JP2018079327A - 高分子精密濾過装置、その製造方法及び精密濾過装置の使用 - Google Patents

Abstract

【課題】ユニークなフィルタホルダの設計および希少細胞を収集し、フィルタホルダ内分析を実施可能にするためにマイクロフィルタを保持するのに適切な構成と方法の提供。
【解決手段】マイクロフィルタは、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成された高分子層と、高分子層を介してそれぞれ延在する複数のアパーチャと、を含む。本発明はまた、体液から希少細胞を採取し、分析を実施するためのマイクロフィルタおよびフィルタホルダの使用を記載している。本発明の実施形態によるマイクロフィルタ上に収集された希少細胞は、医学および生物学研究用途に使用することができる。
【選択図】図１５

Description

本発明は、一般に、高分子マイクロフィルタを含む精密濾過装置、その製造方法、精密濾過装置の使用方法、及びその装置のアプリケーションに関する。

いくつかの病状は、体液中の細胞の特定の種類の存在を検出することによって診断することができる。特に、特定の病状の特徴または示す細胞は、ある種の体液に見出される他の細胞よりも大きく、および／またはより柔軟性が低いかもしれない。したがって、体液のような液体サンプルから大きく、および／またはより柔軟性が低い細胞を収集することにより、収集された細胞に基づいて、病状を診断することも可能である。

体液中に存在する他の細胞よりも大きく、及び／または柔軟性の低い細胞は、体液を濾過することによって収集することができる。例えば、状態を示す標的細胞は、標的細胞が通過するには小さすぎるが他の細胞が通過するのに十分なサイズの開口部を有するフィルタを介して体液を通すことによって収集することができる。収集されると、標的細胞の任意の数の分析を実行することができる。このような分析は、例えば、識別し、計数し、特性評価し、および／または収集された細胞を培養することを含むことができる。

マイクロフィルタは、正確な孔の寸法を有し、使用中に破損せず、蛍光顕微鏡イメージングのために自動蛍光できないことが望ましい。従来、マイクロフィルタは、マイクロフィルタ上のサイズに基づいて細胞を回収するために、精密濾過装置と処理される液体サンプルにインストールされる。

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１１年４月１日に出願された特許出願ＰＣＴ／ＵＳ第１１／３０９９６号「高分子マイクロフィルタとその製造方法」の一部継続出願である。

本出願はまた、２０１１年１１月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／５６２４０４号「高分子精密濾過装置、その製造方法及び精密濾過装置の使用」の優先権を主張し、同出願の内容全体は、本明細書に参照によりここに取り入れられる。

本出願はまた、２０１２年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／６１８，６４１号「高分子精密濾過装置、その製造方法及び精密濾過装置の使用」の優先権を主張し、同出願の内容全体は、本明細書に参照によりここに取り入れられる。

本出願はまた、２０１２年６月１日に出願された米国仮特許出願第６１／６５４，６３６号「高分子精密濾過装置、その製造方法及び精密濾過装置の使用」の優先権を主張し、同出願の内容全体は、本明細書に参照によりここに取り入れられる。

本発明の第１の面は、マイクロフィルタが開示される。実施態様によれば、マイクロフィルタは、エポキシ系の光画定可能な材料から形成された高分子層と、高分子層を介してそれぞれ延在する複数のアパーチャと、を含む。

本発明の別の面は、多層マイクロフィルタが開示される。実施態様によれば、マイクロフィルタは、エポキシ系の光画定可能な材料から形成され、貫通して延在する第１のアパーチャを有する第１の高分子層と、エポキシ系の光画定可能な材料から形成され貫通して延在する第２のアパーチャを有する第２の高分子層と、を備え、第１および第２のアパーチャは、第１および第２の層を貫通して延在する非線形通路を少なくとも部分的に規定する。

本発明のさらに別の面は、マイクロフィルタ形成方法が開示される。実施態様によれば、方法は、基板上に配された光画定可能な材料の第１の層を準備するステップと、乾燥膜の第１の層で、マスクによって規定されたパターンを形成するため、マスクを通るエネルギーに第１の層を露光するステップと、露光された乾燥膜の第１の層から、当該層を貫通して延在する複数のアパーチャを有する高分子層を形成するステップであって、複数のアパーチャの分布はパターンにより規定される、ステップと、基板から高分子層を除去するステップと、を含む。

本発明のさらに別の面は、多層マイクロフィルタ形成方法が開示される。実施態様によれば、方法は、基板上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の第１の層から、複数の第１のアパーチャを含む第１の高分子層を形成するステップと、第１の高分子層上にエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の第２の層を被せるステップと、乾燥膜の第２の層から、複数の第２のアパーチャを含む第２の高分子層を形成するステップと、を含む。

本発明のさらに別の面は、マイクロフィルタを保持するためのフィルタホルダが開示される。実施態様によれば、フィルタホルダは、フィルタを平らに保ち、所定の位置に固定し、簡単に様々な分析ステップが実施されるように設計される。

本発明のさらに別の面は、マイクロフィルタの使用方法が開示される。実施態様によれば、方法は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成されたマイクロフィルタの複数のアパーチャを介して液体を通すステップを有し、マイクロフィルタは液体を濾過するのに十分な強度と柔軟性を有し、アパーチャは第１のタイプの体液細胞の通し、第２のタイプの体液細胞は通さないサイズで構成される。実施態様は、手動、シリンジポンプを用いて半手動、または自動で実行することができる注射器に接続する、フィルタホルダまたは真空を用いた負圧の適用を含む。

本発明のさらに別の面は、フィルタは、体液から対象の細胞を捕獲するための分析物認識要素でコーティングされている。

本発明のさらに別の面は、液体サンプルを収集し、フィルタホルダの内部のマイクロフィルタを使用して濾過された液体サンプルを移送する、方法が開示される。

本発明のさらに別の面は、分析を実行するためにマイクロフィルタを使用する方法が開示される。実施態様は、細胞を分離する方法と、フィルタホルダを使用して逆洗することによりマイクロフィルタから細胞を回収する方法と、フィルタホルダ内の分析を実行する方法を提供する。

本発明のさらに別の面は、医療用途の分析が開示される。

本発明および付随する多くの利点のより完全な理解は、添付の図面に関連して考慮される場合に、以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解されるようになることを容易に得られるであろう。

本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタの製造過程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、図２Ａに示すプロセスにおいて、露光された乾燥膜からマイクロフィルタを形成するプロセスを示すフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタ１２０の製造過程で複数の段階を示す断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタ１２０の製造過程で複数の段階を示す断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタ１２０の製造過程で複数の段階を示す断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタ１２０の製造過程で複数の段階を示す断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従って、マイクロフィルタ１２０の製造過程で複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層から複数のマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層から複数のマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層から複数のマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層から複数のマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロフィルタの形成プロセスにおける、静電チャック装置を使用して乾燥膜構造体を支持体に付着させるプロセスの複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロフィルタの形成プロセスにおける、静電チャック装置を使用して乾燥膜構造体を支持体に付着させるプロセスの複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける、複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける、複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体の複数のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける、複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体の複数のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける、複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る、種々のマイクロフィルタのアパーチャ分布を示す部分平面図である。 本発明の実施形態に係る、種々のマイクロフィルタのアパーチャ分布を示す部分平面図である。 本発明の実施形態に係る、種々のマイクロフィルタのアパーチャ分布を示す部分平面図である。 本発明の実施形態に係る、種々のマイクロフィルタのアパーチャ分布を示す部分平面図である。 種々の厚さ有し、かつ種々の形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを示す断面図である。 種々の厚さ有し、かつ種々の形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを示す断面図である。 種々の厚さ有し、かつ種々の形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを示す断面図である。 種々の厚さ有し、かつ種々の形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを示す断面図である。 種々の厚さ有し、かつ種々の形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセス１３００を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタの平面図である。 図１１に示すプロセスにおける、複数の段階を示す平面図である。 図１１に示すプロセスにおける、複数の段階を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１４２０の断面図である。 本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１４２０の断面図である。 図１４Ａおよび図１４Ｂに示す多層マイクロフィルタ１４２０の平面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタおよび支持構造体を含むマイクロ濾過構造体の断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの孔と、マイクロフィルタ上のポストを含む精密濾過構造体の断面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの孔と、マイクロフィルタ上のポストを含む精密濾過構造体の平面図である。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタの長方形孔およびマイクロフィルタ上のポストを含む精密濾過構造体の平面図である。 本発明の実施形態に係る、各層において異なるパターンで２つの層の材料によって作られた別のマイクロフィルタの側面図である。 本発明の実施形態に係る、各層において異なるパターンで２つの層の材料によって作られた別のマイクロフィルタの側面図である。 本発明の実施形態に係る、各層において異なるパターンで２つの層の材料によって作られたマイクロフィルタの平面図である。 本発明の実施形態に係る、各層において異なるパターンで２つの層の材料によって作られた別のマイクロフィルタの側面図である。 本発明の実施形態に係る、各層において異なるパターンで２つの層の材料によって作られた別のマイクロフィルタの側面図である。 本発明の実施形態に係る、固体の底層と上部層上に開口部を有する材料の２層からなる多くの分析に適した多くの井戸を有する装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る、固体の底層と上部層上に開口部を有する材料の２層からなる多くの分析に適した多くの井戸を有する装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る、コーティングされた平面状のマイクロフィルタの断面図である。 本発明の実施形態に係る、コーティングされたマイクロフィルタ構造体の断面図である。 本発明の実施形態に係る、光学マスクによって規定された位置と形状の孔を有するエポキシ系の光画定可能な乾燥膜を用いて、リソグラフィで製造されたマイクロフィルタの一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係る、フィルタホルダの構成要素を示す図である。 本発明の実施形態に係る、図２０Ａ−２０Ｄに示されたフィルタホルダ内のマイクロフィルタの組立工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る、図２１Ｅに示す組み立てられたサンプルホルダに取り付けられるサンプルと入力液体サンプルのための入力容器のオプションを示す図である。 本発明の実施形態に係る、図２１Ｅに示す組み立てられたサンプルホルダに取り付けられるサンプルと入力液体サンプルのための入力容器のオプションを示す図である。 本発明の実施形態に係る、プランジャとアダプタなしでルアーロックと共に本発明の実施形態に係る注射器を用いて、図２１Ｅに示した組み立てられたサンプルホルダに付着される、入力容器を形成する図である。 本発明の実施形態に係る、フィルタホルダの内側にマイクロフィルタを組み込んだ分析を実行するための、濾過システムを示す図である。 本発明の実施形態に係る、除去される入力容器と共に分析のいくつかのステップを実行するための、濾過システムを示す図である。 本発明の実施形態に係る、注射器出口をシリンジポンプによって引かれる、図２４で示された濾過システムを用いた濾過システムを示す図である。 本発明の実施形態に係る、バキュテナーにフィルタを介して入力サンプルホルダから液体サンプルを引き込むバキュテナーホルダを用いた構成を示している。 本発明の実施形態に係る、バキュテナーにフィルタを介して入力サンプルホルダから液体サンプルを引き込むバキュテナーホルダを用いた構成を示している。 本発明の実施形態に係る、バキュテナーにフィルタを介して患者から液体サンプルを引き込むバキュテナーホルダを用いた構成を示す図である。これは、本発明の実施形態に係る採血時の循環腫瘍細胞を濾過するために使用することができる。 本発明の実施形態に係る、バキュテナーにフィルタを介して患者から液体サンプルを引き込むバキュテナーホルダを用いた構成を示す図である。これは、本発明の実施形態に係る採血時の循環腫瘍細胞を濾過するために使用することができる。 本発明の実施形態に係る、液体サンプルを採取し、液体サンプルを試験する手順のオプション、及び、バキュテナーを使用して血液を収集した場合、希少細胞を濾過するオプションを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタを使用する濾過プロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタを使用する濾過プロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、フィルタホルダでマイクロフィルタ上に収集された細胞の分析のいくつかのタイプを実行するプロセスを示すフローチャートである。

今回の図面を参照すると、そこでは同様の参照番号がいくつかの図を通して同一または相当する部分を指定するように、本発明の実施の形態が模式的に詳細に開示される。

詳細な構成および要素などの説明で定義された事項は、本発明の包括的な理解を助けるために設けたものに過ぎない。従って、当業者は、種々の変更及び本明細書に記載の実施形態の変形が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなくされ得ることを認識するであろう。また、周知の機能または構造は、明瞭性と簡潔性のために省略されている。本発明のいくつかの例示的な実施形態は、商業的用途の文脈で以下に記載される。このような例示的な実装形態は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の態様は、一般に、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成された高分子層を含むマイクロフィルタに関する。本マイクロフィルタは、高分子層をそれぞれ貫通して延在する複数のアパーチャ（開口）を含んでいる。ある実施形態において、マイクロフィルタは、マスクを通るエネルギーにより乾燥膜を露光し、露光された乾燥膜を現像することによって形成されてもよい。いくつかの実施形態において、乾燥膜は、紫外線（ＵＶ）光の形態のエネルギーにより露光されてもよい。他の実施形態において、乾燥膜は、Ｘ線の形態のエネルギーにより露光されてもよい。ある実施形態において、高分子層は、液体を濾過するのに十分な強度および柔軟性を有する。いくつかの実施形態において、アパーチャは、第１のタイプの体液細胞を通し、第２のタイプの体液細胞は通さないサイズに形成される。

詳細には、ある実施形態において、マイクロフィルタは、体液にアッセイ（分析、ａｓｓａｙ）を実行するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、体液から希少細胞を分離および検出するために使用されてもよい。特定の実施形態において、マイクロフィルタは、マイクロフィルタを通過した癌患者からの末梢血から循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）を収集するために使用されてもよい。特定の実施形態では、マイクロフィルタは、循環内皮細胞、胎児細胞、血液および体液からの他の大きな細胞を収集するために使用することができる。特定の実施形態では、マイクロフィルタは、例えば骨髄のような、処理された組織サンプルから大きな細胞を収集するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタを使用して収集された細胞が、細胞の同定、計数、特性調査、培養などの下流プロセスにおいて使用されてもよい。

さらに詳細には、特定の実施形態において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層は、マイクロフィルタの大規模生産のため、エネルギーにより同時により露光されてもよい。いくつかの実施形態では、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜層の積層体が形成され、当該積層体の乾燥膜層のすべてが、エネルギーにより同時により露光される。いくつかの実施形態では、基板上に形成されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜を含む乾燥膜構造体が、ロールの形態で準備される。このような実施形態では、乾燥膜をエネルギーにより露光するため、構造体の一部分がロールから展開されてもよい。ある実施形態では、複数のロールの複数部分がエネルギーにより同時に露光されてもよい。

図１Ａ〜図１Ｅは、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタ１２０の製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図２Ａは、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタの製造プロセス２００を示すフローチャートである。以下、図１Ａ〜図１Ｅを参照しながら、図２Ａの例示的なプロセスについて説明する。また、図３Ａ〜図８Ｂを参照しながら、図２Ａに示すプロセスの他の実施形態について後述する。

図２Ａのブロック２２０において、基板１８０上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜１００（本明細書では「乾燥膜１００」と呼ぶこともある）の層が準備される。いくつかの実施形態では、ブロック２２０において、基板１８０上に乾燥膜１００が被せ（ｌａｍｉｎａｔｅ）られる。ある実施形態では、ブロック２２０において、シリコンウェハに銅のような薄い金属材料層がコーティングされ、金属材料上に乾燥膜１００が被せられる。他の実施形態では、ブロック２２０において、基板１８０にすでに付着された乾燥膜１００が取得され、準備されてもよい。本明細書では、「エポキシ系の光画定可能な」物質とは、多機能性のエポキシ樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、エポキシ化された多官能ビスフェノールＡホルムアルデヒドノボラック樹脂などの光画定可能なエポキシ樹脂を含むか、またはこのようなエポキシ樹脂から形成された、物質をさす。米国特許第７，４４９，２８０号明細書、同第６，７１６，５６８号明細書、同第６，３９１，５２３号明細書および同第６，５５８，８６８号明細書に、光画定可能なエポキシ樹脂の例が示されており、同文献の内容全体は、本明細書に参照により援用されたものとする。また、米国特許出願公開第２０１０／００６８６４８号明細書および同第２０１０／００６８６４９号明細書にも、光画定可能なエポキシ樹脂の例が示されており、同文献の内容全体は、本明細書に参照により援用されたものとする。本明細書では、「エポキシ系の光画定可能な乾燥膜」とは、エポキシ系の光画定可能な物質を含むか、またはこのような物質から形成された、乾燥膜である。米国特許第７，４４９，２８０号明細書、同第６，３９１，５２３号明細書および同第６，５５８，８６８号明細書、ならびに米国特許出願公開第２０１０／００６８６４８号明細書および同第２０１０／００６８６４９号明細書に、本発明の実施形態により使用されてもよいエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の例が示されている。エポキシ系の光画定可能な乾燥膜は、ここで説明したものに限定されない。

