逆流層析的儀器系統

為了能發展逆流層析成為實用的層析儀器，陸續開發出具有穿流 (Flow-through)性質、不同管柱結構和不同力場的儀器。因此，逆流 層析的儀器系統依分離的管柱本身的轉動方式可區分為兩種：流體靜 態平衡系統和流體動態平衡系統[12；13]。

(1) 流體靜態平衡系統(Hydrostatic Equilibrium System，HSES)

在 HSES 系統中，管柱每一個部份所受力大小固定。固定相因重 力場滯留在管柱中，樣品隨著移動相穿越固定相，並藉著樣品在移動 相與固定相中的分配係數不同而達到分離。圖 2-3 為 HSES 示意圖。

圖 2-3(A)，所使用的移動、固定相事先平衡過，選擇固定相為下層相，

先使其充滿管柱後將移動相(上層相)由一端緩緩的注入，固定相會被 移動相推出直到兩相的界面到達螺管底部，此時由於重力場的作用，

移動相開始往上穿越固定相直到螺管頂端，如此一直重複直到分離管 柱的末端，其每一圈的螺管都會保留住一半的固定相。圖 2-3(B)和 2-3(A)相反，使用平衡過的上層相當作固定相，而下層相為移動相，

因此移動相與固定相在螺管中會產生不同的平衡狀態。

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圖2-3、流體靜態平衡系統(HSES)示意圖[10]

(A) 固定相為下層相，移動相為上層相。

(B) 固定相為上層相，移動相為下層相。

(2) 流體動態平衡系統(Hydrodynamic Equilibrium System，HDES) 在 HDES 系統中，螺旋管柱會藉由轉動所產生的扭力及離心力，

將固定相滯留在管柱中，這扭力是由希臘數學家阿基米德發現，藉由 轉動螺旋形的管子，可將河水取至水壩，此即所謂阿基米德扭力

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(Archimedes screw force)。此原理亦被應用在 HDES 系統中。若螺旋 管柱內存在有輕重兩相，受阿基米德扭力及重力之作用下，輕重兩相 因為受力不均，而在管柱中有不同的分佈，圖 2-4 說明在重力場作用 下，阿基米德扭力對旋轉中螺管的影響、圖 2-4(a)先將螺旋管中注滿 水，再導入氣泡或玻璃珠，封住螺管兩端，接著將螺管緩慢旋轉，由 於阿基米德扭力的作用，將使氣泡與玻璃珠帶往螺管的左端，此表示 不管比水輕或比水重的物質皆會向螺管的某一端移動，此端稱為螺管 的頭端(head)，而另一端則稱為尾端(tail)。圖 2-4(b)中，利用平衡過 的溶劑系統進行相同的實驗，圖 2-4(b)上圖是先將螺管注滿較輕的一 相，也就是溶劑系統的上層相，而較重的一相則由尾端打入，此時較 重的一項行為就像是水中的玻璃珠會往頭端移動，圖 2-4(b)下圖則先 將較重的一相注滿螺管，由尾端打入較輕的一相，其行為就像是水中 的氣泡。圖 2-4(c)，先將螺管內填入等體積的輕重兩相，兩相會在螺 管的每一圈形成分離，當螺管開始轉動，任一相多餘的量則會被推至 螺管尾端。因此，當螺管達到動力學平衡，則兩相在螺管中的分佈將 保持不變，使固定相維持程度的滯留。

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圖2-4、流體動態平衡系統(HDES)示意圖[11]

(a)將螺旋管中注滿水，再導入氣泡或玻璃珠，封住螺管兩端。

(b)先將較重的一相注滿螺管，由尾端打入較輕的一相。

(c)將螺管內填入等體積的輕重兩相，兩相會在螺管的每一圈形成分 離。