Ультразвуковые устройства для лабораторных задач
Ультразвуковые аппараты, особенно ультразвуковые аппараты зондового типа, являются передовыми инструментами, широко используемыми в лабораторных и промышленных условиях. Используя силу ультразвука, ультразвуковые устройства могут эффективно обрабатывать различные материалы. Эти устройства работают путем передачи ультразвуковой энергии через зонд (или рупор) в жидкость или суспензию, генерируя высокоинтенсивные низкочастотные ультразвуковые волны, которые создают акустическую кавитацию, характеризующуюся интенсивными механическими силами. Эти ультразвуковые силы вызывают кавитацию — микропузырьки, которые быстро расширяются и схлопываются, высвобождая мощные сдвиговые силы, которые способствуют различным применениям, таким как гомогенизация, лизис клеток, уменьшение размера частиц и многое другое.

Ультразвуковые гомогенизаторы UP100H (100 Вт) и UP400St (400 Вт) для подготовки образцов, таких как лизис, экстракция белка и сдвиг ДНК.
Понимание ультразвука и кавитации
Ультразвуковая обработка — это процесс приложения ультразвуковой энергии для возбуждения частиц в жидкости. Ультразвук на частотах от 20 кГц до 30 кГц способен генерировать достаточную мощность для эффективного выполнения задач гомогенизации. Такие ультразвуковые звуковые волны вызывают быстрые циклы сжатия и расширения в жидкости, что приводит к образованию микроскопических пузырьков. Когда эти микропузырьки сильно схлопываются, можно наблюдать экстремальные силы. Это энергоемкое явление известно как кавитация и является движущей силой эффективности ультразвуковой обработки материалов:
- Кавитационные пузыри: Эти микропузырьки растут во время фазы расширения звуковой волны и сильно схлопываются во время фазы сжатия. Этот коллапс высвобождает локализованные высокоэнергетические зоны с температурой и давлением, достигающими тысяч градусов Цельсия и сотен атмосфер, хотя и кратковременно и в микроскопических масштабах.
- Механические поперечные силы: Схлопывание кавитационных пузырьков создает интенсивные силы сдвига, которые могут разрушать клеточные стенки, диспергировать частицы и гомогенизировать смеси с исключительной эффективностью.
Способность контролировать кавитацию — это то, что делает ультразвук таким ценным в различных областях науки, от молекулярной биологии до материаловедения.
Виды лабораторных ультразвуковых аппаратов
Два наиболее распространенных типа ультразвуковых аппаратов, используемых в лабораториях:
- Ультразвуковые аппараты зондового типа: В этих ультразвуковых аппаратах используется титановый зонд для прямой передачи ультразвуковой энергии в образец. Они идеально подходят для высокоинтенсивных применений, таких как лизис клеток, уменьшение размера частиц и эмульгирование, поскольку они доставляют концентрированную энергию непосредственно в жидкость. Ультразвуковые преобразователи часто используются в приложениях, требующих высокого контроля интенсивности кавитации.
- Ультразвуковые аппараты ванного типа: В этой установке образцы помещаются в водяную баню, которая затем подвергается ультразвуковой обработке. Этот метод обеспечивает равномерную, но в целом менее интенсивную ультразвуковую обработку по сравнению с преобразователями. Ультразвуковые аппараты для ванны полезны для очистки лабораторного оборудования, бережного перемешивания и некоторых видов химических реакций.
Почему ультразвуковые аппараты зондового типа лучше всего подходят для гомогенизации?
Ультразвуковые аппараты зондового типа считаются лучшим выбором для гомогенизации из-за их способности доставлять ультразвуковую энергию высокой интенсивности непосредственно в образец, создавая мощные силы сдвига. Вот почему они превосходны в задачах гомогенизации:
- Прямая передача энергии: Ультразвуковые аппараты зондового типа передают ультразвуковую энергию через титановый зонд (или рупор), который непосредственно погружается в образец. Этот прямой контакт обеспечивает высокоэффективную передачу энергии, создавая интенсивную кавитацию прямо в растворе. Это особенно полезно для гомогенизации твердых материалов или суспензий, которым требуется значительное усилие для разрушения частиц и их равномерного распределения.
- Высокие поперечные силы: Интенсивная кавитация, вызванная ультразвуковыми аппаратами зондового типа, создает сильные сдвиговые силы внутри жидкости, которые разрушают частицы, разрушают стенки клеток и уменьшают размер частиц. Эти силы помогают создать однородную смесь, так как они могут эффективно справляться даже с высоковязкими или плотными взвесями.
- Регулируемая интенсивность: Ультразвуковые аппараты зондового типа часто поставляются с регулируемыми настройками мощности, что позволяет пользователю настраивать интенсивность ультразвуковой обработки в соответствии с конкретными требованиями гомогенизации. Более низкие уровни мощности могут использоваться для бережного смешивания, в то время как более высокие уровни могут справиться с более сложными задачами гомогенизации.
- Высокая пропускная способность: Ультразвуковые аппараты хорошо подходят для высокопроизводительных рабочих процессов, где требуется гомогенизация нескольких образцов за короткий промежуток времени. Благодаря программируемым настройкам эти ультразвуковые аппараты могут быстро обрабатывать серию образцов, сокращая время подготовки и обеспечивая стабильные результаты. Hielscher предлагает устройства для ультразвуковой обработки, которые работают с несколькими флаконами одновременно или с несколькими луночными планшетами, что особенно ценно в исследовательских и промышленных условиях, требующих быстрой и равномерной гомогенизации многочисленных образцов.
