一,、工作原理

1. 超聲波產(chǎn)生：儀器通過高頻電子振蕩器產(chǎn)生 15kHz~50kHz 的高頻電信號（常用 20kHz~30kHz）,。

2. 能量轉(zhuǎn)換：換能器將電信號轉(zhuǎn)化為高頻機械振動（超聲波振動）,，振動通過探頭（變幅桿）傳遞到液體樣本中。

3. 空化效應與剪切力：
   超聲波在液體中傳播時,，會產(chǎn)生周期性的壓力變化,，形成大量微小氣泡（空化泡）。這些氣泡在壓力作用下迅速膨脹,、破裂（空化效應）,，瞬間釋放巨大能量，產(chǎn)生強烈的沖擊波和剪切力,，從而破碎細胞結(jié)構（如細胞膜,、細胞壁），達到裂解樣本的目的,。

二,、核心參數(shù)

• 頻率：常用 15kHz~50kHz，低頻（如 15kHz~20kHz）適合破碎堅硬樣本（如細菌,、植物細胞）,，高頻（如 30kHz~50kHz）適合敏感樣本（如動物細胞），可減少熱損傷,。

• 功率：一般為 50W~2000W,，功率越大，破碎能力越強,，但需匹配樣本量（小樣本用低功率,，避免過熱）。

• 處理量：從幾十微升（微量離心管）到幾十升（工業(yè)級設備）不等,，實驗室常用機型處理量多為 0.5mL~500mL。

• 溫控功能：多數(shù)儀器配備低溫冷卻系統(tǒng)（如冰水浴,、循環(huán)水冷）,，因為超聲波振動會產(chǎn)生熱量，高溫可能破壞樣本中的生物活性物質(zhì)（如酶,、蛋白質(zhì),、核酸）,。

• 探頭類型：根據(jù)樣本容器和體積選擇，常見有尖形探頭（微量樣本）,、平板探頭（大體積或培養(yǎng)皿樣本）,、杯式探頭（避免交叉污染）等。

三,、主要應用場景

1. 細胞 / 細菌破碎：

• 裂解細菌（如大腸桿菌,、鏈球菌）、真菌,、酵母,、植物細胞（含細胞壁）、動物細胞等,，釋放 intracellular 成分（如蛋白質(zhì),、核酸、酶,、代謝物）,。

2. 樣本乳化與分散：

• 制備納米顆粒懸浮液、脂質(zhì)體,、乳液（如食品中的均質(zhì)化處理）,。

3. 其他應用：

• 降解高分子物質(zhì)（如淀粉、纖維素）,、加速化學反應（超聲輔助萃?。⑻幚硗寥罉颖咎崛∥廴疚锏?。

四,、優(yōu)勢與局限性

• 優(yōu)勢：

• 操作簡便，可快速處理樣本（幾秒至幾分鐘）,；

• 破碎效率高,，能處理多種類型的生物樣本；

• 適合小體積樣本,，且可通過探頭設計減少交叉污染,。

• 局限性：

• 產(chǎn)生的熱量可能破壞熱敏性物質(zhì)（需配合冷卻）；

• 高功率下可能導致樣本中核酸斷裂（需控制時間和功率）,；

• 對大量樣本處理效率較低（工業(yè)級設備可緩解此問題）,。

五、使用注意事項

1. 樣本預處理：

• 避免樣本中含有堅硬顆粒（如沙子）,，以免損壞探頭,；

• 對于高濃度樣本，可適當稀釋,，提高破碎均勻性,。

2. 溫控保護：

• 長時間操作時,，需開啟冷卻系統(tǒng)（如冰水浴）,，或采用 “工作 - 暫?！?交替模式（如工作 30 秒，暫停 30 秒）,，防止樣本過熱,。

3. 探頭維護：

• 每次使用后及時清洗探頭（用去離子水或酒精擦拭），避免殘留樣本腐蝕,；

• 探頭浸入液體深度適中（一般 1~2cm）,，避免空載運行（空轉(zhuǎn)會損壞換能器）。

4. 安全防護：

• 超聲波可能對人體聽力造成影響,，建議佩戴耳塞,；

• 操作時避免探頭接觸容器壁，以防產(chǎn)生噪音和損壞容器,。

六,、常見品牌

• 進口品牌：美國 Sonics、德國 Bandelin,、日本 SMT,、英國 Cole-Parmer 等，以高精度和穩(wěn)定性著稱,。

• 國產(chǎn)品牌：寧波新芝,、南京先歐、上海比朗等,，性價比高,，適合常規(guī)實驗室需求。