基板上に塗布される前のエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の液状レジストフォームは、基板上にスピンコートされ、基板上に乾燥膜を得るために乾燥されることができる。

特定の実施形態において、基板１８０は薄い銅箔である。いくつかの実施形態において、乾燥膜が被せられる基板表面の不規則性は、乾燥膜表面に転写されてしまうため、基板は滑らかであることが好ましい。いくつかの実施形態において、比較的短い時間で基板が除去されうるように、基板として薄い銅膜が好ましい。他の実施形態において、基板１８０は、シリコンウェハ、Ｋａｐｔｏｎなどのポリイミド膜または任意の他の適切な材料であってもよい。

図１Ｂおよび図１Ｃに示されているように、ブロック２４０において、乾燥膜１００が、マスク１９９を通してエネルギーにより露光され、露光済み乾燥膜１１０を形成する。
図１Ｂおよび図１Ｃに示す実施形態において、ＵＶ光に対して透明なマスク部分１９７と、ＵＶ光に対して不透明な材料の薄膜で形成されたマスクパターン１９８と、を有する光学マスク１９９を通る紫外線（ＵＶ）光の形態のエネルギーにより、乾燥膜１００が露光される。別の実施形態では、乾燥膜１００は、ブロック２４０において、光学マスク１９９を通るＵＶ光により露光される代わりに、Ｘ線マスクを通るＸ線により露光されてもよい。

図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜１００はネガ型レジストである。「ネガ型レジスト」とは、本明細書では、ＵＶ光やＸ線などのある種のエネルギーにより露光されると重合状態になる光画定可能な物質である。本発明の実施形態により使用されてもよいネガ型レジストエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の例は、本発明の実施形態に従って使用され得る。

図１Ｃに示されているように、マスク１９９を通してＵＶ光により露光された露光済み乾燥膜１１０の部分は重合状態になるが、部分１１６は非重合状態のままである。露光済み乾燥膜１００の重合化部分および非重合化部分は、光学マスク１９９によって画定されたパターン１１８を形成する。特に、露光済み乾燥膜１１０のパターン１１８は、光学マスク１９９のパターン１９８によって画定され、パターン１９８は、ＵＶ光に対して不透明な材料によって形成される。ある実施形態において、パターン１９８は、クロム薄膜など、ＵＶ光に対して不透明な材料の薄膜によって形成されてもよい。

別の実施形態において、ネガ型乾燥膜の代わりに、ポジ型のエポキシ系の光画定可能な乾燥膜が使用されてもよい。このような実施形態において、ポジ型乾燥膜からマイクロフィルタを形成するプロセスは、図４Ａ〜図４Ｄに関連して以下に記載されているように、異なるマスクが使用されてもよい点を除いて、図１Ａ〜図２Ａに関連して記載したマイクロフィルタの形成プロセスと同様である。本明細書では、「ポジ型レジスト」とは、ＵＶ光やＸ線などのある種のエネルギーにより物質が露光されると、重合結合が破壊される光画定可能な物質である。ある実施形態において、ポジ型レジストは、ポリジメチルグルタルイミド（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍから入手可能なＰＭＧＩ、ＬＯＲなど）、アセテートおよびキシレンフリーのレジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｒｐ．から入手可能なＳ１８００（登録商標）シリーズのレジストなど）または別のタイプのポジ型レジストをベースにしたレジストであってもよい。厚さが数ミクロンを超えるレジスト層の場合、ネガ型レジストは、一般に、ポジ型レジストより感応性が高い。ほとんどの高分子レジストは、ポジ型レジスト膜のカテゴリーに属する。使用されてもよい乾燥膜ポジ型レジストの例は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートの合成高分子を含む。ポジ型レジストの他の例は、アクリル類、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ＭＹＬＡＲ（商標））などのポリエステル類がある。ある実施形態では、本発明の実施形態に従って、エポキシ系でない光画定可能な乾燥膜からマイクロフィルタが形成されてもよい。このような実施形態において、乾燥膜は、ポジ型またはネガ型のレジストであってもよい。他の実施形態において、マイクロフィルタは、乾燥膜ではなく光画定可能な液体から形成されてもよい。このような実施形態において、光画定可能な液体は、ポジ型レジストまたはネガ型レジストであってもよい。ある実施形態において、光画定可能な液体は、液状ポリイミドであってもよい。このような実施形態において、光画定可能な液状ポリイミドは、ポジ型レジストまたはネガ型レジストであってもよい。液体レジストは、基板上にスピンコーティングされ、基板上に乾燥膜を形成するように乾燥される。

ブロック２６０において、マイクロフィルタを貫通して延在する複数のアパーチャ１２２を有するマイクロフィルタ１２０が、露光済み乾燥膜１１０から形成される。ある実施形態において、マイクロフィルタ１２０は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成された高分子層と、高分子層を貫通して延在する複数のアパーチャとを含む。本明細書に記載する本発明の実施形態の各々において、マイクロフィルタは、１つ以上の高分子層と、１つ以上の高分子層の各々を貫通して延在する１つ以上のアパーチャとを含む。また、本明細書では、「アパーチャ」とは、層または他の構造体の外面間を延在する任意のタイプの通路、孔、トレンチ、ギャップ、穴などをさす。図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態において、アパーチャ１２２は孔１２２である。

図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態において、非重合化部分１１６を除去して、孔１２２を有するマイクロフィルタ１２０を形成するために、露光済み乾燥膜１１０が現像される。
ある実施形態において、露光済み乾燥膜１１０は、乾燥膜１００に現像剤を適用して非重合化部分１１６を溶解することによって現像される。いくつかの実施形態において、現像剤は、露光済み乾燥膜１１０が現像剤に浸漬されると、非重合化部分１１６を溶解する水溶液である。ブロック２８０において、孔１２２を有するマイクロフィルタ１２０は、図１Ｅに示すように、自立したマイクロフィルタ１２０を形成するように基板１８０から除去される。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、構造体の外面間を延在する１つ以上のアパーチャを含む１つ以上の高分子層の構造体であり、この構造体は、１つ以上のアパーチャを通過する液体を濾過するのに十分な強度および柔軟性を有する。ある実施形態において、マイクロフィルタは、体液または体液を含む液体がフィルタを通過するとき、体液細胞の１つ以上のタイプがアパーチャを通過できないような小さな寸法を有するアパーチャを含んでいてもよく、アパーチャの寸法はまた、体液細胞の１つ以上の他のタイプがフィルタを通過できないほど小さいものである。本明細書では、「体液細胞」とは、赤血球や白血球、あるいはＣＴＣや胎児細胞などの大きく希少細胞、循環内皮細胞等を含む、患者の体液中に見られる任意の細胞をさす。１つは、骨片を除去し液体の形をもたらすプロセスのあと、骨髄から腫瘍細胞を得ることができる。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、多数の赤血球を通過させ、多数のＣＴＣを通過させないサイズのアパーチャを含む。ある実施形態において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の１つ以上の層から形成されたマイクロフィルタは、高分子マイクロフィルタであってもよい。

以下、図２Ｂ〜図８Ｂとの関係において、図２Ａに示すプロセスのさまざまな実施形態について説明する。上述したように、ある実施形態では、基板１８０は銅箔であってもよい。このような実施形態では、ブロック２８０の１つの変形例として、硝酸、塩化鉄または別の既知の試薬を用いて、マイクロフィルタ１２０から銅基板１８０が除去されてもよい。ある実施形態において、試薬は、銅基板１８０をマイクロフィルタ１２０から除去する目的で、銅基板１８０をエッチング除去するために使用されてもよい。他の実施形態において、基板１８０は、アルミニウムなどの別のタイプの金属箔であってもよく、ブロック２８０において、既知の方法で除去されてもよい。

図２Ｂは、本発明の実施形態に係る、図２Ａに示すブロック２６０において露光済み乾燥膜からマイクロフィルタを形成するプロセスを示すフローチャートである。ある実施形態において、マイクロフィルタの形成プロセス２６０は、露光済み乾燥膜から、複数のアパーチャを含む高分子層を形成するステップを含む。図２Ｂの実施形態では、ブロック２６２において、基板１８０上に配された露光済み乾燥膜１１０に、ポストベークプロセスが実行される。ある実施形態において、ポストベークプロセスは、乾燥膜１１０をポストベークするために、乾燥膜１１０を比較的高い温度にさらすステップを含む。ブロック２６４において、乾燥膜１１０は、図１Ａ〜図１Ｅに対して上述した如く、現像剤を乾燥膜１１０に適用することによって現像される。ブロック２６６において、現像済み乾燥膜１１０に、ハードベークプロセスが実行される。ある実施形態において、ハードベークプロセスは、乾燥膜１１０を比較的高い温度にさらすステップを含む。図２Ｂに示すプロセスのいくつかの実施形態において、ブロック２６６のハードベークプロセスは省略されてもよい。このような実施形態では、ブロック２６２において露光済み乾燥膜１１０をポストベークし、ブロック２６４において乾燥膜１１０を現像することにより、マイクロフィルタ１２０が形成される。図２Ｂに関連して説明した上記プロセスは、本明細書に記載した任意の実施形態について使用することができる。さらに、本明細書に記載した本発明の任意の実施形態において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜からマイクロフィルタの高分子層を形成するプロセスは、上述したように、乾燥膜をエネルギーにより露光するステップ、ポストベークプロセスを実行するステップ、露光済み乾燥膜を現像するステップ、および／または、露光済み乾燥膜をポストベークするステップを含むことができる。

図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタ１２０の製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図３Ａ〜図３Ｅに示す実施形態において、基板はポリイミド膜１８１である。ブロック２２０において、ポリイミド膜１８１上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜１００の層には、乾燥膜１００の部分とポリイミド膜１８１との間に配置されたセパレータ１８２が設けられる。図３Ａに示す実施形態では、乾燥膜１００の縁に沿って、乾燥膜１００の部分とポリイミド膜１８１との間にセパレータ１８２が形成されている。ある実施形態では、セパレータ１８２は、乾燥膜１００の１つ以上の縁に沿って、または乾燥膜１００とポリイミド膜１８１との間の他の場所に、設けられるものとしてもよい。セパレータ１８２は、ポリイミド膜（ＫＡＰＴＯＮ膜など）により形成することもできるし、あるいは乾燥膜１００に積層できてハードベークプロセスの温度に耐えられる他の任意の適切な材料により形成することもできる。

図３Ｂ〜図３Ｃに示すように、図１Ｂ〜図１Ｄに関連して上述した如く、ブロック２４０および２６０において、乾燥膜１００がエネルギーにより露光され、マイクロフィルタ１２０が露光済み乾燥膜１１０から形成される。ある実施形態においては、マイクロフィルタ１２０は、複数のアパーチャが貫通した高分子層を含む。図３Ａ〜図３Ｅに示す実施形態では、セパレータ１８２の露出端部を把持し、セパレータ１８２を用いてマイクロフィルタ１２０をポリイミド膜１８１から引き剥がすことにより、マイクロフィルタ１２０をポリイミド膜１８１から除去する。図３Ｄに示すようにポリイミド層１８１から乾燥膜１００を除去した後、図３Ｅに示すように、セパレータ１８２を乾燥膜１００から除去して、自立したマイクロフィルタ１２０を得る。層１８１からマイクロフィルタ１２０を除去するステップ、およびマイクロフィルタ１２０からセパレータ１８２を除去するステップは、本発明の実施形態に係るブロック２８０の、１つの変形例において実行される２つのステップである。

図２Ａに示すプロセスの別の実施形態において、乾燥膜１００の代わりに、液体レジストが使用されてもよい。このような実施形態では、ブロック２１０の１つの変形例として、金属物質の薄い層で基板をコーティングし、当該金属物質にエポキシ系液体フォトレジストをスピンコーティングして、基板上に配されたエポキシ系の光画定可能な物質の層を準備する。ある実施形態では、基板はシリコンウェハであってもよく、金属物質は銅であってもよく、液体フォトレジストはエポキシ系の光画定可能な液体であってもよい。いくつかの実施形態において、エポキシ系の光画定可能な液体は、ＳＵ−８などの液体ネガ型レジストである。図１Ｂ〜図１Ｄに対して上述したように、ブロック２４０および２６０において、エポキシ系の光画定可能な物質の層は、エネルギーにより露光され、露光済み層からマイクロフィルタ１２０が形成される。上述したように、ブロック２８０の１つの変形例として、従来のプロセスを用いて金属物質をエッチング除去することにより、基板からマイクロフィルタ１２０が剥離される。ある実施形態において、液体レジストは、ＳＵ−８またはＭｉｃｒｏＣｈｅｍ Ｃｏｒｐ．から入手可能なＫＭＰＲ（登録商標）などの、液体ネガ型レジストであってもよい。

図２Ａに示すプロセスの他の代替的な実施形態では、乾燥膜１００の代わりに液体ネガ型レジストが使用されてもよく、剥離層としてネガ型レジストと基板との間にポジ型レジストが使用されてもよい。このような実施形態では、ブロック２１０の１つの変形例として、基板上にエポキシ系の光画定可能な物質の層を形成するため、基板上に液体ポジ型レジストがスピンコーティングされ、当該ポジ型レジストがコーティングの厚さに応じた適切な照射量のエネルギー（ＵＶ光など）により露光され、次に当該ポジ型レジスト上に液体エポキシ系ネガ型レジストがスピンコーティングされる。ある実施形態において、ポジ型レジストは、マスクを使用することなくエネルギーにより露光されてもよい。エポキシ系の光画定可能な物質の層は、エネルギーにより露光され、図１Ｂ〜図１Ｄに対して上述したように、マイクロフィルタ１２０が、ブロック２４０および２６０において露光済み層から形成される。このような実施形態では、ブロック２８０の１つの変形例として、ポジ型レジストを現像することによって、基板からマイクロフィルタ１２０が剥離される。
ある実施形態において、同じ現像剤が、ポジ型レジストとネガ型レジストの両方を現像するために使用されてもよい。他の実施形態において、１つの現像剤が、マイクロフィルタ１２０に孔を形成するために使用され、別の現像剤が、基板からマイクロフィルタを剥離するために使用されてもよい。別の実施形態において、液体ポジ型レジストの代わりに、剥離層として乾燥膜ポジ型レジストが使用されてもよい。使用されてもよい乾燥膜ポジ型レジストの例として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびメチルメタクリレートの合成高分子がある。

他の実施形態において、ポジ型レジスト剥離層と組み合わせて、ネガ型エポキシ系の光画定可能な乾燥膜１００が使用されてもよい。このような実施形態は、ブロック２１０において液体ネガ型レジストのスピンコーティングをするのではなくスピンコーティングされたポジ型レジスト上にネガ型乾燥膜１００の層を被せてもよい点を除き、ポジ型レジスト剥離層を利用した上述の実施形態と同様である。

図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタ４２０の製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図４Ａ〜図４Ｄに示す実施形態では、ブロック２２０において、基板１８０上に配されたポジ型エポキシ系の光画定可能な乾燥膜４００（本明細書において「乾燥膜４００」と呼ぶこともある）の層が準備される。ある実施形態では、ブロック２２０において、基板１８０上にポジ型乾燥膜４００が被せられる。図４Ｂに示すように、図１Ｂおよび図１Ｃに対して上述した如く、ブロック２４０において、ポジ型乾燥膜４００がエネルギーにより露光される。ただし、乾燥膜４００の露光された部分が重合状態になるのではなく、マスク４９９を通過したエネルギー（例えば、ＵＶ光）により露光される部分４１６において乾燥膜４００の重合結合が破壊される点が異なる。露光済み部分４１６と非露光部分とで構成されるパターン４１８が、露光済み乾燥膜４１０に形成される。図４Ｂに示すように、マスク４９９は、透明部分４９７と、不透明部分４９８とを含む。上述したように、図１Ｂのマスク１９９は、ネガ型レジストとともに使用され、乾燥膜１００のうち孔が形成されることとなる部分を覆うように構成されている。図４Ａ〜図４Ｄに示す実施形態では、マスク４９９の不透明部分４９８は、ポジ型乾燥膜４００の、アパーチャが形成されることとなる場所を除く全ての部分を覆うように構成されており、これにより、ＵＶ光は、ポジ型乾燥膜４００のうちアパーチャが形成されるべき部分へとマスク４９９を通過することができる。

図４Ａ〜図４Ｄに示す実施形態におけるブロック２６０の１つの変形例として、重合結合が破壊された乾燥膜４００の部分４１６を溶解する現像剤を使用して乾燥膜４１０を現像することによって、露光済み乾燥膜４１０からマイクロフィルタ４２０が形成される。
図４Ｄに示すように、ブロック２８０において、独立した高分子マイクロフィルタ４２０を形成するため、アパーチャ４２２を有するマイクロフィルタ４２０が基板１８０から除去される。いくつかの実施形態では、マイクロフィルタ４２０は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成された高分子層を含み、高分子層を貫通して延在する複数のアパーチャを含む。ある実施形態では、アパーチャ４２２は孔４２２である。いくつかの実施形態では、ブロック２８０において、上述したようにポジ型レジストを現像することによりマイクロフィルタ４２０が基板から剥離されてもよい。

