する際のリザーバの導電率が測定される。前記導電率はイオンの流れやすさの尺度である。イオン流は分析物粒子によって制限されることから、分析物粒子がリザーバから拡散するにつれて導電率が低下すると考えられる。導電率が低下する時間枠が、分析物粒子の拡散係数の尺度を与える。前記拡散係数が今度は、サイズ及び形状のような分析物粒子特性の尺度を与える。拡散の補足又は抑制のための電場使用は、分析物粒子の荷電特性の研究にも使用できる。さらに、結合相互作用を示す2つの分析物粒子は単独の分析物粒子と比べて拡散係数の低下を示すと考えられ、当該低下は結合相互作用の尺度を与える。分析物粒子がリザーバから拡散した後、当該粒子が再度リザーバ内に捕捉される場合もあることから、前記測定を連続サイクルで繰り返すことができる。第1の方法に類似した別の方法では、分析物粒子拡散係数の尺度を与えるために導電率ではなく蛍光が使用される。前記蛍光は、電場中にイオン流の制限を引き起こして蛍光の開始を遅延させることによって、又は蛍光粒子自体の流れの制限を引き起こすことによって使用できる。さらなる方法は、リザーバ内での分析物粒子の物理的捕捉を伴うことから、水性環境を維持しながらリザーバ全部を質量分析計の真空チャンバ内に移動することができる。その後レーザーアブレーションを用いて分析物粒子の水性マトリックスを蒸発させ、分子フラグメンテーションに対する制御が改善された質量分析用試料を与えることができる。本発明の方法は、サイズ差の大きい分析物粒子に関して、及び関与する分析物粒子の1つ又はそれ以上が脂質環境中にある状況に関して、二成分、三成分、又はそれ以上の成分の相互作用を見出すために使用できる。かかる方法はバイオマーカー発見、薬剤発見、及び薬剤評価への広い応用性を見出す可能性がある。この方法の既存方法に対する強力な利点は、無標識及びテザーフリーであって、前記分析物粒子が化学的に結合された標識又はテザーのないネイティブな状態で相互作用することを確実とする点である。標識及びテザーは、依然として使用してもよいが、必要ではない。本方法はpH又はその他の溶液特性にもほぼ依存せず、不透明で複雑な水性混合物と共に使用でき、極小の試料量を用いることができ、測定をサイクル化すなわち繰返しして感度を高めることができる。本発明の1つの態様によると、分析物粒子の存在、特性、及び相互作用を検出するため方法は、実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、分析物粒子を含有する前記貫通孔を通して電場を印加する工程と、前記分析物粒子の拡散速度の指標である時間に伴う電流の変化を測定する工程とを含み、その際前記分析物粒子の拡散速度は分析物粒子の存在、特性、及び相互作用の尺度を与える。前記材料のシートは、ポリカーボネート、トラックエッチングされたポリカーボネート、多数の孔が穿孔されたポリマー、多数の孔が化学エッチングされたポリマー、多数の孔が化学エッチングされたガラス、有孔ポリマーフィルム、有孔単層フィルム又は有孔多層フィルムを含むことができる。典型的には、前記材料は電気絶縁性であり、実質的に化学的に不活性である。前記材料のシートは厚さが500nm~1000000nmの範囲である。あるいは、厚さが1nm~10cmの範囲である。貫通孔は直径10nm~5000nmであることができる。あるいは、貫通孔は直径1nm~1cmであることができる。1つの構成では、貫通孔の内面が化学的に誘導体化される。あるいは、貫通孔の外面が化学的に誘導体化されることができる。前記貫通孔にはゲルを充填することができる。1つの実施形態では、前記孔開口部は、ゲルの層を前記材料のシートの表面に接触させて適用することによって制限される。前記ゲルは、ゼラチン、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、透水性ポリマー、透水性コポリマー、デンプン、エアロゲル、コロジオン、透析膜、分析物粒子マトリックス不混和性流体、化学修飾された形態の上記材料のいずれか、粒子が包埋された上記材料のいずれか及びこれらの組合せを含むことができる。別の実施形態では、前記孔開口部が、当該孔を通過する流体の流れの実質的制限を引き起こすよう構成された直径を有するスフェロイドを用いて制約される。前記スフェロイドは、重力、向心力、遠心力、動水圧、静水圧、化学結合によって又はゲルマトリックスを使用して、適所に保持できる。スフェロイドの組成によっては、電場を印加することによって又は磁場勾配を印加することによってスフェロイドを適所に保持することができる。スフェロイドがゲルマトリックスを用いて適所に保持される場合、前記方法はスフェロイドをゲルマトリックスから取り除く工程をさらに含むことができる。有利なことに、前記電流は、シートの選択領域を通る電流を、測定されている拡散速度に十分な速度で測定するよう構成された電流計を用いて測定される。前記選択領域は、一端が材料のシートと物理的に接触した絶縁管、前記材料のシートの表面に適用された有孔絶縁シート又は材料シートの表面に適用された絶縁性水不混和性流体を用いて選択される。本発明の別の態様によると、分析物粒子の存在、特性、及び相互作用を検出するため方法は、実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、分析物粒子を含有する前記貫通孔に移動力を軸方向に通す工程と、前記分析物粒子の拡散速度の指標である時間に伴う電流の変化を測定する工程とを含み、その際前記分析物粒子の拡散速度は分析物粒子の存在、特性、及び相互作用の尺度を与える。好ましくは、蛍光は、シートの選択領域の蛍光を測定されている拡散速度に十分な速度で測定することができる測光システムによって測定される。本発明のさらなる態様によると、分析物粒子の同定方法は、実質的に類似した直径の多数の貫通孔を有する材料のシートを提供する工程と、前記材料の少なくとも1つの面の孔開口部を制限する工程と、分析物粒子を前記孔の分集団に挿入する工程と、前記孔開口部を実質的に閉鎖する工程と、前記材料のシートを質量分析計に挿入する工程と、前記材料のシートの選択領域をアブレーションする工程と、得られたアブレーション生成物をイオン化する工程と、得られたイオンの質量/電荷比を測定する工程とを含み、その際前記質量/電荷比は分析物粒子の同定手段を与える。前記方法は、前記孔開口部に、前記開口部が実質的に閉鎖されるようにスフェロイドを圧縮することによって、前記孔開口部を制限する工程をさらに含むことができる。本発明の実施形態は、既存技術の組合せを独自の方法で使用する。前記既存技術は、スフェロイド、磁場、蛍光、光学、フィルタ技術、ゲル技術、化学、電気化学、クロマトグラフィー、及びマトリックス支援レーザー脱離イオン化法MALDIを含む。