شان تشاو 1 ، تشيانغ شياو 2 ، ليو جيمينغ 3 ، تشانغ تشاو 3 .
(1. معهد هيلونغجيانغ لمكافحة المخدرات، هاربين 150088، الصين . 2. مركز اختبار الأجهزة الطبية في منطقة قوانغشي تشوانغ ذاتية الحكم، ناننينغ 530021، الصين . 3. شركة كينغبو لتطوير التكنولوجيا المحدودة دونغقوان 5 23869 ; الصين )
الملخص: تُعدّ وحدات السكاكين الكهربائية عالية التردد من المعدات الأساسية في العمليات الجراحية الحديثة، حيث تستخدم تيارات كهربائية عالية التردد لقطع الأنسجة أو تخثيرها من أجل إيقاف النزيف بسرعة وإزالة الأنسجة. تُقدّم هذه الورقة تصميم وتنفيذ محلل للسكاكين الكهربائية عالية التردد يعتمد على تقنية راسم الإشارة. يُمكّن هذا المحلل من المراقبة والتحليل الفوريين للمعايير الرئيسية مثل شكل موجة الخرج والتردد والطاقة لوحدات السكاكين الكهربائية عالية التردد. [1] يدعم هذا الجهاز أنماط اختبار ومعايرة متعددة، ويتميز بنطاق ترددي عالٍ، ونطاق ديناميكي واسع، ودقة عالية، وأتمتة، وتوافق مع أنماط نبضات متنوعة. يوفر هذا الجهاز أداة فعالة لتقييم أداء وحدات السكاكين الكهربائية وتحسينها، ويلبي متطلبات معظم سيناريوهات الاختبار والمعايرة لأجهزة السكاكين الكهربائية عالية التردد. وقد تغلب هذا البحث على عقبات تقنية جوهرية، ونجح في تطوير محلل للسكاكين الكهربائية يتمتع بحقوق ملكية فكرية كاملة. يسدّ هذا الجهاز الفجوة في المعدات المتطورة محليًا في هذا المجال، ويمثل علامة فارقة في تطوير صناعة الأجهزة الجراحية عالية التردد، وخفض تكاليف الشراء والتشغيل للمؤسسات الطبية.
الكلمات المفتاحية: محلل السكين الكهربائي عالي التردد، راسم الإشارة، الاختبار والمعايرة، الملكية الفكرية الخاصة
مقدمة 0
منذ ظهورها في أوائل القرن العشرين، شاع استخدام وحدات الجراحة الكهربائية عالية التردد في العمليات الجراحية نظرًا لقدراتها الفعالة والدقيقة في القطع والتخثير. ويُعدّ التحليل الشامل لأداء هذه الوحدات، وفهم خصائصها بدقة، وإزالة تأثير عوامل مثل المجالات الكهرومغناطيسية على تشغيلها الطبيعي لضمان سلامتها، أمرًا بالغ الأهمية لتحسين جودة العمليات الجراحية وحماية سلامة المرضى.
تصف هذه الورقة البحثية تطوير محلل جراحي كهربائي عالي التردد يعتمد على راسم الإشارة. وبالاعتماد على منتجات راسم الإشارة المتوفرة حاليًا في السوق، تم تطوير دائرة تحميل متوافقة، ودائرة تبديل مرحلية، ودائرة معالجة إشارة، ومسبار تيار لا تلامسي، ودائرة اقتران مخصصة. وعلى هذه البنية المادية، تم تطوير برنامج اختبار متوافق لقياس وتحليل معلمات خرج وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد بدقة (مثل القدرة، والجهد، والتيار، والتردد، وما إلى ذلك) لضمان استيفاء الجهاز لمعايير السلامة والفعالية.
