Hielscher超聲波均化器UP200Ht介紹

引言

在現代實驗室研究和分析工作中，超聲波設備憑借其技術優勢，已經成為眾多科研人員得力助手。Hielscher 公司推出的 UP200Ht（200W，26kHz）實驗室超聲波設備，以其的性能、先進的技術和廣泛的適用性，在競爭激烈的實驗室設備市場中脫穎而出，占據了重要的一席之地，吸引著眾多科研工作者的目光。它究竟具備哪些技術特性和優勢，能夠在眾多同類產品中嶄露頭角呢？接下來，就讓我們深入剖析這款設備的技術細節，一同探尋它的奧秘 。

一、外觀與設計亮點

Hielscher UP200Ht 在外觀設計上充分體現了人體工程學理念，其整體尺寸為 18513085mm ，重量僅 1.3kg，這樣輕便的機身無論是長時間手持操作還是安裝在支架上使用，都不會給使用者帶來過多負擔。當需要進行一些小型樣本的處理，或是在實驗過程中需要靈活移動設備進行多點位操作時，可手持的設計優勢就得以凸顯。科研人員能夠輕松地將其移動到不同的實驗位置，方便對各種實驗樣本進行處理，極大地提升了操作的靈活性。

而當面對一些需要長時間穩定運行的實驗任務時，又可以將其安裝在三腳架上，轉化為固定的實驗設備。這種可手持、支架安裝兩用的特性，使其能夠適應多樣化的實驗場景。在空間有限的小型實驗室中，手持模式能夠靈活利用空間；而在大型實驗室的標準化實驗臺上，支架安裝模式又能確保設備穩定運行 。

設備的外殼采用了特殊的抗菌塑料材質，這不僅有效防止了細菌滋生，保持設備的清潔衛生，對于在醫療、生物等對衛生條件要求的實驗室環境中使用，具有重要意義。而且，這種材質還具備良好的耐磨性和耐腐蝕性，能夠在各種復雜的實驗環境下保持穩定的性能，延長設備的使用壽命 。

二、核心技術原理剖析

Hielscher UP200Ht 的核心技術圍繞超聲波的產生與作用展開。它通過壓電換能器將電能高效地轉化為機械能，從而產生超聲波。壓電換能器是設備的關鍵部件，由具有壓電效應的材料制成，在電場作用下，這些材料會產生機械形變，當交變電場的頻率與壓電材料的固有頻率相匹配時，就會產生強烈的機械振動，進而產生超聲波。

設備具備自動頻率調節技術，這一技術的工作機制十分巧妙。在實際運行過程中，負載情況會不斷變化，而超聲波的頻率也會受到影響而發生波動。自動頻率調節系統就像一個敏銳的 “頻率衛士"，它能夠實時監測超聲波的頻率變化，并迅速調整驅動信號的頻率，使壓電換能器始終工作在佳的諧振頻率點上。這種技術帶來的優勢是多方面的，它能夠確保超聲波能量的高效輸出，避免因頻率偏差導致的能量損耗，大大提高了處理效率。當處理不同粘度的液體樣品時，自動頻率調節技術能夠及時適應樣品特性的變化，保證超聲波穩定地作用于樣品，提升處理效果 。

振幅控制技術也是 UP200Ht 的一大亮點。振幅是衡量超聲波能量大小的重要參數，通過精確的電子控制系統，設備可以在 20% - 100% 的范圍內對振幅進行連續調節。這一技術使得操作人員能夠根據不同的實驗需求，靈活地調整超聲波的能量輸出。在進行細胞破碎實驗時，過高的振幅可能會對細胞造成過度破壞，影響后續的分析結果；而過低的振幅則可能無法達到破碎細胞的目的。通過振幅控制技術，科研人員可以根據細胞的類型和實驗要求，精準地設定合適的振幅，確保細胞破碎效果的同時，大程度地保留細胞內的有效成分，為后續的研究工作提供高質量的實驗樣本 。

