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)

一、概述

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

  1. 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。
  2. 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

規格

雙通道設計
操作範圍 0–2 bar

核心功能

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

MFS-2-D 流量感測器(2 組)

核心功能

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%
實驗所需額外設備

外部氣源

為 OB1 控制器提供穩定供氣。

電腦設備

安裝 Elveflow ESI 控制軟體,用於參數設定與系統操作。

儲液容器

支援 1.5/15/50 mL,搭配儲液支架使用。

顯微鏡(可搭配成像系統)

即時觀察液滴生成過程與粒徑特性。

下篇預告
本文帶您完整了解液滴生成的原理與系統組成。 下一篇將進一步介紹標準化操作流程、參數調整技巧與常見實驗問題排除方法,協助研究人員更快速建立穩定且可重現的微流控液滴生成流程。

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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Elveflow 微流體控制系統

先進儀器 × 專人技術教學,打造高精度微流體實驗環境

宏虹 Elveflow 微流體控制系統,專為高精度科學研究與生醫晶片開發設計。採用源自航空工程的專利壓電技術,流場切換速度較傳統控制器快上 10 倍,能完美實現無脈動、超高精度的液體微量進樣控制,廣泛應用於細胞培養、液滴生成與藥物遞送等前沿研發場景

  • 專利壓電技術: 航空級控制精度,流場切換速度快上 10 倍,遠超傳統蠕動泵
  • 完美無脈動液流: 基於氣體推進機制,提供極致平穩流動,確保頂級流速精度
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