(57)【要約】【課題】診断テストシステムを提供する。【解決手段】診断テストシステムは第１の層とベースとを備えている。前記第１の層は、１つ以上のチャンバを形成するために前記ベースに取り付けられている。前記診断テストシステムは１つ以上のポンプを備えている。前記１つ以上のポンプのそれぞれは、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるための変形を発生させることにより前記１つ以上のチャンバの内１つの内部にある流体の移動を制御するように構成されている。【選択図】図１
2008076396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層と、
１つ以上のチャンバを形成するように前記第１の層が取り付けられるベースと、
前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるように変形を発生させることによって、前記１つ以上のチャンバの内１つの内部に含まれる流体の移動を制御するようにそれぞれが構成されている１つ以上のポンプとを備えている診断テストシステム。
【請求項２】
前記１つ以上のポンプのそれぞれは前記第１の層に取り付けられるアクチュエータ要素を備え、前記アクチュエータ要素が、１つ以上の電気信号に応じて曲がるとともに、前記第１の層に変形を発生させて前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるように構成されている請求項１に記載の診断テストシステム。
【請求項３】
前記アクチュエータ要素が圧電材料を備えている請求項２に記載の診断テストシステム。
【請求項４】
前記アクチュエータ要素が電気活性高分子材料を備えている請求項２に記載の診断テストシステム。
【請求項５】
前記１つ以上のポンプのそれぞれが、前記１つ以上のチャンバの内１つの内部領域に取り付けられるアクチュエータ要素を備え、前記アクチュエータ要素は、１つ以上の電気信号に応じて変形して、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるように構成されている請求項１に記載の診断テストシステム。
【請求項６】
前記アクチュエータ要素は前記１つ以上の電気信号に応じて容積を変化させることによって変形する電気活性高分子を備えている請求項５に記載の診断テストシステム。
【請求項７】
前記アクチュエータ要素は一定の体積を有する層に対して取り付けられる電気活性高分子層を備え、前記１つ以上の信号に応じた前記電気活性高分子層の変位によって、前記アクチュエータ要素が前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させる方向に曲げられることによって変形するように構成されている請求項５に記載の診断テストシステム。
【請求項８】
前記１つ以上のポンプのそれぞれが、
作動流体を含む流体チャンバと、
前記流体チャンバ内に収容されたヒータと、
前記１つ以上のチャンバの内１つから前記流体チャンバを分離するように構成されたダイヤフラムであって、熱によって誘発される前記流体チャンバ内の局所的な圧力に応じて前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させる拡張によって変形するように構成されたダイヤフラムとを備えている請求項１に記載の診断テストシステム。
【請求項９】
前記１つ以上のチャンバに結合された１つ以上のチャネルと、
前記１つ以上のチャネルの内１つの断面積を変化させるように変形を発生させることによって、前記１つ以上のチャネルの内１つを通過する流体の移動を制御するようにそれぞれが構成された１つ以上のバルブとを備えている請求項１に記載の診断テストシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上のバルブのそれぞれは、前記１つ以上のチャネルの内１つの内部領域中に存在する圧電材料を有するアクチュエータ要素を備えており、前記アクチュエータ要素は、１つ以上の電気信号に応じて変形して、前記１つ以上のチャンバの内１つを通過する流体の流れを制御するように構成されている請求項９に記載の診断テストシステム。
【請求項１１】
前記１つ以上のバルブのそれぞれは、前記１つ以上のチャネルの内１つの内部領域中に存在する電気活性高分子材料を有するアクチュエータ要素を備え、前記アクチュエータ要素は、１つ以上の電気信号に応じて変形して、前記１つ以上のチャンバの内１つを通過する流体の流れを制御するように構成されている請求項９に記載の診断テストシステム。
【請求項１２】
前記ベースに取り付けられる第２の層を備え、前記１つ以上のチャンバおよび１つ以上のチャネルを形成するために、前記第１の層および前記第２の層が前記ベースの両側に取り付けられている請求項１に記載の診断テストシステム。
【請求項１３】
実質的に硬質のベースと、
柔軟な第１の層と、
柔軟な第２の層であって、１つ以上のチャンバおよび１つ以上のチャネルを形成するために前記第１の層および前記第２の層が前記ベースの両側に取り付けられるように構成された第２の層と、
電気的インタフェースと、
前記電気的インタフェースに結合され、かつ前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるように変形を発生させることにより前記１つ以上のチャンバの内１つの内部の流体の移動を制御するようにそれぞれが構成された１つ以上のポンプと、
前記電気的インタフェースに結合され、かつ前記１つ以上のチャネルの内１つの断面積を変化させるような変形を発生させることによって前記１つ以上のチャネルの内１つを通過する流体の移動を制御するようにそれぞれが構成された１つ以上のバルブとを備えている診断テストシステム。
【請求項１４】
前記１つ以上のポンプのそれぞれ、または前記１つ以上のバルブのそれぞれは、１つ以上の電気信号に応じて曲がることによって変形するように構成された圧電材料を備えている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項１５】
前記１つ以上のポンプのそれぞれ、または前記１つ以上のバルブのそれぞれは、１つ以上の電気信号に応じて変形するように構成された電気活性高分子材料を備えている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項１６】
前記ベースは、金属、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンまたはポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、およびポリカーボネートからなる群から選択される材料を備えている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項１７】
前記１つ以上のチャンバの内少なくとも１つは、前記１つ以上のチャンバの内少なくとも１つの内部温度を上げるように構成されたヒータを備えている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項１８】
前記１つ以上のチャンバの内少なくとも１つは、蛍光マーカー、化学発光マーカー、熱量測定マーカー、酵素マーカー、および放射性マーカーからなる群から選択される試薬が予め組み込まれるように構成されている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項１９】
前記１つ以上のチャンバの内で対応する少なくとも１つのチャンバと位置合わせされる少なくとも１つの光学窓を備え、前記少なくとも１つの光学窓は、前記１つ以上のチャンバの内少なくとも１つの内部で起こる反応により発生する電磁放射線が通過するように構成されている請求項１３に記載の診断テストシステム。
【請求項２０】
診断検査を行なう方法であって、
１つ以上のチャンバおよび１つ以上のポンプを有する診断システムを設けるステップと、
前記１つ以上のポンプの内少なくとも１つに対して電気信号を印加して、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させるように変形を発生させることによって前記１つ以上のチャンバの内１つの内部に含まれる流体の移動を制御するステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記変形を発生させるステップは、圧電材料を有するアクチュエータ要素に対して、前記電気信号を印加して前記アクチュエータ要素および前記第１の層を曲げることによって、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させることを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記変形を発生させるステップは、電気活性高分子材料を有するアクチュエータ要素に対して、前記電気信号を印加して前記アクチュエータ要素および前記第１の層を曲げることによって、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させることを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記変形を発生させるステップは、前記１つ以上のチャンバの内１つの内部領域中に存在する電気活性高分子材料を有するアクチュエータ要素に対して、前記電気信号を印加して前記アクチュエータ要素の体積を変化させることによって、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させることを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記変形を発生させるステップは、前記１つ以上のチャンバの内１つの内部領域中に含まれる電気活性高分子材料を有するアクチュエータ要素に対して、前記電気信号を印加して前記アクチュエータ要素を曲げることによって、前記１つ以上のチャンバの内１つの容積を変化させることを含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特定の病気または治療状態に関連する物質の存在または量を検査するために、多くのタイプの生物学的テストが体外で行なわれている。血液、尿または組織などの生物学的サンプルに関する体外診断テストを完了させるためには、適切なサンプル濃度の生成、不必要な物質の除去、適切な試薬量の使用、温度などの適切な環境条件の維持を含む複雑な処理および取扱操作を伴わなければならない。
【背景技術】
【０００２】
従来の体外での診断テスト方法ではテストが指示されると、サンプルが、収集され、標識化され、保管され、通常は離れた場所にある適切な集中検査室へと送られる必要がある。検査室では、必要とされる特定の分析に基づいて、サンプルが仕分けされて適切な部門（例えば、臨床化学部門、血液学部門、細菌学部門、または免疫学部門など）へと送られることとなる。次に、検査室の技術者は、サンプルを自動サンプル処理システムへ投入する前に遠心分離などのサンプルの前処理作業を完了することとなる。サンプルを投入する前に、技術者は、サンプルをサンプルチューブから９６  Ｗｅｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｐｌａｔｅｓや検査カートリッジなどの容器へと移して、必要に応じて試薬を投与する必要がある。
【０００３】
自動サンプル処理システムは、複数タイプの分析を行うための高いサンプル処理能力をサポートするため、益々大型化して高性能になってきている。その結果、最も大きなものである検査室を除いたとしても、これらのシステムを購入するコストは概して非常に高くなっている。また、これらのシステムにおけるサンプルの前処理で要求されることも益々複雑になってきており、その結果、ミスの発生する機会が増えて、サンプルの質が低下したり、サンプルが汚染されたりする可能性が高まっている。
【０００４】
自動サンプル処理システムを使用して行なわれる多くの体外診断テストにおいては、非常に訓練された技術者が必要とされている。これは、核酸増幅検査（ＮＡＴ）などのテストが化学発光免疫測定（ＣＬＩＡ）の条件では非常に複雑になっているためと考えられる。また、これらのテストを行なう自動サンプル処理システムがＣＬＩＡ−ｗａｉｖｅｄの条件には対応していないためでもある。ＮＡＴは、ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）およびＣ型肝炎ウイルス（ＨＣＶ）の有無に関連し、また、遺伝病、癌、バクテリアおよび他のウイルスに関連するような血液または血漿を選別するのに好ましいテストとなっている。
【０００５】
自動サンプル処理システムの使用に伴う別の問題としては二次汚染が挙げられる。二次汚染の問題は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などの増幅技術を使用するような任意の検査手続きにとって重大なものとなっている。ＮＡＴはこのカテゴリーに入るものである。二次汚染を緩和するために、臨床検査室については、試薬前処理、サンプル前処理、増幅、増幅後分析のために別々の部屋を使用しなければならなかった。
【０００６】
サンプルの保管および集中検査室への輸送に関して複雑となることを回避できることから、看護の時点で体外診断テストを行なうことが望ましいとされている。看護検査の時点では結果を早急に得ることができる、このことは特定の状況下では非常に有効となる。しかしながら、自動サンプル処理システムを看護の時点で利用できる場合であっても、訓練を受けた技術者が使用しなければ、ＣＬＩＡ−ｗａｉｖｅｄの条件に対応していない一部の体外診断テストを行なうことができない場合がある。
【０００７】
これらの理由およびその他の理由によって、本発明が必要とされている。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の１つの態様は診断テストシステムを提供することにある。診断テストシステムは第１の層とベースとを備えている。第１の層は、１つ以上のチャンバを形成するようにベースに取り付けられている。診断テストシステムは１つ以上のポンプを備えている。１つ以上のポンプのそれぞれは、１つ以上のチャンバの内１つの容積を変えるための変形を発生させることによって、１つ以上のチャンバの内１つの内部に含まれる流体の移動を制御するように構成されている。
【０００９】
添付図面は、本発明の更なる理解を促すために含まれており、本明細書の一部に組み入れられるとともに、本明細書の一部を構成している。図面は、本発明の実施形態を示しており、明細書本文と共に本発明の原理を説明するのに役立つものである。本発明の他の実施形態および本発明の意図される利点の多くは、それらが以下の詳細な説明を参照することによって理解されるようになるとともに容易に分かることとなる。図面の要素は、必ずしも互いに対して一定の縮尺で描かれていない。同様の参照符号は対応する同様の部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、その一部を形成し、かつ本発明が実施される特定の実施形態が一例として示される添付図面を参照するものとする。この場合、「上」、「下」、「前」、「後」、「先端」、「基端」などの方向の用語は、説明される図面の方向に関連付けて使用されるものとする。本発明の実施形態の構成要素は多くの異なる姿勢に配置できるため、姿勢に関する用語は、例示的目的で使用されており、決して限定するものではない。他の実施形態が利用されてもよく、また、本発明の範囲から逸脱することなく構造的または理論的な変更が行なわれてもよいことは言うまでもない。なお、以下の詳細な説明では、ベースおよび１つ以上の様々な層が互いに隣接して示されている。その他に明示されていない場合には、ベースおよび１つ以上の層が互いに、または材料と直接的に、かつ物理的に接触していてもよく、あるいは、１つ以上の他の層がベースおよび１つ以上の層のいずれかの間に介在してもよい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって示されている。
