專(zhuān)利名稱(chēng)：具有高的長(zhǎng)寬比的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及具有高的長(zhǎng)寬比的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器，更具體地，涉及這樣的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器，其能夠容易地捕獲樣品中的預(yù)定尺寸或更大的細(xì)胞或粒子，防止流道被捕獲的細(xì)胞或粒子堵塞，以及減少施加到捕獲的細(xì)胞或粒子上的壓力。
背景技術(shù)：
對(duì)于治療癌癥來(lái)說(shuō)早期檢測(cè)至關(guān)重要，正在進(jìn)行許多研究以發(fā)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確的癌癥檢測(cè)方法。近來(lái)，已經(jīng)提出了通過(guò)從血液捕獲包含在血液中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)而執(zhí)行的癌癥診斷方法。然而，由于CTC的量很小，IO9個(gè)細(xì)胞中僅發(fā)現(xiàn)一個(gè)CTC，所以很難捕獲CTC。例如，關(guān)于乳腺癌，在大約7.5ml血液中可以發(fā)現(xiàn)大約五個(gè)或更少的CTC，關(guān)于大腸癌，在大約7.5ml血液中可以發(fā)現(xiàn)大約三個(gè)或更少的CTC。因此，為了確診癌癥，需要捕獲稀少的CTC而沒(méi)有損失。此外，CTC容易死亡，因此將在最小化對(duì)于細(xì)胞的不利條件時(shí)執(zhí)行捕獲。捕獲CTC可以通過(guò)使用允許血液中的紅細(xì)胞和白細(xì)胞穿過(guò)并且僅過(guò)濾CTC的過(guò)濾器來(lái)執(zhí)行。然而，這類(lèi)過(guò)濾器通常具有以下結(jié)構(gòu):多個(gè)柱形的復(fù)雜圖案形成在微小的流道中，血液可通過(guò)該微小的流道流動(dòng)。雖然具有相對(duì)小尺寸的紅細(xì)胞和白細(xì)胞可以穿過(guò)這些圖案，但是相對(duì)大的CTC可以在圖案之間被捕獲。然而，流道可能被捕獲的CTC阻斷。一旦發(fā)生阻斷，應(yīng)力施加到CTC并且CTC可能損壞，且白細(xì)胞可能與CTC 一起被捕獲，這降低了分析效率并增加了分析時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種過(guò)濾器，其能夠容易地捕獲樣品中具有預(yù)定或更大尺寸的細(xì)胞或粒子，防止流道被捕獲的細(xì)胞或粒子阻斷，以及減少作用于捕獲的細(xì)胞或粒子上的壓力。附加的方面將在隨后的描述中部分地闡述，并且部分地由該描述而明顯，或可以通過(guò)實(shí)踐給出的實(shí)施方式而習(xí)得。根據(jù)本發(fā)明的方面，一種過(guò)濾器，包括:入口，樣品通過(guò)該入口流入；出口，樣品通過(guò)該出口流出；流道，具有彼此面對(duì)的第一底表面和第二底表面，使得樣品在入口和出口之間流動(dòng)；以及過(guò)濾器單元，設(shè)置在流道中以從流過(guò)流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子，其中過(guò)濾器單元包括從第二底表面朝向第一底表面突出以阻斷流道的屏障和形成在屏障與流道的第一底表面之間的縫隙?？p隙的尺寸可以小于樣品中的目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子的尺寸。過(guò)濾器單元的寬度和縫隙的高度的比可以為至少1000:1。屏障可以具有傾斜側(cè)壁。過(guò)濾器單元可以設(shè)置為更靠近出口而不是更靠近入口。流道可以包括連接到入口的第一端部分、連接到出口的第二端部分、和在第一端部分與第二端部分之間的中心部分，其中第一端部分是錐形的并且從入口朝向中心部分逐漸加寬，且第二端部分是錐形的并且從中心部分朝向出口逐漸變窄。過(guò)濾器可以還包括流體阻力單元，設(shè)置在過(guò)濾器單元與入口之間的流道中。過(guò)濾器可以還包括微通道，形成在流體阻力單元與流道的第一端部分之間。流體阻力單元可以具有菱形或鉆石形。流體阻力單元可以從流道的第二底表面突出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種過(guò)濾器，包括:第一基板，具有第一表面；第二基板，具有接合到第一表面的第二表面； 入口和出口，形成為穿過(guò)第一基板或第二基板；流道，通過(guò)蝕刻第二基板的第二表面而在入口和出口之間形成流道；以及過(guò)濾器單元，設(shè)置在流道內(nèi)以從流過(guò)流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子，其中過(guò)濾器單元包括:屏障，從流道的底表面突出以阻斷流道；凹槽，通過(guò)蝕刻第一基板的第一表面的與屏障相應(yīng)的部分形成；以及縫隙，形成在凹槽與屏障之間。凹槽的寬度可以比所述屏障的頂面的寬度寬。過(guò)濾器可以還包括流體阻力單元，設(shè)置在過(guò)濾器單元與入口之間的流道中，流體阻力單元的頂面和屏障的頂面可以處于與第二基板的第二表面相同的高度。