用于分离聚团颗粒的过滤基系统和方法与流程

用于分离聚团颗粒的过滤基系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术依据35u.s.c.
§
119(e)要求2019年6月17日提交的美国临时专利申请no.62/862,211的优先权和其它权益，如下文所述，该申请在此作为参考全文引入。
技术领域
3.所公开的技术主要涉及用于分离流体中的聚团颗粒的系统和方法，和更具体地涉及在高体积流率下在不分散聚团颗粒的条件下分离流体中的聚团颗粒的系统和方法。


背景技术：

4.从癌症患者血液中富集的聚团颗粒包括循环肿瘤细胞团(ctc团)和其它形式的癌细胞团，这些聚团颗粒可以提供疾病所处阶段的有价值信息，实现微创预测和诊断，增强对转移的理解，并最终改进癌症治疗。
5.具体地，ctc团的转移倾向可能比单个ctc高100倍。这种高转移倾向可能与减少细胞凋亡和延长生存属性有关。另外，在晚期乳腺癌患者中，ctc中性粒细胞团可能具有增加的转移可能，其中中性粒细胞护卫的ctc团证实了增殖标记蛋白(ki67)和与细胞周期进展相关基因的更高表达水平。临床研究表明，ctc团的存在可能与患者较短的无发展生存期和总生存期有关。
6.虽然可以应用设计用来检测单个细胞(如单个ctc)的现有分离技术来检测聚团颗粒，但现有分离技术对于捕集聚团颗粒可能具有低的灵敏度和特异性。虽然微滤技术可能很简单，但这种技术可能不适于富集某些聚团颗粒。例如，ctc团可以通过重组为单列链状结构降低其水力学阻力而通过较小的限制，特别是在传统过滤基系统中通常应用的较高压力下。另外在大多数情况下，过滤基系统内经历的高剪切力可能使聚团颗粒分散为单个细胞，从而阻止了有效富集。另外，可以应用抗体基富集系统来分离单个细胞和聚团颗粒。但这种技术当试图分离异质ctc单个细胞和细胞团时可能很难成功，这是因为这种技术依赖特定的细胞表面抗原。ctc团较小的表面积与体积比会对这些抗体基技术的捕集效率产生负面影响，使它们作为ctc团富集平台不够高效。
7.另外，已经开发了一种两级连续流微流体芯片，通过利用改进版的确定性横向位移(dld)法从全血中分离ctc团。但这项技术可能具有小于2.5ml/小时的低流通量。这种低流通量可能会限制其在临床应用的使用，因为此时由于细胞团极度稀少而需要处理大量血液。另外，这项技术无法分离相对较小的2或3个细胞的细胞团，但这类细胞团构成了癌症患者中观察到的ctc团的大部分。非平衡惯性分离阵列(nisa)可能具有竞争性的操作流率。但由于微流通道尺寸限制，由超过5-6个细胞组成的细胞团可能易于经受高剪切应力，这可能会损坏和分散这些相对较大的细胞团。最后，在患者样本中观察到的明显较大的团可能导致微流体通道堵塞。
8.因此，需要在高体积流率下在不造成聚团颗粒分散的条件下分离聚团颗粒的系统和方法。


技术实现要素：

9.本发明涉及用于从流体样品中分离聚团颗粒的装置。所述分离装置可以包括具有带网状捕集区的底表面的多个微孔。所述网状捕集区可以应用一个或多个分隔线分隔为多个孔隙。当包括未聚团颗粒和聚团颗粒的流体样品通过分离装置时，流体可以流入微孔。可以为孔隙定尺寸，从而使未聚团颗粒可以通过孔隙，而聚团颗粒可以在网状捕集区内捕集。一旦被捕集，可以由网状捕集区收回聚团颗粒，用于分子和功能分析。
10.所公开的技术可以包括用于分离聚团颗粒的装置。所述装置可以包括设计用来接收流体的入口、多个微孔和设计用来输出流体的出口。所述流体可以包括多个未聚团颗粒和多个聚团颗粒。每个微孔可以包括多个侧壁和具有网状捕集区的底表面。所述网状捕集区可以设计用来捕集多个聚团颗粒和使多个未聚团颗粒通过。所输出流体可以包括多个未聚团颗粒和基本不含多个聚团颗粒。
11.在这里公开的任一实施方案中，所述流体可以为血液，所述未聚团颗粒可以包括未聚团细胞，和所述聚团颗粒可以包括细胞团。
12.在这里公开的任一实施方案中，所述流体可以为尿液，所述未聚团颗粒可以包括未聚团细胞，和所述聚团颗粒可以包括细胞团。
13.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以设计用来提供通过入口和出口的约20-100ml/h的体积流率。
14.在这里公开的任一实施方案中，每个微孔的深度可以为约10-500微米。
15.在这里公开的任一实施方案中，每个侧壁至少部分可以是倾斜的。
16.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括约40-280个微孔/平方毫米。
17.在这里公开的任一实施方案中，所述网状捕集区可以包括一个或多个分隔线。
18.在这里公开的任一实施方案中，所述一个或多个分隔线可以确定多个孔隙。