これらを個別に概観し、その後本発明の種々の実施形態に従った方法を記載する。本特許明細書を通じて、類似参照番号は類似部分の表示に使用される。スフェロイドスフェロイドは以下からのような、広範な製造業者から市販されている:http://www.microspheres-nanospheres.com/前記スフェロイドは50nm~5000nmの範囲の高精度の直径を有し、ポリスチレン又はポリスチレン/メラミンコポリマーのような種々の材料から製造される。さらに、磁気活性材料を含浸させること、及び蛍光材料を含浸させることができる。さらに、前記粒子は、そこに多数のリガンドが確立された化学作用により結合できるアミンNH2又はカルボキシルCOOHのような誘導体化面を伴って製造できる。これらはタンパク質精製手順で一般的に使用され、その場合特定のタンパク質表面がリガンドに結合し、その後バルク溶液から磁気的に抽出できる。磁場磁場勾配においては、酸化第一鉄の粒子のような磁気モーメントを有する粒子は、単純に磁気モーメントMと勾配強度ナブラBの積である大きさの磁場の収束に向かう力を経験すると考えられる。磁場勾配は電流を運ぶ単純なソレノイドによって発生できる。典型的なソレノイドはソレノイドの端のちょうど外側に常にソレノイドの中心を向く最大磁場勾配の点を有する。それぞれが電流のオフセット正弦波を搬送する、相反するソレノイドの組を使用して、任意の強度及び極性の磁場勾配を発生することができる。蛍光蛍光材料は短波長の光を吸収し、エネルギーをより長波長の光として放出する。生物工学分野で広い用途を見出す市販の蛍光染料は非常に大量に存在する。1つの例はフルオレセインナトリウムで、これは紫外線を吸収して緑みの黄色の光を放出する。フルオレセインは、中性の形態では非蛍光性である。蛍光分子に加えて、量子ドットと呼ばれる新しい種類の材料も蛍光性である。量子ドットは、硫化カドミウムCdS又はテルル化カドミウムCdTeのような半導体の粒子で構成される。量子ドットは直径が数ナノメートルのオーダーで非常に小さく、きわめて蛍光性である。粒子の表面は、アミンNH2又はカルボキシルCOOHのような種々の材料で誘導体化でき、確立された化学作用により多数のリガンドがそこに結合できる。量子ドットは一般的に顕微鏡染色に使用される。光学蛍光は、蛍光を短波長光紫外線のようなで励起し、放出されたより長波長の光可視光のようなを光センサで集めることによって検出できる。紫外線源の例は、水銀電球及びLEDレーザーである。近紫外線には、ブルーレイディスクに一般的に使用される405nmのLEDレーザーが使用される。放出された蛍光は光学レンズ又は光パイプで収集されて光センサに送られてもよい。光センサの例は、光電子増倍管及びデジタルカメラである。光電子増倍管は高い感度及び速度を有し、デジタルカメラは広い領域を測定できる。フィルタ技術トラックエッチングされたポリカーボネートTEPCを含む特異な種類の有孔材10は、ミリポア社MilliporeCorp.、又はワットマン社WhatmanCorp.等から濾過用に市販されている。TEPCは、平滑なガラス様表面を有し、非常に均一なサイズの貫通孔14によって無作為に穿孔されたポリカーボネート材料のシートを含む。図1A及び1Bは、かかる有孔材10の概略図である。これらの孔14は直径10nm~5000nmのサイズ、及び材料厚さ6000~11000nmで入手可能である。当該材料は特許技術のポリカーボネート材料のシートを照射することによって製造される。孔14はかなり平行である。前記材料はわずかな蛍光を示すが、黒く染色されて入手可能である。当該材料は紫外線を強く吸収する。表面は、親水性を付与するため、アルコールに浸漬することで除去可能なポリビニルピロリドンで特別に処理される。孔の密度によっては、孔が重複することもある。ゲル技術技術的に、ゲルは液体が充填された開放架橋構造で構成される。しかし、用語ゲルは、本明細書で使用されるとき、その厳密な技術的定義に限定されず、むしろ分析物の拡散の制限に関連するいかなる材料も一般的に指す。一般的なゲルは、ゼラチン、アガロース、又はアクリルアミドから製造される。その開放架橋構造の密度は、ゲルの生成に使用される材料の濃度を調節することによって容易に制御される。ゼラチン又はアガロースから製造されるもののような一部のゲルは融点を持ち、それよりも低温でゲル構造が生成する。アクリルアミドから製造されるもののようなその他のゲルは、化学的に誘発される重合又は紫外線に誘発される重合によって生成できる。これらのゲルは、生物工学分野でタンパク質の複雑な混合物を分離するために、ゲル電気泳動と呼ばれる一般的な手法で、多用されている。この手法では、濃縮されたタンパク質混合物のアリコートがゲルのシートの中央に注入され、その後シートの両端で前記ゲルに電場が印加される。ゲルの開放架橋構造は、本質的には、タンパク質分子がその中を通過できる孔の集まりである。タンパク質分子は一般的に特徴的な電荷及び直径を有することから、電場においては特定の速度でゲルの孔を通って移動する傾向があると考えられる。タンパク質の種類ごとに特異な電荷及び直径を有することから、タンパク質混合物は物理的にその構成成分に分離されるであろう。ゲルの架橋構造が十分に密であれば、小さな分子のみが孔を通過することができ、大きな分子は注入点からまったく移動できないと予想される。それを超えると移動が起こらない分子サイズは、一般的にゲルの排除限界と呼ばれる。ポリアクリルアミドの場合、排除限界を、ほとんどの一般的なタンパク質よりも小さくすることができる。化学アクリルアミドacryamide共重合は、周知の反応であり、ゲル電気泳動に使用されるゲルの作製に一般的に使用される。当該重合は、アクリルアミドモノマーをN,N’-メチレンビスアクリルアミドbisのような架橋剤と混合し、過硫酸アニオンから生じるようなフリーラジカル及び第三級脂肪族アミンΝ,Ν,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミンTEMEDのような開始剤で触媒することによって調製される。またリボフラビン及び長波長紫外線でも重合できる。ゲルの多孔性を低減するために尿素のような追加試薬を使用してもよい。さらに、積層化学を補佐するためにポリアクリレートのような他のポリマー類を包含してもよい。カルボキシレート誘導体化及びアミン誘導体化は、分子又は表面のような基質に水性試薬との化学的反応を引き起こし、前記基質へのカルボキシレート又はアミン部分の結合を生じるプロセスである。