Auswahl von Zentrifugenrotoren

Ein Zentrifugenrotor bestimmt, welche Gefäße eingesetzt werden können, welchen Kraftbereich er bietet, wie der Sedimentationsweg und die Pelletposition aussehen sowie welche Kapazität und Containment-Optionen verfügbar sind. Er gehört zur Methode und zum Sicherheitssystem und ist kein austauschbares Zubehör. Die Rotorwahl beginnt mit Probe, Trennendpunkt, Gefäß und Gefährdungsbeurteilung. Anschließend wird die Kompatibilität mit der konkreten Zentrifuge, den Bechern, Adaptern, Deckeln und Betriebsbedingungen bestätigt.

Mit der vollständigen Beladung beginnen

Vor der Rotorwahl sind folgende Anforderungen festzuhalten:

Probenart, Volumen, Dichte, Viskosität, Temperaturempfindlichkeit und Gefährdung.
Trennziel: Pelletieren, Klären, Phasentrennung, Dichtegradient, Waschen, Ernten oder Konzentrieren.
Erforderliche RCF, Zeit, Beschleunigung, Bremsung und Temperatur.
Gefäßmaterial, Nenn- und Arbeitsvolumen, Abmessungen, Verschluss, Füllgrenzen und Kraftfreigabe.
Probenzahl pro Charge, Gesamtdurchsatz, Ergonomie beim Beladen und Durchlaufzeit.
Bedarf an aerosoldichtem oder anderem Containment gemäß Gefährdungsbeurteilung des Labors.

Die endgültige Kombination muss im Rotorhandbuch bestätigt sein. Ein Gefäß, das physisch in einen Adapter passt, ist nicht zwingend für die erforderlichen Kraft-, Temperatur-, Chemikalien-, Füll- oder Containment-Bedingungen zugelassen.

Festwinkel- und Ausschwingrotoren

Faktor	Festwinkelrotor	Ausschwingrotor
Gefäßposition während des Laufs	In einem definierten Winkel zur Achse gehalten	Becher schwingen mit zunehmender Drehzahl in Richtung Horizontale
Sedimentationsweg	Material bewegt sich nach außen und bildet meist entlang der Außenwand zum Röhrchenboden hin ein Pellet	Material wandert entlang der Röhrchenlänge und bildet häufig am Boden ein Pellet
Typische Eignung	Schnelles Pelletieren, Klären, Arbeiten bei hoher Kraft und bestimmte Flaschen- oder Röhrchenabläufe	Dichtegradienten, Platten, Blutröhrchen, konische Röhrchen und Abläufe mit horizontalen Schichten oder Bodenpellets
Kapazität und Flexibilität	Kann je nach Bauart hohe Kraft und direkte Röhrchenaufnahme bieten	Becher und Adapter können mehrere Gefäßformate und hohe Chargenkapazität unterstützen
Betriebsgrenze	Für eine gegebene Zentrifugenklasse häufig zu höherer RCF fähig	Kombination aus Becher, Scharnier, Kappe, Adapter und Gefäß kann Drehzahl und Kraft begrenzen

Dies sind Tendenzen und keine allgemeinen Garantien. Eppendorfs Übersicht zu Festwinkel- und Ausschwingrotoren 🔗 verbindet Rotorgeometrie mit Pelletposition und Verhalten bei Dichtegradienten. Maßgeblich bleibt die Dokumentation des installierten Rotors.

Kraft und Radius auf das Protokoll abstimmen

Beim Übertragen eines Protokolls zwischen Rotorgrößen ist RCF statt RPM zu verwenden; außerdem ist festzuhalten, auf welchen Radius sich die angegebene RCF bezieht. Dieselbe RPM erzeugt bei unterschiedlichen Radien verschiedene Kräfte. Vor Umrechnung oder Übertragung von Einstellungen sollte RCF im Vergleich zu RPM herangezogen werden.

Die maximale RCF beschreibt nicht die Kraft an jedem Punkt eines Röhrchens, und dieselbe maximale RCF macht zwei Rotorgeometrien nicht gleichwertig. Bei zeitkritischem Pelletieren oder Ultrazentrifugation sind k-Faktor, Weglänge und die Übertragungsmethode des Protokolls gemeinsam mit der Rotordokumentation zu bewerten.

Gefäßkompatibilität ist eine Kette

Die Kompatibilität umfasst jedes Element zwischen Probe und Antrieb:

Zentrifuge → Rotor → Becher oder Aufnahme → Adapter → Gefäß → Verschluss oder Deckel

Für die genaue Kombination sind zu bestätigen:

Maximal zulässige RPM oder RCF unter Anwendung des niedrigsten Grenzwerts der Kette.
Gefäßabmessungen, Material, Füllbereich, Kappe oder Dichtung und Anforderungen an die Abstützung.
Chemische Kompatibilität von Probe und Lösungsmittel.
Temperaturbereich und Kühlleistung mit beladenem Rotor.
Regeln für Auswuchtung und gegenüberliegende Beladung.
Anweisungen zu Autoklavieren, Reinigung, Schmierung, Prüfung und Lagerung.
Rotoridentifikation, Alter, Zyklen- oder Nutzungsverfolgung und Ausmusterungsanforderungen.