【００１１】
図１は診断テストシステム１０の１つの実施形態を示す斜視図である。診断テストシステム１０は層１２とベース１４とを備えている。層１２は、チャンバ１６ａ〜１６ｊおよびチャネル１８ａ〜１８ｋを形成するようにベース１４に取り付けられている。図１に示されるように、各チャンバ１６ａ〜１６ｊは１つ以上の他のチャンバ１６ａ〜１６ｊと流体連通している。各チャンバ１６は１つ以上のチャネル１８に結合されて流体連通している。ここで意図される実施形態において、「流体」とは、液体、固相、気体または他の形態であるか否かに関わらず、サンプルまたは材料を指すものであり、「流体連通」とは、液体、固相、気体または他の形態であるか否かに関わらず、材料が任意のチャンバ１６と任意の１つ以上の他のチャンバ１６との間、任意のチャネル１８と任意の１つ以上の他のチャネル１８との間、または、任意の１つ以上のチャンバ１６と任意の１つ以上のチャネル１８との間を通過できるということを指している。
【００１２】
図示の実施形態において、各チャンバ１６ａ〜１６ｊは、対応するチャネル１８ａ〜１８ｊにそれぞれ結合されて流体連通している。したがって、チャンバ１６ａがチャネル１８ａに結合されて流体連通し、チャンバ１６ｂがチャネル１８ｂに結合されて流体連通する・・・などとなっている。図１に示される診断テストシステム１０は、チャンバ１６とチャネル１８との間の配置に関する１つの実施形態となっている。他の実施形態では、任意の適した数のチャンバ１６またはチャネル１８が設けられていてもよい、また、チャンバ１６またはチャネル１８を任意の適した形態で配置し、または相互に接続してもよい。各種の実施形態では、チャンバ１６およびチャネル１８の配置は、１つ以上のサンプルに関する診断分析または体外診断テストを完了することに適しているとよい。各種の実施形態では、診断テストシステム１０の寸法、任意の１つ以上のチャンバ１６の形状および容積、並びに、任意の１つ以上のチャネル１８の形状、断面サイズおよび長さは、診断テスト、または実施が望まれる検査に従って設定可能となっている。
【００１３】
図示の実施形態において、診断テストシステム１０はサンプル入力ポート２０を備えている。サンプル入力ポート２０はチャネル１８ｋに結合されて流体連通している。ポート２０は、分析されるべきサンプルまたは材料を収容するように構成されており、診断テストシステム１０内へのサンプルの入口を形成している。各種の実施形態では、サンプルは、検体を含む任意の適した固体、流体、または、気体材料であってもよい。これらの実施形態において、適したサンプルとしては、細胞、組織、ウイルス、薬剤、血液や尿などの体液、または、汚染物質を含む外気を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。図１には１つのポート２０が示されているが、他の実施形態では２つ以上のポートが用いられてもよい。他の実施形態では、１つ以上のポート２０が任意のチャンバ１６またはチャネル１８に結合されてもよい。各種の実施形態では、ポート２０は、入力ポート、出力ポート、または、双方向ポートとして機能してもよい。２つ以上のポートが使用される場合には、これらのポートがそれぞれ入力ポート、出力ポート、または、双方向ポートとして機能してもよい。１つの実施形態では、ポート２０は、診断テストシステム１０内へ１つ以上のサンプルを投入可能にするため、ニードルまたはシリンジによって穿孔されるように構成されている。他の実施形態では、１つ以上のポート２０が、任意の１つ以上のサンプル、流体または気体を収容するように、または排出すように構成されている。
【００１４】
他の実施形態において、１つ以上のポート２０は、流体、気体またはサンプルによって発生するチャンバ１６またはチャネル１８内の圧力を解放可能な通気孔として機能してもよい。これらの実施形態において、ポート２０の内１つ以上は、気体または流体を解放するような環境にするため、開口を備えた構成となっている。いくつかの実施形態では、ポート２０は疎水膜を備えているとよく、この疎水膜はチャンバ１６内またはチャネル１８内の流体を遮断または保持しながら気体を診断テストシステム１０の外部に通気させるように構成されていてもよい。いくつかの実施形態ではまた、ポート２０は疎水膜を備えているとよく、ここでの疎水膜はチャンバ１６内またはチャネル１８内のガスを遮断または保持しながら流体を診断テストシステム１０の外部に通過させるように構成されているとよい。これらの実施形態における疎水膜は、高分子材料などの任意の適した材料から構成されてもよい。これらの実施形態では、ポート２０は入力ポート、出力ポート、または、双方向ポートとして機能してもよい。
【００１５】
図示の実施形態において、診断テストシステム１０は、１つ以上の電気信号に応答するような１つ以上のアクチュエータを備えている。アクチュエータは、診断テストを行なうために少なくとも１つのチャンバ１６への、またはチャンバ１６からの１つ以上の流体の移動を制御するように構成されている。各種の実施形態において、アクチュエータは、チャンバ１６内へ、またはチャンバ１６から流体を移動させるような１つ以上のポンプ、チャンバ１６内へ、またはチャンバ１６からの流体の流出入を制御する１つ以上のバルブであってもよい。１つの実施形態において、バルブは、１つ以上のチャネル１８の断面積を変化させるための変形を発生させることによって、１つ以上のチャネル１８を通過する流体の移動を制御するように構成されている。各種の実施形態では、アクチュエータは、チャンバ１６内の１つ以上の流体を混合することができ、チャンバ１６内の１つ以上の流体を渦流化することができ、または、チャンバ１６内の１つ以上の流体を振動させることができる。アクチュエータは、診断テストシステム１０内の流体またはサンプルの移動を制御する任意の適した機能を果たすことができる。図示の実施形態では、アクチュエータは１つ以上のチャンバ１６内および１つ以上のチャネル１８内に組み込まれている。各種の実施形態では、アクチュエータは、層１２、ベース１４、または、層１２およびベース１４の両方に組み込まれ、または取り付けられてもよい。各種の実施形態では、アクチュエータは、診断テストシステム１０内で流体の移動を制御可能とする任意の適したデバイスまたはシステムを備えてもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは、静電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、電気機械アクチュエータ、または、熱アクチュエータであってもよい。これらの実施形態では、アクチュエータは、圧電セラミック材料または他の圧電結晶材料などの適した圧電材料を含んでいてもよい。これらのアクチュエータは、適した極性を有する適切な電圧が印加された場合に、屈曲および曲げなどの機械的な変位または変形を発生させることとなる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは電圧印加時に電気エネルギを機械的な動作へと変換する適切な電気活性高分子を含んでいる。電気活性高分子はイオンの拡散または移動によって活性化されるイオン性ポリマーを含んでいる。これらの電気活性高分子は、適切な極性を有する適切な電圧の印加に応じて、所望の体積まで増大して変位または変形を発生させることができるとともに、これらの電気活性高分子の元の体積へと復帰できる。これらの電気活性高分子のために使用される材料としては、高分子−金属複合物、導電性高分子、ゲルおよびカーボンナノチューブを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、電気活性高分子は電場の存在する条件下で変位または変形を発生させるような電子ポリマーを含んでいてもよい。電気活性高分子としては、電歪ポリマー、静電ポリマー、圧電ポリマー、強誘電性ポリマーを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、両面がエラストマー導電膜でコーティングされるポリマーエラストマー誘電体を備えていてもよい。２つの膜間に電圧を印加した場合に、高分子材料を圧縮して変位または変形を発生させる静電場が形成されることとなる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは、温度によって誘発される高圧泡を用いることによって、流体を移動させるように構成されている。これらの実施形態では、ヒータに対して電流が印加され、チャンバ内に収容された適切な作動流体へ熱が伝えられることとなる。チャンバ内の流体が蒸気泡を生成するのに十分な温度に達すると、蒸気泡が、チャンバ１６内で変位または変形を発生させるためにダイヤフラムを拡張させるような局所的な圧力を増加させることとなる。ダイヤフラムの変位または変形によって発生する圧力は、チャンバ１６内で流体を移動させるのに十分なものとなっている。
【００１９】
図示の実施形態では、アクチュエータは電気的インタフェースに対して結合されている。アクチュエータは、電気的インタフェースに対して供給される１つ以上の電気信号に応答し、当該電気信号に応じてチャンバ１６への、またはチャンバ１６からの流体の移動を制御するように構成されている。電気信号は任意の適したコントローラによって供給することができる。各種の実施形態では、コントローラは電気信号を介して適切なサンプル処理のプロトコルを診断テストシステム１０に対して供給するコンピュータまたはマイクロコントローラであってもよい。各種の実施形態では、コントローラを診断テストシステム１０内に備えていてもよく、または、コントローラが診断テストシステム１０の外部に設けられてもよい。
【００２０】
図示の実施形態において、１つ以上のチャンバ１６は、チャンバ１６内の流体の温度を所望の値まで上昇させ、または下降させるために使用されるヒータまたはクーラなどの温度制御装置を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御デバイスが電気的インタフェースに結合されている。いくつかの実施形態では、温度制御デバイスを層１２、ベース１４、または、層１２およびベース１４の両方に組み込み、または取り付けてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御デバイスは、１つ以上のチャンバ１６内の流体、１つ以上のチャネル１８内の流体、チャンバ１６およびチャネル１８の両方の流体を加熱できる１つ以上のヒータを備えている。各種の実施形態では、ヒータは、チャンバ１６内の流体を加熱するためにチャンバ１６に近接して位置合わせされ、若しくは配置されてもよく、または、チャネル１８内の流体を加熱するためにチャネル１８に近接して位置合わせされ、若しくは配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ヒータは、電流が印加される場合に温度が上昇するような抵抗材料から構成されている。これらの実施形態では、ヒータが電気的インタフェースに結合されるとともに、電気的インタフェースを介して電流が供給されるように構成されている。いくつかの実施形態では、ヒータは、レジスタとして機能する１つ以上の薄い金属膜から構成されている。これらの実施形態および他の実施形態における電流は、電気的インタフェースを介してヒータに結合される電源、コンピュータまたはマイクロプロセッサによって供給することができる。ヒータの温度は、ヒータに対して供給される電流の量を変化させることによって制御することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のチャンバ１６および／または１つ以上のチャネル１８は、チャンバ１６内またはチャネル１８内の温度を測定するための温度測定デバイスを備えている。これらの実施形態では、温度測定デバイスは、電気的インタフェースを介して、コンピュータまたはマイクロコントローラなどのコントローラに結合され、また、コントローラは温度測定デバイスから受けられる信号に応じて各ヒータに対して供給される電流の量を制御するように構成されている。
【００２１】
図示の実施形態において、１つ以上のチャンバ１６は検体の検出を行なう光学システムを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、光学システムは、可視光を含むことができる電磁放射線を通過させるための１つ以上の光学窓を備えている。これらの実施形態では、各光学窓は、検体の検出を高めるために、対応するチャンバ１６に位置合わせされおよび／または近接している。いくつかの実施形態では、対応するチャンバ１６内で発生し、かつ電磁放射線を発生させるような反応が、チャンバ１６の外側で、かつ光学窓に近接して配置される１つ以上の検出センサによって検出可能となっている。いくつかの実施形態では、診断テストシステム１０内に検出センサを組み込んでもよい。これらの実施形態では、光学窓に近接してセンサを配置してもよい。いくつかの実施形態では、センサは、適切な波長を有する電磁放射線に対応した電気信号へと変換するようなフォトダイオードとなっている。フォトダイオードは、電気的インタフェースに結合されるとともに、電気信号をインタフェースへ送信するように構成されている。
【００２２】
各種の実施形態では、光学システムは検体の検出を良化させるように構成される１つ以上のフィルタおよび／または１つ以上のミラーを備えている。これらの実施形態では、フィルタおよびミラーは、検体の検出を良化させるために、対応するチャンバ１６に位置合わせされおよび／または近接して配置されている。これらの実施形態におけるフィルタは適切な範囲の波長を通過させるように構成されている。いくつかの実施形態では、フォトダイオードは、適切な範囲の波長を通過させるように構成されたフィルタを備えている。
【００２３】
本明細書に示された実施形態および他の意図された実施形態において、診断テストシステム１０は、任意の適切な化学的または生化学的なテストあるいはプロセスに関連して使用できるように構成されている。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）またはリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）などの核酸増幅技術を実施できる。免疫測定テストなどの化学的なテストも実施できる。免疫測定テストとしては、蛍光生成物を生成するように作用する蛍光標識、または酵素標識を利用する蛍光免疫測定（ＦＩＡ）テストを挙げることができる。テストとしては、光を生成する反応を構成するために化学発光標識を利用する化学発光免疫測定（ＣＬＩＡ）テストを挙げることができる。テストとしては、免疫比濁テストを挙げることができ、免疫比濁テストは測定可能な入射光を散乱できる免疫複合物を構成する抗体および抗原を生み出すことができる。テストとしては、色生成反応を触媒するために酵素を利用する酵素免疫測定（ＥＬＩＳＡ）テストを挙げることができる。他の免疫測定テストとしては、免疫沈降テスト、粒子免疫測定テスト、放射免疫測定（ＲＩＡ）テストまたは比色分析テストを挙げることができる。
【００２４】
免疫測定テストなどのテストを用いた場合、光学窓、フィルタまたはミラーの組み合わせを利用する光学システムを用いて、これらのテストから生じる所望の検体を検出することができる。診断テストシステム１０の１つ以上のチャンバ１６は、検体を検出するために使用される適切な試薬標識を備えていてもよい。これらの標識の例としては、蛍光標識、化学発光標識、酵素マーカー、および、比色分析マーカーが挙げられるが、これらに限定されなるものではない。いくつかの実施形態では、これらの標識は診断分析が行なわれる前に１つ以上のチャンバ１６に予め組み込まれている。いくつかの実施形態では、これらの標識は診断テストシステム１０が製造されるときに予め組み込まれている。これらの実施形態では、任意の適切な数の異なる標識をチャンバ１６内に予め組み込むことができる。そのため、診断テストシステム１０は異なるタイプの診断テストを行なう能力を備えることができる。他の実施形態において、標識は、１つ以上のアクチュエータを使用して１つ以上のチャンバ１６へと移動するように構成され、または、チャンバ１６と流体連通する１つ以上のポート２０を使用して１つ以上のチャンバ１６へと送られるように構成されている。