例えば、ポリカーボネート表面は適切な有機アジド類による処理によって誘導体化されて第一級アミン部分を得てもよく、又は強塩基で開かれたそのポリビニルピロリドン表面によって誘導体化されてカルボキシレート部分を形成してもよい。一般的に上記の部分は実質的にバルク溶液に曝露しており、該溶液中でその後種々の目的に使用できる。結合に用いられる化学作用は基質の化学的性質に大きく依存する。ペプチド結合合成は周知の反応であり、ペプチド合成に一般的に使用されている。カルボキシレート部分は1-エチル-3-3-ジメチルアミノプロピルカルボジイミドEDCで処理されて不安定な反応性o-アシルイソ尿素エステルを生成する。このエステルは第一級アミン部分を反応して安定なアミド結合を形成できる。しかし、このエステルは非常に反応性が高いため、溶媒水とも反応してカルボキシル部分を再生成する。これは反応の効率を低下する。前記エステルをN-ヒドロキシスルホスクシンイミドスルホ-NHSと反応させることで改善が可能であり、これは準安定性のアミン反応性NHSエステルを生成する。後者のエステルは水と反応せず、第一級アミン部分のみと反応して安定なアミド結合を生成する。電気化学2つの電極が水溶液中に置かれ、当該電極間に電位が印加された場合、水溶液中に電場が発生する。水は本来H3OイオンとOH-イオンとにわずかに解離する。この解離生成物は電荷を有することから、電極表面へと移動し、そこで金属が追加の電子を供与又は引抜きし、電流の回路が完成する。水に添加された塩化ナトリウムのようなイオン性の塩はイオン濃度を大幅に高め、はるかに大きな電流の流れを可能にする。種々のイオン性塩が水溶液中に存在する場合各々が電子移動プロセスの容易さを規定する化学的性質を有する、電流を監視しながら電極電位をスキャンすることで、水溶液中のイオン性の塩の特性決定が得られる。しばしば、電気化学分野では、電子移動プロセスが非常に困難なイオン性の塩を追加することが有用であり、かかるイオン性の塩は一般的に支持電解質と呼ばれる。種々のイオンが金属表面に近い層を形成することから、金属電極表面における電場の構造は非常に複雑である。クロマトグラフィークロマトグラフィーは、流体媒体中の構成成分の物理的分離であり、適切な検出方法がその後に続く。一般的に、複雑な混合物の濃縮プラグが、混合物の構成成分に弱く結合する材料で被覆された粒子固定相が充填された細い管カラムの中をキャリア流移動相によって押し流される。構成成分が固定相を通過する際に、一部の構成成分は他の構成成分よりも強く結合し、カラムからの溶出がより遅くなる。したがって、カラムからの溶出液は、最初は非結合構成成分からなり、その後結合強度が強くなっていく構成成分が一連となる。紫外吸収のような構成成分の普遍的特性のいくつかを観測する検出装置が、材料がカラムから溶出した際にその存在を表示する。各構成成分を回収するために溶出液をバルブで分流することができる。生物工学分野では、タンパク質の複雑な混合物の分離及び検出にゲル電気泳動が広く使用されている。しかし、当該手法はやや扱いにくく、かなり大量のタンパク質を必要とする。最近、この手法はMudPITとしても知られる多次元タンパク質同定技術に置き換えられ始めている。この手法は異なる特性を有するカラムの組合せを、一組の流体バルブと共に使用し、ゲル電気泳動を上回るタンパク質分離を実現する。キャピラリーゾーン電気泳動の使用でも、使用するタンパク質の量を低減できる。マトリックス支援レーザー脱離イオン化法MALDI従来の使用法では、MALDIは微視的量の生体試料をガラス又はシリコンウェハ上に滴下し、それを蒸発性化合物と混合する。前記ウェハを乾燥した後、質量分析計のチャンバ内に置く。焦点を絞ったレーザーパルスが各試料を蒸発させ、生じる蒸気が質量分析計のメインチャンバ内でイオン化及び加速される。蒸発中、生体試料はかなりフラグメント化され、フラグメンテーションパターンが質量分析計データから抽出される。この手順は、シーケノムSequenom及びその他の製造業者製の装置を用いて、産業界で広く使用されている。第1の実施形態の概要特別に構築された層状材料が空間的に分離された種々の分析物粒子がロードされたリザーバの組を形成し、前記層状材料が電気化学プローブを用いてスキャンされる。この結果、種々の分析物粒子の特性のマップが得られ、これが生体試料に関する有用な情報を提供できる。本発明の第1の実施形態による方法本発明の第1の実施形態による方法では、TEPCフィルタのような有孔材が、開口部が制限された孔を有する。制御されたマトリックス内の分析物粒子の均質又は不均質な集団がTEPCフィルタの孔にロードされ、電流を用いて外への拡散が測定される。これは分析物粒子の存在、構造変化、及び結合相互作用の尺度である。本発明の方法を、図1~図43を参照することによって説明する。図1A、図1B及び図2を参照すると、TEPCフィルタ1には、均一サイズの孔が無作為に分布している。図1Aは上面図であり、図1Bは断面図である。TEPCフィルタ1はカルボキシレート部分3で化学的に誘導体化された外面を有してもよい。類似の特性を有する他の材料が代用されてもよい。図3、図4、及び図5を参照すると、二層材料が次のプロセスによって形成される。第一に、均一サイズのスフェロイド4の希釈懸濁物がゲル前駆体アクリルアミド又は溶融アガロースのようなのマトリックス中に形成される。続いて前記懸濁物を薄肉プラスチックシート5に塗布し、疎水性表面を有する平滑なシリンダ6の周りに巻く。ゲル7が化学、熱、又は光重合によって形成される。化学重合の例を図4に示す。スペーサ粒子4は、ゲル7を均一で既知の厚さにする。重合後、薄肉プラスチックシート5を平滑なシリンダ6から剥離し、ゲル7層とプラスチック5層とからなる二層材料8を作製する。この二層材料の拡大図を図5に示す;スフェロイド4は十分に希薄であるためにこの拡大図には示されていない。二層材料8界面9の化学的性質は、薄肉プラスチックシート5層が後に、物理的又は化学的手段によって容易に除去されるように選択される。ゲル7の外面は、アミノ部分10で化学的に誘導体化されてもよいが、これらはポリアクリルアミドに元々存在する。前記二層材料の代わりに、ゲル前駆体を2つの疎水性平滑板の間に挟んで、重合及び乾燥させてもよい。これは、容易に取扱いできて、必要時に再水和できる、頑強な乾燥ゲルフィルムを形成する。前記二層材料の代わりに透析膜を使用してもよく、透析膜はミリポアMillipore又はワットマンWhatmanのような多数のベンダーから商業的に購入できる。図6、図7、及び図8を参照すると、二層材料8はTEPCフィルタ1に化学結合していてもよい。化学結合機構の一例を図6に示しており、ここでカルボキシレート部分及びアミノ部分は化学的に結合してペプチド結合11を形成する。その他の化学作用で置換されてもよい。