19.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙可以将流体流量分入多个流道。
20.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙可以排成阵列。
21.在这里公开的任一实施方案中，可以为所述多个孔隙中每个孔隙确定尺寸，从而使未聚团颗粒可以通过所述孔隙，而聚团颗粒可能不能通过所述孔隙。
22.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙中每个孔隙可以为正方形。所述多个孔隙中每个正方形孔隙的边长可以为约10-17微米。
23.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙中每个孔隙可以为圆形。
24.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙中每个孔隙可以为椭圆形。
25.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙中每个孔隙可以为多边形。
26.在这里公开的任一实施方案中，所述多个孔隙中每个孔隙可以具有相同的形状。
27.在这里公开的任一实施方案中，所述聚团颗粒可以无标记。
28.在这里公开的任一实施方案中，所述聚团颗粒可以带标记。
29.在这里公开的任一实施方案中，所述装置的直径可以为约5-300毫米。
30.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括氟基聚合物。
31.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括全氟聚醚基聚合物。
32.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括可热固化聚合物。
33.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括可uv固化聚合物。
34.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括金属。
35.在这里公开的任一实施方案中，所述装置可以包括半导体。
36.所公开的技术也可以包括用于分离聚团颗粒的分离装置的制备方法，包括：在硅晶片上制备硅模具；制备聚合物模具；制备分离装置；和释放分离装置。
37.在这里公开的任一实施方案中，在硅晶片上制备硅模具可以包括：在硅晶片上沉积第一光刻胶层；图案化所述第一光刻胶层；蚀刻硅晶片以形成多个柱子；在硅晶片上沉积氮化物层；沉积第二光刻胶层；图案化第二光刻胶层和氮化物层；蚀刻硅晶片以形成延伸至所述多个柱子中每个柱子的倾斜侧壁；沉积第三光刻胶层；图案化第三光刻胶层；和蚀刻硅晶片以形成硅模具。
38.在这里公开的任一实施方案中，制备聚合物模具可以包括：用硅烷涂覆硅晶片；在硅晶片上沉积第一聚合物层；固化第一聚合物层以形成第一聚合物模具；从硅晶片上移除第一聚合物模具；用硅烷涂覆第一聚合物模具；在第一聚合物模具上沉积第二聚合物层；和固化第二聚合物层以形成第二聚合物模具。
39.在这里公开的任一实施方案中，所述第一聚合物层和第二聚合物层可以包括聚二甲基硅氧烷(pdms)。
40.在这里公开的任一实施方案中，制备聚合物模具还可以包括从第一聚合物模具上移除第二聚合物模具。
41.在这里公开的任一实施方案中，制备分离装置可以包括：将第二聚合物模具固定到基质上；用可uv固化聚合物填充第二聚合物模具；使可uv固化聚合物暴露于uv光；和固化可uv固化聚合物。
42.在这里公开的任一实施方案中，可以应用真空泵为第二聚合物模具填充可uv固化聚合物。
43.在这里公开的任一实施方案中，所述基质可以为乙烯基切割带。
44.在这里公开的任一实施方案中，所述基质可以为醋酸酯片。
45.在这里公开的任一实施方案中，所述基质可以为pet片。
46.在这里公开的任一实施方案中，用可热固化聚合物填充第二聚合物模具可以在热电冷却器上实施。
47.在这里公开的任一实施方案中，可uv固化聚合物可以为可热固化聚合物。
48.在这里公开的任一实施方案中，释放分离芯片可以包括：移除第二聚合物模具；和从基质上移除分离芯片。
49.所公开的技术还可以包括用于分离聚团颗粒的方法，包括：提供包括多个微孔的分离装置，其中每个微孔可以包括多个侧壁和具有网状捕集区的底表面；使流体通过分离装置，所述流体包括多个聚团颗粒和多个未聚团颗粒；在网状捕集区内捕集多个聚团颗粒；和输出流体，所输出流体包括多个未聚团颗粒。
50.在这里公开的任一实施方案中，所述流体可以为血液，所述未聚团颗粒可以为细胞，和所述聚团颗粒可以为细胞团。
51.在这里公开的任一实施方案中，所述流体可以为尿液，所述未聚团颗粒可以为细胞，和所述聚团颗粒可以为细胞团。
