WO2024096098A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2024096098A1
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channel
chamber
microfluidic device
width
opening
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PCT/JP2023/039607
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English (en)
French (fr)
Inventor
郁郎 鈴木
賢一 廣瀬
誠 山中
博 小柳
健治 畠山
Original Assignee
学校法人東北工業大学
ウシオ電機株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues

Definitions

  • the present invention relates to a microfluidic device and a method for using the microfluidic device.
  • neurons and neurites also called axons
  • Several devices have been proposed for culturing neurons and neurites.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose microfluidic devices with channels capable of culturing neurites extending from cell bodies or spheroids.
  • Patent Documents 1 and 2 the cross-sectional area of the channel is relatively narrow to separate the cell body and the axon. This causes a shortage of oxygen, carbon dioxide, and nutrients necessary for axon growth, and there is an issue that it takes a long time for axons longer than 1 mm to grow.
  • the present invention aims to provide a microfluidic device and a method for using the microfluidic device that can efficiently separate and culture nerve cells and neurites extending from the nerve cells in a short period of time.
  • the microfluidic device comprises a first chamber capable of culturing nerve cells, and a channel extending laterally from the first chamber and capable of culturing neurites extending from the nerve cells; the channel has a first end in communication with the first chamber and a second end opposite the first end; The channel has a barrier portion at a position away from the second end, which lowers the height of a portion of the ceiling surface of the channel to restrict the entry of the nerve cells.
  • the barrier section can restrict the invasion of neurons, so that the neurons cultured in the first chamber can be separated from the neurites extending from the neurons and cultured in the channel. Furthermore, because the height of the ceiling surface is higher on the second end side than the barrier section, a sufficient amount of oxygen and nutrients can be supplied to the neurites, allowing the neurites to grow in a short period of time. As a result, with the microfluidic device of the present invention, neurons and the neurites extending from the neurons can be efficiently separated and cultured in a short period of time.
  • the channel may have a pair of sidewalls that suppress the growth of the neurite in the width direction of the channel.
  • the channel can regulate the spread of the neurite in the width direction and promote the growth of the neurite in a predetermined direction.
  • the pair of sidewall surfaces may extend parallel to each other. With this configuration, the neurites can grow uniformly in the width direction.
  • the width of the barrier portion may be the same as the width of the channel at the second end.
  • the barrier portion is disposed across the entire width of the channel (the distance between a pair of sidewall surfaces), so that the barrier portion can appropriately restrict the entry of nerve cells.
  • the width of the channel at the second end may be 100 ⁇ m or more and 3000 ⁇ m or less. This configuration allows a sufficient observation range to be obtained and makes it easier to regulate the spread of the neurite in the width direction.
  • the width of the barrier portion may be 100 ⁇ m or more and 3000 ⁇ m or less. With this configuration, it is possible to obtain a sufficient observation range and to easily regulate the spread of the neurite in the width direction.
  • the microfluidic device according to the present invention may be configured to include a second chamber that communicates with the second end of the channel.
  • the second chamber can be used to inject a culture medium or a drug into the channel.
  • the channel may have an opening that opens upward on a side closer to the second end than the barrier portion.
  • the channel has an opening, which allows a sufficient supply of oxygen and nutrients to the neurites, allowing the neurites to grow in a short period of time.
  • the width of the barrier portion may be the same as the width of the opening portion. With this configuration, it is possible to sufficiently supply oxygen and nutrients to the neurites passing through the barrier portion.
  • the channel may have a bottom surface, and the height from the bottom surface to the ceiling surface at the barrier section may be 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less.
  • the height 20 ⁇ m or more neurites can pass through the barrier section, and each neurite spreads across the entire width of the channel and tends to grow.
  • the height 80 ⁇ m or less it is possible to effectively inhibit the intrusion of nerve cells into the channel.
  • the microfluidic device may be configured to include a reservoir located above the first chamber and communicating with the first chamber. With this configuration, a large amount of culture medium can be stored in the reservoir, and oxygen and nutrients can be sufficiently supplied to nerve cells and neurites.
  • the bottom surface of the first chamber and the bottom surface of the channel may be formed on the same plane. This configuration makes it easier for neurites extending from nerve cells to enter the channel.
  • the first chamber may have a narrowed portion in the inner wall at a position opposite the first end of the channel. With this configuration, the first chamber has a narrowed portion, making it easier to determine the position of the nerve cells seeded in the first chamber.
  • a method for using the microfluidic device according to the present invention is a method for using the above-mentioned microfluidic device, comprising the steps of: a first step of seeding the first chamber with the neuronal cells; A second step of injecting a culture medium into the first chamber and the channel after the first step, In the second step, the culture medium is injected to a height above the ceiling surface at the barrier portion and below the ceiling surface at portions other than the barrier portion.
  • another method of using the microfluidic device according to the present invention is a method of using the above-mentioned microfluidic device, comprising the steps of: a first step of seeding the first chamber with the neuronal cells; A second step of injecting a culture medium into the first chamber and the channel after the first step, the opening is located below an upper end of the first chamber, In the second step, the culture medium is poured to a height above the opening and below the upper end of the first chamber.
  • microfluidic device of the present invention it is possible to efficiently separate and culture nerve cells and neurites extending from the nerve cells in a short period of time.
  • FIG. 1 is a plan view of a microfluidic device according to a first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of the microfluidic device shown in FIG. 1 taken along line II-II.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the microfluidic device according to the first embodiment is used;
  • FIG. 1 is a plan view of a microfluidic device according to a second embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view of the microfluidic device shown in FIG. 4 taken along line VV.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a microfluidic device according to a second embodiment is used.