図7は、近接するTEPCフィルタ1及び二層材料8であり、カルボキシレート誘導体化された面3とアミノ誘導体化された面10とが互いに向かい合っている。図8は、ペプチド結合11で化学的に結合したTEPCフィルタ1及び二層材料8を示す。図8及び図9を参照すると、薄肉プラスチックシート5が物理的又は化学的手段によって取り除かれ、TEPCフィルタ1に付着したゲル7層のみが残っている。前記化学結合の代わりに、シリンダ周辺を覆うこと及び外側のTEPCフィルタ1層を引っ張ることによって、外部ゲル7層及びTEPCフィルタ1が化学結合なく物理的力によって単に一緒に圧縮されてもよい。前記化学結合の代わりに、TEPCフィルタ1が分析物粒子マトリックスを含む流体と非混和性の導電性流体の表面上に置かれてもよい。図9に示す概略図には可能な多数の変形例があり、その例を図10、図11、図12、図13、図14、図15、及び図16に示す。本方法の残りの部分は、図9の単純な事例に焦点を合わせるが、これらの変形例も適用可能であることは理解されるであろう。図10を参照すると、ゲル7の外面はフルオロフォア12、界面活性剤13、その他の材料、又は材料の組合せで化学的に誘導体化されてもよい。同様に、ゲル7の内面孔2に面する又は孔2の内面も化学的に誘導体化されてもよい。図11、図12、及び図13を参照すると、ペプチド結合11が形成される前に、スフェロイド14が孔開口部2に入っている。このスフェロイド14は、孔2の直径よりもわずかに大きい直径を有する。ゲル7層は、スフェロイド14の存在によって窪み、スフェロイド14の周囲に空容積15を形成する。磁場勾配、電場、重力場、又は流体力学的流れからの力のような力16を使用して、スフェロイド14を孔2の開口部内から持ちあげ、スフェロイド14と孔開口部2との間に小さな隙間17を作ってもよい。空容積15はスフェロイド14を短時間加熱して周囲のゲル7を溶融することによって、又はゲル前駆体の飽和した後の化学重合によって取り除かれてもよい。得られる構造を図13に示す。図14及び図15を参照すると、孔2の両端がスフェロイド14でキャップされてもよる。ゲル7が十分に柔軟である場合、スフェロイド14の1つが磁場勾配からの力のような力で取り除かれてもよい。これは、ゲル7に小さな裂け目18を残す。この特定の構成は、活性な保持機構なく材料を孔2内に保持するのに特に有用である。図16を参照すると、ゲルは使用されず、スフェロイド14が磁場勾配16からの力のような力によって適所に保持されている。図9の単純な例に注目すると、当該構造は濃縮分析物粒子を孔2内に収集するために使用されてもよい。図17は、孔2の開放端から孔2を通過し、その後ゲル7を通過する流体の流れ19の概略図である。ゲル7が通過を妨げるほど十分に密な架橋構造を有する場合、流体の流れ19内に懸濁する分析物粒子はゲル7によって濾過されるようになる。かかる分析物粒子の例は、タンパク質20、核酸、ウイルス、原形質構造、量子ドット、大フルオロフォア21、大電解質カチオン、大電解質アニオン、及び大酸化還元試薬である。ゲル7の透水性は、生成時のゲル7内への粒子包含によって低下する場合がある。ゲル7を通過できる粒子の例は、水分子、小電解質カチオン22、小電解質アニオン23、及び小酸化還元試薬である。図18は、孔2内に蓄積した分析物粒子の最終結果の概略図である。孔2に蓄積した分析物粒子が存在すると、流体の流れ19が停止しうる。この点で、蓄積した分析物粒子は外へ拡散し始め、最終的に孔2が空になる。続いて流体の流れ19が回復され、蓄積/拡散サイクルが繰り返される。拡散を弱く制限するゲルを孔2の出口に置き、サイクル性を改善してもよい。拡散を弱く制限するゲルを孔内に置き、拡散時間を延長してもよい。拡散中、孔2内の分析物粒子の移動経路はイオン性粒子と交差しうる。粒子は互いを通過できないことから、互いの周りを回り、イオン性粒子の移動経路を低速化する。この低速化は分析物粒子の存在及びその結合プロセスに依存し、それによってこの方法の基礎を形成する。拡散中、孔2内の分析物粒子は、拡散に加えて移動力例えば電場から生じる力により軸方向に進められてもよい。このプロセスは、サイクルの蓄積部分にも当てはまるが、流体の流れ19の力が加わることによって分析が複雑化される。サイクルの拡散又は蓄積部分の間に、粒子運動を変更する目的で流体の流れ19に高周波数の軸方向振動が与えられてもよい。例えば、図15のスフェロイド14は磁気モーメントを有してもよく、磁気的に振動されて分析物粒子を裂け目18を通してポンプ輸送してもよい。別の例では、図9のゲル7の外又は内面が圧力脈動を受けて、孔2内の分析物粒子に同様に振動を引き起こしてもよい。拡散に追加される力で孔2内の粒子が軸方向に駆動される機構は多数存在する。こうした機構の一例を図22に例証する。図22を参照すると、ゲル7を横断できる電解質又は酸化還元試薬が、作用電極-W、対向電極C、及び参照電極Rによって発生した電場によってゲル7を通って移動する。拡散に追加される力で孔2内の粒子が軸方向に駆動される機構の例の各々で、移動経路自体が数種類の機構によって低速化されることがある。これらの機構のいくつかの例を図27及び図28に例示する。図27を参照すると、経路に障害物がなければ小電解質カチオン22及び小電解質アニオン23が電場によって直線状に移動できる。しかし、分析物粒子20及び分析物粒子27のような障害物がある場合、カチオン22及びアニオン23は分析物粒子の周りを進む必要があり、イオン性の軸方向移動を低速化する。分析物粒子が結合相互作用を有する場合、当該粒子は大錯体28を形成し、イオン性軸方向移動のさらなる低速化を引き起こす。例えば、ウシ血清アルブミンBSAのような典型的なタンパク質は、大きさが約4nm×4nm×14nmである。孔2の直径が50nmのTEPCフィルタ1では、1つのBSAタンパク質分子が孔2の断面積の有意な割合0.8~2.9を閉塞し、それによってイオン性粒子の流れをかなり低減すると予想される。図28を参照すると、障害物29、30、及び31それ自体が電荷を有する場合がある。電場を印加すると、前記障害物は電解質又は酸化還元試薬の移動と複雑に相互作用する場合がある。電解質分子又は酸化還元試薬のゲル7を通る透過は、孔2内の障害物特性に依存して、障害物特性の測定を実施する敏感な方法を与える。図31は、電場の印加を作用、対向、及び参照電極と共に例証する。イオン性粒子の流れは両方の障害物及びゲル7が抵抗となる電流を電極内に発生するが、ゲル7の抵抗が比較的一定であることから、この抵抗は測定をサイクル化することによって減算される。試料ロード状態の装置全体を図32に示す。