図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の実施形態に係る、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の複数の層から複数のマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図２Ａに示すプロセスについてのある実施形態では、ブロック２２０において、基板５８０上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜５００（本明細書において「乾燥膜５００」と呼ぶこともある）の層をそれぞれ含む、複数の乾燥膜構造体５０１が準備される。図５Ａ〜図５Ｄに示す実施形態では、図５Ａに示すように、支持体５９０上に構造体５０１を積層することにより、ブロック２２０において基板５８０上に配された乾燥膜５００が準備される。

ある実施形態では、図５Ａに示すように、構造体５０１の積層体に含まれる複数の乾燥膜５００が、図２Ａのブロック２４０において、Ｘ線マスク５９９を通るＸ線の形態のエネルギーにより同時に露光される。いくつかの実施形態では、Ｘ線はＵＶ光よりかなり深く浸透する。Ｘ線は、ＵＶ光とは異なり、５ｍｍ未満の厚さを有する材料内であれば１ミクロンより著しく小さい形状に対しても発散しない。いくつかの実施形態では、典型的に、シンクロトロンのビームライン上でＸ線リソグラフィが実行されてもよい。また、Ｘ線リソグラフィは、ネガ型およびポジ型の両方のレジストに対しても使用されうる。図５Ａ〜図５Ｄに示す実施形態において、乾燥膜５００はそれぞれネガ型レジストである。他の実施形態において、乾燥膜５００は、ポジ型レジストであってもよい。このような実施形態では、図４Ｂのマスク４９９に関して上述したのと同様に、ポジ型レジストにアパーチャを形成するよう構成されたマスクを使用することができる。さらに、乾燥膜５００がポジ型レジストである実施形態では、乾燥膜５００は、そのそれぞれを各基板上に配するのではなく、支持体５９０上に付着させて互いに直接積層することができる。

図５Ｂに示すように、各乾燥膜５００のうちマスク５９９を通してＸ線に露光される部分は重合状態になり、乾燥膜５００の部分５１６は重合されないまま残る。各乾燥膜５００の重合化部分および非重合化部分は、光学マスク５９９のパターン５９８によって規定されたパターン５１８を形成する。いくつかの実施形態では、マスク５９９は、Ｘ線に対し透明な部分５９７と、Ｘ線を実質的にブロックするよう構成されたパターン５９８とを含む。ある実施形態において、パターン５９８は金により形成される。また、いくつかの実施形態において、Ｘ線に対し透明部分５９７は、薄いグラファイトシートまたはシリコンウェハであってもよい。図５Ａ〜図５Ｄに示す実施形態において、基板５８０は、それぞれ、当該基板に入射されたＸ線エネルギーのほとんどを透過する。ある実施形態では、基板５８０は金属箔により形成される。このような実施形態では、金属箔が十分に薄い場合、基板５８０は、それぞれ、当該基板に入射されたＸ線エネルギーのほとんどを透過する。いくつかの実施形態では、積層され、同時に露光されてもよい構造体５０１の数は、金属箔を通過するＸ線に生じるＸ線の照射量の減衰に基づいて定められる。

ある実施形態では、ブロック２６０の１つの変形例として、複数の露光済みの乾燥膜５１０は、図１Ａ〜図１Ｅに関連して上述したのと同様の方法で、各々がアパーチャ５２２を有する複数のマイクロフィルタ５２０を形成するように現像される。ある実施形態では、アパーチャ５２２は孔５２２である。いくつかの実施形態では、図５Ｂおよび図５Ｃに示すプロセスは、ブロック２６０の１つの変形例において実行されてもよい。このような実施形態では、構造体５０１は、図５Ｂに示すように互いから分離され、ブロック２６２の１つの変形例において、それぞれの基板５８０上に配された露光済み乾燥膜５１０に対しポストベーク処理が実行される。ある実施形態では、露光済み乾燥膜５１０の各々は、図５Ｃに示すように、乾燥膜５００の各々に孔５２２を形成するために、ブロック２６４の１つの変形例において、上述したように現像される。いくつかの実施形態では、孔５２２を有するマイクロフィルタ５２０を形成するために、ブロック２６６の１つの変形例において、それぞれの基板５８０上に配された乾燥膜５１０に対しハードベーク処理が実行される。他の実施形態において、ハードベーク処理は省略されてもよい。ある実施形態では、ブロック２８０の１つの変形例において、図５に示す如く、孔５２２を有する独立したマイクロフィルタ５２０を得るため、上述したようにマイクロフィルタ５２０から基板５８０が化学的に除去される。ある実施形態では、マイクロフィルタ５２０はそれぞれ、アパーチャ５２２を含む高分子層である。

上述したように、ある実施形態では、基板５８０の各々は、金属箔から形成されてもよい。別の実施形態において、基板５８０は、基板に適用されるＸ線のほとんどを透過し、かつ、乾燥膜５００のポストベーク温度より高い融点を有する、高分子系の基板であってもよい。例えば、ある実施形態において、基板５８０は、ポジ型レジストから形成されてもよい。このような実施形態では、基板５８０は、図２Ａのブロック２８０において、現像液により基板５８０が化学的に除去されるように、ポジ型レジストの重合結合を破壊するのに十分なエネルギー、例えば、ＵＶ光やＸ線などにより露光されてもよい。他の実施形態において、基板５８０はポリイミド膜であってもよく、当該基板は、ブロック２８０においてマイクロフィルタ５２０からポリイミド基板５８０を剥離することによって、除去されてもよい。

別の実施形態では、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜５００（本明細書において「乾燥膜５００」と呼ぶこともある）の複数の層は、各層がそれぞれの基板上に配され積層されることなく、同時に露光されてもよい。このような実施形態では、乾燥膜５００は、ブロック２２０の１つの変形例において、隣接する乾燥膜５００間に基板を配置せずに支持体５９０上に積層される。積層された乾燥膜５００は、ブロック２４０の１つの変形例において露光される。いくつかの実施形態において、図２Ｂに示すプロセスは、ブロック２６０において実行されてもよい。このような実施形態では、露光済み乾燥膜５１０は分離されて個別の基板上に置かれ、ブロック２６２の１つの変形例において、これら個別の基板上の露光済み乾燥膜５１０に対してポストベークプロセスが実行される。このような実施形態では、使用される基板は、ポストベーク温度に耐えることができ、かつ、水または１つ以上の化学物質によって溶解できるものとする。露光済み乾燥膜５１０は、それぞれの基板に付着された状態で、ブロック２６４において現像され、ブロック２６６においてハードベーク処理されるものとしてもよい。ブロック２８０において、基板５８０は、露光済み乾燥膜５１０から形成されたマイクロフィルタ５２０から除去される。

ある実施形態において、構造体５０１は、接着剤、クランプまたは任意の他の適切な機構や方法を用いて、支持体５９０に付着されてもよい。いくつかの実施形態において、構造体５０１は、静電チャックによって支持体に保持される。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタの形成プロセスにおける、静電チャック装置６００を使用して支持体に乾燥膜構造体５０１を付着するプロセスの複数の段階を示す断面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示す実施形態において、複数の乾燥膜構造体５０１は、その各々が基板５８０上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜５００の層を含んでおり、図６Ａに示すように、支持体６９０上に積層されて準備される。図６Ａに示すように、支持体６９０は、ダクト６９３を有する水冷フレーム６９２と、フレーム６９２上に配された絶縁体６６４と、絶縁体６６４上に配された導電層６６２とを含む。また、図６Ａに示すように、構造体５０１の積層体上に透明導電層６６０が配され、導電層６６０と６６２との間に構造体５０１の積層体が配される。また、図６Ａに示すように、導電層間を接続する回路は開状態であり、導電層に印加される電圧６６５はゼロとなっている。

図６Ｂに示すように、導電層間の回路を閉じ、ゼロでない電圧６６５が導電層６６０と６６２との間に印加されると、装置６００は、導電層６６０と６６２との間で構造体５０１を押圧することとなる。装置６００によって構造体５０１が押圧された状態において、図５Ａ〜図５Ｄに関連して上述した如く、Ｘ線マスク５９９を介して乾燥膜５００にＸ線を照射してもよい。ある実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂに関連して上述した如く、装置６００上で構造体５０１を積層し、装置６００を使用して構造体５０１を一緒に押圧することは、図２Ａのブロック２２０の１つの変形例において実行されてもよい。各基板上に配された乾燥膜からマイクロフィルタを形成することに関連して静電チャック装置の使用について上述したが、別の実施形態では、静電チャックを同様に用いて、各基板上に配されていない自立した乾燥膜のような、自立した高分子膜の積層体を押圧してもよい。このような自立した複数の乾燥膜は、複数の乾燥膜から複数のマイクロフィルタを形成するプロセス中において、互いに積層され一緒に押圧されてもよい。

図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態では、乾燥膜構造体７８５は、当該乾燥膜構造体７８５のロール７０２の形態で準備される。乾燥膜構造体７８５は、除去可能な基板７８２上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜７００（本明細書において「乾燥膜７００」と呼ぶこともある）の層を含む。いくつかの実施形態において、基板７８２は、化学的に溶解可能な金属箔であってもよい。ある実施形態において、金属箔は、アルミニウムまたは銅を含んでもよく、上述したようにエッチング除去されてもよい。図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態において、ローラ７７４にロール７０２の一方が配置され、ローラ７７５に他方が配置される。乾燥膜構造体７８５の作業部分７８７は、ローラ７７４と７７５との間で延伸され、ローラ７７０によって実質的に平坦に保持されて、マスク１９９を通るエネルギーにより露光される。

図２Ａに示すプロセスのある実施形態では、ブロック２２０の１つの変形例において、ロール７０２から乾燥膜構造体７８５の一部分を展開して矢印７７２の方向に構造体７８５の当該部分を前進させ、支持体７９１とマスク１９９との間に構造体７８５の作業部分７８７を設けることにより、基板７８２上に配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜７００の層が準備される。いくつかの実施形態において、ブロック２２０において設けられる作業部分７８７は、マスクを介したエネルギーの露光によるパターン化が行われていない乾燥膜７００の部分を含んでいる。ある実施形態において、支持体７９１およびマスク１９９は、構造体７８５が前進されるときは、構造体７８５から離れる方向に移動される。

図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態では、図２Ａのブロック２４０の１つの変形例において、図７Ｂに示すように、マスク１９９および支持体７９１は、構造体７８５に隣接した位置に移動され、乾燥膜７００は、マスク１９９を介してエネルギーにより露光される。図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態において、マスク１９９は光学マスクであり、エネルギーはＵＶ光であるが、上述したように、異なるマスクとともに、異なるタイプのエネルギーが使用されてもよい。図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態において、乾燥膜７００はネガ型レジストである。他の実施形態において、乾燥膜７００はポジ型レジストであってもよい。このような実施形態では、図４Ｂのマスク４９９に関連して上述した如く、ポジ型レジストに孔を形成するように構成されたマスクが使用されてもよい。他の実施形態に関連して上述したように、マスクを介してエネルギーにより乾燥膜７００を露光すると、乾燥膜７００にパターンが形成される。ある実施形態において、支持体７９１は、図７Ｂに示すように、構造体７８５を押圧し、露光プロセスに備えて乾燥膜７００を引き伸ばし、これにより乾燥膜７００に対し露光プロセス中にさらなる張力と安定性を与える。いくつかの実施形態では、乾燥膜７００を露光した後、構造体７８５は、ブロック２２０において露光されていない新しい作業部分７８７を準備するように、上述した如く再び前進されてもよく、新しい作業部分７８７は、上述した如くブロック２４０において露光されてもよい。ある実施形態において、構造体７８５を前進させて乾燥膜７００を露光するこのプロセスは、継続的に繰り返されてもよい。いくつかの実施形態において、本プロセスは、乾燥膜７００のほとんどまたはすべての部分が露光プロセスを受けるまで、繰り返されてもよい。

いくつかの実施形態では、ブロック２６０の１つの変形例において、他の実施形態に関連して上述した如く、露光部分を現像することにより乾燥膜７００の露光部分からアパーチャを有するマイクロフィルタが形成される。このような実施形態では、乾燥膜７００の露光部分は、ローラ７７５に巻かれる前に現像されてもよく、または乾燥膜７００のすべての所望の部分が露光された後に現像されてもよい。いくつかの実施形態において、図２Ｂに示すプロセスは、ブロック２６０において実行されてもよい。このような実施形態では、乾燥膜７００の露光部分は、ブロック２６２においてポストベーク処理用の炉を通って前進されてもよく、乾燥膜７００の露光部分は、ブロック２６４において現像された後、ブロック２６６においてハードベーク処理を受けてもよい。他の実施形態において、ブロック２６２、２６４、および２６６での処理は、乾燥膜７００のすべての所望の部分が露光された後に実行されてもよい。ある実施形態において、ハードベーク処理は省略されてもよい。

いくつかの実施形態において、露光済み乾燥膜７００を現像した後、基板７８２は、他の実施形態に関連して上述した如く、ブロック２８０において除去される。ある実施形態では、基板７８２を除去した後、マイクロフィルタを形成した乾燥膜のロールから、個々のマイクロフィルタが切り出される。ある実施形態では、ロールとして準備された乾燥膜からマイクロフィルタを形成することで、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタの製造が単純化され、製造プロセスの自動化が可能になりうる。

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の実施形態に係る、乾燥膜構造体の複数のロールからマイクロフィルタを製造するプロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態は、複数のロール７０２のエポキシ系の光画定可能な乾燥膜７００の層がエネルギーにより同時に露光される点以外、図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態と同様である。このような実施形態では、矢印７７２の方向に各ロール７０２の構造体７８５を前進させて支持体８９１とマスク８９９との間に構造体７８５の積層体８８７を供給することにより、ブロック２２０の１つの変形例において、各基板７８２上にそれぞれ配されたエポキシ系の光画定可能な乾燥膜７００の複数の層が準備される。図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態において、マスク８９９および支持体８９１は、積層体８８７に隣接する位置へ移動され、マスク８９９と支持体８９１との間に配された積層体８８７の乾燥膜７００の部分は、図２Ａのブロック２４０の１つの変形例において、図８Ｂに示すように、マスク８９９を通してエネルギーにより同時に露光される。図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態において、乾燥膜７００の各々はネガ型レジストである。他の実施形態において、乾燥膜７００はポジ型レジストであってもよい。このような実施形態では、図４Ｂのマスク４９９に関連して上述した如く、ポジ型レジストにアパーチャを形成するように構成されたマスクが使用されてもよい。乾燥膜７００からマイクロフィルタを形成するさらなるプロセスは、図７Ａおよび図７Ｂに示す実施形態に関連して上述したプロセスと同様である。

図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態において、ダクト６９３を含む水冷フレーム６９２上に支持体８９１が配される。また、図８Ｂに示すように、構造体７８５の作業部分８８７は、クランプ８６０によって支持体８９１とマスク８９９との間の適所に確実に保持されてもよい。別の実施形態において、積層体８８７は、他の実施形態に関連して上述した如く、静電チャックを使用して確実に保持されてもよい。いくつかの実施形態において、同時に露光される乾燥膜７００の数は、特定の数の膜の積層体を露光するときに生じる精度に基づいて決定されてもよい。ある実施形態では、上述したように複数のロールとして準備された複数の乾燥膜からマイクロフィルタを形成することで、マイクロフィルタの製造が単純化され、および／または、マイクロフィルタの大量生産が容易になりうる。

非エポキシ系乾燥膜が使用される実施形態においては、乾燥膜は、基板がないロールの形態で準備されてもよい。このような実施形態では、各ロール７０２は、乾燥膜のみを含み、基板を含まない。エポキシ系乾燥膜が使用される実施形態では、各ロール７０２は、乾燥膜７００上にさらなる被覆層を含んでもよい。このような実施形態では、基板７８２は、乾燥膜７００の第１の面に配され、被覆層は、乾燥膜７００の反対側の面に配される。ある実施形態では、本発明の実施形態に係るリソグラフィをベースにした微細加工により、高度に均一な精度のマイクロフィルタの効率的な大量生産が可能になりうる。ある実施形態では、本発明の実施形態に従ってマイクロフィルタを作製することにより、生産されるマイクロフィルタの多孔性および孔の均一性が高まりうる。