三、關鍵技術參數解讀

功率（200W）

功率是衡量超聲波設備能量輸出能力的重要指標。Hielscher UP200Ht 的 200W 功率輸出，能夠在多種實驗應用中提供充足的能量支持。在細胞破碎實驗中，足夠的功率可以確保細胞被有效破碎，釋放出細胞內的各種物質，如蛋白質、核酸等，為后續的生物化學分析和研究提供基礎。在處理高粘度樣品時，較高的功率能夠克服樣品的阻力，使超聲波能量充分傳遞到樣品內部，實現均勻的處理效果。與低功率的超聲波設備相比，UP200Ht 可以在更短的時間內完成相同的實驗任務，大大提高了實驗效率 。

頻率（26kHz）

頻率決定了超聲波的振動特性和作用效果。26kHz 的頻率處于超聲頻段的常見范圍，這個頻率下的超聲波在液體介質中傳播時，能夠產生強烈的空化效應。空化效應是指超聲波在液體中傳播時，液體內部會形成微小的氣泡，這些氣泡在超聲波的作用下迅速膨脹和收縮，終破裂，產生局部的高溫、高壓和強烈的沖擊波。在乳化實驗中，空化效應能夠使兩種不相溶的液體（如油和水）充分混合，形成穩定的乳液。這種頻率的超聲波還能夠有效地分散團聚的顆粒，將大顆粒分散成小顆粒，提高樣品的均勻性，在材料科學領域制備納米材料時，這一特性尤為重要 。

振幅范圍（20% - 100%）

振幅代表了超聲波振動的幅度大小，直接關系到超聲波的能量輸出強度。UP200Ht 可在 20% - 100% 范圍內連續調節振幅，為不同實驗需求提供了高度的靈活性。在溫和的實驗條件下，如對一些對能量較為敏感的生物樣品進行處理時，可以將振幅設置在較低水平（如 20% - 40%），既能實現基本的實驗目的，又不會對樣品造成過度損傷。而在需要較強能量作用的實驗中，如礦物樣品的粉碎，將振幅調高到 80% - 100%，可以顯著增強超聲波的破碎能力，提高處理效果 。

處理樣品量（50 - 1000ml）

該設備的處理樣品量范圍為 50 - 1000ml，適用于從少量樣品的精細處理到較大批量樣品的常規實驗。對于珍貴的生物樣品或需要進行微量實驗研究時，50ml 的小處理量能夠滿足實驗需求，避免了樣品的浪費。而在進行一些初步的探索性實驗或需要制備較大體積的樣品溶液時，1000ml 的大處理量則能夠提供足夠的樣品量，滿足后續多方面的分析和測試要求。這種寬泛的樣品量處理范圍，使得 UP200Ht 能夠適應不同規模和類型的實驗項目 。

四、功能深度解析

自動數據記錄

Hielscher UP200Ht 配備了自動數據記錄功能，它能夠在實驗過程中自動記錄關鍵數據，包括振幅、功率、時間和溫度等。這些數據被存儲在內部的 SD/USB 組合卡（1GB）中，方便后續的查看和分析。在進行一系列的細胞破碎實驗時，設備會實時記錄每次實驗的振幅、功率以及處理時間等數據。科研人員在實驗結束后，可以通過電腦或其他設備讀取 SD 卡中的數據，對實驗過程進行詳細的回顧和分析，了解不同參數設置下的實驗效果，為優化實驗方案提供有力的數據支持。這種自動數據記錄功能不僅避免了人工記錄可能出現的誤差，還大大提高了數據的準確性和完整性 。

數字控制與觸摸屏操作

該設備采用數字控制和彩色觸摸屏操作，為用戶帶來了便捷和直觀的操作體驗。數字控制使得參數設置更加精確，通過觸摸屏，用戶可以輕松地對各種參數進行調整和設置。觸摸屏上的操作界面設計簡潔明了，主要設置一目了然。振幅 / 功率設置和脈沖模式可以通過彩色觸摸滑塊進行調整，滑塊具有 1%、5% 或 10% 的捕捉功能，方便用戶精確設定參數。用戶還可以根據自己的喜好，選擇將振幅和功率顯示為彩色條形圖或數字，使數據顯示更加個性化和直觀 。

