AFAテクノロジーは超音波を集束させる独自の技術です。

Adaptive Focused Acousticsは照射条件を精密に制御した超音波を集束する音響技術です。超音波を一点に集中させることで、再現性の向上や試料温度の上昇の抑制など様々なメリットをえることができます。DNAの断片化細胞破砕、難溶性化合物の溶解など様々なアプリケーションにて再現性の高い超音波処理を実現します。

ソニケーターの原理

ソニケーターと呼ばれる超音波処理装置では、キャビテーションという物理現象を利用しています。超音波が溶液を通過すると溶液内で圧力変化が生じます。この圧力変化により、短時間の間に泡が発生・成長し、最終的に消滅する現象をキャビテーションと言います。一定の大きさまで成長した泡は周囲の水を巻き込む形で消滅し、この時生じる水流が超音波処理の原動力となっています。キャビテーションを発生させるためには溶液に対して約1MPaの圧力をかける必要があると言われています。

超音波を集束

超音波は周波数が高くなるほど指向性が高くなる性質があります。一般的なソニケーターでは10 ～30 kHzの超音波を利用していますが、AFA テクノロジーでは500kHz程の超音波を利用しています。さらに、パラボラアンテナの様な凹型の超音波発生部を採用したことで、米粒ほどの領域に一極集中で超音波を照射することが可能となりました。チューブの固定の位置に超音波を常に照射することで試料間での照射ムラを無くし、再現性の高い超音波処理を実現します。

超音波照射条件を厳密に制御

キャビテーションを利用した超音波処理では、超音波による溶液中の圧力変化により処理能力が変動します。そのため、安定した処理を行うためには超音波の照射条件を精密に制御する必要があります。
AFAテクノロジーでは、超音波の照射強度、照射間隔、照射時間などを厳密に制御することで再現性の良い超音波処理を実現しています。また、様々な超音波照射条件を設定できるため、幅広いアプリケーションでご活用いただけます。

試料温度の上昇を抑制した効率的な超音波処理

上図では、キャビテーションを生じさせるために必要なソニケーターの出力を比較しています。一般的に、ソニケーター出力の増大に伴い試料温度が上昇します。試料温度の上昇は抽出・解析試料の変性や失活等の原因となるため、処理中の試料温度の上昇を抑制することが理想です。
一極集中で超音波を照射するAFAテクノロジーでは、他のソニケーターに比べ低出力で超音波処理を実施することが可能です。そのため、AFAテクノロジーでは試料温度の上昇を最小限に抑えることができます。また、AFAテクノロジーでは効率的にキャビテーションを起こすことができるので、一般的なソニケーターよりも強力な超音波処理が可能です。このような特徴を活かし、細胞の破砕や核酸の断片化、難溶性化合物の溶解まで幅広い用途で使用されています。

専用の消耗品でより効率的 / 再現性の高い超音波処理

専用のチューブとホルダーを用いることで、試料温度の上昇を抑制しつつ超音波処理の再現性を高めます。
AFAシリーズでは超音波処理部の水温をリアルタイムで制御することが可能です。熱交換効率の高い専用チューブを採用したことで、チューブ内外での熱交換をスムーズにし試料温度の上昇を最小限に抑えることができます。また、専用ホルダーを使用することで超音波の照射位置を固定することができ、再現性の高い超音波処理が可能となります。
上図は、超音波処理中に発生する熱をシミュレーションした結果です。