JP2024501106A - ポイント・オブ・ケアデバイス用精密流体投入制御 - Google Patents

ポイント・オブ・ケアデバイス用精密流体投入制御 Download PDF

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Abstract

液体サンプルの採取を制御するためのデバイスおよび方法について記載する。一例では、マイクロ流体デバイスが分析デバイスとアクチュエータとを含み得る。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。

Description

本開示は、一般には、紙ベースのマイクロ流体デバイスおよび紙ベースのマイクロ流体デバイスによる自律的サンプル採取方法に関する。
紙ベースのマイクロ流体デバイスは、投入サンプルまたは緩衝剤の量の精密な制御を必要とする場合がある。投入サンプルの不正確な量は、結果の精度の低下と誤った結果の増加につながる可能性がある。測定量の投入サンプルを供給するためにピペットなどの外部ツールを使用することができるが、このような外部ツールからの測定は、特に微量のサンプル量（たとえばマイクロリットル範囲）の場合には誤りを生じやすいことがある。ラボラトリ・グレードのピペットなどのラボラトリ・グレードの外部ツールは高価な場合があり、ポイント・オブ・ケア（ＰｏＣ）用途などの用途には適さないことがある。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、アクチュエータが所定時間にわたって流体を吸収することを含み得る。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、アクチュエータが所定時間にわたって流体を吸収することを含み得る。分析デバイスによって採取された流体の量は所定時間に基づくことができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐａｐｅｒ－ｂａｓｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｅｖｉｃｅ（μＰＡＤ））とすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、材料の第３の層を介したアクチュエータへの所定電圧量の印加とすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、材料の第３の層を介したアクチュエータへの所定電圧量の印加とすることができる。分析デバイスによって採取された流体の量は、所定電圧量に基づくことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。吸収条件の設定は、アクチュエータがその流体の量を吸収する所定時間を設定することを含むことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。吸収条件の設定は、アクチュエータの流体プールへの浸漬に応答して、材料の第３の層を介してアクチュエータに印加される所定電圧量を設定することを含むことができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の基材層を少なくとも１つの反応室を含む第４の基材層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の基材層を少なくとも１つの反応室を含む第４の基材層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。投入層は、第１の層と第２の層とを導電材料の層と結合することによって形成可能である。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。投入層は、第１の層と第２の層とを導電材料の層と結合することによって形成可能である。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の基材と第２の基材は紙とワックスからなることができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。
さらなる特徴と様々な実施形態の構造および動作について、添付図面を参照しながら以下で詳細に説明する。図面において、同様の参照番号は同一または機能的に類似した要素を示す。
一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御の例示の実装形態を示す図である。 一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御の別の例示の実装形態を示す図である。 一実施形態におけるアクチュエータの詳細を示す図である。 一実施形態における、本開示によるマイクロ流体デバイスを製作する製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示によるマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示によるマイクロ流体デバイスの複数の層を示す図である。 一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御の別の例示の実装形態を示す図である。 一実施形態における別のアクチュエータの詳細を示す図である。 一実施形態における、本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。 一実施形態における、本開示による別のマイクロ流体デバイスの複数の層を示す図である。 一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御を実施するプロセスを示す流れ図である。 一実施形態におけるマイクロ流体デバイスを形成するプロセスを示す流れ図である。
一部の例では、ポイント・オブ・ケア用途は、約１０マイクロリットル（μＬ）の血液のサンプル沈着および約１００μＬの食塩水の試薬ピペッティングなどの、微量スケールまたはオーダーのサンプルと試薬のラテラル・フロー・アッセイを含み得る。一例では、使い捨てプラスチック・ピペットを様々な用途において使用することができ、安価なツールである場合があるが、使い捨てプラスチック・ピペットは一般には計量精度が低い（たとえば、最高でミリリットル（ｍＬ）範囲の精度のことがある）。別の例では、ラボラトリ・グレードのマイクロリットル・ピペットがサンプル量の精度を備えることができるが、きわめて高価な場合があり、ポイント・オブ・ケア用途には適さない可能性がある。たとえば、そのようなラボラトリ・グレードのピペットは、資源に制約のある国々における診断テスト用途のための世界保健機構のＡＳＳＵＲＥＤ（Ａｆｆｏｒｄａｂｌｅ，Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，Ｓｐｅｃｉｆｉｃ，Ｕｓｅｒ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ，Ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｒｏｂｕｓｔ，Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｆｒｅｅ ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒａｂｌｅ ｔｏ ｅｎｄ－ｕｓｅｒｓ：手頃な価格、高感度、高特異性、使いやすく、迅速かつ堅牢、機器不要でエンド・ユーザに提供可能）基準を満たさない可能性がある。
本明細書に記載のデバイス、システムおよび方法は、マイクロ流体デバイスのためにサンプルを精密に採取する自律的手法を提供することができる。自律的手法は、液体投入量を自己制限する機構を利用することを含む。また、自律的手法は、外部ツールの使用を不要にして、検査コストと検査キットの複雑さ／量を少なくすることによって、ポイント・オブ・ケア用途におけるマイクロ流体デバイスの利便性と精度を向上させることができる。また、本明細書に記載のデバイス、システムおよび方法は、高価な計量制御ツールの必要なしに、ポイント・オブ・ケアまたはマイクロ流体用途のための流体または液体投入（たとえばサンプルまたは緩衝剤）のマイクロリットル範囲などの相対的に高い精度を達成することができる。さらに、本明細書に記載の構造は、自律的手法および精度を達成するために慎重に選定された材料からなることができ、したがって、ポイント・オブ・ケア・デバイスまたはマイクロ流体デバイスへの液体または流体投入量を制限する信頼性の高い再現性のある手法を提供する。また、いくつかの用途は、一貫した結果を得るために試薬とサンプルの再現性のある比率を必要とすることがある比色反応を要する場合がある。本明細書に記載のこのデバイス、システムおよび方法は、ラボラトリ・グレードのピペットなどの高価なツールを必要とせず、外部ツールの手動制御または操作者の手作業能力に頼らずに、一貫した結果を得るために、試薬とサンプルの再現性のある比率のための手法を提供することができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。異なる膨潤率を有する第１の層と第２の層は、アクチュエータの変形を促進することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。紙およびポリプロピレンなどの材料は容易に入手可能であり得、相対的に安価な材料であり得る。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、アクチュエータが所定時間にわたって流体を吸収することを含み得る。