一、引言
單細胞成像的核心挑戰：穩定、高速、可控的流體環境
單細胞成像技術對觀察癌細胞行為、藥物反應與微環境適應具有重要價值。然而，成像品質並非僅依賴光學設備的解析度，而是深受流體控制精準度的影響。研究者希望能在高速流動下，引導細胞穩定通過成像區域，同時維持細胞自然狀態，並確保整個流程的可重複性。
但高速流動往往伴隨壓力波動、脈動效應與細胞漂移，而多種介質的切換又可能使流速短暫失穩，使實驗結果難以一致。這些問題在觀察細胞的微小形變或動態反應時尤其明顯。
在香港大學的研究案例中，團隊需要在高速條件下持續觀察單一細胞的行為，並在不同化學或生理條件之間提出即時切換要求，傳統微流控設備難以達到這種精度。因此，他們開始尋找能同時兼具高速穩定、快速反應與智慧化流程控制的系統。
二、研究背景：高速流動下的穩定性為什麼難以達成？
為了研究腫瘤細胞在流動環境中的行為，香港大學研究團隊必須維持足夠高的流量（通常位於 100–400 µL/min），使細胞能順利進入成像視野並保持連續流動。
然而在如此高速的條件下，任何微小的流量波動都會造成細胞軌跡偏移。如果細胞在成像過程中位置不穩，影像便難以聚焦，分析線條及邊界也可能模糊，使影像品質不足以進行後續計算或定量。
此外，單細胞研究往往需要在不同溶液間切換，例如：
培養基 → 染色液
荷載溶液 → 洗滌液
生理刺激液 → 回復緩衝液
傳統切換機制會產生明顯延遲，流速在切換瞬間波動，造成壓力變化，使細胞受力不均，進而影響其真實生理狀態，也讓影像難以呈現可靠結果。
因此，單細胞成像的挑戰不僅是流速要快，更是要「快而穩」。
三、技術需求：什麼樣的微流控能力才能支撐單細胞成像？
為使研究順利進行，研究團隊列出以下核心需求：
在高速下仍能保持極低脈動與穩定輸出
快速、乾淨的溶液切換，不造成細胞受力變化
可整合流量感測與自動化流程，支援長時間成像
能維持細胞活性，使其行為不受設備干擾
具有足夠精準度，使細胞影像可被量化分析
傳統注射式幫浦因其機械原理，天生較難解決脈動、滯後與切換波動問題，因此不適合高速成像。這也成為研究團隊尋找替代方案的主要原因。
四、技術導入：Elveflow 微流控的壓力控制如何解決問題
在評估多家設備後，香港大學團隊選擇導入宏虹 Elveflow 微流控壓力控制系統。這套系統的核心優勢，在於利用空氣壓力調控液體流速，取代傳統的機械式推動方式，使流體輸出更平滑、更快速，且幾乎沒有機械慣性。
1. 在高速操作下維持穩定流速與低脈動
系統採用專利壓力回授技術，搭配高響應壓電閥，在 100–400 μL/min 的高速條件下仍能維持極低脈動。實測結果顯示，流量波動可被控制在 ±0.1% 以內，遠優於傳統注射幫浦常見的 ±5–10% 波動幅度。這種穩定性對於維持細胞位置、提升影像清晰度與確保分析可靠性至關重要。
2. 毫秒級無縫切換，保持細胞自然狀態
內建高速旋轉閥能在150 毫秒內完成不同溶液之間的切換，且切換過程幾乎不會引發流速或壓力波動。此項特性讓研究人員能在成像進行中，即時切換試劑、染色液或刺激溶液，而不干擾細胞狀態或成像品質，特別適合需要觀察瞬態反應或條件變化的實驗。
3. 智慧化流程管理，支援複雜實驗設計
系統所搭配的軟體提供高度可編程的參數設定，包括流速漸變、定時切換與條件式觸發等，能精準重現複雜的微環境變化。這項能力讓香港大學研究團隊得以模擬更貼近體內的流體力學環境，並獲得具有生理意義且易於重複的數據。
五、研究成果：穩定、高解析且具可重複性的單細胞影像
導入 Elveflow 系統後，香港大學研究團隊在單細胞成像的各項表現均有明顯提升：
1.影像穩定度提高
細胞在高速流動中依然維持自然位置與狀態，使影像資訊更具解析度。
2.溶液切換不再干擾細胞反應
毫秒級的切換速度讓流程更順暢，細胞受到的壓力變化最小化。
3.實驗可重複性大幅提高
同一流程在不同時段重複操作，影像品質與細胞行為趨於一致，適合用於量化分析。
4.整體研究效率提升
研究人員能更快速取得可用影像並減少失敗實驗，降低時間與成本消耗。
這項專案的合作證實，高精度微流控技術能有效支撐複雜的生醫實驗，使研究成果更可靠且具備跨實驗比較價值。
六、結語：微流控技術推動生醫研究往更高解析度前進
香港大學與宏虹 Elveflow 微流控系統的合作，充分展現精密流體控制在單細胞成像中的價值。高速且低脈動的流體輸出，使細胞在成像期間維持自然狀態；快速切換與智慧化流程管理則讓操作更順暢，並確保後續分析所需的資料品質。
透過這套系統，研究團隊得以以更高解析度觀察細胞動態，進一步拓展腫瘤生物學、藥物反應分析與微環境模擬等研究方向，為後續科學探究奠定更穩固、精確的技術基礎。
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