High frequency electrosurgical tester uses high frequency LCR or mesh above MHz Dynamic compensation implementation of n
2025-10-24
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Dynamic Compensation Implementation for High-Frequency Electrosurgical Unit Testing Using High-Frequency LCR or Network Analyzers Above MHz
Shan Chao1, Qiang Xiaolong2, Zhang Chao3, Liu Jiming3.
(1. Heilongjiang Institute for Drug Control, Harbin 150088, China; 2. Guangxi Zhuang Autonomous Region Medical Device Testing Center, Nanning 530021, China; 3. Kingpo Technology Development Limited Dongguan 523869; China)
Abstract:
When high-frequency electrosurgical units (ESUs) operate above 1 MHz, the parasitic capacitance and inductance of resistive components result in complex high-frequency characteristics, impacting testing accuracy. This paper proposes a dynamic compensation method based on high-frequency LCR meters or network analyzers for high-frequency electrosurgical unit testers. By employing real-time impedance measurement, dynamic modeling, and adaptive compensation algorithms, the method addresses measurement errors caused by parasitic effects. The system integrates high-precision instruments and real-time processing modules to achieve accurate characterization of ESU performance. Experimental results demonstrate that, within the 1 MHz to 5 MHz range, impedance error is reduced from 14.8% to 1.8%, and phase error is reduced from 9.8 degrees to 0.8 degrees, validating the method's effectiveness and robustness. Extended studies explore algorithm optimization, adaptation for low-cost instruments, and applications across a broader frequency range.
introduction
The electrosurgical unit (ESU) is an indispensable device in modern surgery, using high-frequency electrical energy to achieve tissue cutting, coagulation, and ablation. Its operating frequency typically ranges from 1 MHz to 5 MHz to reduce neuromuscular stimulation and improve energy transfer efficiency. However, at high frequencies, parasitic effects of resistive components (such as capacitance and inductance) significantly affect impedance characteristics, making traditional testing methods incapable of accurately characterizing ESU performance. These parasitic effects not only affect output power stability but can also lead to uncertainty in energy delivery during surgery, increasing clinical risk.
Traditional ESU testing methods are typically based on static calibration, using fixed loads for measurement. However, in high-frequency environments, parasitic capacitance and inductance vary with frequency, leading to dynamic changes in impedance. Static calibration cannot adapt to these changes, and measurement errors can be as high as 15%[2]. To address this issue, this paper proposes a dynamic compensation method based on a high-frequency LCR meter or network analyzer. This method compensates for parasitic effects through real-time measurement and an adaptive algorithm to ensure test accuracy.
The contributions of this paper include:
A dynamic compensation framework based on a high-frequency LCR meter or network analyzer is proposed.
A real-time impedance modeling and compensation algorithm was developed for frequencies above 1 MHz.
The effectiveness of the method was verified through experiments, and its application potential on low-cost instruments was explored.
The following sections will introduce the theoretical basis, method implementation, experimental verification and future research directions in detail.
Theoretical analysis
High frequency resistance characteristics
In high-frequency environments, the ideal model of resistor components no longer applies. Actual resistors can be modeled as a composite circuit consisting of parasitic capacitance (Cp) and parasitic inductance (Lp), with an equivalent impedance of:
Where Z is the complex impedance, R is the nominal resistance, ω is the angular frequency, and j is the imaginary unit. The parasitic inductance Lp and parasitic capacitance Cp are determined by the component material, geometry, and connection method, respectively. Above 1 MHz, ω Lp and
The contribution of is significant, resulting in nonlinear changes in impedance magnitude and phase.
For example, for a nominal 500 Ω resistor at 5 MHz, assuming Lp = 10 nH and Cp = 5 pF, the imaginary part of the impedance is:
Substituting the numerical value, ω = 2π × 5 × 106rad/s, we can obtain:
This imaginary part indicates that parasitic effects significantly affect the impedance, causing measurement deviations.
Dynamic compensation principle
The goal of dynamic compensation is to extract parasitic parameters through real-time measurement and deduct their effects from the measured impedance. LCR meters calculate impedance by applying an AC signal of known frequency and measuring the amplitude and phase of the response signal. Network analyzers analyze reflection or transmission characteristics using S-parameters (scattering parameters), providing more accurate impedance data. Dynamic compensation algorithms use this measurement data to construct a real-time impedance model and correct for parasitic effects.
The impedance after compensation is:
This method requires high-precision data acquisition and fast algorithm processing to adapt to the dynamic working conditions of the ESU. Combining Kalman filtering technology can further improve the robustness of parameter estimation and adapt to noise and load changes [3].
method
System Architecture
The system design integrates the following core components:
High-frequency LCR meter or network analyzer: such as the Keysight E4980A (LCR meter, 0.05% accuracy) or the Keysight E5061B (network analyzer, supports S-parameter measurements) for high-precision impedance measurements.
Signal acquisition unit: collects impedance data in the range of 1 MHz to 5 MHz, with a sampling rate of 100 Hz.
Processing unit: uses an STM32F4 microcontroller (running at 168 MHz) to run the real-time compensation algorithm.
Compensation module: Adjusts the measured value based on the dynamic model and contains a digital signal processor (DSP) and dedicated firmware.
The system communicates with the LCR meter/network analyzer via USB or GPIB interfaces, ensuring reliable data transmission and low latency. The hardware design incorporates shielding and grounding for high-frequency signals to reduce external interference. To enhance system stability, a temperature compensation module has been added to correct for the effects of ambient temperature on the measuring instrument.
Motion compensation algorithm
The motion compensation algorithm is divided into the following steps:
Initial calibration: Measure the impedance of a reference load (500 Ω) at known frequencies (1 MHz, 2 MHz, 3 MHz, 4 MHz, and 5 MHz) to establish a baseline model.