根據(jù)本發(fā)明另一方面，一種過(guò)濾器包括:入口，樣品通過(guò)該入口流入；出口，樣品通過(guò)該出口流出；流道，具有彼此面對(duì)的第一底表面和第二底表面，使得樣品在入口和出口之間流動(dòng)；以及至少兩個(gè)過(guò)濾器單元，設(shè)置在流道中以在流過(guò)流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子，其中至少兩個(gè)過(guò)濾器單元在樣品在流道中流動(dòng)的方向上平行布置，每個(gè)過(guò)濾器單元包括從流道的第二底表面向流道第一底表面突出以阻斷流道的屏障和形成在屏障和流道之間的縫隙。根據(jù)本發(fā)明另一方面，一種過(guò)濾器包括:第一基板，具有第一表面；第二基板，具有面對(duì)第一基板的第一表面的第二表面，而且接合到第一基板；入口，貫穿第一基板或第二基板的中心部分形成；流道，連接到入口并形成在第一基板和第二基板之間；以及過(guò)濾器單元，設(shè)置在流道中以在流過(guò)流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子，其中過(guò)濾器單元沿著第一基板和第二基板的圓周形成。過(guò)濾器單元可以包括:屏障，沿著第二基板的第二表面的圓周從第二基板的第二表面突出；凹槽，沿著第一基板的第一表面的與屏障相應(yīng)的圓周刻入；以及縫隙，形成在凹槽與屏障之間。過(guò)濾器可以還包括從第二基板的第二表面突出的多個(gè)隔離層，其中多個(gè)隔離層在關(guān)于入口的徑向方向上布置。隔離層的每個(gè)可以連接到屏障。流道可以包括通過(guò)多個(gè)隔離層彼此分開(kāi)的多個(gè)流道。形成在兩個(gè)相鄰的隔離層之間的每個(gè)流道的寬度可以從入口朝向屏障增大。


通過(guò)下文結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式的描述，這些和/或其他方面將變得明顯且更易于理解，附圖中:圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的示意透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的圖1的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的示意分解透視圖3為圖1示出的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的兩個(gè)基板的示意剖視圖；圖4為示意剖視圖，示出彼此接合的圖3示出的兩個(gè)基板；圖5為示意剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器；圖6為示意局部剖視圖，示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的操作；圖7為示意平面圖，示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的操作；以及圖8示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的操作的示意局部剖視圖和示意局部平面圖。圖9為局部剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的過(guò)濾器單元;圖10和11為示意分解透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器；以及圖12為示出圖10的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器的示意剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)參考實(shí)施方式，其實(shí)例在附圖中示出，其中相似的附圖標(biāo)記始終表示相似的元件，為了清楚和描述方便，可以夸大元件的尺寸。在這方面，當(dāng)前實(shí)施方式可具有不同的形式并且不應(yīng)理解為限于在此闡述的描述。因此，實(shí)施方式僅在下文通過(guò)參考附圖來(lái)描述，從而解釋當(dāng)前描述的各方面。首先，圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的示意透視圖。參考圖1，細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100包括入口 122、出口 123、流道124和過(guò)濾器單元130，將被檢驗(yàn)的樣品通過(guò)該入口 122流入，已檢驗(yàn)的樣品通過(guò)該出口 123被排出，該流道124形成在入口 122和出口 123之間使得樣品在其間流動(dòng)，該過(guò)濾器單元130橫過(guò)流道124形成以從流過(guò)流道124的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子。如圖1所示，過(guò)濾器單元130可以設(shè)置為更靠近出口 123而不是更靠近入口 122。