Hielscher UP200St 實驗室超聲波處理器：科研與工業前處理的精密核心

在納米材料制備、細胞破碎、樣品均質、萃取合成等眾多科研與工業領域，高效、可控、可靠的樣品前處理是實驗成功的關鍵。德國Hielscher Ultrasonics公司憑借其超聲波技術，為全球實驗室和中小規模生產提供了強大的工具。其中，UP200St超聲波處理器作為其經典的高性能實驗室型號，以其200瓦的強勁功率、穩定性和精密的操作控制，成(cheng)為(wei)眾(zhong)多(duo)研究(jiu)人員和工(gong)藝開發工(gong)程師值得(de)(de)信賴的“得(de)(de)力助(zhu)手”。

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一、 UP200St：實驗室超聲處理的之作

UP200St專為要求嚴苛的實驗室應用和小規模試生產而設計。它平衡了功(gong)率(lv)輸出、處(chu)理效率(lv)和操作便捷性，適用于從溫和(he)的(de)(de)納米顆粒分散到(dao)堅韌的(de)(de)細胞組織破碎(sui)等各種(zhong)任務。

核心優勢解析：

1.      強勁而可控的200瓦功率：

o    提(ti)供足夠的(de)能量處理(li)大多(duo)數實驗室樣品，有效應對中(zhong)等(deng)粘(zhan)度或具有一定(ding)挑戰性的(de)物料。

o    功率輸出連續可調(diao)（10%-100%），結合振幅精確控制（20%-100%），用(yong)戶可根據(ju)不同樣品(pin)的(de)特(te)性和處理目標(biao)（如避免(mian)過熱、防(fang)止顆粒破碎(sui)過度(du)）進行精細優(you)化，實(shi)現高度(du)可重復(fu)的(de)結果。

2.      智能脈沖模式：

o    允(yun)許設(she)置超聲工作周期（如(ru)開2秒，關1秒）。這一功(gong)能(neng)至關重(zhong)要：

§ 有效控制溫升： 間歇工作防止(zhi)樣品(pin)因持續超(chao)聲而溫度(du)急(ji)劇(ju)升(sheng)高(gao)，尤(you)其(qi)對熱(re)敏感(gan)物質（蛋白質、酶、某些(xie)聚(ju)合物）至關重要。

§ 減少空化損傷： 降低探頭長(chang)(chang)期承受空化沖擊的(de)壓力，延長(chang)(chang)探頭壽命。

§ 提升處理效率： 對于某些物料(liao)，短暫的“休息(xi)”時間(jian)有助于氣泡(pao)消散和能量更有效傳遞。

3.      寬頻運行與鈦合金探頭：

o    標準頻率為24kHz，這(zhe)是實(shi)驗室超聲波處理中常用(yong)且效(xiao)果優異的頻率范圍，兼顧了空(kong)化(hua)強度和能量穿透深度。

o    標配3mm直徑的鈦合金（Ti6Al4V）探頭（號角）。鈦合金具有的機械(xie)強度、優異(yi)的耐腐蝕性（尤其耐受各(ge)種(zhong)溶劑和(he)生物(wu)樣品）和(he)良(liang)好的聲(sheng)學傳輸性能。3mm探頭非常適合處理0.1ml至500ml體積范圍內(nei)的(de)樣品，是(shi)標準試管(guan)、離心管(guan)和小燒杯應(ying)用(yong)的(de)理想選擇。用(yong)戶可根據需要(yao)輕松更換其他尺(chi)寸或形狀的(de)探頭(tou)（如(ru)1mm, 2mm, 7mm, 14mm, 22mm等）。

4.      用戶友好型設計：

o    直觀的控制面板： 清晰顯示設定功率/振幅、實際功率/振幅、處理時間(jian)、脈沖(chong)設置。操作邏輯簡(jian)單(dan)明(ming)了。

o    大型彩色顯示屏 (部分新型號)： 提供更(geng)豐富的信息顯示和更(geng)友好的操作體(ti)驗（注意(yi)：經(jing)典(dian)款可能為(wei)單(dan)色屏(ping)）。

o    符合人體工學的輕巧手持式設計： 重量(liang)輕，長時間操作(zuo)不易疲勞。

o    內置過載與溫度保護： 自(zi)動(dong)監測設備狀態，在異常情況下（如探頭空載、過熱）自(zi)動(dong)停(ting)止輸出，保護設備和樣品安全。

5.      穩定性和重現性：

o    Hielscher設備以其德國制(zhi)(zhi)造的(de)精密工(gong)藝(yi)和(he)嚴格的(de)品(pin)質(zhi)控制(zhi)(zhi)著稱。UP200St能提供長(chang)時間(jian)穩(wen)定運行，確保實驗結果的高度可重復性，這對科學研究和(he)新工藝開(kai)發至關重(zhong)要(yao)。

