초음파 세척기를 사용할 때 어떤 안전 예방 조치를 취해야 합니까?

세포 용해, 조직 처리 또는 샘플 균질화를 다루는 실험실에서 근무한다면 초음파 처리기를 사용해 본 적이 있거나 적어도 들어본 적이 있을 것입니다. 이러한 도구는 매우 편리합니다. 고주파 음파를 사용하여 수동 방법보다 훨씬 빠르고 효율적으로 샘플을 분해합니다. 그러나 문제는 다음과 같습니다. 초음파 처리기 공급업체로서 저는 너무 많은 사람들이 기본 안전 단계를 건너뛰고 결국 샘플 손상, 장비 파손 또는 경미한 부상을 입는 것을 보았습니다. Sonicators는 당신이 그들을 존중한다면 위험하지 않지만, 당신이 그들을 처음 접한다면 당신을 당황하게 만들 수 있는 몇 가지 특징이 있습니다. 수년에 걸쳐 나는 긴밀한 통화를 했던 수백 명의 연구실 기술자, 연구원 및 대학원생과 이야기를 나눴으므로 이러한 기계를 사용할 때 실제로 중요한 안전 예방 조치에 대한 간단한 지침을 정리하고 싶었습니다. 뛰어 들어 봅시다.

먼저 한 가지 분명한 사실을 알아두겠습니다. 초음파 처리기는 액체에 잠긴 프로브를 통해 초음파 진동을 보내는 방식으로 작동합니다. 그 프로브는 정말 빨리 뜨거워질 수 있고, 조심하지 않으면 진동으로 인해 물건이 튀길 수 있습니다. 몇 달 전에 한 고객이 튜브를 제대로 고정하지 않았기 때문에 용해 도중에 HeLa 세포 전체가 오염되었다고 연락한 적이 있습니다. 샘플 튄 자국이 여기저기로 튀었고 초음파 처리기는 뚜껑도 없이 작동하고 있었습니다. 그것은 완전히 엉망이었으며 몇 가지 간단한 단계만 거치면 피할 수 있었습니다. 이제 어떤 모델을 사용하든 관계없이 모든 사람이 따라야 하는 기본 사항부터 시작해 보겠습니다.

첫째, 항상 올바른 개인 보호 장비(PPE)를 착용하십시오. 이는 단순한 실험실 프로토콜이 아닙니다. 초음파 분쇄기를 사용할 때 협상할 수 없습니다. 어떤 사람들은 자신이 빠르다고 생각해서 고글이나 장갑을 건너뛰지만 제 말을 믿으세요. 우리가 얘기했던 그 튄 자국이요? 단순한 샘플이 아닙니다. 병원체, 화학 물질 또는 심지어 독성 세포주와 같은 위험 물질을 사용하여 작업하는 경우 해당 미스트가 눈이나 피부에 들어갈 수 있으므로 함부로 처리할 수 없습니다. 나는 항상 안전 고글(일반 안경이 아니라 제대로 밀봉되지 않음), 니트릴 장갑(특정 용제를 사용하는 경우 라텍스가 분해될 수 있음), 팔을 ​​덮는 실험실 가운을 권장합니다. 일반 버퍼로 컨트롤을 실행하는 경우에도 이 항목을 착용하세요. 후회하는 것보다 안전한 것이 낫지 않나요?

다음으로, 매번 사용하기 전에 장비를 확인하십시오. 이는 당연하게 들리지만 얼마나 많은 사람들이 사용 전 확인을 건너뛰는지 놀라게 될 것입니다. 작년에 한 대학원생이 세포 용해, 조직 파괴 및 균질화를 위한 Scientz-E 시리즈 초음파 균질화기 프로브 초음파 처리기와 유사한 모델에 부러진 프로브 팁을 가져왔습니다. 팁이 부서졌고, 작동했을 때 진동이 고르지 않았습니다. 샘플이 곳곳에서 과열되었고 프로브가 튜브 홀더를 거의 깨뜨릴 뻔했습니다. 초음파 처리기를 켜기 전에 30초 동안 프로브를 검사하여 칩, 균열 또는 마모 흔적이 있는지 살펴보십시오. 팁이 손상되면 즉시 교체하십시오. 빠른 해결 방법으로 "해결"하려고 하지 마십시오. 또한 전원 코드가 마모되었는지 확인하고 튜브 홀더가 단단히 조여져 있는지 확인하고 뚜껑이나 안전 덮개가 제자리에 있는지 확인하십시오. 대부분의 최신 초음파 처리기에는 뚜껑이 열려 있으면 작동하지 않는 안전 인터록이 있지만 구형 모델은 그렇지 않을 수도 있으므로 인터록이 작동하는지 다시 확인하세요. JY96-IIN 초음파 균질화기와 같은 모델을 사용하는 경우 자동으로 실행되는 사용 전 진단 기능이 내장되어 있으므로 해당 기능을 활용하십시오! 작은 문제가 큰 문제로 커지기 전에 이를 잡아내기 위해 존재합니다.