  • FIG. 1 is a plan view of a microfluidic device according to a first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of the microfluidic device shown in FIG. 1 taken along line II-II.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a microfluidic device according to a third embodiment is used.
  • FIG. 13 is a plan view of a microfluidic device according to a fourth embodiment. IX-IX line cross-sectional view of the microfluidic device shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a microfluidic device according to a fifth embodiment is used.
  • 11 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of the microfluidic device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the microfluidic device 1 shown in FIG. 1 taken along line II-II.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the microfluidic device 1 according to the first embodiment in use.
  • the microfluidic device 1 has a rectangular parallelepiped shape as a whole.
  • the microfluidic device 1 includes a first chamber 2 and a channel 3 extending from the first chamber 2 in the X direction.
  • the microfluidic device 1 may also include a second chamber 4.
  • the first chamber 2 is a space for culturing the nerve cells C1 shown in FIG. 3.
  • the channel 3 is a space for culturing the protruding neurites C2 extending from the nerve cells C1.
  • the neurites C2 refer to axons surrounded by myelin (myelin sheath).
  • the second chamber 4 is a space mainly for storing the culture medium M.
  • the first chamber 2 is a recessed portion having a generally truncated cone shape, with an open top and a closed bottom.
  • the first chamber 2 has a circular opening 2a, a circular bottom surface 2b, and an inner wall 2c that connects the opening 2a and the bottom surface 2b.
  • the diameter of the bottom surface 2b is smaller than the diameter of the opening 2a.
  • the first chamber 2 has a narrowed portion 2d where the inner wall 2c is narrowed, at a position facing the first end 3a (described later) of the channel 3.
  • the diameter of the opening 2a is, for example, 500 ⁇ m or more and 10,000 ⁇ m or less.
  • the diameter of the bottom surface 2b is, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the first chamber 2 is a recess in the shape of a substantially truncated cone, but is not limited to this.
  • the first chamber 2 may be, for example, a recess in the shape of a substantially truncated pyramid.
  • one side of the rectangular bottom surface of the first chamber 2 is, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the center of the bottom surface 2b is disposed closer to the channel 3 than the center of the opening 2a. This allows the neuron C1 to be closer to the channel 3, making it easier for the neurite C2 extending from the neuron C1 to enter the channel 3.
  • the second chamber 4 is a cylindrical recess that is open at the top and closed at the bottom.
  • the second chamber 4 has a circular opening 4a, a circular bottom surface 4b, and an inner wall 4c that connects the opening 4a and the bottom surface 4b.
  • the diameter of the opening 4a and the bottom surface 4b is, for example, 500 ⁇ m or more and 10,000 ⁇ m or less.
  • the second chamber 4 may be a recess that is approximately truncated cone-shaped or approximately truncated pyramid-shaped like the first chamber 2.
  • the channel 3 has a first end 3a communicating with the first chamber 2 and a second end 3b communicating with the second chamber 4.
  • the first end 3a of the channel 3 is connected to the lower end of the inner wall 2c of the first chamber 2.
  • the second end 3b of the channel 3 is connected to the lower end of the inner wall 4c of the second chamber 4.
  • the channel 3 has a pair of side wall surfaces 3c, 3c.
  • the channel 3 can suppress the growth of the neurite C2 in the width direction (Y direction). This allows the channel 3 to restrict the spread of the neurite C2 in the width direction and promote the growth of the neurite C2 in the X direction.
  • the side wall surface 3c extends along the X direction. In addition, it is preferable that the pair of side wall surfaces 3c, 3c extend parallel to each other.
  • the distance between the pair of side wall surfaces 3c, 3c i.e., the width W of the channel 3 (see FIG. 1), is preferably 100 ⁇ m or more and 3000 ⁇ m or less, and more preferably 400 ⁇ m or more and 1200 ⁇ m or less.
  • the width W 100 ⁇ m or more a sufficient observation range can be obtained.
  • the width W 3000 ⁇ m or less it becomes easier to restrict the spread of the neurite C2 in the width direction (Y direction).
  • the width (size in the Y direction) of the first chamber 2 and the second chamber 4 is preferably wider than the width W of the channel 3. This makes it easier to inject the culture medium M and drugs into the first chamber 2 and the second chamber 4.
  • the channel 3 has a bottom surface 3d and a ceiling surface 3e.
  • the bottom surface 3d extends along the X direction.
  • the bottom surface 3d of the channel 3 is formed on the same plane as the bottom surface 2b of the first chamber 2. This makes it easier for the neurite C2 extending from the neuron C1 to enter the channel 3.
  • the bottom surface 3d of the channel 3 does not necessarily have to be formed on the same plane as the bottom surface 2b of the first chamber 2, and the bottom surface 3d of the channel 3 and the bottom surface 2b of the first chamber 2 may be at different heights.
  • the channel 3 also has a barrier section 31 that lowers the height of a portion of the ceiling surface 3e at a position away from the second end 3b.
  • the portion of the channel 3 where the barrier section 31 is formed has a flat cross-sectional shape.
  • the barrier section 31 restricts the entry of the nerve cells C1 seeded in the first chamber 2 into the channel 3. This allows only the neurites C2 to grow within the channel 3.
  • the barrier portion 31 is provided at the first end 3a of the channel 3, but this is not limited thereto.
  • the barrier portion 31 may be provided at a position away from the first end 3a.
  • the ceiling surface 3e has a low ceiling surface 3f, which is the lower surface of the barrier section 31, and a high ceiling surface 3g, which is higher from the bottom surface 3d than the low ceiling surface 3f.
  • the ceiling surface 3e is formed in a stepped shape.