Parasitic parameter extraction: The measured data is fitted using the least squares method to extract R, Lp, and Cp. The fitting model is based on:
Real-time compensation: Calculate the corrected impedance based on the extracted parasitic parameters:
Where ^(x)k is the estimated state (R, Lp, Cp), Kk is the Kalman gain, zk is the measurement value, and H is the measurement matrix.
To improve algorithm efficiency, a fast Fourier transform (FFT) is used to preprocess the measurement data and reduce computational complexity. Furthermore, the algorithm supports multi-threaded processing to perform data acquisition and compensation calculations in parallel.
Implementation details
The algorithm was prototyped in Python and then optimized and ported to C to run on an STM32F4. The LCR meter provides a 100 Hz sampling rate via the GPIB interface, while the network analyzer supports higher frequency resolution (up to 10 MHz). The compensation module's processing latency is kept to under 8.5 ms, ensuring real-time performance. Firmware optimizations include:
Efficient floating point unit (FPU) utilization.
Memory-optimized data buffer management, supporting 512 KB cache.
Real-time interrupt processing ensures data synchronization and low latency.
To accommodate different ESU models, the system supports multi-frequency scanning and automatic parameter adjustment based on a pre-set database of load characteristics. Furthermore, a fault detection mechanism has been added. When measurement data is abnormal (such as parasitic parameters outside the expected range), the system will trigger an alarm and recalibrate.
Experimental verification
Experimental setup
The experiments were conducted in a laboratory environment using the following equipment:
High-frequency ESU: operating frequency 1 MHz to 5 MHz, output power 100 W.
LCR table: Keysight E4980A, accuracy 0.05%.
Network analyzer: Keysight E5061B, supports S-parameter measurements.
Reference load: 500 Ω ± 0.1% precision resistor, rated power 200 W.
Microcontroller: STM32F4, running at 168 MHz.
The experimental load consisted of ceramic and metal film resistors to simulate the diverse load conditions encountered during actual surgery. Test frequencies were 1 MHz, 2 MHz, 3 MHz, 4 MHz, and 5 MHz. The ambient temperature was controlled at 25°C ± 2°C, and the humidity was 50% ± 10% to minimize external interference.
Experimental results
Uncompensated measurements show that the impact of parasitic effects increases significantly with frequency. At 5 MHz, the impedance deviation reaches 14.8%, and the phase error is 9.8 degrees. After applying dynamic compensation, the impedance deviation is reduced to 1.8%, and the phase error is reduced to 0.8 degrees. Detailed results are shown in Table 1.
The experiment also tested the algorithm's stability under non-ideal loads (including high parasitic capacitance, Cp = 10pF). After compensation, the error was kept within 2.4%. Furthermore, repeated experiments (averaging 10 measurements) verified the system's repeatability, with a standard deviation of less than 0.1%.
Table 1: Measurement accuracy before and after compensation
frequency ( MHz )
Uncompensated impedance error (%)
Impedance error after compensation (%)
Phase error ( Spend )
1
4.9
0.7
0.4
2
7.5
0.9
0.5
3
9.8
1.2
0.6
4
12.2
1.5
0.7
5
14.8
1.8
0.8
Performance Analysis
The compensation algorithm has a computational complexity of O(n), where n is the number of measurement frequencies. Kalman filtering significantly improves the stability of parameter estimation, especially in noisy environments (SNR = 20 dB). The overall system response time is 8.5 ms, meeting real-time testing requirements. Compared to traditional static calibration, the dynamic compensation method reduces measurement time by approximately 30%, improving test efficiency.
discuss
Method advantages
The dynamic compensation method significantly improves the accuracy of high-frequency electrosurgical testing by processing parasitic effects in real time. Compared with traditional static calibration, this method can adapt to dynamic changes in the load and is particularly suitable for complex impedance characteristics in high-frequency environments. The combination of LCR meters and network analyzers provides complementary measurement capabilities: LCR meters are suitable for fast impedance measurements, and network analyzers perform well in high-frequency S-parameter analysis. In addition, the application of Kalman filtering improves the algorithm's robustness to noise and load changes [4].
limitation
Although the method is effective, it has the following limitations:
Instrument cost: High-precision LCR meters and network analyzers are expensive, which limits the popularity of this method.
Calibration needs: The system needs to be calibrated regularly to adapt to instrument aging and environmental changes.
Frequency range: The current experiment is limited to below 5 MHz, and the applicability of higher frequencies (such as 10 MHz) needs to be verified.
Optimization direction
Future improvements can be made in the following ways:
Low-cost instrument adaptation: Develop a simplified algorithm based on a low-cost LCR meter to reduce system cost.
Wideband support: The algorithm is extended to support frequencies above 10 MHz to meet the needs of new ESUs.
Artificial intelligence integration: Introducing machine learning models (such as neural networks) to optimize parasitic parameter estimation and improve the level of automation.
in conclusion
This paper proposes a dynamic compensation method based on a high-frequency LCR meter or network analyzer for accurate measurements above 1 MHz for high-frequency electrosurgical testers. Through real-time impedance modeling and an adaptive compensation algorithm, the system effectively mitigates measurement errors caused by parasitic capacitance and inductance. Experimental results demonstrate that within the 1 MHz to 5 MHz range, the impedance error is reduced from 14.8% to 1.8%, and the phase error is reduced from 9.8 degrees to 0.8 degrees, validating the effectiveness and robustness of the method.
Future research will focus on algorithm optimization, low-cost instrument adaptation, and application over a wider frequency range. Integration of artificial intelligence technologies (such as machine learning models) can further improve parameter estimation accuracy and system automation. This method provides a reliable solution for high-frequency electrosurgical unit testing and has important clinical and industrial applications.