그 다음에는 프로브 침수와 샘플 양이라는 큰 문제가 있습니다. 이것은 많은 신규 사용자가 잘못되는 곳입니다. 프로브 팁을 액체에 충분히 깊게 담가야 합니다(튜브 크기에 따라 일반적으로 1~2cm). 그래야 진동이 액체 표면을 흔들기만 해서 튀는 현상이 발생하지 않습니다. 팁이 너무 높으면 초음파 에너지가 표면에서 반사되어 미스트가 생성되고 이로 인해 샘플이 오염됩니다. 반대로, 너무 깊게 담그면 튜브 바닥에 부딪혀 튜브가 갈라지고 프로브 팁이 손상될 수 있습니다. 또한 튜브를 너무 많이 채우지 마십시오. 각 초음파 처리기 모델에는 권장되는 최소 및 최대 샘플 용량이 있습니다. 예를 들어 Touch Screen Lab 초음파 세포 파괴 균질화 프로세서는 프로브 크기에 따라 0.5mL~50mL 사이의 용량에서 가장 잘 작동합니다. 샘플을 너무 많이 사용하면 진동이 시작될 때 액체가 상단 위로 튀게 됩니다. 너무 적으면 프로브가 완전히 물에 잠기지 않아 과열되어 프로브가 손상될 수 있습니다. 나는 항상 사람들에게 특정 모델의 사용 설명서를 확인하라고 말합니다(예, 실제로 읽으십시오. 서랍에 그냥 던져두지 마십시오). 볼륨 제한이 많이 다르기 때문입니다.

또 다른 점은 초음파 분쇄기를 건조하게 작동하지 마십시오. 이것은 아마도 제가 보는 가장 일반적인 실수일 것이며, 피하는 것이 가장 쉽습니다. 프로브를 액체에 담그지 않은 상태에서 기계를 켜면 초음파 에너지가 갈 곳이 없기 때문에 프로브의 온도가 매우 빠르게 상승합니다. 고객이 시작하기 전에 샘플 버퍼를 추가하는 것을 잊었기 때문에 완전히 녹은 프로브를 돌려보내도록 했습니다. 10초의 드라이런만으로도 프로브 팁이 손상될 수 있으며 교체 비용이 저렴하지 않습니다. 샘플을 튜브에 추가하고 프로브를 넣은 다음 기계 전원을 켜기 전에 물에 잠겨 있는지 다시 확인하는 습관을 들이십시오. 2초가 더 소요되고 장비 비용이 수백 달러 절약됩니다.

실제로 초음파 처리기를 작동할 때 설정에 주의를 기울이십시오. 파워 레벨과 펄스 지속 시간은 중요하며, 이를 끝까지 높이는 것이 항상 최선의 아이디어는 아닙니다. 더 많은 전력이 더 나은 결과를 의미하는 것은 아닙니다. 시료 품질 저하, 과열 및 튐 현상이 발생할 수 있습니다. 대부분의 샘플의 경우 짧은 펄스(예: 5초 켜기, 5초 끄기)와 함께 낮은 전력 수준(최대의 20~50%)이 더 좋습니다. 펄스는 버스트 사이에 냉각할 샘플 시간을 제공하여 과열을 방지합니다. JY98-IIIN/JY98-IIIDN/JY99-IIDN 초음파 기계 균질화기 가격과 같은 고성능 모델을 사용하는 경우 샘플 유형에 맞게 설정을 조정하는 것이 특히 중요합니다. 질긴 조직 샘플의 경우 약간 더 많은 전력이 필요할 수 있지만 여전히 프로브 온도를 주시하고 싶을 수 있습니다. 당사의 새로운 유형의 범용 터치 디스플레이 Universal Ultrasonic Generator Homogenizer에는 프로브가 너무 뜨거워지면 경고하는 온도 센서가 내장되어 있어 큰 도움이 됩니다. 모델에 해당 기능이 없는 경우 항상 펄스 시간을 조금 더 길게 실행하여 샘플을 식히거나 초음파 처리 중에 튜브를 얼음 욕조에 담가 온도를 낮게 유지할 수도 있습니다.

또한 프로브가 작동 중일 때는 손이나 기타 신체 부위를 프로브에서 멀리 두십시오. 어리석게 들리겠지만 올바른 설정에 집중하다 보면 실수로 손을 뻗어 튜브나 프로브에 부딪히기 쉽습니다. 초음파 진동은 눈에 보이지 않으며 프로브 팁은 움직이는 느낌이 들지 않을 정도로 빠른 속도로 진동할 수 있지만, 만지면 작고 고통스러운 상처가 발생할 수 있습니다. 많은 최신 초음파 처리기에는 프로브를 실행하지 않고도 설정을 조정할 수 있는 "홀드" 기능이 있으므로 이를 사용하십시오. 그리고 손으로 액체에서 프로브를 잡아당겨 초음파 분쇄기 작동을 멈추려고 하지 마십시오. 먼저 기계의 정지 버튼을 누르십시오. 진동이 즉시 멈추므로 안전하게 조정할 수 있습니다.

