Ultraschallgeräte für Ihre Laboraufgaben

Ultraschallgeräte, insbesondere Geräte mit Sonotrode, sind hochspezialisierte Werkzeuge, die sowohl im Labor als auch in der Industrie breite Anwendung finden. Diese Geräte nutzen die Leistung des Ultraschalls, um verschiedene Materialien effizient zu verarbeiten. Indem sie Ultraschallenergie über eine Sonotrode (oder ein Horn) in eine Flüssigkeit oder Suspension übertragen, erzeugen sie hochintensive, niederfrequente Schallwellen, die akustische Kavitation hervorrufen – ein Phänomen, das durch die schnelle Bildung, Ausdehnung und den Kollaps von Mikrobläschen gekennzeichnet ist. Dieser Prozess setzt starke mechanische Kräfte frei, darunter lokale Scherspannungen, Stoßwellen und Mikrostrahlen, die Anwendungen wie Homogenisierung, Zelllyse, Partikelgrößenreduzierung und Dispergierung ermöglichen.

Ultraschallbehandlung und Kavitation verstehen

Ultraschallbehandlung ist ein Verfahren, bei dem Ultraschallenergie eingesetzt wird, um Partikel in einer Flüssigkeit in Bewegung zu versetzen. Ultraschall mit Frequenzen zwischen etwa 20 kHz und 30 kHz kann genügend Leistung erzeugen, um Homogenisierungsaufgaben effizient zu erfüllen. Solche Ultraschallwellen bewirken schnelle Zyklen von Kompression und Expansion in der Flüssigkeit, die zur Bildung mikroskopisch kleiner Bläschen führen. Wenn diese Mikrobläschen heftig kollabieren, lassen sich extreme Kräfte beobachten. Dieses Phänomen mit hoher Energiedichte wird als Kavitation bezeichnet und ist die treibende Kraft hinter der Wirksamkeit der Ultraschallbehandlung bei der Materialverarbeitung:

• Kavitationsbläschen: Diese Mikrobläschen wachsen während der Expansionsphase der Schallwelle und kollabieren während der Kompressionsphase heftig. Dieser Kollaps setzt lokal Zonen hoher Energie frei, in denen Temperaturen von Tausenden Grad Celsius und Drücke von Hunderten Atmosphären erreicht werden, wenn auch nur kurzzeitig und auf mikroskopischer Ebene.
• Mechanische Scherkräfte: Der Kollaps von Kavitationsbläschen erzeugt starke Scherkräfte, die Zellwände aufbrechen, Partikel dispergieren und Gemische mit außergewöhnlicher Effizienz homogenisieren können.
  Die Möglichkeit, Kavitation zu steuern, macht die Ultraschallbehandlung in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen so wertvoll, von der Molekularbiologie bis zur Materialwissenschaft.

Arten von Laborultraschallgeräten

Die beiden häufigsten Arten von Ultraschallgeräten in Laboren sind:

• Ultraschallgeräte mit Sonotrode: Diese Ultraschallgeräte verwenden eine Titansonotrode, um Ultraschallenergie direkt in die Probe zu übertragen. Sie eignen sich ideal für Anwendungen mit hoher Intensität wie Zelllyse, Partikelgrößenreduzierung und Emulgierung, da sie konzentrierte Energie direkt in die Flüssigkeit einbringen. Ultraschallgeräte mit Sonotrode werden häufig für Anwendungen bevorzugt, die eine genaue Kontrolle der Kavitationsintensität erfordern.
• Ultraschallbäder: Bei dieser Anordnung werden Proben in ein Wasserbad gestellt, das anschließend mit Ultraschall behandelt wird. Diese Methode bietet im Vergleich zu Geräten mit Sonotrode eine gleichmäßige, aber im Allgemeinen weniger intensive Ultraschallbehandlung. Ultraschallbäder eignen sich zur Reinigung von Laborgeräten, zum schonenden Mischen und für bestimmte Arten chemischer Reaktionen.

Warum eignen sich Ultraschallgeräte mit Sonotrode am besten für die Homogenisierung?