【００２５】
図１を参照すると、１つの代表的な実施形態において、チャンバ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄおよび１６ｅはそれぞれ試薬を保持するように構成され、チャンバ１６ｆおよび１６ｇは溶出流体または溶媒などの暫定的プロセスに対応した溶液を保持するように構成され、チャンバ１６ｉおよび１６ｊは、洗浄溶液を保持することとなり、および／または１つ以上の暫定的なプロセスまたは反応のための空間を提供し、チャンバ１６ｈは反応のためのチャンバとなっている。他の実施形態において、１つ以上のチャンバ１６は、診断テストのために使用される流体または材料を蓄える収納チャンバとなっていてもよく、または、不必要な流体または材料を収納する廃棄チャンバとなっていてもよい。代表的な実施形態において、試薬は診断分析で用いるのに十分な純度を有する任意の適した化学物質であってもよい。試薬としては、蛍光標識、化学発光標識、酵素マーカー、または比色分析マーカーを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。各種の実施形態において、ＰＣＲ増幅が行なわれる場合、チャンバ１６ｆまたは１６ｇは溶解試薬を保持可能に構成されている。他の実施形態では、ＰＣＲ増幅のための細胞分離が診断テストシステム１０の外部で起こるように構成されている。他の実施形態では、１つ以上のチャンバ１６が、サンプルまたは流体から所望の検体を捕捉するのに適した固体またはフィルタリングを含んでいてもよい。
【００２６】
図１に示される実施形態において、層１２は第１の柔軟な層または材料から形成されている。ベース１４は、面部２２と、層１２の面部２４に取り付けられる反対の面部とを備えている。層１２は、ベース１４の１つ以上の開放領域を密閉し、チャンバ１６およびチャネル１８を形成するようにベース１４に対して取り付けられている。他の実施形態において、チャンバ１６およびチャネル１８は、層１２内全体、ベース１４内全体、または、層１２およびベース１４の両方全体に備えることができる。各種の実施形態では、ベース１４は、層１２よりも柔軟な材料、層１２と同じ柔軟性を有する材料、または、層１２よりも柔軟性が低い材料から形成してもよい。図示の実施形態では、ベース１４が実質的に硬質の材料から形成されている。
【００２７】
他の実施形態では、ベース１４の面部２２に対して第２の層を取り付けてもよい。これらの実施形態では、１つ以上のチャンバ１６および１つ以上のチャネル１８が面部２２で開放されている。第２の層は開放領域を密閉するためにベース１４の面部２２に取り付けられている。これらの実施形態において、第１の層１２および第２の層は、ベース１４の両面部を密閉し、チャンバ１６およびチャネル１８を形成している。
【００２８】
図１に示される実施形態では、層１２が柔軟材料または弾性材料から製造され、また、ベース１４が実質的に硬質の材料から製造されている。ベース１４は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリカーボネートを含むが、これらに限定されない材料から形成することが可能である。いくつかの実施形態では、射出成形されたプラスチック材料を使用することによって、チャンバ１６およびチャネル１８の一部または全てを画成する凹部領域を容易に形成することができる。他の実施形態では、任意の適切な金属を使用してもよい。適切な金属としては、半導体用途にてリードフレームパッケージを製造するために使用される金属を挙げることができる。これらの金属としては、銅（Ｃｕ）および鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、プリント回路基板からベース１４を形成してもよく、または、ベース１４がプリント回路基板を備えていてもよい。適切なプリント回路基板としては、銅−クラッドエポキシガラス積層体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、プリント回路基板は、外部コントローラ同士の間または機器同士の間で電気信号を結合するために使用される信号導体と、診断テストシステム１０内に収容されるアクチュエータなどのデバイスまたは回路とを備えている。いくつかの実施形態では、ベース１４は、１つ以上のフレキシブル回路から形成され、または１つ以上のフレキシブル回路を備えている。これらの実施形態において、フレキシブル回路は、フレキシブル基板上に電子デバイスを形成することを含む任意の適切な技術を使用して製造することが可能である。フレキシブル回路は、プラスチックなどの任意の適切な材料を使用して製造可能である。各種の実施形態では、ベース１４は診断テストシステム１０内の流体に対して不活性な材料から製造されている。いくつかの実施形態では、１つ以上のチャンバ１６および１つ以上のチャネル１８は、流体に対して不活性な材料または組成体でコーティングされている。これらの材料または組成体としては、金またはシリコンエポキシが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
図示の実施形態において、層１２はゴム状の弾性を有する材料から形成することが可能である。これらの材料としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリカーボネートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、層１２は１つ以上のフレキシブル回路から形成されてもよく、または、１つ以上のフレキシブル回路を備えていてもよい。フレキシブル回路は任意の適切な技術または材料を使用して製造することができる。層１２は流体に対して不活性な任意の材料から製造することが可能である。また、層１２は流体に対して不活性な材料または組成体でコーティングすることが可能である。層１２をコーティングするために使用できる材料または組成体としては、金またはシリコンエポキシが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
図２は、図１に示される診断テストシステムの一部の詳細な斜視図である。図１では、図２に示される部分が２と表示されている。本実施形態では、チャネル１８ａおよび１８ｅが共通チャネル部２６で交わり、チャネル１８ｂ、１８ｃおよび１８ｄが共通チャネル部２８で交わっている。共通チャネル部２６および共通チャネル部２８はチャネル１８ｌによって結合されている。１つの実施形態において、任意のチャネル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄまたは１８ｅを通過する任意の流体は、制約無く共通チャネル部２６、２８およびチャネル１８ｌを通過することができる。他の実施形態では、任意の１つ以上のチャネル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｌ、共通チャネル部２６または共通チャネル部２８はアクチュエータを備えていてもよい。１つの実施形態では、アクチュエータは、１つ以上のチャネル１８ａ、１８ｅまたは１８ｌと共通チャネル部２６との間で流体の移動を制御するように構成されたバルブとなっている。１つの実施形態では、バルブが１つ以上のチャネル１８ｂ、１８ｃ、１８ｄまたは１８ｌと共通チャネル部２８との間で流体の移動を制御するように構成されている。
【００３１】
図３は、図１に示される診断テストシステムの一部の詳細な斜視図である。図１では、図３に示される部分が３で表示されている。本実施形態では、チャネル１８ｆ、１８ｇおよび１８ｍが共通チャネル部３０で交わり、チャネル１８ｉ、１８ｊおよび１８ｎが共通チャネル部３２で交わり、チャネル１８ｈ、１８ｋ、１８ｍおよび１８ｎが共通チャネル部３４で交わっている。共通チャネル部３０および共通チャネル部３４はチャネル１８ｍによって結合され、共通チャネル部３２および共通チャネル部３４はチャネル１８ｎによって結合されている。１つの実施形態では、任意のチャネル１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ、１８ｋ、１８ｍおよび１８ｎを通過する任意の流体は、制約無く共通チャネル部３０、３２および３４を通過することができる。他の実施形態では、任意の１つ以上のチャネル１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ、１８ｋ、１８ｍ、１８ｎまたは共通チャネル部３０、３２または３４はアクチュエータを備えていてもよい。１つの実施形態において、アクチュエータは１つ以上のチャネル１８ｆ、１８ｇまたは１８ｍと共通チャネル部３０との間にある流体の移動を制御するように構成されるバルブとなっている。１つの実施形態において、バルブは１つ以上のチャネル１８ｉ、１８ｊまたは１８ｎと共通チャネル部３２との間にある流体の移動を制御するように構成されている。１つの実施形態において、バルブは１つ以上のチャネル１８ｈ、１８ｋ、１８ｍまたは１８ｎと共通チャネル部３４との間に含まれる流体の移動を制御するように構成されている。
【００３２】
図４は、診断テストシステム１０に用いられる電気的インタフェースの１つの実施形態を示す斜視図である。電気的インタフェースの全体が３６で表示されている。以下では層３６と称される電気的インタフェース３６は、診断テストシステム１０内に収容される適切なデバイスに対して電気信号を結合するように構成された導電体を備える層１２に関して一実施形態を表わしている。これらのデバイスとしては、ポンプおよびバルブなどのアクチュエータ、またはセンサおよびヒータなどの他のデバイスを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
図４に示される実施形態において、層３６は導電パッド４０ａ〜４０ｊを有するコネクタ３８を備えている。各導電パッド４０ａ〜４０ｊはそれぞれの導電トレース４２ａ〜４２ｊに対して電気的に結合されており、各トレース４２ａ〜４２ｊはチャンバ部４４ａ〜４４ｊへとそれぞれルートを構成するように取り付けられている。パッド４０およびトレース４２は銅などの任意の適切な導電材料を使用して製造できるように構成されている。本実施形態において、層３６はチャンバ１６ａ〜１６ｊおよびチャネル１８ａ〜１８ｍを形成するようにベース１４に取り付けられており、また、各チャンバ部４４ａ〜４４ｊは、完全対応するチャンバ１６ａ〜１６ｊを形成するようにベース１４内の対応するキャビティを覆っている。図示の実施形態では、トレース４２がそれぞれ対応するチャンバ部４４の周辺領域へとルートを構成するように取り付けられた状態が示されている。異なる実施形態では、トレースは、対応するトレース４２がルートを構成するように取り付けられるべきデバイスの空間に対応して、チャンバ部４４の周囲の、チャンバ部４４内の、または、チャンバ部４４から離れた任意の適切な領域へとルートを構成するように取り付けてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のトレース４２は、チャンバ１６内に位置されるポンプなどのアクチュエータに結合するために、チャンバ部４４の中心部へとルートを構成するように取り付けられている。いくつかの実施形態では、１つ以上のトレース４２は、チャンバ１６の結合する領域に近接し、かつチャネル１８と流体連通するようなチャンバ部４４内の空間へとルートを構成するように取り付けられている。これらの実施形態において、トレース４２は、バルブであり、かつチャンバ１６および／またはチャネル１８内に配置されるようなアクチュエータに対して結合されている。いくつかの実施形態では、１つ以上のトレース４２は、チャネル１８に近接する空間へとルートを構成するように取り付けられている。これらの実施形態では、トレース４２はチャネル１８内に位置されるポンプまたはバルブなどのアクチュエータと結合している。異なる実施形態では、ポンプまたはバルブを含むアクチュエータは、層３６、ベース１４、または、層３６およびベース１４の両方に対して取り付けられてもよい。１つのパッド４０およびトレース４２は、各チャンバ部４４に対して結合され、またはルートを構成するように取り付けられて示されている。これに対して、他の実施形態では、各チャンバ部４４、チャンバ１６、チャネル１８、または、診断テストシステム１０内の他の適した領域へと、トレースがルートを構成するように取り付けられなくてもよく、または任意の適した数のトレースがルートを構成するように取り付けられていてもよい。
【００３４】
他の実施形態では、パッド４０ａ〜４０ｊおよびトレース４２ａ〜４２ｊを含む電気的インタフェースが他の適切な形態を備えていてもよい。これらの実施形態では、パッド４０は、層３６の内部領域など、層３６の任意の適した領域内に配置されていてもよい。パッド４０およびトレース４２は１つの層、または第１の層上でルートを構成するように取り付けられて示されている。これに対して、他の実施形態では、パッド４０およびトレース４２は、例えば層３６の両側にある層３６の内複数の層上で、層３６の内部領域中で、または、層３６の一方側または両側であって層３６の内部領域中でルートを構成するように取り付けられてもよい。１つの実施形態において、トレース４２は、層３６の両側であって層３６の１つ以上の内部平面領域内でルートを構成するように取り付けられている。そのため、トレース４２の３つ以上の層が形成されている。他の実施形態では、パッド４０および／またはトレース４２が、ベース１４上若しくはベース１４内、または層３６およびベース１４の両方の上若しくは内部に配置されてもよい。任意のこれらの実施形態は、１つ以上のビアを備えていてもよく、この１つ以上のビアは、層３６の内の複数の層上でルートを構成するように取り付けられ、ベース１４の複数の層上でルートを構成するように取り付けられ、または、層３６およびベース１４の両方の複数の層上でルートを構成するように取り付けられた任意の所望のトレース４２同士を接続していてもよい。
【００３５】
図４に示される実施形態では、トレース４２が、チャンバ１６およびチャネル１８の内側部分に含まれる流体との接触を回避するため、チャンバ１６およびチャネル１８の周囲でルートを構成するように取り付けられている。他の実施形態では、トレース４２は、チャンバ１６またはチャネル１８内の任意の流体に対してトレース４２を不活性にする金またはシリコンエポキシなどの適切な材料でコーティングされている。いくつかの実施形態では、トレース４２をチャンバ１６および／またはチャネル１８の内部にわたってルートを構成するように取り付けてもよい。各種の実施形態では、層３６が層１２の実施形態で使用された材料を含む材料を使用して製造されてもよい。各種の実施形態では、層３６は任意の適切なプリント回路基板、または表面実装、またはスルーホール技術を備えたフレキシブル技術を使用して製造されてもよい。
【００３６】
図５は、診断テストシステムの１つの実施形態を示すブロック図である。ブロック図は、全体を４６で示されており、コントローラに結合された診断テストシステム１０の機能を表している。図５に示されるように、コントローラ４８は経路５２を介して診断テストシステム５０に結合されている。経路５２は、コントローラ４８を診断テストシステム５０の電気的インタフェースに電気的に結合させるように構成されている。１つの実施形態では、経路５２は、電気的インタフェース３６のコネクタ３８に結合するコントローラ４８から取り付けられた電気的な接続部となっている。経路５２は、１つ以上の信号をコントローラ４８と診断テストシステム５０との間で伝達可能に構成されている。
【００３７】
