Welche Sicherheitsvorkehrungen sollten bei der Verwendung von Ultraschallgeräten getroffen werden?

Wenn Sie in einem Labor arbeiten, das sich mit Zelllyse, Gewebeverarbeitung oder Probenhomogenisierung beschäftigt, haben Sie wahrscheinlich schon Ultraschallgeräte verwendet (oder zumindest davon gehört). Diese Tools sind super praktisch – sie nutzen hochfrequente Schallwellen, um Proben schnell und effizient zu zerlegen, viel schneller als manuelle Methoden. Aber hier ist die Sache: Als Lieferant von Ultraschallgeräten habe ich zu viele Menschen gesehen, die grundlegende Sicherheitsmaßnahmen übersprungen haben und am Ende beschädigte Proben, kaputte Geräte oder sogar leichte Verletzungen erlitten haben. Sonicatoren sind nicht gefährlich, wenn man sie respektiert, aber sie haben einige Macken, die einen überraschen können, wenn man mit ihnen noch nicht vertraut ist. Im Laufe der Jahre habe ich mit Hunderten von Labortechnikern, Forschern und Doktoranden gesprochen, bei denen es eng zuging, deshalb wollte ich einen einfachen Leitfaden zu den Sicherheitsvorkehrungen zusammenstellen, die bei der Verwendung dieser Maschinen tatsächlich wichtig sind. Lass uns eintauchen.

Lassen Sie uns zunächst eines klarstellen: Ultraschallgeräte funktionieren, indem sie Ultraschallschwingungen durch eine in Flüssigkeit getauchte Sonde senden. Diese Sonde kann sehr schnell sehr heiß werden, und wenn Sie nicht aufpassen, können diese Vibrationen dazu führen, dass Dinge spritzen. Ich erinnere mich, dass sich vor ein paar Monaten ein Kunde meldete und sagte, seine gesamte HeLa-Zellencharge sei mitten in der Lyse kontaminiert worden, weil das Röhrchen nicht richtig befestigt worden sei – Probenspritzer seien überall hingegangen und der Ultraschallator lief ohne Deckel. Es war ein totales Durcheinander, das mit ein paar einfachen Schritten hätte vermieden werden können. Beginnen wir also mit den Grundlagen, die jeder befolgen sollte, egal welches Modell Sie verwenden.

Tragen Sie zunächst immer die richtige persönliche Schutzausrüstung (PSA). Dies ist nicht nur ein Laborprotokoll – es ist nicht verhandelbar, wenn ein Ultraschallgerät verwendet wird. Ich weiß, dass manche Leute denken, sie seien schnell, also lassen sie auf Schutzbrillen oder Handschuhe verzichten, aber glauben Sie mir: Diese Spritzer, über die wir gesprochen haben? Es ist nicht nur eine Probe. Wenn Sie mit gefährlichen Stoffen wie Krankheitserregern, Chemikalien oder einfach nur giftigen Zelllinien arbeiten, kann dieser Nebel in Ihre Augen oder auf Ihre Haut gelangen und Sie sollten sich damit nicht herumschlagen. Ich empfehle immer eine Schutzbrille (keine normale Brille – sie dichtet nicht richtig ab), Nitrilhandschuhe (Latex kann sich zersetzen, wenn Sie mit bestimmten Lösungsmitteln arbeiten) und einen Laborkittel, der Ihre Arme bedeckt. Auch wenn Sie ein Steuerelement mit einfachem Puffer ausführen, tragen Sie dieses Zeug. Vorsicht ist besser als Nachsicht, oder?

Überprüfen Sie als Nächstes Ihre Ausrüstung vor jedem Gebrauch. Das klingt offensichtlich, aber Sie wären überrascht, wie viele Menschen die Kontrollen vor der Verwendung überspringen. Letztes Jahr brachte ein Student eine gebrochene Sondenspitze an einem Modell ein, das unserem Ultraschall-Homogenisator-Sondenschallgerät der Scientz-E-Serie für Zelllyse, Gewebeaufschluss und Homogenisierung ähnelt. Die Spitze war abgesplittert, und als sie damit liefen, waren die Vibrationen ungleichmäßig – ihre Probe war stellenweise überhitzt und die Sonde hätte fast den Röhrchenhalter zerbrochen. Nehmen Sie sich vor dem Einschalten des Ultraschallgeräts 30 Sekunden Zeit, um die Sonde zu überprüfen: Achten Sie auf Absplitterungen, Risse oder Anzeichen von Abnutzung. Wenn die Spitze beschädigt ist, ersetzen Sie sie sofort – versuchen Sie nicht, sich mit einer schnellen Lösung zu begnügen. Überprüfen Sie außerdem das Netzkabel auf Ausfransungen, vergewissern Sie sich, dass der Röhrchenhalter fest sitzt, und stellen Sie sicher, dass der Deckel oder die Schutzabdeckung angebracht ist. Die meisten modernen Ultraschallgeräte verfügen über eine Sicherheitsverriegelung, die sie nicht in Betrieb lässt, wenn der Deckel geöffnet ist. Bei älteren Modellen ist dies jedoch möglicherweise nicht der Fall. Überprüfen Sie daher noch einmal, ob die Verriegelung funktioniert. Wenn Sie ein Modell wie unseren Ultraschallhomogenisator JY96-IIN verwenden, verfügt dieser über eine integrierte Vorbetriebsdiagnose, die automatisch ausgeführt wird – nutzen Sie diese Funktion! Es dient dazu, kleine Probleme zu erkennen, bevor sie zu großen Problemen werden.

