特開 2023-119434 マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスの使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023119434

(43)【公開日】2023-08-28

(54)【発明の名称】マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスの使用方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20230821BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022345

(22)【出願日】2022-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 誠一郎

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA01

4B029BB11

4B029CC01

4B029CC02

4B029DG10

4B029GB10

(57)【要約】

【課題】細胞の播種が可能かつ観察性に優れたゲル面を構築できるマイクロ流体デバイス及びこのマイクロ流体デバイスの使用方法を提供する。
【解決手段】マイクロ流体デバイスは、第一方向に対向する第一主面と第二主面を有するプレート状の本体と、本体の内部に形成され、第一主面と第二主面の間の平面に沿って延在する第一流路と、第一方向に延在し、一端が第一流路の端部に開口し且つ他端が第二主面に開口する複数の第一流路ポートと、を備え、第一流路は、第一流路の延在方向に見たときの流路幅が第一主面側から第二主面側に向かって拡大する拡大部を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一方向に対向する第一主面と第二主面を有するプレート状の本体と、前記本体の内部に形成され、前記第一主面と前記第二主面の間の平面に沿って延在する第一流路と、前記第一方向に延在し、一端が前記第一流路の端部に開口し且つ他端が前記第二主面に開口する複数の第一流路ポートと、を備え、
前記第一流路は、前記第一流路の延在方向に見たときの流路幅が前記第一主面側から前記第二主面側に向かって拡大する拡大部を有する、マイクロ流体デバイス。

【請求項2】

前記第一流路は、第一空間と、前記第一空間の前記第二主面側に隣接し、前記拡大部によって前記第一空間よりも前記流路幅が拡大した第二空間と、を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項3】

前記第一流路は、側壁から突出して前記延在方向に延在する突条を備え、
前記拡大部は、前記突条の前記第二主面側の表面である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項4】

前記拡大部は、前記第一主面に平行な面である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項5】

前記拡大部は、前記第一主面に対して傾斜する面である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項6】

前記第一流路は、幅方向の両側にそれぞれ前記拡大部を有し、
前記拡大部の前記第一主面側の端部同士を接続した仮想面は、前記第一主面に対して、又は前記第一主面の周囲を取り囲む枠体の底面に対して、平行な面である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項7】

前記第一方向に延在し、一端が前記第一流路の中途部に開口し且つ他端が前記第二主面に開口する孔部を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項8】

前記第一流路に接続され、前記平面に沿って延在する第二流路と、
前記第一流路に接続され、前記平面に沿って延在する第三流路と、
前記第一方向に延在し、一端が前記第二流路に開口し且つ他端が前記第二主面に開口する少なくとも一つの第二流路ポートと、
前記第一方向に延在し、一端が前記第三流路に開口し且つ他端が前記第二主面に開口する少なくとも一つの第三流路ポートと、を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項9】

請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの使用方法であって、
前記マイクロ流体デバイスを前記第一主面が下側且つ前記第二主面が上側となるように配置する第一ステップと、
前記第一流路のうち前記拡大部よりも下側の領域にゾルを注入する第二ステップと、
前記ゾルを固化させたゲルの上面に細胞を播種する第三ステップと、を含む、マイクロ流体デバイスの使用方法。

【請求項10】

前記第一流路のうち前記ゲルよりも上側の領域に培養液を注入して前記細胞を培養する第四ステップを含む、請求項９に記載のマイクロ流体デバイスの使用方法。

【請求項11】

前記ゲルは、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロナート、ヒアルロナン、フィブリン、アルギナート、アガロース、キトサン、キチン、セルロース、ペクチン、デンプン、ラミニン、フィブリノーゲン／トロンビン、フィブリリン、エラスチン、ガム、セルロース、寒天、グルテン、カゼイン、アルブミン、ビトロネクチン、テネイシン、エンタクチン／ニドジェン、糖タンパク質、グリコサミノグリカン、ポリ（アクリル酸）およびその誘導体、ポリ（エチレンオキシド）およびその共重合体、ポリ（ビニルアルコール）、ポリホスファゼン、マトリゲルならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載のマイクロ流体デバイスの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスの使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