另外，根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100可以還包括設(shè)置在入口122和過(guò)濾器單元130之間的流道124中靠近入口 122的流體阻力單元125。由于流體阻力單元125，如圖1所示，已經(jīng)流過(guò)入口 122的樣品通過(guò)兩個(gè)窄的微通道126朝著流道124的邊緣流動(dòng)，該兩個(gè)窄的微通道126形成在流體阻力單元125和流道124的內(nèi)壁之間。然后，樣品可以從流道124的邊緣流到中心，如圖7中的箭頭所指示。流體阻力單元125可以控制已經(jīng)流進(jìn)入口 122的樣品的速度和樣品的流線(stream line)的分布。例如,流體阻力單元125可以防止已經(jīng)從入口 122流入的樣品直接流進(jìn)流道124中，由此降低樣品的速度并且可以保持在流道124中預(yù)定范圍內(nèi)的樣品的均勻速度。同樣，流體阻力單元125可以用于保持流道124內(nèi)的樣品的流線的均勻分布并保持每個(gè)流線的相似長(zhǎng)度。因此，通過(guò)使用流體阻力單元125，樣品可以沿著流道124均勻地流動(dòng)，可以防止在過(guò)濾器單元130的任何預(yù)定區(qū)域中的樣品集中。如圖1所示，流體阻力單元125可具有菱形或鉆石形，但是不限于此。例如，流體阻力單元125可以是諸如三角形或長(zhǎng)方形的多邊形、或圓形、橢圓形、或扇形、流線形、或者這些形狀的組合形式。根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100可以通過(guò)接合兩個(gè)基板即第一基板110和第二基板120而形成，該兩個(gè)基板的每個(gè)具有平坦表面，入口 122、出口 123、流道124、流體阻力單元125、和過(guò)濾器單元130等形成在該平坦表面上。圖2為細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的示意分解透視圖，在其中顯示出第一基板110和第二基板120的表面的結(jié)構(gòu)。參考圖2，第一基板110具有平坦的第一表面111。第一基板110可具有長(zhǎng)方形形狀，其寬度W是長(zhǎng)度L的兩倍或更多。例如，第一基板110的寬度W可以是大約3cm，其長(zhǎng)度L可以是大約1.5cm。細(xì)凹槽115是過(guò)濾器單元130的一部分，可以形成在第一表面111中。凹槽115可以形成為沿著第一基板110的寬度方向的長(zhǎng)且窄的直線形。例如，通過(guò)使用濕蝕刻法蝕刻第一基板110的第一表面111可以形成凹槽115。第一基板110可以由透明玻璃或透明塑料材料形成，但是不限于此。例如，第一基板100可以由諸如丙烯酸酯(acrylate)、聚甲基丙烯酸酯(polymethylacrylate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、聚二甲基娃氧燒(PDMS)或聚對(duì)二甲苯(parylene)的材料形成。同樣，第二基板120具有平坦的第二表面121。第二基板120也可以具有與第一基板110相同的寬度W和相同的長(zhǎng)度L。然而，根據(jù)必要性，第二基板120可以比第一基板110更大或更小。第二基板120可以由諸如透明玻璃、石英、塑料或聚合物的材料形成，使得捕獲的細(xì)胞或粒子可以通過(guò)第二基板120觀察到。 如圖2所示，入口 122和出口 123可以形成為完全穿過(guò)第二基板120。流道124形成在入口 122和出口 123之間。例如，通過(guò)使用濕蝕刻法蝕刻第二表面121可以形成流道124。同樣，流體阻力單元125和屏障127從流道124的底部突出。例如，當(dāng)蝕刻第二表面121以形成流道124時(shí)，通過(guò)使用掩模(未示出)而不蝕刻一部分第二表面121可以形成流體阻力單元125和屏障127。因此，流體阻力單元125和屏障127的頂面可以處于與第二基板120的第二表面121相同的高度。同時(shí)，流道124可具有連接到入口 122的第一端部分124a、連接到出口 123的第二端部分124b、以及在第一端部分124a和第二端部分124b之間的中心部分124c。如圖2所示，第一端部分124a和第二端部分124b可以是錐形的。例如，第一端部分124a可以從入口 122朝向中心部分124c逐漸加寬。另外，第二端部分124b可以從中心部分124c朝向出口 123逐漸變窄。中心部分124c的寬度Wl可以比其長(zhǎng)度LI寬很多。例如，中心部分124c的寬度Wl和長(zhǎng)度LI的比例可以是3:1或更大，或者是100:1或更小。因此，可以防止樣品的流量迅速增大，施加到流道124的壓力可以降低。如圖2所示，流體阻力單元125可以設(shè)置為更靠近入口 122而不是更靠近出口123。同樣，流體阻力單元125可以以與流道124的第一端部分124a相似的程度成錐形。如上所述，流體阻力單元125可以是菱形或鉆石形或者其他多邊形。因此，兩個(gè)窄的微通道126可以形成在流體阻力單元125和流道124的內(nèi)壁之間。流體阻力單元125的兩個(gè)邊緣分別面對(duì)流道124的兩個(gè)內(nèi)壁。因此，已經(jīng)從入口 122流入的樣品沿著微通道126流動(dòng)，然后可以被供應(yīng)到流道124的兩個(gè)邊緣。然后，樣品可以均勻分布在流道124的中心部分124c中以朝向出口 123流動(dòng)。