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宏虹分享｜微流控液滴生成系統完整指南：實驗操作流程、液滴參數優化與常見問題解析（下）
preamble
上篇文章中，我們已為您介紹微流控液滴生成的核心原理與系統組成。本篇將進一步聚焦於實務應用層面，分享更具操作性的標準化實驗流程，並同步整理常見問題排除方法與參數優化建議，協助研究人員快速建立穩定且可重現的液滴生成流程。
本方案結合宏虹 Elveflow 微流控液滴生成套件與 Microfluidic ChipShop 微流控晶片，即使不具備微流控領域的專業背景，也能透過標準化操作流程完成系統建置與實驗導入。
透過精準的壓力／流量控制與完整的參數調整機制，可穩定實現油包水（W/O）單分散液滴的生成、尺寸控制與條件優化，並可廣泛應用於生物醫學、材料合成、高通量篩選等多元研究情境。
01 宏虹 Elveflow 微流控系統
標準化實驗流程
本流程完整遵循 Elveflow 官方操作規範，依序涵蓋實驗前準備、系統建置與校正、液滴生成與控制，以及實驗後清潔四大步驟。整體操作簡單，適合作為微流控液滴生成實驗的標準流程參考。
實驗前準備
Software Installation
於電腦安裝 Elveflow ESI 控制軟體，並參考官方教學完成基礎設定，同時下載各設備使用者指南備用。
試劑配置
水相（分散相）可使用超純水或實驗用緩衝液，建議先以 0.22 μm 濾膜過濾，避免顆粒阻塞晶片。 油相（連續相）可直接使用套件配置的 FluoSurf 2% in HFE-7500；若需調整濃度，可依液滴穩定性需求稀釋至 0.5%–2%。
Attention:所有試劑需於通風櫥內操作，避免長時間暴露於空氣中造成污染；儲液容器也應加蓋密封。
設備檢查
檢查所有管路與連接器是否完整無損，確認晶片無刮痕或阻塞，同時確認流量感測器與壓力控制器表面乾淨無污染。
系統建置與設備校正
Hardware Connections
依照「儲液容器 → 流量感測器 → 流體阻力元件 → Mini Luer 接頭 → MCS 晶片 → 收集裝置」的順序完成管路連接，並確認各模組方向與接口位置正確。
關鍵要求
流體阻力元件需安裝於流量感測器下游，以提升流量控制穩定性。同時，所有接頭皆需確實鎖緊，避免實驗過程中發生滲漏。
全系統連接示意圖｜點擊圖片可開啟大圖
管路與晶片連接實拍圖｜點擊圖片可開啟大圖
流量感測器校正
於 Elveflow ESI 軟體中新增並校正 MFS-2+ 感測器。油相建議選擇 Isopropyl 作為校正參考，水相則選擇 Water 作為校正參考，以確保流量讀值準確。
提醒：若使用非標準油相或不同濃度表面活性劑，建議依實際液體特性重新確認校正參數，以降低流量讀值誤差。
油相校正參數｜點擊圖片可開啟大圖
液滴生成與精準控制
壓力模式填充與排泡
先以壓力模式注入油相與水相，並耐心排除管路與晶片內的所有氣泡。氣泡是影響液滴穩定性的主要因素之一，因此需確認完全排泡後，再進行下一步操作。
Attention:可先將管路填滿液體後再連接晶片，以縮短填充與排泡時間。出口管路需浸入收集液中，避免前液影響流量穩定性。
流量模式切換與參數調整
在 Elveflow ESI 軟體中切換至 Sensor（流量模式），並設定建議的 PI 參數（P = 0.01，I = 0.005），以維持流量穩定。初始建議流量可設定為水相 1 μL/min、油相 50 μL/min，並透過顯微鏡觀察液滴生成狀態。接著可依目標粒徑與生成頻率，微調油相與水相流量，完成精準的液滴參數控制。
Attention:在流量模式下，若需調整 PI 參數，建議先切回壓力模式，完成調整後再切回流量模式，以避免出現流量溢流或瞬間波動。
如何在 ESI 軟體中由壓力控制切換至流量控制｜點擊圖片可開啟大圖
實驗後清潔與設備維護
完成實驗後的必要維護流程
實驗結束後，建議立即進行系統清潔與設備整理，以降低殘留造成的流路阻塞風險，同時延長設備與耗材使用壽命。
晶片清潔
以異丙醇（IPA）沖洗晶片流道。
管路維護
清除殘留試劑並保持管路乾燥。
設備乾燥
使用壓縮空氣吹乾感測器與元件。
維護提醒： 若未及時清潔，殘留試劑可能造成流道阻塞、流量讀值異常或設備壽命下降。建議每次實驗完成後皆執行標準清潔流程。
02
液滴粒徑／頻率精準參數指南