تكمن ابتكارية هذا البحث في تجاوز المعوقات التقنية التي تواجه أجهزة التحليل الجراحي الكهربائي عالية التردد المصنعة محلياً، وذلك في مجالات مثل معالجة الإشارات، ومحاكاة الأحمال الديناميكية، وخوارزميات الكشف عن السلامة، مما يحقق لأول مرة حقوق ملكية فكرية مستقلة كاملة لهذا النوع من الأجهزة. ولا يقتصر نجاح هذا البحث على سد الفجوة في سوق أجهزة الفحص الطبي المتطورة محلياً، بل يساهم أيضاً في تعزيز توطين سلسلة صناعة المعدات الطبية، وتقليل اعتماد المؤسسات الطبية على المعدات المستوردة، وتوفير دعم تقني هام لتحسين مستوى إدارة معدات غرف العمليات وقدرات ضمان سلامة المرضى في بلدي.
1. مبدأ عمل محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
جهاز تحليل الجراحة الكهربائية عالي التردد هو أداة احترافية تُستخدم للكشف عن أداء أجهزة الجراحة الكهربائية عالية التردد ومعايرته. ويعتمد مبدأ عمله بشكل أساسي على القياس والتحليل الدقيقين لمعلمات الإخراج الخاصة بجهاز الجراحة الكهربائية عالي التردد. [1] (مثل الطاقة، والجهد، والتيار، والتردد، وما إلى ذلك) لضمان استيفاء الجهاز لمعايير السلامة والفعالية [ 3 ] يحتاج محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد إلى اكتشاف المعلمات الرئيسية لجهاز الجراحة الكهربائية عالي التردد، بما في ذلك:
(1) طاقة الخرج: تأكد من أن الطاقة الفعلية تتوافق مع القيمة المحددة.
(2) أشكال موجات الجهد والتيار: التحقق من استقرار وسلامة شكل الموجة للإشارات عالية التردد.
(3) التردد: تأكد من أن إشارة التردد العالي تقع ضمن نطاق آمن (تجنب التيار منخفض التردد من التسبب في تحفيز العضلات أو الأعصاب).
(4) معايير السلامة: تيار التسرب عالي التردد، وتيار التسرب في القطب الجراحي، وتيار التسرب في القطب ثنائي القطب [ 2 ] وما إلى ذلك.
يمكن تلخيص مبدأ عملها في الخطوات التالية:
(1) الحصول على الإشارة: يتم التقاط إشارات التيار والجهد عالية التردد (عادة ما يكون التردد 300 كيلو هرتز - 5 ميجا هرتز) التي تصدرها وحدة الجراحة الكهربائية في الوقت الحقيقي من خلال أجهزة استشعار عالية الدقة ودوائر اقتران.
(2) معالجة الإشارات وتحويلها: يتم ترشيح الإشارات عالية التردد وتخفيفها وعزلها للتخلص من التداخل الكهرومغناطيسي، ويتم تحويل إشارات الجهد العالي إلى إشارات جهد منخفض ضمن نطاق آمن للتحليل اللاحق؛
(3) قياس المعايير الرئيسية
الطاقة: استنادًا إلى خوارزمية RMS الحقيقية وبالتزامن مع محاكاة الحمل الديناميكي (0-6400 أوم)، تم قياس طاقة الخرج الفعلية لوحدة الجراحة الكهربائية في ظل معاوقات الأنسجة المختلفة.
التردد: يتم تحليل طيف الإشارة باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT) للتأكد من أن التردد الرئيسي يفي بالمعايير الطبية؛
تحليل شكل الموجة: يكشف سلامة أشكال الموجات (مثل الموجات المستمرة في وضع القطع وموجات النبض في وضع التصلب) ويحدد التذبذبات أو التشوهات غير الطبيعية؛
كشف تيار التسرب: قياس تيار التسرب عالي التردد للجهاز، وتيار التسرب للقطب الجراحي، وتيار التسرب للقطب ثنائي القطب [ 2 ] لضمان الامتثال لحدود السلامة (مثل معيار JJF1217-2025).
