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學習重點 UPLC的主要特色是使用較小粒徑的固定相充填物（典型為小於2 μm；傳統HPLC常見約3～5 μm）。「超高效」不代表使用較大的顆粒。 理論板數與理論板高的關係為N＝L／H。同管柱長度下，理論板高越小，理論板數越大，管柱效率越高。 粒徑變小可減少譜帶加寬，但流動相通過管柱的阻力也會增加，因此UPLC需要較高的幫浦壓力。 比較粒徑、柱長、內徑及流速的影響時，必須先確認哪些條件相同。不能只看「管柱較細」或「流速較快」就判定效率高低。 UPLC可在較短時間內完成高效率分離，適合不純物分析，因此工作效率較高。但管柱效率、解析度與整體分析效率是不同的概念。 核心觀念 一、HPLC與UPLC：粒徑變小，效率與壓力需求一起提高 HPLC為高效液相層析，UPLC為超高效液相層析，兩者都是利用分析物在流動相與固定相之間作用的差異來分離。UPLC採用更小粒徑的管柱充填物（典型為次2 μm顆粒），並搭配能承受較高壓力的幫浦與管路系統，讓小粒徑管柱的分離優勢得以發揮。 固定相顆粒變小，分析物在顆粒內部的擴散距離縮短，質量傳遞造成的譜帶加寬隨之降低。在充填均勻的條件下，不同流路造成的擴散也會減少。因此小粒徑管柱的理論板高較低，而且在較高線速度下仍能維持良好效率。 比較項目傳統HPLCUPLC 固定相充填物粒徑較大（常見約3～5 μm）較小（常見小於2 μm） 理論板高H可比條件下較大可比條件下較小 同柱長的理論板數N較少較多 系統壓力需求較低較高 峰形與分析時間峰較寬、時間較長峰較窄、可縮短分析時間 工作效率（處理量）較低較高 上表是典型系統的比較方向。並不是冠上UPLC名稱，任何方法都必然比HPLC更快或分離更好，仍須考慮管柱與方法條件。 二、理論板數與理論板高：一大一小才是高效率 理論板數N用來描述管柱效率，數值越大，表示譜帶加寬相對越小。理論板高H是單一理論板對應的管柱長度，數值越小越好。兩者與管柱長度L的關係為N＝L／H。 因此在同管柱長度下，UPLC因粒徑較小而使H降低，所以N較大。若題目比較的是不同柱長，就不能單憑粒徑判定總理論板數。較短的UPLC管柱也可以靠較低的H，在縮短時間的同時維持所需效率。 增加柱長能增加理論板數，但也會提高壓力需求並延長分析時間。柱長增加，解析度不會按相同比例增加：在其他條件固定時，解析度與理論板數的平方根成正比。 三、Van Deemter方程式：粒徑如何影響譜帶加寬 理論板高可用H＝A＋B／u＋C·u描述（u為流動相線速度）： A項（渦流擴散／多重路徑）：與粒徑及充填均勻度有關，粒徑越小，A越小。 B／u項（縱向擴散）：流速越慢，影響越大，與粒徑關係較小。 C·u項（質量傳遞阻力）：流速越快，影響越大。粒徑越小，擴散距離越短，C越小。 小粒徑同時降低A與C，所以UPLC的最低板高較低，而且曲線在高流速區較平緩。這代表UPLC可以用較快的流速分析，效率卻不會明顯下降，這正是UPLC能「又快又好」的原因。 四、壓力需求：小顆粒提高流動阻力 流動相穿過充填床時會產生壓降。在其他條件相同時，壓降與流動相黏度、管柱長度、流動相線速度成正比，與充填物粒徑的平方成反比，可記為：壓降 ∝ 黏度 × 柱長 × 線速度／粒徑平方。 舉例來說，在相同黏度、柱長、線速度及相近充填條件下，粒徑減半時，壓降約變為四倍。UPLC用較小顆粒提升效率，代價就是較高的壓力，因此需要能耐超高壓的幫浦、接頭與管路設計。 高壓是為了克服小粒徑管柱的阻力，本身並不會增加理論板數。若壓力升高是因為管柱堵塞，更不能解讀為效率變好。 五、流速、管柱內徑與膜厚的判讀 流動相線速度會影響譜帶加寬。速度太低時，縱向擴散的影響增加；速度太高時，分析物來不及在兩相間充分交換，質量傳遞造成的加寬增加。流速存在最適範圍，不是越快越好。 體積流率與線速度不同。相同體積流率下，內徑較小的管柱線速度較高，壓力需求也可能增加。比較不同內徑的管柱時，須先確認流率如何設定，不能說內徑較小就必然有較多理論板數。 固定相膜厚與充填物粒徑是兩回事。在使用固定相膜的層析系統（如氣相層析毛細管柱）中，膜較厚會增加分析物在固定相內的擴散距離，使質量傳遞造成的加寬加重。比較UPLC與HPLC時，主要判斷依據是充填物粒徑，不能用膜厚取代。 六、不純物分析中的工作效率 分析acetaminophen的不純物時，必須把主成分與鄰近的不純物峰有效分開。UPLC的管柱效率較高，峰較窄，靈敏度與峰容量較佳，又能縮短分析時間、減少溶媒用量，單位時間內的分析處理量提高，所以UPLC具有更高的工作效率。 但理論板數高，不代表所有成分必然完全分離。實際解析度還受選擇性與保留程度影響，固定相種類、流動相組成及操作條件仍須適當選擇。 常考陷阱 「UPLC管柱充填物粒徑較大」：方向顛倒，為錯誤敘述。UPLC使用較小粒徑（小於2 μm），藉此降低理論板高、提升效率。 「UPLC效率較高，所以幫浦壓力較低」：錯在把效率與流動阻力混為一談。壓降與粒徑平方成反比，小粒徑提升效率的同時也大幅增加壓力需求。 「同柱長下，UPLC理論板數較少」：違反N＝L／H。H降低時，固定L下的N就增加。正確敘述是同柱長下UPLC的理論板數較大。 「理論板高越大，效率越好」：板數與板高的方向相反，應該是板數要大、板高要小。 「壓力越高或流速越快，分離一定越好」：壓力只是操作需求，流速則有最適範圍，兩者都不能直接等同於分離效果。 「UPLC工作效率較低」：錯誤。UPLC分析時間短、處理量高，工作效率較高。但要注意，工作效率不等於理論板數，實際分離還要看解析度。 記憶口訣 「粒小、板高小；同長板數大，推動壓力高，工作效率好。」先記住UPLC是小粒徑，再依序連結低板高、高板數、高壓需求與高工作效率，就能掌握UPLC與傳統HPLC的主要差異。