تطبيق محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد KP2021 ومحلل الشبكة في اختبار ثيرماج

تُستخدم تقنية ثيرماج، وهي تقنية غير جراحية لشد الجلد باستخدام الترددات الراديوية (RF)، على نطاق واسع في مجال التجميل الطبي. مع زيادة ترددات التشغيل إلى 1 ميجاهرتز - 5 ميجاهرتز، تواجه الاختبارات تحديات مثل تأثير الجلد وتأثير التقارب والمعلمات الطفيلية. استنادًا إلى معيار GB 9706.202-2021، تستكشف هذه المقالة التطبيق المتكامل لمحلل الجراحة الكهربائية عالي التردد KP2021 ومحلل الشبكة المتجه (VNA) في قياس الطاقة وتحليل الممانعة والتحقق من الأداء. من خلال الاستراتيجيات المُحسّنة، تضمن هذه الأدوات سلامة وفعالية أجهزة ثيرماج.

الكلمات المفتاحية: ثيرماج؛ محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد KP2021؛ محلل الشبكة؛ اختبار عالي التردد؛ 

معيار IEC 60601-2-20؛ تأثير الجلد؛ المعلمات الطفيلية

ثيرماج هي تقنية غير جراحية لشد الجلد باستخدام الترددات الراديوية (RF) تعمل على تسخين طبقات الكولاجين العميقة لتعزيز التجدد، مما يحقق شد الجلد وتأثيرات مضادة للشيخوخة. كجهاز تجميل طبي، تعتبر استقرار وسلامة واتساق أداء خرج الترددات الراديوية (RF) أمرًا بالغ الأهمية. وفقًا للمعيار IEC 60601-2-2 وما يعادله الصيني، GB 9706.202-2021، تتطلب الأجهزة الطبية التي تعمل بالترددات الراديوية اختبارات لقوة الخرج وتيار التسرب ومطابقة الممانعة لضمان السلامة والفعالية السريرية.

تستخدم أجهزة الجراحة الكهربائية عالية التردد تيارًا عالي الكثافة وعالي التردد لإحداث تأثيرات حرارية موضعية، مما يؤدي إلى تبخير أو تعطيل الأنسجة للقطع والتخثر. تستخدم هذه الأجهزة، التي تعمل عادةً في نطاق 200 كيلو هرتز - 5 ميجاهرتز، على نطاق واسع في العمليات الجراحية المفتوحة (مثل الجراحة العامة وأمراض النساء) والإجراءات التنظيرية (مثل تنظير البطن وتنظير المعدة). في حين أن وحدات الجراحة الكهربائية التقليدية تعمل بتردد 400 كيلو هرتز - 650 كيلو هرتز (مثل 512 كيلو هرتز) للقطع والإرقاء الهام، فإن الأجهزة ذات الترددات الأعلى (1 ميجاهرتز - 5 ميجاهرتز) تتيح قطعًا وتخثرًا أدق مع تقليل الضرر الحراري، وهي مناسبة لجراحة التجميل والأمراض الجلدية. مع ظهور الأجهزة ذات الترددات الأعلى مثل سكاكين الترددات الراديوية ذات درجة الحرارة المنخفضة وأنظمة الترددات الراديوية التجميلية، تزداد حدة تحديات الاختبار. يفرض معيار GB 9706.202-2021، وخاصة البند 201.5.4، متطلبات صارمة على أدوات القياس ومقاومات الاختبار، مما يجعل الطرق التقليدية غير كافية.

يلعب محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد KP2021 ومحلل الشبكة المتجه (VNA) أدوارًا محورية في اختبار ثيرماج. تدرس هذه المقالة تطبيقاتها في مراقبة الجودة والتحقق من الإنتاج والصيانة، وتحليل تحديات الاختبار عالية التردد واقتراح حلول مبتكرة.

KP2021، الذي طورته شركة KINGPO Technology، هو أداة اختبار دقيقة لوحدات الجراحة الكهربائية عالية التردد (ESUs). تشمل ميزاته الرئيسية:

• نطاق القياس الواسع: الطاقة (0-500 واط، ±3% أو ±1 واط)، الجهد (0-400 فولت RMS، ±2% أو ±2 فولت)، التيار (2 مللي أمبير - 5000 مللي أمبير، ±1%)، تيار التسرب عالي التردد (2 مللي أمبير - 5000 مللي أمبير، ±1%)، ممانعة الحمل (0-6400Ω، ±1%).
• تغطية التردد: 50 كيلو هرتز - 200 ميجاهرتز، يدعم الأوضاع المستمرة والنبضية والتحفيزية.
• أوضاع الاختبار المتنوعة: قياس طاقة الترددات الراديوية (أحادي القطب/ثنائي القطب)، اختبار منحنى حمل الطاقة، قياس تيار التسرب، واختبار REM/ARM/CQM (مراقبة قطب الإرجاع).
• الأتمتة والتوافق: يدعم الاختبار الآلي، ومتوافق مع علامات تجارية مثل Valleylab و Conmed و Erbe، ويتكامل مع أنظمة LIMS/MES.