اختبار REM: اضبط المقاوم على خارج نطاق الإنذار (على سبيل المثال، >135Ω أو <5Ω)، وتأكد من أن الجهاز يصدر إنذارًا مسموعًا ومرئيًا ويتوقف عن الإخراج؛
المعايرة والإخراج الآليان: يحدد تلقائيًا ما إذا كانت المعلمات مؤهلة وفقًا للمعايير المحددة مسبقًا (مثل JJF1217-2025)، وينشئ تقارير الاختبار، ويوجه عملية تصحيح الأخطاء أو الصيانة للمعدات.
2- تصميم وحدة جراحة كهربائية عالية التردد تعتمد على راسم الذبذبات
2.1 هندسة النظام
يتضمن تصميم النظام لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد بشكل أساسي وحدة تحميل إلكترونية، ووحدة اكتساب ومعالجة الإشارات، ووحدة تحكم، ووحدة عرض وتشغيل، ووحدة تحكم عن بعد خارجية، كما هو موضح في الشكل 1.
وحدة التحميل الإلكترونية: تتضمن دائرة ترشيح، ودائرة تضخيم، ودائرة تحويل تناظري إلى رقمي، والتي تقوم بترشيح الإشارة المكتسبة وتضخيمها وتحويلها إلى إشارة رقمية لتسهيل معالجة البيانات وتحليلها لاحقًا. [4].
وحدة جمع ومعالجة الإشارات: تتكون من مسبار تيار عالي التردد ووحدة راسم إشارة. يُستخدم مسبار التيار عالي التردد لجمع إشارة التيار عالية التردد الناتجة عن السكين الكهربائي، بينما يُستخدم راسم الإشارة لتحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية. [4] .
وحدة التحكم: تتضمن وحدة التحكم في درجة الحرارة ووحدة التحكم في الحمل الإلكتروني. تُستخدم وحدة التحكم في درجة الحرارة لمراقبة درجة حرارة الحمل الإلكتروني والتحكم بها لضمان عمله بشكل طبيعي عند درجة حرارة محددة. أما وحدة التحكم في الحمل الإلكتروني، فتُستخدم للتحكم في إعداد الحمل على وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد، وتحقيق زيادة تدريجية في الحمل بمقدار 1 أوم، والتبديل بين الدوائر المختلفة في أوضاع الاختبار المختلفة.
وحدة العرض والتشغيل: تتكون من شاشة LCD وملحقات USB، وتستخدم لعرض معلمات الإخراج وأشكال الموجات لوحدة الجراحة الكهربائية، بالإضافة إلى التحكم في تشغيل المحلل.
وحدة التحكم عن بعد الخارجية: من خلال واجهة HTTP الخارجية، يمكن تحقيق التحكم الآلي في الجهاز، مما يسهل الاختبار الآلي بواسطة موظفي البحث والتطوير ذوي الصلة ويحسن كفاءة الاختبار؛ يتم استخدام وحدة WiFi لتحديثات النظام أو البرامج الثابتة عن بعد، مما يسهل الاستخدام والصيانة اللاحقة للجهاز.
الشكل 1. بنية نظام محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
2.2 تصميم أجهزة القياس
في مرحلة تصميم الأجهزة الخاصة بجهاز الاختبار، يجب أولاً تحديد وظائف الاختبار ومؤشراته. وذلك من خلال تحليل أجهزة التحليل الجراحي الكهربائي عالية التردد المتوفرة حاليًا في السوق، ثم دمجها مع "مواصفات معايرة الجراحة الكهربائية عالية التردد" (JJF 1217-2025). [2] ، تم تجميع المؤشرات الفنية التالية.