如圖2所示，屏障127可以設(shè)置為更靠近出口 123而不是更靠近入口 122。屏障127形成在與第一基板110的第一表面111中形成的凹槽115相應(yīng)的部分中。因此，當(dāng)?shù)谝换?10和第二基板120接合時(shí)，屏障127和凹槽115可以彼此面對(duì)。類(lèi)似凹槽115，屏障127也可以形成為沿著第二基板120的寬度方向的窄的直線形。屏障127可以完全橫過(guò)流道124設(shè)置以阻斷流道124。圖3為具有上文所述結(jié)構(gòu)的圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的兩個(gè)基板110和120的示意剖視圖。具體地，圖3的上部(a)為沿線A-A’截取的第二基板120的剖視圖，圖3的下部(b)為沿線B-B’截取的第一基板110的剖視圖。參考圖3的(a)，入口 122和出口123貫穿第二基板120形成，流道124形成在入口 122和出口 123之間。另外，流體阻力單元125和屏障127在流道124中，從流道124的底表面突出。流體阻力單元125和屏障127的高度可以與第二表面121的高度相同。同樣，參考圖3的(b)，細(xì)凹槽115可以形成在第一基板110的第一表面111的與屏障127相應(yīng)的部分中。圖4為示意剖視圖，示出彼此接合的第一基板110和第二基板120。參考圖4，第一基板110的第一表面111和第二基板120的第二表面121可以彼此面對(duì)并彼此接合。因此，流體阻力單元125的頂面可以完全接觸第一基板110的第一表面111。另一方面，由于凹槽115形成在第一基板110的第一表面111中，細(xì)縫隙存在于屏障127與凹槽115之間?？p隙的尺寸可以由凹槽115的深度確定。例如，縫隙的尺寸可以小于將被捕獲的目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子的直徑。也就是說(shuō)，形成在第一基板110的第一表面111中的凹槽115的深度可以小于將被捕獲的目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子的直徑。同樣，考慮到第一基板110和第二基板120的對(duì)準(zhǔn)誤差，凹槽115的寬度可以比屏障127的頂面的寬度寬。凹槽115和屏障127形成細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的過(guò)濾器單元130。雖然在圖2至圖4中入口 122和出口 123形成在第二基板120中，本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。圖5為示意剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器。如圖5所示，根據(jù)另一實(shí)施方式，入口 122和出口 123可以形成為不貫穿第二基板120而是貫穿第一基板110。也就是說(shuō)，流道124、流體阻力單元125和屏障127可以形成在第二基板120中，入口 122、出口 123和凹槽115可以形成在第一基板110中。也可以不形成凹槽，而是在屏障127與相對(duì)的基板之間形成縫隙。

圖6為示意局部剖視圖，示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的操作，其中僅示出過(guò)濾器單元130。參考圖6，屏障127和凹槽115彼此面對(duì)，凹槽115具有預(yù)定深度D。因此，與凹槽115的深度相應(yīng)的縫隙可以形成在屏障127的頂面127b和凹槽115的底部之間?？p隙可以是例如在CTC將被捕獲的情況下大約Sum。同樣，如圖6所示，凹槽115的底部的寬度W3可以大于屏障127的頂面127b的寬度W2。因此，當(dāng)接合第一基板110和第二基板120時(shí)，不必精確地對(duì)準(zhǔn)第一基板110和第二基板120。即使當(dāng)存在微小的對(duì)準(zhǔn)誤差時(shí)，屏障127可以相當(dāng)準(zhǔn)確地設(shè)置在凹槽115中，因此屏障127的頂面127b可以不直接接觸第一基板110的第一表面111。同時(shí)，屏障127的側(cè)壁127a不必垂直于流道124的底部，而是傾斜流道的。因此，不必采用諸如深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)法的方法形成屏障127，而是簡(jiǎn)單地通過(guò)濕蝕刻法形成屏障127。同樣地，凹槽115也可以采用簡(jiǎn)單的濕蝕刻法形成。因此，細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的制造工藝可以簡(jiǎn)化，制造時(shí)間和制造成本可以降低。參考圖6，假定(附圖的)左側(cè)指向入口 122，(附圖的)右側(cè)指向出口 123。例如，當(dāng)血液樣品通過(guò)入口 122流入時(shí)，血液樣品沿著流道124流出到出口 123。流道124可具有由第一基板110形成的第一底表面124d和由第二基板120形成的第二底表面124e。流道124的高度H，即，彼此面對(duì)的第一底表面124d和第二底表面124e之間的縫隙，可以是例如大約30-500um，使得血液樣品可以容易地在其間流動(dòng)。