図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の実施形態に係る種々のマイクロフィルタの、アパーチャの分布を示す部分平面図である。ある実施形態において、異なるサイズ、形状、および分布を有するアパーチャを備えたマイクロフィルタが作製されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロフィルタの特定の応用に関しては、アパーチャのサイズ、形状、および分布の或る組み合わせが、他の組み合わせより有益なものとなりうる。例えば、血中の循環腫瘍細胞や胎児細胞などの希少細胞を精密濾過するために、ある実施形態では、各々の直径が７〜８ミクロンの円形孔を有するマイクロフィルタが好ましい場合がある。いくつかの応用においては、各々の直径が７〜８ミクロンの円形孔を有するマイクロフィルタが、非常にわずかな比率の血球を保持しながら、希少細胞を捕獲しうる。

図９Ａおよび図９Ｂに示す実施形態では、マイクロフィルタ９１０および９１２は、均一な分布の孔９２０および９２２を、それぞれ有する。また、孔９２０は、孔９２２と同様に、サイズが均一である。図９Ｃに示す実施形態では、マイクロフィルタ９１４は均一な孔９２４を含み、孔９２４はいくつかの群に分かれてマイクロフィルタ９１４内に分布している。図９Ｄに示す実施形態において、マイクロフィルタ９１６は、第１のサイズの複数の孔９２６と、第２のサイズの複数の孔９２８とを含む。他の実施形態では、孔９２０、９２２、９２４、９２６、および９２８のいずれか任意のものが、任意の他のタイプのアパーチャであってもよい。マイクロフィルタ９１０、９１２、９１４、および９１６のいずれか任意のものは、本発明の実施形態に係る上述したマイクロフィルタ製造プロセスの任意のものを使用して製造されてもよい。また、本発明の実施形態に係る上述したマイクロフィルタ製造プロセスの任意のものは、複数の異なる断面形状のアパーチャを形成するために使用されてもよい。例えば、ある実施形態においては、円形、三角形、正方形、長方形、長円形、楕円形、台形、平行四辺形などの断面形状を有するアパーチャが形成されてもよい。

さまざまな厚さを有し、かつ、さまざまな形状、サイズ、および分布のアパーチャを有するマイクロフィルタは、本明細書に記載する本発明の実施形態により製造されてもよい。図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明の実施形態に係る、さまざまな厚さを有し、かつ、さまざまな形状、サイズ、および分布をもつアパーチャを備えた、マイクロフィルタの断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ本発明の実施形態に係る上述したプロセスの１つにより形成されたマイクロフィルタ１０１０および１０１２を示している。マイクロフィルタ１０１０は、各々が幅１０４０を有する複数の孔１０２０を含む。マイクロフィルタは、孔１０２０の幅１０４０に対してほぼ垂直な厚さ１０３０を有する。図１０Ａに示す実施形態において、厚さ１０３０は、幅１０４０より著しく大きいものではない。
ある実施形態において、マイクロフィルタの厚さは、サンプルが孔を通過するのに必要な圧力を低減するために、マイクロフィルタの１つ又は複数の孔の幅とほぼ同じものであることが好ましい。いくつかの用途では、マイクロフィルタの厚さがいくつかの孔の幅または全ての孔の幅より著しく大きいと、マイクロフィルタの厚さがいくつかの又は全ての孔の幅とほぼ同じである場合に比べ、サンプルを、マイクロフィルタを通過させるため、当該マイクロフィルタに非常に大きな圧力をかけることとなる場合がある。比較的大きな圧力でサンプルをフィルタに押し通すと、１つ以上の孔の形状を変形させたり、マイクロフィルタを破損させる危険が生じ得る。

例えば、血中のＣＴＣや胎児細胞などの希少細胞を精密濾過するために、ある実施形態では、厚さが８〜１４ミクロンのマイクロフィルタが好ましい場合がある。ある実施形態では、このような用途のためのマイクロフィルタは、直径が７〜８ミクロンで厚さが８〜１４ミクロンの孔を有してもよい。他の実施形態において、このような用途のためのマイクロフィルタは、５〜７ミクロンの幅および７ミクロンを超える長さを有する長方形のアパーチャを含んでもよい。ここで、アパーチャの長さおよび幅は、共にマイクロフィルタの厚さに対してほぼ垂直に測った長さである。ある実施形態において、長方形のアパーチャは細長いトレンチ（溝、ｔｒｅｎｃｈ）であってもよい。ある実施形態では、マイクロフィルタに設けられたアパーチャの幅は、そのサイズがマイクロフィルタの厚さに近いことが好ましい場合がある。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタの厚さは、一部又は全部の孔の幅の１０倍未満である。他の実施形態において、マイクロフィルタの厚さは、孔の一部またはすべての幅である１０ミクロンの範囲内である。本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタは、血液から循環腫瘍細胞を捕獲する以外の応用において使用されてもよい。いくつかの実施形態において、所望のアパーチャの幾何学的形状、アパーチャ寸法、アパーチャ分布、マイクロフィルタの材料、マイクロフィルタの厚さ、マイクロフィルタのサイズなどは、用途に応じて異なるものであってもよい。いくつかの実施形態において、アパーチャについての所望の幾何学的形状、寸法、および分布は、光学マスクまたはＸ線マスクなどの適切なマスクを用いることで実現することができる。ある実施形態では、フィルタ材料の破損またはアパーチャ形状の変形を防ぐため、マイクロフィルタの素材強度が重要となり得る。

図１０Ｂに示すように、マイクロフィルタ１０１２は、各々が幅１０４２を有する複数の孔１０２２を有する。マイクロフィルタ１０１２は、また、孔１０２２の幅１０４２に対してほぼ垂直な厚さ１０３２を有する。マイクロフィルタ１０１２の厚さ１０３２は、マイクロフィルタ１０１０の厚さより大きい。図１０Ｂに示す実施形態において、孔１０２２は、サイズが均一であり、各々が、マイクロフィルタ１０１２の第１の表面１０５０および第２の表面１０５２に対してほぼ垂直である。図１０Ｃに示す実施形態では、マイクロフィルタ１０１４は、第１の幅１０４４を有する孔１０２４と、第１の幅１０４４より小さい第２の幅１０４６を有する孔１０２６とを有する。また、マイクロフィルタ１０１４は、厚さ１０３４を有する。図１０Ｄに示す実施形態では、マイクロフィルタ１０１６は、不均一の断面形状を有する孔１０２８を有する。各孔１０２８は、マイクロフィルタ１０１６の第１の表面１０５４にある第１の開口部と、マイクロフィルタ１０１６の第２の表面１０５６にある第２の開口部とを有する。図１０Ｄに示すように、第１の表面１０５４にある孔１０２８の幅１０４８は、第２の表面１０５６にある孔１０２８の幅１０４９より大きい。また、マイクロフィルタ１０１６は、厚さ１０３６を有する。図１０Ｅに示した実施形態では、マイクロフィルタ１０１８は、不均一な断面形状を有する孔１０２９を有する。各孔１０２９は、マイクロフィルタ１０１８の第１の表面１０５３における第１の開口部１０４５とマイクロフィルタ１０１８の第２の表面１０５７における第２の開口部１０４７を有する。図１０Ｅに示すように、第１の表面１０５３における孔１０２９の幅１０４５は、第２の表面１０５７における孔１０２９の幅１０４７よりも小さい。マイクロフィルタ１０１８は厚さ１０３８も有する。

図１２Ａ〜図１２Ｋは、本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１２７０の製造プロセスにおける複数の段階を示す断面図である。図１２Ｌは、本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１２７０の平面図である。図１１は、本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１４２０の製造プロセス１１００を示すフローチャートである。図１４Ａおよび図１４Ｂは、本発明の実施形態に係る多層マイクロフィルタ１４２０の断面図である。図１４Ｃは、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す多層マイクロフィルタ１４２０の平面図である。以下、図１２Ａ〜図１２Ｆおよび図１４Ａ〜図１４Ｃを参照しながら、図１１の例示的なプロセスについて説明する。図１３Ａおよび図１３Ｂは、図１１に示すプロセスにおける複数の段階を示す平面図である。

図１１のブロック１１２０において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から、基板１８０上に第１のマイクロフィルタ１２０が形成される。図１２Ａ〜図１２Ｌに示す実施形態において、第１のマイクロフィルタ１２０は、ブロック２８０における基板１８０からのマイクロフィルタ１２０の除去を省略する上述の図２Ａのプロセス２００と同様のプロセスによって、基板１８０上に形成されてもよい。ある実施形態において、マイクロフィルタ１２０は、複数のアパーチャを含む高分子層で構成される。プロセス１１００のある実施形態において、乾燥膜１００に複数の孔を形成するよう構成されたパターン１９８を有するマスク１９９の代わりに、乾燥膜１００に複数の細長いトレンチを形成するよう構成されたパターンを有するマスクが使用されてもよい。このような実施形態では、マスクは、細長い金属ストリップを含むパターンを有するものとすることができ、これにより、乾燥膜１００が当該マスクを通して露光されると、対応する細長いトレンチが乾燥膜１００に形成される。

図１３Ａは、本発明の実施形態に係る、ブロック１１２０において形成されたマイクロフィルタ１２０の平面図である。図１３Ａに示すように、マイクロフィルタ１２０は、複数の細長いトレンチ１２２２を含み、トレンチ１２２２を通して露光される基板１８０上に配される。図１２Ａは、図１３Ａの線１２Ａに沿って切り取ったマイクロフィルタ１２０の断面図であり、図１２Ｂは、図１３Ａの線１２Ｂに沿って切り取ったマイクロフィルタ１２０の断面図である。図示のように、線１２Ｂは、線１２Ａに対して垂直である。

図１１のブロック１１４０において、図１２Ｃに示すように、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜１２１０（本明細書において「乾燥膜１２１０」と呼ぶこともある）の層をマイクロフィルタ１２０上に被せる。ある実施形態において、乾燥膜１２１０は、その下の表面に形成された構造物をつなぐ（ｂｒｉｄｇｉｎｇ）ことができる。このような実施形態では、乾燥膜１２１０は、マイクロフィルタ１２０上に被せられる際には、トレンチ１２２２にほとんど入り込まない。後述するように、ブロック１１６０において、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜１２１０の層から第２のマイクロフィルタ１２３０が形成される。
ある実施形態において、マイクロフィルタ１２３０は、複数のアパーチャを含む高分子層により構成される。図１２Ｄに示すように、図２Ａのブロック２４０に関連して上述した如く、乾燥膜１２１０は、マスク１２９０を通してエネルギーにより露光され、重合化されたパターン１２１８と重合化されていない部分１２１６を有する露光済み乾燥膜１２１２を形成する。図１２Ａ〜図１２Ｌに示す実施形態において、乾燥膜１２１０はネガ型レジストである。他の実施形態では、乾燥膜１２１０は、ポジ型レジストであってもよく、ポジ型レジストとともに使用するように構成された異なるマスクが使用されてもよい。図１２Ａ〜図１２Ｌに示す実施形態において、乾燥膜１２１０は、ＵＶ光に対して透明なマスク部分１２９５とＵＶ光に対して不透明な複数の細長いストリップとを含むマスクパターン１２９３を有した光学マスク１２９０を通して、紫外線（ＵＶ）光の形態のエネルギーにより露光される。別の実施形態において、乾燥膜１２１０は、光学マスク１２９０を通してＵＶ光により露光される代わりに、Ｘ線マスクを通してＸ線により露光されてもよい。

図１２Ａ〜図１２Ｌに示す実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂのブロック２６０に関連して上述した如く、ブロック１１６０の１つの変形例において、露光済み乾燥膜１２１２から、複数のトレンチ１２３２を有する高分子マイクロフィルタ１２３０が形成される。
ここで、上記複数のトレンチ１２３２は、高分子マイクロフィルタ１２３０を通って延在している。図１３Ｂは、本発明の実施形態に係る第１および第２のマイクロフィルタ１２０および１２３０の平面図である。図１３Ｂに示すように、マイクロフィルタ１２３０は、複数の細長いトレンチ１２３２を含み、トレンチ１２３２を通って露光される第１のマイクロフィルタ１２０上に配される。図１３Ｂに示すように、マイクロフィルタ１２３０のトレンチ１２３２は、マイクロフィルタ１２０のトレンチ１２２２に対してほぼ垂直に形成される。図１２Ｅは、図１３Ｂの線１２Ｅに沿って切り取られたマイクロフィルタ１２０および１２３０の断面図であり、図１２Ｆは、図１３Ｂの線１２Ｆに沿って切り取ったマイクロフィルタ１２０および１２３０の断面図である。図示のように、線１２Ｆは、線１２Ｅに対して垂直である。各層の厚さは異なっていてもよい。

ある実施形態では、第２のマイクロフィルタ１２３０を形成した後、図２Ａのブロック２８０に関連して上述した如く、基板１８０がマイクロフィルタ１２０から除去されて、図１４Ａ〜図１４Ｃに示す多層マイクロフィルタ１４２０が形成されるものとしてもよい。図１４Ａ〜図１４Ｃに示す実施形態において、多層マイクロフィルタ１４２０は、第１のマイクロフィルタ１２０上に形成された第２のマイクロフィルタ１２３０を含む。図１４Ｃに示すように、多層マイクロフィルタ１４２０は、アパーチャ１２４０を含む。このアパーチャ１２４０は、多層マイクロフィルタ１４２０の、トレンチ１２２２および１２３２が交差する部分に延在する。ある実施形態において、マイクロフィルタ１２４０は、複数のアパーチャを含む高分子層により構成される。図１４Ａは、図１４Ｃの線１４Ａに沿って切り取られたマイクロフィルタ１４２０の断面図であり、図１４Ｂは、図１４Ｃの線１４Ｂに沿って切り取られたマイクロフィルタ１４２０の断面図である。図示するように、線１４Ｂは、線１４Ａに対して垂直である。各層の厚さは異なっていてもよい。

ある実施形態では、マイクロフィルタ１４２０が形成される代わりに、図１２Ｇ〜図１２Ｌに示す如く、非線形通路１２８０を有するマイクロフィルタ１２７０が形成されてもよい。このような実施形態では、図１２Ｌに示す多層マイクロフィルタ１２７０は、第１および第２のマイクロフィルタ１２０および１２３０上に第３のマイクロフィルタ１２４０を形成し、基板１８０を除去することによって形成される。また、このような実施形態では、図１２Ｆに示すように、第１のマイクロフィルタ１２０および基板１８０の上に第２のマイクロフィルタ１２３０を形成した後、図１２Ｇに示すように、第２のマイクロフィルタ１２３０上に、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜１２１５の層が被せられる。続いて、第２のマイクロフィルタ１２３０の形成ならびに図２Ａおよび図２Ｂのブロック２４０および２６０のプロセスに関連して上述した如く、乾燥膜１２１５から第３のマイクロフィルタ１２４０が形成される。図１２Ｈに示すように、第３のマイクロフィルタ１２４０は、トレンチ１２３２に対してほぼ垂直でトレンチ１２２２とほぼ平行な複数の細長いトレンチ１２４２を含んでいる。また、ある実施形態において、トレンチ１２４２は、図１２Ｈに示すように、トレンチ１２４２がトレンチ１２２２の真上に配されないように、トレンチ１２２２の位置からずらして形成される。

ある実施形態では、第３のマイクロフィルタ１２４０を形成した後、図２Ａのブロック２８０に関連して上述した如く、マイクロフィルタ１２０から基板１８０を除去して多層マイクロフィルタ１２７０を形成してもよい。図１２Ｌは、多層マイクロフィルタ１２７０の平面図である。図１２Ｊは、図１２Ｌの線１２Ｊに沿って切り取られた多層マイクロフィルタ１２７０の断面図であり、図１２Ｋは、図１２Ｌの線１２Ｋに沿って切り取られた多層マイクロフィルタ１２７０の断面図である。図示するように、線１２Ｋは、線１２Ｊに対して垂直である。

図１２Ｌに示すように、多層マイクロフィルタ１２７０は、マイクロフィルタ１２４０、１２３０および１２０の各々を通って延在する非線形通路１２８０を含む。この非線形通路１２８０は、多層マイクロフィルタ１２７０の第１の表面１２７２から第２の表面１２７４（図１２Ｊを参照）まで延在している。ある実施形態では、各非線形通路１２８０は、トレンチ１２４２および１２３２の交点にある第１のアパーチャ１２８２と、トレンチ１２３２および１２２２の交点にある第２のアパーチャ１２８４と、第１および第２のアパーチャを接続するトレンチ１２３２の部分と、によって規定される。多層マイクロフィルタ１２７０が１つ又は複数の非線形通路１２８０を有する実施形態では、濾過経路は、多層マイクロフィルタ１２７０が線形アパーチャのみを含んでいる場合よりも長い。明確にするために、図１２Ｌには、選択されたトレンチ１２３２及び１２２２と選択された非線形通路のみが示されている。いくつかの実施形態では、各非線形アパーチャ１２８０は、トレンチ１２３２を介して多くの他の非線形通路１２８０と相互接続される。

