Penerapan Analisis Elektrosurgikal Frekuensi Tinggi KP2021 dan Analisis Jaringan dalam Pengujian Thermage

Thermage, teknologi pengencangan kulit frekuensi radio (RF) non-invasif, banyak digunakan dalam estetika medis. Dengan frekuensi operasi yang meningkat menjadi 1MHz-5MHz, pengujian menghadapi tantangan seperti efek kulit, efek kedekatan, dan parameter parasit. Berdasarkan standar GB 9706.202-2021, artikel ini mengeksplorasi aplikasi terintegrasi dari penganalisis bedah listrik frekuensi tinggi KP2021 dan penganalisis jaringan vektor (VNA) dalam pengukuran daya, analisis impedansi, dan validasi kinerja. Melalui strategi yang dioptimalkan, alat-alat ini memastikan keamanan dan efektivitas perangkat Thermage.

Kata Kunci: Thermage; penganalisis bedah listrik frekuensi tinggi KP2021; penganalisis jaringan; pengujian frekuensi tinggi; 

Standar IEC 60601-2-20; efek kulit; parameter parasit

Thermage adalah teknologi pengencangan kulit RF non-invasif yang memanaskan lapisan kolagen dalam untuk mendorong regenerasi, mencapai pengencangan kulit dan efek anti-penuaan. Sebagai perangkat estetika medis, stabilitas, keamanan, dan konsistensi kinerja output RF-nya sangat penting. Menurut IEC 60601-2-2 dan padanannya dalam bahasa Mandarin, GB 9706.202-2021, perangkat medis RF memerlukan pengujian untuk daya keluaran, arus bocor, dan pencocokan impedansi untuk memastikan keamanan dan efektivitas klinis.

Perangkat bedah listrik frekuensi tinggi menggunakan arus frekuensi tinggi berkepadatan tinggi untuk menciptakan efek termal lokal, menguapkan atau mengganggu jaringan untuk pemotongan dan koagulasi. Perangkat ini, biasanya beroperasi dalam rentang 200kHz-5MHz, banyak digunakan dalam operasi terbuka (misalnya, bedah umum, ginekologi) dan prosedur endoskopi (misalnya, laparoskopi, gastroskopi). Sementara unit bedah listrik tradisional beroperasi pada 400kHz-650kHz (misalnya, 512kHz) untuk pemotongan dan hemostasis yang signifikan, perangkat frekuensi yang lebih tinggi (1MHz-5MHz) memungkinkan pemotongan dan koagulasi yang lebih halus dengan pengurangan kerusakan termal, cocok untuk bedah plastik dan dermatologi. Seiring munculnya perangkat frekuensi yang lebih tinggi seperti pisau RF suhu rendah dan sistem RF estetika, tantangan pengujian semakin meningkat. Standar GB 9706.202-2021, khususnya klausul 201.5.4, memberlakukan persyaratan ketat pada instrumen pengukuran dan resistor uji, membuat metode tradisional tidak memadai.

Penganalisis bedah listrik frekuensi tinggi KP2021 dan penganalisis jaringan vektor (VNA) memainkan peran penting dalam pengujian Thermage. Artikel ini mengkaji aplikasinya dalam pengendalian kualitas, validasi produksi, dan pemeliharaan, menganalisis tantangan pengujian frekuensi tinggi dan mengusulkan solusi inovatif.

KP2021, yang dikembangkan oleh KINGPO Technology, adalah instrumen pengujian presisi untuk unit bedah listrik frekuensi tinggi (ESU). Fitur utamanya meliputi:

• Rentang Pengukuran Luas: Daya (0-500W, ±3% atau ±1W), tegangan (0-400V RMS, ±2% atau ±2V), arus (2mA-5000mA, ±1%), arus bocor frekuensi tinggi (2mA-5000mA, ±1%), impedansi beban (0-6400Ω, ±1%).
• Cakupan Frekuensi: 50kHz-200MHz, mendukung mode kontinu, berdenyut, dan stimulasi.
• Mode Uji yang Beragam: Pengukuran daya RF (monopolar/bipolar), pengujian kurva beban daya, pengukuran arus bocor, dan pengujian REM/ARM/CQM (pemantauan elektroda balik).
• Otomatisasi dan Kompatibilitas: Mendukung pengujian otomatis, kompatibel dengan merek seperti Valleylab, Conmed, dan Erbe, dan terintegrasi dengan sistem LIMS/MES.