クロマトグラフィーカラム32から溶出した複雑な配列のタンパク質のような分析物粒子の流体の流れがTEPCフィルタ1の特定領域へ流れるよう誘導される。反対側の方が低圧であるため、溶媒及びその他の小分子がTEPCフィルタ1及びゲル7を通過し、TEPCフィルタ1の孔2内に分析物粒子を蓄積する。分析物粒子がクロマトグラフィーカラム32から溶出すると、TEPCフィルタ1の表面がスキャン運動に入る。溶出した種々の分析物粒子はTEPCフィルタ1内の空間的に別個の場所に捕捉される。この操作に続き、2回目のスキャンがクロマトグラフィーカラム32から溶出した種々の分析物粒子に実施されて、TEPCフィルタ1の面積全体に制御可能な割合の特異な二成分混合物が多数生じてもよい。さらにスキャンを使用して孔2内の集団に一層の複雑さを追加することができる。これはタンパク質交差反応性の問題の低減について、サンドイッチアレイ技術と機能的に同等と考えられる。脂質ミセル、コロイド、固定化材料、又はファージ抗体ディスプレイ技術を孔2に包含し、維持された分析物粒子が当該環境と相互作用できるようにすることも可能である。さらに、孔2の1つの組から分析物粒子を抽出し、それを孔2の別の組に添加することが可能である。測定状態の装置全体を図33に示す。電極33、又は複数の電極を、TEPCフィルタ1表面のような表面全域でスキャンし、電流を測定する。電極及び電流の位置に関する情報をコンダクタンスマップ34に編纂する。電極の構造の例としては、絶縁体に囲まれた露出金属面、及び導電流体が充填された管が挙げられる。図35を参照すると、測定の結果は大部分が一様なコンダクタンスマップ34の組である。領域の大部分は、かなりの移動障害物例えば分析物粒子を有する低コンダクタンス領域を除いて一様に導電性である。一様に導電性の領域を基準にしたこれらの低コンダクタンス領域の特性が分析信号の基礎となる。図33を参照すると、測定されるべき領域の制限が、導電性流体が充填されて一端が前記材料のシートと物理的に接触した絶縁管、前記材料シートの表面に適用された孔を有する絶縁シート、又は前記材料シートの表面に適用される絶縁性の水不混和性流体によって実現できる。後者の場合、TEPCフィルタ1のゲル側を加圧すると孔内の水の表面張力によりTEPCフィルタ1の別の表面に沿って孤立した水の隆起が形成され、これが導電性流体が充填された絶縁管でスキャンされてもよい。図37を参照すると、タンパク質が存在する領域、及びタンパク質が存在しない別の領域について、コンダクタンスが時間の関数としてグラフ化されている。電場Eがアクチュエートされると、タンパク質の存在により電流iレベルが垂直増大シフトし、これをデルタ電流i測定によって定量化できる。図39を参照すると、理論的結果をタンパク質存在対タンパク質不在で比較している。電場Eは1サイクル内で繰返しアクチュエートされ、繰返しのデルタ電流iの測定を与える。より長い時間尺度では、動水圧Pもサイクル内で繰返しアクチュエートされる。増大した圧力がタンパク質の蓄積を引き起こすときに、デルタ電流が上昇する。圧力が解放されると、タンパク質は外へ拡散し、デルタ電流は低下する。それゆえ動水圧をサイクル化すると、平均することでタンパク質の存在を敏感に検出できる連続的なデルタ電流ピークが得られる。図41を参照すると、理論的結果をタンパク質結合存在対タンパク質非結合で比較している。別のタンパク質に結合するタンパク質は、立体効果がより大きく、大きな障害物となり、拡散速度がより低下する;これは、振幅の大きい一連の連続的デルタ電流iピークを生じる。別のタンパク質に結合しないタンパク質は、立体効果がより小さく、大きな障害物とならず、拡散速度が低下しない;これは、振幅の小さい一連の連続的デルタ電流ピークを生じる。複数のタンパク質が存在することから、このより小さな振幅は、複数のピークを有する場合があることに注意する。測定結果の要約を図43に示す。当該測定は、TEPCフィルタ1の領域全体について分析物粒子の特性のマップを与える。特定領域38は、当該方法を実施した科学者が興味を持つ測定特性を有するであろう。これらの領域の内容物の同定は、質量分析法によって、又は当該内容物をもともと送達したクロマトグラフィーシステムの知識によってなどの種々の手法によって実施できる。実質的に同じ機能が、TEPC/ゲル構造の代わりに、有孔単層フィルムのような類似の構造の使用によって達成されてもよく、その場合拡散は軸方向でなく半径方向である。第2の実施形態の概要特別に構築された層状材料が空間的に分離された種々の分析物粒子がロードされたリザーバの組を形成し、前記層状材料が蛍光放出について結像する。この結果、種々の分析物粒子の特性のマップが得られ、これが生体試料に関する有用な情報を提供できる。本発明の第2実施形態による方法本発明の第2実施形態による方法では、TEPCフィルタのような有孔材が、開口部が制限された孔を有する。制御されたマトリックス内の分析物粒子の均質又は不均質な集団がTEPCフィルタの孔にロードされ、蛍光を用いて外への拡散を測定する。これは分析物粒子の存在、構造変化、及び結合相互作用の尺度である。本発明の方法を、図1~43を参照して説明する。図1A、図1B及び図2を参照すると、TEPCフィルタ1には、均一サイズの孔が無作為に分布している。図1Aは上面図であり、図1Bは断面図である。TEPCフィルタ1はカルボキシレート部分3で化学的に誘導体化された外面を有してもよい。類似の特性を有する他の材料が代用されてもよい。図3、図4、及び図5を参照すると、二層材料が次のプロセスによって形成される。第一に、均一サイズのスフェロイド4の希釈懸濁物がゲル前駆体アクリルアミド又は溶融アガロースのようなのマトリックス中に形成される。続いて前記懸濁物を薄肉プラスチックシート5に塗布し、疎水性表面を有する平滑なシリンダ6の周りに巻く。ゲル7が化学、熱、又は光重合によって形成される。化学重合の例を図4に示す。スペーサ粒子4は、ゲル7を均一で既知の厚さにする。重合後、薄肉プラスチックシート5を平滑なシリンダ6から剥離し、ゲル7層とプラスチック5層とからなる二層材料8を作製する。この二層材料の拡大図を図5に示す;スフェロイド4は十分に希薄であるためにこの拡大図には示されていない。二層材料8界面9の化学的性質は、薄肉プラスチックシート5層が後に、物理的又は化学的手段によって容易に除去されるように選択される。ゲル7の外面は、アミノ部分10で化学的に誘導体化されてもよいが、これらはポリアクリルアミドに元々存在する。前記二層材料の代わりに、ゲル前駆体を2つの疎水性平滑板の間に挟んで、重合及び乾燥させてもよい。これは、容易に取扱いできて、必要時に再水和できる、頑強な乾燥ゲルフィルムを形成する。