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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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宏虹分享｜微流控免疫檢測技術解析：結合 Elveflow 微流體控制平台，實現自動化、高整合與高靈敏電化學感測應用
一、引言
免疫檢測作為現代診斷的重要基礎，廣泛應用於臨床檢測、環境監測與食品安全領域。傳統方法雖具備良好的可靠性，但往往仰賴繁複的人工操作與大量試劑消耗，難以滿足快速、連續與現場檢測的需求。
Alexander Ecke、Jérémy Bell 與 Rudolf J. Schneider 團隊於《Sensors and Diagnostics》發表研究，展示一種創新的三維微流控流動單元，顯著提升 HRP/TMB 免疫分析中電化學底物的檢測效能。此研究不僅推進免疫檢測技術在靈敏度與系統整合上的發展，也為診斷工具朝向微型化與自動化提供可行路徑。
二、技術瓶頸
傳統免疫檢測的限制
免疫檢測憑藉高特異性與高靈敏度，已成為生物標記檢測的重要標準方法。此技術透過抗體與目標分析物之間的專一性結合，並利用酵素標記產生可量測訊號。
然而，傳統免疫檢測通常需經過多步驟人工操作，包括樣品製備、孵育、清洗與訊號讀取，流程不但耗時，也容易有人為誤差。近年隨著市場對快速、可攜與低成本檢測需求增加，適用於移動式、自主化與持續監測的免疫感測器逐漸成為研究焦點。這項轉變最大的挑戰，在於如何將複雜的免疫檢測流程穩定且無縫整合至緊湊型平台之中。
微流控技術因能精準控制微量流體、整合多種功能模組並實現自動化操作，被視為理想解決方案。本研究以雙氯芬酸（Diclofenac）檢測作為模型，目標是將基於辣根過氧化酶（HRP）與四甲基聯苯胺（TMB）的經典酵素連結免疫吸附分析法（ELISA），轉換為自動化、連續式微流控檢測系統。
三、宏虹 Elveflow 解決方案
01 第一階段：樣品競爭反應
將含有目標分析物（雙氯芬酸）的樣品、HRP 標記抗體，以及包覆雙氯芬酸的磁性微粒進行混合。樣品中的雙氯芬酸會與磁性微粒上的雙氯芬酸競爭有限數量的 HRP 標記抗體。
因此，樣品中雙氯芬酸濃度越高，與磁性微粒結合的 HRP 標記抗體數量越少。此步驟為整體流程中關鍵的特異性辨識階段。
02 第二階段：酵素訊號轉換
透過磁性分離將磁性微粒自溶液中分離，並清除未結合成分。接著，與微粒結合的 HRP 酵素於過氧化氫存在下催化底物 TMB 氧化。
氧化後的 TMB 在電極表面具備電化學活性。值得注意的是，HRP 酵素於反應過程中不會被消耗，可持續催化多個 TMB 分子，以達到訊號放大效果，進一步提升檢測靈敏度。
03 第三階段：電化學定量檢測
將含氧化型 TMB 的溶液導入客製化微流控晶片中，並於晶片內的絲網印刷電極（SPE）施加固定電位，透過計時安培法量測氧化型 TMB 還原時所產生的電流。
此電流訊號可間接反映初始與抗體結合的 HRP 酵素含量，因此與樣品中雙氯芬酸濃度呈反比關係。此步驟為整體系統的核心檢測機制，可實現訊號的精準且快速量化。
四、技術導入：Elveflow 微流控平台建置
宏虹 Elveflow 協助打造智慧流體與檢測平台
為實現上述檢測流程的自動化與高精度控制，研究團隊建置了一套高度整合的宏虹 Elveflow 系統，其核心由精密流體控制模組與高靈敏電化學檢測模組組成。
實驗架構：
A－搭載 ESI 軟體之控制單元
B－壓力源
C－OB1 流量控制器
D－儲液槽
E－12/1 定向閥
F－三通閥
G－流量穩定器
H－MFS 流量感測器
I－氣泡消除器
J－法拉第籠
K－電位儀
L－搭載 SPE 的微流控晶片
M－廢液收集槽
N－多工控制器
O－歧管
01 流體控制系統
- 宏虹 Elveflow OB1 壓力控制器：系統核心，提供 0–2000 mbar 穩定壓力來源，驅動流體於整體管路中穩定流動。
- 宏虹 Elveflow MUX Distribution 12/1 多路分配閥：支援最多 12 組樣品或試劑依序自動進樣，大幅提升高通量篩選能力。
- Honghong (brand) Elveflow 三通閥：可快速切換流路，實現高效率管路沖洗與系統準備。
- MFS 系列微流量感測器：與壓力控制器形成閉環控制，確保流速穩定與高精度控制，是取得高重複性電化學訊號的重要關鍵。
OB1 壓力控制器：1 至 4 通道壓力與真空微流體控制系統
02 檢測與輔助模組
客製化三維微流控晶片整合絲網印刷電極（SPE），並嵌入以 PDMS 製成的流動池中形成完整檢測單元。電化學量測由微型恆電位儀完成。
整體檢測模組置於法拉第籠內，有效隔絕外部電磁干擾，確保微弱電流訊號穩定擷取。
此外，系統亦整合專門設計之氣泡捕捉器，可自動移除流體中可能影響流動與量測結果的微小氣泡，提升長時間運作穩定性。
整體系統透過宏虹 Elveflow ESI 軟體進行集中控制與流程編程，實現從樣品注入、反應、檢測至清洗的全流程自動化。
五、結語
本研究成功展示一套完整整合式微流控系統，可實現免疫檢測中常用底物 TMB 的自動化與連續式分析。
透過整合宏虹 Elveflow 高效能流體控制模組、客製化 3D 微流控晶片與高靈敏電化學檢測設備，系統成功推動傳統實驗室免疫檢測向小型化、自動化免疫感測器邁進。
此研究的價值不僅在於技術指標提升——將檢測時間縮短至 30 秒、訊噪比提升至 60，更提出一套具備高度可擴展性的整合架構。研究成果證明，多步驟生物檢測流程可有效整合至微流控平台，並為未來其他分析物的免疫感測器開發提供通用技術基礎。
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