يتوافق KP2021 مع IEC 60601-2-2، وهو مثالي للبحث والتطوير ومراقبة جودة الإنتاج وصيانة معدات المستشفيات.

يقيس محلل الشبكة المتجه (VNA) معلمات شبكة الترددات الراديوية، مثل معلمات S (معلمات التشتت، بما في ذلك معامل الانعكاس S11 ومعامل الإرسال S21). تشمل تطبيقاته في اختبار أجهزة الترددات الراديوية الطبية:

• مطابقة الممانعة: يقوم بتقييم كفاءة نقل طاقة الترددات الراديوية، مما يقلل من خسائر الانعكاس لضمان خرج مستقر في ظل ممانعات جلدية مختلفة.
• تحليل استجابة التردد: يقيس استجابات السعة والطور عبر نطاق واسع (10 كيلو هرتز - 20 ميجاهرتز)، وتحديد التشوهات من المعلمات الطفيلية.
• قياس طيف الممانعة: يحدد المقاومة والمفاعلة وزاوية الطور من خلال تحليل مخطط سميث، مما يضمن الامتثال لـ GB 9706.202-2021.
• التوافق: تغطي أجهزة VNA الحديثة (مثل Keysight و Anritsu) ترددات تصل إلى 70 جيجاهرتز بدقة 0.1 ديسيبل، وهي مناسبة للبحث والتطوير والتحقق من أجهزة الترددات الراديوية الطبية.

هذه القدرات تجعل أجهزة VNA مثالية لتحليل سلسلة الترددات الراديوية لثيرماج، مما يكمل عدادات الطاقة التقليدية.

ينص البند 201.5.4 من GB 9706.202-2021 على أن الأدوات التي تقيس التيار عالي التردد يجب أن توفر دقة RMS حقيقية لا تقل عن 5% من 10 كيلو هرتز إلى خمسة أضعاف التردد الأساسي للجهاز. يجب أن يكون لمقاومات الاختبار طاقة مقدرة لا تقل عن 50% من استهلاك الاختبار، مع دقة مكون المقاومة في حدود 3% وزاوية طور الممانعة لا تتجاوز 8.5 درجة في نفس نطاق التردد.

في حين أن هذه المتطلبات قابلة للإدارة لوحدات الجراحة الكهربائية التقليدية التي تعمل بتردد 500 كيلو هرتز، فإن أجهزة ثيرماج التي تعمل فوق 4 ميجاهرتز تواجه تحديات كبيرة، حيث تؤثر خصائص ممانعة المقاوم مباشرة على قياس الطاقة ودقة تقييم الأداء.

يتسبب تأثير الجلد في تركيز التيار عالي التردد على سطح الموصل، مما يقلل من مساحة التوصيل الفعالة ويزيد من المقاومة الفعلية للمقاوم مقارنة بقيم التيار المستمر أو التردد المنخفض. يمكن أن يؤدي هذا إلى أخطاء في حساب الطاقة تتجاوز 10%.

يحدث تأثير التقارب، إلى جانب تأثير الجلد في الموصلات المرتبة عن كثب، مما يؤدي إلى تفاقم توزيع التيار غير المتكافئ بسبب تفاعلات المجال المغناطيسي. في تصميمات مسبار الترددات الراديوية وحمل ثيرماج، يؤدي هذا إلى زيادة الخسائر وعدم الاستقرار الحراري.

عند الترددات العالية، تُظهر المقاومات حثًا طفيليًا (L) وسعة (C) غير مهملين، مما يشكل ممانعة معقدة Z = R + jX (X = XL - XC). يولد الحث الطفيلي مفاعلة XL = 2πfL، تزداد مع التردد، بينما تولد السعة الطفيلية مفاعلة XC = 1/(2πfC)، تتناقص مع التردد. ينتج عن هذا انحراف في زاوية الطور عن 0 درجة، وربما يتجاوز 8.5 درجة، مما ينتهك المعايير ويخاطر بإخراج غير مستقر أو ارتفاع درجة الحرارة.

تساهم المعلمات التفاعلية، المدفوعة بالمفاعلات الحثية (XL) والسعوية (XC)، في الممانعة Z = R + jX. إذا كانت XL و XC غير متوازنة أو مفرطة، فإن زاوية الطور تنحرف بشكل كبير، مما يقلل من معامل القدرة وكفاءة نقل الطاقة.

تواجه المقاومات غير الحثية، المصممة لتقليل الحث الطفيلي باستخدام هياكل الأغشية الرقيقة أو الأغشية السميكة أو أغشية الكربون، تحديات لا تزال قائمة فوق 4 ميجاهرتز:

• الحث الطفيلي المتبقي: حتى الحث الصغير ينتج مفاعلة كبيرة عند الترددات العالية.
• السعة الطفيلية: تتناقص المفاعلة السعوية، مما يتسبب في الرنين والانحراف عن المقاومة النقية.
• استقرار النطاق العريض: يمثل الحفاظ على زاوية الطور ≤8.5 درجة ودقة المقاومة ±3% من 10 كيلو هرتز - 20 ميجاهرتز تحديًا.
• تبديد الطاقة العالية: تتمتع هياكل الأغشية الرقيقة بتبديد حرارة أقل، مما يحد من التعامل مع الطاقة أو يتطلب تصميمات معقدة.