前記二層材料の代わりに透析膜を使用してもよく、透析膜はミリポアMillipore又はワットマンWhatmanのような多数のベンダーから商業的に購入できる。図6、図7、及び図8を参照すると、二層材料8はTEPCフィルタ1に化学結合していてもよい。化学結合機構の一例を図6に示しており、ここでカルボキシレート部分及びアミノ部分は化学的に結合してペプチド結合11を形成する。その他の化学作用で置換されてもよい。図7は、近接するTEPCフィルタ1及び二層材料8であり、カルボキシレート誘導体化された面3とアミノ誘導体化された面10とが互いに向かい合っている。図8は、ペプチド結合11で化学的に結合したTEPCフィルタ1及び二層材料8を示す。図8及び図9を参照すると、薄肉プラスチックシート5が物理的又は化学的手段によって取り除かれ、TEPCフィルタ1に付着したゲル7層のみが残っている。前記化学結合の代わりに、シリンダ周辺を覆うこと及び外側のTEPCフィルタ1層を引っ張ることによって、ゲル7層及びTEPCフィルタ1が化学結合なく物理的力によって単に一緒に圧縮されてもよい。前記化学結合の代わりに、TEPCフィルタ1が分析物マトリックスを含む流体と非混和性の導電性流体の表面上に置かれてもよい。図9に示す概略図には可能な多数の変形例があり、その例を図10、図11、図12、図13、図14、図15、及び図16に示す。本方法の残りの部分は、図9の単純な事例に焦点を合わせるが、これらの変形例も適用可能であることは理解されるであろう。図10を参照すると、ゲル7の外面はフルオロフォア12、界面活性剤13、その他の材料、又は材料の組合せで化学的に誘導体化されてもよい。同様に、ゲル7の内面孔2に面する又は孔2の内面も化学的に誘導体化されてもよい。図11、図12、及び図13を参照すると、ペプチド結合11が形成される前に、スフェロイド14が孔開口部2に入っている。このスフェロイド14は、孔2の直径よりもわずかに大きい直径を有する。ゲル7層は、スフェロイド14の存在によって窪み、スフェロイド14の周囲に空容積15を形成する。磁場勾配、電場、重力場、又は流体力学的流れからの力のような力16を使用して、スフェロイド14を孔2の開口部内から持ちあげ、スフェロイド14表面と孔開口部2との間に小さな隙間17を作ってもよい。空容積15はスフェロイド14を短時間加熱して周囲のゲル7を溶融することによって、又はゲル前駆体の飽和した後の化学重合によって取り除かれてもよい。得られる構造を図13に示す。図14及び図15を参照すると、孔2の両端がスフェロイド14でキャップされてもよる。ゲル7が十分に柔軟である場合、スフェロイド14の1つが磁場勾配からの力のような力で取り除かれてもよい。これは、ゲル7に小さな裂け目18を残す。この特定の構成は、活性な保持機構なく材料を孔2内に保持するのに特に有用である。図16を参照すると、ゲルは使用されず、スフェロイド14は磁場勾配16による力のような力で保持される。図9の単純な例に注目すると、当該構造は濃縮分析物粒子を孔2内に収集するために使用されてもよい。図17は、孔2の開放端から孔2を通過し、その後ゲル7を通過する流体の流れ19の概略図である。ゲル7が通過を妨げるほど十分に密な架橋構造を有する場合、流体の流れ19内に懸濁する分析物粒子はゲル7によって濾過されるようになる。かかる分析物粒子の例は、タンパク質20、核酸、ウイルス、原形質構造、量子ドット、大フルオロフォア21、大電解質カチオン、大電解質アニオン、及び大酸化還元試薬である。ゲル7の透水性は、生成時のゲル7内への粒子包含によって低下する場合がある。ゲル7を通過できる粒子の例は、水分子、小電解質カチオン22、小電解質アニオン23、及び小酸化還元試薬である。図18は、孔2内に蓄積した分析物粒子の最終結果の概略図である。孔2に蓄積した分析物粒子が存在すると、流体の流れ19が停止しうる。この点で、蓄積した分析物粒子は外へ拡散し始め、最終的に孔2が空になる。続いて流体の流れ19が回復され、蓄積/拡散サイクルが繰り返される。拡散を弱く制限するゲルを孔2の出口に置き、サイクル性を改善してもよい。拡散を弱く制限するゲルを孔内に置き、拡散時間を延長してもよい。拡散中、孔2中の分析物粒子の移動経路はイオン性又は蛍光粒子と交差しうる。粒子は互いを通過できないことから、互いの周りを回り、イオン性又は蛍光粒子の移動経路を低速化する。この低速化は分析物粒子の存在及びその結合プロセスに依存し、それによってこの方法の基礎を形成する。拡散中、孔2内の分析物粒子は、拡散に加えて移動力例えば電場から生じる力により軸方向に進められてもよい。このプロセスは、サイクルの蓄積部分にも当てはまるが、流体の流れ19の力が加わることによって分析が複雑化される。サイクルの拡散又は蓄積部分の間に、粒子運動を変更する目的で流体の流れ19に高周波数の軸方向振動が与えられてもよい。例えば、図15のスフェロイド14は磁気モーメントを有してもよく、磁気的に振動されて大分析物粒子を裂け目18を通してポンプ輸送してもよい。別の例では、図9のゲル7の外又は内面が圧力脈動を受けて、孔2内の分析物粒子に同様に振動を引き起こしてもよい。拡散に追加される力で孔2内の粒子が軸方向に駆動される機構は多数存在する。これらの機構の例を図19、図20、図21、及び図23に例証する。図19を参照すると、ゲル7を横断できないフルオロフォアが、作用電極-W、対向電極C、及び参照電極Rによって発生された電場によって内部ゲル7表面に向かって又は当該表面から離れて移動する。図20を参照すると、ゲル7を横断できないフルオロフォアが、磁気勾配によって内部ゲル7表面に向かって又は当該表面からから離れて移動する。図21を参照すると、ゲル7を横断できないフルオロフォアが、重力場によって内部ゲル7表面に向かって又は当該表面からから離れて移動する。図23を参照すると、ゲル7を横断できない大電解質カチオン24、大電解質アニオン25、又は酸化還元試薬が、電場によって内部ゲル7表面及び外部ゲル7表面に向かって又は当該表面からから離れて移動し、コンデンサを作る。前記コンデンサは、図24、図25、及び図26の追加説明を是認する挙動をする。図24を参照すると、孔2に対して軸方向の電場は複雑な構造を有する。この複雑な構造は、通常の電気化学的研究で金属電極付近に存在する電場に類似している。バルク溶液中で、ゲル7の外面から離れた場所では、電場は小さく距離による有意な変化はない。ゲル7の外面に近づくと、電解質は濃度増大を示し、電場の指数関数的な上昇を引き起こす;これはグイチャップマン層と呼ばれる。ゲル7の外面に極めて近くなると、電解質は交互電荷の二重層を形成する;これは一般的にヘルムホルツ層と呼ばれる。界面活性剤分子13の存在は、ヘルムホルツ層内での場の形成を補佐する場合がある。