Nadelbewegung bei einem PMU-Gerät: Was verraten Hz und Hub nicht?

Zwei PMU-Geräte können mit 60 Hz und einem Hub von 3,5 mm arbeiten sowie dasselbe Nadelmodul verwenden und dennoch ein unterschiedliches Stichbild erzeugen. Das eine erzeugt bei leichtem Kontakt klar definierte, gleichmäßige Punkte. Das andere erfordert eine langsamere Handbewegung oder mehr Durchgänge, oder es verändert sein Verhalten, sobald die Nadel auf den Widerstand des Gewebes trifft.

Hier liegt kein Widerspruch vor. Frequenz und Hub beschreiben zwar wichtige Parameter, aber nicht den gesamten Bewegungszyklus der Nadel. Sie geben keinen Aufschluss darüber, wie schnell die Nadel beschleunigt, wie der Antrieb auf den Widerstand des Nadelmoduls reagiert oder wie lange die Nadelspitze tatsächlich in Kontakt mit dem sich verformenden Gewebe bleibt.

Deshalb ist die auf dem Display angezeigte Einstellung keine vollständige Beschreibung des Impulses. Sie ist nur ein Teil eines größeren Systems: Maschine – Nadelmodul – Pigment – Hand – Gewebe.

Was bedeutet der „Impuls“ einer PMU-Maschine?

In diesem Artikel bezieht sich der Begriff Impuls auf die praktischen Merkmale eines einzelnen Nadelzyklus: die Vorwärtsbewegung, den Kontakt mit der Oberfläche, die Richtungsumkehr und die Rückkehr. Es handelt sich dabei nicht um eine einheitliche, standardisierte Größe, die von allen Herstellern gleichermaßen angegeben wird.

Die Eigenschaften des Impulses werden unter anderem durch folgende Faktoren beeinflusst:

• das zeitliche Bewegungsprofil der Nadel,

• ihre Geschwindigkeit und Beschleunigung während der verschiedenen Phasen des Zyklus,

• die Hublänge,

• die Masse der mit der Schubstange mitbewegten Komponenten,

• das Motordrehmoment und die Motorsteuerung,

• Spiel, Reibung und die Geometrie des Mechanismus,

• den Widerstand durch die Nadelmodulmembran und das Führungssystem,

• das Verhalten des Systems unter Last.

Deshalb liefern zwei Maschinen, die mit derselben Frequenz arbeiten, nicht zwangsläufig identische Nadelbewegungen. Die Angabe in Hertz (Hz) verrät uns, wie oft sich der Zyklus wiederholt; sie gibt jedoch keinen Aufschluss über den genauen Verlauf dieses Zyklus.

Hertz beschreibt die Anzahl der Zyklen, nicht die Zeitdauer des Hautkontakts.

Ein Hertz entspricht einem Zyklus pro Sekunde. Eine Maschine, die mit 60 Hz betrieben wird, soll pro Sekunde 60 Zyklen durchlaufen. Die durchschnittliche Dauer eines vollständigen Zyklus beträgt somit:

1 ÷ 60 s = 0,0167 s oder etwa 16,7 ms.

Diese Unterscheidung ist wichtig: 16,7 ms ist die Dauer des gesamten Zyklus, nicht die Zeit, die die Nadel in der Haut verbringt.

Während dieses Zeitraums muss die Nadel ausfahren, ihre vorderste Position erreichen, die Richtung umkehren und wieder einfahren. Während eines Teils des Zyklus verbleibt sie innerhalb der Nadelmodulspitze, während sie in einem anderen Teil darüber hinausragt. Sie kommt nur dann mit dem Gewebe in Kontakt, wenn Nadelüberstand, Handhaltung und Hautverformung dies zulassen.