1. التحضير: قم بتوصيل KP2021 بجهاز ثيرماج، مع ضبط ممانعة الحمل (على سبيل المثال، 200Ω لمحاكاة الجلد). قم بدمج VNA في سلسلة الترددات الراديوية، والمعايرة للقضاء على الطفيليات الكبلية.
2. اختبار الطاقة والتسرب: يقيس KP2021 طاقة الخرج، RMS للجهد/التيار، وتيار التسرب، مما يضمن الامتثال لمعايير GB، ويراقب وظائف REM.
3. تحليل الممانعة وزاوية الطور: يقوم VNA بمسح نطاق التردد، وقياس معلمات S، وحساب زاوية الطور. إذا كانت >8.5 درجة، فاضبط شبكة المطابقة أو هيكل المقاوم.
4. تعويض تأثير التردد العالي: يحدد اختبار وضع النبض لـ KP2021، جنبًا إلى جنب مع انعكاس المجال الزمني لـ VNA (TDR)، تشوهات الإشارة، مع خوارزميات رقمية تعوض عن الأخطاء.
5. التحقق من الصحة وإعداد التقارير: قم بدمج البيانات في الأنظمة الآلية، وإنشاء تقارير متوافقة مع GB 9706.202-2021 مع منحنيات حمل الطاقة وأطياف الممانعة.

يحاكي KP2021 ممانعات الجلد (50-500Ω) لتحديد تأثيرات الجلد/التقارب وتصحيح القراءات. تحسب قياسات S11 لـ VNA المعلمات الطفيلية، مما يضمن عامل طاقة قريبًا من 1.

• تصميم منخفض الحث: استخدم مقاومات الأغشية الرقيقة أو الأغشية السميكة أو أغشية الكربون، وتجنب الهياكل الملفوفة بالأسلاك.
• سعة طفيلية منخفضة: قم بتحسين تصميم العبوة والدبوس لتقليل منطقة التلامس.
• مطابقة الممانعة ذات النطاق العريض: استخدم مقاومات متوازية منخفضة القيمة لتقليل التأثيرات الطفيلية والحفاظ على استقرار زاوية الطور.

• قياس RMS الحقيقي: يدعم KP2021 و VNA قياس شكل الموجة غير الجيبي عبر 30 كيلو هرتز - 20 ميجاهرتز.
• أجهزة استشعار ذات نطاق عريض: حدد مجسات منخفضة الفقد وعالية الخطية مع معلمات طفيلية خاضعة للرقابة.

قم بمعايرة الأنظمة بانتظام باستخدام مصادر عالية التردد معتمدة لضمان الدقة.

• أسلاك قصيرة وتوصيلات محورية: استخدم كابلات محورية عالية التردد لتقليل الخسائر والطفيليات.
• الحماية والتأريض: قم بتنفيذ التدريع الكهرومغناطيسي والتأريض المناسب لتقليل التداخل.
• شبكات مطابقة الممانعة: قم بتصميم الشبكات لزيادة كفاءة نقل الطاقة.

• معالجة الإشارات الرقمية: قم بتطبيق تحويلات فورييه لتحليل وتصحيح التشوهات الطفيلية.
• التعلم الآلي: قم بنمذجة والتنبؤ بالسلوك عالي التردد، وضبط معلمات الاختبار تلقائيًا.
• الأجهزة الافتراضية: اجمع بين الأجهزة والبرامج للمراقبة في الوقت الفعلي وتصحيح البيانات.

في اختبار نظام ثيرماج بتردد 4 ميجاهرتز، أظهرت النتائج الأولية انحرافًا في الطاقة بنسبة 5% وزاوية طور تبلغ 10 درجات. حدد KP2021 تيار تسرب مفرطًا، بينما اكتشف VNA حثًا طفيليًا يبلغ 0.1 ميكروهنري. بعد الاستبدال بمقاومات منخفضة الحث وتحسين شبكة المطابقة، انخفضت زاوية الطور إلى 5 درجات، ووصلت دقة الطاقة إلى ±2%، بما يتماشى مع المعايير.

يسلط معيار GB 9706.202-2021 الضوء على قيود الاختبار التقليدي في بيئات الترددات العالية. يعالج الاستخدام المتكامل لـ KP2021 و VNA تحديات مثل تأثير الجلد والمعلمات الطفيلية، مما يضمن أن أجهزة ثيرماج تفي بمعايير السلامة والفعالية. ستعمل التطورات المستقبلية، التي تتضمن التعلم الآلي والأجهزة الافتراضية، على تعزيز قدرات الاختبار للأجهزة الطبية عالية التردد.

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