ミキサーミル Fast homogenization of small sample volumes

ミキサーミルは、衝撃と摩擦によって少量の試料を迅速かつ効率的に粉砕し、ホモジナイズします。乾式、湿式、凍結、DNA/RNAやタンパク質の回収のための細胞破砕に適しています。メカノシンセシスなどの特殊なアプリケーションには、独自のソリューションを提供します。ミキサーミルは、他のタイプのボールミルに比べて使いやすく、卓上でコンパクトな仕様になっています。

冷却・加熱

ミキサーミル MM 500 control

試料投入サイズ*: <= 10 mm
粉砕粒度*: ~ 0.1 µm
振とう数: 3 - 30 Hz (180 -1800 min-1)
製品の詳細情報

バックグラウンド情報

ミキサーミルの応用分野、作動機構、使用材料などの詳細です。
詳細

ナノスケール粉砕

ミキサーミル MM 500 Nano

試料投入サイズ*: <= 10 mm
粉砕粒度*: ~ 0.1 µm
振とう数: 3 - 35 Hz (180 - 2100 min-1)
製品の詳細情報

6つのサンプルを一度に粉砕

ミキサーミル MM 500 Vario

試料投入サイズ*: <= 8 mm
粉砕粒度*: ~ 5 µm
振とう数: 3 - 35 Hz (180 - 2100 min-1)
製品の詳細情報

定番のオールラウンダー

ミキサーミル MM 400

試料投入サイズ*: <= 8 mm
粉砕粒度*: ~ 5 µm
振とう数: 3 - 30 Hz (180 - 1800 min-1)
製品の詳細情報

液体窒素による粉砕

凍結粉砕機クライオミル

試料投入サイズ*: <= 8 mm
粉砕粒度*: ~ 5 µm
振とう数: デジタル, 5～30Hz (300～1800rpm)
製品の詳細情報

測定システム GrindControl

粉砕ジャー内の圧力と温度の測定
圧力測定 0～5 bar
温度測定：-25 °C - +90 °C
製品の詳細情報

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ミキサーミル-機能原理

水平に装着された粉砕ジャーを高速で往復運動させることで、中の粉砕ボールがジャー内壁に衝突させ試料を粉砕します。また、混合・ホモジナイジング効果があり、小さいボールを複数個使うと、いっそう高まります。ガラスビーズなどの極小のボールを使って、細胞破砕に使用することもできます。

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ミキサーミル - 適用分野

ミキサーミルは、軟質、硬質、脆性、繊維質の材料を乾式および湿式で粉砕するために使用されます。設置面積が小さく、使い勝手がよく、処理時間が非常に短いため、研究室での万能選手です。

ミキサーミルは、メカノケミストリー（メカノシンセシス、メカニカルアロイング、メカノカタリシス）、ナノメートルスケールの超微粒子コロイドの粉砕などの研究作業や、混合・均質化などに適しています。

また、ビーズビートによるDNA/RNA抽出のための細胞破砕にも広く利用されています。タンパク質抽出やメタボローム解析のために、最大240mlの細胞分散液を処理することが可能です。

ミキサーミルの重要な利点は、その汎用性の高さです。一部の機種では、材料を積極的に冷却または加熱する機能を備えており、他のボールミルに比べてより制御性の高い構成が可能になっています。メカノケミストリーの分野では、ジャー内の反応をコントロールできることが非常に有効です。

モデルによっては、-196℃まで、または100℃までの温度管理をすることが可能です。ミキサーミルは、１個、２個、６個架けから選択可能です。粉砕ジャーと粉砕ボールは、さまざまなサイズや材質があります。

酸化チタン
湿式粉砕

金属合金
乾式粉砕

髪
乾式粉砕

タイヤ（ゴム）
ドライアイス、液体窒素を使った凍結粉砕方法

ミキサーミル-冷却と加熱のオプション

クライオミルは-196℃の凍結粉砕用に設計されていますが、MM500コントロールは-100℃から+100℃までの温度をカバーし、-100℃から0℃までの温度調節が可能です。