  • the height H from the bottom surface 3d to the lower ceiling surface 3f is preferably 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the neurites C2 can pass through the barrier portion 31, and each neurite C2 can spread and grow easily across the entire width direction (Y direction) of the channel 3.
  • the height H 80 ⁇ m or less the invasion of the nerve cells C1 into the channel 3 can be effectively suppressed.
  • the length L of the barrier portion 31 (the length of the low ceiling surface 3f) is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.2 mm or less. By setting the length L of the barrier portion 31 to 1 mm or less, the growth of the neurite C2 in the extension direction of the channel 3 (X direction) becomes faster, and the growth of the neurite C2 can be made closer to the original growth of the neurite C2.
  • the channel 3 has a high ceiling surface 3g on the second end 3b side of the barrier portion 31, so that oxygen and nutrients can be sufficiently supplied to the neurite C2, allowing the neurite C2 to grow in a short period of time.
  • the material constituting the microfluidic device 1 is a transparent thermoplastic resin.
  • thermoplastic resins include polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), etc.
  • Medical grade COP is particularly preferred as the thermoplastic resin constituting the microfluidic device 1.
  • the microfluidic device 1 of this embodiment includes a first chamber 2 capable of culturing nerve cells C1, and a channel 3 extending laterally from the first chamber 2 (in this embodiment, in the X direction) and capable of culturing neurites C2 extending from the nerve cells C1.
  • the channel 3 has a first end 3a communicating with the first chamber 2 and a second end 3b opposite to the first end 3a.
  • the channel 3 has a barrier section 31 at a position away from the second end 3b, which lowers the height of a part of the ceiling surface 3e of the channel 3 to restrict the intrusion of the nerve cells C1.
  • the nerve cells C1 and the neurites C2 can be cultured in a state in which they are efficiently separated by the barrier section 31. Furthermore, since the ceiling surface 3e is higher on the second end 3b side than the barrier section 31, oxygen and nutrients can be sufficiently supplied to the neurites C2, so that the neurites C2 can grow in a short time.
  • the method involves culturing nerve cells C1 using the microfluidic device 1.
  • the nerve cells C1 are seeded in the first chamber 2 through the opening 2a.
  • the nerve cells C1 are seeded in the form of spheroids or organoids.
  • the nerve cells C1 are not limited to nerve cell spheroids or nerve cell organoids, and may be a culture solution in which the nerve cells themselves are dispersed.
  • the culture solution M is injected into the first chamber 2 and the channel 3.
  • the culture solution M is also injected into the second chamber 4. In the example shown in FIG. 3, the culture solution M is injected up to a height above the ceiling surface 3e of the channel 3.
  • the nerve cells C1 are cultured in the first chamber 2 for several days, and the neurite C2 extends from the nerve cells C1 and invades the channel 3.
  • the barrier portion 31 restricts the intrusion of the nerve cells C1, so that the nerve cells C1 and the neurite C2 can be cultured in a state in which they are separated.
  • the neurite C2 cultured in the channel 3 can be observed from the outside.
  • the neurites C2 are observed, for example, from the bottom side (+Z direction side) of the microfluidic device 1 using a fluorescent microscope or the like.
  • the culture solution M in the channel 3 is in contact with the ceiling surface 3e, the observation is not impaired by the meniscus on the liquid surface of the culture solution M.
  • the concept of seeding includes the case where culture solution containing spheroids, organoids, and/or nerve cells is poured after culture solution is poured into the empty first chamber 2 or channel 3, and the case where culture solution containing nerve cells, etc. is poured directly into the empty first chamber 2.
  • a drug can be administered through the opening 4a of the second chamber 4 to evaluate the efficacy and/or toxicity of the drug on the neurite C2.
  • a series of operations from culture to drug testing and observation evaluation can be performed within a single device.
  • FIG. 4 is a plan view of the microfluidic device 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the microfluidic device 1 shown in FIG. 4 taken along line V-V.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the use of the microfluidic device 1 according to the second embodiment.
  • the channel 3 may have an opening 32 that opens upward on a side closer to the second end 3b than the barrier portion 31.
  • the ceiling surface of the channel 3 may have the opening 32.
  • the high ceiling surface 3g of the first embodiment does not exist, and the channel 3 opens upward through the opening 32.
  • a third embodiment of the microfluidic device according to the present invention will be described, focusing mainly on the differences from the first embodiment. Note that components common to the first embodiment are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the use state of the microfluidic device 1 according to the third embodiment.
  • the high ceiling surface 3g of the channel 3 is higher than that of the first embodiment, and in the second step, the culture medium M is injected to a height above the ceiling surface 3e (low ceiling surface 3f) at the barrier section 31 and below the ceiling surface 3e (high ceiling surface 3g) other than the barrier section 31.
  • the microfluidic device 1 according to the third embodiment can supply sufficient oxygen and nutrients to the neurites C2, allowing the neurites C2 to grow in a short period of time. Furthermore, compared to the second embodiment in which the channel 3 has an opening 32, the microfluidic device 1 according to the third embodiment can suppress evaporation of the culture solution M and can increase the strength of the channel 3.
  • a fourth embodiment of the microfluidic device according to the present invention will be described, focusing mainly on the differences from the first embodiment. Note that components common to the first embodiment are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 8 is a plan view of the microfluidic device 1 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the microfluidic device 1 shown in FIG. 8 along line IX-IX.
  • the first chamber 2 of the fourth embodiment has a rectangular parallelepiped upper portion 21 and a substantially truncated cone-shaped lower portion 22.
  • the shape of the opening 2a is different from the shape of the bottom surface 2b, and the opening 2a has a rectangular shape.