Sesuai dengan IEC 60601-2-2, KP2021 sangat ideal untuk R&D, pengendalian kualitas produksi, dan pemeliharaan peralatan rumah sakit.

Penganalisis jaringan vektor (VNA) mengukur parameter jaringan RF, seperti parameter-S (parameter hamburan, termasuk koefisien refleksi S11 dan koefisien transmisi S21). Aplikasinya dalam pengujian perangkat RF medis meliputi:

• Pencocokan Impedansi: Mengevaluasi efisiensi transfer energi RF, mengurangi kerugian refleksi untuk memastikan output yang stabil di bawah impedansi kulit yang bervariasi.
• Analisis Respons Frekuensi: Mengukur respons amplitudo dan fase di seluruh pita lebar (10kHz-20MHz), mengidentifikasi distorsi dari parameter parasit.
• Pengukuran Spektrum Impedansi: Mengkuantifikasi resistansi, reaktansi, dan sudut fase melalui analisis bagan Smith, memastikan kepatuhan terhadap GB 9706.202-2021.
• Kompatibilitas: VNA modern (misalnya, Keysight, Anritsu) mencakup frekuensi hingga 70GHz dengan akurasi 0,1dB, cocok untuk R&D dan validasi perangkat medis RF.

Kemampuan ini membuat VNA ideal untuk menganalisis rantai RF Thermage, melengkapi meteran daya tradisional.

Klausul 201.5.4 dari GB 9706.202-2021 mewajibkan bahwa instrumen yang mengukur arus frekuensi tinggi memberikan akurasi RMS sebenarnya minimal 5% dari 10kHz hingga lima kali frekuensi fundamental perangkat. Resistor uji harus memiliki daya terukur minimal 50% dari konsumsi uji, dengan akurasi komponen resistansi dalam 3% dan sudut fase impedansi tidak melebihi 8,5° dalam rentang frekuensi yang sama.

Meskipun persyaratan ini dapat dikelola untuk unit bedah listrik 500kHz tradisional, perangkat Thermage yang beroperasi di atas 4MHz menghadapi tantangan signifikan, karena karakteristik impedansi resistor secara langsung memengaruhi pengukuran daya dan akurasi evaluasi kinerja.

Efek kulit menyebabkan arus frekuensi tinggi berkonsentrasi pada permukaan konduktor, mengurangi area konduktif yang efektif dan meningkatkan resistansi aktual resistor dibandingkan dengan nilai DC atau frekuensi rendah. Hal ini dapat menyebabkan kesalahan perhitungan daya melebihi 10%.

Efek kedekatan, yang terjadi bersamaan dengan efek kulit pada konduktor yang disusun berdekatan, memperburuk distribusi arus yang tidak merata karena interaksi medan magnet. Dalam desain probe RF dan beban Thermage, hal ini meningkatkan kerugian dan ketidakstabilan termal.

Pada frekuensi tinggi, resistor menunjukkan induktansi parasit (L) dan kapasitansi (C) yang tidak dapat diabaikan, membentuk impedansi kompleks Z = R + jX (X = XL - XC). Induktansi parasit menghasilkan reaktansi XL = 2πfL, meningkat dengan frekuensi, sedangkan kapasitansi parasit menghasilkan reaktansi XC = 1/(2πfC), menurun dengan frekuensi. Hal ini menghasilkan penyimpangan sudut fase dari 0°, berpotensi melebihi 8,5°, melanggar standar dan berisiko output yang tidak stabil atau terlalu panas.

Parameter reaktif, didorong oleh reaktansi induktif (XL) dan kapasitif (XC), berkontribusi pada impedansi Z = R + jX. Jika XL dan XC tidak seimbang atau berlebihan, sudut fase menyimpang secara signifikan, mengurangi faktor daya dan efisiensi transfer energi.

Resistor non-induktif, yang dirancang untuk meminimalkan induktansi parasit menggunakan struktur film tipis, film tebal, atau film karbon, masih menghadapi tantangan di atas 4MHz:

• Induktansi Parasit Sisa: Bahkan induktansi kecil menghasilkan reaktansi yang signifikan pada frekuensi tinggi.
• Kapasitansi Parasit: Reaktansi kapasitif menurun, menyebabkan resonansi dan menyimpang dari resistansi murni.
• Stabilitas Lebar-Pita: Mempertahankan sudut fase ≤8,5° dan akurasi resistansi ±3% dari 10kHz-20MHz adalah tantangan.
• Disipasi Daya Tinggi: Struktur film tipis memiliki disipasi panas yang lebih rendah, membatasi penanganan daya atau memerlukan desain yang kompleks.