ゲル7内へ前進を続けると、電場は鎮静化する。内面でゲル7を出たとき、電場は外面の構造を模倣した構造を有する。図25を参照すると、外部ゲル7面のヘルムホルツ層における強力な電場により、電子のような電荷が電解質又は好適な酸化還元試薬アニオン25又はカチオンから表面に結合するフルオロフォア12に移動される。分子25はその電荷を移動した後、別の分子26になる。フルオロフォア12は前記電荷移動によって変化する蛍光特性を有する。例えば、非帯電状態のフルオレセインは非蛍光性であるが、負に帯電すると激しい蛍光性になる。拡散に追加される力で孔2内の粒子が軸方向に駆動される機構の例の各々で、移動経路自体が数種類の機構によって低速化されることがある。これらの機構のいくつかの例を図26、図27及び図28に例示する。図26を参照すると、経路に障害物がなければフルオロフォア21が移動力電場、磁気勾配、又は重力場からの力のようなによって直線状に移動できる。しかし、分析物粒子20及び分析物粒子27のような障害物がある場合、フルオロフォア21は分析物粒子の周りを進む必要があり、フルオロフォアの軸方向移動が低速化する。分析物粒子が結合相互作用を有する場合、当該粒子は大錯体28を形成し、フルオロフォア軸方向移動のさらなる低速化を引き起こす。例えば、ウシ血清アルブミンBSAのような典型的なタンパク質は、大きさが約4nm×4nm×14nmである。孔2の直径が50nmのTEPCフィルタ1では、1つのBSAタンパク質分子が孔2の断面積の有意な割合0.8~2.9を閉塞し、それによってフルオロフォアの流れをかなり低減すると予想される。図27を参照すると、経路に障害物がなければ大電解質カチオン24及び大電解質アニオン25が電場によって直線状に移動できる。しかし、分析物粒子20及び分析物粒子27のような障害物がある場合、カチオン24及びアニオン25は分析物粒子の周りを進む必要があり、イオン性の軸方向移動を低速化する。分析物粒子が結合相互作用を有する場合、当該粒子は大錯体28を形成し、イオン性軸方向移動のさらなる低速化を引き起こす。図28を参照すると、障害物29、30、及び31それ自体が電荷を有する場合がある。電場を印加すると、前記障害物は電解質又は酸化還元試薬の移動と複雑に相互作用する場合がある。ゲル7近傍におけるフルオロフォアの蓄積又は活性化は、孔2内の障害物特性に依存して、障害物特性の測定を実施する敏感な方法を提供する。図29及び図30は、フルオロフォアへの紫外線適用及びその結果放出される可視光線を例証する。放出される可視光線の強度はゲル7の近傍における活性フルオロフォアの濃度に依存する。EPCフィルタ1のポリカーボネート材料が紫外線を強力に吸収することから、孔2の下方に離れて位置するフルオロフォアは蛍光を発さない。この方法の最大の利点は分析物粒子をフルオロフォアで標識する必要性がなくなることであるが、フルオロフォアで標識された分析物粒子を包含することは本方法の範囲内であることに注意する。材料ロード状態の装置全体を図32に示す。クロマトグラフィーカラム32から溶出した複雑な配列のタンパク質のような分析物の流体の流れがTEPCフィルタ1の特定領域へ流れるよう誘導される。反対側が低圧であるため、溶媒及びその他の小分子がTEPCフィルタ1及びゲル7を通過し、TEPCフィルタ1の孔2内に分析物粒子を蓄積する。分析物粒子がクロマトグラフィーカラム32から溶出すると、TEPCフィルタ1の表面がスキャン運動に入る。溶出した種々の分析物粒子はTEPCフィルタ1内の空間的に別個の場所に捕捉される。この操作に続き、2回目のスキャンがクロマトグラフィーカラム32から溶出した種々の分析物粒子に実施されて、TEPCフィルタ1の面積全体に制御可能な割合の特異な二成分混合物が多数生じてもよい。さらにスキャンを使用して、孔2内の集団に一層の複雑さを追加できる。これはタンパク質交差反応性の問題の低減について、サンドイッチアレイ技術と機能的に同等と考えられる。脂質ミセル、コロイド、固定化材料、又はファージ抗体ディスプレイ技術を孔2に包含し、維持された分析物粒子が当該環境と相互作用できるようにすることも可能である。さらに、孔2の1つの組から分析物粒子を抽出し、それを孔2の別の組に添加することが可能である。測定状態の装置全体を図34に示す。紫外線のような蛍光励起光のビームをゲル7表面のような表面に向ける。可視光線のような蛍光放出光をレンズ35又は光パイプ、及びデジタルカメラのような光センサ36によって収集する。カメラからの情報を写真画像37に編纂する。図36を参照すると、測定の結果は、移動力電場、磁場勾配、又は重力場のようなが印加されたときの写真画像37の一連の変化である。最初、写真画像は比較的暗い。短い時間の後、かなりの移動障害物例えば分析物粒子を有する数個の遅延領域を除く領域の大部分は蛍光性である。しかし、間もなく、前記遅延領域で移動が完了すると、画像の全領域が一様に蛍光性となる。非遅延領域を基準にしたこれらの遅延領域の時間的特性が、分析信号の基礎となる。図38を参照すると、タンパク質が存在する領域、及びタンパク質が存在しない別の領域について、蛍光が時間の関数としてグラフ化されている。電場Eがアクチュエートされると、タンパク質の存在によりS字曲線内を水平方向時間方向にシフトし、これをデルタ時間t測定によって定量化できる。図40を参照すると、理論的結果をタンパク質存在対タンパク質不在で比較している。移動力はサイクル内で繰返しアクチュエートされ、繰返しのデルタ時間tの測定値を与える。より長い時間尺度では、動水圧Pもサイクル内で繰返しアクチュエートされる。増大した圧力がタンパク質の蓄積を引き起こすときに、デルタ時間が上昇する。圧力が解放されると、タンパク質は外へ拡散し、デルタ時間は低下する。それゆえ動水圧をサイクル化すると、平均することでタンパク質の存在を敏感に検出できる連続的なデルタ時間ピークが得られる。図42を参照すると、理論的結果をタンパク質結合存在対タンパク質非結合で比較している。別のタンパク質に結合するタンパク質は、立体効果がより大きく、大きな障害物となり、拡散速度がより低下する;これは、振幅の大きい一連の連続的デルタ時間tピークを生じる。別のタンパク質に結合しないタンパク質は、立体効果がより小さく、大きな障害物とならず、拡散速度が低下しない;これは、振幅の小さい一連の連続的デルタ時間ピークを生じる。複数のタンパク質が存在することから、このより小さな振幅は、複数のピークを有する場合があることに注意する。測定結果の要約を図43に示す。当該測定は、TEPCフィルタ1の領域全体について分析物粒子の特性のマップを与える。特定領域38は、当該方法を実施した科学者が興味を持つ測定特性を有するであろう。