所定時間は、十分なサンプル流体が分析デバイスによって採取されるとアクチュエータが自律的に収縮することを可能にすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、アクチュエータが所定時間にわたって流体を吸収することを含み得る。分析デバイスによって採取された流体の量は、所定時間に基づくことができる。分析デバイスによって採取される流体の量は、所定時間を制御することによって相対的に容易に制御可能である。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。μＰＡＤなどの分析デバイスは、携帯可能であり、コストが手頃であり得る。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。異なる膨潤率を有する第１の層と第２の層は、アクチュエータの変形を促進することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。導電材料の第３の層は、アクチュエータを変形させる外部刺激の付与を容易にすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。これらの導電材料は容易に入手可能であり得る。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、材料の第３の層を介したアクチュエータへの所定電圧量の印加とすることができる。所定電圧量は、分析デバイスによって十分なサンプル流体が採取されるとアクチュエータが自律的に収縮することを可能にすることができる。
一部の例では、液体サンプルの採取を制御するための装置について概説する。装置は、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、分析デバイスに接続可能である。アクチュエータは、流体を吸収するように動作可能とすることができる。アクチュエータは、吸収された流体を分析デバイスの投入層に誘導することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取された流体の量を示す。吸収条件は、材料の第３の層を介したアクチュエータへの所定電圧量の印加とすることができる。分析デバイスによって採取された流体の量は、所定電圧量に基づくことができる。分析デバイスによって採取される流体の量は、所定電圧量を制御することによって相対的に容易に制御可能である。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。異なる膨潤率を有する第１の層と第２の層は、アクチュエータの変形を促進することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、異なる膨潤率を有する第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含むことができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。紙およびポリプロピレンなどの材料は、容易に入手可能であり得、相対的に安価な材料であり得る。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。吸収条件の設定は、アクチュエータが流体の量を吸収する所定時間を設定することを含むことができる。所定時間は、分析デバイスによって十分なサンプル流体が採取されるとアクチュエータが自律的に収縮することを可能にすることができる。分析デバイスによって採取される流体の量は、所定時間を制御することによって相対的に容易に制御可能である。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。μＰＡＤなどの分析デバイスは、携帯可能であり、コストが手頃であり得る。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。異なる膨潤率を有する第１の層と第２の層は、アクチュエータの変形を促進することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。導電材料の第３の層は、アクチュエータを変形させる外部刺激の付与を容易にすることができる。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。アクチュエータは、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含むことができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができ、第３の材料は導電材料とすることができる。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。これらの導電材料は容易に入手可能であり得る。
一部の例では、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法について概説する。方法は、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるために流体プールに浸漬することを含むことができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。方法は、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することをさらに含むことができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。吸収条件の設定は、アクチュエータの流体プールへの浸漬に応答して、材料の第３の層を介してアクチュエータに印加される所定電圧量を設定することを含むことができる。所定電圧量は、分析デバイスによって十分なサンプル流体が採取されるとアクチュエータが自律的に収縮することを可能にすることができる。分析デバイスによって採取される流体の量は、所定電圧量を制御することによって相対的に容易に制御可能である。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。投入層は、第１の層と第２の層とを導電材料の層と結合することによって形成可能である。導電材料の第３の層は、アクチュエータを変形させる外部刺激の付与を容易にすることができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。投入層は、第１の層と第２の層とを導電材料の層と結合することによって形成可能である。導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。これらの導電材料は容易に入手可能であり得る。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができる。異なる膨潤率を有する第１の層と第２の層は、アクチュエータの変形を促進することができる。アクチュエータの変形は、分析デバイスのためにサンプル流体の精密で自律的な採取をもたらすことができる。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。紙およびポリプロピレンなどの材料は、容易に入手可能であり得、相対的に安価な材料であり得る。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。第１の基材と第２の基材は紙とワックスからなることができる。紙およびワックスなどの材料は、容易に入手可能であり得、相対的に安価な材料であり得る。
一部の例では、マイクロ流体デバイスを形成するための方法について概説する。方法は、第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層を、第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層と結合することによって投入層を形成することを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、第１の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は、第１の材料からなることができる。第２のアクチュエータ層は、第２の基材の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。方法は、配流要素を含む第３の層を少なくとも１つの反応室を含む第４の層と結合することによって反応層を形成することをさらに含むことができる。方法は、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することをさらに含むことができる。形成されたマイクロ流体デバイスは、分析デバイスとアクチュエータとを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。分析デバイスは、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。μＰＡＤなどの分析デバイスは、携帯可能であり、コストが手頃であり得る。
図１Ａは、一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御の例示の実装形態を示す図である。図１Ａに示す例では、装置またはマイクロ流体デバイス１１０が、分析デバイス１１１とアクチュエータ１１２とを含むことができる。マイクロ流体デバイス１１０は、層状に配置された（たとえば重ね合わされた）複数の紙基材を含む紙ベースのマイクロ流体デバイスとすることができ、紙基材の各層は、異なる材料、領域またはパターンあるいはその組合せで製造可能である。分析デバイス１１１は、たとえば、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。一部の例では、分析デバイス１１１を形成するように配置される紙基材は、クロマトグラフィ紙、濾紙、ワックス・パターン紙、またはその他の種類の紙基材あるいはその組合せを含むことができる。分析デバイス１１１は、たとえば毛細管力を使用した流体制御に基づいて流体を移送、混合、分離または処理することができるマイクロ流体網状材を含み得る。