Parameter	Was es tatsächlich beschreibt	Was es nicht eigenständig bestimmt
Hz	Anzahl der Zyklen pro Sekunde	Form des Zyklus, Gewebekontakt, Tiefe oder Menge des eingebrachten Pigments
Hub	Gesamtweg des Nadel-Systems während eines Zyklus	Pigmentierungstiefe oder tatsächliche Kontaktzeit
Nadelüberstand	Position der Nadelspitze relativ zur Nadelmodulspitze	Tatsächliches Eindringen in sich verformendes Gewebe
Bewegungsprofil	Wie Antrieb und Steuerungssystem den Zyklus ausführen	Die Endwirkung ohne Berücksichtigung von Nadelmodul, Hand und Gewebe

Kontaktzeit und „Verweilzeit“ sind keine einfachen Folgen des Hubs

In der Tattoo- und PMU-Branche wird der Begriff Verweilzeit manchmal verwendet, um die Zeit zu beschreiben, die die Nadel im vordersten Teil ihrer Bewegung verbringt, oder die Zeit, in der sie Kontakt zur Oberfläche hat. Diese Definitionen sind nicht identisch.

Es ist möglich zu messen, wie lange der Mechanismus die Nadel in einem bestimmten Positionsbereich hält. Dies bedeutet nicht, dass die Nadel während dieses gesamten Zeitraums im Gewebe verbleibt.

Der tatsächliche Kontakt hängt zudem ab von:

• dem Nadelüberstand,

• dem Winkel der Maschine,

• dem Druck und der Handstabilität,

• der Gewebeverformung vor dem Einstich,

• der Schwellung, die während der Behandlung entsteht,

• der Handbewegung relativ zur Oberfläche.

Ein längerer Hub verändert den Bewegungsspielraum und kann die Nadeldynamik beeinflussen; er bedeutet jedoch nicht automatisch, dass die Nadel länger in der Haut verbleibt.

Um die Kontaktzeit in Millisekunden für eine bestimmte Maschine unter spezifischen Arbeitsbedingungen zu ermitteln, wären eine Positionsmessung oder eine Videoaufnahme mit ausreichend hoher Bildrate erforderlich – durchgeführt mit einem spezifischen Nadelmodul und unter definierter Belastung. Dieser Wert lässt sich nicht allein aus Hub und Frequenz (Hz) zuverlässig berechnen.

Warum können zwei Maschinen, die mit 60 Hz betrieben werden, unterschiedliche Pixel erzeugen?

1. Die gleiche Zyklusdauer bedeutet nicht, dass die Geschwindigkeit in jeder Phase identisch ist.

Zwei periodische Bewegungen können sich zwar 60-mal pro Sekunde wiederholen, dabei aber unterschiedlichen Profilen für Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung folgen. Ein System bewegt sich womöglich dynamischer durch die Arbeitsphase, während ein anderes langsamer abbremst und die Bewegungsrichtung sanfter umkehrt.

Im Bereich PMU kann dies als direkterer oder sanfterer Kontakt wahrgenommen werden. Dieses Empfinden allein ist jedoch kein Maß für die Kraft und kein Beleg für eine bessere Pigmentierung. Es handelt sich um eine Beobachtung, die im Zusammenhang mit der Pixelgleichmäßigkeit, der Gewebereaktion und dem abgeheilten Ergebnis bewertet werden sollte.

2. Das Nadelmodul verändert die Belastung des Antriebssystems.

Membran, Reibung in der Führung, Masse des Stößels und Nadelkonfiguration erzeugen einen Widerstand, den die Maschine in jedem Zyklus überwinden muss.

Zwei als „1RL 0,30“ gekennzeichnete Nadelmodule können das Antriebssystem unterschiedlich belasten, wenn sie sich in ihrer Konstruktion oder hinsichtlich der Fertigungstoleranzen unterscheiden.

In einem System ohne wirksame Kompensation kann ein erhöhter Widerstand dazu führen, dass die tatsächliche Geschwindigkeit abfällt. Eine Regelung vergleicht den Messwert mit dem Sollwert und passt das Verhalten des Antriebs entsprechend an.

Dies ist ein allgemeines Prinzip der Regelungstechnik. Es bedeutet weder, dass jeder Hersteller von PMU-Maschinen dieses Prinzip auf die gleiche Weise umsetzt, noch garantiert allein die Bezeichnung „bürstenlos“ ein identisches Verhalten unter Last.

3. Gewebe ist keine starre Oberfläche

Bevor es zum Einstich kommt, verformt die Nadel zunächst das Gewebe. Untersuchungen zur Mechanik des Nadeleinstichs – wenngleich nicht speziell im Kontext von PMU-Verfahren durchgeführt – zeigen, dass Einstichgeschwindigkeit, Spitzengeometrie und Materialeigenschaften sowohl die erforderliche Kraft als auch das Ausmaß der Verformung beeinflussen. Diese Zusammenhänge wurden unter anderem in einer Studie aus dem Jahr 2021 zur Einstichmechanik bei Zungengewebe beobachtet, veröffentlicht in Medizintechnik & Physik.