為此，第二基板120的第二表面121可以被蝕刻到大約30-500um的深度。如上所述，過(guò)濾器單元130設(shè)置在流道124內(nèi)部，該過(guò)濾器單元130由屏障127和凹槽115形成并具有細(xì)縫隙。例如，屏障127從第二底表面124e朝向第一底表面124d突出，縫隙形成在屏障127和第一底表面124d之間。因此，當(dāng)血液樣品朝向出口 123流過(guò)流道124時(shí)，血液樣品穿過(guò)過(guò)濾器單元130。如圖6所示，在血液樣品中的紅細(xì)胞151具有平盤(pán)形狀，其具有大約7um至大約8um的直徑和大約Ium至大約2um的厚度，因此可以穿過(guò)過(guò)濾器單元130。然而，具有大約20um直徑的CTC 152比縫隙大，不能穿過(guò)縫隙，因此可以被過(guò)濾器單元130捕獲。根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100，過(guò)濾器單元130具有非常大的長(zhǎng)寬比，因此即使當(dāng)諸如CTC 152的目標(biāo)細(xì)胞或其他目標(biāo)粒子被捕獲時(shí)，過(guò)濾器單元130不會(huì)被阻斷。圖7為示意平面圖，示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的操作。參考圖7，從入口 122提供的血液樣品通過(guò)由流體阻力單元125形成的微通道126朝向流道124的邊緣流動(dòng)。然后，血液樣品從流 道124的邊緣朝向中心部分均勻地流動(dòng)，由此流到出口 123。屏障127設(shè)置在出口 123的前面。屏障127的寬度與流道124的寬度相同，因此屏障127完全地阻斷流道124。因此，血液樣品中的CTC 152在流過(guò)流道124時(shí)被屏障127捕獲。如上所述，屏障127的頂面127b和凹槽115的底部之間的縫隙的高度為大約8um，屏障127的寬度可以為大約3cm，因此過(guò)濾器單元130的長(zhǎng)寬比非常大，大約30000:8。長(zhǎng)寬比30000:8是例子，實(shí)際的長(zhǎng)寬比可以根據(jù)目標(biāo)類(lèi)型或檢驗(yàn)環(huán)境而改變，但可以是大約1000:1或更高。因此，即使當(dāng)CTC 152阻斷一部分屏障127時(shí)，也存在充足的剩余空間，用于血液樣品仍然通過(guò)屏障127。結(jié)果，幾乎不發(fā)生由于多個(gè)CTC 152集中于屏障127的任何特定位置上所產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致?lián)p壞捕獲的CTC 152。另外，即使當(dāng)多個(gè)CTC 152在屏障127的許多部分上被捕獲時(shí)，因捕獲導(dǎo)致的流量或液壓的增加不大，因此幾乎不發(fā)生由流量或液壓增加所引起的應(yīng)力導(dǎo)致?lián)p壞捕獲的CTC 152。例如，在每個(gè)血液樣品檢驗(yàn)中捕獲的CTC152的最大數(shù)量為大約100，考慮到CTC 152的直徑(大約20um)和流道124的寬度(例如，大約3cm)，由捕獲的CTC 152減小的流道124的寬度沒(méi)有極大地影響血液樣品的流量或液壓。另外，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100，可以容易地觀察捕獲的CTC 152。通過(guò)使用顯微鏡可以沿著屏障127的邊緣觀察CTC 152是否被捕獲或者捕獲的CTC 152的數(shù)目，該屏障127具有簡(jiǎn)單線形狀。由于第二基板120由透明材料形成，細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100可以直接放置在顯微鏡的鏡臺(tái)上以用于觀察。圖8示出圖1所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的操作的示意局部剖視圖和示意局部平面圖。如圖8所示，由于屏障127的側(cè)壁127a在細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100中傾斜，可以確定被過(guò)濾器單元130捕獲的細(xì)胞的直徑。即，細(xì)胞的尺寸越大，細(xì)胞距離屏障127的中心線越遠(yuǎn)。因此，捕獲的細(xì)胞的直徑可以基于細(xì)胞與屏障127的中心線之間的距離dl和d2而粗略地計(jì)算，細(xì)胞的種類(lèi)可以基于直徑而識(shí)別。雖然已經(jīng)描述了包括一個(gè)過(guò)濾器單元130的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100，該過(guò)濾器單元130包括一個(gè)屏障127和一個(gè)凹槽115，還可以形成分別包括多個(gè)屏障127和多個(gè)凹槽115的多個(gè)過(guò)濾器單元130。圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的過(guò)濾器單元130的局部剖視圖。