アクチュエータ１１２は、紙ベースの（たとえば紙材からなる）アクチュエータとすることができる。また、アクチュエータ１１２は、異なる膨潤率（たとえば吸湿収縮／膨潤係数）を有する材料の２つの層を含む紙ベースの二層アクチュエータとすることができる。一部の例では、二層の材料は、紙とポリプロピレンとすることができる。アクチュエータ１１２を構成することができる他の材料の例には、酸化グラフェンもしくはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を有する紙、ポリアニリンを有するナノ多孔質金、ポリイミドもしくはポリジメチルシロキサンと結合したカーボン・ナノチューブ・シートを有するパラフィルム、またはその他の種類の材料あるいはその組合せが含まれ得るがこれらには限定されない。異なる膨潤率を有する二層の材料は、アクチュエータ１１２による特定量の流体の採取または吸収に応答してアクチュエータ１１２の一部の変形（たとえば、収縮、屈曲、湾曲、またはその他の種類の変形あるいはその組合せ）を生じさせることができる。たとえば、図１Ａに示すように、マイクロ流体デバイス１１０のアクチュエータ１１２を、液体プール１２０に浸漬する（または沈めるか、またはディップするか、または一辺を接触させる）ことができる。液体プール１２０は、たとえば、マイクロ流体デバイス１１０の所望の用途に応じた任意の種類の流体または液体とすることができる。アクチュエータ１１２の一部の液体１２０への浸漬に応答して、１つまたは複数の外部刺激の付与などの条件１２５がアクチュエータ１１２の変形をトリガすることができる。
第１の例示の実施形態では、アクチュエータ１１２は活性層（たとえば紙）と受動層または基材（たとえばポリプロピレン）とを含む湿潤活性化二層サンプル採取要素とすることができる。第１の例示の実施形態では、条件１２５は湿潤（たとえば外部刺激）への暴露とすることができる。湿潤への暴露は、たとえばアクチュエータ１１２を液体プール１２０に所定時間または特定時間にわたり浸漬すると起こり得る。アクチュエータ１１２は、所定時間内に一定量Ｖの液体１２０を吸収し、徐々に構造１１４に変形することができる。一例では、量Ｖは、液体プール１２０の一部とすることができる。第１の例示の実施形態では、紙層がポリプロピレン層よりも高い吸湿膨張係数を有するため、紙の活性層はポリプロピレンの受動層よりも有意により多く膨潤し、大きさが増大し得る。２つの層の吸湿膨張係数の差は、湿潤という外部刺激に応答して（たとえば、十分な量Ｖの液体が吸収されると）、アクチュエータ１１２の変形を生じさせることができる。
第２の例示の実施形態では、アクチュエータ１１２は、２つの活性層（たとえば紙とポリプロピレン）を含む熱電活性化二層サンプル採取要素とすることができる。２つの活性層のうちの一方（たとえばポリプロピレン層）がより高い熱膨張係数を有することができ、他方の活性層（たとえば紙層）がより高い吸湿膨張係数を有することができる。第２の実施形態では、アクチュエータ１１２は電極の層（たとえば、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、またはＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せ）をさらに含むことができる。第２の例示の実施形態では、条件１２５は、電気的に誘発される温度変化（たとえば熱）または湿潤への暴露あるいはその両方とすることができる。より高い熱膨張係数を有する活性層（たとえばポリプロピレン層）の電気的に誘発される膨張は、より低い熱膨張係数を有する層（たとえば紙層）の湿潤により誘発される膨張よりも強く、したがってアクチュエータ全体を構造１１４に変形させ得る。電気的に誘発される温度変化は、たとえば、アクチュエータ１１２を加熱するようにアクチュエータ１１２に組み込まれた電極に電圧を印加することによって誘発可能である。異なるより高い熱膨張係数を有するアクチュエータ１１２の活性層は、アクチュエータが液体に浸漬された時間によって決まる量Ｖの流体を吸収する間の温度変化に応答して、構造１１４に変形することができる。図１Ａは、分析デバイス１１１と構造１１４とを含むマイクロ流体デバイス１１０の側面透視図１３０を含む。
アクチュエータ１１２の構造１１４への変形は、アクチュエータ１１２によって吸収された液体の量を示すことができる。したがって、アクチュエータ１１２を構成するために異なる膨潤率を有する材料を選択し、１）アクチュエータ１１２を液体１２０に浸漬する特定の時間と、２）アクチュエータへの特定の電圧の印加とのうちの一方を選定することによって、正確な量の液体１２０をアクチュエータ１１２によって採取することができる。アクチュエータ１１２によって採取された液体１２０の量Ｖは、さらなる処理および分析のために分析デバイス１１１の投入層に誘導されるかまたは流れることができる。一部の例では、アクチュエータ１１２によって吸収された液体１２０の量Ｖの一部が、分析デバイス１１１の投入層に誘導されるかまたは流れることができ、液体１２０の量Ｖの残りの部分はアクチュエータ１１２に残ることができる。
また、アクチュエータ１１２の構造１１４への変形は、アクチュエータ１１２の材料が液体１２０に接触することができなくなるように、アクチュエータ１１２の材料を液体１２０から持ち上げるかまたは離れる方向に屈曲させることができる。図１Ｂに示す例では、アクチュエータ１１２を液体１２０に浸漬することができる。時間ｔ１の経過後、アクチュエータ１１２は構造１１３に自律的に変形することができ、アクチュエータ１１２から構造１１３への変形の度合いが、アクチュエータ１１２によって吸収される液体１２０の第１の量を示すことができる。構造１１３は依然として液体１２０に浸漬されていることが可能なことに留意されたい。しかし、ｔ２などのさらなる時間の経過後、構造１１３は構造１１４に自律的に変形することができ、構造１１４は液体１２０には浸漬されなくなる。ｔ１＋ｔ２の時間経過後のアクチュエータ１１２から構造１１４への変形の度合いが、アクチュエータ１１２によって吸収された液体１２０の量（たとえば量Ｖ）の総量を示すことができ、第２の量は第１の量よりも多くなり得る。したがって、液体サンプルの精密な採取のための外部ツールまたは手動制御あるいはその両方を不要にすることができるように、アクチュエータ１１２の構造１１４への変形は自律的とすることができる。
図２は、一実施形態におけるアクチュエータ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂのアクチュエータ１１２）の詳細を示す図である。例示の実施形態では、アクチュエータ１１２は、第１の層２１０と第２の層２２０を含むことができる。第１の層２１０と第２の層２２０は、異なる膨潤率を有する材料などの異なる材料からなることができる。たとえば、第１の層２１０はクロマトグラフィ紙からなることができ、第２の層２２０はポリプロピレンからなることができる。一部の例示の実施形態では、第２の層２２０は粘着性を有するポリプロピレンからなることができる。第１の層２１０は幅ｗ１と高さｈ１＋ｈ２を有することができる。第２の層２２０は、幅ｗ１と高さｈ２を有する第１の部分２２１を含むことができ、幅ｗ１＋ｗ２＋ｗ２と高さｈ１を有する第２の部分２２２を含むことができる。図２に示す例では、アクチュエータ１１２は、活性層（たとえば層２１０）と基材または受動層（たとえば層２２０）とを含む湿潤活性化二層サンプル採取要素とすることができる。活性層の例は、たとえば、外部刺激（たとえば液体または流体の吸収）に反応する（たとえば収縮または膨張する）ことができる材料の層とすることができる。湿潤または流体吸収に応答したアクチュエータ１１２の変形は、湿潤または流体吸収に対する活性層の反応の結果であり得る。二層アクチュエータの基材層は、外部刺激に反応しなくてもよい。活性層による反応（たとえば収縮または膨張）と基材層による無反応とが、アクチュエータ１１２を変形または収縮させることができる。図２の例では、紙材の相対的により高い吸湿膨潤係数が、液体の吸収により紙層を膨張させることができ、一方、ポリプロピレン材の相対的により低い吸湿膨張が変化または変形をほとんど生じさせることができず、図１Ｂに示すように最終的にアクチュエータ１１２を構造１１４に変形させる。
第１の層２１０は厚さｄ１を有することができ、第２の層２２０は厚さｄ２を有することができる。第１の層２１０と第２の層２２０の厚さは同じかまたは異なっていてもよい。たとえば、ｄ１は０．１８ミリメートル（ｍｍ）とすることができ、ｄ２は０．３ｍｍとすることができる。また、アクチュエータ１１２の吸収率は第１の層２１０と第２の層２２０の材料および厚さに基づくことができる。たとえば、第１の層２１０が厚さｄ１＝０．１８ｍｍのクロマトグラフィ紙であり、第２の層２２０が厚さｄ２＝０．３ｍｍのポリプロピレンである場合、アクチュエータ１１２は液体１２０を１平方ミリメートル（ｍｍ２）当たり約０．１８マイクロリットル（μＬ）の割合で液体１２０を吸収することができ、約１００μＬの液体１２０を捕集または吸収するのに約１２０秒かかり得る。
図３Ａは、一実施形態における本開示によるマイクロ流体デバイスを製作する製造ステップを示す図である。図３Ａに示す例では、第１のアクチュエータ層３１０を分析デバイス１１１の基材層３０２に貼り付けることができる。第１のアクチュエータ層３１０は部分３１１を含むことができ、部分３１１は、図３Ａの断面３０７で示すように分析デバイス１１１の基材層３０２の一部に重なることができる。一例では、第１のアクチュエータ層３１０は紙からなり得る。第１のアクチュエータ層３１０は、図１Ａ～図２に示すアクチュエータ１１２のように、湿潤活性化二層アクチュエータの一層（たとえば活性層）とすることができる。一例では、基材層３０２はワックス・プリントされた画定構造を有する紙ベースのデバイスとすることができる。