References
GB9706.202-2021 "Medical electrical equipment - Part 2-2: Particular requirements for the basic safety and essential performance of high-frequency surgical equipment and high-frequency accessories" [S]
JJF 1217-2025. High-Frequency Electrosurgical Unit Calibration Specification [S]
Chen Guangfei. Research and design of high-frequency electrosurgical analyzer[J]. Beijing Biomedical Engineering, 2009, 28(4): 342-345.
Huang Hua, Liu Yajun. Brief analysis of the power measurement and acquisition circuit design of QA-Es high-frequency electrosurgical analyzer[J]. China Medical Equipment, 2013, 28(01): 113-115.
Chen Shangwen, Performance testing and quality control of medical high-frequency electrosurgical unit[J]. Measuring and Testing Technology, 2018, 45(08): 67~69.
Chen Guangfei, Zhou Dan. Research on calibration method of high-frequency electrosurgical analyzer[J]. Medical and Health Equipment, 2009, 30(08): 9~10+19.
Duan Qiaofeng, Gao Shan, Zhang Xuehao. Discussion on high-frequency leakage current of high-frequency surgical equipment. J. China Medical Device Information, 2013, 19(10): 159-167.
Zhao Yuxiang, Liu Jixiang, Lu Jia, et al., Practice and discussion of high-frequency electrosurgical unit quality control testing methods. China Medical Equipment, 2012, 27(11): 1561-1562.
He Min, Zeng Qiao, Liu Hanwei, Wu Jingbiao (corresponding author). Analysis and comparison of high-frequency electrosurgical unit output power test methods [J]. Medical Equipment, 2021, (34): 13-0043-03.
About the Author
Author profile: Shan Chao, senior engineer, research direction: medical device product quality testing and evaluation and related research.
Author profile: Qiang Xiaolong, deputy chief technician, research direction: active medical device testing quality evaluation and standardization research.
Author profile: Liu Jiming, undergraduate, research direction: measurement and control design and development.
Corresponding author
Zhang Chao, Master, focuses on measurement and control design and development. Email: info@kingpo.hk
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Optimisez l'efficacité avec une machine de test de batteries
2025-10-14
Optimiser l'efficacité avec une machine de test de batterie
Les machines de test de batterie sont des outils essentiels dans le monde actuel axé sur la technologie.
Ces machines permettent d'identifier les problèmes potentiels avant qu'ils ne deviennent des problèmes majeurs.
Qu'il s'agisse d'appareils simples portatifs ou de modèles sophistiqués, les testeurs de batterie se présentent sous de nombreuses formes.
Des industries comme l'automobile et l'électronique dépendent fortement de ces machines, qui aident à maintenir l'efficacité et la sécurité des équipements à batterie.
Il est essentiel de savoir comment choisir et utiliser une machine de test de batterie, car elle peut prolonger la durée de vie de la batterie et améliorer ses performances.
Qu'est- ce qu'une machine à tester une batterie?
Une machine de test de batterie évalue la santé et les performances des batteries.
Ces dispositifs peuvent mesurer des mesures importantes, par exemple l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH).
Il existe plusieurs types de machines de test de batterie, chacune conçue pour des fonctions spécifiques.
Affichage numérique pour une lecture claire.
Compatibilité avec diverses batteries chimiques comme le plomb-acide et le lithium-ion.
Capacité à effectuer des tests de charge, de capacité et d'impédance.
Ces machines sont des outils essentiels dans les industries et les ateliers du monde entier.
Pourquoi les tests de la batterie sont importants
Les tests de la batterie jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'efficacité de l'équipement.Cette approche proactive permet d'éviter des temps d'arrêt coûteux.
Les tests réguliers de la batterie peuvent prolonger considérablement la durée de vie de la batterie.Cela améliore non seulement les performances, mais permet également d'économiser de l'argent à long terme..
Les principales raisons pour lesquelles les tests de batterie sont cruciaux:
Assure une performance optimale de l'équipement.
Réduit le risque de panne soudaine de la batterie.
Prolonge la vie de la batterie.
Les industries qui dépendent des batteries, comme l'automobile et l'électronique, bénéficient grandement de pratiques de test cohérentes.
Types de machines d'essai de batterie
Les appareils de test de batterie se présentent sous diverses formes pour répondre à des besoins divers.Il est essentiel de bien les connaître pour en choisir la bonne..
Les testeurs de batterie portatifs sont portables et conviviaux. Ils sont idéaux pour des vérifications rapides dans le travail de terrain. Malgré leur simplicité, ils fournissent des informations utiles sur l'état de la batterie.
Les testeurs à banc offrent des capacités de test plus avancées. Ils peuvent effectuer divers tests, tels que des tests de charge, de capacité et d'impédance.Ces machines sont adaptées aux diagnostics détaillés et aux applications de recherche.
Par exemple, certains sont optimisés pour les batteries au plomb-acide, tandis que d'autres se concentrent sur les types lithium-ion.Il est essentiel de choisir un testeur adapté à votre batterie..
Les principaux types de testeurs de batterie sont les suivants:
Testeurs portatifs
Machines pour le traitement des déchets
Testeurs spécifiques à la chimie
Il a été arrêté à l'hôpital de Khartoum, où il a été condamné à mort.
Caractéristiques clés à rechercher dans un testeur de batterie
Lorsque vous choisissez un testeur de batterie, concentrez-vous sur quelques caractéristiques clés. Ces caractéristiques garantissent que le testeur répond à vos besoins spécifiques et donne des résultats précis.
La précision est primordiale. Un testeur de batterie doit donner des lectures précises, vous permettant d'obtenir une image exacte de l'état de la batterie.
La facilité d'utilisation est une autre caractéristique importante. Une interface conviviale simplifie le processus de test, le rendant accessible à tous.