1. Persiapan: Hubungkan KP2021 ke perangkat Thermage, mengatur impedansi beban (misalnya, 200Ω untuk mensimulasikan kulit). Integrasikan VNA ke dalam rantai RF, mengkalibrasi untuk menghilangkan parasit kabel.
2. Pengujian Daya dan Kebocoran: KP2021 mengukur daya keluaran, tegangan/arus RMS, dan arus bocor, memastikan kepatuhan terhadap standar GB, dan memantau fungsionalitas REM.
3. Analisis Impedansi dan Sudut Fase: VNA memindai pita frekuensi, mengukur parameter-S, dan menghitung sudut fase. Jika >8,5°, sesuaikan jaringan pencocokan atau struktur resistor.
4. Kompensasi Efek Frekuensi Tinggi: Pengujian mode pulsa KP2021, dikombinasikan dengan time-domain reflectometry (TDR) VNA, mengidentifikasi distorsi sinyal, dengan algoritma digital mengkompensasi kesalahan.
5. Validasi dan Pelaporan: Integrasikan data ke dalam sistem otomatis, menghasilkan laporan yang sesuai dengan GB 9706.202-2021 dengan kurva beban daya dan spektrum impedansi.

KP2021 mensimulasikan impedansi kulit (50-500Ω) untuk mengkuantifikasi efek kulit/kedekatan dan mengoreksi pembacaan. Pengukuran S11 VNA menghitung parameter parasit, memastikan faktor daya mendekati 1.

• Desain Induktansi Rendah: Gunakan resistor film tipis, film tebal, atau film karbon, hindari struktur lilitan kawat.
• Kapasitansi Parasit Rendah: Optimalkan pengemasan dan desain pin untuk meminimalkan area kontak.
• Pencocokan Impedansi Lebar-Pita: Gunakan resistor nilai rendah paralel untuk mengurangi efek parasit dan mempertahankan stabilitas sudut fase.

• Pengukuran RMS Sebenarnya: KP2021 dan VNA mendukung pengukuran bentuk gelombang non-sinusoidal di seluruh 30kHz-20MHz.
• Sensor Lebar-Pita: Pilih probe linearitas rendah, tinggi dengan parameter parasit yang terkontrol.

Secara teratur kalibrasi sistem menggunakan sumber frekuensi tinggi bersertifikat untuk memastikan akurasi.

• Kabel Timbal Pendek dan Koneksi Koaksial: Gunakan kabel koaksial frekuensi tinggi untuk meminimalkan kerugian dan parasit.
• Pelindung dan Pembumian: Terapkan pelindung elektromagnetik dan pembumian yang tepat untuk mengurangi interferensi.
• Jaringan Pencocokan Impedansi: Rancang jaringan untuk memaksimalkan efisiensi transfer energi.

• Pemrosesan Sinyal Digital: Terapkan transformasi Fourier untuk menganalisis dan mengoreksi distorsi parasit.
• Pembelajaran Mesin: Model dan prediksi perilaku frekuensi tinggi, secara otomatis menyesuaikan parameter uji.
• Instrumentasi Virtual: Gabungkan perangkat keras dan perangkat lunak untuk pemantauan waktu nyata dan koreksi data.

Dalam pengujian sistem Thermage 4MHz, hasil awal menunjukkan penyimpangan daya 5% dan sudut fase 10°. KP2021 mengidentifikasi arus bocor yang berlebihan, sementara VNA mendeteksi induktansi parasit 0,1μH. Setelah mengganti dengan resistor induktansi rendah dan mengoptimalkan jaringan pencocokan, sudut fase turun menjadi 5°, dan akurasi daya mencapai ±2%, memenuhi standar.

Standar GB 9706.202-2021 menyoroti keterbatasan pengujian tradisional di lingkungan frekuensi tinggi. Penggunaan terintegrasi KP2021 dan VNA mengatasi tantangan seperti efek kulit dan parameter parasit, memastikan perangkat Thermage memenuhi standar keselamatan dan efektivitas. Kemajuan di masa depan, menggabungkan pembelajaran mesin dan instrumentasi virtual, akan lebih meningkatkan kemampuan pengujian untuk perangkat medis frekuensi tinggi.

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