図示の実施形態では、ブロック５４でサンプルが経路５６を介して診断テストシステム５０へ供給されている。各種の実施形態では、１つ以上のポート２０など任意の適切な入力を用いて、サンプルを診断テストシステム５０へ供給するように構成してもよい。サンプルの前処理は、経路６０を介してサンプルをブロック６２の１つ以上の反応チャンバへと移動させる前に、ブロック５８で行なわれることとなる。サンプルの前処理は１つ以上のチャンバ１６で行なわれることとなる。サンプルの前処理で求められる溶出流体や溶媒などの任意の適切な溶液は、ブロック６４の１つ以上の試薬チャンバから経路６６を介して送られることができる。試薬チャンバは１つ以上のチャンバ１６を備えている。各種の実施形態では、サンプル前処理のための溶液をブロック６４の試薬チャンバ内に予め取り込んでいてもよい。１つの代表的な実施形態では、ＰＣＲ増幅が行なわれるとともに、溶解試薬がブロック６４のチャンバ１６からブロック５８の他のチャンバ１６へと送られることとなる。他の実施形態では、サンプル前処理が行なわれずに、サンプルがブロック５４のサンプルの入力からブロック６２の１つ以上のチャンバ１６へと移動することとなる。
【００３８】
ブロック６４における１つ以上の試薬は、経路６８を介してブロック６２の反応チャンバに供給されることとなる。各種の実施形態では、１つ以上の試薬を１つ以上のチャンバ１６内に予め取り込んでいてもよい。試薬およびサンプルは、ブロック６２において互いに反応してブロック７０によって検出可能な化学反応を起こすこととなる。ブロック７０による検出は診断テストシステム５０内で行なわれるように示されている。これに対して、他の実施形態では、ブロック７０が診断テストシステム５０の外側に配置され、診断テストシステム５０の外側で検出が行なわれることとなる。いくつかの実施形態では、ブロック７０で行なわれる検出がコントローラ４８内で行われることとなる。いくつかの実施形態では、検出された結果の分析は、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサなどの適切なデバイスを使用して、診断テストシステム５０内のブロック７２で行なってもよい。他の実施形態では、ブロック７２の分析機能がコントローラ４８によって行なわれることとなる。
【００３９】
図５に示される実施形態では、流体制御機能がブロック７４によって制御されることとなる。各種の実施形態では、ブロック７４は、１つ以上のブロック５８、６２および６４への、若しくは当該ブロックからの流体移動、または任意の１つ以上の経路５６、６０、６６および６８を通じた流体移動を制御することとなる。各種の実施形態において、流体制御は、ポンプ若しくはバルブなどのアクチュエータの制御、ヒータ若しくはクーラなどのデバイスによる流体若しくはサンプルの温度の制御、混合、振動、または流体渦の発生を含む適切な方法によって行われる流体の前処理を含むものであるが、これらに限定されるものではない。各種の実施形態では、流体制御機能は、１つ以上の電気信号を１つ以上のアクチュエータへ供給して少なくとも１つのチャンバ１６からの１つ以上の流体の移動を制御することによって達成されることとなる。
【００４０】
図６は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体が７６で表示されている。診断テストシステム７６は、診断テストシステム１０の他の実施形態を表わしており、ベース７８と第１の層８０と第２の層８２とを備えている。異なる実施形態では、ベース７８を適切な材料から形成してもよい。これらの材料は、ベース１４を製造するために使用された材料を含んでいる。異なる実施形態では、第１の層８０および第２の層８２を適切な材料から形成してもよい。これらの材料は、層１２を製造するために使用された材料を含んでいる。図示の実施形態では、第１の層８０および第２の層８２がエラストマー材料から形成され、ベース７８が第１の層８０または第２の層８２よりも硬質な材料から形成されている。他の実施形態では、第１の層８０および第２の層８２をそれぞれベース７８と同じ程度の硬さの材料、またはベース７８よりも硬い材料から形成してもよい。
【００４１】
図６に示される実施形態において、ベース７８は、チャンバ１６およびチャネル１８の一部を含む１つ以上の開放領域を備えている。層８０は表面８４においてベース７８の第１の面に対して固着され、また、層８２は表面８６においてベース７８の第２の面に対して固着されている。第１の層８０および第２の層８２は、ベース７８内の開放領域を協働して密閉することによって、チャンバ１６およびチャネル１８を形成している。１つのチャンバ１６および１つのチャネル１８だけが図示されているが、他の実施形態では、任意の適切な数のチャンバ１６およびチャネル１８が存在してもよい。他の実施形態では、チャンバ１６およびチャネル１８が任意の適切な形状またはサイズを有していてもよい。
【００４２】
図示の実施形態において、診断テストシステム７６は、ポンプ８８と、バルブ９０と、ヒータ９２とを備えている。また、診断テストシステム７６は、ポンプ８８、バルブ９０、ヒータ９２に対して結合される電気的インタフェース（図示せず）も備えている。各種の実施形態では、ベース７８、第１の層８０若しくは第２の層８２の中または上に電気的インタフェースを配置してもよい。ポンプ８８は、チャンバ１６と位置合わせされるとともに電気的インタフェースを介してポンプ８８へ供給される１つ以上の信号に応じて、チャンバ１６から流体を移動させるように作動することができる。バルブ９０は、図６に示されるように、閉位置にあるときにチャンバ１６内に流体を密閉するとともに、ポンプ８８の作動時に流体が通過できるように構成されている。ヒータ９２は、電気的インタフェースに結合されるとともに、電気的インタフェースを介してヒータ９２に供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６内の流体の温度を上げるように構成されている。
【００４３】
ポンプ８８はアクチュエータ要素９４を備えている。各種の実施形態では、アクチュエータ要素９４を第１の層８０の両側または第１の層８０内に配置してもよい。各種の実施形態では、アクチュエータ要素９４が信号を印加された場合に機械的な歪みを呈するような任意の適切な材料から形成されてもよい。機械的な歪みには屈曲または湾曲が含まれてもよく、また、信号には電圧または電流が含まれていてもよい。図示の実施形態では、アクチュエータ要素９４が第１の層８０に取り付けられている。電気的インタフェースを介して電圧が印加されると、アクチュエータ要素９４および第１の層８０は、矢印９６の方向に曲がり、チャンバ１６内の流体をバルブ９０へ向けて矢印９８の方向に押し出すことができるような十分な圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。電圧が除去されると、アクチュエータ要素９４および第１の層８０は、それらの元の形状または位置へ戻ることとなる。チャンバ１６内に形成される圧力の大きさは、適切な極性を有する適切な電圧をアクチュエータ要素９４に対して印加することによって制御することができる。
【００４４】
バルブ９０は上側部分１００と下側部分１０２とを備えている。１つの実施形態では、バルブ９０は、チャネル１８の断面積を変化させる変形を発生させることにより、チャネル１８を通過する流体の移動を制御することとなる。図示の実施形態では、上側部分１００および下側部分１０２が適切なエラストマー材料から製造されている。上側部分１００の内面にはアクチュエータ要素１０４が取り付けられ、下側部分１０２の内面にはアクチュエータ要素１０６が取り付けられている。他の実施形態では、上側部分１００内または上側部分１００上の他の適した場所にアクチュエータ要素１０４を配置してもよく、下側部分１０２内または下側部分１０２上の他の適した場所にアクチュエータ要素１０６を配置してもよい。他の実施形態では、上側部分１００がアクチュエータ要素１０４を備えておらず、および／または、下側部分１０２がアクチュエータ要素１０６を備えていない。他の実施形態は、上側部分１００およびアクチュエータ要素１０４を備えておらず、または、下側部分１０２およびアクチュエータ要素１０６を備えていない。各種の実施形態では、アクチュエータ要素１０４およびアクチュエータ要素１０６は、信号の印加時に機械的な歪みを呈するような任意の適切な材料から形成されてもよい。機械的な歪みには屈曲または湾曲が含まれてもよく、また、信号には電圧または電流が含まれてもよい。
【００４５】
図示の実施形態では、上側部分１００および下側部分１０２が閉位置へと弾性的に付勢された状態が示されており、そのため、流体がチャンバ１６内へ流入することを防ぎ、または、チャンバ１６から流出することを防ぐこととなる。アクチュエータ要素１０４およびアクチュエータ要素１０６は、電気的インタフェースに結合されている。電気的インタフェースを介してアクチュエータ要素１０４および１０６に電圧が印加されると、アクチュエータ要素１０４および１０６は、曲がることによって、流体がバルブ９０を通過できるようにする十分な開位置となるように上側部分１００と下側部分１０２とを離間させるように構成されている。電圧が除去されると、アクチュエータ要素１０４および１０６はそれらの元の形状または位置へ戻ることとなる。各種の実施形態では、バルブ９０は、流体処理能力を最大にすべく閉位置と完全開位置との間で動作可能となっており、また、バルブ９０を通過可能な流体の量を調整するために完全開位置から実質的な閉位置までの範囲で任意の適切な数の開位置と１つの閉位置との間で動作可能となっている。
【００４６】
１つの実施形態において、上側部分１００および下側部分１０２は、エラストマー材料から形成され、流体が漏れ出ないように閉位置へと弾性的に付勢されている。電気的インタフェースを介してアクチュエータ要素９４に電圧が印加されると、アクチュエータ要素９４および第１の層８０は、曲がって、流体を矢印９８の方向で上側部分１００および下側部分１０２に通過させるのに十分適した圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。
【００４７】
各種の実施形態では、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６は、圧電セラミックまたは他の圧電結晶材料などの任意の適切な圧電材料から形成してもよい。これらの実施形態では、電圧が印加されると、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６が曲がって機械的な変位または変形が発生することとなる。電圧を変化させることによって、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６の曲げ量を変化させることができる。任意のアクチュエータ要素９４、１０４または１０６の湾曲によって、対応する第１の層８０、上側部分１００、または下側部分１０２が変形して所望の作動が得られることとなる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６が、２つ以上の圧電要素によって形成されるとともに、２つ以上の圧電要素の長さに関する差分の変化が、増幅されて、比較的大きな量の曲げが発生することとなる。いくつかの実施形態では、圧電要素が直列に接続され、各要素の変位または変形が全体の所望の変位または変形を増大させることとなる。
【００４８】
各種の実施形態では、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６は、電圧が印加されると電気エネルギを機械的な動きへ変換する適切な電気活性高分子材料を備えていてもよい。これらの実施形態において、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６の変位量または変形量は、適切な極性を有する適切な電圧を印加することにより制御可能となっている。
【００４９】
いくつかの実施形態において、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６の変位または変形は、電気化学的効果を発生させる電気活性高分子に対して、適切な極性を有する適切な電圧を印加することによって発生することとなる。これらの実施形態において、電気活性高分子は、イオンの拡散または移動性によって作動されるイオン性ポリマーとなっている。これらの電気活性高分子のために使用される材料としては、高分子−金属複合物、導電性高分子、ゲルおよびカーボンナノチューブを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの電気活性高分子は、電圧の印加に応じて、任意の適切な体積まで増大することができるとともに、それらの元の体積へと戻ることができるように構成されている。
【００５０】
幾つかの実施形態において、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６の変位または変形は、電場の存在する状況下では変位または変形を発生させる電気活性高分子に対して、適切な極性を有する適切な電圧を印加することによって引き起こされることとなる。これらの実施形態において、電気活性高分子は、電歪ポリマー、静電ポリマー、圧電ポリマー、および強誘電性ポリマーを含んでいるが、これらに限定されない電子ポリマーとなっている。いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６は、両面がエラストマー導電膜でコーティングされるポリマーエラストマー誘電体を含んでいる。２つの膜間に電圧を印加すると、高分子材料を圧縮する静電場が発生することとなる。高分子材料の体積は変化しない。すなわち、一方向での高分子材料の圧縮により、高分子材料が１つ以上の他の方向に拡張し、そのため、体積が一定に維持されることとなる。この拡張が変位または変形を発生させることとなる。
【００５１】
図示の実施形態において、アクチュエータ要素９４、１０４または１０６は、二層構造に構成されており、電圧の印加時にその体積を変化させない材料の層に対して電気活性高分子材料の層を取り付けることによって構成されている。電気活性高分子の変位または変形がアクチュエータ要素９４、１０４または１０６を曲げることとなる。アクチュエータ要素９４、１０４または１０６の曲げ量は、適切な極性を有する適切な電圧を印加することによって制御可能となっている。各種の実施形態では、電気活性高分子は、イオン性ポリマー、電子ポリマー、または、他の適切なタイプの電気活性高分子となっていてもよい。
【００５２】
図７は、図６に示される診断テストシステム７６の１つの実施形態を示す平面図である。アクチュエータ要素９４の配置位置が破線で示されている。本実施形態では、アクチュエータ要素９４およびヒータ９２が、チャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。アクチュエータ１０６は、下側部分１０２内に収容されており、チャネル１８内に中央配置され、またはチャネル１８に対して位置合わせされている。他の実施形態では、アクチュエータ要素９４またはヒータ９２がチャンバ１６に対して位置合わせされなくてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ１０６がチャネル１８に対して位置合わせされなくてもよい。チャンバ１６、チャネル１８、アクチュエータ要素９４および１０６、ヒータ９２並びに下側部分１０２の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示を目的としており、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法にすることが可能である。
【００５３】
図８は、図６に示される診断テストシステム７６の１つの実施形態を示す断面図である。本実施形態では、ポンプ８８およびバルブ９０が作動した状態となっている。アクチュエータ要素９４、１０４および１０６は、電気的インタフェースに結合されており、電気的インタフェースから１つ以上の信号を受信するように構成されている。これらの信号には、ポンプ８８およびバルブ９０を作動させるのに十分である適切な大きさ、および極性を有する電圧が含まれている。