Considérez les testeurs dotés de capacités d'enregistrement de données. Cette fonctionnalité permet de suivre les performances au fil du temps, ce qui est crucial pour la maintenance préventive.Il aide à identifier les tendances et les problèmes potentiels à un stade précoce.
Caractéristiques clés à prendre en considération:
Précision
Compatibilité avec la batterie
Facilité d'utilisation
Capacités d'enregistrement des données
Par Brett Jordan (https://unsplash.com/@brett_jordan)
Comment fonctionnent les appareils de test de batterie
Les machines de test de batterie évaluent la santé et les performances des batteries. Elles évaluent des paramètres tels que la tension, le courant et la résistance.
Le processus de test commence souvent par la connexion du testeur à la batterie.Ces tests déterminent l'état de charge et la santé de la batterie.
Différentes méthodes d'essai permettent de mieux comprendre les différents aspects des performances de la batterie.Les tests d'impédance fournissent des détails sur la résistance interne de la batterie, en soulignant sa capacité.
Les principales méthodes d'essai sont les suivantes:
Mesure de la tension
Épreuves de charge
Épreuves d'impédance
Par Kumpan Electric (https://unsplash.com/@kumpan_electric)
Applications: Qui utilise les machines de test de batterie?
Les machines d'essai de batteries sont utilisées dans diverses industries essentielles à leur fonctionnement, et constituent des outils essentiels dans les secteurs de l'électronique grand public et de l'industrie.
L'industrie automobile, par exemple, s'appuie fortement sur des testeurs de batterie. Ils sont utilisés pour évaluer les batteries des véhicules afin de prévenir les pannes inattendues.Les fabricants d'électronique utilisent ces machines pour le contrôle de la qualité et pour assurer la longévité des produits.
Plusieurs professionnels bénéficient des dispositifs de test de batterie, notamment:
Techniciens de l'automobile
Ingénieurs en électronique
Travailleurs de maintenance industrielle
Techniciens du service sur le terrain
En outre, les amateurs trouvent ces outils utiles pour l'entretien des appareils personnels.
Par Robin Glauser (https://unsplash.com/@nahakiole)
Comment choisir la bonne machine de test de batterie
Le choix de la machine d'essai de batterie idéale exige une considération minutieuse.
Tout d'abord, évaluez la gamme de batteries avec lesquelles vous travaillez régulièrement. Considérez des machines compatibles avec diverses substances chimiques comme l'acide plomb, l'ion lithium et l'hydrure de nickel-métal.
Ensuite, réfléchissez aux caractéristiques essentielles de vos opérations.
Précision des lectures
Facilité d'utilisation et interface utilisateur
Compatibilité avec différents types de batteries
Portabilité et conception
En outre, le budget devrait être aligné sur les fonctionnalités sans compromettre la qualité.
par Dai (https://unsplash.com/@nicetomeetyou)
Test de la batterie Meilleures pratiques et conseils de sécurité
La mise en œuvre des meilleures pratiques garantit des résultats précis et la sécurité lors des essais de batteries.
Suivez ces conseils pour éviter les accidents:
Portez toujours des équipements de protection comme des gants et des lunettes.
Assurez-vous que la zone d'essai est bien ventilée.
Évitez d'utiliser des testeurs endommagés ou des câbles de connexion.
L'entretien régulier de votre équipement d'essai est essentiel, ce qui prolonge la durée de vie de l'appareil et maintient la précision des tests.s'assurer que les essais sont effectués en toute sécurité et efficacement.
Conclusion: La valeur d'un test fiable de la batterie
Les machines d'essai de batterie sont des outils indispensables dans divers secteurs d'activité.Des tests réguliers permettent d'identifier les défauts potentiels avant qu'ils ne deviennent des problèmes coûteux.
L'investissement dans un testeur de batterie de haute qualité peut vous faire économiser de l'argent au fil du temps.Un testeur de batterie n'est pas seulement un outil.L'utilisation des batteries doit être régulièrement testée afin d'optimiser l'utilisation des batteries et de réduire les risques opérationnels.
Vue davantage
Application de l'analyseur électrosurgical à haute fréquence KP2021 et de l'analyseur réseau dans les essais de thermage
2025-09-08
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Résumé
Thermage, une technologie non invasive de raffermissement cutané par radiofréquence (RF), est largement utilisée en esthétique médicale. Avec l'augmentation des fréquences de fonctionnement à 1 MHz-5 MHz, les tests sont confrontés à des défis tels que l'effet de peau, l'effet de proximité et les paramètres parasites. Basé sur la norme GB 9706.202-2021, cet article explore l'application intégrée de l'analyseur électrochirurgical haute fréquence KP2021 et de l'analyseur de réseau vectoriel (VNA) dans la mesure de la puissance, l'analyse d'impédance et la validation des performances. Grâce à des stratégies optimisées, ces outils garantissent la sécurité et l'efficacité des appareils Thermage.
Mots-clés: Thermage ; analyseur électrochirurgical haute fréquence KP2021 ; analyseur de réseau ; tests haute fréquence ;
Norme CEI 60601-2-20 ; effet de peau ; paramètres parasites
Introduction
Thermage est une technologie non invasive de raffermissement cutané par RF qui chauffe les couches profondes de collagène pour favoriser la régénération, obtenant ainsi un raffermissement cutané et des effets anti-âge. En tant que dispositif esthétique médical, la stabilité, la sécurité et la cohérence des performances de sa sortie RF sont essentielles. Selon la CEI 60601-2-2 et son équivalent chinois, GB 9706.202-2021, les dispositifs médicaux RF nécessitent des tests de puissance de sortie, de courant de fuite et d'adaptation d'impédance pour garantir la sécurité et l'efficacité cliniques.