تظهر المتطلبات الوظيفية والمواصفات الفنية في الجدول 1:
الجدول 1: المعايير الفنية لتصميم محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
| أداء المعلمات | المؤشرات الفنية |
| قوة | نطاق القياس: 1-500 واط (الحمل المقدر 200 أوم)
القرار: 0.1 واط دقة: (10,50]W: ±(5.0%×P+0.1)W (50,400) واط: ±5.0% |
| حالياًّ | نطاق القياس: 20 مللي أمبير ~ 1000 مللي أمبير RMS
القرار: 0.1 مللي أمبير الدقة: ±(2.5%×I+mA) |
| الجهد االكهربى | نطاق القياس: 0-5 كيلو فولت (القيمة القصوى) |
| عرض النطاق الترددي | 30 كيلوهرتز - 200 ميجاهرتز (وحدة القياس) |
| معاوقة الحمل الداخلي | 0-6400 أوم، بزيادات قدرها 1 أوم
الدقة: ±1% (≥50 أوم) |
| مقاومة ثابتة غير حثية | شنومك Ω
الدقة: ± 1٪ |
| عامل الذروة | 1.2-500، الدقة: 0.1 |
| منحنى توزيع الطاقة | تعرض شاشة المضيف منحنى التوزيع ويمكن توسيعها عن طريق توصيل شاشة خارجية. |
| اختبار REM/ARM/CQM | يتم تحقيق ذلك باستخدام حمل قابل للتعديل بقيمة 500 أوم، بزيادات قدرها 1 أوم. |
| وظائف الاختبار الآلي | يمكنه إخراج أشكال موجية نبضية مركبة ويحتوي على منحنى توزيع طاقة تلقائي. |
| المعلمات المادية | الشاشة: شاشة لمس LCD ملونة بالكامل مقاس 10 بوصات، تدعم الرسومات ومنحنيات الاختبار
العرض والتكبير؛ الأبعاد: 500*450*220 مم؛ الوزن: 10Kg |
خلال مرحلة تطوير الأجهزة، استُخدمت عملية تحقق منهجية للتصميم لاختبار مؤشرات الأداء الرئيسية بدقة. استنادًا إلى التحقق المنظم لمخطط انسياب تصميم الأجهزة، أُجريت عمليات التحقق من سلامة سلسلة الإشارة، وتصحيح أخطاء قابلية التكيف مع الحمل الديناميكي، وتقييم أداء عزل الأمان، بالتتابع، لضمان توافق وظائف كل وحدة بشكل كبير مع المواصفات الفنية المحددة مسبقًا (مثل عرض النطاق الترددي ≥ 200 ميجاهرتز، ودقة الطاقة ≤ 5%). ومن خلال جولات متعددة من المعايرة الدقيقة وتحسين المعلمات، تم ضبط المعلمات الفنية الأساسية في النهاية لتلبية متطلبات التصميم (انظر الجدول 1 للتفاصيل).
في مرحلة التصميم الصناعي، وبعد عدة تكرارات وتحسين المحاكاة المريحة، يجمع المظهر النهائي للجهاز (كما هو موضح في الشكل 2) بين أسلوب بسيط ومتطلبات وظيفية، ويعتمد على غلاف معدني مضاد للتداخل وواجهة لمس عالية الوضوح، ويأخذ في الاعتبار سهولة التشغيل والملاءمة للمختبر.
الشكل 2. المظهر الأولي لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
في تصميم الدائرة، تم تصميم وحدة تحميل إلكترونية تتكون من 13 مقاومة عالية التردد وغير حثية وعالية القدرة، والتي يمكنها تحقيق قيمة مقاومة 1 أوم من 0 إلى 6400 أوم [4] بالإضافة إلى توصيلها على التوالي، يتم توصيل كل مقاومة بالتوازي مع مرحل عالي الجهد. وبهذه الطريقة، يمكن تغيير قيمة المقاومة الكلية للدائرة عن طريق التحكم في تشغيل وإيقاف المرحل. تتكون وحدة القياس من مسبار تيار عالي التردد، يحتوي على دائرة تجميع بيانات تتضمن دائرة تضخيم ودائرة ترشيح، كما هو موضح في الشكل 3. يتم التحكم في المرحل بواسطة وحدة التحكم بالنظام، ويتم التحكم فيه بواسطة شريحتين لتوسيع الإدخال/الإخراج MCP23017. شريحة MCP23017 هي وحدة توسيع إدخال/إخراج متوازية للأغراض العامة ذات 16 بت، يتم توفيرها عبر ناقل I2C.
