在岩石微流控分裂實驗中，壓力大小及其隨時間的變化，可作為觀察流體傳遞與岩石分裂進程的重要參數。

本案例中的研究團隊利用微流控實驗平台，將酸性溶液導入岩石試樣內部的微小流道，以模擬特定地質環境下的溶蝕與分裂過程。

實驗過程需要持續觀察壓力變化，並將壓力曲線與岩石影像、試樣狀態及其他實驗參數交叉比對，進一步判斷岩石分裂進程。若無法穩定擷取細微變化，研究人員便難以比較不同試樣或實驗條件的差異。

岩石微流控實驗的主要量測挑戰包括微小壓力變化、訊號穩定性、額外流體容積，以及實驗介質與接液材質的相容性。

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  微小壓力變化不易辨識

  岩石分裂初期的壓力變化可能較小。若感測器量程過大或精度不足，細微差異容易被訊號雜訊掩蓋。

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  訊號漂移與環境干擾

  溫度、設備暖機、管路狀態與電氣雜訊，都可能使量測基準改變，影響不同批次實驗之間的比較。

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  額外流體容積影響系統反應

  感測器、接頭與連接管路會增加整體流體空間，可能改變壓力傳遞速度、系統反應及樣品消耗量。

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  化學介質相容性限制

  酸性溶液不代表必然適用，仍須依實際成分、濃度、溫度、接觸時間與接液材質逐項確認。

本案例以 MPS 微流體壓力感測器為量測核心，透過 MSR 感測器讀取器接收訊號，再由 Elveflow ESI 軟體顯示與記錄壓力曲線。

MPS 可安裝於微流控管路的指定位置，量測流路內的正壓或負壓。透過 MSR 將訊號傳送至電腦後，研究人員即可在 ESI 軟體中觀察即時數值與壓力變化趨勢。

微流控壓力監測應先定義實驗介質、預期壓力範圍與量測位置，再依序完成感測器選型、流路安裝、訊號連接、基準檢查與正式量測。

1. 01

   建立岩石試樣與微流控流路

   將岩石試樣、微流道、流體來源及必要接頭組成完整實驗流路，確認管路密封、流動方向及可能的氣泡滯留位置。

2. 02

   選擇適合的 MPS 壓力量程

   依預期工作壓力、可能峰值及所需解析能力選擇型號，避免量程過大而降低細微變化的辨識能力。

3. 03

   安裝壓力感測器

   將 MPS 安裝於需要觀察壓力的流路位置，同時控制額外管長、接頭容積與可能形成死角的空間。

4. 04

   連接 MSR 與電腦

   由 MSR 讀取感測器訊號並連接 ESI 軟體，依需求設定通道、取樣、顯示與資料記錄方式。

5. 05

   完成歸零與基準檢查

   正式量測前確認感測器歸零狀態、靜態基準值、訊號穩定度，以及管路是否存在洩漏。

6. 06

   通入實驗介質並持續記錄

   依實驗條件通入介質，同步記錄壓力、時間與其他關鍵參數，避免只保存單一時間點的量測值。

7. 07

   比對壓力曲線與實驗現象

   將壓力變化與岩石影像、流量、溫度及試樣狀態比對，判斷曲線變化是否與岩石分裂進程相關。

選擇微流控壓力感測器時，不能只比較最高精度。量程、內部容積、反應速度、接液材質及系統整合方式，都可能直接影響量測結果與實驗流程。

Elveflow MPS、MSR 與 ESI 軟體組成的監測架構，使研究團隊能持續記錄岩石微流控實驗中的壓力變化，並將曲線資料納入後續分析。

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  持續記錄壓力變化

  由軟體呈現壓力隨時間的變化，不必只依賴單一時間點的讀值判斷實驗狀態。

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  提升細微變化的辨識能力

  透過合適量程與感測器配置，改善岩石分裂初期壓力差異的觀察條件。

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  降低量測配置對流路的影響

  低內部容積有助於減少額外流體空間，但仍須連同接頭與管路一起評估。

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  建立可重複使用的實驗架構

  將選型、安裝、歸零、記錄及分析流程標準化，有助於比較後續試樣與實驗條件。

除了岩石力學，微流控壓力監測也可應用於需要觀察流路阻力、壓力變化或控制狀態的生命科學、化學與材料研究。

• 岩石力學與地質工程： 觀察多孔介質、裂隙流動與岩石分裂過程的壓力變化。
• 器官晶片與細胞灌流： 監測灌流管路及微流控晶片內部的壓力狀態。
• 微流控免疫分析： 配合自動化控制，觀察檢測流程中的壓力與流動條件。
• 液滴微流控： 協助確認液滴生成系統的驅動壓力與流路穩定性。
• 化學與材料研究： 應用於微反應器、多孔材料與連續流體實驗。
• 泵浦與流路驗證： 比較不同泵浦、管路、接頭或晶片配置的壓力差異。