MCS Fluidic 440（50–80 μm）與 Fluidic 947（10–40 μm）晶片具備不同噴嘴尺寸，可對應不同的油相與水相流量參數。一般而言，液滴粒徑會隨水相流量增加而變大，生成頻率則會隨油相流量增加而提高。以下為官方實測核心參數，適用於 CV < 3% 的單分散液滴生成條件，可作為實驗設定參考。
1. MCS Fluidic 440 晶片核心參數
| 噴嘴尺寸 | 水相流量 （μL/min） | 油相流量 （μL/min） | 液滴粒徑 （μm） | 生成頻率 （Hz） |
|---|---|---|---|---|
| 80 μm | 0.4 | 50 | 83 | 13 |
| 70 μm | 0.6 | 52 | 73 | 43 |
| 60 μm | 0.5 | 50 | 62 | 69 |
| 50 μm | 1.0 | 50 | 52 | 81 |
參數提醒： 實際液滴粒徑與生成頻率仍可能受到試劑性質、表面活性劑濃度、管路阻抗與環境條件影響。建議以表格參數作為初始條件，再依顯微鏡觀察結果進行微調。
Fluidic 440 詳細參數地圖
Fluidic 440 晶片包含 4 種噴嘴尺寸，可依不同水相與油相流量組合，對應不同液滴粒徑與生成頻率。以下參數地圖可作為實驗條件微調時的參考。
Design #1–#2｜80 μm nozzle（CV < 2%）
Design #3–#4｜70 μm nozzle（CV < 2%）
Design #5–#6｜60 μm nozzle（CV < 2%）
Design #7–#8｜50 μm nozzle（CV < 2%）
點擊圖片可開啟大圖查看詳細參數。建議先依據目標液滴粒徑選擇對應噴嘴尺寸，再參考表格中的水相／油相流量組合進行初始設定。實際實驗時，仍需搭配顯微鏡觀察結果微調參數。
2. MCS Fluidic 947 晶片核心參數
| 噴嘴尺寸 | 水相流量 （μL/min） | 油相流量 （μL/min） | 液滴粒徑 （μm） | 生成頻率 （Hz） | 性能表現 |
|---|---|---|---|---|---|
| 30 μm | 0.5 | 50 | 30 | 109 | CV < 1.5% |
| 20 μm | 0.5 | 60 | 20 | 385 | CV < 1.5% |
| 15 μm | 0.5 | 60 | 14.5 | 590 | 輕微多分散 |
| 10 μm | 0.5 | 65 | 9.5 | 910 | CV < 3% |
參數觀察： 隨噴嘴尺寸縮小，液滴粒徑同步下降，而生成頻率則明顯提升。若目標為 10–15 μm 小粒徑液滴，建議優先觀察液滴均一性與流量穩定性，並搭配顯微鏡即時微調參數。
Fluidic 947 詳細參數地圖
Fluidic 947 晶片適用於小粒徑液滴生成，包含 10、15、20 與 30 μm 等不同噴嘴尺寸。以下參數地圖可協助研究人員依目標液滴粒徑、生成頻率與均一性需求，選擇合適的水相與油相流量組合。
Design #7–#8｜30 μm nozzle（CV < 1.5%）
Design #5–#6｜20 μm nozzle（CV < 1.5%）
Design #1–#2｜10 μm nozzle（CV < 3%）
Design #3–#4｜15 μm nozzle（CV < 2%）
使用建議： 點擊圖片可開啟大圖查看詳細參數。若追求較高均一性，可優先參考 20 μm 與 30 μm 噴嘴條件；若需建立 10–15 μm 小粒徑液滴，建議同步觀察液滴穩定性與是否出現多分散現象，再逐步微調油相與水相流量。
03
常見問題排除與解決方法
實驗過程中常見的異常包含氣泡、阻塞、連接滲漏與參數設定不當。以下整理常見現象、可能原因與對應解法，建議依優先順序逐步排查，提升問題處理效率。
01
流量感測器讀數忽高忽低，並逐漸恢復
可能原因
系統內有氣泡，氣泡通過感測器時無法被準確偵測。
解決方法
- 保持壓力與流量穩定，讓氣泡隨流體排出。
- 實驗前充分排泡。
- 試劑建議先過濾並脫氣。
02
流量無法穩定，始終偏離設定值
可能原因
流體阻力元件未正確安裝、PI 參數設定不當，或系統出現滲漏。
解決方法
- 確認流體阻力元件是否安裝於感測器下游。
- 降低 P 值以提升流量穩定性，PI 參數可先維持 P = 0.01、I = 0.005。
- 檢查所有接頭是否密封，並修復滲漏點。
03
晶片內只有單一相流體進入
可能原因
