Magnetisch-mechanische Resonatoren (MMR)

Magnetisch-mechanische Resonatoren (MMR) sind passive, batterielose Sensoren, die sich vollständig drahtlos über magnetische Felder auslesen lassen. 

Im Kern besteht ein MMR aus zwei Permanentmagneten: einem fest mit dem Gehäuse verbundenen Stator und einem beweglich gelagerten Rotator, der sich um die Hauptachse drehen kann. Die magnetische Wechselwirkung beider Magnete erzeugt ein rückstellendes Drehmoment, was in einer gedämpften Oszillation des Rotators resultiert. Da die Resonanzfrequenz vom Abstand der Magnete abhängt, lässt sich aus einem einzigen, millimeter- bis submillimetergroßen Bauteil zugleich die Position und volle Orientierung (Tracking) sowie eine physikalische Messgröße (Sensing) gewinnen – etwa Temperatur über thermische Ausdehnung oder Druck über ein kompressibles Gehäuse. MMR benötigen weder eine Stromquelle noch eine Antenne, kommen ohne Sichtverbindung aus und sind kostengünstig herstellbar. Damit adressieren sie zentrale Grenzen etablierter Tracking- und Sensorverfahren, etwa in der minimalinvasiven Medizin, wo Instrumente strahlungsfrei und ohne Kabel im Körper lokalisiert werden sollen. Auch in industriellen Anwendungen wie Druck- und Temperaturmessungen in Bioreaktoren sind Anwendungen denkbar.

Am Lehrstuhl für Messtechnik arbeiten wir daran, diese noch junge Sensortechnologie zu einer robusten Messmethode weiterzuentwickeln. Dabei konzentrieren wir uns derzeit auf vier Richtungen: 

• die Auslesegeräte durch rauscharme Signalverarbeitung sensitiver zu machen;
• die Sensoren zu modellieren und zu charakterisieren, um ihr Verhalten zu verstehen und dessen Auswirkungen auf die Messgenauigkeit besser zu bestimmen;
• das inverse Problem der Bestimmung von Orientierung und Ort präziser zu lösen und
• neue Ansätze für die Anregung von MMR zu entwickeln.

Unsere Arbeiten sind Teil eines wachsenden Forschungsfeldes. Ziel sind miniaturisierte, drahtlose Marker und Sensoren für die radiationsfreie Navigation medizinischer Instrumente, für verschluckbare und implantierbare Sensoren zur Erfassung physiologischer Parameter sowie für robuste Anwendungen in Technik und industrieller Fertigung.