52.在这里公开的任一实施方案中，分离聚团颗粒的方法还可以包括在过滤支架内放
置分离装置。
53.在这里公开的任一实施方案中，使流体通过分离装置可以在约20-100ml/h的流率下实施。
54.在这里公开的任一实施方案中，所输出流体可以基本不含聚团颗粒。
55.在这里公开的任一实施方案中，用于分离聚团颗粒的方法还可以包括由网状捕集区收回聚团颗粒。
56.在这里公开的任一实施方案中，由网状捕集区收回聚团颗粒可以包括用pbs洗涤聚团颗粒和将细胞团输送至接收容器。
57.在这里公开的任一实施方案中，微操作器可以直接由网状捕集区收回细胞团。
58.在这里公开的任一实施方案中，用于分离聚团颗粒的方法还可以包括分析细胞团。
59.在这里公开的任一实施方案中，所述聚团颗粒可以包括循环肿瘤细胞团。
60.在这里公开的任一实施方案中，所述聚团颗粒可以包括尿液中剥落的癌细胞。
61.在这里公开的任一实施方案中，用于分离聚团颗粒的方法还可以包括用生长培养液涂覆分离装置。
62.在这里公开的任一实施方案中，所捕集的聚团颗粒可以在涂覆的分离装置上生长。
63.在这里公开的任一实施方案中，可以直接在涂覆的分离装置上分析生长的聚团颗粒。
64.在这里公开的任一实施方案中，用于分离聚团颗粒的方法还可以包括用无机材料涂覆分离装置。
65.在这里公开的任一实施方案中，用于分离聚团颗粒的方法还可以包括用有机材料涂覆分离装置。
66.所公开的技术还可以包括应用权利要求1的装置过滤未经处理的血液样品的方法。
67.所公开的技术还可以包括应用权利要求1的装置在线过滤血液样品的方法。
68.所公开的技术还可以包括应用权利要求1的装置检测凝块的方法。
69.所公开的技术还可以包括应用权利要求1的装置分散聚团颗粒的方法。
70.在下面的详细说明和附图中描述了本发明的这些和其它方面。在结合附图审阅了本发明特定示例性实施方案的描述之后，本发明实施方案的其它方面和特征对于本领域普通技术人员来说变得更明显。虽然本发明的特征可能是相对于某些实施方案和附图进行讨论的，但本发明的所有实施方案均可以包括这里讨论的一个或多个特征。另外，虽然一个或多个实施方案可以作为包括某些有利特征来讨论，但一个或多个这类特征也可以用于这里讨论的本发明的各种实施方案。类似地，虽然示例性实施方案在下文中可作为装置、系统或方法的实施方案来讨论，但应理解这种示例性实施方案可在本发明的各种装置、系统和方法中实施。
附图说明
71.下面参考附图，附图不一定按比例绘制，其中：
72.图1a是按本发明一些方面分离装置的俯视图。
73.图1b是按本发明一些方面分离装置的仰视图。
74.图2是按本发明一些方面在过滤支架内的分离装置的示意图。
75.图3a图示了按本发明一些方面分离装置的多个微孔。
76.图3b图示了按本发明一些方面作用于捕集的聚团颗粒上的力。
77.图3c图示了按本发明一些方面含有捕集的聚团颗粒的微孔。
78.图4a-4d描述了按本发明一些方面微孔的网状捕集区的变化。
79.图5a描述了按本发明一些方面多个微孔的剖面图。
80.图5b描述了按本发明一些方面图5a的多个微孔的俯视图。
81.图6a描述了按本发明一些方面多个微孔的剖面图。
82.图6b描述了按本发明一些方面图6a的多个微孔的俯视图。
83.图7a描述了按本发明一些方面多个微孔的剖面图。
84.图7b描述了按本发明一些方面图7a的多个微孔的俯视图。
85.图8a描述了按本发明一些方面微孔的剖面图。
86.图8b描述了按本发明一些方面图8a的微孔的俯视图。
87.图9的流程图概述了按本发明一些方面分离装置的制备方法。
88.图10a-10i描述了按本发明一些方面硅模具的制备方法。
89.图11a-11c描述了按本发明一些方面聚合物模具的制备方法。
90.图12a-12c描述了按本发明一些方面分离装置的制备和释放方法。
91.图13描述了按本发明一些方面分离聚团颗粒的方法。
具体实施方式
92.本发明涉及用于从包括未聚团颗粒和聚团颗粒的流体样品中分离聚团颗粒的分离装置。所述分离装置可以包括具有带网状捕集区的底表面的多个微孔。所述网状捕集区可以应用一个或多个分隔线分隔为多个孔隙。当流体样品以高体积流率通过分离装置时，流体样品可以流入微孔。可以为孔隙定尺寸，从而使未聚团颗粒可以通过孔隙，而聚团颗粒在网状捕集区内温和捕集。一旦被捕集，可以由网状捕集区收回聚团颗粒，用于进一步的分子和功能分析。通过分离和分析捕集的聚团颗粒，可以获得有关可能治疗过程的有价值的诊断信息和观点。
93.下文将参考附图更全面地描述所公开的技术。但所公开的技术可以以许多不同的形式体现，且不应理解为局限于这里描述的实例。下文所述的构成所公开技术各要素的组件均为描述性的而非限制性的。与这里描述的组件具有相同或类似功能的许多合适组件均应包括在所公开的电子装置和方法的范围内。本文没有描述的其它组件可以包括但不限于例如在所公开技术开发后开发的那些组件。