二、 核心應用領域：釋放超聲波的能量

UP200St的(de)200W功率和(he)精密控制使其(qi)在眾多領域大顯身手：

1.      納米技術：

o    納米顆粒分散與解團聚： 碳納米(mi)管(CNTs)、石墨烯、金(jin)屬/金(jin)屬氧(yang)化物納米(mi)顆粒(如TiO2, SiO2, Ag)、量(liang)子點在溶劑或聚(ju)合物基體中的均勻分散。

o    納米乳液/脂質體制備： 高效制備粒(li)徑細小、分(fen)布均勻的乳(ru)液或脂質體載藥系統(tong)。

o    納米復合材料制備： 促進納米填料在基體(ti)中的(de)均(jun)勻分散。

2.      生命科學與制藥：

o    細胞破碎與裂解： 高(gao)效破碎細菌、酵(jiao)母、植物和動物細胞(bao)，釋放胞(bao)內產物（蛋白質、DNA、細胞(bao)器）。

o    DNA/RNA片段化： 可控地(di)將大(da)(da)分子(zi)核(he)酸剪(jian)切(qie)至所需大(da)(da)小（如用于測序文(wen)庫制備）。

o    蛋白質提取與均質： 從組織或細胞中提取蛋白質，或進行均質處理。

o    加速酶促反應/催化反應： 提高反應速率和效率。

o    藥物傳遞系統制備： 如(ru)脂質體(ti)、納(na)米(mi)粒的(de)合成與載(zai)藥。

3.      化學與材料科學：

o    均質化： 使不相容的液體或懸浮液形成(cheng)穩定(ding)均勻的混合物。

o    乳化： 制備(bei)水包油(you)(O/W)或(huo)油(you)包水(W/O)乳液(ye)。

o    萃取： 加速溶劑從(cong)植(zhi)物、食品(pin)或其他(ta)基(ji)質中(zhong)提取目標化合物（超(chao)聲輔助萃取 UAE）。

o    脫氣： 去除(chu)液體中溶解的微小氣泡。

o    加速溶解： 促進難(nan)溶(rong)(rong)固體在(zai)溶(rong)(rong)劑中的(de)溶(rong)(rong)解。

o    聲化學反應： 引發或加速特定的化學反應（利用空化產生(sheng)的高溫高壓微環境）。

o    聚合物降解/功能化。

4.      食品與化妝品：

o    樣品均(jun)質化以進行成分(fen)分(fen)析。

o    模擬/研究食品質構(gou)變化(hua)。

o    制備食(shi)品/化妝品乳液。

o    加速風味物質或(huo)活性成分的提取(qu)。

5.      環境分析：

o    土(tu)壤、沉(chen)積物等固體樣品中污染物的(de)萃取(qu)。

o    水樣中懸浮(fu)物的分散/均質(zhi)化。

三、 操作與維護要點：確保性能與壽命

1.      樣品容器選擇：

o    使用玻璃燒杯或厚(hou)壁試管(guan)/離心管。避免使用薄壁(bi)塑(su)料容(rong)器，易破裂且聲能傳遞效率(lv)低。

o    容器直徑應大于探頭直徑，避免接(jie)觸(chu)側壁。

o    探頭浸入深度通常為10-40mm，確保處于液面以下但避免過深導致能量損失。絕對禁止探頭在空(kong)氣中空(kong)載運(yun)行(xing)！

2.      樣品體積與探頭匹配：

o    小體積 (<1ml)： 使用微量(liang)適配器（如VialTweeter）或非常小的探頭(tou)(tou)（1mm, 2mm），并(bing)將樣(yang)品置于特(te)殊小管(guan)中，探頭(tou)(tou)浸入處理。直接使用標(biao)準探頭(tou)(tou)可能導致(zhi)飛濺和效(xiao)率低(di)下。

o    常規體積 (1-500ml)： 3mm, 7mm探(tan)頭是主力。體(ti)積越大(da)，通常需要更大(da)直徑探(tan)頭以有(you)效處理(li)。

o    冰浴控溫： 對于熱敏感樣品或長時間處理，強(qiang)烈建議將樣品容器置于冰水浴中。超聲波能(neng)量會(hui)迅速轉(zhuan)化(hua)為熱能(neng)。