Dann ist da noch das große Problem: Eintauchen der Sonde und Probenvolumen. Hier machen viele neue Benutzer einen Fehler. Sie müssen die Sondenspitze tief genug in die Flüssigkeit eintauchen – normalerweise 1–2 cm, abhängig von der Rohrgröße –, damit die Vibrationen nicht nur die Oberfläche der Flüssigkeit bewegen (was zu Spritzern führt). Wenn die Spitze zu hoch ist, prallt die Ultraschallenergie von der Oberfläche ab, erzeugt einen Nebel und führt zu einer Verunreinigung der Probe. Andererseits besteht die Gefahr, dass Sie bei zu tiefem Eintauchen auf den Boden des Röhrchens stoßen, wodurch das Röhrchen reißen und die Sondenspitze beschädigt werden kann. Überfüllen Sie die Tube außerdem nicht. Für jedes Ultraschallgerätmodell gibt es ein empfohlenes minimales und maximales Probenvolumen – unser Touchscreen-Labor-Ultraschall-Homogenisierungsprozessor für Zellaufschluss funktioniert beispielsweise je nach Sondengröße am besten mit Volumina zwischen 0,5 ml und 50 ml. Wenn Sie zu viel Probe verwenden, spritzt die Flüssigkeit über die Oberfläche, wenn die Vibrationen beginnen. zu wenig, und die Sonde könnte sich erwärmen, weil sie nicht vollständig eingetaucht ist, was zu Überhitzung und möglichen Beschädigungen der Sonde führen kann. Ich sage den Leuten immer, dass sie die Bedienungsanleitung für ihr spezielles Modell durchlesen (ja, lesen Sie sie tatsächlich – werfen Sie sie nicht einfach in die Schublade), da die Lautstärkebegrenzungen sehr unterschiedlich sind.

Noch etwas: Lassen Sie das Ultraschallgerät niemals trocken laufen. Dies ist wahrscheinlich der häufigste Fehler, den ich sehe, und er lässt sich am einfachsten vermeiden. Wenn Sie das Gerät einschalten, während die Sonde nicht in Flüssigkeit eingetaucht ist, kann die Ultraschallenergie nirgendwo hingehen, sodass die Temperatur der Sonde sehr schnell ansteigt. Wir haben schon erlebt, dass Kunden Sonden zurückschickten, die vollständig geschmolzen waren, weil sie vergessen hatten, Probenpuffer hinzuzufügen, bevor sie auf „Start“ drückten. Selbst ein 10-sekündiger Trockenlauf kann eine Sondenspitze zerstören, deren Austausch nicht billig ist. Gewöhnen Sie sich an, Ihre Probe in das Röhrchen zu geben, die Sonde einzuführen und noch einmal zu überprüfen, ob sie eingetaucht ist, bevor Sie das Gerät überhaupt einschalten. Es dauert zwei zusätzliche Sekunden und spart Ihnen Hunderte an Ausrüstungskosten.