溫度監測

溫度監測功能是 UP200Ht 的又一實用特性。它能夠實時監測樣品在超聲處理過程中的溫度變化，溫度監測范圍為 -50 至 + 200°C。在進行一些對溫度敏感的實驗時，如生物酶的活性研究，溫度的微小變化都可能對實驗結果產生重大影響。溫度監測功能可以讓科研人員及時了解樣品溫度，當溫度接近設定的閾值時，及時采取相應的措施，如調整超聲功率或暫停超聲處理，通過冷卻裝置對樣品進行降溫，確保實驗在適宜的溫度條件下進行，保證實驗結果的準確性和可靠性 。

五、豐富配件拓展應用

Hielscher UP200Ht 配備了豐富多樣的配件，這些配件如同為設備插上了翅膀，極大地拓展了其應用場景和功能。

不同型號的鈦傳感頭是其重要配件之一。例如，S26d2 鈦傳感頭由鈦制成，Φ2mm（3mm2），長度約 120mm，外螺紋 M6×0.75 ，適用于 2ml - 50ml 的樣品，振幅比約 1：3，并且可高壓滅菌 。當處理少量珍貴的生物樣品，如某些稀有細胞樣本的破碎實驗時，這種小型的傳感頭能夠精準地作用于樣品，在保證實驗效果的同時，避免對樣品的浪費。而 S26d14 鈦傳感頭，Φ14mm（154mm2），長度約 80mm，外螺紋 M6×0.75，適用于 50ml - 1000ml 的樣品，振幅比約 1：2，同樣可高壓滅菌 。在處理較大體積的樣品溶液，如進行藥物研發過程中對大量藥物原料的分散實驗時，它就能發揮出更大的作用，確保超聲波能量均勻地分布在較大體積的樣品中 。

連續流管路也是拓展設備應用的關鍵配件。像 D14K 連續流管路，采用玻璃材質，并且帶冷卻功能。當需要對樣品進行連續化處理時，連續流管路就能派上用場。在食品工業中，對果汁進行連續的均質化處理，以改善果汁的口感和穩定性，通過連續流管路連接 UP200Ht 設備，就可以實現果汁的連續流動和超聲處理，大大提高了生產效率。而 GD14K 玻璃連續流管路，采用不銹鋼材質，帶冷卻功能，相比普通玻璃管路，它具有更好的耐腐蝕性和機械強度，在化工領域處理一些具有腐蝕性的樣品時，能夠保證管路的穩定運行，確保超聲處理過程的順利進行 。