感測器接反、通道壓力不足，或管路出現滲漏。
解決方法
- 確認感測器出口方向與流體流向是否正確。
- 提高未進入晶片相別的壓力或流量。
- 檢查管路是否有斷裂、鬆脫或滲漏。
04
晶片阻塞，液滴停止生成
可能原因
試劑未過濾、含有顆粒雜質，或氣泡卡在噴嘴位置。
解決方法
- 提高兩相壓力，嘗試將雜質或氣泡沖出。
- 若仍無法排除，建議更換晶片。
- 後續試劑需以 0.22 μm 濾膜過濾，避免顆粒進入晶片。
05
OB1 控制器噪音過大
可能原因
系統供氣不穩、流體管路洩漏，或壓力轉換件鬆動。
解決方法
- 檢查外部氣源是否穩定。
- 檢查流體接頭與氣動接頭是否確實密封。
- 確認轉接件固定狀態，並修復滲漏點。
04
常見問題（FAQ）
Q1：能否透過切換油相／水相入口，生成水包油（O/W）液滴？
不能。本方案使用的 MCS 晶片為 Topas 疏水材質，主要適用於油包水（W/O）液滴生成。若需生成水包油（O/W）液滴，需使用親水材質晶片（如玻璃晶片），或洽詢 MCS 進行客製化配置。
Q2：如何優化 10–15 μm 小粒徑液滴生成？
可將油相 MFS-2+ 感測器更換為 MFS-3+ 感測器，並搭配 23-1 流體阻力元件（41 cm，175 μm 內徑）。此配置可將油相流量範圍提升至 25–500 μL/min，進一步放大油相／水相流量比例，實現 10–15 μm 液滴的單分散穩定生成（CV < 3%）。實測條件可參考：10 μm 噴嘴，水相 0.5 μL/min，油相 65 μL/min，粒徑 9.5 μm，生成頻率 910 Hz。
Q3：如何提升流量控制的響應速度？
建議先以基礎 PI 參數（P = 0.01，I = 0.005）確保系統穩定性。若響應速度偏慢，可小幅提高 P 值，例如調整至 P = 0.02、I = 0.01，以提升流量控制反應速度。不過，調整後仍需透過顯微鏡即時觀察液滴狀態，避免因響應過快導致粒徑波動。
Q4：如何適配非標準試劑或油相？
若實驗使用非 HFE-7500 油相，建議重新校正流量感測器。可依照 MFS 感測器官方校正流程，以實驗用油相作為標準液體，完成校正後設定比例因子與偏移量，確保流量檢測精準。同時，也需依表面活性劑類型與濃度，選擇合適的油相體系。
05
方案總結
宏虹 Elveflow × Microfluidic ChipShop 微流控液滴生成方案，是一套兼具標準化、高性價比與易上手特性的液滴生成解決方案。透過精準的壓力／流量控制與專用晶片的完整搭配，研究人員可穩定實現 10–80 μm 油包水（W/O）液滴的高均一性生成。即使不具備微流控專業背景，也能依循標準化流程快速完成實驗建置。
此外，系統支援彈性的參數優化與配件升級，可依據不同實驗需求調整條件，適配小粒徑、高通量、非標準試劑等多元應用，是生物醫學、材料科學與高通量篩選等研究領域中，建立穩定液滴生成流程的理想工具。
標準化導入
依循固定流程完成建置、校正、液滴生成與清潔維護。
高均一性生成
支援 10–80 μm 油包水液滴生成，滿足不同粒徑需求。
彈性實驗調整
可依試劑、流量、頻率與晶片條件進行參數優化。
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宏虹分享｜微流控液滴生成系統完整指南：Elveflow 標準化建置與流體聚焦原理解析（上）
I. Overview
本方案結合宏虹 Elveflow 微流控液滴生成套件與 Microfluidic ChipShop 微流控晶片，即使不具備微流體專業背景，也能透過標準化流程快速建立液滴生成實驗。
系統可穩定產生油包水（W/O）單分散液滴，並支援液滴尺寸控制與參數優化，適用於生物醫學、材料合成、高通量篩選等多種研究應用情境。
二、宏虹微流控系統方案核心優勢
宏虹Elveflow
方案核心優勢
極簡操作，新手亦可快速上手
採用即插即用的標準化系統設計，搭配逐步操作指引，大幅降低系統建置與操作門檻。
液滴粒徑覆蓋完整，滿足多元應用需求
- 搭配 ChipShop 兩款專用晶片（Fluidic 440 與 Fluidic 947），可輕鬆實現 10–80 μm 液滴粒徑範圍。
- 透過 Elveflow 控制模組進行高精度流量調節，可依據實驗需求客製液滴尺寸，無須額外設備投入。
高均一性表現，提升實驗數據可信度