  • the upper portion 21 of the first chamber 2 is wider in plan view than the lower portion 22 of the first chamber 2, as shown in FIG. 8. This allows the upper portion 21 to function as a reservoir, and the first chamber 2 can store a large amount of culture medium M in the upper portion 21.
  • the second chamber 4 has a shape substantially similar to that of the first chamber 2, and the second chamber 4 can also store a large amount of culture medium M.
  • a fifth embodiment of the microfluidic device according to the present invention will be described, focusing mainly on the differences from the first embodiment. Note that components common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a microfluidic device 1 according to the fifth embodiment is in use.
  • the opening 32 of the channel 3 is located below the upper end of the first chamber 2.
  • the opening 32 is at the same height as the upper end of the barrier portion 31, and it can also be said that the upper end of the barrier portion 31 is located below the upper end of the first chamber 2.
  • the culture medium M is injected to a height above the opening 32 and below the upper end of the first chamber 2. This allows the upper part of the first chamber 2 to communicate with the channel 3 via the opening 32. As a result, the growth factors of the neurites C2 generated from the nerve cells C1 in the first chamber 2 can easily mix with the culture medium M in the channel 3 through the opening 32, promoting the growth of the neurites C2.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a microfluidic device 1 according to a sixth embodiment.
  • the microfluidic device 1 is provided with a reservoir 5 located above the first chamber 2 and communicating with the first chamber 2.
  • the microfluidic device 1 may also be provided with a reservoir 5 located above the second chamber 4 and communicating with the second chamber 4.
  • the reservoir 5 is capable of storing a large amount of culture solution M.
  • the reservoir 5 is shown as a separate structure from the first chamber 2 and the second chamber 4, but it may be an integral structure. In other words, the reservoir may be configured as a part of the first chamber 2 and the second chamber 4.
  • the upper part 21 of the first chamber 2 functions as the reservoir.
  • Microfluidic device 2 First chamber 2a: Opening of first chamber 2b: Bottom surface of first chamber 2c: Inner wall of first chamber 2d: Narrowed portion 3: Channel 3a: First end of channel 3b: Second end of channel 3c: Side wall surface of channel 3d: Bottom surface of channel 3e: Ceiling surface of channel 3f: Low ceiling surface 3g: High ceiling surface 4: Second chamber 4a: Opening of second chamber 4b: Bottom surface of second chamber 4c: Inner wall of second chamber 5: Reservoir 21: Upper portion of first chamber 22: Lower portion of first chamber 31: Barrier portion 32: Opening C1: Neuron C2: Nerve process H: Height from bottom surface of channel to low ceiling surface W: Width of channel L: Length of barrier portion M: Culture solution

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Abstract

マイクロ流体デバイスは、神経細胞を培養可能な第一チャンバと、第一チャンバから横方向に延設され、神経細胞から延びる神経突起を培養可能なチャネルとを備え、チャネルは、第一チャンバと連通する第一端と、第一端と反対側の第二端とを有し、チャネルは、第二端から離れた位置に、チャネルの天井面の一部の高さを低くして神経細胞の侵入を制限する障壁部を有する。

Description

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
　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。
