"Auf den Nerv fühlen", den Sinn dieses Spruchs kennt jeder. Für manche Forscher unter den Medizinern allerdings ist die Aussage wortwörtlich zu nehmen. Das komplexe Zusammenspiel einzelner Nervenzellen bzw. ganzer Gruppen ist heute ein zunehmend praxisbezogenes Gebiet der Grundlagenforschung. Hier gewonnene Daten verbessern den Einsatz von Steuerungsschnittstellen für Prothesen oder erlauben Auswirkungen von Nervenkrankheiten wie Parkinson durch neue Therapien zu lindern. Moderne Kleinmotoren sind auch hier der Schlüssel zum Erfolg. Sie stehen für reproduzierbare, präzise Bewegung auf kleinstem Raum, eine wichtige Voraussetzung in der µm-Welt der Nervenzellen.
Moderne Wissenschaft geht den Dingen auf den Grund. Es werden Arbeitshypothesen aufgestellt, danach zeigen Messreihen, ob die These stimmt oder ganz andere Voraussetzungen gelten. Besonders für das komplexe Gebiet der biologischen Datenverarbeitung stellt die praktische Messung am lebenden Objekt "Nerv" große Anforderungen an die Messeinrichtungen. Ein wichtiges Instrument für die Nervenforschung fertigt die Thomas Recording GmbH, Gießen.
Ihre mehrkanaligen Mikroelektroden-Manipulatorsysteme erlauben gleichzeitige Messungen an unterschiedlichen Stellen im Nervengeflecht. Eine kompakte Bauform ist hier ausschlaggebend für handlich einsetzbare Geräte. Aus diesem Grund setzt der Messexperte auf den Kleinantriebsspezialisten FAULHABER. Der Anwendung angepasste Kleinantriebe sorgen auf kleinem Raum für komplexe, präzise gesteuerte Bewegung.
Reine "Nervensache" Viele Krankheiten, Behinderungen oder Unfallfolgen entstehen durch Verletzungen oder Krankheiten der Nervenzellen. Deshalb sind Erblindung, Phantomschmerz nach Amputation, Prothesensteuerung oder Parkinson heute Gebiete intensiver medizinischer Forschung. Erste Erfolge wie elektronische Sehhilfen für Blinde oder Ohrimplantate für Gehörlose sind schon zu verzeichnen. Um aber hier zu fundierten Ergebnissen zu kommen, ist der Forscher auf mechanisches Werkzeug zur Messung vor Ort angewiesen. Da Nervenzellen, ja selbst Nervenfasern oder Zellverbände naturgemäß sehr klein sind, muss auch das entsprechende Werkzeug filigran ausfallen: haarfeine quarzglasisolierte Platin/Wolframableitelektroden mit nur 80 µm Durchmesser müssen zellgenau und reproduzierbar im Gewebe positioniert werden. Für einzelne Ableitelektroden gab es dazu schon früher spezielle Vorrichtungen. Der Spezialist aus Gießen entwickelte aber neue, kleine und kompakte Mehrkanal-Manipulatoren für simultane Messungen. Die Elektroden der drei- bzw. fünfkanaligen Geräte lassen sich unabhängig positionieren. Die nur 250g bzw. 300g schweren Geräte erlauben dabei Positionierwege von 1µm bis 15.000µm. Die Verfahrgeschwindigkeit beträgt 1...200µm/s. Der XYZ-Manipulator kann Distanzen von Z=0...30mm, X=±10mm und Y=±10mm reproduzierbar abdecken. Die nötige Bewegung der Elektrodenfaser übernimmt ein patentierter Silikonschlauchelektrodenantrieb. Nur so sind punktgenaue, wiederholbare und damit verifizierbare Messergebnisse möglich. Der dämpfende Silikongummischlauch des Antriebs muss dabei ständig unter definierter Vorspannung gehalten werden. Diesen Part übernehmen bei den drei- und fünfkanaligen Geräten EC-Kleinmotoren mit 6mm Durchmesser und passendem Getriebevorsatz. Ein größeres Modell mit bis zu 32 Messfasern setzt dazu auf Kleinantriebe mit 10mm Durchmesser. Da jede Faser einzeln gesteuert wird, ist je Kanal auch ein Kleinantrieb erforderlich. Aufgrund der Zahl der Kanäle sind nur wirkliche "Kraftzwerge" für diese Aufgabe geeignet.
Klein, zuverlässig, präzise Aus den beschränkten Platzverhältnissen im kleinen Gehäuse ergibt sich die Forderung nach kleinster Baugröße. Hinzu kommen noch besondere Anforderungen an die Zuverlässigkeit; schließlich sind Messreihen teuer und oft nicht einfach wiederholbar. Daher darf ein Antrieb im Betrieb nicht versagen. Dritte Forderung lautet Präzision und Dynamik. Die Spannung der Silikonschläuche muss näherungsweise konstant gehalten und gegebenenfalls schnell nachgeregelt werden. FAULHABER stellt dafür speziell aufeinander abgestimmte Antriebskomponenten zur Verfügung. Für schnelle dynamische wie auch präzise steuerbare Bewegungen sind elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren (EC-Motoren) die Antriebe der Wahl. Ein kugelgelagerter permanentmagnet-bestückter Rotor dreht sich in einem aus drei Spulen gebildeten Stator. Da nur die Kugellager einem Verschleiß unterliegen, sind diese Motoren für Tausende von störungsfreien Betriebsstunden prädestiniert. Dank der elektronischen Kommutierung und der geringen Masseträgheit des kleinen Rotors ist die schnelle Umsetzung von Steuerbefehlen möglich. Da kleine Motoren naturgemäß nur kleine Drehmomente erzeugen können, müssen sie die nötige Leistung aus der Drehzahl "schöpfen". Die hohe Drehzahl ist für viele Anwendungen ungeeignet, deshalb bietet der Hersteller passende Getriebevorsätze zu den einzelnen Motorreihen an. Die im Motordurchmesser gefertigten Getriebe können einfach auf die Motor-Antriebswelle gesteckt werden. Eine abgestufte Untersetzungsvielfalt erlaubt dabei, den optimalen Drehzahlbereich bzw. die Drehmomenterhöhung auszuwählen. Im Falle der Manipulatorsysteme wurde die Untersetzung mit 1:625 gewählt. Ein weiterer Vorteil für manche Anwendungen ist die durch die Untersetzung weiter verbesserte Positioniergenauigkeit der Kleinmotoren. Die an sich schon hohe Auflösung der EC-Motoren wird durch das Getriebe je nach Untersetzungsverhältnis und Getriebeausführung (normal oder spielfrei) nochmals drastisch angehoben. Moderne Kleinantriebe sind eine zuverlässige und präzise Kraftquelle für praktisch jeden Einsatzfall. Wird schon früh in der Entwicklung einer Anwendung der Kleinantriebsspezialist kontaktiert, sind angepasste, kostengünstige Antriebslösungen die Regel. So ist stets das wirtschaftliche Optimum möglich – ohne Ab-striche bei der Funktion. Kleinantriebe sind heute schon im Weltall, in der Astronomie oder auch Tiefsee, in der Automation wie in Medizin und Forschung anzutreffen, ob als Standardmotor, modifizierter oder speziell auf die Anwendung zugeschnittener Antrieb.
EC-Kleinmotoren positionieren 