結合 ChipShop 晶片的流體聚焦結構與 Elveflow 精密壓力／流量控制，系統可穩定輸出單分散液滴。液滴變異係數（CV）可控制於 3% 以下；於核心尺寸條件下，CV 值最低可達 1.5% 以下。
全系統相容，降低額外整合成本
Elveflow 控制模組與 ChipShop 晶片可完整相容，所有配件皆依實驗需求規劃，無須額外轉接或客製，大幅簡化系統建置流程。
彈性參數優化，支援持續演進的實驗需求
系統支援壓力模式與流量模式雙控制方式，可依據實驗條件與液滴特性靈活調整。同時支援關鍵元件升級，實現液滴生成頻率與粒徑更細緻的控制能力。
三、方案核心原理：流體聚焦（Flow Focusing）
本系統採用經典流體聚焦（Flow Focusing）原理，搭配 Elveflow 精準壓力驅動與流量控制，實現高穩定性的單分散液滴生成。
相流匯聚
分散相（水相，即目標液滴相）由中央噴嘴流出；連續相（油相，含 2% FluoSurf 表面活性劑）則由兩側對稱流道導入。
剪切力形成
兩相於噴嘴位置精準交會，連續相流體對分散相形成穩定且可重現的剪切作用。
精準切割與穩定生成
透過 Elveflow OB1 控制器進行精密壓力／流量控制，使連續相將分散相切割為尺寸均勻的微液滴，同時降低界面張力，避免液滴聚集。
參數控制機制
液滴尺寸與生成頻率主要受油相／水相流量比例與噴嘴尺寸影響。提高油相流量可提升生成效率；調整水相流量則可細緻控制粒徑。
STEP 01｜分散相與連續相於噴嘴位置匯聚
STEP 02｜形成穩定單分散微液滴
四、打造您的微流體液滴生成系統
宏虹 Elveflow 套件
精準控制與驅動核心
本套件可為油相與水相提供穩定且高精度的驅動能力與即時監測功能，所有元件參數皆與微流控晶片完整匹配。
OB1 微流體壓力／流量控制器
Specification
雙通道設計
操作範圍 0–2 bar
core functionality
精準輸出油相／水相壓力與流量，支援壓力與流量雙模式控制。
適用情境
提供穩定且可重現的驅動條件，適用液滴生成、微流體控制與實驗參數調校。
MFS-2-D 流量感測器（2 組）
core functionality
即時監測油相／水相流量，建立閉環控制機制，提升流量控制精度。
適用情境
適用於流量控制模式下的液滴參數精密調整。
系統價值
搭配 Elveflow 控制器使用，可即時回饋流量變化，協助研究人員維持穩定且可重現的液滴生成條件。
系統配件
01
流體阻力元件（22-H／22-1）
提升系統流體阻抗，優化流量控制穩定性，適用於分散相（水相）與連續相（油相）的穩定輸送。
02
連接元件（PTFE 管路、Mini Luer 接頭）
提供模組間高密封性連接，適配 MCS 晶片介面，實現無洩漏流體傳輸。
03
儲液模組（儲液槽支架、加壓儲液蓋）
固定儲液容器，提供油相／水相穩定密封加壓供液，支援 1.5／15／50 mL 儲液容器。
宏虹 MCS 微流控晶片
液滴生成的核心平台
MCS 晶片為液滴形成的核心平台，其特殊流道設計可確保液滴穩定生成。 兩款晶片皆採用 Topas（COC）疏水材質，適用於油包水（W/O）液滴生成，可降低水相附著。 每片晶片配置 8 組獨立流道與 4 種噴嘴尺寸，支援平行化實驗。
Microfluidic ChipShop Fluidic 440
適用於大粒徑液滴生成
粒徑範圍
50–80 μm
噴嘴尺寸
50／60／70／80 μm
均一性
CV < 2%
Microfluidic ChipShop Fluidic 947
適用於小粒徑液滴生成
粒徑範圍
10–40 μm
噴嘴尺寸
10／15／20／30 μm
均一性
CV < 3%
性能表現
• 30 μm 噴嘴：CV < 1.5%
• 10 μm 噴嘴：CV < 3%
• 30 μm 噴嘴：CV < 1.5%
• 10 μm 噴嘴：CV < 3%
五、結語
透過 Elveflow 控制平台與 Microfluidic ChipShop 微流控晶片的整合應用，研究人員能以更標準化且可重現的方式完成液滴生成實驗，兼顧操作效率、液滴均一性與系統擴充彈性。對於生物醫學、材料研究與微流體開發應用而言，建立穩定的液滴生成流程，將成為提升研究品質與加速成果轉化的重要基礎。
下一篇文章中，我們將進一步說明實驗操作流程、參數設定邏輯與常見問題排除方法，協助您更完整掌握微流控液滴生成技術的實際應用。
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