Ultraschallgeräte mit Sonotrode gelten als beste Wahl für die Homogenisierung, da sie hochintensive Ultraschallenergie direkt in die Probe einbringen und dabei starke Scherkräfte erzeugen können. Aus folgenden Gründen eignen sie sich besonders gut für Homogenisierungsaufgaben:

• Direkte Energieübertragung: Ultraschallgeräte mit Sonotrode übertragen Ultraschallenergie über eine Titansonotrode (oder ein Horn), die direkt in die Probe eingetaucht wird. Dieser direkte Kontakt ermöglicht eine hocheffiziente Energieübertragung und erzeugt intensive Kavitation unmittelbar in der Lösung. Dies ist besonders nützlich für die Homogenisierung widerstandsfähiger Materialien oder von Suspensionen, bei denen erhebliche Kräfte erforderlich sind, um Partikel zu zerkleinern und gleichmäßig zu verteilen.
• Hohe Scherkräfte: Die intensive Kavitation, die Ultraschallgeräte mit Sonotrode hervorrufen, erzeugt starke Scherkräfte innerhalb der Flüssigkeit, die Partikel aufbrechen, Zellwände zerstören und Partikelgrößen reduzieren. Diese Kräfte tragen zur Bildung eines homogenen Gemisches bei, da sie selbst hochviskose oder dichte Suspensionen wirksam verarbeiten können.
• Einstellbare Intensität: Ultraschallgeräte mit Sonotrode verfügen häufig über einstellbare Leistungsstufen, sodass Anwender die Intensität der Ultraschallbehandlung an die jeweiligen Homogenisierungsanforderungen anpassen können. Niedrigere Leistungsstufen können zum schonenden Mischen verwendet werden, während höhere Stufen anspruchsvollere Homogenisierungsaufgaben bewältigen können.
• Hoher Probendurchsatz: Ultraschallgeräte eignen sich gut für Arbeitsabläufe mit hohem Probendurchsatz, bei denen mehrere Proben innerhalb kurzer Zeit homogenisiert werden müssen. Mit programmierbaren Einstellungen können diese Ultraschallgeräte eine Reihe von Proben schnell verarbeiten, die Vorbereitungszeit verkürzen und gleichbleibende Ergebnisse gewährleisten. Hielscher bietet Ultraschallgeräte an, die mehrere Probengefäße gleichzeitig oder Multiwellplatten verarbeiten. Dies ist besonders wertvoll in Forschung und Industrie, wenn zahlreiche Proben schnell und gleichmäßig homogenisiert werden müssen.
• Präzision und Kontrolle: Da Ultraschallgeräte mit Sonotrode direkten Kontakt mit der Probe ermöglichen, bieten sie eine präzisere Kontrolle des Homogenisierungsprozesses. Die Eintauchtiefe der Sonotrode, die Frequenz und die Pulseinstellungen lassen sich fein einstellen, wodurch über verschiedene Proben hinweg gleichbleibende und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden.
• Skalierbarkeit: Da verschiedene Sonotrodengrößen verfügbar sind, eignen sich Ultraschallgeräte mit Sonotrode zur Homogenisierung sowohl kleiner als auch großer Probenvolumina. Kleinere Sonotroden sind ideal für Mikrovolumina, während größere Sonotroden die Homogenisierung großer Probenmengen in industriellen Anwendungen ermöglichen.

Diese Vorteile machen die Ultraschallgeräte von Hielscher zur bevorzugten Wahl für Anwendungen, die eine gründliche und effiziente Homogenisierung erfordern, beispielsweise die Herstellung von Emulsionen, den Zellaufschluss in Zellsuspensionen oder die Herstellung stabiler Dispersionen.
 

Hochleistungsultraschallgeräte

Arbeiten Sie mit anspruchsvollen Proben, Prozessen mit hohem Probendurchsatz, steriler Homogenisierung, großen Probenzahlen oder empfindlichen Materialien? Hielscher Ultrasonics hat das passende Ultraschallgerät für Ihre Anwendung!

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Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Laborultraschallgeräte:

Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für höchste Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen problemlos.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf Hochleistungsultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

Hielscher Ultrasonics bietet leistungsstarke, kontaktlose Ultraschallgeräte für die Probenvorbereitung und klinische Analytik. Das Ultraschallgerät für Multiwellplatten UIP400MTP, der VialTweeter, der CupHorn und das Durchflussultraschallgerät GDmini2 verarbeiten die Proben, ohne sie zu berühren.