冷却は、例えば、以下のようなメリットがあります：

揮発性物質や医薬品・食品成分など、温度に敏感な分析対象物の保存
室温で粉砕できない試料の脆化。
湿式粉砕：ある温度以下に保つ（場合によっては室温以下も可能）。
メカノケミストリー：反応を停止させ、中間生成物を安定化させるため、最終生成物は冷却せずに得られた結果と異なる。

アプリケーションによっては、プロセス中に試料を加熱することで改善されるものもあります：

ペーストの製造（食品産業）
メカノケミカル反応を促進させる

必要な温度と操作設定は、特定のアプリケーションに依存します。

ミキサーミル - 粉砕ジャー・粉砕ボール材質

最適な材質の選び方

粉砕工具の材質は、その後の分析を考慮して選択する必要があります。例えば、重金属の含有量を分析する場合、スチール製のジャーやボールの磨耗によってクロムが混入し、適切な分析結果が得られない可能性があります。そのため、ジルコニアのような金属を含まない材質のものが適しています。

道具の材質も、その効率に影響を及ぼします。最も重要なのは次の2点です：

エネルギー投入量（材料の密度に関係する）
硬度

エネルギー入力

材質の密度が高いほど、入力されるエネルギーは高くなります。つまり、例えばタングステン製の粉砕ボールは、密度の低いジャーやボールの材質と比較して、一定の速度での加速度が高くなります。ボールが試料に当たったときのエネルギー入力は高く、より良い粉砕効果をもたらし、硬くて脆い試料の粉砕に有益です。

一方、柔らかい素材では、エネルギー入力が大きすぎると、効果的な粉砕ができない場合があります。このような場合、試料は微粉末になるどころか、ジャーの壁に付着してボールを覆うような層が形成されます。このような場合、均質化ができず、サンプルの回収が困難になります。

そのため、柔らかい素材には他の粉砕機、例えばローターミルの方が適しています。

硬度

適切な硬度を持つアクセサリを見つけるには、試料よりも硬い材質でなければならない。硬度が低いと、試料の粒子でボールが削られる可能性があります。

異なる材質のアクセサリ

例えば、鋼鉄製のジャーと酸化ジルコニウム製のボールのように、異なる材質のアクセサリを使用することはお勧めできません。第一に、両方の材料による摩耗が分析結果に影響を及ぼし、アクセサリの摩耗が増加します。

ミキサーミル - 粉砕ジャーの種類とサイズ

歴代のミキサーミルは、少量の試料を素早く扱い、粉砕するために設計されたスクリュートップのジャーを使用します。ジャーは、硬化鋼、ステンレス鋼、炭化タングステン、メノウ、酸化ジルコニウム、PTFEから選択できます。

MM 500 nanoとMM 500 controlは、上蓋スクリューロック式粉砕ジャーは、乾式、湿式、凍結粉砕が可能です。粉砕ジャーの容量も既存のミキサーミルより増え（50 ml / 80 ml / 125 ml）、投入試料量が最大 2 x 45 ml / バッチになりました。5barまでの耐圧があり、安全で、簡単な取り扱いが可能です。

材質は、硬化鋼、ステンレス、タングステンカーバイド、ジルコニアなどがあり、コンタミネーションのない処理を実現します。不活性雰囲気下で処理する場合など、すべてのミキサーミルのジャーサイズと素材に対応する通気蓋を用意しています。

^{1. Screw-top jar}
^{2. Screw-lock jar}
^{3. 投入量}

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	Screw-top jars MM 400, MM 500 vario, CryoMill	Screw-lock jars MM 500 nano, MM 500 control
Different jar materials	7 (4)	4
Jar sizes	1.5 \| 5 \| 10 \| 25 \| 35 \| 50 ml	50 \| 80 \| 125 ml
Aeration lids	no	あり
GrindControl	no	あり
Integrated safety closure	no	あり
Suitable for dry grinding	あり	あり
Suitable for wet grinding	Limited - jar design is not optimal for applying the 60% filling rule	Yes, designed to apply the 60% rule
Grinding of fibrous samples	あり	Yes, very easy handling, as the lids are flat and the full volume of the jar can be used to fill in voluminous sample