94.在下文描述中描述了许多具体细节。但应理解可以在没有这些具体细节的情况下实施所公开技术的实施例。在其它情况下，为了清楚理解所描述内容，没有详细给出公知的方法、结构和技术。当提到“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”、“一些实施方案”、“某些实施方案”、“各种实施方案”等时，指的是所描述的公开技术的实施方案可以包括特定特性、结构或特征，但并非每个实施方案都必须包括所述特定特性、结构或特征。另
外，短语“在一个实施方案中”的重复应用并不必须指相同实施方案，虽然可能是这样。
95.在整个说明书和权利要求中，除非上下文清楚地另有说明，以下术语至少具有本文中明确相关的含义。术语“或”用于指包含性的“或”。另外，不定冠词和定冠词均指一个或多个，除非另有规定或由上下文清楚可知为单数形式。
96.除非另有说明，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等来描述同一类对象，只是指出所指对象的不同情况，并不暗示所描述的对象在时间或空间上排名或以任何其它方式为给定的顺序。
97.除非另有说明，术语“聚团颗粒”指由两个或更多个颗粒组成的任何团，包括微米颗粒和纳米颗粒。
98.除非另有说明，术语“细胞团”包括两个或更多个细胞的任何团，其中所述细胞可以为任何类型，包括但不限于循环肿瘤细胞、剥落肿瘤细胞、红细胞和人工合成的纳米颗粒和微米颗粒。
99.图1a为分离装置100的俯视图。分离装置100可以具有设计用来接收流体的入口112。分离装置100可以包括设计用来捕集聚团颗粒的多个微孔102。微孔102可以为分离装置100的凹陷。微孔102可以包括多个侧壁104。侧壁104可以从微孔102的上表面延伸到底表面。微孔102可以具有任何尺寸的深度。微孔102的深度可以有助于分离和捕集聚团颗粒。微孔102的深度可以基于分离装置100的用途以及被分离装置100捕集的聚团颗粒的尺寸。在一些实施方案中，微孔102的深度可以为约10-500微米。在一些实施方案中，可以应用分离装置100来捕集纳米颗粒级聚团颗粒或膜泡聚团颗粒。在这种应用中，微孔102的深度可以为亚微米。分离装置100的底表面可以包括网状捕集区106。多个细的分隔线110可以将网状捕集区106分隔为多个孔隙108。
100.图1b为分离装置100的仰视图。分离装置100可以包括设计用来输出流体的出口114。入口112和出口114可以为设计用来输送流体至微孔102和允许流体流出微孔102的任何类型入口或出口。在一些实施方案中，入口112可为微孔102上方的开放表面。在一些实施方案中，出口114可为接近网状捕集区106的孔隙108的开放表面。
101.图2描述了位于过滤支架202内的分离装置100。过滤支架202可以是任何可商购的过滤支架。可以基于分离装置100的所需尺寸和形状以及使用分离装置100的用途定制过滤支架202。
102.分离装置100可以具有任何的尺寸和任何的形状。在一些实施方案中，如图1a和1b所示，分离装置100可以基本为矩形。在一些实施方案中，如图2所示，分离装置100可以基本为圆形。如图1a、1b和2所示，分离装置100可以具有直径d。图1a和1b中分离装置100的直径d可以为分离装置100相对于纵轴的长度。直径d可以基于在制备分离装置100的方法中应用的基质(如硅晶片)的直径。分离装置100的直径d可以为约5-300毫米。分离装置100的直径d可以基于应用分离装置100的用途。与需要体积流率为20-100ml/h的用途相比，在需要体积流率大于1000ml/h的用途中，分离装置100的直径d可能更大。
103.流体可通过分离装置100的流率可能取决于分离装置100的直径d和应用分离装置100的用途。在一些实施方案中，流体可以以约20-100ml/h的流率通过分离装置100。在该体积流率下，分离装置100的直径d可以为约25毫米或更大，和可以有效地分离和捕集聚团颗粒。在一些实施方案中，流体可以以大于1000ml/h的体积流率通过分离装置100。在该体积
流率下，分离装置100的直径d可以为约150-300毫米，和可以有效地分离和捕集聚团颗粒。
104.流体可通过分离装置100的速率可以类似地取决于分离装置100的尺寸和应用分离装置100的用途。在一些实施方案中，流体可以以约20-260微米/秒的速率通过分离装置100。
105.分离装置100可以包括任何数量的微孔102。微孔102的数量可以取决于分离装置100的表面积。微孔102的数量可以取决于分离装置100待分离的聚团颗粒的尺寸。在一些实施方案中，分离装置100可以具有约40-280个微孔/平方毫米。当分离装置100用于分离纳米颗粒聚团颗粒时，分离装置100可以具有约40,000-280,000个微孔102/平方毫米，其中每个微孔102具有纳米级的尺寸。