Les dispositifs électrochirurgicaux haute fréquence utilisent un courant haute densité et haute fréquence pour créer des effets thermiques localisés, vaporisant ou perturbant les tissus pour la coupe et la coagulation. Ces dispositifs, fonctionnant généralement dans la plage de 200 kHz à 5 MHz, sont largement utilisés dans les chirurgies ouvertes (par exemple, chirurgie générale, gynécologie) et les procédures endoscopiques (par exemple, laparoscopie, gastroscopie). Alors que les unités électrochirurgicales traditionnelles fonctionnent à 400 kHz-650 kHz (par exemple, 512 kHz) pour une coupe et une hémostase significatives, les dispositifs à haute fréquence (1 MHz-5 MHz) permettent une coupe et une coagulation plus fines avec des dommages thermiques réduits, adaptés à la chirurgie plastique et à la dermatologie. À mesure que des dispositifs à haute fréquence tels que les couteaux RF à basse température et les systèmes RF esthétiques émergent, les défis des tests s'intensifient. La norme GB 9706.202-2021, en particulier la clause 201.5.4, impose des exigences strictes aux instruments de mesure et aux résistances de test, rendant les méthodes traditionnelles inadéquates.
L'analyseur électrochirurgical haute fréquence KP2021 et l'analyseur de réseau vectoriel (VNA) jouent des rôles essentiels dans les tests Thermage. Cet article examine leurs applications dans le contrôle qualité, la validation de la production et la maintenance, en analysant les défis des tests haute fréquence et en proposant des solutions innovantes.
Aperçu et fonctions de l'analyseur électrochirurgical haute fréquence KP2021
Le KP2021, développé par KINGPO Technology, est un instrument de test de précision pour les unités électrochirurgicales (ESU) haute fréquence. Ses principales caractéristiques comprennent :
Large plage de mesure: Puissance (0-500 W, ±3 % ou ±1 W), tension (0-400 V RMS, ±2 % ou ±2 V), courant (2 mA-5000 mA, ±1 %), courant de fuite haute fréquence (2 mA-5000 mA, ±1 %), impédance de charge (0-6400 Ω, ±1 %).
Couverture de fréquence: 50 kHz-200 MHz, prenant en charge les modes continu, pulsé et stimulation.
Divers modes de test: Mesure de la puissance RF (monopolaire/bipolaire), test de la courbe de charge de puissance, mesure du courant de fuite et test REM/ARM/CQM (surveillance de l'électrode de retour).
Automatisation et compatibilité: Prend en charge les tests automatisés, est compatible avec des marques telles que Valleylab, Conmed et Erbe, et s'intègre aux systèmes LIMS/MES.
Conforme à la CEI 60601-2-2, le KP2021 est idéal pour la R&D, le contrôle qualité de la production et la maintenance des équipements hospitaliers.
Aperçu et fonctions de l'analyseur de réseau
L'analyseur de réseau vectoriel (VNA) mesure les paramètres de réseau RF, tels que les paramètres S (paramètres de diffusion, y compris le coefficient de réflexion S11 et le coefficient de transmission S21). Ses applications dans les tests de dispositifs RF médicaux comprennent :
Adaptation d'impédance: Évalue l'efficacité du transfert d'énergie RF, réduisant les pertes par réflexion pour garantir une sortie stable sous des impédances cutanées variables.
Analyse de la réponse en fréquence: Mesure les réponses d'amplitude et de phase sur une large bande (10 kHz-20 MHz), identifiant les distorsions dues aux paramètres parasites.
Mesure du spectre d'impédance: Quantifie la résistance, la réactance et l'angle de phase via l'analyse du diagramme de Smith, garantissant la conformité à la norme GB 9706.202-2021.
Compatibilité: Les VNA modernes (par exemple, Keysight, Anritsu) couvrent des fréquences allant jusqu'à 70 GHz avec une précision de 0,1 dB, ce qui convient à la R&D et à la validation des dispositifs médicaux RF.
Ces capacités rendent les VNA idéaux pour l'analyse de la chaîne RF de Thermage, complétant les wattmètres traditionnels.
Exigences standard et défis techniques des tests haute fréquence
Aperçu de la norme GB 9706.202-2021
La clause 201.5.4 de la norme GB 9706.202-2021 exige que les instruments mesurant le courant haute fréquence fournissent une précision RMS réelle d'au moins 5 % de 10 kHz à cinq fois la fréquence fondamentale du dispositif. Les résistances de test doivent avoir une puissance nominale d'au moins 50 % de la consommation de test, avec une précision de la composante de résistance de moins de 3 % et un angle de phase d'impédance ne dépassant pas 8,5° dans la même plage de fréquences.
Bien que ces exigences soient gérables pour les unités électrochirurgicales traditionnelles de 500 kHz, les dispositifs Thermage fonctionnant au-dessus de 4 MHz sont confrontés à des défis importants, car les caractéristiques d'impédance des résistances ont un impact direct sur la mesure de la puissance et la précision de l'évaluation des performances.
Caractéristiques clés des résistances à haute fréquence
Effet de peau
L'effet de peau fait que le courant haute fréquence se concentre sur la surface d'un conducteur, réduisant la surface conductrice effective et augmentant la résistance réelle de la résistance par rapport aux valeurs CC ou basse fréquence. Cela peut entraîner des erreurs de calcul de la puissance dépassant 10 %.
Effet de proximité
L'effet de proximité, qui se produit en même temps que l'effet de peau dans les conducteurs rapprochés, exacerbe la répartition inégale du courant en raison des interactions du champ magnétique. Dans les conceptions de sondes RF et de charges de Thermage, cela augmente les pertes et l'instabilité thermique.
