Применение высокочастотного электрохирургического анализатора и сетевого анализатора KP2021 в термотестировании

Thermage, неинвазивная радиочастотность (RF) технологии затягивания кожи, широко используется в медицинской эстетике.испытания сталкиваются с такими проблемами, как эффект кожи, эффект близости и паразитарные параметры.в настоящей статье рассматривается интегрированное применение высокочастотного электрохирургического анализатора KP2021 и анализатора векторной сети (VNA) в измерении мощностиС помощью оптимизированных стратегий эти инструменты обеспечивают безопасность и эффективность устройств Thermage.

Ключевые слова: Термаж; высокочастотный электрохирургический анализатор KP2021; сетевой анализатор; высокочастотные испытания;

Стандарт IEC 60601-2-20; эффект на кожу; паразитарные параметры

Thermage - это неинвазивное радиочастотное устройство для затягивания кожи, которое нагревает глубокие слои коллагена для стимулирования регенерации, достижения затягивания кожи и антивозрастного эффекта.устойчивостьВ соответствии с IEC 60601-2-2 и его китайским эквивалентом, GB 9706.202-2021, радиочастотные медицинские устройства требуют тестирования на выходную мощность,Ток утечки, и сопоставление импедансов для обеспечения клинической безопасности и эффективности.

Высокочастотные электрохирургические устройства используют высокую плотность, высокочастотный ток для создания локализованных тепловых эффектов, испарения или разрушения тканей для разрезания и свертывания.обычно работающие в диапазоне 200 кГц-5 МГцВ то время как традиционные электрохирургические устройства работают на частоте 400-650 кГц (e.g., 512 кГц) для значительного резания и гемостаза, устройства с более высокой частотой (1MHz-5MHz) позволяют более тонкое резание и свертывание с уменьшенным тепловым повреждением, подходящие для пластической хирургии и дерматологии.Поскольку появляются устройства с более высокой частотой, такие как низкотемпературные RF-ножи и эстетические RF-системы, испытательные проблемы усиливаются.5.4, устанавливает строгие требования к измерительным приборам и испытательным резисторам, делая традиционные методы недостаточными.

Высокочастотный электрохирургический анализатор KP2021 и анализатор векторной сети (VNA) играют ключевую роль в тестировании Thermage.валидация производства, и технического обслуживания, анализируя проблемы высокочастотного тестирования и предлагая инновационные решения.

KP2021, разработанный компанией KINGPO Technology, представляет собой инструмент точного тестирования для высокочастотных электрохирургических блоков (ESU).

• Широкий диапазон измерений: мощность (0-500 Вт, ± 3% или ± 1 Вт), напряжение (0-400 Вт RMS, ± 2% или ± 2 Вт), ток (2мА - 5000 мА, ± 1%), высокочастотный ток утечки (2мА - 5000 мА, ± 1%), импеданс нагрузки (0-6400Ω, ± 1%).
• Покрытие частотой: 50 кГц-200 МГц, поддерживающие непрерывные, импульсные и стимуляционные режимы.
• Различные режимы испытаний: Измерение мощности RF (монополярная/биполярная), испытание кривой нагрузки мощности, измерение тока утечки и испытание REM/ARM/CQM (мониторинг обратного электрода).
• Автоматизация и совместимость: поддерживает автоматизированное тестирование, совместимо с такими брендами, как Valleylab, Conmed и Erbe, и интегрируется с системами LIMS / MES.

Соответствующий IEC 60601-2-2, KP2021 идеально подходит для исследований и разработок, контроля качества производства и обслуживания больничного оборудования.

Анализатор векторной сети (VNA) измеряет параметры радиочастотных сетей, такие как S-параметры (параметры рассеяния, включая коэффициент отражения S11 и коэффициент передачи S21).Его применения в медицинских испытаниях радиочастотных устройств::

• Сопоставление импеданс: Оценивает эффективность передачи радиочастотной энергии, уменьшая потери отражения для обеспечения стабильной выработки при различных импедансах кожи.
• Анализ частотной реакции: измеряет амплитуду и фазовые реакции в широком диапазоне (10 кГц - 20 МГц), выявляя искажения параметров паразитов.
• Измерение импедантного спектра: количественно определяет сопротивление, реактивность и угол фазы с помощью анализа диаграммы Смита, обеспечивая соответствие GB 9706.202-2021.
• Совместимость: Современные VNA (например, Keysight, Anritsu) охватывают частоты до 70 ГГц с точностью 0,1 дБ, подходящие для исследований и разработок радиочастотных медицинских устройств и их проверки.

Эти возможности делают VNA идеальными для анализа RF-цепи Thermage, дополняя традиционные счетчики мощности.

Пункт 201.5.4 GB 9706.202-2021 требует, чтобы приборы для измерения высокочастотного тока обеспечивали истинную точность RMS не менее 5% от 10 кГц до пятикратной фундаментальной частоты устройства.Испытательные резисторы должны иметь номинальную мощность не менее 50% от расхода испытания., с точностью компонента сопротивления в пределах 3% и углом фазы импеданса не более 8,5° в том же диапазоне частот.

Хотя эти требования могут быть выполнены для традиционных электрохирургических устройств на частоте 500 кГц, устройства Thermage, работающие выше 4 МГц, сталкиваются с серьезными проблемами.как характеристики импеданса резистора напрямую влияют на точность измерения мощности и оценки производительности.