３Ｄゲル培養（３次元ゲル培養）は、細胞を立体的に増殖可能であり、従来の２次元的な細胞培養と比較して、生体内により近い構造で研究することができる。したがって、オルガノイド作成など従来の平面的な培養では行えなかった組織の形成や、再生医療への応用、生体内に近い立体的な環境下での薬物動態の分析、細胞間相互作用の研究など、３Ｄゲル培養ならではの研究成果が期待されている。

【0003】

３Ｄゲル培養のためのデバイスとして、下記特許文献１のようなセルカルチャーインサートを用いたものが一般的に使用されている。一方、新しい技術として、下記特許文献２のようなマイクロ流路（ＭＰＳ）を用いたデバイス（以下、マイクロ流体デバイスという）も開発されてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２０２７５４号公報

【特許文献2】特表２０１８－５２２５８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のセルカルチャーインサートを有するデバイスは、細胞の播種が可能かつ観察性に優れた平坦なゲル面をデバイス内に構築できる利点があるが、細胞培養環境のサイズ・形状や酸素濃度をin vivoの状態に近似化できる等のマイクロ流体デバイスの利点を取り入れることは出来ないという問題点がある。一方、マイクロ流体デバイスは、上記の特有の利点はあるが、観察性に優れた平坦なゲル面をデバイス内に構築できないという問題点がある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑み、細胞の播種が可能かつ観察性に優れたゲル面を構築できるマイクロ流体デバイスとこのマイクロ流体デバイスの使用方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るマイクロ流体デバイスは、第一方向に対向する第一主面と第二主面を有するプレート状の本体と、前記本体の内部に形成され、前記第一主面と前記第二主面の間の平面に沿って延在する第一流路と、前記第一方向に延在し、一端が前記第一流路の端部に開口し且つ他端が前記第二主面に開口する複数の第一流路ポートと、を備え、
前記第一流路は、前記第一流路の延在方向に見たときの流路幅が前記第一主面側から前記第二主面側に向かって拡大する拡大部を有する。

【0008】

このマイクロ流体デバイスによれば、第一流路内に形成するゲルの上側に空間が維持されるため、ゲルの上面に細胞を播種することができ、また、平坦なゲル面を形成できるため、観察性に優れる。

【0009】

本発明に係るマイクロ流体デバイスの使用方法は、上記のマイクロ流体デバイスの使用方法であって、
前記マイクロ流体デバイスを前記第一主面が下側且つ前記第二主面が上側となるように配置する第一ステップと、
前記第一流路のうち前記拡大部よりも下側の領域にゾルを注入する第二ステップと、
前記ゾルを固化させたゲルの上面に細胞を播種する第三ステップと、を含む。

【0010】

このマイクロ流体デバイスの使用方法によれば、第一流路内に形成するゲルの上側に空間が維持されるため、ゲルの上面に細胞を播種することができ、また、平坦なゲル面を形成できるため、観察性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第一本実施形態に係るマイクロ流体デバイスの斜視図

【図2】図１に示すマイクロ流体デバイスのII－II線断面図

【図3】図１に示すマイクロ流体デバイスのIII－III線断面図

【図4A】図１に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図4B】図１に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図4C】図１に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図4D】図１に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図5】図１に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図6】比較例のマイクロ流体デバイスの断面図

【図7】第二実施形態に係るマイクロ流体デバイスの斜視図

【図8】図７に示すマイクロ流体デバイスのVIII－VIII線断面図

【図9】図７に示すマイクロ流体デバイスのIX－IX線断面図

【図10】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図11】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図12】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図13】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図14】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図15】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図16】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図17】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図18】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図

【図19】他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの平面図

【図20】図１９に示すマイクロ流体デバイスのXX－XX線断面図

【図21A】図１９に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図21B】図１９に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図21C】図１９に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【図21D】図１９に示すマイクロ流体デバイスの使用方法を説明するための断面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明に係るマイクロ流体デバイスおよびマイクロ流体デバイスの使用方法につき、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書に開示された各図面は、あくまで模式的に図示されたものである。すなわち、図面上の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致しておらず、また、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。