تتكون وحدة MCP23X17 من عدة سجلات تهيئة، كل منها 8 بت، لتحديد المدخلات والمخرجات واتجاهها. يمكن للجهاز الرئيسي للنظام تفعيل المدخلات والمخرجات كمدخلات أو مخرجات عن طريق الكتابة إلى بت تهيئة المدخلات والمخرجات (IODIRA/B). تُخزن بيانات كل مدخل أو مخرج في سجل المدخلات أو المخرجات المقابل. يمكن عكس قطبية سجل منفذ الإدخال باستخدام سجل عكس القطبية. جميع السجلات قابلة للقراءة بواسطة النظام الرئيسي.
الشكل 3: مخطط الدائرة الكهربائية لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
2.3 تنفيذ البرمجيات لأجهزة الاختبار
عند تصميم برنامج محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد القائم على راسم الإشارة، تم بناء مجموعة من برامج المعالجة الفعالة والدقيقة. في البداية، استُخدم مسبار تيار عالي الدقة لجمع إشارات التيار عالية التردد. ثم حُوّلت الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية عبر دائرة ترشيح وتضخيم. أُجري تحليل دقيق وسريع في مجال التردد باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT). بعد ذلك، حُسبت قيمة التيار الفعال الفعلية. تتمثل الوظيفة الأساسية للبرنامج في ضبط قيم مقاومة الحمل المختلفة. تُحوّل إشارات التيار الفعال المُجمّعة تحت أحمال مختلفة إلى قيم طاقة، وتُحسب معلمات مستهدفة متنوعة، مثل: قيمة الجهد (RMS، PK، MAX)، ومعامل الذروة، ودورة التشغيل، والتردد، وفترة النبضة، وغيرها. [5] .
يوضح الشكل 4 واجهة برنامج جهاز الاختبار. يحتوي الجانب الأيسر على منطقة الوحدة الوظيفية، ومخطط شكل موجة الاختبار، ومنطقة تشغيل الاختبار في الأعلى والأسفل على التوالي. أما الجانب الأيمن فيحتوي على منطقة ضبط المعلمات ومنطقة عرض البيانات في الأعلى والأسفل على التوالي. تُعرض بيانات الاختبار، بما في ذلك قيمة التيار، وقيمة الجهد (RMS، PK، MAX)، وقيمة الطاقة، والتردد، ومعامل الذروة. تتغير إعدادات المعلمات ومحتوى عرض البيانات بشكل متزامن في أوضاع الاختبار المختلفة.
الشكل 4. برنامج اختبار محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
الجدول 2: مقدمة لوظائف واجهة برنامج محلل وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد
| رقم متسلسل | اسم المنطقة | الوظيفة |
| 1 | منطقة الوحدة الوظيفية | التبديل بين وظائف الاختبار المختلفة، بما في ذلك: اختبار الطاقة، واختبار منحنى الحمل، واختبار تيار التسرب، واختبار REM، وإعدادات معلمات النظام. |
| 2 | منطقة شكل الموجة الاختبارية | يمكنه عرض أشكال الموجات الاختبارية، مما يوفر رؤية واضحة وبديهية لمنحنيات شكل الموجة الناتجة عن وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد، مما يسهل التحليل والملاحظة. |
| 3 | منطقة عمليات الاختبار | يتضمن أزرار وظائف بدء الاختبار وإيقافه مؤقتًا وإنهائه. |
| 4 | منطقة ضبط المعلمات | يمكن ضبط معايير اختبار مختلفة تبعاً لوظائف الاختبار المختلفة. |
| 5 | منطقة عرض البيانات | اعرض بيانات نتائج الاختبار. |
3. معايرة محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
في مواصفات معايرة سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد (JJF_1217-2025)، تم تحديد متطلبات فنية محددة لجهاز اختبار سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد، كما هو موضح في الجدول 3. لذلك، يجب إجراء التحقق من محلل سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد وفقًا لهذه المتطلبات الفنية. [6] .
