超音波処理は、音波を使用して溶液中の粒子を攪拌します。 電気信号を物理的な振動に変換して、物質を分解します。 これらの破壊は、溶液を混合し、水への砂糖などの液体への固体の溶解を加速し、液体から溶解ガスを除去する可能性があります。 DNA検査では、超音波処理によって分子が分解されて細胞が破裂し、検査用のタンパク質が放出されます。
音波
音は高圧と低圧が交互に繰り返される波です。 音波の周波数は、音波が物質を通過するときに物質の粒子が振動する頻度です。 超音波処理は通常、20 kHz（20,000サイクル/秒）以上の周波数の超音波を使用します。 これらの周波数は聞こえる周波数を上回っていますが、超音波処理中は大きなきしむ音が発生するため、耳を保護することをお勧めします。 頻度が高いほど、粒子の攪拌が強くなります。
ソニケーター部品
超音波処理装置は、トランスデューサーに電力を供給する信号を生成する超音波発電機を備えた強力な実験装置です。 トランスデューサーは、圧電結晶（機械的振動を生成することによって電気に直接応答する結晶）を使用して電気信号を変換します。 超音波処理装置は、振動がプローブに到達するまで振動を保存および増幅します。 プローブは振動に合わせて移動して溶液に伝達し、すばやく上下に移動します。 超音波処理装置のオペレーターは、溶液の特性に基づいて振幅を制御できます。 小さなプローブチップは大きなプローブチップよりも強い反応を示しますが、大きなチップはより多くの溶液に到達します。
すべてのソニケーターにプローブがあるわけではありません。 一部のソニケーターは、超音波ウォーターバスのサンプルで音波を生成します。
超音波処理プロセス
超音波処理中、圧力のサイクルにより、溶液中に数千の微細な真空気泡が形成されます。 気泡は、キャビテーションと呼ばれるプロセスで溶液に崩壊します。 これは強力な振動の波を引き起こし、キャビテーション場に巨大なエネルギー力を放出します。 水の分子間の相互作用などの分子相互作用は、粒子の塊を分離し、促進します 混合。 たとえば、溶存ガスの振動では、気泡が一緒になり、溶液から離れやすくなります。
音波からのエネルギーは、溶液に摩擦を生じさせ、それが熱を生じさせます。 サンプルの加熱と劣化を防ぐには、超音波処理の前、最中、後にサンプルを氷上に置きます。
細胞やタンパク質が壊れやすく超音波処理に耐えられない場合は、酵素消化または砂での粉砕がより穏やかな代替手段です。