參考圖9，多個(gè)平行屏障127沿著在流道124中樣品流動(dòng)流道的方向形成在第二基板120的表面上，分別面對(duì)屏障127的多個(gè)平行凹槽115形成在第一基板110的表面上。雖然圖9示出了三個(gè)屏障127和三個(gè)凹槽115，但這是例子。根據(jù)必要性，可以形成兩個(gè)屏障127和兩個(gè)凹槽115，或者可以形成四個(gè)或更多屏障以及四個(gè)或更多凹槽115。根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式，通過(guò)設(shè)置多級(jí)的過(guò)濾器單元130，可以改進(jìn)樣品中的目標(biāo)細(xì)胞或者目標(biāo)粒子的捕獲率。即，在關(guān)于樣品流動(dòng)的方向上的最前部分處已經(jīng)穿過(guò)屏障127的目標(biāo)細(xì)胞或者目標(biāo)粒子可以被下一個(gè)屏障127捕獲。同時(shí)，雖然過(guò)濾器單元130被描述為僅設(shè)置在細(xì)胞捕獲過(guò)濾器100的表面上，但是本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。例如，圖10和11為示意分解透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施方式的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200和300。首先，具有四邊形的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200包括在其四側(cè)的過(guò)濾器單元215和227。另外，具有圖11所示的圓形的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器300包括圓形的過(guò)濾器單元215和227。然而，圖10和11所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200和300的形狀是例子，也可以形成具有多邊形諸如三角形或五邊形的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器。根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施方式，由于過(guò)濾器單元215和227圍繞細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200和300的整個(gè)圓周形成，可以進(jìn)一步增大過(guò)濾器單元215和227的長(zhǎng)寬比。參考圖11，細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200可以包括具有平坦第一表面211的第一基板210和具有平坦第二表面221的第二基板220。第一基板210和第二基板220可以被接合使得第一表面211和第二表面221彼此面對(duì)。細(xì)凹槽215沿著第一表面211的圓周刻入并且形成在第一基板210的第一表面211中。同樣，屏障227沿著第二基板220的第二表面221的圓周從第二表面221突出形成。當(dāng)接合第一基板210和第二基板220時(shí)，凹槽215和屏障227可以彼此面對(duì)地設(shè) 置。因此，與凹槽215的深度相應(yīng)的微小縫隙形成在屏障227和凹槽215之間。考慮到第一基板210和第二基板220的對(duì)準(zhǔn)誤差，凹槽215的寬度可以大于屏障227的寬度。同樣,可以形成入口 222，該入口 222穿過(guò)第二基板220的中心。同樣,可以形成多個(gè)隔離層225，該多個(gè)隔離層225沿著第二基板220的對(duì)角線方向從入口 222突出。每個(gè)隔離層225可以靠近第二基板220的頂連接到屏障227。連接到入口 222并且樣品在其中流動(dòng)的流道224可以形成在兩個(gè)相鄰的隔離層225之間。因此，可以形成通過(guò)多個(gè)隔離層225彼此分開(kāi)的多個(gè)流道224，該多個(gè)隔離層225設(shè)置在關(guān)于入口 222的徑向方向上。每個(gè)流道224的寬度從入口 222朝向屏障227增大。通過(guò)入口 222提供的樣品分布到多個(gè)流道224的每個(gè)中并且在多個(gè)流道224的每個(gè)中流過(guò)，隨著流道224的寬度沿著樣品流動(dòng)的方向逐漸增大，樣品可以均勻分布在流道224中。在圖10所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200中，不包括額外的出口，樣品最終可以通過(guò)細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200的邊緣排出。圖12為圖10所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200沿著圖10的方向A_A’的示意剖視圖。參考圖12，形成在第一基板210中的凹槽215和從第二基板220突出的屏障227設(shè)置為彼此面對(duì)。參考圖12的剖視圖，示出了在細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200的兩個(gè)端部分處由屏障227和凹槽215形成的過(guò)濾器單元。