Die kabellose Lade- und Stromversorgungstechnologie hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt und bietet eine vielversprechende Zukunft in verschiedenen Anwendungsbereichen. Diese Technologie, die auf elektromagnetischer Induktion oder Resonanz basiert, ermöglicht es, elektrische Energie über kurze Entfernungen ohne physische Verbindungen zu übertragen. Kabellose Ladetechnologien eröffnen bei Medizingeräten neue Möglichkeiten der Mobilität, die eine bessere Patientenversorgung (z.B. jedes Device kann dadurch zu einem Point of Care Device), Kapitalnutzung (z.B. Multiroomdevices), Usability (z.B. mobile, personalisierte Bedienelemente) und viele weitere Möglichkeiten bieten.  

Im Folgenden werden die aktuellen Trends und zukünftigen Entwicklungen in diesem Bereich detailliert dargestellt. 

1. Erhöhung der Ladeeffizienz
Ein zentrales Thema in der Weiterentwicklung der kabellosen Stromversorgung ist die Steigerung der Effizienz. Während herkömmliche kabelgebundene Systeme eine Effizienz von über 90 % erreichen, haben kabellose Systeme oft mit Verlusten zu kämpfen, insbesondere bei größeren Entfernungen zwischen Sender und Empfänger. Moderne Entwicklungen, wie die Optimierung der Schaltungstopologien und die Verwendung von verbesserten Materialien für die Spulen (z.B. ferritische Materialien oder neue Legierungen), haben jedoch dazu beigetragen, diese Verluste signifikant zu reduzieren. Parallel dazu spielen die Verbesserung der Steuerungsalgorithmen und die präzise Abstimmung der Resonanzfrequenzen eine wichtige Rolle, um die Übertragungsverluste zu minimieren. Moderne Systeme erreichen durch die Weiterentwicklungen Effizienzen von bis zu 85 % bei einem Luftspalt von 8 cm, wie es im SAE J2954-Standard festgelegt ist. Dies stellt eine große Verbesserung im Vergleich zu früheren kabellosen Ladetechnologien dar. Dies ist insbesondere dann eine spannende Lösung, wenn Medizingeräte an speziellen Parkplätzen z.B. im Krankenhaus auf Ihren nächsten Einsatz warten, aber auch wenn Flexibilität am Arbeitsort gewünscht ist und gleichzeitig Energie bereitgestellt werden soll (z.B. im OP).  

2. Frequenzoptimierung und Resonanztechnologie
Die klassische Induktionstechnologie arbeitet im Bereich von 100 kHz bis 200 kHz. Dies ermöglicht eine zuverlässige Energieübertragung über kurze Entfernungen. Aktuelle Forschung konzentriert sich jedoch auf höhere Frequenzbereiche, wie den A4WP-Standard (Alliance for Wireless Power, auch bekannt als Rezence) mit Frequenzen von bis zu 6,78 MHz, die auf der Resonanztechnologie basieren. Die höheren Frequenzen bieten eine größere Reichweite und Effizienz. Durch das sogenannte „Magnetic Resonance Coupling“ können zudem mehrere Empfänger gleichzeitig durch eine einzige Quelle mit Energie versorgt werden. Dies wird insbesondere in Anwendungen wie kabellosen Ladestationen für Elektrofahrzeuge, aber auch in der Unterhaltungselektronik vorangetrieben. Auch bei medizinischen Wearables ist es wünschenswert, kabellos aus einer gewissen Entfernung laden zu können.

3. Multi-Device-Ladung und Flexibilität
Die zuvor erläuterte Möglichkeit mehrere Geräte gleichzeitig zu laden ist ein wichtiger Trend, welcher durch die Entwicklung von Mehrspulensystemen und intelligenten Ladetechnologien ermöglicht wird. Diese Systeme können verschiedene Geräte unabhängig von ihrer Position auf der Ladematte oder Ladefläche erkennen und optimieren den Ladeprozess für jedes Gerät individuell. Die Flexibilität dieser Systeme wird durch Technologien wie das „Free Positioning Charging“, bei dem das Gerät an jeder beliebigen Stelle auf einer Ladeoberfläche platziert werden kann, ohne dass eine exakte Positionierung erforderlich ist, weiter verbessert. Das ist besonders dann interessant, wenn mehrere Medizingeräte z.B. auf einer Fläche liegend dem Arzt zur Verfügung gestellt werden und er diese nach der Nutzung wieder auf der Fläche ablegt.