106.分离装置100可以由任何材料制成，这些材料可以根据需要流动并随后固化，且可以微米级图案化和/或纳米级图案化。在一些实施方案中，分离装置100可以基本上由聚合物制成。聚合物可以为可uv固化聚合物。替代或附加地，聚合物可以为可热固化聚合物。聚合物可以为氟基聚合物如全氟聚醚基聚合物。在分离装置100的制备过程中氟基聚合物可能有助于由各种模具中释放分离装置100。在一些实施方案中，分离装置100可以基本上由金属制成。在一些实施方案中，分离装置可以基本上由半导体制成。
107.图3a描述了分离装置100的多个微孔102。流体样品可以通过分离装置100的入口112。流体可以包括多个未聚团颗粒302和多个聚团颗粒304。流体可以依据应用分离装置100的用途而变化。在一些实施方案中，流体可以为血液。替代地，在一些实施方案中，流体可以为尿液。未聚团颗粒302可以包括未聚团细胞，如单个红细胞和白细胞。在一些实施方案中，未聚团颗粒302可以包括单个癌细胞306，如单个循环肿瘤细胞。聚团颗粒304可以包括细胞团。聚团颗粒304可以为聚团在一起的任何数量的细胞，包括但不限于2-细胞团、3-细胞团和10-细胞团。聚团颗粒304可以无标记。替代地，聚团颗粒304可以带标记。所述标记可以包括分子标记，如荧光成像或小球基标记。所述细胞团可以为癌细胞团。举例来说，细胞团可以包括循环肿瘤细胞(ctc)团、卵巢癌细胞团、乳腺癌细胞团、前列腺细胞团等。在一些实施方案中，所述细胞团可以包括血细胞团，表明有潜在的血凝块。在一些实施方案中，聚团颗粒304可以包括纳米颗粒聚团颗粒.在一些实施方案中，聚团颗粒304可以包括膜泡团。
108.当流体样品通过分离装置100的入口112时，微孔102可以将未聚团颗粒302和聚团颗粒304引入网状捕集区106。如图3a所示，微孔102的侧壁104可以具有倾斜部分104a。倾斜侧壁104a可以以任何角度倾斜，包括正角度、负角度和0度角。倾斜侧壁104a可能有助于未聚团颗粒302和聚团颗粒304进入网状捕集区106。倾斜侧壁104a也可以减少所捕集聚团颗粒304的移动，从而所捕集的聚团颗粒304可以牢固地保留在微孔102内。
109.形成孔隙108的分隔线110可以将流体流分入多个流道。可以依据应用分离装置100的用途为孔隙108定尺寸，从而未聚团颗粒302可以通过所述孔隙108和流出出口114。但与孔隙108尺寸相关的聚团颗粒304的几何形状可能阻止聚团颗粒304通过孔隙108。在一些实施方案中，孔隙108的尺寸可以为约100-300平方微米。在一些实施方案中，当分离装置100用于捕集纳米颗粒聚团颗粒时，孔隙108可以相应地定尺寸。可以优化孔隙108的尺寸，从而微孔102可以捕集2-细胞和3-细胞聚团颗粒304，同时减少不想要的白细胞捕集。因为未聚团颗粒302可以在没有干扰的情况下容易地通过孔隙108，分离装置100可以处理大量
流体，包括未处理的全血，而没有堵塞分离装置100的风险。减少了堵塞的风险，分离装置100可以为临床设置的理想选择。
110.图3b描述了可作用于微孔102的网状捕集区106内的聚团颗粒304上的力。当流体样品通过微孔102时，由于流体样品的流动，可能施加dean曳力fd。当聚团颗粒304与网状捕集区106的分隔线110相遇时，可能产生反应力fr。反应力fr可能形成动态力平衡，其可以为捕集的聚团颗粒304提供稳定平衡。另外，当聚团颗粒304与倾斜侧壁104a相遇时，可能产生摩擦力ff。这些力的组合可允许微孔102温和固定聚团颗粒304，而不会使聚团颗粒304分散。
111.图3c是在微孔102内捕集的聚团颗粒304的附加描述。网状捕集区106的配置可允许微孔102温和捕集聚团颗粒304。这种温和捕集可以减少聚团颗粒304的分散。因为聚团颗粒304在流体样品中可能相对罕见并在分析时可提供有价值的信息，因此防止聚团颗粒304分散至关重要。
112.图4a-4d描述了网状捕集区106的各种配置。每个网状捕集区106可以包括一个或多个设计用来将网状捕集区106分隔为多个孔隙108且支撑所捕集的聚团颗粒304的分隔线110。如图4a所示，分隔线110可以将网状捕集区106分隔为四个正方形孔隙108。孔隙108可以按2x2阵列排列。在一些实施方案中，每个正方形孔隙108可以具有约10-17微米的边长。如图4b所示，可以将网状捕集区106分隔为四个基本为圆形的孔隙108。如图4c所示，可以将网状捕集区106分隔为四个基本为椭圆形的孔隙108。如图4d所示，可以将网状捕集区106分隔为五个基本为多边形的孔隙108。在一些实施方案中，每个孔隙108可以为六边形。