Paramètres parasites
À haute fréquence, les résistances présentent une inductance parasite (L) et une capacité (C) non négligeables, formant une impédance complexe Z = R + jX (X = XL - XC). L'inductance parasite génère une réactance XL = 2πfL, augmentant avec la fréquence, tandis que la capacité parasite génère une réactance XC = 1/(2πfC), diminuant avec la fréquence. Il en résulte un écart d'angle de phase par rapport à 0°, pouvant dépasser 8,5°, violant les normes et risquant une sortie instable ou une surchauffe.
Paramètres réactifs
Les paramètres réactifs, entraînés par les réactances inductives (XL) et capacitatives (XC), contribuent à l'impédance Z = R + jX. Si XL et XC sont déséquilibrés ou excessifs, l'angle de phase dévie de manière significative, réduisant le facteur de puissance et l'efficacité du transfert d'énergie.
Limites des résistances non inductives
Les résistances non inductives, conçues pour minimiser l'inductance parasite à l'aide de structures à couche mince, à couche épaisse ou à couche de carbone, sont toujours confrontées à des défis au-dessus de 4 MHz :
Inductance parasite résiduelle: Même une petite inductance produit une réactance significative à haute fréquence.
Capacité parasite: La réactance capacitive diminue, provoquant une résonance et s'écartant de la résistance pure.
Stabilité large bande: Maintenir un angle de phase ≤8,5° et une précision de résistance ±3 % de 10 kHz à 20 MHz est difficile.
Dissipation de puissance élevée: Les structures à couche mince ont une dissipation thermique plus faible, limitant la manipulation de la puissance ou nécessitant des conceptions complexes.
Application intégrée de KP2021 et VNA dans les tests Thermage
Conception du flux de travail de test
Préparation: Connectez le KP2021 au dispositif Thermage, en définissant l'impédance de charge (par exemple, 200 Ω pour simuler la peau). Intégrez le VNA dans la chaîne RF, en calibrant pour éliminer les parasites des câbles.
Tests de puissance et de fuite: Le KP2021 mesure la puissance de sortie, la tension/courant RMS et le courant de fuite, garantissant la conformité aux normes GB, et surveille la fonctionnalité REM.
Analyse de l'impédance et de l'angle de phase: Le VNA balaie la bande de fréquences, mesure les paramètres S et calcule l'angle de phase. Si >8,5°, ajustez le réseau d'adaptation ou la structure de la résistance.
Compensation des effets haute fréquence: Le test en mode impulsion du KP2021, combiné à la réflectométrie temporelle (TDR) du VNA, identifie les distorsions du signal, avec des algorithmes numériques compensant les erreurs.
Validation et rapports: Intégrez les données dans des systèmes automatisés, en générant des rapports conformes à la norme GB 9706.202-2021 avec des courbes de charge de puissance et des spectres d'impédance.
Le KP2021 simule les impédances cutanées (50-500 Ω) pour quantifier les effets cutanés/de proximité et corriger les lectures. Les mesures S11 du VNA calculent les paramètres parasites, garantissant un facteur de puissance proche de 1.
Solutions innovantes
Optimisation des matériaux et de la structure des résistances
Conception à faible inductance: Utilisez des résistances à couche mince, à couche épaisse ou à couche de carbone, en évitant les structures bobinées.
Faible capacité parasite: Optimisez l'emballage et la conception des broches pour minimiser la zone de contact.
Adaptation d'impédance large bande: Utilisez des résistances parallèles de faible valeur pour réduire les effets parasites et maintenir la stabilité de l'angle de phase.
Instruments haute fréquence de haute précision
Mesure RMS réelle: Le KP2021 et le VNA prennent en charge la mesure de forme d'onde non sinusoïdale sur 30 kHz-20 MHz.
Capteurs large bande: Sélectionnez des sondes à faible perte et à haute linéarité avec des paramètres parasites contrôlés.
Étalonnage et validation
Étalonnez régulièrement les systèmes à l'aide de sources haute fréquence certifiées pour garantir la précision.
Environnement de test et optimisation de la connexion
Câbles courts et connexions coaxiales: Utilisez des câbles coaxiaux haute fréquence pour minimiser les pertes et les parasites.
Blindage et mise à la terre: Mettez en œuvre un blindage électromagnétique et une mise à la terre appropriée pour réduire les interférences.
Réseaux d'adaptation d'impédance: Concevez des réseaux pour maximiser l'efficacité du transfert d'énergie.
Méthodes de test innovantes
Traitement numérique du signal: Appliquez des transformées de Fourier pour analyser et corriger les distorsions parasites.
Apprentissage automatique: Modélisez et prédisez le comportement haute fréquence, en ajustant automatiquement les paramètres de test.
Instrumentation virtuelle: Combinez le matériel et les logiciels pour la surveillance en temps réel et la correction des données.
Étude de cas
Lors des tests d'un système Thermage à 4 MHz, les premiers résultats ont montré un écart de puissance de 5 % et un angle de phase de 10°. Le KP2021 a identifié un courant de fuite excessif, tandis que le VNA a détecté une inductance parasite de 0,1 μH. Après avoir remplacé par des résistances à faible inductance et optimisé le réseau d'adaptation, l'angle de phase est tombé à 5° et la précision de la puissance a atteint ±2 %, respectant les normes.
