信頼性の高い試料調製のための実験室用超音波処理装置

Hielscherのラボ用超音波処理装置は、試料調製、細胞溶解、組織の均質化、粒子分散、乳化、DNA/RNAの切断、タンパク質抽出、および超音波化学反応のために、強力かつ精密に制御された超音波を提供します。 マイクロリットル単位の試料や密閉バイアルから、ビーカー、フローセル、96ウェルプレートに至るまで、Hielscherはお客様のラボワークフローに最適な超音波ホモジナイザーをご提供します。

コンパクトなハンドヘルド型超音波処理装置、デジタルプローブ型超音波ホモジナイザー、カップホーンシステム、バイアル用超音波処理装置、およびハイスループットプレート用超音波処理装置からお選びいただけます。 振幅調整機能、再現性の高いプロセス制御、温度モニタリング、データロギング、そして幅広いプローブやアクセサリーにより、研究、分析、プロセス開発の各用途において一貫した結果を得ることができます。

高品質な実験用超音波処理装置の選び方

実験用超音波処理装置や超音波ホモジナイザーを選ぶ際、最も重要な基準となるのは、超音波出力、正確な振幅制御、再現性、試料との適合性、使いやすさ、そして信頼性の高いデータ記録機能です。 Hielscherのプローブ型超音波処理装置は、細胞溶解、組織ホモジナイゼーション、タンパク質抽出、DNA切断、ナノ粒子分散、乳化、脱気、および超音波化学反応といった、高度な試料調製作業に対応するように設計されています。
ヒールシャー社のラボ用超音波処理装置は、強力な超音波出力に加え、デジタルプロセス制御、堅牢なアクセサリー、実用的な安全機能を兼ね備えています。そのため、研究機関、分析ラボ、プロセス開発、および産業用品質管理の現場に適しています。

性能およびプロセス制御

• 超音波の出力と強度： ヒールシャーのラボ用ホモジナイザーには、50、100、200、400ワットの超音波出力モデルが用意されています。これにより、少量のサンプル、日常的な実験作業、大容量のビーカー、あるいはフローセル処理など、用途に合わせて最適な超音波処理装置をお選びいただけます。
• 正確な振幅制御： 振幅を調整できるため、用途ごとに必要な超音波処理強度を設定できます。これは、均質化、細胞破砕、粒子分散、乳化、および抽出を再現性よく行うために不可欠です。自動周波数調整機能により、超音波処理装置は常に最適な周波数で動作し続けます。
• 迅速かつ効率的な試料調製： ビーズミル処理、凍結融解サイクル、高圧ホモジナイゼーション、凍結乾燥などの方法と比較して、プローブ超音波処理は、再現性とプロセス効率を向上させつつ、処理時間を短縮できることが多い。
• 温度管理： 200ワット以上のデジタル・ヒールシャー製超音波処理装置には、着脱可能な温度センサーを装着して使用できます。本装置は試料の温度を継続的に監視し、設定された温度限界に達すると自動的に停止します。また、パルス超音波処理により、熱に敏感な試料の調製時に生じる発熱を抑えることができます。

対応機種と付属品

• 幅広いソノトロードおよびプローブのラインナップ： ソノトロードの直径、形状、材質が異なるため、試料の量、容器の形状、およびプロセスの要件に最適に適合させることができます。ヒールシャーのプローブは、チタン、セラミック、ガラスなどの堅牢で耐食性に優れた素材で作られています。
• 柔軟な容器および容量の選択肢： ヒールシャーの超音波処理装置は、チューブ、バイアル、ビーカー、フローセル、および多検体用アクセサリーと組み合わせて使用できます。これにより、マイクロリットル単位の試料、実験室規模のバッチ処理、および連続インライン処理に適しています。
• 多目的な用途： 適切なプローブやアクセサリーを使用すれば、1台の超音波ホモジナイザーで、細胞破砕、組織のホモジナイゼーション、DNAおよびRNAの切断、タンパク質抽出、ナノ粒子の分散、乳化、混合、脱気、抽出、およびソノケミストリーといった用途に対応できます。
• お手入れとメンテナンスが簡単： ソノトロード、プローブ、フローセルは分解や洗浄が容易です。オートクレーブ対応部品、CIP（定置洗浄）機能、SIP（定置滅菌）機能により、交差汚染を防止し、実験室での日々の安定した使用を支えます。

デジタル運用と文書化

• デジタル制御： 200ワット以上のHielscher製超音波処理装置は、カラータッチディスプレイによるデジタル制御、直感的なメニュー操作、プログラム可能な設定、およびブラウザベースのリモート制御機能を備えています。デジタルプローブ式の実験用超音波処理装置に搭載されたサンプル照明機能により、処理中の視認性が向上します。
• データロギング： デジタル・ヒールシャーの超音波処理装置には、内蔵SDカードへの自動データ記録機能が搭載されています。振幅、エネルギー入力、温度、圧力、日付、時刻などのプロセスパラメータがCSVファイルとして保存されるため、トレーサビリティの確保、文書化、およびGMP準拠のワークフローがサポートされます。
• ユーザーフレンドリーなインターフェイス： 直感的な操作画面により、迅速なセットアップ、簡単なパラメータ調整、そして一貫した操作が可能です。これは、日常的な試料調製や繰り返しの実験手順において特に役立ちます。