流道224形成在兩個(gè)過(guò)濾器單元之間并在第一基板210和第二基板220之間。雖然圖12未示出，但是隔離層225的從第二基板220突出的表面接合到第一基板110的表面，并且流道224可以被分成幾個(gè)區(qū)域。另外，雖然圖10和圖12示出連接到流道224并穿過(guò)第二基板220的入口 222，但入口 222也可以貫穿第一基板210形成，如在圖5的實(shí)施方式中。上文參考圖10和12描述的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200的詳細(xì)結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于圖11所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器300。圖11所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器300僅在它的圓形方面不同。同樣，圖10和11所示的細(xì)胞捕獲過(guò)濾器200和300也可以包括如圖9所示的形成為多級(jí)的過(guò)濾器單元。應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的示范實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)僅以描述的意思理解，而不為限制的目的。對(duì)于每個(gè)實(shí)施方式內(nèi)的特征或方面的描述應(yīng)該典型地被認(rèn)為是可用于其他實(shí)施方式中的其他相似的特征或方面。本申請(qǐng)要求2011年12月13日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.10-2011-0134003和2012年5月21日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)N0.10-2012-00 53778的優(yōu)先權(quán)，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種過(guò)濾器，包括: 入口，樣品通過(guò)該入口流入； 出口，樣品通過(guò)該出口流出； 流道，具有彼此面對(duì)的第一底表面和第二底表面，使得樣品在所述入口和所述出口之間流動(dòng)；以及 過(guò)濾器單元，設(shè)置在所述流道中以從流過(guò)所述流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子， 其中所述過(guò)濾器單元包括從所述第二底表面朝向所述第一底表面突出以阻斷所述流道的屏障和形成在所述屏障與所述流道的所述第一底表面之間的縫隙。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述縫隙的尺寸小于樣品中的目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子的尺寸。
3.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器單元的寬度與所述縫隙的高度的比為至少 1000:1。
4.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述屏障具有傾斜側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器單元設(shè)置為更靠近所述出口而不是更靠近所述入口。
6.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述流道包括連接到所述入口的第一端部分、連接到所述出口的第二端部分、和在所述第一端部分與所述第二端部分之間的中心部分， 其中所述第一端部分是錐形的并且從所述入口朝向所述中心部分逐漸加寬，以及 所述第二端部分是錐形的并且從所述中心部分朝向所述出口逐漸變窄。
7.如權(quán)利要求6所述的過(guò)濾器，還包括流體阻力單元，設(shè)置在所述過(guò)濾器單元與所述入口之間的所述流道中。
8.如權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，還包括微通道，形成在所述流體阻力單元與所述流道的第一端部分之間。
9.如權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，其中所述流體阻力單元具有菱形或鉆石形。
10.如權(quán)利要求7所述的過(guò)濾器，其中所述流體阻力單元從所述流道的第二底表面突出。
11.一種過(guò)濾器，包括: 第一基板，具有第一表面； 第二基板，具有接合到所述第一表面的第二表面； 入口和出口，形成為穿過(guò)所述第一基板或所述第二基板； 流道，通過(guò)蝕刻所述第二基板的所述第二表面，該流道形成在所述入口和所述出口之間；以及 過(guò)濾器單元，設(shè)置在所述流道內(nèi)以從流過(guò)所述流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子， 其中所述過(guò)濾器單元包括: 屏障，從所述第二表面突出以阻斷所述流道； 凹槽，通過(guò)蝕刻所述第一基板的所述第一表面的與所述屏障相應(yīng)的部分形成；以及 縫隙，形成在所述凹槽與所述屏障之間。
