Mikroteilchen, die noch viel kleiner sind, lassen sich allerdings auch mit dem größten Geschick nicht mehr mit normalen Hilfsmitteln greifen. Genau vor dieser Aufgabe stehen aber Forschungslabore – zum Beispiel, wenn menschliche Zellen, die nur Bruchteile eines Millimeters groß sind, einzeln aufgenommen oder positioniert werden müssen. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von PD Stefan Thalhammer (Helmholtz Zentrum, München) und Prof. Mandayam A. Srinivasan (MIT – Massachusetts Institute of Technology, Boston) hat in Zusammenarbeit mit attocube systems eine Lösung für diese Herausforderung entwickelt.

Getriebe - neu interpretiert

Für ihre Lösung haben die Forscher den Grundgedanken eines Getriebes adaptiert. Genauso wie ein Getriebe eine Bewegungsgröße umformt, rechnet die Erfindung die Bewegung einer Hand in nanometergenaue Wege für eine Minipinzette – den Gripper – herunter. Das Herunterskalieren der Handbewegung ist aber längst nicht alles: Umgekehrt meldet ein Kraftsensor an der Greifeinrichtung, wenn ein Teilchen aufgenommen und positioniert wird. Die minimale Kraft wird so hochgerechnet, dass sie für den Bediener fühlbar wird. Gleichzeitig wird die Bewegung über ein Lichtmikroskop sichtbar gemacht.

Das erste ist ein Joystick, der die Bewegung der menschlichen Hand aufnimmt und an das zweite Modul – die Steuereinheit – sendet. Diese sorgt dafür, dass sich die Minipinzette in allen drei Dimensionen bewegen kann. Ausgeführt werden diese Bewegungen durch hochpräzise Miniaturmotoren von attocube systems. Die Kraft- und Weginformationen werden wiederum in einer Rechnereinheit zusammengeführt und ausgewertet. Die Regelung der Gripper-Bewegungen erfolgt über eine Steuerelektronik, die ebenfalls von attocube systems kommt.

So kann der Bediener den Mikromanipulator via Sicht steuern. Unterstützt wird er aber nicht nur optisch, sondern auch haptisch. Der Joystick ist so programmiert, dass man einen Widerstand spürt, sobald das Objekt festgehalten wird. So entsteht eine ganz intuitive, reale Anmutung, die vergessen lässt, dass nicht normale Gegenstände, sondern kleinste Partikel mit wenigen Mikrometern Größe bewegt werden.