　神経疾患に効果のある薬剤を迅速に開発するためには、In vitro（体外）で神経細胞及び神経突起（軸索ともいう）を培養し、神経細胞、神経突起、及び、神経細胞と神経突起の接合部について、それぞれに対する薬効を評価する必要がある。従来、神経細胞及び神経突起を培養するためのデバイスがいくつか提案されている。
　特許文献１及び特許文献２には、細胞体やスフェロイドから延びた神経突起を培養可能なチャネルを有するマイクロ流体デバイスが開示されている。
特許第６４３０６８０号公報 特表２０１６－５０２９２１号公報
　しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、細胞体と軸索を分けるためにチャネルの断面積が比較的狭くなっている。そのため、軸索の成長に必要な酸素、二酸化炭素、栄養分が不足となり、１ｍｍ以上の軸索の成長には時間がかかるという課題があった。
　本発明は、上記の課題に鑑み、神経細胞と神経細胞から延びる神経突起とを短時間で効率よく分離して培養することができる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を提供することを目的とする。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスは、神経細胞を培養可能な第一チャンバと、前記第一チャンバから横方向に延設され、前記神経細胞から延びる神経突起を培養可能なチャネルとを備え、
　前記チャネルは、前記第一チャンバと連通する第一端と、前記第一端と反対側の第二端とを有し、
　前記チャネルは、前記第二端から離れた位置に、前記チャネルの天井面の一部の高さを低くして前記神経細胞の侵入を制限する障壁部を有するものである。
　この構成によれば、障壁部によって神経細胞の侵入を制限することができるため、第一チャンバで培養される神経細胞と、神経細胞から延びてチャネルで培養される神経突起を分離することができる。また、障壁部よりも第二端側で天井面の高さが高くなっていることで、神経突起に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起を短時間で成長させることができる。その結果、本発明のマイクロ流体デバイスによれば、神経細胞と神経細胞から延びる神経突起とを短時間で効率よく分離して培養することができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記チャネルは、前記チャネルの幅方向における前記神経突起の成長を抑制する一対の側壁面を有する、という構成でもよい。この構成によれば、チャネルは、神経突起の幅方向における広がりを規制して、神経突起の所定の方向への成長を促進させることができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記一対の側壁面は、互いに平行に延びる、という構成でもよい。この構成によれば、神経突起を幅方向において均一に成長させることができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記障壁部の幅は、前記チャネルの前記第二端における幅と同じである、という構成でもよい。この構成によれば、チャネルの幅（一対の側壁面の間隔）の全体に障壁部が配置されるため、障壁部によって神経細胞の侵入を適切に制限することができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記チャネルの前記第二端における幅は、１００μｍ以上３０００μｍ以下である、という構成でもよい。この構成によれば、十分な観察範囲を得ることできるとともに、神経突起の幅方向における広がりを規制しやすくなる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記障壁部の幅は、１００μｍ以上３０００μｍ以下である、という構成でもよい。この構成によれば、十分な観察範囲を得ることできるとともに、神経突起の幅方向における広がりを規制しやすくなる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスは、前記チャネルの前記第二端と連通する第二チャンバを備える、という構成でもよい。この構成によれば、第二チャンバを利用してチャネル内に培養液や薬剤を注入することができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記チャネルは、前記障壁部よりも前記第二端に近い側に、上方へ開口する開口部を有する、という構成でもよい。この構成によれば、チャネルが開口部を有することで、神経突起に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起を短時間で成長させることができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記障壁部の幅は、前記開口部の幅と同じである、という構成でもよい。この構成によれば、障壁部を通過する神経突起に、酸素と栄養分を十分に供給することができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記チャネルは、底面を有し、前記底面から前記障壁部での前記天井面までの高さが、２０μｍ以上８０μｍ以下である、という構成でもよい。この構成によれば、当該高さを２０μｍ以上とすることで、神経突起が障壁部を通過することができ、それぞれの神経突起がチャネルの幅方向の全体に亘って広がって成長しやすくなる。また、当該高さを８０μｍ以下とすることで、チャネルへ神経細胞が侵入することを効果的に抑制できる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記第一チャンバの上方に位置し、前記第一チャンバと連通するリザーバを備える、という構成でもよい。この構成によれば、リザーバに多くの培養液を貯留することができ、神経細胞及び神経突起に酸素と栄養分を十分に供給することができる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記第一チャンバの底面と前記チャネルの底面は、同一平面上に形成されている、という構成でもよい。この構成によれば、神経細胞から延びる神経突起がチャネルに侵入しやすくなる。
　本発明に係るマイクロ流体デバイスにおいて、前記第一チャンバは、前記チャネルの第一端と対向する位置に、内壁が狭くなった狭窄部を有する、という構成でもよい。この構成によれば、第一チャンバが狭窄部を有することで、第一チャンバに播種された神経細胞の位置を決めやすくなる。
　また、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、
　前記第一チャンバに前記神経細胞を播種する第一工程と、
　前記第一工程の後に、前記第一チャンバ及び前記チャネルに培養液を注入する第二工程と、を有し、
　前記第二工程において、前記障壁部での前記天井面より上側且つ前記障壁部以外での前記天井面より下側の高さまで前記培養液を注入するものである。
　また、本発明に係る別の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、
　前記第一チャンバに前記神経細胞を播種する第一工程と、
　前記第一工程の後に、前記第一チャンバ及び前記チャネルに培養液を注入する第二工程と、を有し、
　前記開口部は、前記第一チャンバの上端よりも下側に位置し、
　前記第二工程において、前記開口部より上側且つ前記第一チャンバの上端より下側の高さまで前記培養液を注入するものである。
