Dr. Windmill untersucht an der Strathclyde University in Glasgow das Gehör von Insekten. Wir sprachen mit ihm über seine Forschung und die Rolle, die Polytecs Schwingungsmesstechnik dabei spielt.
Dr. Windmill, Sie arbeiten an bionischen Technologien. An was forschen Sie genau zurzeit?
Momentan versuchen wir zu verstehen, wie biologische Systeme Geräusche wahrnehmen und erzeugen. Diese Grundlagenforschung hilft uns, neue Akustiksysteme für verschiedene Anwendungsgebiete zu entwickeln. Inspiriert vom Insektengehör geht es zurzeit vorrangig um die Entwicklung neuer Miniatur-Mikrofone. Diese Mikrofone sind beispielsweise für die Hersteller von Mobiltelefonen und Hörgeräten interessant.
Die Ohren von Insekten verfügen über eine Vielzahl nützlicher Eigenschaften, aus denen wir lernen können. Eine davon ist die im Verhältnis zur Größe aller bisher vom Menschen erschaffenen Geräte viel höhere Empfindlichkeit.
Außerdem verfügen Insektenohren über Mechanismen, die für andere Funktionen interessant sind. Das wichtigste Beispiel ist die Richtungsempfindlichkeit, durch welche ein Richtmikrofon entsteht, das wesentlich kleiner ist als die Länge der Schallwellen, an deren Analyse wir interessiert sind.
Angeregt durch die Natur, arbeiten wir aber auch an Ultraschall-Systemen für die zerstörungsfreie Prüfung.
Welche Rolle spielt moderne Schwingungsmesstechnik bei Ihrer Forschung? Können Sie uns eine typische Anwendung beschreiben?
Viele unterschiedliche Insektenarten nehmen Geräusche wahr. Insgesamt haben sich bei Insekten unabhängig voneinander 19 verschiedenartige Gehörsysteme entwickelt. Viele Insekten haben ein tympanisches Ohr, also eine Membrane, die einem Trommelfell ähnelt, um Geräusche zu hören. Uns interessiert das Schwingverhalten dieser Struktur. Biologische Systeme sind nicht linear oder gleichförmig.
Wir sind auf die scannende Laservibrometrie angewiesen, um zu analysieren, wie das „Trommelfell“ des Insekts auf Geräusche reagiert. Wir verwenden jetzt den MSA-100-3D Micro System Analyzer von Polytec. Er macht es uns möglich, die Bewegungen der Ohr-Membrane dreidimensional zu analysieren.
Welche Vorteile bietet Ihnen der Einsatz eines MSA-100-3D Micro System Analyzers genau?
Die Hörorgane von Insekten und die Miniatur-Mikrofone, die wir herstellen, haben einen Durchmesser von weniger als 1 mm.
Das Trommelfell reagiert auf normale Geräusche, indem es sich um wenige Nanometer bewegt. Insekten können auch Geräusche hören, die in der Membrane eine Schwingung im sub-Nanometer-Bereich verursachen.
Da die Trommelfell-Membranen komplexe, dreidimensionale Strukturen sind, nahmen wir an, dass sie sich nicht einfach nur senkrecht zur Ebene bewegen, sondern komplexe Bewegungen in drei Dimensionen ausführen. Der MSA-100-3D ermöglicht es uns, diese kleinen Strukturen zu untersuchen, während sie sich geräuschbedingt in 3 Dimensionen bewegen.
Wie empfanden Sie die individuelle Unterstützung durch Polytec?
Die ist seit jeher exzellent! Polytec hat mich immer direkt unterstützt, sowohl von Großbritannien als auch von Deutschland aus. Egal, ob es um technische Fragen im Zusammenhang mit Polytec-Systemen oder um Probleme bei der Anwendung geht: Polytec hilft uns.
Großartig ist auch die Unterstützung beim Spezifizieren neuer Systeme für neue Anwendungen. Ob es nun um Aufbau und Einsatz neuer oder älterer Geräte geht – wir erhalten zu jeder Zeit erstklassigen Support.
Was erwarten Sie für die Zukunft?
Was mein eigenes Forschungslabor betrifft, so glaube ich, dass wir uns mit dem MSA-100-3D viele weitere interessante Forschungs- und Entwicklungsthemen erschließen werden. Wir können jetzt kleine Messobjekte, die sich dreidimensional bewegen, analysieren. Wir werden die nächsten Jahre dafür nutzen, um herauszufinden, was wir alles noch messen können.
Die Firma Polytec hat im Laufe der letzten Jahre gezeigt, dass sie in der Entwicklung von Schwingungsmesstechnik führend ist. Ich glaube, dass das auch so bleibt und bin gespannt, wohin uns Polytecs Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet noch führt.
Dr. Windmill, vielen Dank für das Gespräch. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg für die Zukunft.