الجدول 3: المتطلبات الفنية لجهاز معايرة وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد
| رقم متسلسل | اسم المعلمة | نطاق القياس | أقصى خطأ مسموح به |
| 1 | قوة عالية التردد | (1～500) واط | (10,50 ] W : ±(5% x P+0.1W) |
| (50, 400) واط: ±5% | |||
| 2 | تيار التسرب عالي التردد | (20～1000) مللي أمبير | ± (2.5% x I + 1mA) |
| 3 | مقاومة الحمل المتغيرة R | (50～2000)Ω | ±2.5%، قيمة الخطوة: 25 أوم |
| 4 | مقاومة ثابتة غير حثية R | 200Ω | ± 1٪ |
| 5 | تردد التشغيل | (0.3 ~ 5.0 ميجا هرتز) | --- |
3.1 إعداد بيئة الاختبار
متطلبات بيئة الاختبار:
درجة الحرارة المحيطة: (15~30) درجة مئوية؛
الرطوبة النسبية: ≤80٪؛
مصدر الطاقة: الجهد: (220±11) فولت، التردد: (50±1) هرتز؛
يجب ألا يكون هناك أي اهتزازات ميكانيكية أو تداخل كهرومغناطيسي في المنطقة المحيطة قد يؤثر على التشغيل العادي.
معايير القياس وغيرها من المعدات
(1) طاولة متعددة الوظائف
نطاق قياس المقاومة: (0~10) كيلو أوم، الحد الأقصى للخطأ المسموح به: ±0.5%.
(2) جهاز قياسي لمحلل الجراحة الكهربائية عالي التردد
الطاقة عالية التردد (التردد: 0.3 ميجاهرتز ~ 5 ميجاهرتز): نطاق القياس: (1 ~ 500) واط، الحد الأقصى للخطأ المسموح به: ±0.5%.
التيار عالي التردد (التردد: 0.3 ميجاهرتز ~ 5 ميجاهرتز): نطاق القياس: (0.001 ~ 1.5) أمبير، الحد الأقصى للخطأ المسموح به: ±0.5%.
ملاحظة: يُسمح باستخدام المعدات القياسية الأخرى التي تفي بمتطلبات الحد الأقصى المسموح به للخطأ.
بعد تجهيز معدات المعايرة والأجهزة وبيئة الموقع وفقًا للمتطلبات المذكورة أعلاه، يتم إعداد بيئة موقع المعايرة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد كما هو موضح في الشكل 5.
الشكل 5. إعداد بيئة المعايرة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
3.2 التحقق من قدرة التردد العالي
يوضح الشكل 6 التوصيل بين محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد والجهاز القياسي الخاص به. قم بتوصيل طرفي قياس الطاقة في محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد بطرف خرج الطاقة في جهاز المعايرة، ثم اضبط طاقة الخرج المناسبة على جهاز المعايرة. [ 7 ] .
الشكل 6: مخطط توصيل أسلاك معايرة الطاقة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
يُحدد مستوى الطاقة عالي التردد وفقًا لنطاق قياس محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد، وتُضبط نقاط المعايرة حسب الحاجة، على ألا يقل عددها عادةً عن خمس نقاط (بما في ذلك الحدين الأعلى والأدنى لنطاق القياس). تُقرأ القيمة المقاسة لمستوى الطاقة عالي التردد للجهاز القياسي والقيمة المعروضة المقابلة له على شاشة محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد، وتُسجل في جدول التسجيل الأصلي. تُعرض النتائج في الجدول 4.