【0013】

＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００の斜視図である。マイクロ流体デバイス１００は、第一主面１ａと第二主面１ｂを有する本体１を備える。第一主面１ａと第二主面１ｂは互いに対向配置される。

【0014】

以下の説明では、第一主面１ａ及び第二主面１ｂに平行な面をＸＹ平面とし、このＸＹ平面に直交する方向をＺ方向とする、ＸＹＺ座標系が適宜参照される。

【0015】

また、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

【0016】

本体１は、Ｚ方向に対向する第一主面１ａと第二主面１ｂを有するプレート状に形成されている。すなわち、本実施形態において、Ｚ方向が「第一方向」に相当する。なお、マイクロ流体デバイス１００は、通常、Ｚ方向を上下方向として使用され、－Ｚ方向が「上方向」に相当する。

【0017】

図２に示すように、マイクロ流体デバイス１００は、本体１の内部に形成された第一流路２を備える。第一流路２は、第一主面１ａと第二主面１ｂの間のＸＹ平面に沿って延びており、具体的にはＸ方向に延びている。第一流路２の両端２ａ，２ｂは、マイクロ流体デバイス１００の内部で終端している。

【0018】

マイクロ流体デバイス１００は、Ｚ方向に延在する第一流路ポート３，４を備える。第一流路ポート３は、第一流路２の一端２ａに接続され、第一流路ポート４は、第一流路２の他端２ｂに接続されている。第一流路ポート３は、一端が第一流路２の一端２ａに開口し、かつ他端が第二主面１ｂに開口する。また、第一流路ポート４は、一端が第一流路２の他端２ｂに開口し、且つ他端が第二主面１ｂに開口する。第一流路ポート３，４は、液体をマイクロ流体デバイス１００に注入する目的と、液体をマイクロ流体デバイス１００から排出する目的と、の少なくとも一方の目的を有する。例えば、第一流路ポート３が液体注入口として使用され、第一流路ポート４が液体排出口として使用されてもよい。

【0019】

第一実施形態の第一流路２は、図３に示すように、第一空間２１と、第一空間２１のＺ方向の第二主面１ｂ側（－Ｚ方向側）に隣接する第二空間２２と、を備えている。第一空間２１のＹＺ平面での断面は、矩形状である。第二空間２２のＹＺ平面での断面は、台形状である。第二空間２２の側壁２２ａ，２２ｂは、第二主面１ｂに向かうにつれて互いに離れる向きにＺ方向に対して傾斜している。これにより、第一流路２は、第二空間２２の側壁２２ａ，２２ｂによって、Ｙ方向における流路幅２ｗが第一主面１ａ側から第二主面１ｂ側に向かって拡大している。すなわち、第一実施形態において、第二空間２２の側壁２２ａ，２２ｂが、本発明の「拡大部」に相当する。

【0020】

側壁２２ａの第一主面１ａ側の端部と側壁２２ｂの第一主面１ａ側の端部を接続した仮想面２０、具体的には第一空間２１と第二空間２２の界面２０は、第一主面１ａに対して平行な面である。

【0021】

以上のように、第一実施形態のマイクロ流体デバイス１００は、Ｚ方向に対向する第一主面１ａと第二主面１ｂを有するプレート状の本体１と、本体１の内部に形成され、第一主面１ａと第二主面１ｂの間のＸＹ平面に沿って延在する第一流路２と、Ｚ方向に延在し、一端が第一流路２の端部２ａ，２ｂに開口し且つ他端が第二主面１ｂに開口する複数の第一流路ポート３，４と、備える。また、第一流路２は、第一流路２の延在方向（Ｘ方向）に見たときの流路幅２ｗが第一主面１ａ側から第二主面１ｂ側に向かって拡大する側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）を有する。このマイクロ流体デバイス１００の作用効果については、後述のマイクロ流体デバイス１００の使用方法の説明において述べる。