基材層３０２の一部と第１のアクチュエータ層３１０の上にマスク３０４を重ねることができる。図３に示す例では、マスク３０４は基材層３０２の背面または裏面３０３に重ねることができる。一例では、マスク３０４はマスキング・テープまたはハード・マスクとすることができ、プラスチック、ガラス、金属またはその他の種類の材料あるいはその組合せなどの材料からなることができる。マスク３０４は、穴、任意の幾何形状または開口３０６を含むことができる。開口３０６は、マスク３０４が基材層３０２の裏面３０３と第１のアクチュエータ層３１０に重ねられると第１のアクチュエータ層３１０が開口３０６に収まることができるように、第１のアクチュエータ層３１０と同じ形状を有することができる。開口３０６は、基材３０２の裏面３０３と重なることができる部分３０５を含むことができ、この部分３０５はアクチュエータ層３１０の部分３１１と等しい形状を有してもよく、または異なる形状を有してもよい。第１のアクチュエータ層３１０の厚さは基材層３０２の厚さより薄いか、厚いかまたは等しくてもよい。マスク３０４は、断面３０９によって示すように、基材層３０２の裏面３０３の一部を覆うことができる。
図３Ｂは、一実施形態における本開示によるマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。図３Ｂに示す追加の製造ステップは、図３Ａに示す製造ステップの続きとすることができる。図３Ｂに示す例では、第１のアクチュエータ層３１０と基材層３０２の裏面３０３へのマスク３０４の重ね合わせに応答して、第１のアクチュエータ層３１０とマスク３０４の一部の上に材料３１４の層を貼り付けることができる。材料３１４は、たとえばポリプロピレンとすることができる。材料３１４は、図３Ｂの断面３１７で示すように、第１のアクチュエータ層３１０全体とマスク３０４の一部との上に貼り付けることができる。断面３１７に示す例では、材料３１４の厚さはアクチュエータ層３１０の厚さより厚くすることができることに留意されたい。しかし、材料３１４と第１のアクチュエータ層３１０の厚さは任意とすることができる。マスク３０４の厚さは、材料３１４を配置するために使用される技術によっては、材料３１４の所望の厚さと同じとすることができる。例として、シルクスクリーン法を使用する場合、マスク３０４は材料３１４と同じ厚さを有する必要がある。一方、材料３１４を吹き付ける場合、マスク３０４は材料３１４と同じ厚さを有しなくてもよいことになる。材料３１４は、図１Ａ～図２に示すアクチュエータ１１２などの湿潤活性化二層アクチュエータの別のアクチュエータ層（たとえば受動層）を形成するために使用される材料とすることができる。たとえば、材料３１４は図２に示す第２の層２２０を形成するために使用可能なポリプロピレンとすることができる。また、材料３１４は、第１のアクチュエータ層３１０およびマスク３０４の上に材料３１４を配置すると材料３１４が第１のアクチュエータ層３１０とマスク３０４に貼り付けられ得るように、粘着性の材料を含むことができる。また、材料３１４が基材３０２の裏面３０３に貼り付けられるのを防ぐために、材料３１４の配置面積はマスク３０４の面積より大きくなくてもよい。
第１のアクチュエータ層３１０とマスク３０４の上への材料３１４の配置に応答して、マスク３０４を除去することができる。マスク３０４の除去は、材料３１４で貼り付けられているマスクの３０４の部分の除去を含むことができる。マスク３０４とマスク３０４に貼り付けられた材料３１４との除去に応答して、二層アクチュエータのうちの材料３１４を有する第２のアクチュエータ層（たとえば図２に示す第２の層２２０）が形成され得る。結果の構造３１６は、断面３１８で示すように、材料３１４の第２のアクチュエータ層と、第１のアクチュエータ層３１０とを含むことができる。
図３Ｃは、一実施形態における本開示によるマイクロ流体デバイスの複数の層を示す図である。図３Ｃに示す例では、基材３０２の裏面３０３と構造３１６の材料層３１４とが、マイクロ流体デバイス１１０の第１の層３２０を形成することができる。構造３１６の層３１４はアクチュエータ１１２の一層とすることができ、基材３０２の裏面３０３は分析デバイス１１１の一層とすることができる。構造３１６は幅ｗ１を有することができ、第１のアクチュエータ層３１０に対応する基材３１６の一部が、ほぼ高さまたは長さｈ２だけ、基材３０２から延びることができる。
図３Ｃに示す例では、基材３０２と基材３３４によってマイクロ流体デバイス１１０の第２の層３２１を形成することができる。基材３０２はワックス・プリントされた幾何形状を備えた紙ベースの層とすることができる。基材３３４は幅ｗ１を有する部分３３５を含むことができ、基材３３４の部分３３５はほぼ長さｈ２だけ基材３０２から延びることができる。基材３３４は、図３Ａにおける部分３１１に対応する基材３０２に組み込まれた部分をさらに含むことができる。一例では、基材３０２上の形状を、紙ベースの基材層３３４上にワックスを付け、残りの紙領域３３４をワックスで覆わずに残すことによってパターン形成することができる。基材３３４は、たとえば紙基材とすることができる。基材３３４の延長部分３３５がアクチュエータ１１２の第１のアクチュエータ層３１０を形成することができる。マイクロ流体デバイス１１０の投入構造を形成するために、第１の層３２０と第２の層３２１とを結合する（たとえば同じ紙ベースの基材の両面に、または重ね合わされた２つの別々の紙ベースの基材から、パターン形成する）ことができ、投入構造はアクチュエータ１１２から流れる液体または流体を採取することができる。第１の層３２０と第２の層３２１とによって形成された投入構造は、アクチュエータ１１２を含むことができる。一例では、アクチュエータ１１２によって採取または吸収される液体サンプルは、基材３０２内に位置する基材３３４の部分に向かって方向３３６に吸収可能である。また基材３３４は、アクチュエータ１１２の変形が基材３０２を変形させるのを防ぐために折り畳み可能縁３３２を含むことができる。
図３Ｃに示す例では、第３の層３２２が基材３４０を含むことができ、基材３４０は配流要素３４２を含むことができる。基材３４０は、ワックス・プリントされた幾何形状を備えた紙ベースの層とすることができる。配流要素３４２は、基材３４０にエッチングまたはパターン形成可能である。一部の例では、基材３４０と、第３の層３２２の配流要素３４２とを形成するために、インクジェット・エッチング、インクジェット・プリンティング、ワックス・プリンティング、レーザ・プリンティング、リソグラフィ、３次元（３Ｄ）プリンティング、またはその他の種類のエッチング、パターン形成、製造技術あるいはその組合せなどの技術を使用することができる。第３の層３２２は、分析デバイス１１１の一層とすることができる。基材３０２内に位置する基材３３４によって採取または吸収される液体サンプルは、第３の層３２２を第２の層３２１に結合するのに応答して配流要素３４２によって採取可能である。
図３Ｃに示す例では、第４の層３２３が基材３５０を含むことができ、基材３５０は１つまたは複数の反応室３５２を含むことができる。基材３５０は、ワックス・プリントされた構造を備えた紙ベースの層とすることができる。反応室３５２は基材３５０にエッチングまたはパターン形成することができる。一部の例では、基材３５０と、第４の層３２３の反応室３５２とを形成するために、インクジェット・エッチング、インクジェット・プリンティング、ワックス・プリンティング、レーザ・プリンティング、リソグラフィ、３次元（３Ｄ）プリンティング、またはその他の種類のエッチング、パターン形成、製造技術あるいはその組合せなどの技術を使用することができる。第４の層３２３は、分析デバイス１１１の一層とすることができる。第３の層３２２の配流要素３４２によって採取または吸収される液体サンプルは、第３の層３２２の第４の層３２３への結合に応答して反応室３５２に配流することができる。第３の層３２２と第４の層３２３を結合して（たとえば重ね合わせて）マイクロ流体デバイス１１０の反応層を形成することができる。一例では、反応室３５２のうちの各反応室に異なる化学試薬を配置することができる。アクチュエータ１１２によって採取された液体サンプルは、反応室３５２に配流することができ、採取されたサンプルと、異なる反応室内の異なる試薬との間で化学反応が起こり得る。一部の例では、化学反応は比色反応または蛍光反応により反応室３５２を通して見ることができる。
第１の層３２０と第２の層３２１と第３の層３２２と第４の層３２３とを結合して（たとえば積み重ねて）マイクロ流体デバイス１１０を形成することができる。第１の層３２０と第２の層３２１と第３の層３２２と第４の層３２３との結合に応答して、アクチュエータ１１２を形成することができ、アクチュエータ１１２は分析デバイス１１１の縁から延びることができる。一例では、図３Ｃに示す様々な層を結合または重ねる順序は、第１の層３２０、第２の層３２１、第３の層３２２、および第４の層３２３の順とすることができる。一例では、第１の層３２０と第２の層３２１とは同じ基材層の両面とすることができる。一例では、基材層の裏面３０３が基材３０２内に位置する基材３３４の部分を覆うことができるように第１の層３２０を第２の層３２１の上に重ねることができる。一例では、基材層３０２の裏面３０３が基材３４０の配流要素３４２を覆うことができるように第２の層３２１を第３の層３２２の上に重ねることができる。第２の層３２１と第３の層３２２との組合せは、基材３３４において採取されたサンプル液体が第３の層３２２の配流要素３４２によって吸収または採取されることを可能にする。一例では、基材３４０が基材３５０の反応室３５２を覆うことができるように第３の層３２２を第４の層３２３の上に重ねることができる。図３Ｃの例では４つの層が示されているが、マイクロ流体デバイス１１０を形成するために異なる数の層が使用可能であることが当業者にはわかるであろう。
