在疾病診斷與生物醫學研究領域，單細胞分析是解析細胞異質性的關鍵工具。傳統的單細胞分析手段，如光學顯微鏡或流式細胞術，常因操作復雜、成本高昂或侵入性強等限制，難以滿足高通量、高靈敏度的研究需求。阻抗與介電光譜（IDS）技術作為一種非侵入、可實時監測且具備高通量潛力的方法，已成為單細胞分析的重要技術路徑。其原理是當細胞或顆粒通過微流道中電極產生的電場時，會擾動電場并產生與其自身電學特性及空間位置相對應的電信號。然而，在非均勻電場中，顆粒若在垂直方向上發生偏移，會顯著影響電場分布的對稱性，導致信號振幅失真，從而降低檢測的準確性與可重復性。

為解決這一難題，來自曼徹斯特大學與墨爾本大學的聯合研究團隊設計了一種集成噴嘴結構的3D打印微流控芯片，通過兩級鞘流實現可調的三維流體動力學聚焦。該研究以“Precision flow focusing in 3D printed microchannels for enhanced impedance spectroscopy"為題，發表于國際期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》上。

該創新微流控芯片的核心在于其獨特的噴嘴結構，該結構能夠將樣本流主動抬升至微通道底部上方，有效避免了顆粒與通道壁面的非特異性相互作用。結合自上而下的鞘流約束和下游收縮段的聚焦效應，該系統實現了顆粒在通過傳感區域時的三維精確定位。而實現這一復雜三維結構的關鍵制造技術，正是摩方精密的面投影微立體光刻（PμSL）技術和復合精度光固化3D打印技術。研究團隊采用摩方精密microArch® D1025（精度：10&25μm）3D打印系統，以HTL樹脂為材料，一次性成功成型了包含120μm半徑噴嘴、800μm寬主通道以及100μm寬收縮段的多尺度集成微流控芯片。

如圖1所示，通過調節流量比Q2/Qt，粒子可被精確地推向電極附近，而無需依賴淺通道或復雜電極配置。這種可調諧性使得系統能夠適應不同應用場景，從細胞分析到化學檢測，均表現出優異的適應性。

進一步地，圖2詳細闡釋了三維流體聚焦的機制。系統采用三階段聚焦策略：首先，鞘流F1與噴嘴結合實現側向和部分垂直聚焦；其次，頂部鞘流F2增強垂直約束；最后，下游收縮段鞏固整體聚焦效果。這種配置確保了粒子在通過傳感區域時始終靠近共面電極，從而優化信號采集。

通過熒光成像和阻抗光譜學實驗，研究團隊驗證了聚焦效率。圖3展示了模擬結果，揭示了微通道結構對流體動力學的影響。當流量比Q1/Qs從0.99變化至100時，聚焦寬度可在0.07至0.65倍通道寬度間調節，體現了高度的可調性。同時，垂直聚焦通過共聚焦顯微鏡量化，顯示在Q2/Qt=0.9時，粒子距電極距離可降至10μm以下，顯著提升信號質量。

實驗部分采用熒光微球作為模型系統，在總流量固定為100 μL/min的條件下，通過調節鞘流比例實現粒子定位。圖4的熒光成像結果直觀呈現了側向和垂直聚焦的效果。隨著Q2/Qt的增加，粒子流高度逐漸降低，寬度略有增加，但收縮區域有效抵消了這種擴散，確保粒子在傳感區域內保持緊密聚集。這種設計在300μm通道中實現了聚焦流尺寸從71×70.5至121×10.95μm的動態范圍，適用于多種粒子尺寸。

在電學表征中，阻抗信號幅度隨粒子垂直位置變化，模擬與實驗數據高度吻合。圖5展示了測量設置和結果，當Q2/Qt=0.9時，信噪比達到峰值17.38 dB，且信號變異性低。統計分析顯示，所有流量條件間均存在顯著差異，凸顯了優化垂直聚焦的重要性。這一發現為阻抗細胞術提供了可靠基礎，無需依賴復雜后處理即可實現高精度檢測。

在本項研究里，摩方精密的多精度制造能力使得復雜的噴嘴結構和收縮區域能夠一次成型，避免了傳統多層光刻技術所需的復雜對齊和鍵合步驟，不僅簡化了制造流程，也增強了器件的整體性和功能集成度，為微流控芯片的設計提供了幾何靈活性與快速原型驗證能力。

作為摩方精密高技術水平的雙精度microArch® Dual系列設備（D0210、D1025），創新實現了同層（XY軸方向）和不同層（Z軸方向）均能實現不同精度的切換打印，并依舊保持了超高精密、超高公差控制能力，全新搭載自動水平調節系統，使工業級3D打印更智能、更穩定、更高效。在打印尺度方面，該系列實現了從2μm到100mm×100mm×50mm的跨尺度精密加工能力，突破傳統制造在尺寸與精度上的協同局限。在快速原型制作領域，這一能力為生物醫療、精密電子、5G通信、半導體等高精尖行業的創新研發，提供了兼具高速響應、靈活迭代與顯著降本增效的全新解決方案。

隨著精準醫療邁向個體化診療新階段，摩方精密持續加碼研發投入，致力于推動微納3D打印技術向更高水平演進。未來，摩方精密將通過提供兼具超高精度與高度定制化能力的精密制造解決方案，在更廣闊的前沿領域發揮關鍵作用，從個性化醫療設備到定制化傳感器，從微型光學元件到微流控系統，為科研探索與產業升級提供關鍵支撐。