Hielscher 的超聲波設備主要分為實驗室和工業兩大系列，以下是主要型號的整理：

一、實驗室超聲波設備

1. UP 系列（手持式 / 立式）

o   UP50H（50W，30kHz）

o   UP100H（100W，30kHz）

o   UP200Ht（200W，26kHz）

o   UP200St（200W，26kHz）

o   UP400St（400W，24kHz）

2.   其他實驗室專用設備

o   Vial Tweeter：用于小體積樣品（如 1.5ml 離心管）。

o   Sono Step：集成超聲、攪拌和泵的多功能反應器。

o   GD Mini 2：無接觸式流動細胞處理設備。

o   Cup Horn：用于燒杯或小瓶的高強度超聲浴。

o   UIP400MTP：微板（Multi-well Plate）超聲處理系統。

o   UIS250L：實驗室超聲波篩分儀。二、工業超聲波設備

3.   UIP 系列（高功率處理）

o   UIP500hdT（0.5kW，20kHz）

o   UIP1000hdT（1.0kW，20kHz）

o   UIP1500hdT（1.5kW，20kHz）

o   UIP2000hdT（2.0kW，20kHz）

o   UIP4000hdT（4.0kW，20kHz）

o   UIP6000hdT（6.0kW，20kHz）

o   UIP10000（10kW，18kHz）

o   UIP16000（16kW，18kHz）

4.   特殊工業設備

o   UIP250MTP：微板超聲處理（適用于高通量實驗）。

o   Purgeable Cabinets：防爆型超聲系統，用于危險環境。三、附件與配件

• 鈦合金探頭：如 MSA1、MSA2、MSA3、MSA7、MSA7D、MS7L2D      等，適配不同體積樣品。

• 隔音箱（SPB-L）：降低實驗室設備噪音。

• 流動細胞（FC 系列）：如 FC22K，用于連續流處理。UP200St

UP50H

UP100H

UP200Ht

UP200St

UP400St

UIP500hdT

UIP1000hdT

UIP1500hdT

UIP2000hdT

UIP4000hdT

Hielscher 的超聲波設備主要分為實驗室和工業兩大系列，以下是主要型號的整理：

一、實驗室超聲波設備

1. UP 系列（手持式 / 立式）

o   UP50H（50W，30kHz）：小巧輕便，重量僅 1.1kg ，機身尺寸為 18513085mm，可手持操作也能安裝在三腳架上。適用于處理小體積樣品，處理量范圍在 5 - 100ml（標準配置）或 10 - 250ml（搭配特定配件） ，常用于醫療、生物和化學實驗室中對小體積樣品進行分散、溶解和細胞破碎等操作 。

o   UP100H（100W，30kHz）：同樣具備手持式和立式兩用設計，重量 1.1kg。在功能上，它比 UP50H 功率更高，處理樣品量為 5 - 100ml/20 - 500ml，適用于乳化、分散、均質化、細胞破碎和納米材料解聚等多種實驗，能夠滿足對中小體積樣品的超聲處理需求 。

o   UP200Ht（200W，26kHz）：也就是我們重點介紹的這款設備，前面已詳細闡述其性能特點。它在功率和頻率上的配置，使其在處理 50 - 1000ml 樣品時表現出色，廣泛應用于多種實驗場景 。

o   UP200St（200W，26kHz）：為立式設計，擁有 200 瓦的功率和 26kHz 的工作頻率，具備自動頻率調節功能。適用于 0.1 至 2000 毫升的樣本體積進行超聲處理，能夠在滿負荷下連續運行 24 小時 / 7 天，適用于高達 200L/h 的加工。配備直徑為 45mm，長 230mm 的超聲波換能器，振幅范圍為 20 - 100%，脈沖范圍為 10 - 100%，操作界面為觸摸屏，適用于均質化、分散、乳化、提取、細胞破碎、脫氣或聲化學等多種應用 。

o   UP400St（400W，24kHz）：作為大的實驗室設備，功率強大。適用于各種應用，如均質化、乳化、分散、解聚和濕磨（粒徑減小）、細胞破碎和分解、萃取、脫氣以及聲化學過程。焊頭直徑范圍為 40 至 5mm，適用于 4000 至 10ml 樣品體積的超聲處理，與流通池結合使用時，每小時可進行約 50 至 400 升的超聲處理，常用于實驗室中超聲波應用的開發以及小批量生產 。

2.   其他實驗室專用設備

o   Vial Tweeter：用于小體積樣品（如 1.5ml 離心管），它采用間接超聲處理原理，可同時對多達 10 個小瓶進行超聲處理，避免了交叉污染和樣品損失，超聲結果均勻且可重復 。

o   Sono Step：集成超聲、攪拌和泵的多功能反應器，為實驗提供了更全面的操作功能，適用于多種復雜的實驗需求 。

o   GD Mini 2：無接觸式流動細胞處理設備，這種設計使其在處理細胞樣品時，能夠避免傳統接觸式處理可能帶來的細胞損傷，保證細胞的活性和完整性 。

o   Cup Horn：用于燒杯或小瓶的高強度超聲浴，能夠為樣品提供穩定的超聲環境，適用于對樣品進行均勻的超聲處理 。

o   UIP400MTP：微板（Multi - well Plate）超聲處理系統，可同時對多孔板中的多個樣品進行超聲處理，大大提高了實驗效率，適用于高通量實驗 。

o   UIS250L：實驗室超聲波篩分儀，利用超聲波的特性，能夠更高效地對樣品進行篩分，提高篩分的精度和效率 。

二、工業超聲波設備

1. UIP 系列（高功率處理）

o   UIP500hdT（0.5kW，20kHz）：是一種工業設備，用于中試測試和小規模液體處理。常見應用包括均質化、分散、乳化、細胞破碎和聲化學反應。具備全彩色觸摸顯示屏、瀏覽器遙控器、集成 SD 卡上的自動數據記錄以及溫度和壓力傳感器，提供全面的過程控制和高度易用性 。