図４は、一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御の別の例示の実装形態を示す図である。図４に示す例では、装置またはマイクロ流体デバイス４１０が、分析デバイス４１１と、アクチュエータ４１２と、インターフェース４１５とを含むことができる。マイクロ流体デバイス４１０は、層状に配置された（たとえば重ね合わされた）複数の紙基材を含む紙ベースのマイクロ流体デバイスとすることができ、紙基材の各層は、異なる材料、領域またはパターンあるいはその組合せで製造可能である。分析デバイス４１１は、たとえばマイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。一部の例では、分析デバイス４１１を形成するように配置される紙基材は、クロマトグラフィ紙、濾紙、またはその他の種類の紙基材あるいはその組合せを含むことができる。分析デバイス４１１は、たとえば毛細管力を使用した流体制御に基づいて流体を移送、混合、分離または処理することができるマイクロ流体網状材を含み得る。
アクチュエータ４１２は、紙ベースの（たとえば紙材からなる）アクチュエータとすることができる。また、アクチュエータ４１２は、異なる膨潤率（たとえば吸湿収縮係数または熱収縮係数あるいはその両方）を有する材料の２つの層を含む紙ベースの二層アクチュエータとすることができる。一部の例では、二層の材料は、紙とポリプロピレンとすることができる。アクチュエータ４１２を構成することができる他の材料の例には、酸化グラフェンまたはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を有する紙、ポリアニリンを有するナノ多孔質金、ポリイミドもしくはポリジメチルシロキサンと結合したカーボン・ナノチューブ・シートを有するパラフィルム、またはその他の種類の材料あるいはその組合せが含まれ得るがこれらには限定されない。異なる膨潤率を有する二層の材料は、アクチュエータ４１２による特定量の流体の採取または吸収および外部電圧源４０１によるインターフェース４１５における印加電圧に応答してアクチュエータ４１２の一部の変形（たとえば、収縮、屈曲、湾曲、またはその他の種類の変形あるいはその組合せ）を生じさせることができる。たとえば、図４に示すように、マイクロ流体デバイス４１０のアクチュエータ４１２は、液体プール４２０に浸漬する（または沈めるかまたはディップする）ことができ、電圧源４０１に接続することができる。液体プール４２０は、たとえば、マイクロ流体デバイス４１０の所望の用途に応じた任意の種類の流体または液体とすることができる。アクチュエータ４１２の一部の液体４２０への浸漬と電圧源４０１からの電圧の印加によって生じる温度変化（たとえば温度上昇）とに応答して、アクチュエータ４１２の変形が起こり得る。
一例では、アクチュエータ４１２は、２つの活性層（たとえば紙とポリプロピレン）を含む熱電活性化二層サンプル採取要素とすることができ、電極（たとえば、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、またはＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せ）を含み得る。条件４２５は、インターフェース４１５を介したアクチュエータ４１２に組み込まれた電極への電圧源４０１による電圧の印加とすることができる。電圧源４０１によって供給される電圧は、アクチュエータ４１２のうちの２つの活性層に対する外部刺激（たとえば熱）を生じさせることができ、２つの活性層は供給された電圧に反応することができる。電圧源４０１は、たとえば電圧発生器、コンピュータ・デバイス、バッテリ、電源バンク、またはインターフェース４１５に電圧を供給可能な他の種類の電子デバイス、あるいはその組合せとすることができる。インターフェース４１５は、たとえば、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）およびその派生品（マイクロＵＳＢ、ミニＵＳＢ、ＵＳＢ－Ｃなど）など、エンド・ユーザの利便性を向上させるために様々な電気デバイスで使用される標準インターフェースとすることができる。電圧の印加は、アクチュエータ４１２を変形させることができる。異なる量の電圧が異なる度合いの変形を生じさせることができる。たとえば、電圧ｖ１の印加がアクチュエータ４１２を構造４１３に変形させることができ、電圧ｖ２の印加がアクチュエータ４１２を構造４１４に変形させることができる。
アクチュエータ４１２の構造４１４への変形は、アクチュエータ４１２によって吸収された液体の量を制御することができる。したがって、アクチュエータ４１２を構成するために異なる膨潤率および熱膨張率を有する材料を選択し、アクチュエータ４１２に印加される所定電圧を設定することによって、液体４２０の正確な量がアクチュエータ４１２によって採取可能である。たとえば、電圧ｖ１の印加はアクチュエータ４１２の構造４１３への変形を生じさせることができるが、構造４１３は液体４２０中に浸漬されたままとすることができる。電圧ｖ１をｖ２に上昇させると、アクチュエータ４１２に対する電圧ｖ２の印加を可能にすることができ、アクチュエータ４１２の構造４１４への変形を生じさせることができる。アクチュエータ４１２の構造４１４への変形は、アクチュエータ４１２の材料が液体４２０に接触できなくなるように、アクチュエータ４１２の材料を液体４２０から持ち上げるかまたは液体４２０から離れる方向に屈曲させることができる。構造４１４と液体４２０との接触がないことで、所望の量の液体４２０がマイクロ流体デバイス４１０によって採取された時点を決定することができる。アクチュエータ４１２によって採取された量の液体４２０は、さらなる処理と分析のために分析デバイス４１１の投入層に誘導されるかまたは流れることができる。液体サンプルの精密な採取のための外部ツールまたは手動制御を不要にすることができるように、アクチュエータ４１２の構造４１４への変形は自律的とすることができる。一部の例では、アクチュエータ４１２によって吸収された液体４２０の量の一部が分析デバイス４１１の投入層に誘導されるかまたは流れることができ、液体４２０の量の残りの部分はアクチュエータ４１２に残ったままとすることができる。
図５は、一実施形態における別のアクチュエータ（たとえば図４のアクチュエータ４１２）の詳細を示す図である。例示の実施形態では、アクチュエータ４１２は第１の層５１０と第２の層５２０と第３の層５２１とを含むことができる。第１の層５１０と第２の層５２０は、異なる膨潤率および熱膨張率を有する材料など、異なる材料からなることができる。たとえば、第１の層５１０はクロマトグラフィ紙からなることができ、第２の層５２０はポリプロピレンからなることができる。一部の例示の実施形態では、第２の層５２０は粘着性を有するポリプロピレンからなることができる。第１の層５１０と第２の層５２０は、図５に示すように異なる形状および寸法（たとえば幅と高さまたは長さ）を有することができる。図５に示す例では、アクチュエータ４１２は、２つの活性層（たとえば層５１０および５２０）を含む熱電活性化二層サンプル採取要素とすることができ、加熱デバイスとして機能する第３の層５２１などの電極の第３の層を含むことができる。第３の層５２１は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、またはＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せなどの導電材料からなることができる。第３の層５２１は、接触端子５２２および５２３などの１つまたは複数の接触端子を介してインターフェース４１５に接続可能である。接触端子５２２および５２３は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、またはＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せなどの導電材料からなることができる。
第１の層５１０は厚さｄ１を有することができ、第２の層５２０は厚さｄ２を有することができ、第３の層５２１は厚さｄ３を有することができる。第１の層５１０と第２の層５２０と第３の層５２１の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。たとえば、ｄ１は０．１８ミリメートル（ｍｍ）とすることができ、ｄ２は０．３ｍｍとすることができ、ｄ３は約５０ナノメートル（ｎｍ）から１００ｎｍとすることができる。また、アクチュエータ４１２の吸収率は第１の層５１０と第２の層５２０と第３の層５２１の材料および厚さと、インターフェース４１５に印加される電圧とに基づくことができる。たとえば、第１の層５１０が厚さｄ１＝０．１８ｍｍのクロマトグラフィ紙であり、第２の層５２０が厚さｄ２＝０．３ｍｍのポリプロピレンであり、第３の層５２１が厚さ約５０ｎｍから１００ｎｍのＡｇＮＷである場合、アクチュエータ４１２は、インターフェース４１５への約８ボルト（Ｖ）の電圧の印加により約１００マイクロリットル（μＬ）を吸収することができる。
図６Ａは、一実施形態における本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する製造ステップを示す図である。図６Ａに示す例では、分析デバイス４１１の基材層６０２に１つのアクチュエータ層６１０を貼り付けることができる。アクチュエータ層６１０は部分６１１を含むことができ、部分６１１は図６Ａの断面６０７で示すように分析デバイスの基材層６０２の一部に重なることができる。一例では、アクチュエータ層６１０は紙からなることができる。紙層６１０は、図４～図５に示す二層アクチュエータ４１２の一層（たとえば活性層）とすることができる。一例では、基材層６０２はワックス・プリントされた構造を備えた紙ベースの層とすることができる。