ミキサーミル - 推奨投入量

乾式粉砕

乾式粉砕では、通常、いわゆる3分の1ルールで最も良い結果が得られます。つまり、ジャー容積のおよそ3分の1を粉砕ボールで満たす必要があります。この法則に従えば、ボールが小さければ小さいほど、ジャー容積の3分の1を満たすために必要な量が多くなります。ジャー容積のもう3分の1は試料で満たす必要があります。残りの3分の1は、試料を高速で粉砕するために必要な粉砕エネルギーを得るために、内部のボールの動きを許容するための自由空間です。

この法則に従えば、必要な粉砕エネルギーが得られると同時に、摩耗を防ぐために十分な試料をジャーに入れることができます。

^{1. 3分の1の空間
2. 3分の1試料
3. 3分の1の粉砕ボール}

繊維質な試料の場合

繊維質の試料や、粉砕すると体積が急激に減少するような試料は、試料の充填量を多くすることをお勧めします。摩耗を最小限に抑えるため、ジャーには十分な量の試料を入れる必要があります。必要であれば、数分後に試料を追加して、必要最小限の容積を維持することが可能です。

^{1. 3分の2試料
2. 3分の1の粉砕ボール}

湿式粉砕用

100nm以下の粒子径を作るには、衝撃よりも湿式粉砕と摩擦が必要です。そのためには、表面積が大きく、摩擦点の多い小さな粉砕ボールを多数使用します。そのため、乾式粉砕工程で推奨される3分の1の充填量は、60％ルール、つまり、ジャーの60％が小さなボールで満たされることで交換される。サンプル量は約30%です。まず、小さなボールをジャーに入れ(重量で！)、次にサンプルを入れて混ぜます。最後に分散媒の液体を注意深く混ぜる。

^{1. 6分の1～3分の1試料＋液体
2. 3分の2の粉砕ボール}

適切な粉砕ボールサイズの選び方

粉砕ボールは、試料を迅速に粉砕するために、最大サイズの試料の少なくとも3倍の大きさが必要です。

一般的には、約1000倍の係数を適用して、目的とする最終的な粉砕度に適したボールサイズを確認することができます。30μm（D90）の粉砕を目的とする場合、ボールの直径は20mmから30mmが最も適しています。より小さな粒子が必要な場合は、より小さなボールで2段階目の処理を行う必要があります。

大きなボールは小さなボールを押しつぶす可能性があるため、一度の粉砕工程で異なるサイズのボールを組み合わせることはお勧めしません。

Wet and Nanoscale grinding in mixer mills

Nanotechnology deals with particles in a range from 1 to 100 nm. These particles possess special properties due to their size, as their surface is greatly enlarged in relation to their volume (so-called “size-induced functionalities”). Ultrafine particles are, for example, harder and more break-resistant than larger particles.

Small particles tend to get charged on their surfaces and agglomerate during dry grinding, which is a limiting factor for size reduction. For nanoscale grinding, liquid or dispersant is used to keep the particles separated and salt solutions help to neutralize the surface charges. Long chain molecules in the liquid can keep the particles separated thanks to steric hindrance.

ミキサーミル - FAQ

ミキサーミルとは？

ミキサーミルは、ボールミルのカテゴリで、卓上、処理時間が短く、汎用性が高いことが特徴です。

硬質、中硬質、脆性、軟質、弾性、繊維状の試料を混合、粉砕、均質化するために使用されます。

粉砕は、衝撃と摩擦によって行われます。レッチェのミキサーミルは、1個、2個、6個架けできるステーションを備えています。

ミキサーミルが必要なアプリケーションは？

ミキサーミルは、少量の試料を数秒で乾式、湿式、低温で粉砕するために使用されます。ナノスケールの粉砕に必要なエネルギーを発生させることができます。

代表的な用途としては、DNA/RNAやタンパク質抽出のためのビーズビートによる細胞破砕が挙げられます。

ミキサーミルはメカノケミストリーの分野でも頻繁に使用され、特に冷却と加熱のオプションがある機種が人気です。

ミキサーミルの仕組みは？

水平に装着された粉砕ジャーを高速で往復運動させることで、中の粉砕ボールがジャー内壁に衝突させ試料を粉砕します。