多層マイクロフィルタ１２７０のある実施形態では、マイクロフィルタ１２０、１２３０および１２４０のそれぞれの厚さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、マイクロフィルタのトレンチは、すべて同じサイズおよび／または形状を有していなくてもよく、多層マイクロフィルタの異なるマイクロフィルタのトレンチがすべて、同じサイズおよび／または形状を有していなくてもよい。いくつかの実施形態において、細長いトレンチ１２４２は、５〜７ミクロンの幅と、７ミクロンより大きい長さとを有してもよい。ここで、長さおよび幅は、マイクロフィルタの厚さに対して垂直であるものとする。代替的に、又は更に、マイクロフィルタの厚さのトレンチは非線形であってもよく、隣接するマイクロフィルタのトレンチは、互いに対して９０度以外の角度方向に配されてもよい。代替的に、又は更に、マイクロフィルタ１２０、１２３０および１２４０の１つ以上は、トレンチの代わりに、図９Ａ〜図９Ｄに示すいずれかの孔と同様の孔を含んでもよく、いくつかの実施形態において、多層マイクロフィルタ１２７０は、互いの上に形成された４つ以上のマイクロフィルタを含んでもよい。また、ある実施形態において、マイクロフィルタ１２０、１２３０、および１２４０の各々は、同じタイプのエポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成されてもよい。

図１５は、本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタおよび支持構造体を含む精密濾過構造体の断面図である。図１５に示す実施形態において、精密濾過構造体１５１０は、孔１５２２を有するマイクロフィルタ１５２０を有し、マイクロフィルタ１５２０は、当該マイクロフィルタに構造的強度を与えるよう構成された支持構造体１５３０上に配されている。ある実施形態において、支持構造体１５３０は、マイクロフィルタ１５２０と一体化されていてもよい。いくつかの実施形態において、支持構造体１５３０は、グリッド状の支持構造体である。ある実施形態において、精密濾過構造体１５１０は、図１２Ａ〜図１２Ｆおよび図１４Ａ〜図１４Ｃに関連して上述したプロセスと同様のプロセスによって形成されてもよい。このような実施形態では、マイクロフィルタ１５２０および支持構造体１５３０の各々は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から形成され、適切なマスクを用いて形状が決定される。このような実施形態では、マイクロフィルタ１５２０が支持構造体１５３０上に形成されるか、又は支持構造体１５３０がマイクロフィルタ１５２０上に形成される。

マイクロフィルタは、多くの濾過装置を形成するために、孔を形成する層の上または下の他の構造要素と、孔との組合せとすることができる。孔を有する、または有しない、２層または３層構造のいくつかの例は、図１６Ａ−１６Ｊに示される。これらの装置は、体液から細胞を分離するため、および生物学的分析のための用途を有する。

図１６Ａは、孔２５７３と共にマイクロフィルタベース２５７２の上のポスト２５７５を含むマイクロフィルタ２５６１の側面図を示す、２層のマイクロフィルタの代表的な実施形態である。図１６Ｂは、孔２５７３と共にマイクロフィルタベース２５７２の上のポスト２５７５の平面図を示す。孔は、円形、正方形、長方形などであることができる。ポストは、円形、正方形、長方形などの様々な形状であることもできる。ポストの配置および密度は、規則的であったり、ポスト間が３０μｍより近くなく、ポストが孔を覆わない限り、空間的に変化があったり、ランダムであったりしてもよい。孔は、様々な形状、サイズ及び分布を有することができる。ポストも様々な形状、サイズ及び分布を有することができる。

図１６Ｃは、２層のマイクロフィルタの別の例示的な実施形態であり、孔が長方形２５７３に形成されているがベース支持体２５７２上のどこにでも分布しているのではなく、ポスト２５７５もどこにでも分布しているのではない場合の、マイクロフィルタ２５６３の平面図を示す。孔は、様々な形状、サイズ及び分布を有することができる。ポストも様々な形状、サイズ及び分布を有することができる。

図１６Ｉは、２層の装置２５８０の例示的な実施形態であり、孔なしの底層２５８１の側面図を示す。最上層２５８２は、井戸（ｗｅｌｌ）２５８３を形成する。図１６Ｊは平面図を示す。この井戸構造は、図１Ｂのマスクが不要であることを除き、図１２Ａ−１２Ｆに記載した手順に続く図１Ａ−１Ｄに記載した同じ手順を用いて製造することができる。

孔の寸法は、特定のアプリケーションの必要性によって異なる。例えば直径７−８ミクロンの孔はヒトの血液から循環腫瘍細胞のために一般的に好ましいが、マウスに由来する循環腫瘍細胞はヒトのよりも小さいので、より小さい孔がマウスの研究のために好ましい。長方形孔の場合、５−７μｍの幅は、ヒト血液から循環腫瘍細胞を回収するために好ましく、長さは濾過中にフィルタが変形しない限り重要ではない。

図１６Ｄ−１６Ｆは、例示的な実施形態による、材料の各層において異なるパターンを有する２層マイクロフィルタの別の例示的な実施形態である。図１６Ｄは、最上層２５５１と底層２５５２を有する２層マイクロフィルタの第１の側面図２５０１を示す。最上層はスロット開口部２５５５を有するストリップである。図１６Ｅは、９０度回転された２層マイクロフィルタの第２の側面図２５０２である。底層２５５２は、空きスロット２５５３を有する。図１６Ｆは、マイクロフィルタ２５００の平面図を示す。クロスストリップが長方形の孔２５５４を効果的に形成する。

有利な例示的な実施形態では、２つの上部ストリップ２５５１間の上部チャネル２５５５の寸法は、腫瘍細胞の分離のために５−７μｍである。２５５１のための１０−２０μｍの小さな幅は、高い濾過度を可能にするが、２５５１のための広い範囲は機能的であろう。２５５２の幅は変えられるが、高い濾過度のために、幅は５−２０μｍであることができる。孔２５５３を構成する２５５２の２つのストリップの間のギャップも変えることができる。高い濾過度のためには、ギャップは１０−６０μｍであることができる。約１０μｍの２５５１の厚さが好ましいことがある。例示的な実施形態では、底層２５５２の厚さは、２５５２の２つのストリップ間のギャップとほぼ同じであることが有利にできる。

図１６Ｇ−１６Ｈは、井戸２５４４の底部に孔２５４２を有するマイクロフィルタ２５４１からなる例示的な装置２５４０の側面図及び平面図である。図１６Ｈに示す構造は、マイクロフィルタ全体領域にわたって繰り返される。-装置２５４０の適用は、細胞をフィルタリングし、続いて井戸２５４４中の細胞の培養をする。再び、孔は、様々な形状およびサイズを有することができる。井戸２５４４のサイズ、形状及び深さは、異なる用途に適するように変えることができる。井戸２５８３の密度も変えることができる。

装置２５００、２５４０、２５６１、および２５６３の例示的なアプリケーションは、細胞の分離のメカニズムがサイズに基づく場合で希少細胞の分離を含む。

図１６Ｉ−１６Ｊは固体底部２５８１を有する２５８２によって形成された井戸２５８３からなる例示的な装置２５８０の側面図と平面図である。これらは、種々の生物学的分析のために使用されることができる。井戸２５８３のサイズ、形状及び深さは変えることができる。井戸２５８３の密度も変えることができる。

上述の図１６Ａ−１６Ｊで説明した装置を形成するための様々な材料は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜と、他のタイプの光画定可能な乾燥膜を含むことができる。光画定可能な乾燥膜を用いてこれらの構造を製作する方法は、前述され、および、例えば、ＰＣＴ／米国特許出願１１／２０９６６に記載されている。
＜マイクロフィルタのコーティング＞

特定の実施形態では、高分子マイクロフィルタの表面機能化は、マイクロフィルタの特定の用途のために要望される表面特性を有するマイクロフィルタの表面を提供することができる。いくつかの材料はマイクロフィルタ表面上に直接配置することができる。他の場合には、マイクロフィルタ表面は、処理される必要がある。一実施形態では、高分子マイクロフィルタの表面は、表面に化学化合物及び／又は有機材料を付着できるようにするために表面を活性化するために、マイクロフィルタの表面にプラズマ処理を行うことにより機能化することができる。いくつかの実施形態では、別の表面改質技術は、金属物質の薄い層でマイクロフィルタをコーティングすることである。

図１７及び図１８は、本発明の実施形態による、コーティングされたマイクロフィルタの断面図である。図１７に示される実施形態では、マイクロフィルタ１６５５はマイクロフィルタ１６５５の１つの層の表面のコーティング１６００を含む。コーティング１６００はまた、多層マイクロフィルタの上に配置することができる。コーティング１６００はまた、他の方法により及び他の材料により製造されたマイクロフィルタの上に配置することができる。図１８では、図１６Ａ−１６Ｊに関連して上述したように、多層装置は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成される。図１８に示される実施形態では、、マイクロフィルタ１６７２は、上部構造体の表面の上のコーティング１６００と、マイクロフィルタ１６７２の平坦な部分を含む。コーティング１６００はまた、他の方法により及び他の材料により製造されるマイクロフィルタ構造体上に配置することができる。コーティング１６００は、孔なしであっても図１６Ｉ−１６Ｊに示す構造体の表面上に配置することができる。

特定の実施形態において、コーティング１６００は金属物質、ナノ粒子コロイド物質、化学物質、又は有機物質から形成することができる。このような実施形態では、これらの表面コーティングは、分析物認識要素、ＤＮＡ、アプタマー（ａｐｔａｍｅｒ）、表面ブロッキング試薬などを取り付けるために使用することができる。他の実施形態において、コーティング１６００は、分析物認識要素、ＤＮＡ、アプタマー、表面ブロッキング試薬などを含んでもよい。特定の実施形態では、表面コーティングは、例えばペプチド、核酸、炭水化物および脂質のような高分子を付着させるために使用することができる。分析物認識要素として使用され得るポリペプチドの例としては、例えば、抗体、抗体分析物に対する抗原標的、受容体（細胞受容体を含む）、結合タンパク質、リガンド、又は標的分析物に対する他の親和性試薬を含む。分析物認識要素として使用され得る核酸の例としては、例えば、十分な結合特異性を可能にする任意の長さのＲＮＡ、ＤＮＡ、またはｃＤＮＡを含む。このような実施形態では、両方のポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドは、分析物認識要素として使用することができる。他の実施形態では、ガングリオシド、アプタマー、リボザイム、酵素、抗生物質または他の化学化合物は、分析物認識要素として使用することができる。特定の実施形態では、検体認識コーティングまたは要素は、例えば、細胞、細胞断片、ウイルス、バクテリオファージまたは組織などの生物学的粒子を含む。いくつかの実施形態では、検体認識コーティングまたは要素は、ＢＳＡ、ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）、Ｐ−セレクチンとＥ−セレクチンとＬ−セレクチンとを含むセレクチン、ナノ粒子、ナノチューブ、ハロイサイト、デンドリマー、化学的リンカーまたは他の化学的部分を含むことができ、それはマイクロフィルタに取り付けられ、標的検体に向かって選択的結合活性を示すことができる。

いくつかの実施形態において、コーティング１６００は、金、ニッケルなどの金属物質から形成することができる。特定の実施形態では、クロム上にコーティングされた金を含む。いくつかの実施形態では、金に容易に付着する特定の化学化合物及び有機材料として、金からのコーティング１６００を形成することが好ましいことがある。他の実施形態では、コーティング１６００は、カーボンナノチューブから形成することができる。図１７−１８に示される実施形態では、コーティング１６００は、マイクロフィルタの１つの面に配置される。他の実施形態では、マイクロフィルタの１つ以上の表面は、コーティング１６００でコーティングすることができる。いくつかの実施形態では、マイクロフィルタをコーティング１６００で完全にコーティングすることができる。コーティング１６００は、多層マイクロフィルタを含む、本発明の実施形態に記載の任意のマイクロフィルタの1つ以上の表面上に配置することができる。特定の実施形態において、コーティング１６００は、多層マイクロフィルタ１６２０の１つ以上の表面上に配置することができる。

いくつかの実施形態では、マイクロフィルタの表面に堆積されたときに分析するために有用であり得る化学化合物及び有機材料の例としては、アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、エポキシ、アルデヒド、およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のグループを含む機能性の範囲を有する自己組織化単分子膜である。これらの化合物および材料は、溶液浸漬または蒸着法でシラン化学を用いて、マイクロフィルタの表面上に堆積されてもよい。特定の実施形態では、例えば、酸化された高分子にＰＥＧ−トリエトキシシランをグラフト化することは、制御された方法で親水性表面をレンダリングする。他の実施形態において、高分子マイクロフィルタの表面は、アビジン、ビオチン、プロテインＡ、プロテインＧ、抗体などで機能化することができる。

特定の実施形態では、金属物質でマイクロフィルタの表面をコーティングすることは、化学化合物及び／又は有機材料の付着を容易にすることに加えて、他の利点を提供することができる。いくつかの実施形態では、例えば、適切な厚さを有する金属物質の層が、マイクロフィルタを通る光の透過を遮断することができる。特定の実施形態では、光の透過を遮断するのに十分な厚さは約４０ｎｍである。他の実施形態では、この厚さは、使用する物質に依存して変化し得る。さらに、金属物質は、一般に導電性である。金属物質が導電性である場合にいくつかの実施形態では、コーティングは、マイクロフィルタの表面の帯電を低減又は除去することができる。代替の実施形態では、マイクロフィルタはＰＡＲＹＬＥＮＥの薄層で被覆してもよい。他の実施形態では、マイクロフィルタは、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）の薄層、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、または他の同様の材料でコーティングすることができる。このような実施形態では、これらの材料の１つでマイクロフィルタをコーティングすることは、非特異的結合を低減することができる：しかしながら、マイクロフィルタは、顕微鏡イメージングにより分析される場合、これらの材料の蛍光性質は、それらを不利にすることができる。

特定の実施形態では、単層または多層の精密濾過装置は、生きたＣＴＣの回収をさらに改善するために、ＣＴＣ上の表面マーカーに対する抗体でコーティングすることができる。このような実施形態では、生きたＣＴＣの捕獲効率を向上させることができる。いくつかの実施形態では、有用な表面マーカーはＥｐＣＡＭ、ＨＥＲ２、ＥＧＦＲ、ＫＲＡＳ、ビメンチン、およびＭＵＣ−１に対する抗体を含むことができるが、これらの表面マーカーに限定されず、Ｐ−セレクチン、Ｅ−セレクチン、他のセレクチン、ｌｉｇｅｎｄｓ、アプタマーなどを含む。マイクロフィルタが細胞表面認識要素で被覆した実施形態では、精密濾過は、同時に、サイズ排除および表面マーカーを介したＣＴＣを捕獲することができる。
＜フィルタホルダと濾過装置＞

マイクロフィルタが精密濾過装置にインストールすることができる場合は、マイクロフィルタの上または低減された汚染物質で低減された量で濃縮された体液から、大きな希少細胞の濾過工程は、最小限の人間の介在で行うことができる。本発明は、フィルタホルダを使用してマイクロフィルタを使用する方法を説明する。

図１９に示すように、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から作られたマイクロフィルタは、体液からのＣＴＣのような希少細胞を分析する様々な方法で使用することができる。
希少細胞は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜マイクロフィルタやその他の精密マイクロフィルタ上に収集することができる。希少細胞の収集に続いて、希少細胞は、以下の方法を用いて分析することができる。
・生存率および酵素活性を評価するために、テストすることができる、ＣＴＣのような希少細胞内の酵素分析；
・細胞の形態を見るための病理組織学的染色；
・癌サブタイプを同定するためのバイオマーカーの発現について調べるため、またはバイオマーカー変異または細胞タイプを決定するための、免疫蛍光染色；これらの情報は、癌治療を決定し、治療をモニターするために使用することができる；免疫蛍光染色は、ＤＡＰＩ（ポジティブ）、サイトケラチン（ＣＫｓ）（ポジティブ）、例えばＣＫ８、１８、１９等、およびＣＤ４５（ネガティブ）細胞に基づいて、ＣＴＣの列挙を実行し、がん治療と再発を監視するために血液のミリリットル当たりの数を数えるために、使用することができる；
・治療を決定し、治療を監視するために、癌のサブタイプを同定するために、遺伝子増幅、バイオマーカー遺伝子の複製や遺伝子転座の数を同定するための蛍光ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）；ｍＲＮＡ＿ＦＩＳＨはまた、マーカーが過剰発現しているかを決定するために行うことができる。
・ｍＲＮＡ、マイクロＲＮＡおよびゲノムＤＮＡバイオマーカー、治療を決定し、治療を監視するために、癌のサブタイプを同定するための遺伝子変異、のための核酸分析；
・治療を決定し、治療を監視するために、癌のサブタイプを同定するために、遺伝子変異、増幅、転座を同定するための遺伝子の配列決定；
・細胞の数を増加させるためのＣＴＣなどの希少細胞の培養。これらの細胞は、次いで、上記の箇条書きに記載の分析を実行するために使用することができる。加えて、生存細胞は、治療を決定するために、癌細胞に対する薬剤の効果を決定するために使用することができる。
・ ＣＴＣによって分泌させることができる検体／マーカーのための、検体／マーカーの認識要素でコーティングされたマイクロフィルタでの希少細胞の培養。ＥＰＩＳＰＯＴと同様の分析は、マイクロフィルタを使用して行うことができる。