【００５４】
ポンプ８８は、第１の層８０に取り付けられるアクチュエータ要素９４を備えている。本実施形態では、第１の層８０がダイヤフラムとして機能することとなる。アクチュエータ要素９４に供給される電圧によって、アクチュエータ要素９４および第１の層８０は、矢印９６の方向に曲がり、チャンバ１６内の流体をバルブ９０へ向けて矢印９８の方向に押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。各種の実施形態では、電圧が変化させられ、または電圧がアクチュエータ要素９４から除去されると、アクチュエータ要素９４および第１の層８０が、図６に示されるように、それらの元の形状または位置へと復帰することとなる。
【００５５】
バルブ９０が作動していない場合、バルブ９０は、閉位置にあり、チャンバ１６内に流体を密閉し、および／または流体をチャンバ１６から締め出すこととなる。図８では、バルブ９０が作動位置すなわち開位置の状態で示されており、流体が矢印９８の方向に通過できるように構成されている。アクチュエータ要素１０４およびアクチュエータ要素１０６は、電気的インタフェースに結合されており、１つ以上の信号を受信することとなる。本実施形態では、信号が電圧となっており、この電圧によってアクチュエータ要素１０４および１０６は、曲がって流体を通過可能とするように十分に上側部分１００と下側部分１０２とを離間させるように構成されている。各種の実施形態では、電圧が変化させられて、または電圧がアクチュエータ要素１０４および１０６から除去されると、図６に示されるように上側部分１００および下側部分１０２が閉位置へと弾性的に付勢されることとなる。そのため、（もし流体が残っていれば）残りの流体がチャンバ１６から流出することを防止でき、または任意の流体がチャンバ１６内に流入することを防止できる。
【００５６】
図９は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体が１０８で示されている。本実施形態は、診断テストシステム７６に類似するものであり、１１０で示される第２のポンプを備えているものである。ポンプ１１０は、電気的インタフェースに結合されており、チャンバ１６に対して位置合わせされている。ポンプ１１０は、ポンプ８８と同時に作動するとともに、電気的インタフェースを介して供給される１つ以上の信号に応じて、ポンプ８８と協働しながら動作してチャンバ１６から流体を移動させるように構成されている。ポンプ１１０はアクチュエータ要素１１２を備えている。各種の実施形態では、アクチュエータ要素１１２を第２の層８２の両側または第２の層８２に配置してもよい。各種の実施形態において、アクチュエータ要素１１２は、信号が印加されると機械的歪みを呈するような任意の適切な材料から形成されてもよい。適切な信号としては電圧または電流が挙げられる。図示の実施形態では、アクチュエータ要素１１２が第２の層８２に取り付けられている。電気的インタフェースを介してポンプ８８およびポンプ１１０に適切な電圧が印加される場合、アクチュエータ要素９４および第１の層８０が矢印９６の方向に曲がるとともに、アクチュエータ要素１１２および第２の層８２が矢印１１４の方向に曲がることとなる。このことが、チャンバ１６内でチャンバ１６内の流体をバルブ９０へ向けて矢印９８の方向に押し出すのに十分な圧力を発生させることとなる。本実施形態において、ヒータ９２は第２の層８２をアクチュエータ要素１１２と共に曲げさせるために十分に柔軟となっている。電圧が変化し、または除去された場合に、アクチュエータ要素９４および第１の層８０と、アクチュエータ要素１１２および第２の層８２とがそれらの元の形状または位置に復帰することとなる。チャンバ１６内に発生する圧力の大きさは、適切な電圧をアクチュエータ要素９４および１１２に対して印加することによって制御可能となっている。アクチュエータ要素１１２の実施形態には、アクチュエータ要素９４に関して説明し、または考慮に入れた実施形態が含まれている。バルブ９０は、図９に示されるように閉位置にある場合、流体をチャンバ１６内に密閉し、図８に示されるように開位置にある場合、流体を通過させることができる。
【００５７】
図１０は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体は１１６で示されている。診断テストシステム１１６はバルブ９０とポンプ１１８とを備えている。ポンプ１１８は、流体チャンバ１２０、ヒータ１２２およびエラストマーダイヤフラム１２４を備えている。ヒータ１２２は、任意の適切な手法を用いて構成でき、ヒータ９２に関して開示された実施形態を含んでいる。１つの実施形態において、ヒータ１２２は１つ以上の抵抗要素を備えている。図示の実施形態では、ヒータ１２２が電気的インタフェース（図示せず）に結合されている。電気的インタフェースを介してヒータ１２２に電流が印加されると、チャンバ１２０内に収容された適切な作動流体に対して熱が伝えられることとなる。チャンバ１２０内の流体が蒸気泡を発生させるのに十分な温度に達すると、蒸気泡がチャンバ１２０内で局所的な圧力を増大させ、この局所的な圧力によって、ダイヤフラム１２４が拡張されて、矢印１２６の方向の変位または変形が形成されることとなる。ダイヤフラム１２４の変位または変形によって発生する圧力は、チャンバ１６内の流体をバルブ９０へ向けて矢印１２８の方向に押し出すのに十分となっている。バルブ９０は、図１０に示されるように、閉位置にある場合、流体をチャンバ１６内に密閉し、図８に示されるように開位置にある場合、流体を通過させることができる。電流が減少し、または電流がヒータ１２２から除去されると、チャンバ１２０が十分に冷え、蒸気泡を崩壊させることができるとともに、チャンバ１２０内の流体を元の液体状態に戻すことができる。
【００５８】
各種の実施形態では、チャンバ１２０を１つ以上のチャネル１８またはチャンバ１６に対して結合し、かつ流体連通させることができる。チャンバ１２０は、作動流体をチャンバ１２０へ供給するために使用される外部ポートに結合させることができる。各種の実施形態では、ヒータ１２２へ供給される電流を変化させて、ダイヤフラム１２４の変位または変形の大きさを制御しており、そのため、チャンバ１６内に発生する圧力の大きさを制御することができる。流体チャンバ１２０、ヒータ１２２、ダイヤフラム１２４、チャンバ１６、チャネル１８またはバルブ９０の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示したものであって、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。ポンプ１１８はベース７８内に収容されて示されているが、他の実施形態では、第１の層８０、第２の層８２、または、ベース７８、第１の層８０若しくは第２の層８２の任意の組み合わせの中へポンプ１１８を組み込んでもよい。チャンバ１６内には１つのポンプ１１８が示されているが、他の実施形態では、２つ以上のポンプ１１８をチャンバ１６内に収容してもよい。
【００５９】
図１１は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体は１３０で示されている。診断テストシステム１３０は、診断テストシステム１０の他の実施形態を表わしており、層１２とベース１４とを備えている。チャンバ１６およびチャネル１８を形成するように層１２とベース１４とが取り付けられている。
【００６０】
層１２およびベース１４の材料および実施形態は図１〜図４に開示されたものを含んでいる。各種の実施形態において、ベース１４は、層１２よりも柔軟な材料、層１２と同じ柔軟性を有する材料、層１２よりも柔軟性が低い材料から形成してもよい。図示の実施形態では、ベース１４が実質的に硬質な材料から形成され、また、層１２が柔軟な材料から形成されている。他の実施形態において、診断テストシステム１３０は、ベース７８、第１の層８０および第２の層８２から形成されてもよい。
【００６１】
図示の実施形態において、診断テストシステム１３０は、ポンプ８８、ヒータ９２、バルブ１３２および光学窓１３４を備えている。また、診断テストシステム１３０は、ポンプ８８、ヒータ９２およびバルブ１３２に結合される電気的インタフェース（図示せず）も備えている。ポンプ８８は、チャンバ１６に対して位置合わせされ、電気的インタフェースを介して供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６から流体を移動させるように作動可能となっている。バルブ１３２は、図１１に示されるように閉位置にある場合、流体をチャンバ１６内に密閉し、ポンプ８８が作動される場合、流体を通過させることができるように構成されている。図８では、ポンプ８８が作動状態で示されている。１つの実施形態において、バルブ１３２は、チャネル１８の断面積を変化させる変形を発生させることによって、チャネル１８を通じた流体の移動を制御するように構成されている。図示の実施形態において、ヒータ９２は、電気的インタフェースに結合されるとともに、電気的インタフェースに供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６内の流体の温度を上昇させるように構成されている。ポンプ８８、ヒータ９２および電気的インタフェースの実施形態には、図１〜図１０に開示された実施形態が含まれている。
【００６２】
バルブ１３２は上側部分１００と下側部分１４０とを備えている。図示の実施形態では、上側部分１００が適切なエラストマー材料から製造され、下側部分１４０がベース１４内に形成されている。バルブ１３２が図１１に示されるように閉位置にあると、上側部分１００が弾性的に付勢されて下側部分１４０と接触し、そのため、流体のチャンバ１６内への流入が防止され、または流体のチャンバ１６からの流出が防止されることとなる。電気的インタフェースにはアクチュエータ要素１０４が結合されている。適切な極性を有する適切な電圧が電気的インタフェースを介してアクチュエータ要素１０４に印加されると、図１４に示されるようにバルブ１３２が開位置の状態となる。この電圧により、アクチュエータ要素１０４は、曲がって、流体がバルブ１３２を通過可能なように上側部分１００と下側部分１４０とを十分に離間させるように構成されている。電圧が変化させられ、または除去されると、アクチュエータ要素１０４はその元の形状または位置へ復帰することとなる。各種の実施形態において、バルブ１３２は、流体処理能力を最大にするべく閉位置と完全開位置との間で動作可能となっており、または、ポンプ８８の作動時にバルブ１３２を通過可能な流体の量を調整するための完全開位置から実質的な閉位置までの範囲で、任意の適切な数の開位置と１つの閉位置との間で動作可能となっている。
【００６３】
図示の実施形態において、光学窓１３４は検体の検出を容易にしている。各種の実施形態では、光学窓１３４は可視光を含むことができる電磁放射線を通過させるように構成されている。図示の実施形態では、光学窓は光学的に透明な任意の適切な材料を使用して製造されている。これらの材料としては、ポリプロピレン材料およびポリカーボネート材料またはガラスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６４】
図示の実施形態では、光学窓１３４がチャンバ１６に位置合わせされている。各種の実施形態において、光学窓１３４は、チャンバ１６内の反応の進行を監視するため、または、例えば所望の検体の検出結果をもたらすチャンバ１６内の反応を監視するために使用してもよい。適切な波長を有する電磁放射線の発生をもたらすチャンバ１６内で起こる反応は、チャンバ１６の外側で検出することができる。例えば、各種の実施形態において適切な標識が使用される場合に、チャンバ１６内の反応から生じる所望の検体を観察するために光学窓１３４を使用することができる。診断テストシステム１３０によって行なうことができる診断テストとしては、蛍光標識または酵素標識を利用して蛍光生成物を生み出すＦＩＡテスト、光を生成する反応を形成するために化学発光標識を利用するＣＬＩＡテスト、あるいは、色生成反応を触媒する酵素を利用するＥＬＩＳＡテストが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６５】
他の実施形態において、診断テストシステム１３０は１つ以上のフィルタおよび／または１つ以上のミラーを備えている。これらの実施形態において、フィルタおよびミラーは、検体の検出を良化させるために、チャンバ１６に対して位置合わせされおよび／またはチャンバ１６に近接して配置されている。各種の実施形態におけるフィルタは、チャンバ１６の外側で検出できる適切な波長または波長範囲を通過させるように構成されている。フィルタとしては、光学フィルタ、または、帯域通過フィルタおよび干渉フィルタなどの他のフィルタを挙げることができる。いくつかの実施形態では、検体の検出は電磁放射線のやりとりを通じて外部機器によって行なわれることとなる。いくつかの実施形態では、診断テストシステム１３０および／またはコントローラまたは外部機器は、電磁放射線の存在または変化を検出するためのフォトダイオードなどの検出器と、１つ以上の発光ダイオードとを備えている。いくつかの実施形態では、適切な波長の発光または蛍光を測定するためにフィルタを使用してもよい。各種の実施形態において、診断テストシステム１３０または外部機器によって供給される適切な電磁周波数は、チャンバ１６内で化学反応を開始するため若しくは誘発するため、または、検出のためにチャンバ１６内で反応性生物を促進させるため若しくは励起させるために使用してもよい。
【００６６】
図１２は、図１１に示される診断テストシステム１３０の１つの実施形態を示す平面図である。アクチュエータ要素９４の配置位置が破線で示されている。本実施形態では、アクチュエータ要素９４およびヒータ９２がチャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。アクチュエータ要素１０４は、上側部分１００内に収容されており、チャネル１８内に中央配置され、またはチャネル１８に対して位置合わせされている。他の実施形態では、アクチュエータ要素９４またはヒータ９２がチャンバ１６に対して位置合わせされていなくてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素１０４がチャネル１８に対して位置合わせされていなくてもよい。光学窓１３４は、所望の検体の検出を良化させるために、チャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。他の実施形態では、光学窓１３４はチャンバ１６に対して中央配置されずに、また、ベース１４の側面上または層１２内など、チャンバ１６の任意の適切な領域内に配置されていてもよい。チャンバ１６、チャネル１８、アクチュエータ要素９４および１０４、ヒータ９２、上側部分１００および光学窓１３４の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示を目的としたものであり、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。
【００６７】
図１３は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムは、全体を１４４で示しており、光学窓１４６とセンサ１４８とを備えている。本実施形態において、光学窓１４６は検体の検出を容易にしている。光学窓１４６は、可視光を含むことができる電磁放射線を通過させるように構成されている。光学窓１４６は、光学的に透明な任意の適切な材料を使用して製造することができる。これらの材料としては、ポリプロピレン材料、ポリカーボネート材料またはガラスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。図示の実施形態において、光学窓１４６は、チャンバ１６に位置合わせされるとともに、チャンバ１６内の反応の進行を監視するため、または、例えば所望の検体の検出における適切な結果をもたらす反応を監視するために使用することができる。