基材層６０２の一部とアクチュエータ層６１０の上にマスク６０４を重ねることができる。マスク６０４は、基材層６０２の背面または裏面６０３に重ねることができる。一例では、マスク６０４は、マスキング・テープまたはハード・マスクとすることができ、プラスチック、ガラス、金属またはその他の種類の材料あるいはその組合せなどの材料からなることができる。マスク６０４は、穴または開口６０６を含むことができる。開口６０６は、アクチュエータ層６１０とは異なる形状を有することができる。図６Ａに示す例では、開口６０６は、アクチュエータ４１２全体にわたって均一な加熱を与える電極の形状に対応するために、「Ｕ字」形とすることができる。開口６０６は、基材層６０２の裏面６０３と重なる部分６０５を有してもよく、この部分６０５はアクチュエータ層６１０の部分６１１と等しい形状を有することができるか、または異なる形状を有してもよい。アクチュエータ層６１０の厚さは、マスク６０４の厚さより薄いか、厚いかまたは等しくすることができる。一部の例では、マスク６０４は、異なる厚さの異なる部分を有することができる。一例では、マスク６０４は、断面６０８に示すようにアクチュエータ層６１０の一部を覆うことができる。また、マスク６０４は、断面６０９で示すように基材層６０２の裏面６０３の一部を覆うことができる。
図６Ｂは、一実施形態における本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。図６Ｂに示す追加の製造ステップは、図６Ａに示す製造ステップの続きとすることができる。図６Ｂに示す例では、アクチュエータ層６１０と基材層６０２の裏面６０３とにマスク６０４を重ねるのに応答して、材料６１４の層が、アクチュエータ層６１０とマスク６０４の一部との上に配置され得る。材料６１４は、たとえばポリプロピレンとすることができる。材料６１４は、図６Ｂの断面６１７で示すようにアクチュエータ層６１０の一部とマスク６０４の一部との上に配置可能である。材料６１４は、図４～図５に示すアクチュエータ４１２などの二層アクチュエータの一層（たとえば別の活性層）を形成するために使用される材料とすることができる。たとえば、材料６１４は、図５に示す第２の層５２０を形成するために使用可能なポリプロピレンとすることができる。また、材料６１４は、アクチュエータ層６１０とマスク６０４の上に材料６１４を配置すると材料６１４がアクチュエータ層６１０とマスク６０４に貼り付けられ得るように、粘着性の材料を含むことができる。また、材料６１４が基材層６０２の裏面６０３に貼り付けられるのを防ぐために、材料６１４の配置面積はマスク６０４の面積より大きくなくてもよい。
アクチュエータ層６１０とマスク６０４の上への材料６１４の配置に応答して、マスク６０４を除去することができる。マスク６０４の除去は、材料６１４で貼り付けられているマスク６０４の部分の除去を含むことができる。マスク６０４とマスク６０４に貼り付けられた材料６１４の除去に応答して、二層アクチュエータのうちの第２のアクチュエータ層６１４（たとえば図５に示す第２の層５２０）が形成され得る。結果の構造６１６は、断面６１８で示すように材料６１４の第２のアクチュエータ層と第１のアクチュエータ層６１０とを含むことができる。
図６Ｃは、一実施形態における本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。図６Ｃに示す追加の製造ステップは、図６Ｂに示す製造ステップの続きとすることができる。図６Ｃに示す例では、基材層６０２の裏面６０３と構造６１６の材料６１４の層にマスク６２４が重なることができる。一例では、マスク６２４は、マスキング・テープまたはハード・マスクとすることができ、プラスチック、ガラス、金属またはその他の種類の材料あるいはその組合せなどの材料からなることができる。マスク６２４は、穴、任意の幾何形状または開口６２６を含むことができる。開口６２６は、マスク６２４が構造６１６の上に重ねられると、構造６１６が開口６２６内に収まることができるように、開口６１６の形状と同じ形状を有する部分を含むことができる。また、開口６２６は、構造６１６を含む二層アクチュエータへの電圧の印加を容易にするために使用可能な接触端子（たとえば図５に示す接触端子５２２、５２３）の形状を有する別の部分を含むことができる。一部の例では、マスク６２４は異なる厚さの異なる部分を有することができる。また、マスク６２４は、断面６２８で示すように基材層６０２の裏面６０３を覆うことができる。
図６Ｄは、一実施形態における本開示による別のマイクロ流体デバイスを製作する追加の製造ステップを示す図である。図６Ｄに示す追加の製造ステップは、図６Ｃに示す製造ステップの続きとすることができる。図６Ｄに示す例では、基材層６０２の裏面６０３と構造６１６の材料６１４の層の上へのマスク６２４の重ね合わせに応答して、材料６３０の層がマスク６２４の上に配置され得る。材料６３０は、図６Ｄの断面６３８で示すように、構造６１６の（たとえば材料６１４上の）一部とマスク６２４の一部との上に配置可能である。材料６３０は、図４～図５に示すアクチュエータ４１２などの二層アクチュエータ上に電極の層（たとえば図５に示す第３の層５２１）を形成するために使用される材料とすることができる。たとえば、材料６３０は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、またはＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せとすることができる。
マスク６２４上への材料６３０の配置に応答して、マスク６２４を除去することができる。マスク６２４の除去は、材料６３０で貼り付けられているマスク６２４の部分の除去を含むことができる。マスク６２４とマスク６２４に貼り付けられた材料６３０の除去に応答して、二層アクチュエータ（たとえばアクチュエータ４１２）のうちの構造６３６（たとえば図５に示す第１の層５１０と第２の層５２０と第３の層５２１との組合せ）が形成され得る。構造６３６は、断面６３９で示すように、材料６３０と材料６１４と第１のアクチュエータ層６１０とを含むことができる。
図６Ｅは、一実施形態における本開示による別のマイクロ流体デバイスの複数の層を示す図である。図６Ｅに示す例では、基材層６０２の裏面６０３と構造６１６とがマイクロ流体デバイス４１０の第１の層６４０を形成することができる。構造６１６は、アクチュエータ４１２の一層とすることができ、基材層６０２の裏面６０３は分析デバイス４１１の一層とすることができる。構造６１６は幅ｗ１を有することができ、構造６１６の一部がほぼ高さまたは長さｈ２だけ基材層６０２の裏面６０３から延びることができる。
図６Ｅに示す例では、マイクロ流体デバイス４１０の第２の層６４１を材料６３０の層によって形成することができる。材料６３０の層は接触端子６３１および６３２を含むことができ、接触端子６３１および６３２は、層６３０をマイクロ流体デバイス４１０のインターフェース４１５に接続することができる。
図６Ｅに示す例では、基材層６０２と基材６５４によってマイクロ流体デバイス４１０の第３の層６４２を形成することができる。基材層６０２は、ワックス・プリントされた幾何形状を備えた紙ベースの層とすることができる。基材６５４は、幅ｗ１を有する部分６５５と接触することができ、部分６５５は第１のアクチュエータ層６１０に対応し、ほぼ長さｈ２だけ基材６０２から延びることができ、第１のアクチュエータ層の部分６１１が基材６５４と重なることができる。基材６５４は、基材層６０２に組み込まれた部分をさらに含むことができる。一例では、基材層６０２上の形状を、紙ベースの基材層６０２上にワックスを付け、残りの紙領域６５４をワックスで覆わずに残すことによってパターン形成することができる。基材６５４は、たとえば紙基材とすることができる。基材６５４の延長部分６５５は、アクチュエータ４１２の第１の層を形成することができる。第１の層６４０と第２の層６４１と第３の層６４２とを結合して（たとえば同じ紙ベースの基材の両面に、または重なり合った２つの別々の紙ベースの基材から、パターン形成して）マイクロ流体デバイス４１０の投入層を形成することができる。第２の層６４１は、第１の層６４０と第３の層６４２との間に位置することができる。第１の層６４０と第２の層６４１と第３の層６４２とによって形成された投入層はアクチュエータ４１２を含むことができる。一例では、アクチュエータ４１２によって採取または吸収される液体サンプルは方向６５６に、基材層６０２内に位置する基材６５４の部分内に吸収可能である。また、基材６５４は、アクチュエータ４１２の変形が基材６０２を変形させるのを防ぐために折り畳み可能縁６５２を含むことができる。
図６Ｅに示す例では、第４の層６４３が基材６６０を含むことができ、基材６６０は配流要素６６２を含むことができる。基材６６０は、ワックス・プリントされた幾何形状を備えた紙ベースの層とすることができる。配流要素６６２は基材６６０にエッチングまたはパターン形成することができる。一部の例では、基材６６０と、第４の層６４３の配流要素６６２とを形成するために、インクジェット・エッチング、インクジェット・プリンティング、ワックス・プリンティング、レーザ・プリンティング、リソグラフィ、３次元（３Ｄ）プリンティング、またはその他の種類のエッチング、パターン形成、製造技術あるいはその組合せなどの技術を使用することができる。第４の層６４３は、分析デバイス４１１の一層とすることができる。基材層６０２内に位置する基材６５４によって採取または吸収される液体サンプルは、第４の層６４３の第３の層６４２への結合に応答して配流要素６６２によって採取可能である。