これらの分析法のいくつかは、組み合わせるか、またはエポキシ系の光画定可能な乾燥膜上に収集された希少細胞に対して順次実行することができる。例えば、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜上に収集された希少細胞は、同じ細胞から異なる情報を得るために順次に実行することができる。いくつかの例は、（１）ＦＩＳＨ分析と最終的な組織病理学的染色に続いて、癌表面バイオマーカーのために列挙を実行する、（２）組織病理学的染色に続いて、希少細胞の数をカウントし、同時にバイオマーカーの過剰発現、突然変異したバイオマーカー、細胞の型、および／または他の情報を決定するための免疫蛍光染色を実行する、（３）病理組織学的染色に続いて、マーカーを同定するためのＦＩＳＨを実行する。

本発明の例示的な実施形態によれば、フィルタを保持し、濾過を実行するための濾過装置は、以下の特徴を有するように設計される。
・ねじれを生じさせることなく、平らにフィルタを保持するためのフィルタホルダ。
・このフィルタホルダは、入口ユニットに大きな開口部を有する。これは、細胞が収集された場合、マイクロフィルタ表面への試薬の容易なアクセスとマイクロフィルタへの視覚的にアクセスを可能にし、上方からフィルタの可視化を可能にする。
・フィルタホルダは、フィルタホルダでの分析の少なくともいくつかの種類の性能を可能にする。
・フィルタホルダは、フィルタホルダの上に入力サンプルホルダ、下に真空ポンプやバキュテナーホルダに接続されたフィルタフラスコのストッパ、注射器の異なる取り付けができる。

本発明の一実施形態によれば、フィルタホルダは以下のためにできる。（i）マイクロフィルタを通して液体サンプルを濾過、（ii）ホルダ内のマイクロフィルタで分析を実行する能力、（iii）フィルタホルダ内でマイクロフィルタへの容易なアクセス、（iV）マイクロフィルタをフィルタホルダの中への簡単設置、（V）フィルタホルダからのマイクロフィルタの簡単除去、（Vi）分析に必要な許容温度が可能なフィルタホルダ材料、（Vii）分析に使用される許容化学物質が可能なフィルタホルダ材料。

図２０Ａ−２０Ｃには、本発明の一実施形態に係るフィルタホルダ３０００を形成する３つの部品が示される。それは入口ユニット３０１０、ナット３０２０、出口ユニット３０３０（上面図の図２０Ｃ及び底面図の図２０Ｄ ）を含む。例示的な実施形態では、注射器またはルアーロック付きバキュテナーホルダは、フィルタホルダの出口ユニットに取り付けることができる。例示的な実施形態では、出口ユニットは、フィルタホルダからマイクロフィルタの容易な除去を可能にするためにマイクロフィルタへのアクセスを可能にするために、例えば、上部リング上の切り欠きを含むことができる。

図２１Ａ−２１Ｅは、図２１Ａに示すようにガスケット３１１０が出口ユニットの内側に配置される、本発明の一実施形態に係るフィルタホルダ３１００の組立体を示す。フィルタホルダのための適切な直径を有する円形のマイクロフィルタ３１２０は、図２１Ｂに示すようにガスケットの上に配置される。第２のガスケット３１３０は、図２１Ｃに示すようにマイクロフィルタ３１２０の上に配置される。入口ユニット３０１０は、図２１Ｄに示すように、２つの部分を適切に合わせて（ａｌｉｇｎ）出口ユニット３０３０内に配置される。最後に、ナット３０２０は、ホルダ内のマイクロフィルタの周囲に液体サンプルの漏れを防止するためにフィルタホルダシステムを締め付けるために設置される。１つのガスケットで十分であり得るが、必要に応じて、たとえば漏れを防止するために、複数のガスケットを使用することができる。ガスケットは、異なる材料または設計とすることができる。例示的なフィルタホルダの設計においては、フィルタホルダシステムに設置されたマイクロフィルタは、平らなままであり、密封を形成するために圧縮を経験し、任意のねじり力を経験しないように、保つであろう。

本発明の例示的な実施形態の範囲に保つのにフィルタホルダの潜在的な変形がたくさんある。限定するものではないが、以下を含む。
・フィルタホルダは、異なるサイズのマイクロフィルタを収容するために異なるサイズを有することができる。一般的なマイクロフィルタのサイズは、直径０．５インチ（１３ｍｍ）と１インチであるが、これらの寸法に限定されるものではない。
・フィルタ出口ユニットは、１つ以上の開口部を有することができる。開口部は、フィルタホルダからマイクロフィルタの容易な除去を可能にし、挿入された入口ユニットを固定することによりねじられることからマイクロフィルタを防止する。
・フィルタホルダの異なる部品の形状および寸法は変えることができる。本発明の一実施形態に係るフィルタホルダの概念の特徴の１つは、漏れを防ぐために入口ユニットを押し下げている。例示的な実施形態では、ナットは、入口ユニットを押したままにするために使用される。
・入口ユニットは、スナップ式部分にナットを変更することによって押したままにすることができる。
・出口３０３０は、メスコネクタまたはオスコネクタを有することができる。
・フィルタホルダは、マイクロフィルタの下に１つのガスケット、または２つのガスケット、１つはマイクロフィルタの上および１つはマイクロフィルタの下に、収容するように設計することができる。
・フィルタ支持構造体は、フィルタホルダの出力ユニットの内部に追加することができる。材料は十分に強いので、支持構造体は、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜のマイクロフィルタのために必要とされなくてもよい。
・入口ユニット３０１０は、図２３の入口アダプタ３０５０と組み合わせて１つにすることができる。

本出願に記載のフィルタホルダの例示的な実施形態は、ほとんどのフィルタ及びマイクロフィルタに適用可能である。特定の例示的な実施形態は、例えば、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜マイクロフィルタのような非常に薄く、強いマイクロフィルタに特に好適である。

図２２Ａ−２２Ｂは、液体サンプルと洗浄緩衝液（ｗａｓｈ ｂｕｆｆｅｒ）を保持するためのサンプル入力容器の例を示す。図２２Ａは、サンプル入口開口部３２１０を有する注射器と同様の形状と、フィルタホルダ３２２０との接続を有する入口容器（ｉｎｌｅｔ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）３２００を示す。図２２Ｂは、より広い開口部３３１０と、マイクロフィルタに簡単にアクセスできるようにするフィルタホルダ３３２０との接続を有する入口容器３３００を示す。図２２Ａ−２２Ｂは、一体になったサンプル入力容器の例を示す。

図２３は、プランジャおよびオスのルアーロックを有する入口アダプタ３０５０なしの、市販の注射器３４１０から構築することができるサンプル入力容器３４２０の例を示す。入口アダプタは、漏れないし、容易にフィルタホルダから除去することができる限り、様々な設計を有することができる。同じサンプル入力容器３２００、３３００の底部の形状と、入口アダプタ３０５０は、図２１Ｅで組み立てられたフィルタホルダ３１００の上に入口ユニット３０１０の中に堅いフィットを容易にするための形状を有するべきである。代替的に、または組み合わせて、Ｏ（オー）リングは、入口ユニット３０１０に堅いフィットを容易にするために提供することができる。

濾過システム３５００は、図２４に示した構成をとることができる。この図の例では、図２３に示すように構成された入力容器３４２０は、図２１Ｅから組み立てられたフィルタホルダ３１００の上部に接続し、図２１Ｅに示す組み立てられたフィルタホルダ３１００の底部は、プランジャ３５２０を有する廃棄物の注射器３５１０に接続される。

図２５はまさにフィルタホルダ３１００と廃棄物の注射器３５１０との濾過システムを示す。開口部３１４０は、直接マイクロフィルタ上の多くの分析工程の性能を可能にする。

濾過は、手動でプランジャを引くことにより実行することができるが、手動操作は一貫した速度を提供できないかもしれない。図２６のシリンジポンプ３６１０を使用した濾過システム３６００は、プッシャブロック３６２０によりプランジャ３５２０を引くための、より一貫した速度を提供することができる。シリンジポンプは単なる注入、または注入および回収の両方の機能を有することができる。

図２７Ａは、フィルタホルダ３７３０の出口にバキュテナー（ｖａｃｕｔａｉｎｅｒ）ホルダ３７１０を接続することにより、マイクロフィルタを通して血液を引き込むための、別の例示的な方法を示す。図２７Ｂに示すように、バキュテナー３７４０がバキュテナーホルダ３７１０に挿入された場合、バキュテナー中の真空は液体サンプルをバキュテナーの中に引き込み、マイクロフィルタは希少細胞を収集するであろう。

図２８Ａは、採血を得ることの時点で濾過を行うことができる濾過装置３８００を示す。濾過装置は、入口アダプタ３８２０を有するフィルタホルダ３８３０とバキュテナーホルダ３８１０とを組み合わせる。メスのルアーロックを有する針３８５０は、入口アダプタ３８２０に付着させることができる。図２８Ｂは、バキュテナーホルダ３８１０に挿入されたバキュテナー３８４０を示す。
＜濾過装置を使用したサンプル収集と分析の実行＞

本発明の一実施形態に係る、サンプルを採取し、希少細胞分析を実行するために臨床検査室にサンプルを送る物流を、図２９Ａ−２９Ｃを参照して以下に説明する。

図２９Ａは、サンプルを取得し、試験のために臨床検査室にサンプルを得て送るための方法の一例を示す。 その試験は次を含む。：（i）体液の採取、（ii）サンプルを試験室へ送る、（iii）体液から希少細胞を濾過、（iV）分析を実行。

細胞は品質低下する可能性があり、血液が凝固し、出荷のために必要な時間が２４−４８時間を形成する可能性があるため、図２９Ｂは、サンプルを取得し、臨床検査室での試験するための代替方法を記載する。それは次を含む：（i）体液の採取、（ii）収集室で体液から希少細胞を濾過、（iii）マイクロフィルタと共にフィルタホルダを、または捕獲した希少細胞と共にフィルタホルダだけを試験室へ送ること、（iV）試験室で分析を実行。

血液サンプルについては、図２９Ｃに示した濾過装置３８００を用いて、採血時の血液から希少細胞を濾過することも可能である。洗浄工程を行った後、マイクロフィルタと共にフィルタホルダを、または捕獲した希少細胞と共にフィルタホルダだけを、試験室に送ることができる。分析は試験室で行われるであろう。
＜マイクロフィルタの用途＞

上述した本発明の実施形態において、マイクロフィルタは、１〜５００μｍの厚さを有するエポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成されうる。ある実施形態において、このようなマイクロフィルタは、乾燥膜を露光するためのＵＶ光を用いて（すなわち、ＵＶリソグラフィを用いて）形成されうる。いくつかの実施形態では、比較的厚い乾燥膜の露光や、複数の積層乾燥膜の同時露光、あるいは比較的高い照射量を必要とするレジストへの露光の場合には、Ｘ線（すなわち、Ｘ線リソグラフィ）が好ましいことがある。ある実施形態では、比較的厚いマイクロフィルタは、より薄いマイクロフィルタよりも高い構造的強度を有し得るが、濾過の際に、より高い圧力を用いなければならない場合もあり得る。

上述したように、ある実施形態では、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜は、本発明の実施形態に係るマイクロフィルタを形成するための好ましい材料である。いくつかの実施形態において、医療診断用途のマイクロフィルタを形成するのに適切な材料となるエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の特性として、ＵＶ光による光画定が可能なこと、クリアなこと、７５Ｍｐａの高い引張強度をもつこと、貼り合わせ可能なこと、基板上に直接コーティングが可能なこと、可視光波長で自家蛍光がないこと、が挙げられる。また、本発明の実施形態に係る上述したプロセスは、マイクロフィルタの形成に用いることができる一方、他の種類の、独立した、パターンニングされた高分子膜を製造するのにも使用することもできる。

本発明の実施形態により形成されたマイクロフィルタは、多くの用途に用いることができる。いくつかの実施形態では、このようなマイクロフィルタの用途の例として、医療用途、水の濾過用途、ビールやワインの濾過用途、病原体検出への応用などが含まれる。

図３０Ａは、本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタを使用する濾過プロセス１７００を示すフローチャートである。図３０Ａのブロック１７２０において、上述した実施形態のいずれかに従ってエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から形成された複数のアパーチャを有するマイクロフィルタに、液体が流されてもよい。ある実施形態において、液体は、マイクロフィルタに押し通されてもよい。他の実施形態において、液体は、マイクロフィルタを通して引き込まれてもよい。引き込みは、注射器によって、または真空によって生じさせることができる。いくつかの実施形態において、液体は、マイクロフィルタを１回以上前後に（行き来して）通過するように流されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロフィルタ上に保持された微粒子は、適切な液体を用いて逆洗することができる。

ある実施形態において、図３０Ａに示すプロセスは、マイクロフィルタを使用する分析を実行するために使用されてもよい。ある実施形態において、このプロセスは、患者の体液を含む溶液から、ＣＴＣなどの細胞を濾過するために使用されてもよい。これは、図２８Ａ−２８Ｂに示すように、バキュテナーを用いて、または真空ポンプの上の支持体上にフィルタを配置することによって、達成することができる。

図３０Ｂは、本発明の実施形態に係る、マイクロフィルタを使用する濾過プロセス１７０１を示すフローチャートである。図３０Ｂのブロック１８３０において、上述した実施形態のいずれかに従ってエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から形成されたマイクロフィルタが、フィルタホルダに位置決めされる。ある実施形態において、フィルタホルダは、入口、出口を含み、フィルタの外周でマイクロフィルタを確実に保持する。いくつかの実施形態において、液体は、出口を通してフィルタホルダ内に投入されてもよい。ブロック１８５０において、液体は、マイクロフィルタを通して流される。ある実施形態において、液体は、体液または体液を含む溶液である。ある実施形態において、液体のすべてまたはほぼすべてがマイクロフィルタの孔を通して引き込まれるように、当該液体は、フィルタホルダの出口に負の圧力をかけることによりマイクロフィルタを通して引き込まれる。他の実施形態において、液体は、マイクロフィルタに押し通されてもよい。ブロック１８７０において、フィルタホルダからマイクロフィルタが除去される。顕微鏡イメージングのために、マイクロフィルタは、ガラススライド上に配置してもよい。

図３０Ｃは、フィルタホルダ１９１０の分析のいくつかのタイプを実行するための一例を示すフローチャート１９００である。分析の後、フィルタは分析のためのフィルタホルダ１９２０から除去することができる。

酵素活性分析と、組織病理染色（比色染色）と、および、バイオマーカー発現、ＥＰＩＳＰＯＴ、および列挙の決定などの用途のための免疫蛍光染色とは、図３０Ｂで示したステップの後で図３０Ｃのフローチャートの手順に続くことができる。記載されるようにこれらの分析は、フィルタホルダで行うことができる。これらの分析はまた、図３０Ａまたは３０Ｂに示すフローチャートに従って、フィルタホルダからマイクロフィルタを除去した後、スライドガラス、又はプレート上で行うことができる。

核酸分析、配列決定、蛍光ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、ｍＲＮＡｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション、及び培養は、捕獲した希少細胞と共にマイクロフィルタをフィルタホルダから除去することを必要とし、図３０Ａまたは３０Ｂに示すフローチャートに示すように、それぞれの分析の適切な方法において分析を行う。

図３０Ｂの例示的なフローチャートでは、細胞を分離するためのプロトコルはシリンジポンプを用いて以下のようである。
１．図２１−２１Ｅに示すように、フィルタホルダにマイクロフィルタを組み立てる。
２．シリンジポンプ３６１０への廃棄物の注射器３５１０をマウントする。
３．廃棄物の注射器３５１０上に組み立てられたフィルタホルダ３１００を取り付ける。
４．フィルタホルダ３１００の上に入口容器３４２０（図２２Ａ、２２Ｂ、または２３）を取り付けて、完全な図２６のように組み立てる。
５．入口容器３４２０に液体サンプルを置く。
６．負圧を使用して、廃棄物注射器の中へマイクロフィルタを介して液体サンプルを吸引する。
７．洗浄工程を実行するために、洗浄緩衝液を入口容器３４２０の中へ設置し、出口注射器の中へマイクロフィルタを介して洗浄緩衝液を吸引する。数回洗浄を行う。
８．入口容器３４２０を除去し、濾過システムは図２５のようになる。
９．マイクロフィルタを回収するために、フィルタホルダを開く。