o   UIP1000hdT（1.0kW，20kHz）：功能強大，適用于應用開發和小規模生產，在工業生產中，能夠對較大體積的樣品進行高效處理，滿足生產過程中的實驗和小批量生產需求 。

o   UIP1500hdT（1.5kW，20kHz）：隨著功率的提升，其處理能力進一步增強，可用于更復雜的工業生產場景，如大規模的液體均質化、分散等操作 。

o   UIP2000hdT（2.0kW，20kHz）：在工業生產中發揮著重要作用，能夠穩定地輸出高功率超聲波，保證生產過程的高效進行 。

o   UIP4000hdT（4.0kW，20kHz）：適用于對處理能力要求較高的工業應用，能夠快速、高效地完成大規模的液體處理任務 。

o   UIP6000hdT（6.0kW，20kHz）：具備更高的功率，可應對更復雜、更大型的工業生產需求，在一些對超聲能量要求的工業過程中發揮關鍵作用 。

o   UIP10000（10kW，18kHz）：和UIP16000（16kW，18kHz）：這兩款設備功率巨大，主要用于大規模的工業生產，如大型化工企業的原料處理、大規模的食品加工等領域 。

2.   特殊工業設備

o   UIP250MTP：微板超聲處理（適用于高通量實驗），在工業生產的實驗環節中，能夠同時對多個微板樣品進行超聲處理，提高實驗效率，加快產品研發和生產進程 。

o   Purgeable Cabinets：防爆型超聲系統，用于危險環境，如石油化工、煤礦等存在易燃易爆氣體或粉塵的場所，保障超聲處理過程的安全進行 。

三、附件與配件

1. 鈦合金探頭：如 MSA1、MSA2、MSA3、MSA7、MSA7D、MS7L2D 等，適配不同體積樣品。不同直徑和長度的探頭，能夠滿足從微量樣品到大量樣品的處理需求，確保超聲波能量能夠準確地傳遞到樣品中      。

2.   隔音箱（SPB - L）：降低實驗室設備噪音，為實驗人員提供一個相對安靜的實驗環境，減少噪音對實驗操作和人員健康的影響 。

3.   流動細胞（FC 系列）：如 FC22K，用于連續流處理，在需要對樣品進行連續化超聲處理的實驗或生產過程中，流動細胞能夠實現樣品的連續流動和超聲處理，提高處理效率和生產能力 。

六、實際應用案例展示

細胞破碎實驗

在某生物醫學研究機構進行的細胞破碎實驗中，研究人員需要從大量的細胞樣本中提取蛋白質用于后續的分析。使用 Hielscher UP200Ht 設備，搭配 S14 鈦傳感頭（適用于 50 - 1000ml 樣品），設置功率為 150W，振幅為 60%，處理時間為 15 分鐘。實驗結果顯示，細胞破碎率達到了 90% 以上，成功釋放出細胞內的蛋白質。與傳統的細胞破碎方法相比，使用 UP200Ht 設備不僅提高了破碎效率，而且蛋白質的活性損失明顯降低 。通過 SDS - PAGE 凝膠電泳分析，使用 UP200Ht 處理后的蛋白質條帶清晰，純度較高，為后續的蛋白質結構和功能研究提供了高質量的樣本 。

乳化分散實驗

一家食品研發企業在開發新型乳液狀食品添加劑時，需要將油相和水相進行均勻乳化分散。使用 UP200Ht 設備，采用 D14K 連續流管路（玻璃材質，帶冷卻功能），設置功率為 180W，頻率 26kHz，振幅 70%，樣品流速為 500ml/h。經過超聲處理后，乳液的平均粒徑從初始的 10μm 降低到了 1μm 以下，穩定性得到了顯著提高。通過顯微鏡觀察，乳液中的油滴分布均勻，在常溫下放置一個月后，未出現分層現象 。該設備的高效乳化分散能力，為新型食品添加劑的研發和生產提供了有力支持 。