安全性、信頼性、およびサポート

• 統合された安全機能： ヒールシャーの超音波ホモジナイザーには、空運転防止機能、プログラム可能な自動停止設定、直感的な操作など、実用的な安全機能が搭載されています。オプションの防音ボックスを使用することで、超音波処理中の快適性と安全性をさらに高めることができます。
• 信頼性と耐久性： ヒールシャーの超音波処理装置は、長期にわたる稼働と過酷な実験室環境での使用に耐えるよう設計されています。その堅牢な構造により、稼働停止時間を低減し、安定した性能を維持することで、長年にわたりコスト効率の高い運用を実現します。
• コンプライアンスおよび品質基準： Hielscher UltrasonicsはISO認証を取得したメーカーです。Hielscherの超音波装置はCEマークを取得しており、関連する業界基準や安全基準を満たすよう設計されています。これには、該当する場合、UL、CSA、およびRoHSの要件も含まれます。
• 保証と専門サポート： Hielscherでは、アプリケーションサポート、技術指導に加え、超音波処理装置の選定、設置、試運転、プロセス最適化、スケールアップに関する支援を提供しています。これにより、お客様の用途に最適な超音波ホモジナイザー、プローブ、フローセル、またはアクセサリーをお選びいただけます。

大容量処理用超音波フローセルリアクタ

Hielscherの超音波実験用装置は、過熱することなく24時間365日の連続運転が可能です。そのため、Hielscherのソニケーターは、インライン処理においてフローセルを用いた連続超音波処理に確実に使用できます。実験用装置をフローセル反応器と組み合わせて使用することで、より多くの試料量を快適に処理することができます。 この場合、液体はガラス製またはステンレス製のリアクター内にポンプで送り込まれます。例えば、UP400Stであれば、1時間あたり約10～50リットルの処理が可能です。 フローセル内では、サンプルは反応セルの出口に到達する前に、定義された高強度の超音波処理を受けます。超音波処理中に熱に敏感な物質を冷却するため、フローセルには放熱性を高める冷却ジャケットが装備されています。

 
以下の表は、Hielscher社のラボ用超音波処理装置とその処理能力の概要を示しています：

実験用超音波処理装置に関するよくある質問

実験用超音波処理装置とは何ですか？

実験用超音波処理装置は、液体試料に高強度の超音波を照射するために使用される装置です。実験室では、試料の前処理、細胞溶解、組織の均質化、粒子径の微細化、ナノ粒子の分散、乳化、抽出、脱気、および超音波化学反応などに広く利用されています。

プローブ式超音波洗浄機と超音波洗浄槽の違いは何ですか？

プローブ式超音波処理装置は、ソノトロード（プローブまたはホーンとも呼ばれる）を介して、超音波エネルギーをサンプルに直接伝達します。これにより、高強度での処理、正確な振幅制御、および効率的な処理が可能になります。一方、超音波槽は、槽内の液体と容器の壁を介して間接的に超音波を伝達するため、通常、エネルギー伝達が弱く、再現性も低くなります。 高度な試料調製、細胞破砕、分散、および均質化といった作業には、一般的にプローブ型超音波処理装置が推奨されます。
プローブ式超音波洗浄機と超音波洗浄槽の違いについて詳しく解説！

細胞の溶解や組織の均質化には、どのラボ用超音波処理装置が適していますか？

細胞溶解、組織のホモジナイズ、タンパク質抽出、およびDNAやRNAの断片化を行う場合、適切な超音波処理装置の選定は、試料量、試料数、容器の種類、および必要な処理能力によって異なります。 少量のサンプルはコンパクトなプローブ式超音波処理装置で処理できますが、より多くのサンプル量や日常的な実験ワークフローでは、振幅制御、温度監視、データロギング機能を備えたデジタル超音波ホモジナイザーが有効です。 無菌処理や密閉バイアルの処理には、Multi-Tube Sonicator VialTweeter、Microplate Sonicator UIP400MTP、CupHornなどの間接超音波処理システムを使用できます。

Hielscher社のラボ用超音波処理装置では、どの程度のサンプル量を処理できますか？

Hielscher社の実験用超音波処理装置は、ごく少量のマイクロリットル単位のサンプルから、より大規模な実験用バッチまで、幅広いサンプル容量に対応しています。装置やセットアップに応じて、チューブ、バイアル、ビーカー、マルチウェルプレート、またはフローセル内でサンプルを処理することができます。 より大容量の処理には、ラボ用超音波処理装置をフローセルリアクターと組み合わせることで、連続的なインライン処理が可能です。