Achten Sie beim tatsächlichen Betrieb des Ultraschallgeräts auf die Einstellungen. Leistungsniveau und Pulsdauer sind wichtig, und es ist nicht immer die beste Idee, sie ganz hochzudrehen. Mehr Leistung bedeutet nicht gleich bessere Ergebnisse – es kann zu Probenverschlechterung, Überhitzung und Spritzern führen. Für die meisten Proben ist eine niedrigere Leistungsstufe (20–50 % des Maximums) mit kurzen Impulsen (z. B. 5 Sekunden an, 5 Sekunden aus) besser. Der Impuls gibt der Probe Zeit, sich zwischen den Stößen abzukühlen, wodurch eine Überhitzung verhindert wird. Wenn Sie ein leistungsstärkeres Modell wie unseren preisgünstigen Ultraschall-Homogenisator JY98-IIIN/JY98-IIIDN/JY99-IIDN verwenden, ist es besonders wichtig, die Einstellungen an Ihren Probentyp anzupassen. Für harte Gewebeproben benötigen Sie möglicherweise etwas mehr Leistung, möchten aber trotzdem die Sondentemperatur im Auge behalten – unser universeller Universal-Ultraschallgenerator-Homogenisator vom Typ „Universal Touch Display“ verfügt über einen integrierten Temperatursensor, der Sie warnt, wenn die Sonde zu heiß wird, was eine große Hilfe ist. Wenn Ihr Modell nicht über diese Funktion verfügt, können Sie die Pulszeiten jederzeit etwas verlängern, um die Probe abkühlen zu lassen, oder das Röhrchen während der Beschallung sogar in ein Eisbad tauchen, um die Temperatur niedrig zu halten.

Halten Sie außerdem Ihre Hände und andere Körperteile von der laufenden Sonde fern. Ich weiß, das klingt albern, aber wenn man sich darauf konzentriert, die richtigen Einstellungen vorzunehmen, kann es leicht passieren, dass man versehentlich hinübergreift und gegen den Schlauch oder die Sonde stößt. Die Ultraschallschwingungen sind unsichtbar und die Sondenspitze kann mit so hoher Geschwindigkeit vibrieren, dass Sie ihre Bewegung nicht spüren, aber bei Berührung kann es zu einer kleinen, schmerzhaften Schnittwunde kommen. Viele neuere Ultraschallgeräte verfügen über eine „Hold“-Funktion, mit der Sie Einstellungen anpassen können, ohne die Sonde laufen zu lassen, also nutzen Sie diese. Versuchen Sie niemals, das Ultraschallgerät während des Betriebs anzuhalten, indem Sie die Sonde mit der Hand aus der Flüssigkeit ziehen – drücken Sie zuerst die Stopptaste am Gerät. Dadurch werden die Vibrationen sofort gestoppt, sodass Sie Dinge sicher verstellen können.

Nachdem Sie das Ultraschallgerät nicht mehr verwendet haben, müssen Sie einige Schritte unternehmen, um es zu reinigen und ordnungsgemäß aufzubewahren, was ebenfalls zur Sicherheit beiträgt. Die Sondenspitze befindet sich dort, wo die gesamte Probe in Kontakt kommt, daher muss sie direkt nach dem Gebrauch gereinigt werden. Wenn Sie Probenrückstände auf der Sonde hinterlassen, können diese aushärten und die Leistung des nächsten Laufs beeinträchtigen. Darüber hinaus kann es zu Kreuzkontaminationen kommen. Normalerweise empfehle ich, die Sonde direkt nach dem Herausnehmen aus dem Röhrchen mit 70 %igem Ethanol oder destilliertem Wasser abzuwischen. Wenn Sie mit klebrigen oder zähen Proben arbeiten, können Sie die Sonde in ein kleines Becherglas mit Wasser eintauchen und einen kurzen Impuls ausführen (bei eingetauchter Sonde), um sie zu reinigen. Lassen Sie die Sonde niemals stundenlang mit Probe darauf im Gerät liegen – reinigen Sie sie sofort. Wischen Sie außerdem den Röhrchenhalter und den Bereich um das Ultraschallgerät ab, um verschüttete Proben zu entfernen, die zu Ausrutschern oder Stürzen im Labor führen können. Wenn Sie fertig sind, schalten Sie das Gerät aus, wickeln Sie die Sonde in ein sauberes Taschentuch oder ein fusselfreies Tuch ein und bewahren Sie sie an einem trockenen, sicheren Ort auf, wo sie nicht beschädigt wird.

Warten Sie, lassen Sie uns speziell über gefährliche Proben sprechen, denn das ist eine ganz andere Sicherheitsebene. Wenn Sie mit pathogenen, radioaktiven oder giftigen Stoffen arbeiten, sind zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Um Spritzer zu vermeiden, sollten Sie immer ein versiegeltes Rohr oder ein geschlossenes Ultraschallsystem verwenden. Einige unserer High-End-Modelle verfügen über geschlossene Verarbeitungskammern, die jeglichen Nebel einfangen, was perfekt für diese Art von Proben ist. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie unter einem Abzug arbeiten, wenn die Probe flüchtig ist oder schädliche Dämpfe enthält. Ich hatte einmal einen Kunden, der eine giftige Arzneimittelverbindung ohne Abzug mit Ultraschall behandelte, und die Spritzer gelangten auf seinen Laborkittel – am Ende musste er den gesamten Kittel dekontaminieren, was für totale Kopfschmerzen sorgte. Sei nicht diese Person. Wenn Sie mit gefährlichen Materialien arbeiten, nehmen Sie sich die zusätzlichen 30 Sekunden für die Einrichtung in einem Abzug.