図６Ｅに示す例では、第５の層６４４が基材６７０を含むことができ、基材６７０は１つまたは複数の反応室６７２を含むことができる。基材６７０は、ワックス・プリントされた構造を備えた紙ベースの層とすることができる。反応室６７２は、基材６７０にエッチングまたはパターン形成することができる。一部の例では、基材６７０と、第５の層６４４の反応室６７２とを形成するために、インクジェット・エッチング、インクジェット・プリンティング、ワックス・プリンティング、レーザ・プリンティング、リソグラフィ、３次元（３Ｄ）プリンティング、またはその他の種類のエッチング、パターン形成、製造技術あるいはその組合せなどの技術を使用することができる。第５の層６４４は、分析デバイス４１１の一層とすることができる。第４の層６４３と第５の層６４４とを結合して（たとえば互いに重ね合わせて）マイクロ流体デバイス４１０の反応層を形成することができる。第４の層６４３の配流要素６６２によって採取または吸収される液体サンプルは、第４の層６４３の第５の層６４４への結合に応答して反応室６７２に配流することができる。一例では、反応室６７２のうちの各反応室に異なる化学試薬を配置することができる。アクチュエータ４１２によって採取された液体サンプルは反応室６７２に配流することができ、採取されたサンプルと異なる反応室内の異なる試薬との間で化学反応が起こり得る。一部の例では、化学反応は反応室６７２を通して見ることができる。
第１の層６４０と第２の層６４１と第３の層６４２と第４の層６４３と第５の層６４４とを結合して（たとえば重ねて）マイクロ流体デバイス４１０を形成することができる。第１の層６４０と第２の層６４１と第３の層６４２と第４の層６４３と第５の層６４４との結合に応答して、アクチュエータ４１２を形成することができ、アクチュエータ４１２は分析デバイス４１１の縁から延びることができる。一例では、図６Ｅに示す様々な層を結合または重ねる順序は、第１の層６４０、第２の層６４１、第３の層６４２、第４の層６４３および第５の層６４４の順とすることができる。一例では、第１の層６４０および第２の層６４１と、第３の層６４２とは同じ基材層の両面とすることができる。一例では、基材６０２が基材６６０の配流要素６６２を覆うことができるように第３の層６４２を第４の層６４３の上に重ねることができる。第３の層６４２と第４の層６４３との組合せは、基材６５４において採取されたサンプル液体が第４の層６４３の配流要素６６２によって吸収または採取されることを可能にする。一例では、基材６６０が基材６７０の反応室６７２を覆うことができるように第４の層６４３を第５の層６４４の上に重ねることができる。図６Ｅの例では５つの層が示されているが、マイクロ流体デバイス４１０を形成するために異なる数の層が使用可能であることが当業者にはわかるであろう。
本明細書に記載のマイクロ流体デバイス（たとえばマイクロ流体デバイス１１０、４１０）は、たとえばマイクロリットル範囲の精密な液体サンプル採取を提供することができ、採取される液体サンプル採取量の測定は自律的とすることができる。本明細書に記載のマイクロ流体デバイスのアクチュエータは、二層アクチュエータとすることができ、一定時間にわたる液体中への浸漬または電圧の印加あるいはその両方などの外部刺激の付与に応答して、一方の層が膨張することができ、他方の層が収縮することができる。異なる層間の収縮と膨張がアクチュエータを変形させることができ、変形の度合いがマイクロ流体デバイスによって採取された液体サンプルの量またはデバイス加熱時間あるいはその両方を示すことができる。したがって、アクチュエータを構成するために使用される材料の制御、浸漬時間の制御、または印加される電圧の制御あるいはその組合せによって、吸収または採取されるサンプル液体の量を精密に制御することができる。
図７は、一実施形態におけるポイント・オブ・ケア・デバイスの精密流体投入制御を実装するプロセス７００を示す流れ図である。プロセス７００は、ブロック７０２、７０４、７０６または７０８あるいはその組合せのうちの１つまたは複数によって図示されているような、１つまたは複数の動作、アクションまたは機能を含むことができる。別々のブロックとして図示されているが、所望の実装形態に応じて、様々なブロックがさらなるブロックに分割されてもよく、組み合わされてより少数のブロックとされてもよく、省略されてもよく、または並行して実行されてもよい。
プロセス７００はブロック７０２で開始することができる。ブロック７０２で、マイクロ流体デバイスのアクチュエータを、アクチュエータによる流体の吸収を生じさせるように流体プールに浸漬することができる。アクチュエータは、マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続可能である。一部の例では、アクチュエータは、第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層を含むことができる。第１の材料と第２の材料は、異なる膨潤率を有することができる。一部の例では、第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。一部の例では、分析デバイスは紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）とすることができる。一部の例では、アクチュエータは、第３の材料の第３の層をさらに含むことができる。第３の材料は導電材料とすることができる。
プロセス７００は、ブロック７０２からブロック７０４に続くことができる。ブロック７０４で、分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することができる。アクチュエータは、吸収条件の発生に応答して変形することができる。アクチュエータの変形の度合いが分析デバイスによって採取される流体の量を示すことができる。一部の例では、吸収条件はアクチュエータがその流体の量を吸収し、液体との接触をなくすのに必要な変形の度合いを達成する所定時間（ブロック７０６）とすることができる。一部の例では、吸収条件は、アクチュエータの流体プールへの浸漬に応答して材料の第３の層を介してアクチュエータに印加される所定電圧量とすることができる（ブロック７０８）。
図８は、一実施形態におけるマイクロ流体デバイスを形成するプロセス８００を示す流れ図である。プロセス８００は、ブロック８０２、８０４または８０６あるいはその組合せのうちの１つまたは複数によって図示されているような１つまたは複数の動作、アクションまたは機能を含むことができる。別々のブロックとして図示されているが、所望の実装形態に応じて、様々なブロックがさらなるブロックに分割されてもよく、組み合わされてより少数のブロックとされてもよく、省略されてもよく、または並行して実行されてもよい。
プロセス８００はブロック８０２で開始することができ、第１の層を第２の層と結合することによって投入層を形成することができる。第１の層は、紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）の第１の基材層と第１のアクチュエータ層とを含むことができる。第１のアクチュエータ層は、μＰＡＤの第１の基材層の縁から特定の長さだけ延長可能である。第１のアクチュエータ層は第１の材料からなることができる。第２の層は、μＰＡＤの第２の基材層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。第２のアクチュエータ層は、μＰＡＤの第２の基材層の縁から特定の長さだけ延長可能である。第２のアクチュエータ層は、第１の材料とは異なる第２の材料からなることができる。一部の例では、第１の材料と第２の材料は異なる膨潤率を有することができる。一部の例では、第１の材料は紙とすることができ、第２の材料はポリプロピレンとすることができる。一部の例では、μＰＡＤの第１の基材層とμＰＡＤの第２の基材層は紙とワックスとからなることができる。
一部の例では、第２の層は導電材料の層によって形成可能である。一部の例では、導電材料の層は、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層との間に位置することができる。一部の例では、導電材料の層は、導電材料の層に供給される電圧が活性材料を刺激することができるように活性材料の層（たとえばポリプロピレンの層）に貼り付けることができる。一部の例では、導電材料の層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の組合せとのうちの一方とすることができる。
プロセス８００はブロック８０２からブロック８０４に進むことができる。ブロック８０４で、配流要素を含むμＰＡＤの第３の層を少なくとも１つの反応室を含むμＰＡＤの第４の層と結合することによって反応層を形成することができる。プロセス８００は、ブロック８０４からブロック８０６に進むことができる。ブロック８０６で、マイクロ流体デバイスを形成するように投入層と反応層とを結合することができる。形成されたマイクロ流体デバイスはアクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、第１のアクチュエータ層と第２のアクチュエータ層とを含むことができる。アクチュエータは、液体プールへのアクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形することができる。