これらの領域の内容物の同定は、質量分析法によって、又は当該内容物をもともと送達したクロマトグラフィーシステムの知識によってなどの種々の手法によって実施できる。実質的に同じ機能が、TEPC/ゲル構造の代わりに、有孔単層フィルムのような類似の構造の使用によって達成されてもよく、その場合拡散は軸方向でなく半径方向である。第3の実施形態の概要特別に構築された層状材料が空間的に分離された種々の分析物粒子がロードされたリザーバの組を形成し、前記層状材料が質量分析計によってサンプリングされる。この結果、種々の分析物粒子の特性のマップが得られ、これが生体試料に関する有用な情報を提供できる。本発明の第3の実施形態による方法本発明の第3の実施形態による方法では、TEPCフィルタ又は機能的に同等の構造の孔が開口部で制限される。制御されたマトリックス内の均質又は不均質な集団がTEPCフィルタの孔にロードされ、当該孔の端は、孔の端部に強制的に詰められたスフェロイドによって緊密にキャップされる。前記集合体が真空チャンバにロードされ、レーザービームに標的とされ、生じる蒸気が質量分析チャンバに誘導される。イオン化及び質量/電荷検出は、分析物粒子の同定手段を与える。本発明の方法を、図44~図48を参照することによって説明する。図44を参照すると、孔の両端にスフェロイド14を有することによって、ある組成の分析物粒子20、22、及び23がTEPCフィルタ1の孔2内に封入されている。図45及び図46を参照すると、2つの平滑なローラーの間でTEPCフィルタ1を緊密に圧搾して圧縮力39を作用させることで、各スフェロイド14が孔2の両端を密栓する。TEPCフィルタ1はその後予備装置から取り除くことができ、分析物粒子を含有する図46に示す安定な材料が得られる。図47を参照すると、前記安定な材料が真空チャンバに入れられる。孔2内に分析物粒子を含有する水性マトリックスは、孔2を密栓して水性マトリックスを封止するスフェロイド14によって真空から保護される。薄いポリマーフィルムの被覆によってさらなる封止が提供されてもよい。その後、強力で焦点を絞ったレーザービーム40が孔2に向けられる。図48を参照すると、レーザービームはTEPCフィルタ1の孔2の上方のストッパを蒸発させ、その結果水性マトリックスが外の真空内へと爆発し、気体として分散する。これは、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法MALDI分析に類似している。しかし、生体試料ははるかに小さい熱的応力を受けており、より複雑でないフラグメンテーションパターンを生じる。この複雑さの低下は分析的に有用となる場合がある。要約本方法の範囲は、ナノスケールリザーバの特性を用いた分析物粒子の検出、特性決定、及び同定、並びに分析物粒子が関与する相互作用の特性決定のタスクを含む。上記のタスクを実施するための現在の方法は、標識手法及び交差反応性からの干渉のような種々の欠陥に悩まされている。これらの欠陥が排除される。さらに、本方法はきわめて低濃度の分析物粒子の分析に有用である。これらの方法が有用と考えられる具体的な分野は、生物工学におけるタンパク質相互作用の測定である。各生体系で使用されるタンパク質の数は膨大であり、それが多くの要因に依存して複雑なネットワーク内で相互作用する。疾患はこのネットワークを歪め、構成成分及び相互作用経路を追加又は削除する。これらの系の理解は、疾患の早期診断、及び薬物療法による系の化学的修復の道を可能にする。これらの系で最も数が多く安定なタンパク質は部分的に研究されているが、さらなる研究がかなり必要である。本明細書に記載の方法のような新規の及びより強力なツールを医学研究者のレパートリーに追加することは、タンパク質ネットワークの理解を深め、新たな薬物療法の開発を可能にすると考えられる。本明細書で使用される用語粒子は、分子、細胞、多細胞構造物、細胞内構成成分、ウイルス、プリオン、タンパク質、ポリマー、イオン、コロイド、及びフルオロフォアを包含する。粒子は懸濁又は溶解されてもよい。粒子は必ずしも生体関連である必要はない。本明細書で使用される用語分析物は、測定されるべき粒子を表す。本明細書で使用される用語ゲルは、厳密な技術的定義に限定されるのでなく、分析物粒子の拡散の制限に関係するいかなる材料も一般的に包含する。用語ゲルは、ゼラチン、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、透水性ポリマー、透水性コポリマー、デンプン、エアロゲル、コロジオン、透析膜、不混和性流体、化学修飾された形態の上記材料のいずれか、粒子が包埋された上記材料のいずれか、及び上記材料のいずれかの組合せを包含することを意図するがこれらに限定されるものではない。本明細書で使用される用語不混和性流体は、分析物粒子マトリックスに不混和性の流体を包含する。本明細書で使用される用語大は、TEPCフィルタの孔の端部で、ゲルによる制限のような制限を通過することができない粒子を表す。本明細書で使用される用語小は、TEPCフィルタの孔の端部で、ゲルによる制限のような制限を通過することができる粒子を表す。本明細書で使用される用語力は、電場から生じる力、磁場勾配から生じる力、重力場から生じる力、向心力、遠心力、動水圧から生じる力、静水圧から生じる力、又はかかる力の組合せを包含する。電場は、イオン種又は酸化還元種との直接的な電極接触なく容量的に発生されてもよい。必要な電場を実現するために必要に応じて複数の電極の組を使用してもよい。例えば、強力な移動力を作用させるために1組の電極を使用し、同時に分析物粒子測定のために別の電極の組を使用してもよい。電流の測定は、抵抗、コンダクタンス、インピーダンス、静電容量、及びインダクタンス及びこれらの組合せの測定を構成するように構築されてもよい。例えば、脂質ミセル、ホールセル、又はインピーダンス境界を有するその他の材料の特性決定が、静電容量測定によって補佐されてもよく、キラル分析物の特性決定がインダクタンス測定によって補佐されてもよい。分析物粒子は、標準的なクロマトグラフィー手法に加えて、無傷細胞の局所破断によって又はその他の手法によって装置に送達されてもよい。前記TEPC材料、またはその機能的同等品の孔又は穿孔は、個々の細胞に密に嵌合するようなサイズとされてもよく、その結果電気的インピーダンス及び静電容量が主に細胞のバルクを通じて決定される。本明細書に記載の方法は、一般的にラボオンチップ技術と呼ばれる従来のマイクロチャネルアレイ技術と組合せられてもよい。本発明は特定の好ましい実施形態を参照して説明されているが、請求項によって定義される本発明の範囲内で他の追加、削除、置換、修正、及び改善を実施できることを当業者は理解するであろう。"