12.如權(quán)利要求11所述的過(guò)濾器，其中所述縫隙的尺寸小于樣品中的目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子的尺寸。
13.如權(quán)利要求11所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器單元的寬度與所述縫隙的高度的比為至少1000:1。
14.如權(quán)利要求11所述的過(guò)濾器，其中所述屏障具有傾斜側(cè)壁。
15.如權(quán)利要求14所述的過(guò)濾器，其中所述凹槽的寬度比所述屏障的頂面的寬度寬。
16.如權(quán)利要求11所述的過(guò)濾器，其中所述流道包括連接到所述入口的第一端部分、連接到所述出口的第二端部分、和設(shè)置在所述第一端部分與所述第二端部分之間的中心部分。
其中所述第一端部分是錐形的并且從所述入口朝向所述中心部分逐漸加寬，以及 所述第二端部分是錐形的并且從所述中心部分朝向所述出口逐漸變窄。
17.如權(quán)利要求16所述的過(guò)濾器，還包括流體阻力單元，設(shè)置在所述過(guò)濾器單元與所述入口之間的所述流道中。
18.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，還包括微通道，形成在所述流體阻力單元與所述流道的第一端部分之間。
19.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其中所述流體阻力單元具有菱形或鉆石形。
20.如權(quán)利要求17所 述的過(guò)濾器，其中所述流體阻力單元從所述流道的底表面突出。
21.如權(quán)利要求20所述的過(guò)濾器，其中所述流體阻力單元的頂面和所述屏障的頂面處于與所述第二基板的第二表面相同的高度。
22.一種過(guò)濾器，包括: 入口，樣品通過(guò)該入口流入； 出口，樣品通過(guò)該出口流出； 流道，具有彼此面對(duì)的第一底表面和第二底表面，使得樣品在所述入口和所述出口之間流動(dòng)；以及 至少兩個(gè)過(guò)濾器單元，設(shè)置在所述流道中以在流過(guò)所述流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子， 其中所述至少兩個(gè)過(guò)濾器單元在樣品在所述流道中流動(dòng)的方向上平行布置，每個(gè)過(guò)濾器單元包括從所述流道的所述第二底表面向所述流道第一底表面突出以阻斷所述流道的屏障和形成在所述屏障和所述流道之間的縫隙。
23.一種過(guò)濾器，包括: 第一基板，具有第一表面； 第二基板，具有面對(duì)所述第一基板的第一表面的第二表面，而且接合到所述第一基板； 入口，貫穿所述第一基板或所述第二基板的中心部分形成； 流道，連接到所述入口并形成在所述第一基板和所述第二基板之間；以及 過(guò)濾器單元，設(shè)置在所述流道中以在流過(guò)所述流道的樣品中捕獲目標(biāo)細(xì)胞或目標(biāo)粒子， 其中所述過(guò)濾器單元沿著所述第一基板和所述第二基板的圓周形成。
24.如權(quán)利要求23所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器單元包括:屏障，沿著所述第二基板的所述第二表面的圓周從所述第二基板的第二表面突出； 凹槽，沿著所述第一基板的所述第一表面的與所述屏障相應(yīng)的圓周刻入；以及 縫隙，形成在所述凹槽與所述屏障之間。
25.如權(quán)利要求24所述的過(guò)濾器，還包括從所述第二基板的第二表面突出的多個(gè)隔離層，其中所述多個(gè)隔離層在關(guān)于所述入口的徑向方向上布置。
26.如權(quán)利要求25所述的過(guò)濾器，其中所述隔離層的每個(gè)連接到所述屏障。
27.如權(quán)利要求25所述的過(guò)濾器，其中所述流道包括通過(guò)所述多個(gè)隔離層彼此分開(kāi)的多個(gè)流道。
28.如權(quán)利要求27所述的過(guò)濾器，其中形成在兩個(gè)相鄰的隔離層之間的每個(gè)流道的寬度從所述入口朝向所述屏障增大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)胞捕獲過(guò)濾器，在其中樣品中的具有預(yù)定或更大尺寸的細(xì)胞或粒子可以被容易地捕獲，可以防止因捕獲的細(xì)胞或粒子導(dǎo)致的流道的阻斷，可以降低作用于捕獲的細(xì)胞或粒子的應(yīng)力。該過(guò)濾器具有包含第一表面的第一基板和包含接合到第一表面的第二表面的第二基板，其中第一基板可以包括流道，形成在第一基板的第一表面中使得樣品在流道中流動(dòng)；和屏障，橫過(guò)流道突出，第二基板可以包括形成在第二表面上的與突出的屏障相應(yīng)的區(qū)域中的細(xì)凹槽，縫隙可以存在于突出的屏障的表面與細(xì)凹槽之間。
文檔編號(hào)C12M1/12GK103160430SQ20121046081
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者沈兌錫, 金玟錫, 宋美貞, 李廷健, 李俊榮, 金淵正, 白相鉉, 吳真美, 鄭孝英 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社