超音波に関するよくある質問
以下に、超音波処理に関するよくある質問への回答を掲載しています。ご質問に対する回答が見つからない場合は、どうぞお気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いいたします。
Q: 溶媒を超音波処理できますか？
理論上、可燃性溶媒は超音波処理によって発火する可能性があります。これは、キャビテーションによって可燃性または爆発性の揮発性物質が発生する可能性があるためです。そのため、この種の超音波用途に適した超音波装置およびアクセサリーを使用する必要があります。
超音波抽出で一般的に使用される溶媒について詳しくはこちらをご覧ください！
溶媒の超音波処理が必要な場合は、 お問い合わせください。適切な対策をご提案いたします。
Q: どの程度の超音波出力が必要ですか？
必要な超音波出力は、以下のような複数の要因によって異なります：
- 超音波処理にさらされる体積
- 処理する総体積
- 総体積を処理する時間
- 超音波処理する材料
- 超音波処理後に目指すプロセスの結果
一般に、体積が大きいほど、高い出力（ワット数）または長い超音波処理時間が必要です。ほとんどの種類のソノトロードでは、出力は主に先端の表面全体に分布します。そのため、直径の小さいプローブは、より集中したキャビテーション場を生成します。通常、超音波強度（単位体積当たりの出力で表されます）が高いほど、処理効率も高くなります。
Q: 超音波は人体に影響しますか？超音波処理を行う際には、どのような注意が必要ですか？
超音波の周波数自体は、人間の可聴範囲を超えています。超音波振動は固体や液体に非常によく結合し、その内部で超音波 キャビテーションを発生させることがあります。そのため、超音波振動している部分に触れたり、超音波処理中の液体に手を入れたりしないでください。空気を介した超音波の伝達については、伝達レベルが非常に低いため、人体への悪影響は記録されていません。
液体を超音波処理すると、キャビテーション気泡の崩壊によって甲高い騒音が発生します。騒音のレベルは、出力、圧力、振幅などの複数の要因によって異なります。さらに、分数調波（より低い周波数）の騒音が発生することもあります。この可聴騒音とその影響は、エンジン、ポンプ、送風機などの他の機械と同程度です。そのため、稼働中のシステムの近くに長時間いる場合は、適切な耳栓の使用を推奨します。また、当社の超音波処理装置に適した防音ボックスも提供しています。
Q: 磁歪振動子と圧電振動子の違いは何ですか？
磁歪振動子では、電力を用いて 電磁場 を発生させ、これによって磁歪材料を振動させます。圧電振動子では、電力が直接、縦振動に変換されます。そのため、圧電振動子は変換効率がより高くなります。これにより、冷却の必要性が低減されます。現在、産業界では圧電振動子が広く使用されています。
Hielscherの超音波処理装置の優れたエネルギー効率について詳しくはこちらをご覧ください！
Q: 超音波処理中にサンプルの温度が上がるのはなぜですか？
超音波処理は液体に動力を伝達します。機械的な振動によって、液体内部に乱流と摩擦が生じます。そのため、超音波処理は処理中にかなりの熱を発生させます。温度上昇を抑えるには、効果的な冷却が必要です。少量のサンプルでは、放熱のためにバイアルまたはガラスビーカーを氷浴中に保持する必要があります。
超音波処理中の温度制御について詳しくはこちらをご覧ください！
温度上昇は、組織などのサンプルに悪影響を及ぼす可能性があるだけでなく、高温ではキャビテーションの有効性も低下します。
Q: サンプルの超音波処理に関する一般的な推奨事項はありますか？
超音波処理には小さな容器を使用する必要があります。大きなビーカーよりも強度分布が均一になるためです。発泡を防ぐため、ソノトロードは液体中に十分深く浸してください。硬い組織は、超音波処理の前に浸軟、すりつぶし、または粉砕（例えば液体窒素中で）を行う必要があります。超音波処理中にはフリーラジカルが発生し、材料と反応する可能性があります。液状材料の溶液を液体窒素で洗い流すか、ジチオスレイトール、システイン、その他の-SH化合物などの捕捉剤を媒体に加えることで、酸化性フリーラジカルによる損傷を低減できます。
超音波処理を成功させるためのヒントとコツについて詳しくはこちらをご覧ください！
以下の用途の超音波処理プロトコルをご覧いただくには、こちらをクリックしてください： 組織のホモジナイゼーションと溶解, 粒子処理 および ソノケミストリー用途.
