逆流層析的儀器系統[20；21]

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。

(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。固定相因重力場而滯 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 4 為 HSES 示意圖。圖 4(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 4(B)和 4(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。

11

圖 4、流體靜態平衡系統(HSES)示意圖[18]

(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(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 5 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 5(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

12

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 5(b)中，利用平衡過的溶劑系統進行相同的實驗，圖 5(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，

此時較重的一相行為就像是水中的玻璃珠會往頭端移動，圖 5(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 5(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。

13

圖 5、流體動態平衡系統(HDES)示意圖[19]

(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。

14

2.3 離心分配層析 (centrifugal partition chromatography, CPC) 2.3.1 原理[22]