【0022】

また、第一実施形態のように、第一流路２は、第一空間２１と、第一空間２１のＺ方向の第二主面１ｂ側に隣接し、側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）によって第一空間２１よりも流路幅２ｗが拡大した第二空間２２と、を備える。

【0023】

また、第一実施形態のように、側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）は、第一主面１ａに対して傾斜する面である。

【0024】

また、第一実施形態のように、第一流路２は、Ｙ方向の両側にそれぞれ側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）を有し、側壁２２ａ，２２ｂの第一主面１ａ側の端部同士を接続した仮想面２０は、第一主面１ａに対して平行な面である。

【0025】

次に、マイクロ流体デバイス１００の使用方法について詳細に説明する。図４Ａ～図４Ｄは、マイクロ流体デバイス１００の使用方法を模式的に示す断面図である。上記のマイクロ流体デバイス１００の使用方法は、マイクロ流体デバイス１００を第一主面１ａが下側かつ第二主面１ｂが上側となるように配置する第一ステップ（図４Ａに示す）と、第一流路２のうち第二空間２２の側壁２２ａ，２２ｂよりも下側の領域にゾルＳを注入する第二ステップ（図４Ｂに示す）と、ゾルＳを固化させたゲルＧの上面に細胞Ｃを播種する第三ステップ（図４Ｃに示す）と、を含む。また、マイクロ流体デバイス１００の使用方法は、第一流路２のうちゲルＧよりも上側の領域に培養液を注入して細胞Ｃを培養する第四ステップ（図４Ｄに示す）をさらに含むようにしてもよい。

【0026】

本明細書において、ゾルＳは、分散媒中にコロイド粒子（分散質）が含まれている溶液を意味し、ゾルＳがゼリー状に固化したものゲルＧとする。図４Ｂに示す第二ステップにおいて、第一流路ポート３又は第一流路ポート４からゾルＳを注入する。注入するゾルＳは、第一空間２１の体積に相当する量以下とし、好ましくは第一空間２１の体積に相当する量とする。

【0027】

第一流路ポート３又は第一流路ポート４から注入されたゾルＳは、図５に示すように、表面張力の作用により、第一空間２１に留まる。表面張力は、液体や固体が表面をできるだけ小さくしようとする性質であり、定量的には単位面積当たりの表面自由エネルギーを表し、単位はｍＪ／ｍ^２で表せる。

【0028】

図６は、第一流路２ＰのＹ方向における流路幅がＺ方向に一定である比較例の断面図である。第一流路２Ｐの流路幅がＺ方向に一定の場合、ゾルＳは第一流路２Ｐの天井に接触した状態で第一流路２Ｐに流れ込む。この状態でゾルＳが固化した場合、ゲルの上面に細胞Ｃを播種することはできず、また、培養液を灌流することもできない。

【0029】

図６のようにゾルＳが流れ込むのは、露出している液体（ここではゾルＳ）の表面積（液体／気体界面の面積）の総量が最小になるように液体が第一流路２Ｐに流れ込んだ結果であり、エネルギー的に安定であるからである。

【0030】

一方、本発明では、第一空間２１と第二空間２２の界面２０の高さに留まったときのゾルＳの総表面積が、界面２０を越えて満たされたときの総表面積よりも小さく、エネルギー的に安定となるため、ゾルＳは、表面張力の作用により、界面２０の高さに留まる。

【0031】

この状態でゾルＳを固化することで、ゲルＧの上側には第二空間２２が維持されるため、第三ステップにおいて、ゲルＧの上面に細胞Ｃを播種することができる。なお、細胞Ｃは、細胞Ｃを含む培養液を第二空間２２に投入することで播種される。細胞Ｃを播種する際、側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）が第一主面１ａに対して傾斜する面であるため、細胞Ｃがゲル２の上面以外に接着するのを防止できる。

