宏虹分享|微流控多溶液順序注射完整指南:Elveflow 標準化建置、自動化控制與高精度流體切換
前言 在微流控實驗中,精準且自動化地實現多種溶液的連續注射,是許多應用場景中的核心需求。無論是在生命科學領域進行細胞動態培養、藥物篩選,或應用於感測器校正、微反應器多組分添加等實驗,都需嚴格控制溶液的...
前言 在微流控實驗中,精準且自動化地實現多種溶液的連續注射,是許多應用場景中的核心需求。無論是在生命科學領域進行細胞動態培養、藥物篩選,或應用於感測器校正、微反應器多組分添加等實驗,都需嚴格控制溶液的...

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。
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。
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。
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%。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以異丙醇(IPA)沖洗晶片流道。
清除殘留試劑並保持管路乾燥。
使用壓縮空氣吹乾感測器與元件。
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。
| 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 |
| 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% |
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。
系統內有氣泡,氣泡通過感測器時無法被準確偵測。
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。
感測器接反、通道壓力不足,或管路出現滲漏。
試劑未過濾、含有顆粒雜質,或氣泡卡在噴嘴位置。
系統供氣不穩、流體管路洩漏,或壓力轉換件鬆動。
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。
依循固定流程完成建置、校正、液滴生成與清潔維護。
支援 10–80 μm 油包水液滴生成,滿足不同粒徑需求。
可依試劑、流量、頻率與晶片條件進行參數優化。
先進儀器 × 專人技術教學,打造高精度微流體實驗環境

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。



雙通道設計
操作範圍 0–2 bar
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。
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。

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。
適用於流量控制模式下的液滴參數精密調整。
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。
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。
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。
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。

50–80 μm
50/60/70/80 μm
CV < 2%

10–40 μm
10/15/20/30 μm
CV < 3%
為 OB1 控制器提供穩定供氣。
安裝 Elveflow ESI 控制軟體,用於參數設定與系統操作。
支援 1.5/15/50 mL,搭配儲液支架使用。
即時觀察液滴生成過程與粒徑特性。
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。
先進儀器 × 專人技術教學,打造高精度微流體實驗環境

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。
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。
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。
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。
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。

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
OB1 壓力控制器:1 至 4 通道壓力與真空微流體控制系統
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。
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。
先進儀器 × 專人技術教學,打造高精度微流體實驗環境
一、引言 單細胞成像的核心挑戰:穩定、高速、可控的流體環境單細胞成像技術對觀察癌細胞行為、藥物反應與微環境適應具有重要價值。然而,成像品質並非僅依賴光學設備的解析度,而是深受流體控制精準度的影響。研究...
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