Urządzenia do sonikacji do zadań laboratoryjnych

Urządzenia do sonikacji, w szczególności sonikatory sondowe, są wysoce wyspecjalizowanymi narzędziami szeroko stosowanymi zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i przemysłowych. Instrumenty te wykorzystują moc ultradźwięków do wydajnego przetwarzania różnych materiałów. Przesyłając energię ultradźwiękową przez sondę (lub klakson) do cieczy lub zawiesiny, generują fale dźwiękowe o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości, wywołując kawitację akustyczną - zjawisko charakteryzujące się szybkim tworzeniem się, rozszerzaniem i zapadaniem mikropęcherzyków. Proces ten wyzwala intensywne siły mechaniczne, w tym miejscowe naprężenia ścinające, fale uderzeniowe i mikrojety, które napędzają takie zastosowania, jak homogenizacja, liza komórek, redukcja wielkości cząstek i dyspersja.

Zrozumienie zjawiska sonikacji i kawitacji

Sonikacja to proces stosowania energii ultradźwiękowej do mieszania cząstek w cieczy. Ultradźwięki o częstotliwościach od ok. 20 kHz do 30 kHz są w stanie wygenerować wystarczającą moc do skutecznego wykonywania zadań homogenizacji. Takie ultradźwiękowe fale dźwiękowe wywołują szybkie cykle kompresji i ekspansji w cieczy, prowadząc do powstawania mikroskopijnych pęcherzyków. Kiedy te mikropęcherzyki gwałtownie się zapadają, można zaobserwować ekstremalne siły. To zjawisko o dużej gęstości energii jest znane jako kawitacja i jest siłą napędową skuteczności sonikacji w przetwarzaniu materiałów:

• Pęcherzyki kawitacyjne: Mikropęcherzyki te rosną podczas fazy ekspansji fali dźwiękowej i gwałtownie zapadają się podczas fazy kompresji. Załamanie to uwalnia zlokalizowane strefy o wysokiej energii z temperaturami i ciśnieniami sięgającymi tysięcy stopni Celsjusza i setek atmosfer, choć na krótko i w skali mikroskopowej.
• Mechaniczne siły ścinające: Zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych generuje intensywne siły ścinające, które mogą rozbijać ściany komórkowe, rozpraszać cząstki i homogenizować mieszaniny z wyjątkową wydajnością.
  Zdolność do kontrolowania kawitacji sprawia, że sonikacja jest tak cenna w różnych dziedzinach nauki, od biologii molekularnej po materiałoznawstwo.

Rodzaje sonikatorów laboratoryjnych

Dwa najpopularniejsze typy sonikatorów stosowanych w laboratoriach to:

• Sonikatory z sondą: Sonikatory te wykorzystują tytanową sondę do bezpośredniego przenoszenia energii ultradźwiękowej do próbki. Są idealne do zastosowań o wysokiej intensywności, takich jak liza komórek, redukcja wielkości cząstek i emulgowanie, ponieważ dostarczają skoncentrowaną energię bezpośrednio do cieczy. Sonikatory z sondą są często preferowane do zastosowań wymagających wysokiej kontroli nad intensywnością kawitacji.
• Sonikatory typu wannowego: W tej konfiguracji próbki są umieszczane w łaźni wodnej, która jest następnie poddawana sonikacji. Metoda ta zapewnia jednolitą, ale generalnie mniej intensywną sonikację w porównaniu z typami sond. Sonikatory wannowe są przydatne do czyszczenia sprzętu laboratoryjnego, delikatnego mieszania i niektórych rodzajów reakcji chemicznych.

Dlaczego sonikatory sondowe są najlepsze do homogenizacji?