【0032】

また、ゲルＧの上側に第二空間２２が維持されるため、第四ステップにおいて、ゲルＧよりも上側の領域に培養液を注入して細胞Ｃを培養することができる。また、培養後の細胞Ｃは、マイクロ流体デバイス１００の外部から第一主面１ａを介して顕微鏡により観察されるが、ゲルＧの上面は、平坦であり、且つ第一主面１ａに平行なため、本発明のマイクロ流体デバイス１００は観察性に優れる。なお、本実施例では第一主面１ａとゲルＧの上面が平行な場合について説明したが、マイクロ流路デバイス１００が第一主面１ａを取り囲む枠体を有する場合は、枠体の底面に対してゲルＧの上面が平行であれば良い。

【0033】

ゲルＧとしては、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロナート、ヒアルロナン、フィブリン、アルギナート、アガロース、キトサン、キチン、セルロース、ペクチン、デンプン、ラミニン、フィブリノーゲン／トロンビン、フィブリリン、エラスチン、ガム、セルロース、寒天、グルテン、カゼイン、アルブミン、ビトロネクチン、テネイシン、エンタクチン／ニドジェン、糖タンパク質、グリコサミノグリカン、ポリ（アクリル酸）およびその誘導体、ポリ（エチレンオキシド）およびその共重合体、ポリ（ビニルアルコール）、ポリホスファゼン、マトリゲルならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される。

【0034】

＜第二実施形態＞
図７は、第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００Ａの斜視図である。図８は、図７に示すマイクロ流体デバイス１００ＡのVIII－VIII線断面図であり、図９は、図７に示すマイクロ流体デバイス１００ＡのIX－IX線断面図である。

【0035】

第二実施形態の第一流路２は、図７～図９に示すように、Ｙ方向の側壁２ｃ，２ｄから突出してＸ方向に延在する突条９を備えている。本実施形態において、突条９は、両側壁２ｃ，２ｄのＺ方向中央部からそれぞれ突出する。突条９のＹＺ平面での断面は、三角形状に形成されている。

【0036】

突条９は、第一主面１ａ側（＋Ｚ方向側）の下面９ａと第二主面１ｂ側（－Ｚ方向側）の上面９ｂとを有する。下面９ａは、第一主面１ａに平行な面となっている。一方、上面９ｂは、第一主面１ａに対して傾斜する面となっている。上面９ｂは、突条９の先端から側壁２ｃ，２ｄへ向かうにつれて第一主面１ａから離れるように傾斜している。これにより、突条９が形成されている領域において、第一流路２は、Ｙ方向における流路幅２ｗが第一主面１ａ側から第二主面１ｂ側に向かって拡大している。すなわち、第二実施形態において、突条９の上面９ｂが、本発明の「拡大部」に相当する。なお、突条９が形成されていない領域において、第一流路２のＹ方向の両側壁２ｃ，２ｄは平行である。

【0037】

以上のように、第二実施形態のマイクロ流体デバイス１００Ａは、Ｚ方向に対向する第一主面１ａと第二主面１ｂを有するプレート状の本体１と、本体１の内部に形成され、第一主面１ａと第二主面１ｂの間のＸＹ平面に沿って延在する第一流路２と、Ｚ方向に延在し、一端が第一流路２の端部に開口し且つ他端が第二主面１ｂに開口する複数の第一流路ポート３，４と、備える。また、第一流路２は、第一流路２の延在方向（Ｘ方向）に見たときの流路幅２ｗが第一主面１ａ側から第二主面１ｂに向かって拡大する突条９の上面９ｂ（拡大部）を有する。

【0038】

また、第二実施形態のように、突条９の上面９ｂ（拡大部）は、第一主面１ａに対して傾斜する面である。

【0039】

また、第二実施形態のように、第一流路２は、Ｙ方向の両側にそれぞれ突条９の上面９ｂ（拡大部）を有し、上面９ｂの第一主面１ａ側の端部同士を接続した仮想面２０は、第一主面１ａに対して平行な面である。