113.虽然图4a-4d描述了网状捕集区106的各种变化，设想的是网状捕集区106可以包括任何数量的分隔线110，以产生具有任何几何形状的任何数量的孔隙108。孔隙108的尺寸和形状可以基于聚团颗粒304的尺寸和形状以及应用分离装置100的用途。在一些实施方案中，孔隙108可以具有相同的几何形状和尺寸。在一些实施方案中，孔隙108可以具有不同的几何形状和尺寸。当分离装置100用于捕集纳米颗粒聚团颗粒和/或膜泡聚团颗粒时，可以相应地为孔隙108定尺寸。
114.图5a-8b描述了多个微孔102的示例结构的剖面图和俯视图。
115.图5a和5b分别描述了多个微孔102的剖面图和俯视图。微孔102可包括设计用来将流体引入网状捕集区106的倾斜侧壁104a。分隔线110可将网状捕集区106分隔为多个以2x2孔隙阵列排列的正方形孔隙108。微孔102可通过分离装置100上表面的平坦部分彼此分开。
116.相比于图5a和5b中描述的多个微孔，图6a和6b分别描述了具有调整顶部的多个微孔102的剖面图和俯视图。相邻的微孔102可以相互连接，从而可以产生基本尖的顶。分隔线110可以将每个微孔102的网状捕集区106分隔为四个以2x2孔隙阵列排列的正方形孔隙108。微孔102可以包括倾斜侧壁104a，以利于在网状捕集区106内汇集和捕集聚团颗粒304。
117.图7a和7b分别描述了具有孔隙108线性阵列的多个微孔102的剖面图和俯视图。分隔线110可以将每个微孔102的网状捕集区106分隔为12个孔隙108。孔隙108可以以2x6孔隙阵列排列，从而所述阵列基本为线性。微孔102可以包括倾斜侧壁104a，以利于在网状捕集区106内汇集和捕集聚团颗粒304。微孔102可以通过分离装置100上表面的平坦部分彼此分开。
118.图8a和8b分别描述了基本为网状结构的多个微孔102的剖面图和俯视图。分隔线
110可以将微孔102的网状捕集区106分隔为36个孔隙。孔隙108可以以9x4的孔隙阵列排布。微孔102可以包括倾斜侧壁104a，以利于在网状捕集区106内汇集和捕集聚团颗粒304。
119.虽然图5a-8b描述了微孔102的示例性变化，但设想的是微孔102可以具有任何配置。网状捕集区106可以包括孔隙108的任何阵列。孔隙108的阵列可以为任何数量的孔隙x任何数量的孔隙，包括但不限于2x2孔隙阵列、3x5孔隙阵列、4x6孔隙阵列和5x10孔隙阵列。
120.所公开的技术也可包括分离装置100的制备方法900。如图9所示，所述方法900可包括在硅晶片上制备硅模具902、制备聚合物模具904、制备分离装置906和释放分离装置908。分离装置100的制备方法900可在无洁净室的环境中进行，从而减少了劳动成本和时间。
121.图10a-10i描述了硅模具1012的制备方法。正如图10a所示，可以提供硅晶片1002。在一些实施方案中，硅晶片1002的厚度可以为约300-600微米。
122.在图10b和10c中，可以在硅晶片1002上沉积第一光刻胶层1004。可以将光刻胶层1002纺丝和图案化。图案化的光刻胶层1004可以为网状捕集区106的孔隙108的所需阵列的基础。
123.在图10d中，可以蚀刻硅晶片1002以形成柱子1006。应用深度反应离子蚀刻可以将硅晶片1002蚀刻约10微米深。
124.在图10e中，可以沉积氮化物层1006。氮化物层1006可以为约300纳米厚。氮化物层1006可在低压化学气相沉积炉中沉积。可用第二光刻胶层1008涂覆氮化物层1006。如图10f所示，可以使氮化物层1006和第二光刻胶层1008图案化。在一些实施方案中，第二光刻胶层1008可通过无掩膜对准器曝光。
125.如图10g所示，可以应用反应离子蚀刻来蚀刻氮化物层1006以形成硬膜，和硅晶片1002可在约80℃下在45％koh溶液中各向异性蚀刻约10-20分钟。硅晶片1002的蚀刻可以产生倾斜壁。倾斜壁可以延伸至所述多个柱子。倾斜壁的形成可以为产生分离装置100的倾斜侧壁104a的基础。
126.如图10h所示，可在硅晶片1002上沉积第三光刻胶层1010并将其图案化。应用深度反应离子蚀刻可以将硅晶片1002蚀刻约50微米深。硅晶片1002的蚀刻可以形成硅模具1012。