【００６８】
図示の実施形態では、センサ１４８が光学窓１４６に近接している。図示の実施形態において、センサ１４８は、チャンバ１６内で起こる反応から発生する電磁放射線の存在または変化を検出可能な任意の適切なタイプのセンサであってもよい。図示の実施形態において、センサ１４８は電磁放射線を対応する電気信号へと変換するように構成されている。センサ１４８は、電気的インタフェース（図示せず）に対して結合されており、電気信号をインタフェースに対して送信するように構成されている。各種の実施形態において、センサ１４８は、フォトダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤ）または他の適切なタイプのセンサであってもよい。各種の実施形態において、センサ１４８は、発光、蛍光、色、温度、または、コンダクタンスなどの電気的特性を含んでいるが、これらに限定されないチャンバ１６内の流体の特性または反応を測定するために使用できる。他の実施形態において、センサ１４８が、ベース１４または層１２の任意の適切な領域内、またはチャンバ１６内の任意の場所に配置されてもよい。
【００６９】
図１４は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体は１５０で示されている。診断テストシステム１５０はバルブ１３２とポンプ１５２とを備えている。ポンプ１５２は、流体チャンバ１５４、ヒータ１５６およびエラストマーダイヤフラム１５８を備えている。ヒータ１５６は、任意の適切な手法を用いて構成でき、ヒータ９２またはヒータ１２２に関して開示された実施形態を含むものである。１つの実施形態において、ヒータ１５６は１つ以上の抵抗要素を備えている。図示の実施形態では、ヒータ１５６が電気的インタフェース（図示せず）に結合されている。電気的インタフェースを介してヒータ１５６に電流が印加されると、チャンバ１５４内に収容された適切な作動流体に対して熱が伝えられることとなる。チャンバ１５４内の流体が蒸気泡を発生させるのに十分な温度に達すると、蒸気泡が局所的な圧力を増大させ、この部分的な圧力によって、ダイヤフラム１５８が矢印１５７の方向に拡張されることとなる。ダイヤフラム１５８の変位または変形によって形成されるチャンバ１６内の圧力は、チャンバ１６内の流体をバルブ１３２へ向けて矢印１５９の方向に押し出すのに十分な大きさとなっている。バルブ１３２は、図１１に示されるような閉位置にある場合、流体をチャンバ１６内に密閉し、図１４に示されるような開位置にある場合、流体を通過させることができるように構成されている。電流がヒータ１５６から除去されると、チャンバ１５４が十分に冷え、蒸気泡を崩壊させることができるとともに、チャンバ１５４内の流体を元の液体状態に戻すことができる。
【００７０】
各種の実施形態では、チャンバ１５４を１つ以上のチャネル１８またはチャンバ１６に結合して流体連通させてもよい。チャンバ１５４は、作動流体をチャンバ１５４へ供給するために使用される外部ポートに結合させることができる。各種の実施形態では、ヒータ１５６へ供給される電流を変化させて、ダイヤフラム１５８の変位または変形の大きさを制御しており、そのため、チャンバ１６内に発生する圧力の大きさを制御することができることとなる。流体チャンバ１５４、ヒータ１５６、ダイヤフラム１５８、チャンバ１６、チャネル１８またはバルブ１３２の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示であり、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。ポンプ１５２がベース１４内に収容されて示されているが、他の実施形態では、層１２中、ベース１４の側面上などのベース１４の他の領域、または、チャンバ１６内の任意の場所にポンプ１５２を組み込んでもよい。チャンバ１６内には１つのポンプ１５２が示されているが、他の実施形態では、２つ以上のポンプ１５２をチャンバ１６内に収容していてもよい。
【００７１】
図１５は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体は１６０で示されている。診断テストシステム１６０は、診断テストシステム１３０の他の実施形態を表わしており、バルブ１３２ａおよびバルブ１３２ｂとして示される２つのバルブ１３２を備えている。また、診断テストシステム１６０は、ポンプ８８、ヒータ９２および光学窓１３４を備えている。また、診断テストシステム１３０は、ポンプ８８、ヒータ９２と、バルブ１３２ａおよび１３２ｂとに対して結合される電気的インタフェース（図示せず）も備えている。ポンプ８８は、チャンバ１６に位置合わせされ、かつ電気的インタフェースを介して供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６から流体を移動させるように作動できる構成となっている。バルブ１３２ａおよび１３２ｂは、図１５に示されるように閉位置にある場合に流体をチャンバ１６内に密閉しており、一方または両方のバルブは、ポンプ８８が作動された場合に流体を通過させることができるように構成されている。
【００７２】
バルブ１３２ａは、チャネル１８ａ内に配置されており、上側部分１００ａと、アクチュエータ要素１０４ａと、下側部分１４０ａとを備えている。バルブ１３２ｂは、チャネル１８ｂ内に配置されており、上側部分１００ａと、アクチュエータ要素１０４ｂと、下側部分１４０ｂとを備えている。アクチュエータ要素１０４ａおよび１０４ｂはそれぞれ電気的インタフェースに対して結合されている。各種の実施形態では、適切な極性を有する適切な電圧をアクチュエータ要素１０４ａおよび１０４ｂに対して同時に、または異なる時間に印加して、チャンバ１６内への流体の流れ、またはチャンバ１６からの流体の流れを制御可能に構成されている。バルブ１３２ａおよび１３２ｂはそれぞれ、流体処理能力を最大にすべく閉位置と完全開位置との間で動作可能に構成されており、また、通過可能な流体の量を調整するために完全開位置から略閉位置までの範囲で、任意の適切な数の開位置と閉位置との間をそれぞれ動作可能に構成されている。他の実施形態では、３つ以上のチャネル１８をチャンバ１６に対して結合してもよく、３つ以上のチャネル１８の内の任意のチャネルがバルブ１３２を備えていてもよい。
【００７３】
図１６は、図１５に示される診断テストシステム１６０の１つの実施形態を示す平面図である。アクチュエータ要素９４の配置位置が破線で示されている。本実施形態では、アクチュエータ要素９４およびヒータ９２がチャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。上側部分１００ａのアクチュエータ要素１０４ａおよび上側部分１００ｂのアクチュエータ要素１０４ｂは、それぞれチャネル１８ａおよび１８ｂに対して位置合わせされている。他の実施形態では、アクチュエータ要素９４およびヒータ９２はチャンバ１６に対して位置合わせされていなくてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素１０４ａおよびアクチュエータ要素１０４ｂはそれぞれチャネル１８ａおよび１８ｂに対して位置合わせされていなくてもよい。光学窓１３４は、所望の検体の検出を良化させるため、チャンバ１６内に中央配置されている。他の実施形態では、光学窓１３４は、チャンバ１６に対して中央配置されておらず、ベース１４の側面上または層１２内など、チャンバ１６の他の適切な領域内に配置されている。チャンバ１６、チャネル１８、アクチュエータ要素９４、１０４ａおよび１０４ｂ、ヒータ９２、上側部分１００ａおよび１００ｂ、下側部分１４０ａおよび１４０ｂ並びに光学窓１３４の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示であり、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。
【００７４】
図１７は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体が１６６で示されている。診断テストシステム１６６は、ベース７８、第１の層８０および第２の層８２を備えている。異なる実施形態では、ベース７８、第１の層８０および第２の層８２を、診断テストシステム７６に関連して開示された材料を含む適切な材料から形成してもよい。図示の実施形態では、第１の層８０および第２の層８２がエラストマー材料から形成され、ベース７８が第１の層８０または第２の層８２よりも硬質な材料から形成されている。他の実施形態では、第１の層８０および／または第２の層８２をベース７８と同じ程度の硬さの材料、またはベース７８よりも硬い材料から形成してもよい。他の実施形態では、診断テストシステム１６６は層１２とベース１４とを備えていてもよい。
【００７５】
図１７に示される実施形態では、ベース７８はチャンバ１６およびチャネル１８の一部を含む１つ以上の開放領域を備えている。層８０は、表面８４においてベース７８の第１の面に対して固着されており、また、層８２は、表面８６においてベース７８の第２の面に対して固着されている。第１の層８０および第２の層８２は、協働してベース７８内の開放領域を密閉することによってチャンバ１６およびチャネル１８を形成している。ここでは、１つのチャンバ１６および１つのチャネル１８だけが図示されているが、他の実施形態では、任意の適切な数のチャンバ１６およびチャネル１８が設けられていてもよい。他の実施形態では、チャンバ１６およびチャネル１８が任意の適切な形状またはサイズを有していてもよい。
【００７６】
図示の実施形態において、診断テストシステム１６６は、ポンプ１６８、バルブ１７０およびヒータ９２を備えている。また、診断テストシステム１６６は、ポンプ１６８、バルブ１７０およびヒータ９２に結合される電気的インタフェース（図示せず）も備えている。各種の実施形態では、ベース７８、第１の層８０または第２の層８２の内１つ以上の内部またはこれらの両側に電気的インタフェースが配置されてもよい。ポンプ１６８は、チャンバ１６に位置合わせされ、かつチャンバ１６の内部領域中に設けられたアクチュエータ要素１７２を備えている。ポンプ１６８は、電気的インタフェースを介してポンプ１６８へ供給される１つ以上の信号に応じて、チャンバ１６から流体を移動させるように作動できる構成となっている。バルブ１７０は、上側アクチュエータ要素１７８と下側アクチュエータ要素１８２とを備えている。上側アクチュエータ要素１７８および下側アクチュエータ要素１８２はチャネル１８の内部領域中に設けられている。バルブ１７０は、閉位置にある場合にチャンバ１６内に流体を密閉し、開位置にある場合に流体が通過できるように構成されている。１つの実施形態では、バルブ１７０は、チャネル１８の断面積を変化させる変形を発生させることによって、チャネル１８を通過する流体の移動を制御するように構成されている。図示の実施形態では、ヒータ９２は、電気的インタフェースに結合されており、電気的インタフェースに供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６内の流体の温度を上昇させるように構成されている。
【００７７】
図示の実施形態において、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２は任意の適切な電気活性高分子材料から形成されており、任意の適切な電気活性高分子材料は電圧印加時に電気的エネルギを機械的な動作へ変換するように構成されている。これらの実施形態では、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２の変位または変形の大きさが、適切な極性を有する適切な電圧を印加することによって制御可能となっている。図１７に示される実施形態では、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２はイオン性ポリマー材料または電気活性高分子材料から形成されており、イオン性ポリマー材料または電気活性高分子材料は、適切な電圧が印加される場合に、イオンの拡散または移動性による体積変化および電気化学効果を受けるように構成されている。これらの電気活性高分子のために使用される材料としては、高分子−金属複合物、導電性高分子、ゲルおよびカーボンナノチューブを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。図示の実施形態では、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２は、適切な極性を有する適切な電圧の印加または変化に応じて、任意の適切な体積まで増大可能に構成されており、それらの元の体積に復帰可能に構成されている。他の実施形態では、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２は、電歪ポリマー材料、静電ポリマー材料、圧電ポリマー材料、および強誘電性ポリマー材料を含むものであるが、これらに限定されない他の適した電気活性高分子材料から形成してもよい。
【００７８】
図示の実施形態では、電圧が印加されていない状態に対応した非作動状態にあるアクチュエータ要素１７２、１７８および１８２が示されている。アクチュエータ要素１７２に関して１７４で示される破線状の輪郭、アクチュエータ要素１７８に関して１８０で示される破線状の輪郭、アクチュエータ要素１８２に関して１８４で示される破線状の輪郭は、適切な電圧が印加された後の作動状態にあるアクチュエータ要素１７２、１７８および１８２において体積の増大した状態を表わしている。電圧が変化し、または除去された場合に、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２はそれらの元の形状または位置へ復帰することとなる。各種の実施形態において、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２は、非作動状態または作動状態にある場合に任意の適切な体積または形状を有するように構成されてもよい。ここで、アクチュエータ要素１７２は第１の層８０に取り付けられて示されているが、他の実施形態では、第２の層８２上、ベース７８上、または、チャンバ１６内の任意の場所にアクチュエータ要素１７２を配置してもよい。また、他の実施形態では、チャンバ１６内に１つより多くの数のアクチュエータ要素１７２が設けられていてもよい。
【００７９】
図示の実施形態では、適切な電圧が電気的インタフェースを介して印加された後にポンプ１６８が作動すると、アクチュエータ要素１７２は、１７４で示される形状まで体積が増大し、チャンバ１６内の流体をバルブ１７０へ向けて矢印１７６の方向へ押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。電圧が変化し、または除去されると、アクチュエータ要素１７２は、１７２の輪郭によって示されるその元の形状または体積まで復帰することとなる。アクチュエータ要素１７２の体積の増大量、ひいては、チャンバ１６内に発生する圧力の大きさは、アクチュエータ要素１７２に対して適切な電圧を印加することによって制御可能となっている。
【００８０】