聲化學實驗

在某高校化學實驗室的聲化學實驗中，研究人員利用 UP200Ht 設備進行有機合成反應。以合成一種新型的有機化合物為例，在反應體系中加入反應物和催化劑后，使用 UP200Ht 設備進行超聲輔助反應，設置功率為 120W，振幅 50%，反應時間為 2 小時。實驗結果表明，與傳統的加熱攪拌反應相比，超聲輔助反應的產率提高了 30%，從原本的 40% 提升至 70% 。通過核磁共振（NMR）和質譜（MS）分析，產物的純度也達到了 95% 以上，證明了 UP200Ht 設備在聲化學領域能夠有效促進化學反應的進行，提高反應效率和產物質量 。

七、與同類產品對比優勢

與市場上同類實驗室超聲波設備相比，Hielscher UP200Ht 在多個方面展現出明顯的優勢 。

在性能方面，一些同類產品雖然功率也能達到 200W 左右，但在頻率穩定性和自動頻率調節功能上存在不足。當處理復雜樣品時，頻率容易受到負載變化的影響而波動，導致超聲能量輸出不穩定，影響處理效果。而 UP200Ht 憑借其先進的自動頻率調節技術，能夠始終保持穩定的頻率輸出，確保超聲能量的高效傳遞，無論是處理高粘度樣品還是對處理效果要求較高的實驗，都能表現出色 。

從功能角度來看，部分同類產品可能缺乏自動數據記錄功能，科研人員需要手動記錄實驗數據，這不僅耗時費力，還容易出現人為誤差。而 UP200Ht 的自動數據記錄功能，能夠自動、準確地記錄振幅、功率、時間和溫度等關鍵數據，為實驗分析和優化提供了可靠的數據支持 。此外，在觸摸屏操作體驗上，一些同類產品的操作界面設計不夠簡潔直觀，參數設置不夠精準。UP200Ht 的彩色觸摸屏和簡潔明了的數字控制菜單，使得操作更加便捷，參數設置更加精確，用戶可以輕松地根據實驗需求調整各種參數 。

在價格方面，雖然市場上存在一些價格較低的超聲波設備，但這些設備往往在性能和功能上存在一定的局限性，無法滿足復雜的實驗需求。UP200Ht 雖然價格處于中等水平，但其出色的性能、豐富的功能以及可靠的質量，使其具有更高的性價比。綜合考慮設備的使用壽命、實驗效率以及實驗結果的準確性，UP200Ht 能夠為科研人員帶來更大的價值 。

通過與同類產品在性能、功能和價格等方面的對比，可以清晰地看出 Hielscher UP200Ht 在實驗室超聲波設備市場中具有很強的競爭力，是科研人員進行多種實驗的理想選擇 。

總結與展望

Hielscher UP200Ht 實驗室超聲波設備憑借其的設計、先進的技術、豐富的功能和廣泛的應用，在實驗室研究領域展現出了的價值。其外觀設計滿足了多樣化的操作需求，核心技術原理保證了高效穩定的超聲能量輸出，關鍵技術參數使其適用于多種實驗場景，豐富的配件進一步拓展了應用范圍 。

從實際應用案例可以看出，無論是細胞破碎、乳化分散還是聲化學實驗，UP200Ht 都能發揮出色的性能，為科研工作提供有力的支持。與同類產品相比，它在性能、功能和性價比等方面具有明顯的優勢，能夠更好地滿足科研人員對實驗精度和效率的要求 。

展望未來，隨著科技的不斷進步和實驗室研究需求的日益增長，Hielscher UP200Ht 有望在更多領域得到應用和拓展。在生物醫學領域，它可能會在細胞治療、基因編輯等前沿研究中發揮更大的作用；在材料科學領域，將助力新型納米材料的研發和制備；在食品和制藥行業，也將為產品的研發和質量控制提供更加高效的解決方案 。同時，隨著技術的不斷創新，相信 Hielscher 公司會對 UP200Ht 進行持續的優化和升級，使其性能更加，功能更加豐富，為實驗室研究工作帶來更多的便利和突破 。

Hielscher超聲波均化器UP200Ht介紹