　本発明のマイクロ流体デバイスの使用方法によれば、神経細胞と神経細胞から延びる神経突起とを短時間で効率よく分離して培養することができる。
第一実施形態に係るマイクロ流体デバイスの平面図 図１に示すマイクロ流体デバイスのII－II線断面図 第一実施形態に係るマイクロ流体デバイスの使用状態を示す模式断面図 第二実施形態に係るマイクロ流体デバイスの平面図 図４に示すマイクロ流体デバイスのＶ－Ｖ線断面図 第二実施形態に係るマイクロ流体デバイスの使用状態を示す模式断面図 第三実施形態に係るマイクロ流体デバイスの使用状態を示す模式断面図 第四実施形態に係るマイクロ流体デバイスの平面図 図８に示すマイクロ流体デバイスのIX－IX線断面図 第五実施形態に係るマイクロ流体デバイスの使用状態を示す模式断面図 第六実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図
　本発明に係るマイクロ流体デバイス及びその使用方法につき、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。
　［第一実施形態］
　＜マイクロ流体デバイスの構造＞
　図１は、第一実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の平面図である。図２は、図１に示すマイクロ流体デバイス１のII－II線断面図である。図３は、第一実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の使用状態を示す模式断面図である。
　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。なお、マイクロ流体デバイス１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。
　マイクロ流体デバイス１は、全体として直方体状をしている。マイクロ流体デバイス１は、第一チャンバ２と、第一チャンバ２からＸ方向に延設されたチャネル３とを備えている。また、マイクロ流体デバイス１は、第二チャンバ４を備えていてもよい。
　第一チャンバ２は、図３に示す神経細胞Ｃ１を培養するための空間である。チャネル３は、神経細胞Ｃ１から延びる突起状の神経突起Ｃ２を培養するための空間である。なお、本発明において、神経突起Ｃ２とは、ミエリン（髄鞘）で取り囲まれた軸索を意味する。また、第二チャンバ４は、主として培養液Ｍを貯留するための空間である。
　第一チャンバ２は、略円錐台状の凹部であって、上部が開口し、下部が閉塞されている。第一チャンバ２は、円形状の開口２ａと、円形状の底面２ｂと、開口２ａと底面２ｂを接続する内壁２ｃとを有している。
　底面２ｂの直径は、開口２ａの直径よりも小さくなっている。これにより、第一チャンバ２は、チャネル３の第一端３ａ（後述する）と対向する位置に、内壁２ｃが狭くなった狭窄部２ｄを有する。第一チャンバ２が狭窄部２ｄを有することで、第一チャンバ２に播種された神経細胞Ｃ１の位置をチャネル３近傍に決めやすくなる。
　開口２ａの直径は、例えば５００μｍ以上１００００μｍ以下である。底面２ｂの直径は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。底面２ｂより開口２ａを大きくすることで、神経細胞Ｃ１を入れるときに作業がしやすい。また、底面２ｂの直径をこの範囲とすることで、神経細胞Ｃ１の位置を決めやすくなる。
　なお、本実施形態において、第一チャンバ２は、略円錐台状の凹部であるが、これに限定されない。第一チャンバ２は、例えば、略四角錐台状の凹部であってもよい。このとき、第一チャンバ２の矩形状の底面の一辺は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。
　また、底面２ｂの中心は、開口２ａの中心よりもチャネル３の近くに配置されている。これにより、神経細胞Ｃ１をチャネル３に近付けることができるため、神経細胞Ｃ１から延びる神経突起Ｃ２がチャネル３に侵入しやすい。
　第二チャンバ４は、円柱状の凹部であって、上部が開口し、下部が閉塞されている。第二チャンバ４は、円形状の開口４ａと、円形状の底面４ｂと、開口４ａと底面４ｂを接続する内壁４ｃとを有している。開口４ａと底面４ｂの直径は、例えば５００μｍ以上１００００μｍ以下である。なお、第二チャンバ４は、第一チャンバ２のように略円錐台状や略四角錐台状の凹部でもよい。
　チャネル３は、第一チャンバ２と連通する第一端３ａと、第二チャンバ４と連通する第二端３ｂとを有している。チャネル３の第一端３ａは、第一チャンバ２の内壁２ｃの下端に接続されている。また、チャネル３の第二端３ｂは、第二チャンバ４の内壁４ｃの下端に接続されている。
　また、チャネル３は、図１に示すように、一対の側壁面３ｃ，３ｃを有している。チャネル３は、一対の側壁面３ｃ，３ｃを有することで、幅方向（Ｙ方向）における神経突起Ｃ２の成長を抑制することができる。これにより、チャネル３は、神経突起Ｃ２の幅方向における広がりを規制して、神経突起Ｃ２のＸ方向への成長を促進させることができる。側壁面３ｃは、Ｘ方向に沿って延びている。また、一対の側壁面３ｃ，３ｃは、互いに平行に延びるのが好ましい。
　一対の側壁面３ｃ，３ｃの間隔、すなわちチャネル３の幅Ｗ（図１を参照）は、１００μｍ以上３０００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上１２００μｍ以下がより好ましい。幅Ｗを１００μｍ以上とすることで、十分な観察範囲を得ることができる。一方、幅Ｗを３０００μｍ以下とすることで、神経突起Ｃ２の幅方向（Ｙ方向）における広がりを規制しやすくなる。
　第一チャンバ２及び第二チャンバ４の幅（Ｙ方向の大きさ）は、チャネル３の幅Ｗよりも広いことが好ましい。これにより、第一チャンバ２及び第二チャンバ４に培養液Ｍや薬剤を注入しやすくなる。
　また、チャネル３は、図２に示すように、底面３ｄと、天井面３ｅとを有している。底面３ｄは、Ｘ方向に沿って延びている。チャネル３の底面３ｄは、第一チャンバ２の底面２ｂと同一平面上に形成されている。これにより、神経細胞Ｃ１から延びる神経突起Ｃ２がチャネル３に侵入しやすい。ただし、チャネル３の底面３ｄは、第一チャンバ２の底面２ｂと必ずしも同一平面上に形成されている必要はなく、チャネル３の底面３ｄと第一チャンバ２の底面２ｂは、高さが異なっていてもよい。
　また、チャネル３は、第二端３ｂから離れた位置に、天井面３ｅの一部の高さを低くする障壁部３１を有している。障壁部３１が形成された部分のチャネル３は、扁平な断面形状となっている。障壁部３１は、第一チャンバ２に播種された神経細胞Ｃ１のチャネル３への侵入を制限する。これにより、神経突起Ｃ２のみをチャネル３内で成長させることができる。
　なお、本実施形態において、障壁部３１は、チャネル３の第一端３ａに設けられているが、これに限定されない。障壁部３１は、第一端３ａから離れた位置に設けられてもよい。
　天井面３ｅは、障壁部３１の下面である低天井面３ｆと、底面３ｄからの高さが低天井面３ｆよりも高い高天井面３ｇとを有している。すなわち、天井面３ｅは、階段状に形成されている。
　底面３ｄから低天井面３ｆまでの高さＨは、２０μｍ以上８０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上６０μｍ以下がより好ましい。高さＨを２０μｍ以上とすることで、神経突起Ｃ２が障壁部３１を通過することができ、それぞれの神経突起Ｃ２がチャネル３の幅方向（Ｙ方向）の全体に亘って広がって成長しやすくなる。一方、高さＨを８０μｍ以下とすることで、チャネル３へ神経細胞Ｃ１が侵入することを効果的に抑制できる。