密閉されたチューブやバイアルを超音波処理しても大丈夫ですか？

はい。密閉されたチューブやバイアルは、Multi-Tube Sonicator VialTweeter、バイアルラックを使用したUIP400MTP、あるいはCupHornなどの適切なアクセサリーを用いることで、間接的に超音波処理を行うことができます。これは、無菌処理や交差汚染の防止、あるいは複数の小容量サンプルを同時に処理する必要がある場合に有用です。

実験室用超音波処理装置で96ウェルプレートを処理することは可能ですか？

はい。UIP400MTPは、あらゆる標準的なマイクロタイタープレートや96ウェルプレートを処理できる、マルチウェルプレート専用の超音波処理装置です。本装置は、ハイスループットな試料調製、アッセイ、スクリーニングワークフロー、細胞溶解、DNA/RNAの断片化、クロマチン調製、およびタンパク質抽出に有用です。

超音波処理中にサンプルが加熱されるのを防ぐにはどうすればよいですか？

超音波処理では、特に強力な超音波照射を行う際に熱が発生することがあります。試料の加熱は、パルス超音波照射の採用、試料容器の冷却、冷却ジャケットやフローセルの使用、および試料温度の監視によって制御することができます。温度制御機能を備えたデジタル超音波処理装置では、設定された温度限界に達すると超音波照射を一時停止し、試料が冷却された後に処理を再開することができます。

再現性のある結果を得るためには、どのような超音波処理パラメータが重要ですか？

超音波処理における最も重要なパラメータには、振幅、処理時間、パルスモード、エネルギー入力、試料量、プローブのサイズ、浸漬深度、容器の形状、および試料温度が含まれます。再現性のある結果を得るためには、これらのパラメータを管理・記録し、一貫して同じ条件で処理を繰り返す必要があります。

実験室での超音波処理は、より大規模な処理に拡大できるのでしょうか？

はい。実験室での超音波処理は、より高出力の超音波処理装置を選択したり、より大型のプローブを使用したり、あるいはバッチ処理から連続フローセル処理に移行したりすることで、スケールアップが可能です。これにより、実験室でのプロセス開発が可能となり、パイロットプラントや産業用超音波システムへの移行が可能になります。

適切な実験用超音波処理装置はどのように選べばよいでしょうか？

適切なラボ用超音波処理装置を選ぶには、用途、試料量、容器の種類、必要な処理能力、温度への感受性、および記録要件を明確にしてください。Hielscherでは、お客様のプロセスに合わせて、最適な超音波ホモジナイザー、プローブ、フローセル、防音ボックス、または間接超音波処理用アクセサリーをご提案いたします。

さまざまなサイズや形状のソノトロードにより、最適な構成が可能になります

文献・参考文献

細胞破砕、DNA断片化、タンパク質単離・分画、分散・乳化など、様々なサンプル前処理にヒールシャー社製ソニケーターが使用されている研究例をご覧いただけます。

• ニコ・ベーマー、アンドレアス・ダウテル、トーマス・アイゼレ、ルッツ・フィッシャー (2012)： Lactobacillus plantarum NC8由来グルタミン酸ラセマーゼの組換え発現、精製および特性解析。 Protein Expr Purif.2013 Mar;88(1):54-60.
• Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012)： 蛍光共鳴エネルギー移動分光法によるP-糖タンパク質の動的なリガンド誘起構造変化。 J Biol Chem.2012 Jan 6;287(2)：1112-27.
• Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013)： レドックス・プロテオミクスにより、大腸菌のニトロソ化ストレス克服を助けるペルオキシナイトライト感受性タンパク質が発見される.J Biol Chem.2013 Jul 5; 288(27)：19698-19714.
• Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013)： 正常子宮頸部細胞と腫瘍子宮頸部細胞は膣乳酸菌に対して異なる反応を示す。.ed Microbiol.2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.
• ジョアンナ・コペッカ、ジュゼッピーナ・サルツァーノ、イヴァナ・カンピア、サラ・ルーサ、ダリオ・ギーゴ、ジュゼッペ・デ・ローザ、キアラ・リガンティ（2013年）： P-糖タンパク質阻害に関与するリポソームの化学成分に関する洞察。 ナノメディシンナノテクノロジー、生物学、医学 2013年
• Fernandes, Luz; Santos, Hugo; Nunes-Miranda, J.; Lodeiro, Carlos; Capelo, Jose (2011)： プロテオミクスワークフローにおける超音波の応用：シングルプローブとマルチプローブ。 Journal of Integrated OMICS 1, 2011.
• Priego-Capote, Feliciano; Castro, María (2004)： 超音波の分析的利用 – I.試料の調製。 TrAC Trends in Analytical Chemistry 23, 2004.644-653.
• Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel (2011)： 微量元素分析の品質：試料調製ステップ。 In：品質管理の広いスペクトル; InTechOpen 2011.