 4. Integration in Infrastrukturen
Schon heute berücksichtigen Gesundheitsversorger moderne Lade-Lösungen bei der Errichtung neuer Infrastruktur (z.B. Krankenhäusern). Sowohl Ladeinfrastrukturen für mobile Medizingeräte (z.B. mobile Röntgengeräte), mobile Patientenlogistik (z.B. angetriebene Patientenliegen) und mobile Warenlogistik (z.B. Transportroboter für Verbrauchsgüter) muss mitgedacht als auch zukunftsfähig gestaltet werden. OPs und Intensivstationen sollten unter Aspekten einer immer stärken Mobilität von Geräten und einer möglichst flexiblen Nutzung ausgelegt werden.  

5. Sicherheits- und Interoperabilitätsstandards
Die zunehmende Verbreitung kabelloser Stromversorgungssysteme erfordert die Entwicklung strengerer Sicherheits- und Interoperabilitätsstandards. Der Qi-Standard der Wireless Power Consortium (WPC) ist derzeit der weltweit am weitesten verbreitete Standard für drahtloses Laden kleinerer elektronischer Geräte. Für größere Anwendungen, wie Elektrofahrzeuge, gibt es jedoch spezifischere Standards wie den SAE J2954, der Richtlinien für drahtloses Laden von Fahrzeugen festlegt. Parallel dazu spielen neue Technologien zur Erkennung von Fremdobjekten (Foreign Object Detection, FOD) eine entscheidende Rolle, um die Sicherheit dieser Systeme zu gewährleisten, insbesondere bei höheren Leistungen.

6. Erweiterung der Anwendungsbereiche
Kabellose Ladetechnologien werden nicht nur für Konsumgüter wie Smartphones oder Tablets, sondern zunehmend auch in medizinischen Anwendungen zum Standard. Zum einen gilt das für viele medizinische Investitionsgüter, die mobil und mit kabelloser Ladeinfrastruktur noch besser nutzbar werden. Dazu können mobile Patientenliegen, mobile Röntgengeräte, mobile Sauger oder Endoskope gehören. Zum anderen gilt das für viele medizinische Wearables, die ohne kabellose Ladung für den Nutzer oft mit Einschränkungen verbunden sind. Zusätzlich gilt dies auch für Implantate, die zunehmend sicher elektrisch geladen werden, um ihre Funktion versehen zu können.  

7. Zukunft der kabellosen Energieübertragung: WPT über große Distanzen
Ein besonders spannender Forschungsbereich ist die drahtlose Energieübertragung über größere Distanzen, auch als „Wireless Power Transmission (WPT)“ bezeichnet. Während heutige Systeme typischerweise auf Entfernungen von wenigen Zentimetern bis zu einem Meter beschränkt sind, wird an Technologien geforscht, die eine Energieübertragung über mehrere Meter ermöglichen. Dies wird durch die Verwendung von Mikrowellen oder Laserstrahlen möglich, welche Energie gezielt über große Entfernungen transportieren können. Eine mögliche Anwendung wäre die drahtlose Versorgung von Satelliten oder Weltraumstationen mit Energie von der Erde aus. 

Fazit
Die kabellose Lade- und Stromversorgungstechnologie entwickelt sich stetig weiter und bietet in der Medizintechnik zahlreiche Vorteile in Bezug auf Behandlungserfolge, Patientenkomfort, Effizienz, Flexibilität und Usablity. Die Trends zeigen, dass die Technologie in Zukunft nicht nur leistungsfähiger, sondern auch vielseitiger und sicherer wird. Die Implementierung in verschiedenste Anwendungsbereiche und die Entwicklung neuer Übertragungstechnologien werden diese Form der Energieversorgung weiter vorantreiben und revolutionieren.  

Wichtig ist es heute bei Entscheidungen über die Architektur Ihres Medizingeräts diese Technologien zu berücksichtigen, um sowohl heute die Wettbewerbsfähigkeit sicher zu stellen aber auch morgen aufwandsarm neue Technologien integrieren zu können. Wir bei Sasse stellen uns dieser Aufgabe und freuen uns darauf Sie bei Ihrer Reise in die kabellose Zukunft zu beraten.