초음파 분쇄기 사용을 마친 후에는 안전을 위해 세척하고 올바르게 보관하기 위해 취해야 할 몇 가지 단계가 있습니다. 프로브 팁은 모든 샘플이 접촉하는 부분이므로 사용 후 바로 청소해야 합니다. 프로브에 샘플 잔류물을 남겨두면 굳어져 다음 실행 성능에 영향을 미칠 수 있으며 교차 오염으로 이어질 수도 있습니다. 일반적으로 튜브에서 프로브를 꺼낸 후 즉시 70% 에탄올이나 증류수로 프로브를 닦아내는 것이 좋습니다. 끈적거리거나 질긴 샘플을 작업하는 경우 프로브를 작은 물 비커에 담그고 짧은 펄스(프로브를 담근 상태에서)를 실행하여 청소할 수 있습니다. 샘플이 묻은 채로 몇 시간 동안 기계에 프로브를 놓아두지 마십시오. 즉시 청소하십시오. 또한 튜브 홀더와 초음파 처리기 주변을 닦아서 유출된 샘플을 제거하십시오. 이로 인해 실험실에서 미끄러지거나 넘어질 수 있습니다. 작업이 끝나면 기기의 전원을 끄고 깨끗한 티슈나 보풀이 없는 천으로 프로브를 감싸서 손상되지 않는 건조하고 안전한 곳에 보관하세요.

잠깐만요, 위험한 샘플에 대해 구체적으로 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 그것은 완전히 다른 안전 계층이기 때문입니다. 병원성, 방사성 또는 독성 물질을 다루는 경우 추가 예방 조치가 필요합니다. 튀는 것을 방지하려면 항상 밀봉된 튜브나 폐쇄된 초음파 처리기 시스템을 사용해야 합니다. 일부 고급 모델에는 미스트를 가두는 폐쇄형 처리 챔버가 포함되어 있어 이러한 유형의 샘플에 적합합니다. 또한 샘플에 휘발성이 있거나 유해한 연기가 있는 경우 연기 후드에서 작업하고 있는지 확인하십시오. 흄후드 없이 독성 약물 화합물을 초음파 처리하는 고객이 있었는데, 튄 자국이 실험실 가운에 묻어 결국 코트 전체의 오염을 제거해야 했고, 이는 정말 골치 아픈 일이었습니다. 그런 사람이 되지 마세요. 위험한 물질을 작업하는 경우 흄후드를 설치하는 데 30초를 추가로 투자하십시오.

사람들이 흔히 간과하는 또 다른 사실은 훈련입니다. 초음파 분쇄기 사용이 처음이라면 설명서를 한 번만 읽고 바로 시작하지 마십시오. 특히 추가 기능이 있는 모델을 사용하는 경우 경험이 많은 연구실 구성원에게 기본 사항을 보여달라고 요청하십시오. 기계를 올바르게 작동하는 방법을 모른다면 세상의 모든 예방 조치가 도움이 되지 않습니다. 수년 동안 초음파 처리기를 사용해 왔다고 해도 기술 변화, 새로운 모델의 새로운 기능, 때로는 사고로 이어질 수 있는 나쁜 습관을 익히는 등 가끔씩 지식을 되새기는 것이 좋습니다.

이제 여러분 중 일부는 "이 모든 작업이 많은 작업처럼 들립니다. 몇 단계만 건너뛸 수는 없나요?"라고 생각하고 계신다는 것을 알고 있습니다. 하지만 문제는 다음과 같습니다. 안전 예방 조치를 취하는 데 소요되는 시간은 실수를 수정하는 데 소요되는 시간보다 훨씬 적습니다. 손상된 샘플은 몇 시간이 걸리는 실험을 다시 실행해야 함을 의미합니다. 프로브가 파손되면 교체하는 데 비용이 듭니다. 부상은 직장을 쉬어야 한다는 것을 의미합니다. 이들 중 어느 것도 모서리를 깎을 가치가 없습니다.

결국 초음파 처리기는 실험실 작업을 훨씬 쉽게 해주는 놀라운 도구이지만 존중이 필요합니다. PPE 착용, 장비 점검, 프로브를 적절하게 담그기, 건조하게 실행하지 않기, 설정 관찰, 실행 중인 프로브에서 멀리 떨어져 있기, 사용 후 청소, 위험한 샘플에 대한 특별한 관리 등 이러한 기본 안전 단계를 따르면 매번 안전하고 효과적으로 사용할 수 있습니다.

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참고자료

1. 실험실 안전 연구소. (2022). 초음파 균질화기 안전 지침. 실험실 안전 연구소 데이터베이스에서 검색됨.
2. 산업안전보건청(OSHA). (2021). 실험실 안전: 개인 보호 장비. osha.gov에서 검색함.
3. 미국재료시험협회(ASTM). (2020). 생물학적 시료의 초음파 균질화를 위한 표준 가이드. ASTM 인터내셔널.
4. 국립보건원(NIH). (2023). 우수 실험실 관리 기준: 장비 유지 관리 및 안전. nih.gov에서 가져옴.
5. 시그마-알드리치. (2022). 샘플 처리를 위한 초음파 프로브 안전 및 모범 사례. 시그마-알드리치 기술 게시판.