- Точность и контроль: Поскольку ультразвуковые аппараты зондового типа обеспечивают прямой контакт с образцом, они обеспечивают более точный контроль над процессом гомогенизации. Глубина погружения, частота и настройки импульсов датчика могут быть точно отрегулированы, что обеспечивает стабильные и воспроизводимые результаты для всех образцов.
- Масштабируемость: Благодаря различным размерам зондов ультразвуковые анализаторы зондового типа подходят для гомогенизации как малых, так и больших объемов образцов. Зонды меньшего размера идеально подходят для микрообъемов, в то время как зонды большего размера позволяют гомогенизировать объемные образцы в промышленных приложениях.
Эти преимущества делают устройства Hielscher предпочтительным выбором для приложений, требующих тщательной и эффективной гомогенизации, таких как приготовление эмульсий, разрушение клеточных суспензий или создание стабильных дисперсий.
Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты
Вы имеете дело со сложными образцами, высокопроизводительными процессами, стерильной гомогенизацией, большим количеством образцов или чувствительными материалами? У Hielscher Ultrasonics есть подходящее ультразвуковое устройство для вашего применения!
Расскажите нам о своей задаче по подготовке образцов и проблемах, с которыми вы сталкиваетесь! Мы с удовольствием порекомендуем вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для успешных исследовательских экспериментов, аналитических задач или медико-биологических исследований.
В таблице ниже приведена приблизительная производительность обработки наших лабораторных ультразвуковых аппаратов:
Рекомендуемые устройства | Объем партии | Расход |
---|---|---|
UIP400MTP 96-луночный ультразвуковой аппарат | Многолуночные / микротитровальные планшеты | н.а. |
Ультразвуковой чашечный рожок | CupHorn для флаконов или стакана | н.а. |
ГДмини2 | Ультразвуковой микропоточный реактор | н.а. |
VialTweeter | 0от 0,5 до 1,5 мл | н.а. |
УП100Ч | от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин |
УП200Хт, УП200Ст | От 10 до 1000 мл | от 20 до 200 мл/мин |
УП400Ст | от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин |
Ультразвуковая встряхиватель для сит | н.а. | н.а. |
Промышленные ультразвуковые аппараты | От 500 мл до 200 л | 5 to >100L/min |
- Высокая эффективность
- Современные технологии
- надёжность & робастность
- Регулируемое, точное управление процессом
- партия & встроенный
- для любого объема
- Интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программируемые, протоколирование передачи данных, дистанционное управление)
- Простота и безопасность в эксплуатации
- Низкие эксплуатационные расходы
- CIP (безразборная мойка)
Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»
Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.
Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.

Hielscher Ultrasonics поставляет мощные бесконтактные ультразвуковые аппараты для подготовки образцов и клинического анализа. Многолуночная пластина, ультразвуковой аппарат UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn и проточный ультразвуковой аппарат GDmini2 обрабатывают образцы, не прикасаясь к ним.
Часто задаваемые вопросы
Что такое ультразвуковое устройство?
Ультразвуковое устройство — это ультразвуковое оборудование, которое использует высокочастотные звуковые волны для создания интенсивных механических сил в жидкостях и суспензиях, способствуя таким процессам, как гомогенизация, лизис клеток и диспергирование частиц. Устройство обычно состоит из двух основных компонентов:
- Ультразвуковой генератор: Этот блок преобразует электрическую энергию в высокочастотный переменный ток, который питает ультразвуковой генератор.
- Ультразвуковой генератор (зонд/рупор): Генератор получает эту энергию, вибрируя на ультразвуковых частотах. При погружении в жидкость он образует кавитационные пузырьки, которые быстро расширяются и схлопываются, высвобождая энергию и создавая сдвиговые силы, которые приводят к желаемым механическим эффектам в образце.
Эта установка широко используется как в лабораторных, так и в промышленных условиях, где требуется контролируемое интенсивное перемешивание или обработка частиц.
Для чего используется ультразвуковой аппарат?
Аппараты ультразвуковой обработки представляют собой мощные лабораторные гомогенизаторы, которые выполняют несколько задач по подготовке образцов в лабораториях, исследовательских и клинических учреждениях.
- Лизис и разрушение клеток для извлечения клеточных компонентов, таких как ДНК, РНК и белки
- Гомогенизация образцов для получения однородных смесей и суспензий
- Уменьшение размера частиц для улучшения растворимости, реакционной способности и стабильности дисперсий
- Эмульгирование для получения стабильных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как масло и вода
- Дегазация и пеногаситель для удаления растворенных газов и предотвращения образования пузырьков воздуха в жидкостях
- Диспергирование и деагломерация наночастиц и других мелкодисперсных частиц для получения однородных суспензий
- Усиление химических реакций (сонохимия) за счет улучшения смешивания реагентов и распределения энергии
- Извлечение соединений из растительных материалов, таких как эфирные масла и фитохимические вещества
Литература / Литература
- Jorge S., Pereira K., López-Fernández H., LaFramboise W., Dhir R., Fernández-Lodeiro J., Lodeiro C., Santos H.M., Capelo-Martínez J.L. (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, 2020.
- Giricz Z., Varga Z.V., Koncsos G., Nagy C.T., Görbe A., Mentzer R.M. Jr, Gottlieb R.A., Ferdinandy P. (2017): Autophagosome formation is required for cardioprotection by chloramphenicol. Life Science Oct 2017. 11-16.
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- S. Mohamadi Saani, J. Abdolalizadeh, S. Zeinali Heris (2019): Ultrasonic/sonochemical synthesis and evaluation of nanostructured oil in water emulsions for topical delivery of protein drugs. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 55, 2019. 86-95.
- Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.