【0040】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0041】

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【0042】

（１）上記第一実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００においては、第一流路２は、第一空間２１と、第一空間２１のＺ方向の第二主面１ｂ側に隣接し、側壁２２ａ，２２ｂ（拡大部）によって第一空間２１よりも流路幅２ｗが拡大した第二空間２２と、を備える、という構成である。しかし、マイクロ流体デバイス１００は、かかる構成に限られない。図１０に示すマイクロ流体デバイス１００Ｂのように、第一流路２は、第一空間２１と、第一空間２１のＺ方向の第二主面１ｂ側に隣接し、底壁２２ｃ，２２ｄによって第一空間２１よりも流路幅２ｗが拡大した第二空間２２と、を備える、という構成でもよい。すなわち、第二空間２２の底壁２２ｃ，２２ｄが、本発明の「拡大部」に相当する。第二空間２２のＹＺ平面での断面は、矩形状であり、底壁２２ｃ，２２ｄは、第一主面１ａに平行な面である。

【0043】

（２）上記第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００Ａにおいては、突条９の上面９ｂは、第一主面１ａに対して傾斜する面である、という構成である。しかし、マイクロ流体デバイス１００Ａは、かかる構成に限られない。図１１に示すマイクロ流体デバイス１００Ｃのように、突条９の上面９ｂは、第一主面１ａに平行な面である、という構成でもよい。このとき、突条９の下面９ａは、第一主面１ａに対して傾斜する面である。

【0044】

（３）上記第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００Ａにおいては、突条９の下面９ａは、第一主面１ａに平行であり、上面９ｂは、第一主面１ａに対して傾斜する面である、という構成である。しかし、マイクロ流体デバイス１００Ａは、かかる構成に限られない。図１２に示すマイクロ流体デバイス１００Ｄのように、突条９の下面９ａは、上面９ｂと同様に、第一主面１ａに対して傾斜する面である、という構成でもよい。

【0045】

（４）上記第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００Ａにおいては、突条９のＹＺ平面での断面は、三角形状に形成されている、という構成である。しかし、マイクロ流体デバイス１００Ａは、かかる構成に限られない。図１３に示すマイクロ流体デバイス１００Ｅのように、突条９のＹＺ平面での断面は、四角形状に形成されている、という構成でもよい。また、図１４に示すマイクロ流体デバイス１００Ｆのように、突条９は、薄いフィルム状に形成されている、という構成でもよい。このとき、フィルム状の突条９の厚みは、例えば５０μｍである。

【0046】

（５）上記第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１００Ａにおいては、突条９が形成されていない領域において、第一流路２のＹ方向の両側壁２ｃ，２ｄは平行である、という構成である。しかし、マイクロ流体デバイス１００Ａは、かかる構成に限られない。図１５に示すマイクロ流体デバイス１００Ｇのように、突条９よりも上側と下側の領域において、第一流路２の流路幅を変えてもよい。

【0047】

（６）また、図１６に示すマイクロ流体デバイス１００Ｈのように、突条９のＹＺ平面での断面は、半円状に形成されている、という構成でもよい。このとき、半円状の突条９のうち第二主面１ｂ側の１／４円弧部分が、本発明の「拡大部」に相当する。

【0048】

（７）また、図１７に示すマイクロ流体デバイス１００Ｉのように、第一流路２は、複数の突条９を備える、という構成でもよい。これにより、例えば、まず初めに下側の突条９を用いてゲルを形成し、次いで上側の突条９を用いてゲルを形成することで、ゲルを多層化することができる。層ごとにゲル組成、密度、含まれる細胞を変えることにより、多様な組織や器官、例えば、角膜、血管（大動脈、大静脈）、気管壁、関節を模倣することができる。

【0049】

（８）また、図１８に示すように、マイクロ流体デバイス１００Ｊは、Ｚ方向に延在し、一端が第一流路２の中途部２ｅに開口し且つ他端が第二主面１ｂに開口する孔部８を備える、という構成でもよい。かかる構成によれば、ゲル面上に播種した細胞のアピカル側を空気に接触させて培養（気液界面培養）するこが可能になり、生体内で液体と空気の両方と相互作用する呼吸器系上皮細胞等の環境を模倣することができる。