Sonikatory sondowe są uważane za najlepszy wybór do homogenizacji ze względu na ich zdolność do dostarczania energii ultradźwiękowej o wysokiej intensywności bezpośrednio do próbki, wytwarzając potężne siły ścinające. Oto dlaczego wyróżniają się one w zadaniach homogenizacji:

• Bezpośredni transfer energii: Sonikatory typu sondowego przenoszą energię ultradźwiękową przez tytanową sondę (lub tubę), która jest bezpośrednio zanurzona w próbce. Ten bezpośredni kontakt pozwala na bardzo wydajny transfer energii, tworząc intensywną kawitację bezpośrednio w roztworze. Jest to szczególnie przydatne do homogenizacji twardych materiałów lub zawiesin, które wymagają znacznej siły do rozbicia cząstek i równomiernego ich rozprowadzenia.
• Wysokie siły ścinające: Intensywna kawitacja powodowana przez sonikatory generuje silne siły ścinające w cieczy, które rozbijają cząstki, niszczą ściany komórkowe i zmniejszają rozmiary cząstek. Siły te pomagają stworzyć jednorodną mieszaninę, ponieważ mogą skutecznie obsługiwać nawet bardzo lepkie lub gęste zawiesiny.
• Regulowana intensywność: Sonikatory często wyposażone są w regulowane ustawienia mocy, co pozwala użytkownikowi dostosować intensywność sonikacji do konkretnych wymagań homogenizacji. Niższe poziomy mocy mogą być używane do delikatnego mieszania, podczas gdy wyższe poziomy mogą obsługiwać bardziej wymagające zadania homogenizacji.
• Wysoka przepustowość: Sonikatory doskonale nadają się do wysokowydajnych przepływów pracy, w których wiele próbek wymaga homogenizacji w krótkim czasie. Dzięki programowalnym ustawieniom sonikatory te mogą szybko przetwarzać serię próbek, skracając czas przygotowania i zapewniając spójne wyniki. Hielscher oferuje urządzenia do sonikacji, które obsługują wiele fiolek jednocześnie lub płytki wielodołkowe, co jest szczególnie cenne w warunkach badawczych i przemysłowych wymagających szybkiej, jednolitej homogenizacji wielu próbek.
• Precyzja i kontrola: Ponieważ sonikatory typu sondowego umożliwiają bezpośredni kontakt z próbką, zapewniają bardziej precyzyjną kontrolę nad procesem homogenizacji. Głębokość zanurzenia sondy, częstotliwość i ustawienia impulsów można precyzyjnie regulować, oferując spójne i powtarzalne wyniki dla różnych próbek.
• Skalowalność: Dzięki różnym rozmiarom dostępnych sond, sonikatory typu sonda nadają się do homogenizacji zarówno małych, jak i dużych objętości próbek. Mniejsze sondy są idealne do mikroobjętości, podczas gdy większe sondy pozwalają na homogenizację próbek masowych w zastosowaniach przemysłowych.

Zalety te sprawiają, że urządzenia sonikacyjne Hielscher są preferowanym wyborem do zastosowań wymagających dokładnej i wydajnej homogenizacji, takich jak przygotowywanie emulsji, rozbijanie zawiesin komórkowych lub tworzenie stabilnych dyspersji.
 

Ultrasonografy o wysokiej wydajności

Czy masz do czynienia z wymagającymi próbkami, procesami o wysokiej wydajności, sterylną homogenizacją, dużą liczbą próbek lub wrażliwymi materiałami? Hielscher Ultrasonics ma odpowiednie urządzenie do sonikacji dla Twojej aplikacji!

Opowiedz nam o swoim zadaniu przygotowania próbki i wyzwaniach, przed którymi stoisz! Chętnie polecimy Ci najbardziej odpowiedni sonikator do udanych eksperymentów badawczych, zadań analitycznych lub zastosowań w naukach przyrodniczych.

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultrasonografów laboratoryjnych:

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.

Hielscher Ultrasonics dostarcza potężne bezkontaktowe sonikatory do przygotowywania próbek i analizy klinicznej. Sonikator wielodołkowy UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn i sonikator przepływowy GDmini2 przetwarzają próbki bez ich dotykania.