127.图11a-11c描述了聚合物模具的制备方法。聚合物模具的制备方法可以包括聚合物的双重模塑。在制备聚合物模具之前，可在真空条件下用硅烷涂覆硅模具1012 8小时。用硅烷涂覆硅模具1012可促进从硅模具1012中移除第一聚合物模具1102。在一些实施方案中，也可以应用包括金层溅射在内的金属层溅射来减少和/或消除8小时的等待时间。图11a描述了第一聚合物模具1102的制备。可以将第一聚合物层浇铸到硅模具1012上。第一聚合物层可在干燥器中脱气1小时，然后在烘箱中固化以形成第一聚合物模具1102。如图11b所示，可从硅模具1012中剥离固化的第一聚合物模具1102。可应用氧等离子体活化第一聚合物模具1102的表面并用硅烷涂覆约8小时。如图11c所示，第一聚合物模具1102可用作制备第二聚合物模具1104的模具。可以将第二聚合物层浇铸到第一聚合物模具1102上，并固化以形成第二聚合物模具1104。在制备第二聚合物模具1104后，可以从第一聚合物模具1102上移除第二聚合物模具1104。
128.在一些实施方案中，第一聚合物层和第二聚合物层可以包括聚二甲基硅氧烷
(pdms)。
129.图12a-12c描述了分离装置100的制备和释放方法。如图12a所示，第二聚合物模具1104可固定到基质1202上。在一些实施方案中，第二聚合物模具1104可以固定到乙烯基切割带的非粘合侧。替代地，基质1202可以包括醋酸酯片、pet片或其它类似材料。在将第二聚合物模具1104固定到基质1202上后，可以用可uv固化聚合物填充第二聚合物模具1104。可通过第二聚合物模具1104的入口插入可uv固化聚合物。可向出口端施加真空以有利于用可uv固化聚合物填充第二聚合物模具1104。一旦用可uv固化聚合物填充了第二聚合物模具1104，则可以将可uv固化聚合物暴露于uv光，从而固化可uv固化聚合物以形成分离装置100。在一些实施方案中，uv光的波长可以为约365纳米。在一些实施方案中，可在热电冷却器的顶部用可uv固化聚合物填充第二聚合物模具1104。所述热电冷却器可以降低可uv固化聚合物的温度，从而增加可uv固化聚合物的粘度。通过增加可uv固化聚合物的粘度，可以在不产生气泡的情况下使用更高的真空度，从而提高制造收率。
130.如图12b所示，一旦已经固化了可uv固化聚合物，可将第二聚合物模具1104从分离装置100上剥离。然后如图12c所示，可以从基质1202上释放分离装置100。在一些实施方案中，分离装置100可位于热电冷却器上，以利于释放分离装置100。
131.在一些实施方案中，可uv固化聚合物可以为氟基聚合物，包括全氟聚醚基聚合物。在一些实施方案中，可uv固化聚合物可以为可热固化聚合物。举例来说，当不想暴露于uv光时，可以应用可热固化聚合物如pdms来形成分离装置100。
132.虽然图10a-12c描述了分离装置100的制备方法的实例，但也考虑了其它方法。在一些实施方案中，对于基本由聚合物制成的分离装置100可以应用热压成型来制备。对于分离装置100的制备来说，热压成型可以是低成本和可放大的技术，因而使得该技术适用于多种应用。在该技术中，聚合物可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、环状烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯等。所述技术通常可以包括加热、模塑和脱模。通过加热聚合物至高于聚合物的玻璃转化温度可以使聚合物软化。可以施用压力从而软化聚合物可以形成基础模具的形状。在脱模步骤中，可以冷却聚合物并从模具中释放出来。然后可以通过聚合物打孔，以形成分离装置100的孔隙108。聚合物的温度、压力和选择可根据分离装置100的用途和所需参数(如厚度)来变化。
133.另外，在一些实施方案中，对于基本由金属制成的分离装置100，可以应用传统电镀和化学镀来制备。这种技术可以包括这里描述的第二聚合物模具1104的制备。可以在高真空下应用电子束蒸发器在第二聚合物模具1104的表面上沉积金属种子层。金属离子可以附着到第二聚合物模具1104的表面和随后生长。生长的金属可以具有与第二聚合物模具1104基本相同的形状。可以通过改变电镀金属的厚度来改变分离装置100的强度和柔性。
134.在一些实施方案中，可以应用硅微加工来制备分离装置100。与图10a-12c所示的能够在没有洁净室的情况下实施的制备方法不同，硅微加工可以在洁净室内由硅晶片制备分离装置100。对于该技术，可以在硅晶片上沉积氮化硅层。可以应用反应离子蚀刻使氮化硅层图案化，和可以应用koh(或tmah)溶液蚀刻硅晶片。可以实施背面光刻，和随后可以对氮化物层进行等离子体蚀刻以形成分离装置100。
135.图13描述了分离聚团颗粒的方法1300。方法1300可以包括1302提供包括多个微孔102的分离装置100。每个微孔102可以包括多个侧壁104和具有网状捕集区的底表面106。分
离装置100还可以包括这里讨论的任何特征。
136.方法1300可以包括1304使流体通过分离装置100。流体可以包括多个未聚团颗粒302和多个聚团颗粒304。当流体通过分离装置100时，可以将未聚团颗粒302和聚团颗粒304引入微孔102。
137.方法1300可以包括1306在网状捕集区106内捕集多个聚团颗粒304。