【0050】

（９）また、図１９及び図２０に示すように、マイクロ流体デバイス１００Ｋは、第一流路２に接続され、ＸＹ平面に沿って延在する第二流路５１と、第一流路２に接続され、ＸＹ平面に沿って延在する第三流路５２と、Ｚ方向に延在し、一端が第二流路５１に開口し且つ他端が第二主面１ｂに開口する少なくとも一つの第二流路ポート５３と、Ｚ方向に延在し、一端が第三流路５２に開口し且つ他端が第二主面１ｂに開口する少なくとも一つの第三流路ポート５４と、を備える、という構成でもよい。この実施形態において、第一流路２の第二主面１ｂ側の上壁面２ｔは、第二流路５１の第二主面１ｂ側の上壁面５１ｔ及び第三流路５２の第二主面１ｂ側の上壁面５２ｔよりも第二主面１ｂに近くなっている。また、この実施形態において、突条９は、図９に示したような上面９ｂが拡大部となった構成であり、仮想面２０は、第二流路５１の第二主面１ｂ側の上壁面５１ｔ及び第三流路５２の第二主面１ｂ側の上壁面５２ｔよりも第二主面１ｂに近くなっている。

【0051】

図１９及び図２０に示すマイクロ流体デバイス１００Ｋの使用方法の一例を簡単に説明する。

【0052】

初めに、図２１Ａに示すように、グリセロールまたは熱相転移ヒドロゲルＧ１を第二流路ポート５３から注入する。このとき、注入されるグリセロールまたは熱相転移ヒドロゲルＧ１の量は、注入されたグリセロールまたは熱相転移ヒドロゲルＧ１の高さが、第二流路５１の上壁面５１ｔ及び第三流路５２の上壁面５２ｔよりも高く、且つ仮想面２０よりも低くなるように設定される。

【0053】

次いで、図２１Ｂに示すように、ゾルＳを第一流路ポート３から注入し、グリセロールまたは熱相転移ヒドロゲルＧ１の上に展開した後、ゲル化させる。このとき、第一流路２のうち仮想面２０よりも下側の領域にゾルＳを注入する。

【0054】

次いで、図２１Ｃに示すように、グリセロールまたは熱相転移ヒドロゲルＧ１を第二流路ポート５３または第三流路ポート５４から取り除く。これにより、ゲルＧの部分が残り、第一流路２内においてゲルＧの上下にはそれぞれ空隙が形成される。

【0055】

次いで、図２１Ｄに示すように、ゲルＧの上側に細胞Ｃを播種する。

【符号の説明】

【0056】

１００ ：マイクロ流体デバイス
１００Ａ：マイクロ流体デバイス
１００Ｂ：マイクロ流体デバイス
１００Ｃ：マイクロ流体デバイス
１００Ｄ：マイクロ流体デバイス
１００Ｅ：マイクロ流体デバイス
１００Ｆ：マイクロ流体デバイス
１００Ｇ：マイクロ流体デバイス
１００Ｈ：マイクロ流体デバイス
１００Ｉ：マイクロ流体デバイス
１００Ｊ：マイクロ流体デバイス
１００Ｋ：マイクロ流体デバイス
１ ：本体
１ａ ：第一主面
１ｂ ：第二主面
２ ：第一流路
２ａ ：一端
２ｂ ：他端
２ｃ ：側壁
２ｄ ：側壁
２ｅ ：中途部
２ｔ ：上壁面
２ｗ ：流路幅
３ ：第一流路ポート
４ ：第一流路ポート
８ ：孔部
９ ：突条
９ａ ：突条の下面
９ｂ ：突条の上面
２０ ：仮想面（界面）
２１ ：第一空間
２２ ：第二空間
２２ａ ：第二空間の側壁
２２ｂ ：第二空間の側壁
２２ｃ ：第二空間の底壁
２２ｄ ：第二空間の底壁
５１ ：第二流路
５１ｔ ：第二流路の上壁面
５２ ：第三流路
５２ｔ ：第三流路の上壁面
５３ ：第二流路ポート
５４ ：第三流路ポート
Ｃ ：細胞
Ｇ ：ゲル
Ｇ１ ：グリセロールまたは熱相転移ヒドロゲル
Ｓ ：ゾル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図21D】