Dies erklärt, warum derselbe Impuls bei gespannter Augenbrauenhaut, weichem Lippenrot und Übungs-Latex unterschiedlich wirken kann.

Das bedeutet nicht, dass es für jede Gewebeart nur eine einzige richtige Maschine oder Frequenz gibt. Es bedeutet vielmehr, dass das Gewebe ein aktiver Bestandteil des mechanischen Systems ist und nicht bloß ein passiver Empfänger des Pigments.

Was verändert das Bewegungsprofil bei der Arbeit des Anwenders?

Das Bewegungsprofil ersetzt nicht die Technik. Es verändert jedoch den Ausgangspunkt, auf den der Anwender seine Handgeschwindigkeit, die Bewegungslänge, das Nadelmodul sowie die Methode zur Stabilisierung des Behandlungsbereichs abstimmt.

Frequenz und Handgeschwindigkeit bestimmen die potenzielle Dichte der Kontaktpunkte entlang der Bewegungsbahn. Wenn eine Maschine mit 50 Hz betrieben wird, während sich die Hand mit 25 mm/s bewegt, ergeben sich theoretisch zwei Zyklen pro Millimeter Bewegung.

Dies bedeutet nicht, dass zwei identische Pigmentablagerungen entstehen. Ein Zyklus führt möglicherweise nicht zu einem wirksamen Gewebekontakt, das Gewebe kann sich verformen, und die an der Nadelspitze vorhandene Pigmentmenge kann variieren.

Man kann daher sagen, dass:

• Hz und Handgeschwindigkeit die Verteilung potenzieller Kontakte beeinflussen,

• Bewegungsprofil und Verhalten unter Last die Eigenschaften jedes Zyklus beeinflussen,

• Nadelmodul und Pigment Widerstand und Produktabgabe beeinflussen,

• Gewebe und Technik bestimmen, wie diese Bewegung tatsächlich genutzt wird.

Was ist eine gesicherte Tatsache und was eine ingenieurtechnische Schlussfolgerung für PMU?

Es ist eine Tatsache, dass die Frequenz die Anzahl der Zyklen pro Sekunde bestimmt und dass eine Regelung die Geschwindigkeit bei Laständerungen korrigieren kann.

Laborstudien zeigen zudem, dass die Mechanik des Nadeleinstichs von Geschwindigkeit, Nadelgeometrie, Gewebeeigenschaften und den Eigenschaften der Flüssigkeit abhängt.

In einer Studie aus dem Jahr 2022, bei der eine Tätowiermaschine, eine Konfiguration mit fünf Nadeln und ein Modell-Gel verwendet wurden, hing das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit nur geringfügig von der Frequenz ab, nahm jedoch bei Verwendung einer Flüssigkeit mit niedrigerer Viskosität zu.

Da es sich hierbei nicht um eine an menschlicher Haut durchgeführte Permanent-Make-up-Studie handelte, dürfen die numerischen Ergebnisse nicht direkt auf ein PMU-Verfahren übertragen werden. Sie zeigen jedoch, dass die Frequenz nicht die einzige Variable ist, die die Menge des abgegebenen Produkts bestimmt.

Die technische Schlussfolgerung für PMU-Geräte lautet: Die Beurteilung einer Maschine allein anhand von Hertz (Hz) oder Hublänge lässt einige der Faktoren außer Acht, die den Kontakt zwischen Nadel und Gewebe beeinflussen.

Wie lässt sich das Verhalten zweier PMU-Maschinen vergleichen?