3.      參數設置優化：

o    起始點： 對于未知樣品，建議從較低振幅(fu)（30-50%）和開啟脈沖模(mo)式（如(ru) 1s on / 1s off）開始，逐步提高振幅或延(yan)長工(gong)作時間(jian)，觀(guan)察效果(guo)并監控溫度。

o    處理時間： 因樣(yang)品和目標(biao)差(cha)異巨大，從幾秒到數十分鐘不(bu)等。需通過實驗優化。

4.      探頭維護：

o    使用后立即清潔： 用軟布(bu)或紙巾擦去(qu)探頭殘留物，然后用適當(dang)的溶劑(ji)(ji)（水、乙醇(chun)等）或溫和(he)洗滌劑(ji)(ji)清洗，后用清水沖洗干凈并擦干。

o    避免刮擦： 清潔時動作輕(qing)柔，避免硬物(wu)刮傷鈦合金表(biao)面。

o    檢查磨損： 定期檢(jian)查探頭是否有凹痕、腐(fu)蝕或變(bian)黑跡(ji)象。嚴重(zhong)磨損會影響性能并(bing)可能污染樣品，需(xu)及時更換。

o    存放： 清潔(jie)干燥后存(cun)放(fang)，可(ke)套上(shang)保(bao)護(hu)套。

四、 Hielscher 實驗室超聲波處理器型號全覽

Hielscher提供豐富的實驗(yan)室超聲波處(chu)理器型號，覆蓋(gai)從微量處(chu)理到(dao)中(zhong)試放大的各種(zhong)需求(qiu)。以(yi)下是主要系列概覽：

型號系列	功率范圍	主要特點與定位	適用場景舉例
UP50H	50W	超緊湊設計，經濟實用。適合極低至(zhi)中等能量(liang)需求的常規小(xiao)體積處(chu)理。	微量樣品分(fen)散、小體積均質(zhi)、簡(jian)單細(xi)胞裂解(jie)、脫氣。
UP100H	100W	性價比高的主力入門型號。功率提升，處理能力增強。	常規實驗室分散、均質、乳化、中小體積細(xi)胞破碎。
UP200St	200W	實驗室高性能。功率、控制(zhi)和可靠性(xing)平衡(heng)。標配脈沖模式，精密振幅(fu)調節。	要求較高(gao)的納米分散、細胞組織破碎、中等粘度物料處理、工藝開發。
UP200St (2024)	200W	UP200St的升(sheng)級型號(hao)。通常配備更大彩色顯示屏，改進的散熱/降噪設計，可能集成更(geng)智(zhi)能(neng)的溫度監控/控制。	同UP200St，用戶體驗和(he)智能化提升。
UP400St	400W	實驗室頂級功率。處理更大體(ti)積(可達~1000ml)或更粘稠/堅韌物料能力更強。	大體積樣品(pin)處(chu)理、高(gao)濃度(du)漿料(liao)分散、堅(jian)韌生物組織(zhi)破碎(sui)、小規模中試。
UIP500hdT	500W	工業級設計引入實驗室。極其堅固(gu)耐(nai)用，適合強度、長時間連續運行或處理苛刻樣品。	高強度研(yan)究、連續(xu)處理(li)需求(qiu)、極粘稠物料、磨(mo)損(sun)性強的樣品、工藝驗證。
UIS250v	250W	便攜式設計（帶提手），操作靈活(huo)。性能(neng)接近(jin)UP200St。	需要在不(bu)同地點（通風(feng)櫥、冷(leng)房）移動使用的場(chang)景(jing)。
VialTweeter	(需連接主機)	專為微量樣品 (<1ml) 設計的特殊固(gu)定式探頭杯系統。能量高(gao)度集中，避免飛濺和交(jiao)叉污(wu)染。	PCR管、微量(liang)(liang)(liang)離心管、小樣品瓶中(zhong)的微量(liang)(liang)(liang)樣品高效處理(li)（如ChIP, 小量(liang)(liang)(liang)DNA剪切）。

選擇指南：

·         微量處理 (<1ml)：  VialTweeter。

·         小體積常規處理 (1-100ml)，溫和至中等需求： UP50H, UP100H 是(shi)經濟選擇。

·         主力實驗室應用 (0.1-500ml)，要求高性能與可靠性： UP200St / UP200St (2024) 是佳選擇(ze)。

·         大體積(>500ml) 或 高粘度/堅韌樣品： UP400St 或 UIP500hdT。

·         高強度、連續運行或苛刻樣品： UIP500hdT。

·         需要移動靈活性： UIS250v。

五、 結語

Hielscher UP200St超聲波處理器以其200W的黃金功率、精密的振幅與脈沖控制、堅固耐用的鈦合金探頭以及德國制造的高可靠性，確立了其在科(ke)研(yan)實驗室和工藝(yi)開發領域的(de)核心地位。無(wu)論是進(jin)行前沿的(de)納米材料研(yan)究、高效的(de)生物分子提(ti)取，還是精(jing)細的(de)化學合成與分散，UP200St都能提(ti)供強(qiang)大而可控的(de)超聲(sheng)波能量，助力用戶獲得穩定、可重復的(de)高質量結果。