Eine andere Sache, die oft übersehen wird: Training. Wenn Sie mit der Verwendung eines Ultraschallgeräts noch nicht vertraut sind, lesen Sie nicht nur einmal das Handbuch und springen Sie dann los. Bitten Sie einen erfahreneren Labormitarbeiter, Ihnen die Grundlagen zu zeigen, insbesondere wenn Sie ein Modell verwenden, das über zusätzliche Funktionen verfügt. Alle Vorsichtsmaßnahmen der Welt helfen nicht, wenn Sie nicht wissen, wie man die Maschine richtig bedient. Und selbst wenn Sie Ultraschallgeräte schon seit Jahren verwenden, ist es gut, Ihr Wissen von Zeit zu Zeit aufzufrischen – die Technologie ändert sich, neue Modelle haben neue Funktionen und manchmal entwickeln wir alle schlechte Gewohnheiten, die zu Unfällen führen können.

Ich weiß, einige von Ihnen denken: „Das hört sich alles nach viel Arbeit an. Kann ich nicht einfach ein paar Schritte überspringen?“ Aber hier ist die Sache: Die Zeit, die Sie damit verbringen, Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, ist viel kürzer als die Zeit, die Sie mit der Behebung eines Fehlers verbringen. Eine zerstörte Probe bedeutet, dass Sie das Experiment erneut durchführen müssen, was Stunden dauert. Der Austausch einer defekten Sonde kostet Geld. Eine Verletzung bedeutet, dass Sie arbeitsunfähig werden müssen. Nichts davon ist es wert, Abstriche zu machen.

Letztendlich sind Ultraschallgeräte erstaunliche Werkzeuge, die die Arbeit im Labor erheblich erleichtern, aber sie erfordern Respekt. Wenn Sie diese grundlegenden Sicherheitsmaßnahmen befolgen – Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung, überprüfen Sie Ihre Ausrüstung, tauchen Sie die Sonde ordnungsgemäß ein, lassen Sie sie nicht trocken laufen, achten Sie auf Ihre Einstellungen, halten Sie sich von der laufenden Sonde fern, reinigen Sie sie nach dem Gebrauch und achten Sie besonders auf gefährliche Proben – können Sie sie jederzeit sicher und effektiv verwenden.

Wenn Sie auf der Suche nach einem neuen Ultraschallgerät sind oder Fragen zur Sicherheit Ihres aktuellen Modells haben, steht Ihnen unser Team gerne zur Verfügung. Wir verkaufen eine Reihe von Modellen, die auf unterschiedliche Laboranforderungen zugeschnitten sind, von der kompakten Scientz-E-Serie für kleine Probenmengen bis zum leistungsstarken JY99-IIDN für die Verarbeitung anspruchsvoller Gewebe. Wir bieten außerdem Unterstützung und Anleitung zum sicheren Betrieb aller unserer Produkte, damit Sie sich bei der Verwendung Ihrer Geräte sicher fühlen können. Ganz gleich, ob Sie ein Doktorand sind, der gerade erst mit dem Studium beginnt, oder ein leitender Forscher, der ein geschäftiges Labor leitet, wir können Ihnen helfen, den richtigen Ultraschallator zu finden und dafür zu sorgen, dass Ihr Labor reibungslos und sicher läuft. Kontaktieren Sie unser Team, um Ihre Bedürfnisse zu besprechen und die perfekte Lösung für Ihre Arbeit zu finden.

REFERENZEN

1. Institut für Laborsicherheit. (2022). Sicherheitsrichtlinien für Ultraschallhomogenisatoren. Abgerufen aus der Datenbank des Laborsicherheitsinstituts.
2. Arbeitsschutzbehörde (OSHA). (2021). Laborsicherheit: Persönliche Schutzausrüstung. Von osha.gov abgerufen.
3. Amerikanische Gesellschaft für Tests und Materialien (ASTM). (2020). Standardhandbuch für die Ultraschallhomogenisierung biologischer Proben. ASTM International.
4. National Institutes of Health (NIH). (2023). Gute Laborpraktiken: Gerätewartung und Sicherheit. Von nih.gov abgerufen.
5. Sigma-Aldrich. (2022). Sicherheit von Ultraschallsonden und Best Practices für die Probenverarbeitung. Technisches Bulletin von Sigma-Aldrich.