　障壁部３１の長さ（低天井面３ｆの長さ）Ｌは、１ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下がより好ましい。障壁部３１の長さＬを１ｍｍ以下とすることで、チャネル３の延設方向（Ｘ方向）への神経突起Ｃ２の成長が早くなり、本来の神経突起Ｃ２の成長に近付けることができる。
　チャネル３が障壁部３１よりも第二端３ｂ側に高天井面３ｇを有することで、神経突起Ｃ２に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起Ｃ２を短時間で成長させることができる。
　マイクロ流体デバイス１を構成する材料は、透明な熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂の例としては、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）等が挙げられる。マイクロ流体デバイス１を構成する熱可塑性樹脂としては、医療用グレードのＣＯＰが特に好ましい。
　以上のように、本実施形態のマイクロ流体デバイス１は、神経細胞Ｃ１を培養可能な第一チャンバ２と、第一チャンバ２から横方向（本実施形態ではＸ方向）に延設され、神経細胞Ｃ１から延びる神経突起Ｃ２を培養可能なチャネル３とを備える。チャネル３は、第一チャンバ２と連通する第一端３ａと、第一端３ａと反対側の第二端３ｂとを有し、チャネル３は、第二端３ｂから離れた位置に、チャネル３の天井面３ｅの一部の高さを低くして神経細胞Ｃ１の侵入を制限する障壁部３１を有する。この構成によれば、障壁部３１によって神経細胞Ｃ１と神経突起Ｃ２とを効率よく分離した状態で培養することができる。さらに、障壁部３１よりも第二端３ｂ側で天井面３ｅが高くなっていることで、神経突起Ｃ２に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起Ｃ２を短時間で成長させることができる。
　＜マイクロ流体デバイスの使用方法＞
　次に、マイクロ流体デバイス１の使用方法について説明する。具体的には、マイクロ流体デバイス１を用いて神経細胞Ｃ１の培養を行う方法である。
　初めに、第一工程において、開口２ａから第一チャンバ２に神経細胞Ｃ１を播種する。なお、神経細胞Ｃ１はスフェロイドまたはオルガノイドの状態で播種される。なお、神経細胞Ｃ１としては神経細胞のスフェロイド、神経細胞のオルガノイドに限られず、神経細胞自身が分散した培養液であってもよい。次いで、第二工程において、第一チャンバ２及びチャネル３に培養液Ｍを注入する。培養液Ｍは、第二チャンバ４にも注入される。図３に示す例では、培養液Ｍは、チャネル３の天井面３ｅより上側の高さまで注入されている。この状態で神経細胞Ｃ１が第一チャンバ２にて数日間培養されることで、神経細胞Ｃ１から神経突起Ｃ２が延びて、チャネル３へ侵入していく。このとき、障壁部３１によって神経細胞Ｃ１の侵入が制限されるため、神経細胞Ｃ１と神経突起Ｃ２とを分離した状態で培養することができる。チャネル３にて培養された神経突起Ｃ２は、外部から観察することができる。神経突起Ｃ２は、例えば、マイクロ流体デバイス１の下面側（＋Ｚ方向側）から蛍光顕微鏡等を使って観察される。この際、チャネル３内の培養液Ｍは、天井面３ｅに接しているため、培養液Ｍの液面のメニスカスにより観察性が損なわれることがない。なお、ここで播種するとは、空の第一チャンバ２やチャネル３に培養液を入れた後にスフェロイド、オルガノイド、及び／または神経細胞が含まれる培養液を入れる場合や、空の第一チャンバ２に直接神経細胞等が含まれる培養液を入れる場合を含む概念である。
　その後、例えば第二チャンバ４の開口４ａから薬剤を投与して、神経突起Ｃ２に対する薬剤の薬効及び／又は毒性を評価することができる。以上のように、本発明のマイクロ流体デバイス１によれば、培養から薬剤試験、観察評価までの一連の操作を一つのデバイス内で実施することができる。
　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請求の範囲によって示され、さらに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。
　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。
　［第二実施形態］
　本発明に係るマイクロ流体デバイスの第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を主として説明する。なお、第一実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図４は、第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の平面図である。図５は、図４に示すマイクロ流体デバイス１のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、第二実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の使用状態を示す模式断面図である。マイクロ流体デバイス１において、チャネル３は、障壁部３１よりも第二端３ｂに近い側に、上方へ開口する開口部３２を有する、という構成でもよい。言い換えると、チャネル３の天井面が開口部３２を有する、という構成でもよい。この例では、第一実施形態の高天井面３ｇが存在せず、チャネル３は開口部３２によって上方に開口している。チャネル３が開口部３２を有することで、図６に示すように、神経突起Ｃ２に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起Ｃ２を短時間で成長させることができる。
　［第三実施形態］
　本発明に係るマイクロ流体デバイスの第三実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を主として説明する。なお、第一実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図７は、第三実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の使用状態を示す模式断面図である。第三実施形態では、チャネル３の高天井面３ｇが、第一実施形態に比べて高くなっており、第二工程において、障壁部３１での天井面３ｅ（低天井面３ｆ）より上側且つ障壁部３１以外での天井面３ｅ（高天井面３ｇ）より下側の高さまで培養液Ｍを注入する。
　第三実施形態に係るマイクロ流体デバイス１は、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、神経突起Ｃ２に酸素と栄養分を十分に供給することができるため、神経突起Ｃ２を短時間で成長させることができる。また、第三実施形態に係るマイクロ流体デバイス１は、チャネル３が開口部３２を有する第二実施形態に比べ、培養液Ｍの蒸発を抑えることができ、且つチャネル３の強度を高めることができる。
　［第四実施形態］
　本発明に係るマイクロ流体デバイスの第四実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を主として説明する。なお、第一実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図８は、第四実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の平面図である。図９は、図８に示すマイクロ流体デバイス１のIX－IX線断面図である。第四実施形態の第一チャンバ２は、直方体状の上部２１と、略円錐台状の下部２２とを有している。開口２ａの形状は、底面２ｂの形状と異なっており、開口２ａは矩形状を呈している。また、第一チャンバ２の上部２１は、第一チャンバ２の下部２２に比べ、図８に示すように平面視で広くなっている。これにより、上部２１はリザーバとして機能し、第一チャンバ２は、上部２１に多くの培養液Ｍを貯留することができる。第二チャンバ４は、第一チャンバ２と略同様の形状をしており、第二チャンバ４も、多くの培養液Ｍを貯留することができる。