Ein optisch ähnlicher Becher, Deckel, O-Ring oder Adapter darf nicht ersetzt werden. Produktfamiliennamen und nominelle Röhrchengrößen reichen als Kompatibilitätsnachweis nicht aus.

Kapazität und Durchsatz sind nicht dasselbe

Die nominelle Rotorkapazität ist die Summe der Gefäßvolumina. Der nutzbare Durchsatz umfasst jedoch Beladen, Auswuchten, Beschleunigen, Lauf, Bremsen, Entladen, Reinigen, Temperaturrückgewinnung und mögliche Chargenbeschränkungen. Ein größerer Ausschwingrotor kann mehr Proben pro Lauf verarbeiten, aber länger zum Beschleunigen oder Bremsen benötigen. Ein Festwinkelrotor kann kleinere Chargen schnell abschließen. Maßgeblich ist der tatsächliche Arbeitsablauf.

Zu berücksichtigen ist auch, ob Bediener schwere Becher sicher beladen können, Platten waagerecht bleiben, Flaschenverschlüsse und Adapter zugänglich sind und wiederholte Rotorwechsel praktikabel sind.

Temperatur mit der beladenen Methode bewerten

Eine gekühlte Zentrifuge regelt je nach Konstruktion die Kammer- oder Systemtemperatur; sie garantiert nicht, dass jede Probe während des gesamten Laufs den Sollwert hat. Rotormasse, Vorkühlung, Probenvolumen, Drehzahl, Laufdauer und aerodynamische Erwärmung können die Probentemperatur beeinflussen.

Ist die Temperatur methodenkritisch, muss festgelegt werden, wie sie unter repräsentativen Bedingungen hergestellt und verifiziert wird. Maßgeblich sind Geräte- und Rotoranweisungen; die Anzeige allein darf nicht als Probentemperatur angenommen werden.

Containment richtet sich nach der Gefährdung

Aerosoldichte oder abgedichtete Rotoren und Becher können Teil der Expositionskontrolle sein. Containment hängt jedoch von der vollständigen zugelassenen Kombination, unbeschädigten Dichtungen, korrektem Verschluss, Handhabung und der geprüften Konstruktion ab. Das aktuelle Betriebshandbuch für Eppendorf 5804/5810 🔗 bindet die Aerosoldichtigkeit ausdrücklich an vorgesehene Rotoren, Deckel, Becher, Kappen, Dichtungszustand und Handhabung.

Die CDC-Leitlinien für diagnostische Laboratorien fordern bei einschlägigen biologischen Arbeiten angemessenes Aerosol-Containment und Rotorpflege nach Herstelleranweisung. Sie ordnen auch Beladen, Entladen, Dekontamination, Vorgehen bei Verschüttungen und Prüfung in dokumentierte Laborpraxis ein. CDC: safe work practices in diagnostic laboratories 🔗

Containment-Anforderungen müssen aus dem konkreten Material und der institutionellen Gefährdungsbeurteilung abgeleitet werden. Ein allgemeiner Rotorleitfaden kann das Biosicherheitsverfahren für eine Probe nicht festlegen.

Prüfung und Lebenszyklus

Mechanische Belastung, Korrosion, Kratzer, beschädigte Gewinde, verschlissene Dichtungen, chemischer Angriff und falsche Reinigung können die sichere Lebensdauer verringern. Rotoren, Becher, Adapter, Deckel und Dichtungen sind in den für das Modell vorgeschriebenen Intervallen und nach den festgelegten Methoden zu prüfen und zu warten. Ungewöhnliche Ereignisse wie Unwucht, fallen gelassene Komponenten, Überdrehzahl, Chemikalienkontakt oder Röhrchenbruch sind zu dokumentieren und nach dem Bewertungsverfahren des Herstellers zu behandeln.

Ein allgemeines Ausmusterungsalter oder Prüfintervall darf nicht erfunden werden. Rotormaterial, Konstruktion, Drehzahl, Nutzung, Umgebung und Herstelleranweisungen unterscheiden sich. Hochgeschwindigkeits- und Ultrazentrifugenrotoren können detailliertere Nutzungsaufzeichnungen und Lebenszykluskontrollen erfordern.

Arbeitsblatt für die Rotorvorauswahl

Trennendpunkt und erforderliche Probenqualität.
Probenart, Gefährdung, Volumen, Anzahl, Dichte, Viskosität und Temperaturgrenzen.
Genaues Gefäß, Verschluss, Füllung, Kraftfreigabe und chemische Kompatibilität.
Erforderliche RCF, Rotorgeometrie, Radius, Zeit, Beschleunigung und Bremsung.
Becher-, Adapter-, Deckel- und Containment-Konfiguration.
Kapazität pro Lauf und gemessener Durchsatz des vollständigen Zyklus.
Anforderungen an Reinigung, Dekontamination, Autoklavieren, Prüfung, Nachverfolgung und Ausmusterung.
Kompatibilität mit der konkreten Zentrifuge, Installation, Schulung, Ersatzteile und Serviceunterstützung.
Akzeptanzkriterien für einen repräsentativen Lauf vor der Routineeinführung.