Эффект кожи приводит к концентрации высокочастотного тока на поверхности проводника.уменьшение эффективной проводки и увеличение фактического сопротивления резистора по сравнению с значениями постоянного тока или низкой частотыЭто может привести к ошибкам расчета мощности, превышающим 10%.

Эффект близости, возникающий наряду с эффектом кожи в тесно расположенных проводниках, усугубляет неравномерное распределение тока из-за взаимодействия магнитного поля.В Thermage's RF зонды и нагрузки конструкции, это увеличивает потери и тепловую нестабильность.

При высоких частотах резисторы демонстрируют незначительную паразитическую индуктивность (L) и емкость (C), образуя сложный импеданс Z = R + jX (X = XL - XC).Паразитарная индуктивность генерирует реакционность XL = 2πfL, увеличиваясь с частотой, в то время как паразитарная емкость генерирует реакционность XC = 1/(2πfC), уменьшающаяся с частотой. Это приводит к отклонению фазового угла от 0°, потенциально превышающему 8,5°,нарушение стандартов и риск нестабильной выработки или перегрева;.

Реактивные параметры, управляемые индуктивными (XL) и емкостными (XC) реактансами, способствуют импедансу Z = R + jX. Если XL и XC не сбалансированы или чрезмерны, угол фазы значительно отклоняется,снижение коэффициента мощности и эффективности передачи энергии.

Неиндуктивные резисторы, предназначенные для минимизации паразитарной индуктивности с использованием тонкопленочных, толстопленочных или углеродных пленочных структур, по-прежнему сталкиваются с проблемами выше 4 МГц:

• Остаточная паразитарная индуктивность: Даже небольшая индуктивность производит значительную реактивность при высоких частотах.
• Паразитарная емкость: уменьшается емкость реакции, вызывая резонанс и отклоняясь от чистого сопротивления.
• Стабильность широкополосной связи: Сохранение угла фазы ≤8,5° и точности сопротивления ±3% от 10 кГц до 20 МГц является проблемой.
• Рассеивание высокой энергии: тонкопленочные конструкции имеют меньшую теплораспределение, ограничивая управление энергией или требуя сложных конструкций.

1. Подготовка: Подключите KP2021 к устройству Thermage, установив импеданс нагрузки (например, 200Ω для имитации кожи).
2. Испытание мощности и утечки: KP2021 измеряет выходную мощность, напряжение/текущий RMS и утечку тока, обеспечивая соответствие стандартам GB, и контролирует функциональность REM.
3. Анализ импеданса и фазового угла: VNA сканирует частотную полосу, измеряет S-параметры и вычисляет фазовый угол.
4. Компенсация эффекта высокой частоты: Пулсовое тестирование KP2021 в сочетании с временной рефлектометрией (TDR) VNA определяет искажения сигнала с помощью цифровых алгоритмов, компенсирующих ошибки.
5. Валидация и отчетность: Интегрировать данные в автоматизированные системы, генерируя отчеты, соответствующие GB 9706.202-2021 с кривыми нагрузки мощности и спектрами импеданс.

KP2021 моделирует импедансы кожи (50-500Ω) для количественного определения эффектов кожи/близости и корректного чтения.

• Конструкция с низкой индуктивностью: Используйте резисторы из тонкой пленки, толстой пленки или углеродной пленки, избегая проволочных конструкций.
• Низкая паразитарная емкостьОптимизировать упаковку и дизайн булавок для минимизации зоны контакта.
• Сопоставление широкополосного сопротивления: Используйте параллельные низкокачественные резисторы для уменьшения паразитарного воздействия и поддержания стабильности фазового угла.

• Истинное измерение RMS: KP2021 и VNA поддерживают несинусоидное измерение формы волны на частоте 30 кГц-20 МГц.
• Широкополосные датчики: выбирать зонды с низкими потерями и высокой линейностью с контролируемыми параметрами паразита.

Регулярно калибровывать системы с использованием сертифицированных высокочастотных источников для обеспечения точности.

• Короткие провода и коаксиальные соединения: Используйте высокочастотные коаксиальные кабели, чтобы свести к минимуму потери и паразитов.
• Защита и заземлениеВнедрить электромагнитную защиту и правильное заземление, чтобы уменьшить помехи.
• Сети сопоставления импеданс: Проектирование сетей для максимизации эффективности передачи энергии.

• Цифровая обработка сигнала: Применение преобразований Фурье для анализа и коррекции паразитических искажений.
• Машинное обучение: моделирование и прогнозирование высокочастотного поведения, автоматическое регулирование параметров испытания.
• Виртуальные приборы: объединение аппаратного и программного обеспечения для мониторинга и коррекции данных в режиме реального времени.

При тестировании системы Thermage частотой 4 МГц первоначальные результаты показали отклонение мощности на 5% и фазовый угол 10°. KP2021 выявил чрезмерный ток утечки, в то время как VNA обнаружила паразитическую индуктивность 0,1 мкм.После замены на низкоиндукционные резисторы и оптимизации соответствующей сети, угол фазы снизился до 5°, а точность мощности достигла ± 2%, соответствуя стандартам.

Стандарт GB 9706.202-2021 подчеркивает ограничения традиционных испытаний в среде высокой частоты.Интегрированное использование KP2021 и VNA решает такие проблемы, как эффект кожи и паразитарные параметры., обеспечивая соответствие устройств Thermage стандартам безопасности и эффективности.будет еще больше улучшать возможности тестирования высокочастотных медицинских изделий.

https://www.batterytestingmachine.com/videos-51744861-kp2021-electro-surgery-unit-analyzer.html