11 所示，觀測的方式使用顯微鏡搭配 CCD 在電 腦螢幕上顯示流體狀態與液滴的成形，流體傳輸的部分由針筒式幫浦來穩定的

輸送流體。

圖3.11 雙重包覆微流體晶片實驗架構示意圖

首先將矽膠管裝置於針頭處用來傳輸流體。將三管針筒分別固定於注射式 幫浦(Syringe Pump)上。在實驗晶片流體進口處接上細管(tubing)，在收集槽也 接出一條管子，並使其接至燒杯中，用來收集液滴。最後將裝置於針頭上的矽 膠管另一端插入連接晶片進口處的細管。適當的用膠帶固定晶片。由已裝置 CCD 的顯微鏡下觀察流體的流動狀況，並接至電腦觀察詳細的影像，方便記 錄實驗的結果。架設此裝置須注意針筒式幫浦的推動狀況是否良好、輸送液體 的管子是否流暢，以及管子接口處是否有液體漏出，這些要素都會影響實驗結 果的進行。流體分別使用三台針筒式幫浦以不同流速比來輸入，在第一乳化階

Syringe pumps

Objective lens CCD

Light source

computer

段 T 形微流道以兩台幫浦設定不同流速比來產生液滴，而第二乳化階段的流 體輸入為二次包覆之用。液滴的變形及形成皆用顯微鏡觀測，搭配CCD 連至 電腦記錄。

第四章 結果與討論

4-1 液滴的形成

此研究晶片設計的目的是利用主流道分支的微小流道將主流道所產出的大 液滴量化成較多均勻的微液滴。由圖4.1 所示，穩定產出液滴的 T 形流道，將液 滴輸送到包含有微分支流道的管道內，首先改變管道截面積，使產出的液滴因壓 縮呈現扁平狀，再由這些微分支流道利用剪切力的原理使其生成微液滴。

圖4.1 利用微管道產出液滴圖

4-2 微分支流道與 T 形流道搭配後之乳化效果

T 形流道應用於乳化之實驗已有前人證實[15]，而在實驗中想要較小乳化液 滴的尺寸，則需另外調整連續相流速以改變對分散相的剪切力量來控制，在本研 究中使用微分支流道與T 形流道搭配，使 T 形流道所產出的乳化液滴分化成較多 較小的液滴，則可避免因連續相流速過快導致晶片承受過大的壓力。

這些微分支流道設計在分散相的出口處，如圖 4.2 所示，固定連續相與分散 相之流速，使其穩定的產生液滴，由於在分散相出口處的流道截面積縮小，連續 相流體因管道截面積縮小而增加流速，加強了在微分支流道的剪切力，故可以產 出較原先T 形流道的液滴尺寸更小的微液滴。

(a)

(b) (c)

圖4.2 微分支流道與 T 形流道搭配乳化圖。(a)乳化晶片示意圖；(b)T 形流道乳化 圖；(c)微分支流道乳化圖

由圖 4.3 及圖 4.4 之連續相與分散相之流速比與液滴尺寸大小的關係圖可以證 實，再 T 形流道當連續相與分散相之流速比越大時，所產生的液滴尺寸會因此變 小，而在通過微分支流道則是相反，當連續相與分散相之流速比越大時，所產生 的液滴尺寸則會較大，此圖為在油(葵花油)中生成水(DI Water)液滴的實驗，分別 使用了六種流速比(V1/V2=1、2、5、10、20、50)，不同的流速比產生了六種不同 的液滴大小，在流速比為 1 時再 T 形流道所產生的液滴尺寸直徑為 900μm 而通 過微分支流道的液滴尺寸直徑為115μm，流速比為 2 時所產生的液滴尺寸直徑為 675μm 而通過微分支流道的液滴尺寸直徑為 120μm，流速比為 5 時所產生的液滴 尺寸直徑為600μm 而通過微分支流道的液滴尺寸直徑為 135μm，流速比為 10 時

SampleA, V2

SampleB, V1

micro droplets

所產生的液滴尺寸直徑為515μm 而通過微分支流道的液滴尺寸直徑為 155μm，流

將前端帶有水液滴的油，經由流體動力聚集技術，使得原本連續流動的油相轉換 成油液滴，並且仍然包覆的水液滴。完成在水中含有油液滴，而油液滴中包覆的 水液滴(w/o/w)的雙重包覆情形。

包覆著水液滴的連續油相經由流體動力聚集技術聚焦後會形成最外圍是連 續水相，中間是連續油相，而連續油相內又包覆著前端T 形流道所產出的水液滴。

4-4 不同操作條件對雙重乳化包覆的影響

在本研究中知道影響前端液滴的大小的元素為連續相與分散相之流速比，而 因有數條分支流道之結構，可以一次作用後即產生多顆微液滴，並且所生成液滴 尺寸較小。由於後端須對帶有水液滴的連續油相做流體動力聚集技術，為保持連 續油相中水液滴的穩定，只能將聚焦的效果保持在一個穩定的狀態，避免做動態 的控制，在最後出口處會因流道突然變大所造成的壓力效果形成帶有水液滴的油 液滴[32]，完成雙重乳化包覆的效果。

第五章 結論與未來展望

化品質。