図示の実施形態では、アクチュエータ要素１７８は、電気的インタフェースを介した適切な電圧を印加した後の作動状態にある場合に、１８０で示される形状まで体積が増大しており、また、アクチュエータ要素１８２は、電気的インタフェースを介した適切な電圧を印加した後の作動状態にある場合に、１８４で示される形状まで体積が増大することとなる。作動状態にある場合には、アクチュエータ要素１７８および１８２が閉位置へと弾性的に付勢されており、そのため、流体のチャンバ１６内への流入が防止され、または流体のチャンバ１６からの流出が防止されることとなる。アクチュエータ要素１７８および１８２に印加される電圧が変化し、または除去された場合、アクチュエータ要素１７８および１８２は、流体がバルブ１７０を通過できるのに十分な開位置まで体積が減少することとなる。各種の実施形態では、バルブ１７０は、流体処理能力を最大にするべく閉位置と完全開位置との間で動作可能に構成されており、または、通過可能な流体の量を調整するために完全開位置から実質的な閉位置までの範囲で任意の適切な数の開位置と１つの閉位置との間で動作可能に構成されている。他の実施形態では、アクチュエータ１７８および１８２が、チャンバ１６内のベース７８の対向面など他の適した場所に配置されてもよい。他の実施形態では、チャネル１８を通過する流体の流れを制御するために、開位置と閉位置との間で動作可能な１つのアクチュエータ要素（例えばアクチュエータ要素１７８）が設けられている。他の実施形態では、２つより多いアクチュエータ要素が設けられている。
【００８１】
図１８は、図１７に示される診断テストシステム１６６の１つの実施形態を示す平面図である。本実施形態では、アクチュエータ要素１７２およびヒータ９２がチャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。アクチュエータ要素１８２およびアクチュエータ要素１８０（図示せず）は、チャネル１８内に中央配置され、またはチャネル１８に対して位置合わせされている。他の実施形態では、アクチュエータ要素１７２またはヒータ９２はチャンバ１６に対して位置合わせされていなくてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素１７８または１８２はチャネル１８に対して位置合わせされていなくてもよい。チャンバ１６、チャネル１８、アクチュエータ要素１７２、１７８および１８２並びにヒータ９２の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示であり、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。
【００８２】
図１９は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。診断テストシステムの全体は１８８で示されている。診断テストシステム１８８は、ポンプ１６８と、バルブ１７０とを備えており、バルブ１７０はバルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃおよび１７０ｄのように示されている。ポンプ１６８およびバルブ１７０の実施形態は、診断テストシステム１６６に関して開示された実施形態を含むものである。
【００８３】
バルブ１７０ａは、チャネル１８ａ内に配置されており、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧を印加した場合に１８４ａの形状まで体積が増大するアクチュエータ要素１８２ａを備えている。バルブ１７０ｂは、チャネル１８ｂ内に配置されており、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧を印加した場合に１８４ｂの形状まで体積が増大するアクチュエータ要素１８２ｂを備えている。バルブ１７０ｃは、チャネル１８ｃ内に配置されており、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧が印加された場合に１８４ｃの形状まで体積が増大するアクチュエータ要素１８２ｃを備えている。バルブ１７０ｄは、チャネル１８ｄ内に配置されており、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧が印加された場合に１８４ｄの形状まで体積が増大するアクチュエータ要素１８２ｄを備えている。
【００８４】
図示の実施形態において、ポンプ１６８はアクチュエータ要素１７２を備えている。電気的インタフェースを介してアクチュエータ要素１７２に適切な電圧が印加された場合に、アクチュエータ要素１７２は、１７４に示される形状まで体積が増大し、チャンバ１６内の流体をバルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄの方向へ押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。任意の１つ以上のバルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃおよび１７０ｄを開くことによって、流体をそれぞれのチャネル１８ａ、１８ｂ、１８ｃまたは１８ｄに通過させることができる。各バルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃおよび１７０ｄは、チャンバ１６内への、またはチャンバ１６からの流体の流れを制御可能に構成されている。他のポンプ１６８（図示せず）が作動して流体を任意のチャネル１８ａ、１８ｂ、１８ｃまたは１８ｄに向けて押し出している場合には、対応するバルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃまたは１７０ｄを開くことによって、流体をチャンバ１６内へ送ることができる。各種の実施形態では、チャンバ１６内、チャネル１８内、または、チャンバ１６およびチャネル１８の両方にバルブ１７０を配置できる。チャンバ１６、チャネル１８、ポンプ１６８、バルブ１７０およびヒータ９２の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示であり、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。
【００８５】
図２０は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。診断テストシステムの全体は１９０で示されている。診断テストシステム１９０は、バルブ１７０と、１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ、１６８ｅおよび１６８ｆで示される６個のポンプ１６８とを備えている。ポンプ１６８およびバルブ１７０の実施形態は、診断テストシステム１６６または診断テストシステム１８８に関して開示された実施形態を含むものである。バルブ１７０は、チャネル１８内に配置されており、アクチュエータ要素１８２を備えている。アクチュエータ要素１８２は、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧が印加された場合に、１８４の形状まで体積が増大することとなる。ポンプ１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ、１６８ｅおよび１６８ｆはそれぞれアクチュエータ要素１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ、１７２ｅおよび１７２ｆを備えている。電気的インタフェースを介して１つ以上のアクチュエータ要素１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ、１７２ｅまたは１７２ｆに適切な電圧が印加された場合、電圧を受けているアクチュエータ要素１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ、１７２ｅまたは１７２ｆはそれぞれ１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄ、１７４ｅまたは１７４ｆで示される形状まで体積が増大することとなる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、１つ以上のアクチュエータ要素１７２に印加される電圧は、チャンバ１６内の流体をバルブ１７０へ向けて押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。１つの実施形態では、全てのアクチュエータ要素１７２に同時に電圧を印加することによって、チャンバ１６内の流体がバルブ１７０へ向けて押し出されるように構成されている。
【００８７】
いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素１７２に対して異なるタイミングで電圧を印加することによって、流体がバルブ１７０へ向けて押し出されることとなる。例えば、アクチュエータ要素１７２ｄに対して最初に電圧を印加し、次に、アクチュエータ要素１７２ｃおよび１７２ｅに対して電圧を印加し、その次に、アクチュエータ要素１７２ａに対して電圧を印加し、その後にアクチュエータ要素１７２ｂおよび１７２ｆに対して電圧を印加することができる。アクチュエータ要素１７２の連続的な動作が流体をバルブ１７０へ向けて押し出すこととなる。
【００８８】
いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素１７２に適切な手順で電圧を印加することによって、チャンバ１６内の流体が混合され、または振動することとなる。これらの実施形態では、その手順にしたがってアクチュエータ要素１７２が作動および停止することとなる。１つの実施形態では、１７２ａ、１７２ｆ、１７２ｄ、１７２ｂ、１７２ｅおよび１７２ｃの手順でアクチュエータ要素が作動および停止することとなる。この手順が任意の適切な回数繰り返されてもよい。他の実施形態では、他の適切な手順またはランダムな手順が用いられてもよい。
【００８９】
いくつかの実施形態では、チャンバ１６内の流体を渦状にするために、アクチュエータ要素１７２に対して所定の手順で電圧が印加されることとなる。これらの実施形態では、適切な手順でアクチュエータ要素１７２を作動および停止させることによって、流体を時計周り方向または反時計周り方向に移動させることも可能である。１つの実施形態では、アクチュエータ要素１７２ａが作動して、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ、１７２ｅおよび１７２ｆの手順で他のアクチュエータ要素１７２が作動および停止することとなる。この手順が任意の適切な回数繰り返されてもよい。１つの実施形態では、アクチュエータ要素１７２ａが作動して、１７２ｆ、１７２ｅ、１７２ｄ、１７２ｃおよび１７２ｂの手順でアクチュエータ要素が作動および停止することとなる。この手順は任意の適切な回数繰り返されてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素１７２ａが設けられておらず、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ、１７２ｅおよび１７２ｆの手順で５個のアクチュエータ要素１７２だけが作動および停止することとなる。この手順は任意の適切な回数繰り返されてもよい。他の実施形態では、任意の適切な数のアクチュエータ要素１７２が設けられ、任意の適切な手順でアクチュエータ要素１７２が作動および停止されてもよい。
【００９０】
図２１は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。診断テストシステムの全体が１９２で示されている。診断テストシステム１９２は、１つのバルブ１７０と、１６８ａおよび１６８ｂで示される２つのポンプ１６８とを備えている。ポンプ１６８およびバルブ１７０の実施形態は、診断テストシステム１６６、１８８、１９０および１９２に関して開示された実施形態を含むものである。バルブ１７０は、チャネル１８ｃ内に配置されており、電気的インタフェース（図示せず）を介して適切な電圧を印加する場合に１８４の形状まで体積が増大するアクチュエータ要素１８２を備えている。ポンプ１６８ａおよび１６８ｂはそれぞれアクチュエータ要素１７２ａおよび１７２ｂを備えている。電気的インタフェースを介してアクチュエータ要素１７２ａまたは１７２ｂに適切な電圧が印加された場合に、アクチュエータ要素１７２ａまたは１７２ｂは、１７４ａまたは１７４ｂで示される形状までそれぞれ体積が増大することとなる。
【００９１】
１つの実施形態では、アクチュエータ要素１７２ａおよび１７２ｂに対して順次に電圧を印加することによって、流体が混合されることとなる。最初に、バルブ１７０が閉じられることとなる。ポンプ１６８ｂが停止し、かつポンプ１６８ａが作動する場合に、アクチュエータ要素１７２ａが、１７４ａの形状まで拡張し、チャンバ１６ａ内の流体をチャネル１８ａおよび１８ｂを介してチャンバ１６ｂへと押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６ａ内に発生させることとなる。あるいは、ポンプ１６８ａが停止し、かつポンプ１６８ｂが作動する場合に、アクチュエータ要素１７２ｂは、１７４ｂの形状まで拡張し、チャンバ１６ｂ内の流体をチャネル１８ｂおよび１８ａを介してチャンバ１６ａへと押し出すのに十分な圧力をチャンバ１６ｂ内に発生させることとなる。１つの実施形態では、ポンプ１６８ｂを停止させ、かつポンプ１６８ａを作動させるシーケンスが１回で完了されることとなる。１つの実施形態では、ポンプ１６８ａを停止させて、かつポンプ１６８ｂを作動させるシーケンスが１回で完了されることとなる。他の実施形態では、ポンプ１６８ｂを停止させて、ポンプ１６８ａを作動させて、その後にポンプ１６８ａを停止させて、ポンプ１６８ｂを作動させるシーケンスが１回または複数回で完了されることとなり、そのため、流体の適切な混合が完了することとなる。
【００９２】
図２２は、診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。診断テストシステムの全体は１９４で示されている。診断テストシステム１９４は、診断テストシステム１０の他の実施形態を表わしており、層１２とベース１４とを備えている。チャンバ１６およびチャネル１８を形成するように層１２とベース１４とが取り付けられている。層１２およびベース１４の材料および実施形態は図１〜図４に開示されたそれらを含むものである。各種の実施形態において、ベース１４は、層１２よりも柔軟な材料、層１２と同じ柔軟性を有する材料、または層１２よりも柔軟性が低い材料から形成されていてもよい。図示の実施形態では、ベース１４が実質的に硬質な材料から形成され、また、層１２が柔軟な材料から形成されている。他の実施形態において、診断テストシステム１９４がベース７８、第１の層８０および第２の層８２から形成されてもよい。
【００９３】
図示の実施形態において、診断テストシステム１９４は、ポンプ１９６、ヒータ９２、バルブ１９８、および光学窓１３４を備えている。また、診断テストシステム１９４は、ポンプ１９６、ヒータ９２およびバルブ１９８に対して結合される電気的インタフェース（図示せず）も備えている。ポンプ１９６は、電気的インタフェースを介して供給される１つ以上の信号に応じて流体を矢印２０８の方向へ移動させるように作動可能な構成となっている。バルブ１９８は、閉位置にある場合に流体をチャンバ１６内に密閉し、開位置にある場合に流体を通過させることができるように構成されている。１つの実施形態では、バルブ１９８は、チャネル１８の断面積を変化させる変形を発生させることによって、チャネル１８を通じた流体の移動を制御するように構成されている。図示の実施形態において、ヒータ９２は、電気的インタフェースに結合されて、電気的インタフェースを介してヒータ９２に供給される１つ以上の信号に応じてチャンバ１６内の流体の温度を上昇させるように構成されている。
【００９４】
図示の実施形態では、ポンプ１９６がアクチュエータ要素２００を備えており、バルブ１９８がアクチュエータ要素２１０を備えている。アクチュエータ要素２００はチャンバ１６の内部領域中に設けられ、アクチュエータ要素２１０はチャネル１８の内部領域中に設けられている。アクチュエータ要素２００および２１０は、二層構造を含んでおり、電圧を印加した場合に体積の変化しない任意の適切な材料で形成された１つの層に対して、電気活性高分子で形成された１つの層を取り付けることによって形成されている。適切な電圧を印加する際の電気活性高分子の変位または変形によって、アクチュエータ要素２００および２１０が屈曲し、または湾曲することとなる。各種の実施形態において、電気活性高分子は、イオン性ポリマー、電子ポリマー、または、他の適切なタイプの電気活性高分子であってもよい。