　［第五実施形態］
　本発明に係るマイクロ流体デバイスの第五実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を主として説明する。なお、第一実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図１０は、第五実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の使用状態を示す模式断面図である。第五実施形態では、チャネル３の開口部３２は、第一チャンバ２の上端よりも下側に位置している。開口部３２は、障壁部３１の上端と同じ高さであり、障壁部３１の上端は、第一チャンバ２の上端よりも下側に位置しているとも言える。
　第五実施形態では、第二工程において、開口部３２より上側且つ第一チャンバ２の上端より下側の高さまで培養液Ｍを注入する。これにより、第一チャンバ２の上部は、開口部３２を介してチャネル３と連通する。その結果、第一チャンバ２内の神経細胞Ｃ１から生成される神経突起Ｃ２の成長因子が、開口部３２を通じてチャネル３内の培養液Ｍに混ざりやすくなり、神経突起Ｃ２の成長を促すことができる。
　［第六実施形態］
　本発明に係るマイクロ流体デバイスの第六実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を主として説明する。なお、第一実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図１１は、第六実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の断面図である。マイクロ流体デバイス１は、第一チャンバ２の上方に位置し、第一チャンバ２と連通するリザーバ５を備えている。また、マイクロ流体デバイス１は、第二チャンバ４の上方に位置し、第二チャンバ４と連通するリザーバ５を備えていてもよい。リザーバ５は、多くの培養液Ｍを貯留することができる。
　なお、図１１では、リザーバ５は第一チャンバ２及び第二チャンバ４と別の構成として示しているが、一体の構成としてもよい。すなわち、リザーバを第一チャンバ２及び第二チャンバ４の一部として構成してもよい。例えば、図８及び図９に示す第四実施形態において、第一チャンバ２の上部２１は、リザーバとして機能している。
　１　　：マイクロ流体デバイス
　２　　：第一チャンバ
　２ａ　：第一チャンバの開口
　２ｂ　：第一チャンバの底面
　２ｃ　：第一チャンバの内壁
　２ｄ　：狭窄部
　３　　：チャネル
　３ａ　：チャネルの第一端
　３ｂ　：チャネルの第二端
　３ｃ　：チャネルの側壁面
　３ｄ　：チャネルの底面
　３ｅ　：チャネルの天井面
　３ｆ　：低天井面
　３ｇ　：高天井面
　４　　：第二チャンバ
　４ａ　：第二チャンバの開口
　４ｂ　：第二チャンバの底面
　４ｃ　：第二チャンバの内壁
　５　　：リザーバ
　２１　：第一チャンバの上部
　２２　：第一チャンバの下部
　３１　：障壁部
　３２　：開口部
　Ｃ１　：神経細胞
　Ｃ２　：神経突起
　Ｈ　　：チャネルの底面から低天井面までの高さ
　Ｗ　　：チャネルの幅
　Ｌ　　：障壁部の長さ
　Ｍ　　：培養液
 
 

Claims (15)

  1. 　神経細胞を培養可能な第一チャンバと、前記第一チャンバから横方向に延設され、前記神経細胞から延びる神経突起を培養可能なチャネルとを備え、
    　前記チャネルは、前記第一チャンバと連通する第一端と、前記第一端と反対側の第二端とを有し、
    　前記チャネルは、前記第二端から離れた位置に、前記チャネルの天井面の一部の高さを低くして前記神経細胞の侵入を制限する障壁部を有する、マイクロ流体デバイス。
  2. 　前記チャネルは、前記チャネルの幅方向における前記神経突起の成長を抑制する一対の側壁面を有する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  3. 　前記一対の側壁面は、互いに平行に延びる、請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
  4. 　前記障壁部の幅は、前記チャネルの前記第二端における幅と同じである、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
  5. 　前記チャネルの前記第二端における幅は、１００μｍ以上３０００μｍ以下である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  6. 　前記障壁部の幅は、１００μｍ以上３０００μｍ以下である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  7. 　前記チャネルの前記第二端と連通する第二チャンバを備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  8. 　前記チャネルは、前記障壁部よりも前記第二端に近い側に、上方へ開口する開口部を有する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  9. 　前記障壁部の幅は、前記開口部の幅と同じである、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
  10. 　前記チャネルは、底面を有し、前記底面から前記障壁部での前記天井面までの高さが、２０μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  11. 　前記第一チャンバの上方に位置し、前記第一チャンバと連通するリザーバを備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  12. 　前記第一チャンバの底面と前記チャネルの底面は、同一平面上に形成されている、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  13. 　前記第一チャンバは、前記チャネルの第一端と対向する位置に、内壁が狭くなった狭窄部を有する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  14. 　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、
    　前記第一チャンバに前記神経細胞を播種する第一工程と、
    　前記第一工程の後に、前記第一チャンバ及び前記チャネルに培養液を注入する第二工程と、を有し、
    　前記第二工程において、前記障壁部での前記天井面より上側且つ前記障壁部以外での前記天井面より下側の高さまで前記培養液を注入する、マイクロ流体デバイスの使用方法。
  15. 　請求項８に記載のマイクロ流体デバイスの使用方法であって、
    　前記第一チャンバに前記神経細胞を播種する第一工程と、
    　前記第一工程の後に、前記第一チャンバ及び前記チャネルに培養液を注入する第二工程と、を有し、
    　前記開口部は、前記第一チャンバの上端よりも下側に位置し、
    　前記第二工程において、前記開口部より上側且つ前記第一チャンバの上端より下側の高さまで前記培養液を注入する、マイクロ流体デバイスの使用方法。
     
     
     
     
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