Ein Vergleich ist nur dann aussagekräftig, wenn die Anzahl der Variablen begrenzt ist. Anstatt zwei verschiedene Augenbrauenbehandlungen mit zwei unterschiedlichen Werkzeugsets durchzuführen:

1. Verwenden Sie denselben Typ von Übungslatex und markieren Sie gleich lange Abschnitte.

2. Verwenden Sie dasselbe Nadelmodul-Modell aus derselben Produktionscharge.

3. Behalten Sie Nadelüberstand, Pigment, Winkel und Handbewegung bei.

4. Vergleichen Sie die tatsächliche Frequenz in Hz nur dann, wenn beide Maschinen diese anzeigen.

5. Zeichnen Sie mehrere Wiederholungen auf und bewerten Sie die gesamte Reihe anstatt nur der besten einzelnen Linie.

6. Testen Sie die Leistung bei verschiedenen Frequenzen, wobei Sie jeweils nur einen Parameter ändern.

Beurteilen Sie nicht nur die Farbintensität (Dunkelheit). Achten Sie auf:

• Gleichmäßigkeit zu Beginn und am Ende jeder Bewegung,

• Abstand zwischen den Pixeln,

• Breite der Linie (Strichbreite),

• Neigung zur Bildung von Kratzern oder Linien,

• Veränderungen des Geräuschs nach dem Einsetzen des Moduls,

• Anzahl der Durchgänge, die für ein vergleichbares Ergebnis erforderlich sind.

Ein Test auf Latexmaterial kann keine biologische Reaktion vorhersagen. Er kann jedoch aufzeigen, ob Maschine und Modul ein reproduzierbares System bilden, bevor die variabelste Komponente ins Spiel kommt: lebendes Gewebe.

FAQ

Bedeutet eine höhere Frequenz einen stärkeren Impuls?

Nein. Eine höhere Frequenz (Hz) bedeutet mehr Zyklen pro Sekunde. Das Kontaktgefühl hängt zudem von Hub, Bewegungsdynamik, Konstruktion des Mechanismus, Modul, Motorsteuerung und Technik ab.

Lässt sich die Kontaktzeit der Nadel mit der Haut aus der Frequenz (Hz) berechnen?

Nein. Anhand der Frequenz lässt sich die Dauer des gesamten Zyklus berechnen. Um den tatsächlichen Gewebekontakt zu bestimmen, sind Kenntnisse über das Bewegungsprofil, den Nadelüberstand, die Maschinenposition und die Gewebeverformung erforderlich.

Bedeutet ein längerer Hub, dass die Nadel länger in der Haut verbleibt?

Nicht zwangsläufig. Ein längerer Hub verändert die zurückgelegte Strecke und kann sich auf Geschwindigkeit und Beschleunigung auswirken; die Kontaktzeit hängt jedoch vom Zyklusprofil und den Arbeitsbedingungen ab. Der Hub sollte nicht mit der Einstichtiefe oder der Einstichdauer gleichgesetzt werden.

Warum läuft eine Maschine ohne Modul einwandfrei, verlangsamt sich aber, sobald ein Modul eingesetzt wird?

Das Modul bringt Membranwiderstand, Führungswiderstand (Reibung) und die Masse der beweglichen Komponenten mit sich. Tritt das Symptom bei mehreren geprüften Nadelmodule wiederholt auf, sollte die Fähigkeit des Antriebs- und Steuerungssystems, den Betrieb unter Last aufrechtzuerhalten, überprüft werden.

Kann ein besseres Bewegungsprofil eine mangelhafte Technik ausgleichen?

Nein. Es bietet zwar einen stabileren und berechenbareren Ausgangspunkt, kann jedoch keine korrekte Gewebespannung, keinen optimalen Winkel, keine angemessene Handgeschwindigkeit, keine Kontrolle über die Anzahl der Durchgänge und keine geeignetes Nadelmodul-Wahl ersetzen.

Fazit

Hz beantwortet die Frage: Wie oft wiederholt sich der Zyklus?

Der Hub beantwortet die Frage: Welche Strecke legt das Nadel-System zurück?

Keiner der beiden Parameter für sich allein beantwortet die Frage: Wie genau verhält sich die Nadel bei Kontakt mit dem Gewebe?

Um diese Frage zu beantworten, muss das gesamte System betrachtet werden: Bewegungsprofil, Motorsteuerung, Verhalten unter Last, Nadelmodul, Pigment, Hand und die Biomechanik des Behandlungsbereichs.

Es geht nicht darum, Hz oder Hub zu vernachlässigen. Es geht darum, diese Parameter entsprechend ihrer tatsächlichen Aussagekraft zu nutzen – ohne ihnen Eigenschaften zuzuschreiben, die sie gar nicht messen.