Conclusion
La norme GB 9706.202-2021 met en évidence les limites des tests traditionnels dans les environnements haute fréquence. L'utilisation intégrée de KP2021 et de VNA relève les défis tels que l'effet de peau et les paramètres parasites, garantissant que les appareils Thermage respectent les normes de sécurité et d'efficacité. Les futures avancées, intégrant l'apprentissage automatique et l'instrumentation virtuelle, amélioreront encore les capacités de test des dispositifs médicaux haute fréquence.
https://www.batterytestingmachine.com/videos-51744861-kp2021-electrosurgical-unit-analyzer.html
Vue davantage
KINGPO vous rencontrera à la 92e Exposition internationale chinoise d'équipements médicaux (automne) en 2025
2025-08-28
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Le complexe de la foire de Canton et l'exposition technologique KINGPO
À propos du complexe de la Foire de Canton
Le complexe des foires d'importation et d'exportation de Chine (également connu sous le nom de complexe des foires de Canton) est situé sur l'île de Pazhou dans le district de Haizhu à Guangzhou.62 millions de mètres carrés et une surface d'exposition de 620,000 mètres carrés, dont 504 000 mètres carrés d'espaces d'exposition intérieurs et 116 000 mètres carrés d'espaces d'exposition extérieurs,Le complexe de la Foire de Canton est le plus grand complexe de conventions et d'expositions au monde.Le complexe comprend les pavillons A, B, C et D, le hall de la foire de Canton et les tours du bâtiment de la foire de Canton A (l'hôtel Westin Canton Fair) et B.Le complexe de la Foire de Canton bénéficie d'un emplacement privilégié et d'un transport pratique., adjacente à des zones de développement urbain clés telles que la ville nouvelle de Zhujiang, la zone de commerce électronique de Pazhou, la ville scientifique de Guangzhou et la ville universitaire de Guangzhou.Le complexe intègre parfaitement les principes humanistes.En tant que plate-forme d'exposition au niveau national,Le complexe de la foire de Canton n'est pas seulement le lieu de la foire d'importation et d'exportation de Chine (foire de Canton), connue sous le nom de "Exposition n ° 1 de la Chine", mais sert également de plate-forme haut de gamme pour les expositions de marques et divers événements, ainsi que d'un lieu de premier plan pour des conférences internationales et nationales haut de gamme.Adresse: n° 382, Yuejiang Middle Road, district de Haizhu, Guangzhou
Guide du transport
Transports par métro
Vous pouvez prendre la ligne 8 du métro pour vous rendre au complexe de la foire de Canton. La sortie A de la gare de Xingangdong mène à la zone A du complexe de la foire de Canton. Les sorties A et B de la gare de Pazhou mènent à la zone B du complexe de la foire de Canton.Sortie C de la gare de Pazhou et marche à 300 mètres à l'ouest jusqu'à la zone C du complexe de la foire de Canton.
Gare nord/ gare sud de l'aéroport ---- gare est de Xingang/ gare de Pazhou
Line 1 (North Extension) Airport North Station (Terminal 2)/Airport South Station (Terminal 1) - Tiyuxi Road Station (Transfer to Line 3) - Kecun Station (Transfer to Line 8) - Xingangdong Station (Canton Fair Complex Area A)/Pazhou Station (Canton Fair Complex Areas B and C)
De la gare à la foire de Canton
Depuis la gare de Guangzhou: prendre la ligne 2 du métro (vers la gare de Guangzhou Sud) jusqu'à la gare de Changgang, puis passer à la ligne 8 (vers la gare de Wanshengwei),et sortie à la gare de Xingangdong (zone A) ou à la gare de Pazhou (zones B ou C). De la gare de Guangzhou Est: Prenez la ligne 3 du métro (vers la gare de Panyu Square) jusqu'à la gare de Kecun, puis passez à la ligne 8 (vers la gare de Wanshengwei),et sortie à la gare de Xingangdong (zone A) ou à la gare de Pazhou (zones B ou C). De la gare sud de Guangzhou: prendre la ligne 2 du métro (vers la gare de Jiahewanggang) à la gare de Changgang, puis passer à la ligne 8 (vers la gare de Wanshengwei),et descendez à la gare de Xingangdong Road (pour la zone A du hall d'exposition) ou à la gare de Pazhou (pour les zones B et C du hall d'exposition)Les taxis sont une partie essentielle du système de transport public de Guangzhou. Ils sont pratiques et rapides, arrêtez-vous simplement en agitant la main, et les tarifs sont mesurés.Les taxis ne peuvent prendre et déposer les passagers que sur la voie de Zhanchangzhong dans la zone A du hall d'exposition et le point de prise du côté est de la zone C du hall d'exposition.Pour les directions, il suffit de se rendre au complexe de la foire de Canton.
Le secteur de l'industrie chinoise a été soumis à des mesures d'austérité.
Expositions et services technologiques KINGPO
Le KINGPOExpositions et services technologiques En tant qu'entreprise spécialisée dans la recherche, le développement et la fabrication de dispositifs médicaux, Dongguan KINGPO Machinery Technology Co., Ltd.s'est toujours engagé à fournir à ses clients des produits et services de haute qualitéLors de cette exposition, nous présenterons les derniers produits et technologies de dispositifs médicaux, y compris mais sans s'y limiter:
Développé dans le pays IEC60601:Analyseur d'unité électrochirurgicale, testeur de hausse de température d'électrode neutre, testeur d'impédance, etc.
Solution YY1712 développée au niveau national: solution de test de robots chirurgicaux
Générateurs d'impulsions de défibrillateur
Simulateur de signal EEG
ISO 80369/YY0916 gamme complète de solutions
Solution d'essais IVD (normes de la série IEC61010.GB42125)
Système d'analyse de la qualité de la stimulation électrique
Solutions de fiabilité
Solutions de fabrication intelligentes: fournir des solutions de production efficaces et intelligentes pour aider les fabricants de dispositifs médicaux à améliorer l'efficacité de la production.
Services professionnels: Notre équipe d'experts répondra à vos questions sur place et fournira un soutien technique et des services de conseil professionnels.
Pour que vous puissiez visiter notre stand en douceur, nous avons spécialement fourni un portail d'inscription.vous pourrez profiter du privilège de sauter la ligne sur place et en apprendre davantage sur nos produits et services plus efficacement.