138.方法1300可以包括1308输出流体样品。所输出的样品包括多个未聚团颗粒302。所输出的样品基本上不含聚团颗粒304，因聚团颗粒304可以在微孔102内捕集。
139.方法1300还可以包括由网状捕集区106收回聚团颗粒304。为收回聚团颗粒304，可以用pbs洗涤聚团颗粒304。用pbs洗涤后，可以相对于流体通过分离装置100的体积流率，以不同的相对逆流流率释放捕集的聚团颗粒304。然后将所释放的聚团颗粒304转移至接收容器。替代地，可由网状捕集区106直接收回聚团颗粒304。在一些实施方案中，可应用微操作器直接由网状捕集区106收回聚团颗粒304。与捕集的聚团颗粒304可能粘附于过滤器表面的传统孔式过滤器不同，微孔102内网状捕集区106的凹陷位置可以允许分离装置100移动至设计用于分析的系统或装置处，却没有损失所捕集的聚团颗粒304的风险。
140.可以为所收回的聚团颗粒成像，并进行任何形式的分子和功能分析。通过分析聚团颗粒304，可以获得关于聚团颗粒304的有价值信息，包括癌症的起源和细胞的突变。另外，还可以探索可能的治疗过程。在一些实施方案中，可应用可能的药物和/或其它形式的疗法来处理聚团颗粒304。这些药物和治疗的结果可能有助于改进个体化治疗。
141.在一些实施方案中，分离聚团颗粒的方法1300可以包括用有机涂层或无机涂层涂覆分离装置100。在一些实施方案中，无机涂层可以增强分离装置100的表面粘附特性。无机涂层可以包括具有特定亲和力从而分离装置100可以捕集聚团颗粒304的抗体。在一些实施方案中，有机涂层(如peg或bsa涂层)可以减小非特异性粘附，从而可以释放所捕集的聚团颗粒304。
142.在一些实施方案中，分离聚团颗粒的方法1300可以包括用用生长培养液涂覆分离装置100。当分离装置100用生长培养液涂覆时，所捕集的聚团颗粒304可以直接在分离装置100上生长。从这个意义上讲，分离装置100可类似于人类器官和/或组织起作用。由于流体的连续流动(例如血液流动)，流体流动时可以提供连续的营养源，所捕集的聚团颗粒304可以很容易地存活。然后可以通过各种技术对生长后的聚团颗粒304进行进一步分析。在一些实施方案中，可以释放生长后的聚团颗粒304并进行培养，以形成新的细胞系列或开发新的药物治疗。
143.分离聚团颗粒的分离装置100和/或方法1300可用于多种其它用途。举例来说，尿细胞学是可在显微镜下检查尿液中的异常细胞以用来诊断包括膀胱癌在内的尿路癌的技术。这项技术可能需要富集从患者获得的大量排尿样本中稀有的剥落癌细胞。代替当前的离心和细胞旋转方法，可以应用分离装置100过滤大量尿液样品，而不会损坏或损失大量稀有的剥落癌细胞。在捕集剥落的癌细胞后，可以应用荧光和巴氏染色法来表征细胞。
144.在一些实施方案中，可以应用分离装置100来过滤未经处理的血液样品。另外，可以在在线血液净化系统中应用分离装置100。与单个循环肿瘤细胞相比，由于循环肿瘤细胞团具有较高的转移倾向，因此从血液中清除ctc团至关重要。在这种应用中，可以从患者身上移除血液。可以将血液直接引导到血液泵处并添加抗凝血剂。血液可以通过分离装置
100。ctc团可以在分离装置100的微孔102内温和地捕集，而单个红细胞、白细胞和单个ctc可以通过分离装置100。可以将基本不含ctc团的清洁血液直接引回患者。这项技术可以使用便携式系统连续进行，和/或根据患者严重程度有间断地实施一段时间。
145.在一些实施方案中，可以应用分离装置100来使聚团颗粒破碎。在这项技术中，可以增大血液样品通过分离装置100的体积流率，从而也增加所捕集的聚团颗粒上的剪切力。剪切力的增加可能使聚团颗粒304分散为未聚团颗粒302。举例来说，ctc团可以被分散为单个ctc。由于已经发现单个ctc转移性较小，该技术可能有助于治疗干预和改进治疗过程。
146.应理解这里所公开的实施方案和权利要求在其应用中不限于说明书中描述和附图中所示的组件的结构和排布细节。相反，说明书和附图提供了所设想实施方案的示例。这里公开的实施方案和权利要求也可以为其它实施方案和能够以各种方式实施和执行。还应理解这里使用的短语和术语仅用于描述目的，不应被视为限制权利要求。
147.因此本领域技术人员应理解本技术和权利要求所基于的概念可很容易地用作设计用于实施本技术所给出的实施方案和权利要求的几个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是应认为权利要求包括这些等价结构。
148.另外，摘要的目的是使美国专利商标局和公众、特别包括不熟悉专利和法律术语或用语的本领域从业人员能够通过粗略审查快速确定本技术技术公开的性质和实质。摘要既不用于确定本技术的权利要求，也不以任何方式限定权利要求的范围。相反，本发明由所附权利要求定义。