【００９５】
１つの実施形態では、アクチュエータ要素２００およびアクチュエータ要素２１０がイオン性ポリマー材料から形成されている。適切な電圧を印加することによって、イオン性ポリマー材料は、イオンの拡散または移動性に起因する電気化学的な効果に起因して体積が拡張することとなる。この拡張によって、アクチュエータ要素２００および２１０が曲がることとなる。適切な極性を有する適切な電圧の印加によって、アクチュエータ要素２００および２１０の湾曲また変形の量を制御することができる。輪郭２１８および２２０で示される屈曲または湾曲の大きさは典型的な例として挙げるものであり、他の実施形態では、屈曲または湾曲の大きさを任意の適切な大きさに構成することが可能である。アクチュエータ要素２００および２１０に対して供給される電圧が変化し、または除去される場合に、アクチュエータ要素２００および２１０は、２００および２１０で示されるようにそれらの元の位置へ復帰することとなる。各種の実施形態において、イオン性ポリマー材料は、高分子−金属複合物、導電性高分子、ゲルおよびカーボンナノチューブを含んでいてもよいが、これらに限定されるものではない。
【００９６】
１つの実施形態において、アクチュエータ要素２００およびアクチュエータ要素２１０は、電場の存在する条件下で変位または変形を受ける電子ポリマー材料から形成されている。本実施形態では、電気活性高分子として、電歪ポリマー、静電ポリマー、圧電ポリマー、および強誘電性ポリマーを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素２００および２１０は、両面がエラストマー導電膜でコーティングされるポリマーエラストマー誘電体を備えている。２つの膜間に電圧を印加すると、高分子材料を圧縮する静電場が作られることとなる。高分子材料の体積は変化しないこと、すなわち、一方向に高分子材料を圧縮することによって、高分子材料が１つ以上の他の方向に拡張することとなり、そのため、体積が一定に維持されることとなる。この拡張が変位または変形を発生させることとなる。この拡張によって、アクチュエータ要素２００および２１０が屈曲し、または湾曲することとなる。適切な極性を有する適切な電圧の印加によって、アクチュエータ要素２００および２１０の湾曲また変形の量が制御可能となっている。輪郭２１８および２２０で示される屈曲または湾曲の大きさは典型的な例として挙げられたものであり、他の実施形態では、屈曲または湾曲の大きさを任意の適切な大きさとしてもよい。電圧が変化し、または除去された場合に、アクチュエータ要素２００および２１０は、２００および２１０で示されるようにそれらの元の位置へ復帰することとなる。
【００９７】
図示の実施形態において、アクチュエータ要素２００は、電気活性高分子である層２０４と、電圧が印加されるときに体積の変化しない適切な材料である層２０６とを備えている。アクチュエータ要素２００に対して電圧が印加された場合に、層２０４が拡張してアクチュエータ要素２００を２１８で示される形状へと屈曲あるいは湾曲させることとなる。この屈曲あるいは湾曲は、チャンバ１６内の流体を矢印２０８の方向へ押し出す圧力をチャンバ１６内に発生させることとなる。本実施形態において、層１２およびベース１４は、アクチュエータ要素２００の湾曲に対応するように形成されている。１つの実施形態において、層１２は、適切なエラストマー材料から形成されており、アクチュエータ要素２００の湾曲に対応して上方へ屈曲するように構成されている。他の実施形態では、チャンバ１６内の任意の適切な場所にアクチュエータ要素２００を取り付けてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素２００の一端を層１２またはベース１４に対して取り付けてもよい。他の実施形態では、層１２またはベース１４はアクチュエータ要素２００の動作に対応した開口または凹部領域を備えている。他の実施形態では、１つより多くの数のアクチュエータ要素２００が設けられている。図示の実施形態では、電圧が変化し、または除去された場合に、２００で示されるようにアクチュエータ要素２００がその元の位置に復帰することとなる。各種の実施形態では、ポンプ１９６は、チャンバ１６内で発生する圧力を最適化するために、任意の適切な期間にわたって任意の適切な数の位置間で動作可能に構成されている。
【００９８】
図示の実施形態において、アクチュエータ要素２１０は、電気活性高分子である層２１２と、電圧印加時に体積の変化しない適切な材料である層２１４とを備えている。アクチュエータ要素２１０に対して電圧が印加された場合、層２１２が拡張してアクチュエータ要素２１０を２２０で示される形状へと湾曲させることとなる。この湾曲がバルブ１９８を通過する開口を形成し、この開口によってチャンバ１６内の流体が矢印２１６の方向でバルブ１９８を通過できるようになる。図示の実施形態では、電圧が変化し、または除去された場合に、２１０で示されるようにアクチュエータ要素２１０がその元の位置に復帰することとなる。各種の実施形態において、バルブ１９８は、チャネル１８を通過する流体の処理能力を最適化するために、任意の適切な期間にわたって任意の適切な数の位置間で動作できるように構成されている。また、バルブ１９８は、流体の処理能力を最大にするべく閉位置と完全開位置との間で動作可能に構成されており、または、バルブ１９８が作動する場合にチャネル１８を通過可能な流体の量を調整するために完全開位置から略閉位置までの範囲で任意の適切な数の開位置と１つの閉位置との間で動作可能に構成されている。他の実施形態では、１つより多くの数のアクチュエータ要素２１０が設けられている。他の実施形態では、ベース１４などのチャネル１８内の任意の適切な場所に、アクチュエータ要素２１０を取り付けてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ要素２１０はポンプとして動作してもよい。これらの実施形態において、アクチュエータ要素２１０は、チャンバ１６内に配置されてチャンバ１６内の流体を移動させるように動作してもよく、または、チャネル１８内に配置されてチャネル１８内の流体を移動させるべく動作してもよい。
【００９９】
図示の実施形態では、光学窓１３４は、可視光を含むことができる電磁放射線を通過させることによって、検体の検出を容易にしている。光学窓１３４の実施形態は、診断テストシステム１３０、１４４および１６０に関して開示された実施形態を含むものである。
【０１００】
図２３は、図２２に示される診断テストシステム１９４の平面図である。本実施形態では、ヒータ９２がチャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。他の実施形態では、ヒータ９２は、チャンバ１６に対して位置合わせされずに、チャンバ１６内の任意の適切な場所に取り付けてもよい。アクチュエータ要素２００の端部２２２は層１２に対して取り付けられている。各種の実施形態において、アクチュエータ要素２００は、チャンバ１６内の任意の適切な場所で層１２またはベース１４に取り付けられてもよい。アクチュエータ要素２１０の端部２２４は層１２に取り付けられている。他の実施形態では、アクチュエータ要素２１０は、チャネル１８内の任意の適切な場所で層１２またはベース１４に取り付けられてもよい。光学窓１３４は、所望の検体の検出を良化させるために、チャンバ１６内に中央配置され、またはチャンバ１６に対して位置合わせされている。他の実施形態では、光学窓１３４は、チャンバ１６に対して中央配置されずに、ベース１４の側面上または層１２内など、チャンバ１６の他の適切な領域内に配置されている。チャンバ１６、チャネル１８、アクチュエータ要素２００および２１０、ヒータ９２並びに光学窓１３４の相対的なサイズ、形状および寸法は、例示に過ぎず、他の実施形態では他の適したサイズ、形状および寸法とすることが可能である。
【０１０１】
本明細書では、特定の実施形態について図示して説明してきたが、当業者であれば分かるように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な代替的および／または等価な実施が、図示して説明した特定の実施形態に取って代わってもよい。本出願は、本明細書で説明した特定の実施形態の任意の改良または変形を網羅しようとするものである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲およびその等価物によって範囲が定められるものであることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】診断テストシステムの１つの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示される診断テストシステムの一部の詳細な斜視図である。
【図３】図１に示される診断テストシステムの一部の詳細な斜視図である。
【図４】診断テストシステムに用いられる電気的インタフェースの１つの実施形態を示す斜視図である。
【図５】診断テストシステムの１つの実施形態を示すブロック図である。
【図６】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図７】図６に示される診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図８】図６に示される診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図９】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１０】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１１】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１１に示される診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図１３】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１４】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１５】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１６】図１５に示される診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図１７】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図１８】図１７に示される診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図１９】診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図２０】診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図２１】診断テストシステムの１つの実施形態を示す平面図である。
【図２２】診断テストシステムの１つの実施形態を示す断面図である。
【図２３】図２２に示される診断テストシステムの平面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  診断テストシステム
１２  層
１４  ベース
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈ，１６ｉ，１６ｊ  チャンバ
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊ，１８ｋ，１８ｌ，１８ｍ，１８ｎ  チャネル
２０  サンプル入力ポート、ポート
２２，２４  面部
２６，２８，３０，３２，３４  共通チャネル部
３６  電気的インタフェース、層
３８  コネクタ
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ，４０ｉ，４０ｊ  導電パッド、パッド
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，４２ｊ  導電トレース、トレース
４４，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉ，４４ｊ  チャンバ部
４６  ブロック全体
４８  コントローラ
５０  診断テストシステム
５２  経路
５４  ブロック
５６  経路
５８  ブロック
６０  経路
６２，６４  ブロック
６６，６８  経路
７０，７２，７４  ブロック
７６  診断テストシステム
７８  ベース
８０  第１の層、層
８２  第２の層、層
８４，８６  表面
８８  ポンプ
９０  バルブ
９２  ヒータ
９４  アクチュエータ要素
９６  矢印
１００，１００ａ，１００ｂ  上側部分
１０２  下側部分
１０４，１０４ａ，１０４ｂ  アクチュエータ要素
１０６  アクチュエータ要素
１０８  診断テストシステム
１１０  ポンプ
１１２  アクチュエータ要素
１１４  矢印
１１６  診断テストシステム
１１８  ポンプ
１２０  流体チャンバ、チャンバ
１２２  ヒータ
１２４  ダイヤフラム
１２６，１２８  矢印
１３０  診断テストシステム
１３２，１３２ａ，１３２ｂ  バルブ
１３４  光学窓
１３６，１３８  矢印
１４０，１４０ａ，１４０ｂ  下側部分
１４４  診断テストシステム
１４６  光学窓
１４８  センサ
１５０  診断テストシステム
１５２  ポンプ
１５４  流体チャンバ、チャンバ
１５６  ヒータ
１５７  矢印
１５８  エラストマーダイヤフラム、ダイヤフラム
１５９  矢印
１６０  診断テストシステム
１６２  矢印
１６６  診断テストシステム
１６８，１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃ，１６８ｄ，１６８ｅ，１６８ｆ  ポンプ
１７０，１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ  バルブ
１７２，１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７２ｄ，１７２ｅ，１７２ｆ，１７４，１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ，１７４ｄ，１７４ｅ，１７４ｆ  アクチュエータ要素（の輪郭）
１７６  矢印
１７８，１８０，１８２，１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄ，１８４，１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃ，１８４ｄ  アクチュエータ要素（の輪郭）
１８８，１９０，１９２，１９４  診断テストシステム
１９６  ポンプ
１９８  バルブ
２００  アクチュエータ要素
２０４，２０６  層
２０８  矢印
２１０  アクチュエータ要素
２１２，２１４  層
２１６  矢印
２１８，２２０  アクチュエータ要素（の輪郭）
２２２，２２４  端部
【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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【外国語明細書】
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