図面中のフローチャート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形態のアーキテクチャ、機能および動作を示す。これに関連して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、規定されている論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、命令のモジュール、セグメント、または部分を表すことがある。いくつかの別の実装形態では、ブロックに記載されている機能は、図に記載されている順序とは異なる順序で行われてもよい。たとえば、連続して示されている２つのブロックは、関与する機能に応じて、実際には実質的に並行して実行されてもよく、またはそれらのブロックは場合によっては逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の図の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の図のブロックの組合せは、規定されている機能または動作を実行する専用ハードウェア・ベースのシステムによって実装可能であるか、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せを実施することができることもわかるであろう。
本明細書で使用されている用語は、具体的な実施形態について説明することのみを目的としており、本発明を限定することは意図されていない。本明細書で使用されている単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他の解釈を示していない限り、複数形も含むことが意図されている。また、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含んでいる）」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」あるいはその両方の用語は、本明細書で使用されている場合、記載されている特徴、整数、ステップ、動作、要素またはコンポーネントあるいはその組合せの存在を指定しているが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネントまたはこれらのグループあるいはその組合せの存在または追加を排除しないことも理解されたい。
本発明の様々な実施形態の説明を例示のために示したが、これらは網羅的であること、または開示されている実施形態に限定することを意図したものではない。記載されている実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの変更および変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用されている用語は、実施形態の原理、実際の適用、もしくは市場に見られる技術に対する技術的改良を最もよく説明するために、または当業者が本明細書で開示されている実施形態を理解することができるように選定されている。

Claims (25)

  1. 装置であって、
    分析デバイスと、
    前記分析デバイスに接続されたアクチュエータと
    を含み、前記アクチュエータが、
    流体を吸収すること、
    吸収された前記流体を前記分析デバイスの投入層に誘導すること、および
    吸収条件の発生に応答して変形すること
    を行うように動作可能であり、前記アクチュエータの変形の度合いが前記分析デバイスによって採取された流体の量を示す、装置。
  2. 前記アクチュエータが、第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含み、前記第１の材料と前記第２の材料が異なる膨潤率を有する、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１の材料が紙であり、前記第２の材料がポリプロピレンである、請求項２に記載の装置。
  4. 前記吸収条件が、前記アクチュエータが所定時間にわたって前記流体を吸収することを含む、請求項１に記載の装置。
  5. 前記分析デバイスによって採取された前記流体の量が前記所定時間に基づく、請求項４に記載の装置。
  6. 前記分析デバイスが、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）である、請求項１に記載の装置。
  7. 前記アクチュエータが、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含み、前記第１の材料と前記第２の材料が異なる膨潤率を有し、前記第３の材料が導電材料である、請求項１に記載の装置。
  8. 前記導電材料の層が、
    銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、
    ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せと
    のうちの１つである、請求項７に記載の装置。
  9. 前記吸収条件が、前記第３の材料の層を介した前記アクチュエータへの所定電圧量の印加である、請求項７に記載の装置。
  10. 前記分析デバイスによって採取された前記流体の量が前記所定電圧量に基づく、請求項９に記載の装置。
  11. 分析デバイスによって採取される流体の量を制御するための方法であって、
    マイクロ流体デバイスのアクチュエータによる前記流体の吸収を生じさせるために、前記アクチュエータを流体プールに浸漬することであって、前記アクチュエータが前記マイクロ流体デバイスの分析デバイスに接続される、前記浸漬することと、
    前記分析デバイスによって採取される流体の量を制御するために吸収条件を設定することと
    を含み、前記アクチュエータが前記吸収条件の発生に応答して変形し、前記アクチュエータの前記変形の度合いが前記分析デバイスによって採取される前記流体の量を示す、方法。
  12. 前記アクチュエータが、第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層とを含み、前記第１の材料と前記第２の材料が異なる膨潤率を有する、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記第１の材料が紙であり、前記第２の材料がポリプロピレンである、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記吸収条件を設定することが、前記アクチュエータが前記流体の量を吸収する所定時間を設定することを含む、請求項９に記載の方法。
  15. 前記分析デバイスが、マイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）である、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記アクチュエータが、第１の材料の第１の層と、第２の材料の第２の層と、第３の材料の第３の層とを含み、前記第１の材料と前記第２の材料が異なる膨潤率を有し、前記第３の材料が導電材料である、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記導電材料の層が、
    銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、
    ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せと
    のうちの１つである、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記吸収条件を設定することが、流体プールへの前記アクチュエータの浸漬に応答して前記第３の材料の層を介して前記アクチュエータに印加される所定電圧量を設定することである、請求項１６に記載の方法。
  19. マイクロ流体デバイスを形成するための方法であって、
    第１の基材と第１のアクチュエータ層とを含む第１の層であって、前記第１のアクチュエータ層が前記第１の基材の縁から特定の長さだけ延長され、前記第１のアクチュエータ層が第１の材料からなる、前記第１の層、および
    第２の基材と第２のアクチュエータ層とを含む第２の層であって、前記第２のアクチュエータ層が前記第２の基材の縁から前記特定の長さだけ延長され、前記第２のアクチュエータ層が前記第１の材料とは異なる第２の材料からなる、前記第２の層
    を結合することによって投入層を形成することと、
    配流要素を含む第３の層、および
    少なくとも１つの反応室を含む第４の層
    を結合することによって反応層を形成することと、
    マイクロ流体デバイスを形成するように前記投入層と前記反応層とを結合することと
    を含み、形成された前記マイクロ流体デバイスが分析デバイスとアクチュエータとを含み、前記アクチュエータが前記第１のアクチュエータ層と前記第２のアクチュエータ層とを含み、前記アクチュエータが、液体プールへの前記アクチュエータの浸漬に関係する吸収条件の発生に応答して変形する、方法。
  20. 前記投入層を形成することが、前記第１の層と前記第２の層とを導電材料の層と結合することを含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記導電材料の層が、
    銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）と、
    ＡｇＮＷとポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）との組合せと
    のうちの１つである、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記第１の材料と前記第２の材料が異なる膨潤率を有する、請求項１９に記載の方法。
  23. 前記第１の材料が紙であり、前記第２の材料がポリプロピレンである、請求項１９に記載の方法。
  24. 前記第１の基材と前記第２の基材が紙とワックスからなる、請求項１９に記載の方法。
  25. 前記分析デバイスがマイクロ流体の紙ベース分析デバイス（μＰＡＤ）である、請求項１９に記載の方法。
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