シリンジポンプは、手動で操作することができ、または自動化することができる。

濾過は、手動で実行することができる。手動で分析を実行するには、ステップ２をスキップする。開始時には、完成した組み立てシステムは、図２４のようになる。

フィルタホルダ３１００は、入口容器３４２０を備えた真空ポンプに接続し、フィルタフラスコのストッパ上に配置することができる。液体サンプル及び洗浄緩衝液は、入口容器３４２０内に配置することができる。フィルタを通して液体を引き込むために、真空ポンプはオンにされる。入口容器を使用しない場合は、真空がオンの間、液体サンプル及び洗浄緩衝液は、反応井戸３０１０の中へピペットで取られてもよい。

濾過は、図２７Ａに示すように、バキュテナーシステム３７００を用いて行うことができる。その手順は次のとおりである。
１．図２１Ａ−２１Ｅに示すように、フィルタホルダ内にマイクロフィルタを組み立てる。
２．図２７Ａに示すように、フィルタホルダ３７３０の出口にバキュテナーホルダを取り付ける。
３．フィルタホルダ３７３０の上に入力容器３７２０（図２２Ａ、２２Ｂまたは２３）を取り付けて、完成組み立ては図２７Ａのようになる。
４．入力容器３７２０に液体サンプルを置く。
５．図２７Ｂに示すように、バキュテナーホルダ３７１０の中へバキュテナー３７４０を挿入する。
６．洗浄ステップを行って、入力容器３７２０に洗浄緩衝液を配置する。
７．洗浄を行うためにバキュテナーホルダ３７１０の中へ新鮮なバキュテナー３７４０をインストールする。
８．細胞のさらなる処理は、必要に応じて、マイクロフィルタの上に収集し、またはマイクロフィルタを回収するためにフィルタホルダを開く。

濾過は、図２８Ａに示すようにバキュテナーシステム３８００を使用して、血液採取時に行うことができる。手順は次のとおりである。
１．図２１Ａ−２１Ｅに示すように、フィルタホルダにマイクロフィルタを組み立てる。
２．図２８Ａに示すように、フィルタホルダの出口にバキュテナーホルダを取り付ける。
３．入口アダプタ３８２０にメスのルアーロックで針３８５０を取り付ける。
４．患者の静脈に針を挿入する。
５．図２８Ｂに示すように、バキュテナーホルダ３８１０にバキュテナー３８４０を挿入する。
６．引き込み後、バキュテナー３８４０を除去する。
７．患者の静脈から針を除去する。
８．フィルタホルダから針を除去し、図２７に示すように、入力容器３７２０をインストールする。
９．洗浄工程を行って、入力容器３７２０に洗浄緩衝液を配置する。
１０．図２７Ｂに示すように、洗浄を行うためにバキュテナーホルダ３７１０に新鮮なバキュテナー３７４０をインストールする。図２３に示すように、フィルタホルダの出口に注射器を挿入する。
１１．細胞のさらなる処理は、必要に応じてマイクロフィルタを収集し、またはマイクロフィルタを回収するためにフィルタホルダを開く。

付着した細胞を有するフィルタは、種々の試験および分析のために使用することができる。

図３０Ｃは、多数の分析工程は、図３０Ａ−３０Ｂのフローチャートの各ステップの後にフィルタホルダで行うことができることを示す。分析工程の詳細は、分析に依存して変化し得る。これは、図２５に示す構成を用いて行われる。ステップは、分析に依存して変化するであろう。一般的な手順を以下に説明する。
１．培養：フィルタ上のリザーバ３１４０に試薬を置き、培養する。エポキシ系の光画定可能な乾燥膜マイクロフィルタが疎水性であるため、フィルタホルダ内のマイクロフィルタ上の試薬との培養が可能である。試薬は、マイクロフィルタを通して漏れることはない。
２．洗浄：培養後に少量の洗浄緩衝液のために、洗浄緩衝液はリザーバ３１４０の中に直接置き、負圧によって吸い出すことができる。これは繰り返すことができる。より多量の洗浄緩衝液が必要な場合に、図２４に示すシステムを形成するために、フィルタホルダの上に入口容器を置き戻し、入口容器の中に置かれた洗浄緩衝液を吸引して洗浄工程を行う。
３．出口注射器がいっぱいになればいつでも、新しい出口注射器と交換する。
４．分析が完了すると、フィルタホルダの組み立てをはずし、マイクロフィルタを取り出し、それをガラススライド、プレートリーダーまたは画像解析のためのその他の適切な装置の上に置く。

核酸分析および配列決定は、溶解した細胞からの分析を行うのに適する。概念的なプロトコルは、マイクロフィルタ上の細胞を収集する手順に従う。フィルタホルダからマイクロフィルタを取った後、溶解緩衝液を有するＡｐｐｅｎｄｏｒｆ遠心チューブと希少細胞ｉ６とを含むマイクロフィルタを配置する。核酸分析のための残りの手順は一般的なサンプルと同じである。

希少細胞を培養するために、概念的なプロトコルは、マイクロフィルタ上で細胞を採取する工程に続く。フィルタホルダからマイクロフィルタを取った後、培養媒体の希少細胞を含むマイクロフィルタを配置する。細胞はまた、培養媒体の中へフィルタから逆洗することができる。いくつかの状況では希少細胞は、マイクロフィルタから除去される必要があり、マウスのような動物に注射する。
＜濾過された細胞の分析＞

いくつかの実施形態では、その後マイクロフィルタ上に保持された微粒子は処理の対象や、マイクロフィルタによって収集された、任意の細胞または他の材料、物質などを分析するための分析の対象となることがある。分析は、フィルタホルダ装置又は精密濾過チップで行うことができる。マイクロフィルタがフィルタホルダから除去された後、分析はまた、フィルタホルダの外部で行われてもよい。本発明の実施形態によるこのプロセスの例示の用途について以下に説明する。

ある実施形態において、上述した実施形態のいずれかに従ってエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から形成されたマイクロフィルタが、医療診断および／または予測診断（ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃｓ）に使用されてもよい。ある実施形態において、マイクロフィルタは、細胞のサイズに基づいて体液からあるタイプの細胞を収集するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、他のタイプの細胞を含む生体サンプルから希少細胞を分離および検出するために使用されうる。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、流体サンプルを濾過するために使用でき、収集された細胞は、細胞の同定、計数（細胞の数を数えること）、収集細胞の特性調査、収集細胞の培養、個々の細胞もしくは細胞群への分離、または他の方法での細胞の使用などの下流プロセスにおいて使用されうる。最終的にその濃度が高められた標的細胞は、染色や免疫蛍光によるマーカー、細胞計数、ＤＮＡ解析、ｍＲＮＡ解析、マイクロＲＮＡ解析、蛍光ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、免疫組織化学、フローサイトメトリー法、免疫細胞化学、画像解析、酵素分析、遺伝子発現プロファイリング解析、シークエンシング、治療効果試験、濃厚細胞の培養および濃厚希少細胞の治療使用など、種々の特性調査および操作を受けうる。また、欠乏した血漿タンパク質および白血球は、随意的に回収され、炎症研究、遺伝子発現プロファイリングなどの他の解析を受けうることができる。

ある実施形態において、マイクロフィルタは、医療診断および／または予測診断のためにフィルタホルダに保持されうる。いくつかの実施形態において、フィルタホルダは、マイクロフィルタのための組み込み支持体を含んでもよい。ある実施形態において、フィルタホルダは、フィルタの上方及び下方にガスケットを有してもよい。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、血中の循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）を収集するために使用されてもよい。このような実施形態では、典型的に、１〜１０ｍｌの範囲の血液サンプルが患者から採取される。その後、血液サンプルは、吸引力などの負の圧力をかけることで、マイクロフィルタを通して引き込まれる。ある実施形態において、血液は、出口を介してマイクロフィルタに引き込まれる。いくつかの実施形態では、血液をフィルタへ押し込んで通過させると、非常に低圧または低速で行う場合を除き、細胞破壊を生じさせてしまう場合がある。

ある実施形態において、マイクロフィルタの１つ以上の孔の幅より大きな寸法を有するほとんどの細胞は、保持される。ほとんどの白血球は、変形することができ、白血球の寸法より狭い幅の孔を通過してしまう。ある実施形態では、赤血球はマイクロフィルタ上にほとんど保持されない。いくつかの実施形態において、マイクロフィルタは、循環腫瘍細胞および胎児細胞の濃度を高めるため７〜８μｍの直径の孔を含むものとすることができるが、これらの用途に応じて、マイクロフィルタの孔のサイズおよび形状も変更することができる。

いくつかの実施形態において、マイクロフィルタによって収集されたＣＴＣは、マイクロフィルタ上で計数することができる。マイクロフィルタの捕獲効率を決定するために行われる１つの実験では、腫瘍細胞株が用いられた。濾過効率の実証に用いられたマイクロフィルタは、２０ミクロンの間隔で直径９ｍｍの範囲内に配置された直径７〜８ミクロンの孔を有するマイクロフィルタである。このマイクロフィルタは、フィルタホルダ内に設置された。着色ＭＣＦ−７細胞株を、７．５ｍｌの全血に加えた。生ＣＴＣを捕獲するため、血液を緩衝（バッファ）液で１：１に希釈した。１つの例示的な緩衝液は、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）である。別の代表的な緩衝液は、ＣＴＣがわずかにより剛性にする緩やかな固定緩衝液である。液体サンプルは、負の圧力を使用して約１０ｍｌ／分でマイクロフィルタに引き込まれた。その後、フィルタは、緩衝液内で２回洗浄された。マイクロフィルタは、ホルダから除去され顕微鏡スライドに載せられて、計数が行われた。生ＭＣＦ−７細胞の回収率は、８５％±３％であった。血液をパラホルムアルデヒドにより軽く固定すると、ＭＣＴ−７細胞の捕獲効率は９８％±２％に増加する。

ある実施形態において、収集されたＣＴＣは、免疫蛍光法、遺伝的特徴付け及び分子表現型、蛍光ｉｎ‐ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）法、ｍＲＮＡ＿ＦＩＳＨ、ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＩＳＨ）、ｍＲＮＡ＿ＦＩＳＨ、免疫組織化学（ＩＨＣ）、フローサイトメトリー法、免疫細胞化学、比色染色、病理組織学的染色（例えば、ヘマトキシリン及びエオシン染色）、画像解析、上皮イムノ（ＥＰＩＳＰＯＴ）、酵素分析、遺伝子発現プロファイリング解析、治療効果試験、濃厚細胞の培養、および濃厚希少細胞の治療使用など、種々の解析および操作を受けうる。また、いくつかの実施形態において、欠乏した血漿タンパク質および白血球は、随意的に回収され、炎症研究、遺伝子発現プロファイリングなどの他の解析を受けうる。

特定の実施形態では、血液から採取したＣＴＣは、血液細胞ではなく、潜在的な腫瘍細胞としてそれらを識別するために染色することができる。これは、比色染色を用い形態によってＣＴＣを識別することが可能である。他の方法は、蛍光染色に基づいている。腫瘍細胞として細胞を同定するためのいくつかの典型的な蛍光染色方法は、核を識別するためにＤＡＰＩを使用し、上皮細胞としてそれらを識別するための蛍光色素と共役なサイトケラチン８、１８、１９を使用する。正常な上皮細胞は血液中に見られないので、血液中に見出される上皮細胞は腫瘍細胞として受け入れられる。ＣＤ４５抗体は、ＣＴＣのようなマイクロフィルタ上に保持された血液細胞を除去して、白血球を識別することに使用される。ＤＡＰＩがポジティブ、ＣＫ８、１８および１９がポジティブ、およびＣＤ４５がネガティブである血液からの細胞は、ＣＴＣとして一般的に認められている。ＥｐＣＡＭ、ＭＵＣ−１、および他のような他のマーカーは、特異性および蛍光シグナルの増加をさらに提供するために含まれる。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、胸、前立腺、結腸などのような腫瘍細胞の起源を具体的に同定するために染色される。例えば、細胞上のマーカーＰＳＡは、前立腺としてその起源を同定するであろう。それぞれの癌について、特定のマーカーは、表面上又は細胞内のいずれか見出すことができる。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、ＤＮＡの特異的突然変異が含まれるか決定することを特徴とすることができる。これは、ＤＮＡ、ｍＲＮＡ、ＰＣＲによりマイクロＲＮＡ発現のより、配列決定により、または、抗体、ｌｉｇｅｎｄｓ、アプタマー、および変異タンパク質を認識する他の物により同定することができる。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、過剰発現遺伝子を決定することを特徴とすることができる。時には、遺伝子のコピー数は、各セルに対して必要以上である。より多くの遺伝子のコピーが存在する場合、ｍＲＮＡのより多くのコピーを生成し、順にそれはタンパク質のより多くのコピーを生成する。遺伝子のコピー数は、ＦＩＳＨにより、またはＩＳＨによって決定することができ、産生されたｍＲＮＡの量は、ＰＣＲ、ｍＲＮＡ＿ＦＩＳＨ、およびｍＲＮＡ＿ＩＳＨによって得ることができる。産生されたタンパク質の量は、そのタンパク質のための免疫染色によって決定することができる。マーカーによる過剰発現細胞は、正常組織よりも、そのマーカーのために明るく染色するであろう。過剰発現の一例は、乳癌のいくつかのサブタイプにおけるＨＥＲ−２である。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、それらが生細胞であるかどうかを決定するために特徴づけることができる。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、それらは生存可能である場合に決定されることができる。生存率は、トリパンブルー染色、または培養によって決定することができる。

特定の実施形態では、捕獲したＣＴＣは、それらは幹細胞である場合に決定されることができる。それらは、幹細胞マーカー表現型（ＣＤ４４⁺／ＣＤ４４^-/flowまたは
ＣＫ１９⁺／ＭＵＣ−１^-）のために染色することができる。

特定の実施形態では、生きたＣＴＣは、抗体、ｌｉｇｅｎｄｓ、アプタマーなどのような分析物認識要素によってコーティングされたマイクロフィルタによって捕獲されてもよい。関心のある検体は、ＣＴＣによって分泌される。分析物がＣＴＣによって製造される場合、二次的な分析物認識要素は、検出可能なシグナルを生成するために使用することができる。そのシグナルは蛍光色素によって生成され得る。概念はＥＰＩＳＰＯＴに似ている。

特定の実施形態では、生きたＣＴＣは、ＣＴＣの数を増やすためと、ＣＴＣの特性を評価するために、マイクロフィルタ上で直接培養することができる。他の実施形態では、ＣＴＣは、培養又は選別の前にマイクロフィルタから逆洗されることができる。

他の実施形態において、本発明の実施形態によるエポキシ系の光画定可能な乾燥膜の層から形成されたマイクロフィルタは、循環腫瘍細胞が癌患者の血液から除去される治療用途において使用することができる。循環腫瘍細胞は、元のサイトから脳、肺および肝臓のような他の場所に広がる癌の原因である。ほとんどの癌の癌患者は、転移性癌で死亡する。特定の実施形態において、本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタを用いた精密濾過は、血液を濾過するために使用した場合に、濾過速度が速く、マイクロフィルタは白血球を保持せず、ほとんど赤血球がないので、患者の血流から循環腫瘍細胞を除去するための好適な方法である

血液中の循環腫瘍細胞のための精密濾過は、診断、予測診断および研究アプリケーションの大規模な配列を提供することができる。循環腫瘍細胞を採取するため、これまでの研究報告書は、いくつか重なった孔でまっすぐでない孔を有するランダムな孔の場所を有するトラックエッチ・フィルタと、および反応性イオンエッチングによって生成され整然と配置された孔を有するマイクロフィルタとを利用した。本発明の特定の実施形態では、エポキシ系の光画定可能な乾燥膜から形成され、正確に孔を配したマイクロフィルタは、血液中の循環腫瘍細胞を収集するために使用される。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの１つの例示的な用途は、血液中に収集したＣＴＣの数をカウントすることによって治療の有効性を監視することである。血液のミリリットル当たりのＣＴＣの多い数は、短い寿命を示すことができる。血液のミリリットル当たりのＣＴＣの変化は、治療が作用しているか否かを示すことができる。
ＣＴＣの数が減少している場合には、治療は効果を有することを示す。ＣＴＣの数が増加している場合は対照的に、治療は効果がないことを示す。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの１つの例示的な用途は、細胞を捕捉し、続いてフィルタホルダ中で細胞を培養するため、またはマイクロフィルタから細胞を逆洗した後に細胞を培養するために、マイクロフィルタを使用する。培養したＣＴＣを適用することができる、種々の薬物は、患者にとって最良の治療を決定するために、薬物の有効性を評価するために使用することができる。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの１つの例示的な用途は、適切な薬物を決定するために、ＣＴＣの遺伝子変異を決定することである。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの１つの例示的な用途は、発現で腫瘍を治療するための薬物が存在する場合に、マーカーの発現を決定することである。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの１つの例示的な用途は、癌が軽減後戻っているかどうかを判断することである。ＣＴＣの数が７．５ｍｌの血液から５より大きくなり、ＣＴＣカウントが時間的に増加している場合、その癌が戻っている。