Q: Hielscherは交換可能なソノトロードチップを提供していますか？
Hielscherは、ソノトロード用の交換可能なチップを提供していません。溶媒などの表面張力の低い液体は、通常、ソノトロードと交換可能なチップの接合面に浸入します。この問題は、振動の振幅が大きくなるほど増大します。液体が微粒子をねじ部に運び込むことがあります。これによってねじが摩耗し、チップがソノトロードから分離する原因となります。チップが分離すると、動作周波数で共振しなくなり、装置が機能しなくなります。そのため、Hielscherは一体型プローブのみを提供しています。
超音波リアクター （産業用超音波処理装置UIP2000hdTを搭載）
超音波処理装置とその構成部品に関するよくある質問
超音波発振器とは何ですか？
超音波発振器（電源）は、超音波周波数（可聴周波数を超える周波数、例えば19kHz）の電気振動を生成します。このエネルギーはソノトロードに伝達されます。
ソノトロード／プローブとは何ですか
ソノトロード（プローブまたはホーンとも呼ばれます）は、振動子から超音波処理の対象材料に超音波振動を伝達する機械部品です。摩擦や損失を避けるため、非常にしっかりと取り付ける必要があります。ソノトロードの形状に応じて、機械振動は増幅または減衰されます。ソノトロードの表面では、機械振動が液体に結合します。これによって微小な気泡（空洞）が形成され、低圧の周期で膨張し、高圧の周期で激しく崩壊します。この現象を音響キャビテーションと呼びます。キャビテーションはソノトロードの先端に強いせん断力を生じさせ、処理にさらされた材料を激しく攪拌します。
圧電振動子とは何ですか？
超音波振動子（コンバーター）は、電気振動を機械振動に変換する電気機械部品です。電気振動は発振器によって生成されます。機械振動はソノトロードに伝達されます。
圧電振動子と磁歪振動子の違いは何ですか？
圧電振動子は、電場を加えると変形する圧電結晶を用いて電気エネルギーを機械振動に変換し、高い効率と精度を実現します。磁歪振動子は、磁性材料が磁場に応じて形状を変える磁歪効果によって振動を生成し、その効率は圧電振動子と比べて大幅に低くなります。Hielscherのすべての超音波処理装置は、優れた効率と信頼性の高い動作を実現するために圧電振動子を使用しています。
超音波振幅／振動の振幅とは何ですか？
振動の振幅は、ソノトロード先端における振動の大きさを表します。一般に、ピーク・ツー・ピークで測定されます。これは、ソノトロードが最大に伸長したときと最大に収縮したときの、ソノトロード先端の位置の間の距離です。一般的なソノトロードの振幅は20–250µmの範囲です。
音響キャビテーションとは何ですか？
音響キャビテーションとは、高強度の音波による圧力変動に起因して、液体中で気泡が形成、成長、崩壊する現象です。プローブ型超音波処理装置は、集中した超音波エネルギーを液体に直接伝達するため、キャビテーションを誘起する効果的な方法です。これにより気泡の形成と崩壊が促進され、高温、高圧、強いせん断などの局所的に強烈な条件が生じます。これらは、ソノケミストリー、ナノ粒子合成、細胞破砕などの用途に有用です。
直接超音波処理と間接超音波処理の違いは何ですか？
直接超音波処理では、プローブを液体中に直接挿入し、細胞溶解やナノ粒子合成などのプロセスに超音波エネルギーを効率よく伝達します。一方、間接超音波処理では、容器または媒体を介して超音波エネルギーを伝達し、サンプルとの直接接触を避けます。この方法は、汚染の防止や少量の処理に最適ですが、一般にエネルギー効率は低くなります。
Hielscherの非接触型超音波処理装置について詳しくは、こちらをクリックしてください！
ソノトロード／プローブはオートクレーブ滅菌できますか？
はい、Hielscherのソノトロードとフローセルはオートクレーブ滅菌できます。正しく実施するため、以下のガイドラインをご参照ください。発振器、振動子、ケーブル、コネクターはオートクレーブ滅菌してはいけません！
ソノトロードとフローセルのオートクレーブ滅菌に関するガイドラインをこちらからダウンロードしてください！