Nous sommes impatients de vous rencontrer à la CMEF pour discuter de l'avenir de l'industrie des dispositifs médicaux.reste attaché à l'innovation technologique et à l'excellence des servicesS'il vous plaît, n'oubliez pas notre numéro de stand:19.2G22Nous vous attendrons à Guangzhou!
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Le test de protection contre la défibrillation est-il effectué correctement ?
2025-08-25
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Les tests de protection contre la défibrillation sont-ils effectués correctement?
La protection des défibrillateurs, une exigence fondamentale de sécurité et de performances pour de nombreux dispositifs médicaux, est requise par de nombreuses normes de test, y compris les modes commun, différentiel,et essais de réduction de l'énergieCette exigence elle-même est probablement familière à beaucoup, car elle existe déjà dans les anciennes versions de la série GB 9706 et d'autres normes industrielles.Ces normes fournissent également des diagrammes de circuits pour référence, et tout le monde suit cette pratique depuis des années, apparemment sans problème.Un vétéran de l'industrie a récemment soulevé des inquiétudes au sujet des problèmes avec les circuits des défibrillateurs dans les normesCet individu minutieux a même simulé le circuit.
Si la connexion de la source de signal est conforme à la norme, elle doit être comme indiqué à la figure 1. Cependant, la sortie sera proche de 20 V et le moniteur d'ECG sera probablement saturé tôt.Il est également impossible d'atteindre les 5 mV requis par la normeSi la source de signal est de 5 mV selon la norme, la méthode de connexion doit être celle indiquée sur la figure ci-dessous.
Il est clair que le circuit de GB 9706.227-2021 est problématique. Alors, regardons la version IEC 60601-2-27:2011 de GB 9706.227-2021. Le circuit est le suivant (bien que ce circuit ait également ses propres problèmes).
Mais pourquoi GB 9706.227-2021 et IEC 60601-2-27:2011 sont-ils différents? Le problème peut résider avec IEC 60601-2-27:2011+C1:2011Cette révision impose de remplacer le circuit d'essai en mode commun dans la version française comme suit:
Les convertisseurs domestiques ont peut-être utilisé la dernière révision. En fait, les deux circuits ont quelques problèmes.En regardant en arrière la norme IEC 60601-2-27Dans la version 2005, le circuit est le suivant:
Il existe encore de nombreuses différences entre cette version et la version 2011, mais elle est conforme à la précédente version nationale GB 9706.25-2005.
Examinons la norme EEG, qui est similaire à la norme ECG: comme il n'y a pas d'exigence de test de mode commun dans GB 9706.26-2005, nous examinerons directement GB 9706.226-2021
Ceci est similaire à la version révisée de la norme IEC 60601-2-27, mais elle présente également certains problèmes, en particulier lors du chargement de la source de signal après la défibrillation.Regardons la dernière version de la norme EEG IEC 80601-2-26:2019. Ceci est plus clair. R1 (100Ω) et R2 (50Ω) sont utilisés pendant la défibrillation. Après la défibrillation, passez à la source de signal et utilisez R4 (100Ω) et R2 (50Ω).
Regardons la prochaine norme d'ECG IEC 80601-2-86.qui est essentiellement conforme à la norme CEI 80601-2-26:2019Cependant, il y a un détail à noter: la valeur de résistance de R3 est différente: 470kΩ dans un cas et 390kΩ dans l'autre.
Il est donc presque certain qu'il y a un problème avec le circuit de défibrillation standard.Je soupçonne que bien que la norme inclut des diagrammes de circuits pour les tests de défibrillationLes appareils les plus couramment utilisés dans l'industrie sont le Zeus allemand et le MegaPulse américain.Le circuit interne de ces appareils est rarement étudiéEn outre, lors de l'essai de la défibrillation en mode commun, l'amplitude du signal est ajustée pour répondre aux exigences de la norme avant la défibrillation.et la source de signal est réactivée pour comparer les changements d'amplitude avant et après la défibrillationPar conséquent, tant que l'essai est terminé, peu d'attention est accordée aux détails spécifiques du circuit interne.
Maintenant que nous avons découvert ce problème, examinons les détails des circuits internes de ces deux appareils.la résistance de 100Ω est partagée, R4 commute entre 50Ω et 400Ω, et la source de signal n'utilise qu'une résistance de 470kΩ.la commutation des connecteurs avant et après la défibrillation est nécessaire pour charger la source de signalPar conséquent, les tests EEG ne devraient pas poser de problèmes importants et continueront probablement de le faire.il y a des écarts mineurs dans les valeurs de résistance (bien que personnellement je crois que ce n'est pas un problème important, tant que l'amplitude du signal peut être réglée).
Les derniers diagrammes de circuits Zeus V1 et V2 montrent un changement de résistance à 390kΩ, avec l'ajout de R7 et R8.il est probable que ce soit destiné à répondre à la fois aux exigences d'EEG et d'ECG.
Le MegaPulse de Compliance West propose une variété de modèles,avec le D5-P 2011V2 répondant clairement aux dernières et futures normes d'ECG et fournissant un schéma de connexion précis (même sans le R4 distinct), mais c'est moins adapté pour l'EEG.
En regardant le circuit D5-P, il répond aux normes EEG et ECG antérieures, mais pas ECG.
Enfin, le dernier signal D8-PF tient clairement compte des dernières normes EEG et ECG.
Par conséquent, si vous voulez suivre strictement le test de mode commun du défibrillateur,vous devrez peut-être vérifier le modèle et le manuel de votre équipement de test de défibrillateur pour vous assurer que le circuit interne répond aux exigences standard correctesBien que, strictement parlant, les changements de normes aient peu d'impact sur les résultats des examens, il est toujours préoccupant de rencontrer un enseignant trop pointilleux.
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