本発明の実施形態に従って製造されたマイクロフィルタの別の例示的な用途は、循環内皮細胞捕捉することである。末梢血中の内皮細胞は、様々な病状に関する情報を提供する。

本発明の実施形態により製造されるマイクロフィルタの別の例示的な応用は、妊娠１１〜１２週の間に母体の血液中にある循環胎児細胞を捕獲することである。このような胎児細胞は、未熟な胎児有核赤血球を含むことがある。妊婦の末梢血に循環する胎児細胞は、非侵襲性の遺伝解析における標的として用いることができる。胎児細胞は、末梢血白血球より大きな、直径１４〜６０μｍの上皮（栄養膜）細胞を含む。ＤＮＡ標的のＰＣＲ解析または遺伝子の蛍光ｉｎ‐ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）解析を用いた、遺伝性疾患についての非侵襲性の出生前診断では、遺伝子診断を行う前に循環胎児細胞の高濃度化が行われうる。

本発明の実施形態に従って製造されるマイクロフィルタの他の例示的な用途は、間質細胞、間葉細胞、内皮細胞、上皮細胞、幹細胞、非造血細胞などを血液サンプルから収集しまたは高濃度化し、尿中の腫瘍または病原性細胞を収集して、髄液および脳脊髄液中の腫瘍細胞を収集することである。他の例示的な用途は、本マイクロフィルタを用いて髄液の腫瘍細胞を収集することである。他の例示的な用途は、ラテックスビーズと結合する検体または粒子凝集物起因の抗原を、本マイクロフィルタを用いて捕獲して、ビーズにコーティングされた検体または凝集クラスタが膜表面上に捕獲されることである。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの他の例示的な用途は、赤血球変形能試験である。赤血球は、柔軟性の高い細胞であり、その形状を容易に変形して孔を通過してしまう。鎌状赤血球貧血、糖尿病、敗血症、何らかの心血管の病気などの病気によっては、当該細胞は堅くなり、小さな孔をもはや通過できなくなる。健康な赤血球は、典型的に、７．５μｍであり、３μｍ孔の膜を容易に通過するのに対して、これらのいずれかの症状を持つ細胞は通過しない。変形能試験では、５μｍのアパーチャを有するマイクロフィルタが、スクリーニング障壁として使用される。血液サンプルが注入され、一定の減圧がかかるように膜が配置される。次に、細胞の濾過率が測定され、濾過率の低下が変形能の低下を示唆する。

本発明の実施形態に従って形成されたマイクロフィルタの他の例示的な用途は、白血球／赤血球の分離である。白血球（白血球細胞）の濃度が高い血球個体群は、研究や治療での使用に望ましい場合が多い。典型的な白血球源は、全末梢血、白血球除去療法、又は成分除法の生成物を含み、臍帯血などの他の一般的ではない発生源をも含む。血中の赤血球は溶解されうる。その後に、血液は、白血球を保持すべく小さな孔を有するマイクロフィルタに流される。他の例示的な応用は、走化性に関する用途にマイクロフィルタを用いることである。膜を用いて毒素に対する白血球の反応が調査され、全血の自然免疫性が特定される。免疫性は移行することができるので、この分析法は、白血球に関するワクチンや薬剤の開発に使用される。他の例示的な用途は、血液濾過および／または輸血用に、マイクロフィルタを使用することである。このような用途では、マイクロフィルタを用いて大きな塞栓、血小板凝集物、およびその他の破片を除去することができる。

さらに、上述した本発明の実施形態に従い、高分子レジストのロールに高精度の微細孔のアレイを作製することができる。このようなアレイは、ウェハサイズのマイクロフィルタが適さない用途に用いることができる。このような用途の例として、水濾過、腎臓透析などがある。

以上、さまざまな実施形態について説明したが、これらの実施形態は例として示したものであり、発明を限定するものではないことを理解すべきである。当業者にとり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その形態および詳細についてのさまざまな変更が可能であることは明らかであろう。このように、本発明の幅および範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびその均等物によってのみ規定されるできである。したがって、本発明の実施形態は、例示的であり、限定的ではないとあらゆる点で考慮されるべきである。さらに、異なる例示的な実施形態に関して上述した任意の特徴、コンポーネント、要素などが共に実現されてもよいことが理解されるであろう。

１００、４００、５００、７００ 乾燥膜
１１０、４１０ 露光済み乾燥膜
１２０、４２０、５２０ マイクロフィルタ
１１６ 非重合化部分
１１８、４１８、５１８ パターン
１２２ アパーチャ
１８０、５８０ 基板
１８１ ポリイミド膜
１８２ セパレータ
１９７ マスク部分
１９８ マスクパターン
１９９、４９９、５９９、８９９ マスク
４１６ 露光済み部分
４２２、５２２ 孔
４９７ 透明部分
４９８ 不透明部分
５０１ 構造体
５１６ 部分
５９０、６９０ 支持体
５９７ 透明部分
５９８ パターン
６６０、６６２ 導電層
６６４ 絶縁体
６６５ 電圧
６９２ 水冷フレーム
６９３ ダクト
７０２ ロール
７７０、７７４、７７５ ローラ
７７２ 矢印
７８２ 基板
７８５ 構造体
７８７ 作業部分
７９１、８９１ 支持体
８６０ クランプ
８８７ 積層体
９１０、９１２、９１４、９１６、１０１０、１０１２、１０１４、１０１６、１０１８ マイクロフィルタ
９２０、９２２、９２４、９２６、９２８、１０２０、１０２２、１０２４、１０２８、１０２９ 孔
１０３０、１０３２、１０３４、１０３６、１０３８ 厚さ
１０４０、１０４２、１０４４、１０４５、１０４６、１０４７、１０４８、１０４９ 幅
１０５０、１０５３、１０５４ 第１の表面
１０５２、１０５６、１０５７ 第２の表面
１２１０、１２１２ 乾燥膜
１２１８ パターン
１２２２、１２３２、１２４２ トレンチ
１２３０、１２４０ マイクロフィルタ
１２７０、１４２０ 多層マイクロフィルタ
１２７２ 第１の表面
１２７４ 第２の表面
１２８０ 非線形通路
１２８２ 第１のアパーチャ
１２８４ 第２のアパーチャ
１２９０ マスク
１２９３ マスクパターン
１２９５ マスク部分
１５１０ 精密濾過構造体
１５２０ マイクロフィルタ
１５２２ 孔
１５３０ 支持構造体
１６００ コーティング
１６５５、１６７２ マイクロフィルタ
２５００、２５４０、２５６１、２５６３、２５８０ 装置
２５０１、２５０２ 側面図
２５４１ マイクロフィルタ
２５４２ 孔
２５４４ 井戸
２５５１ 上部ストリップ
２５５２ 底層
２５５３ スロット
２５５４ 孔
２５５５ 上部チャネル
２５７２ ベース支持体
２５７３ 孔
２５７５ ポスト
２５８１ 底層
２５８２ 最上層
２５８３ 井戸
３０００ フィルタホルダ
３０１０ 入口ユニット
３０２０ ナット
３０３０ 出口ユニット
３０５０ 入口アダプタ
３１００、３２２０ フィルタホルダ
３１１０ ガスケット
３１２０、３３２０ マイクロフィルタ
３２００、３３００ 入口容器
３２１０、３３１０ 開口部
３４１０、３５１０ 注射器
３４２０ 入力容器
３５００、３６００ 濾過システム
３５２０ プランジャ
３６１０ シリンジポンプ
３６２０ プッシャブロック
３７１０、３８１０ バキュテナーホルダ
３７２０ 入力容器
３７３０、３８３０ フィルタホルダ
３７４０、３８４０ バキュテナー
３８００ 濾過装置
３８２０ 入口アダプタ
３８５０ 針

Claims (23)

1. 第１の容積と、前記第１の容積への第１の開口部と、を含む入口ユニットと、
   その中に取り外し可能に構成されたフィルタ構造体を収容するための第２の容積と、前記第２の容積への第２の開口部と、を含む出口ユニットと、を含み、
   前記入口ユニットが前記出口ユニットに固定された場合、前記第１の開口部と第２の開口部は反対側の端であり、前記フィルタ構造体は、前記第１の開口部を通して前記第２の容積の中で、前記フィルタ構造体上に収集されたろ過された物質の観察または前記ろ過された物質の分析のために露出する、
   フィルタホルダ。
2. 前記出口ユニットに除去可能に取り付け、前記入口ユニットを前記出口ユニットに除去可能に固定するナットと、をさらに含み、
   前記第１の開口部は前記ナットを介して露出する、
   請求項１に記載のフィルタホルダ。
3. 前記第１の容積は、設置された際にその中に試薬を収容する、
   請求項１に記載のフィルタホルダ。
4. 前記フィルタ構造体に対して前記第２の容積の中に配置された第１のガスケットと、をさらに含み、
   前記ガスケットは、前記第１の開口部および前記第２の開口部と合わせた第３の開口部を含む、
   請求項１に記載のフィルタホルダ。
5. 前記第２の容積は、前記ガスケットを収容するための円形の座部を含み、
   前記フィルタ構造体の直径は、前記ガスケットの外側の直径および前記座部の内側の直径と同じであり、
   前記入口ユニットと、前記ガスケットと、前記フィルタ構造体とは、前記ナットにより前記出口ユニットに除去可能に固定されており、
   前記フィルタ構造体は平らなままであり、ねじり力を経験することなく、前記入口ユニットと前記出口ユニットにと密封を形成するために圧縮を経験する、
   請求項４に記載のフィルタホルダ。
6. 前記フィルタ構造体に対して前記第２の容積の中に配置された複数のガスケットと、をさらに含み、
   前記複数のガスケットのそれぞれが、前記第１の開口部および前記第２の開口部と合わせたガスケット開口部を含む、
   請求項１に記載のフィルタホルダ。
7. 少なくとも１つの前記複数のガスケットは、前記入口ユニットと前記フィルタ構造体との間、または前記フィルタ構造体と前記出口ユニットとの間に構成された、
   請求項６に記載のフィルタホルダ。
8. 前記フィルタ構造体は、少なくとも２つの前記ガスケットの間に構成された、
   請求項６に記載のフィルタホルダ。
9. 前記フィルタ構造体は、１つ以上の本質的に平らな層を含む、
   請求項６に記載のフィルタホルダ。
10. 前記出口ユニットは、前記第２の開口部で出口容器の付着を容易にするように構成された、
    請求項１に記載のフィルタホルダ。
11. 前記第２の開口部は、バキュテナーホルダまたは注射器のオスまたはメスの入力接続の付着のための出口出力を含む、
    請求項１０に記載のフィルタホルダ。
12. 前記入口ユニットは、前記第１の容積と直径で異なり、前記第１の開口部と合わせた第４の開口部を含み、
    前記出口ユニットは、前記第２の容積と直径で異なり、前記第２の開口部と合わせた第５の開口部を含み、
    前記入口ユニットと前記出口ユニットとが固定された場合、前記第４の開口部は前記第５の開口部と本質的に重なり合う、
    請求項１に記載のフィルタホルダ。
13. 前記フィルタ構造体は、前記第５の開口部上に配され、
    前記入口ユニットと前記出口ユニットとが固定された場合、前記フィルタ構造体は、前記第１の開口部、前記第４の開口部、前記第５の開口部を介して前記観察および前記分析を行うためために露出される、
    請求項１２に記載のフィルタホルダ。
14. 前記フィルタ構造体は、前記第５の開口部を介して前記第２の容積の中に除去可能に位置決めされた、
    請求項１２に記載のフィルタホルダ。
15. 前記入口ユニットは、本質的に円筒状の第１の内部表面と第１の外部表面とを含み、
    前記出口ユニットは、本質的に円筒状の第２の内部表面と第２の外部表面とを含む、
    請求項１に記載のフィルタホルダ。
16. 前記第１の内部表面と前記第１の外部表面とは同心であり、
    前記第２の内部表面と前記第２の外部表面とは同心である、
    請求項１５に記載のフィルタホルダ。
17. 前記入口ユニットと前記出口ユニットとが固定された場合、前記第１の内部表面と前記第２の内部表面とは同心であるか、
    前記入口ユニットと前記出口ユニットとが固定された場合、前記第１の外部表面と前記第２の外部表面とは同心であるか、
    の少なくともいずれか一方である、
    請求項１５に記載のフィルタホルダ。
18. 前記第１の内部表面と前記第２の内部表面とは本質的に等しい断面直径の少なくとも１つを含み、
    前記第１の外部表面と前記第２の外部表面とは本質的に等しい断面直径の少なくとも１つを含む、
    請求項１５に記載のフィルタホルダ。
19. 前記フィルタ構造体は、
    エポキシ系の光画定可能な材料から形成された高分子層と、
    前記高分子層を介してそれぞれ延在する複数のアパーチャと、をさらに含む、
    請求項１に記載のフィルタホルダ。
20. 液体を収容するための第３の容積と、
    前記第３の容積の内部への入口開口部と、
    フィルタホルダへの接続を収容するように構成された出口開口部と、を含む容器であって、
    前記フィルタホルダは、
    第１の容積と、前記第１の容積への第１の開口部と、を含む入口ユニットと、
    その中に取り外し可能に構成されたフィルタ構造体を収容するための第２の容積と、前記第２の容積への第２の開口部と、を含む出口ユニットと、を含み、
    前記入口ユニットが前記出口ユニットに固定された場合、前記第１の開口部と第２の開口部は反対側の端であり、前記フィルタ構造体は、前記第１の開口部を通して前記第２の容積の中で、前記フィルタ構造体上に収集されたろ過された物質の観察または前記ろ過された物質の分析のために露出し、
    前記出口開口部は、前記フィルタホルダの前記第１の開口部と接続している、
    容器。
21. フィルタホルダであって、第１の容積と、前記第１の容積への第１の開口部と、を含む入口ユニットと、
    その中に取り外し可能に構成されたフィルタ構造体を収容するための第２の容積と、前記第２の容積への第２の開口部と、を含む出口ユニットと、を含み、
    前記入口ユニットが前記出口ユニットに固定された場合、前記第１の開口部と第２の開口部は反対側の端であり、前記フィルタ構造体は、前記第１の開口部を通して前記第２の容積の中で、前記フィルタ構造体上に収集されたろ過された物質の観察または前記ろ過された物質の分析のために露出するフィルタホルダと、
    入力容器であって、液体を収容するための入力容器容積と、
    前記入力容器容積内へサンプルを配置するために前記入力容器容積の内部への第１の入力容器開口部と、
    前記入口ユニットの前記第１の開口部との接続を収容するように構成された第２の入力容器開口部と、を含む入力容器と、
    出力容器であって、液体を収容するための出力容器容積と、
    前記出力容器容積の内部への第１の出力容器開口部であって、前記第１の出力容器開口部は前記出口ユニットの前記第２の開口部への接続を収容するよう構成された第１の出力容器開口部と、
    前記サンプルを選択的に放出するための前記出力容器容積の内部への第２の出力容器開口部と、を含む出力容器と、を含むシステムであって、
    吸い込み力が前記第２の出力容器開口部で適用された際、前記サンプルが前記入力容器から前記出力容器まで、前記フィルタ構造体を通って、前記フィルタホルダの前記第１の開口部および前記第２の開口部を通って通過し、前記フィルタ構造体上に前記ろ過された物質が収集される、システム。
22. 前記出力容器は、シリンジポンプまたはバキュテナーの一つとして構成される、請求項２１に記載のシステム。
23. フィルタホルダであって、第１の容積と、前記第１の容積への第１の開口部と、を含む入口ユニットと、
    その中に取り外し可能に構成されたフィルタ構造体を収容するための第２の容積と、前記第２の容積への第２の開口部と、を含む出口ユニットと、を含み、
    前記入口ユニットが前記出口ユニットに固定された場合、前記第１の開口部と第２の開口部は反対側の端であり、前記フィルタ構造体は、前記第１の開口部を通して前記第２の容積の中で、前記フィルタ構造体上に収集されたろ過された物質の観察または前記ろ過された物質の分析のために露出するフィルタホルダと、
    前記入口ユニットの前記第１の開口部で、前記フィルタホルダに任意選択的に取り付け可能な針と、
    バキュテナーホルダであって、バキュテナーの挿入のための第１のバキュテナー開口部と、
    前記出口ユニットの前記第２の開口部と連通する第２のバキュテナー開口部とを含むバキュテナーホルダと、
    を含むシステムであって、
    バキュテナーが前記バキュテナーホルダに挿入された際、吸い込み力が前記第２のバキュテナー開口部で適用され、それにより、前記サンプルが前記フィルタ構造体を通って、前記フィルタホルダの前記第１の開口部および前記第２の開口部を通って前記針を通って前記バキュテナーまで通過し、前記フィルタ構造体上に前記ろ過された物質が収集される、システム。

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