الجدول 4: بيانات معايرة طاقة التيار المتردد لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
| رقم متسلسل | تحميل
(Ω) |
القيمة المراد التحقق منها
(W) |
القيمة المقاسة
(W) |
خطأ
(٪) |
الحد الأقصى المسموح به للخطأ (%) | فى الختام
(نجاح/رسوب) |
| 1 | 200 | 10.0 | 10.1 | 0.9 | 5 | P |
| 2 | 20.4 | 20.3 | 0.5 | 5 | P | |
| 3 | 51.6 | 52.8 | 2.2 | 5 | P | |
| 4 | 99.8 | 102.1 | 2.2 | 5 | P | |
| 5 | 149.7 | 152.6 | 1.9 | 5 | P | |
| 6 | 200.1 | 204.3 | 2.0 | 5 | P | |
| 7 | 251.4 | 250.1 | 0.5 | 5 | P | |
| 8 | 500 | 298.3 | 302.5 | 1.3 | 5 | P |
3.3 التحقق من تيار التسرب عالي التردد
يتم التحقق من تيار التسريب عالي التردد والطاقة عالية التردد باستخدام نفس طريقة توصيل الجهاز. على سبيل المثال، إذا كان تيار التردد العالي ضمن نطاق 20 مللي أمبير إلى 1000 مللي أمبير، فاختر ما لا يقل عن 5 نقاط معايرة (بما في ذلك الحدين الأعلى والأدنى لنطاق القياس)، واقرأ القيمة المقاسة لتيار التردد العالي للجهاز القياسي والقيمة المعروضة المقابلة لتيار التردد العالي لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد، وسجلها في جدول التسجيل الأصلي. تظهر النتائج في الجدول 5.
الجدول 5: بيانات معايرة التيار المتردد لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
| رقم متسلسل | تحميل
(Ω) |
القيمة المراد التحقق منها
(مللي أمبير) |
القيمة المقاسة
(مللي أمبير) |
خطأ
(٪) |
الحد الأقصى المسموح به للخطأ (%) | فى الختام
(نجاح/رسوب) |
| 1 | 200 | 22.33 | 22.41 | 0.35 | 2.5 | P |
| 2 | 50.80 | 50.84 | 0.07 | 2.5 | P | |
| 3 | 70.65 | 70.69 | 0.05 | 2.5 | P | |
| 4 | 80.35 | 80.57 | 0.27 | 2.5 | P | |
| 5 | 101.3 | 99.9 | 1.40 | 2.5 | P | |
| 6 | 770.4 | 776.1 | 0.73 | 2.5 | P | |
| 7 | 995.6 | 1001.2 | 0.56 | 2.5 | P |
3.4 التحقق من مقاومة الحمل المتغير
تُحدد معايرة مقاومة الحمل المتغير وفقًا لنطاق التطبيق الفعلي لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد. وتُحدد نقاط المعايرة حسب الحاجة، وعادةً ما لا تقل عن خمس نقاط. يوضح الشكل 7 التوصيل بين جهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد وجهاز القياس الرقمي المتعدد.
الشكل 7: مخطط توصيل لمعايرة المقاومة المتغيرة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
بعد ضبط جهاز القياس الرقمي المتعدد على نطاق قياس المقاومة، وضبط نقطة معايرة مقاومة الخرج لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد، تم قراءة القيم المقاسة لجهاز القياس الرقمي المتعدد والقيم المعروضة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد. وتُظهر النتائج في الجدول 6.
الجدول 6. بيانات التحقق من مقاومة الحمل المتغيرة لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
| رقم متسلسل | القيمة الاسمية
(Ω) |
القيمة المقاسة
(Ω) |
خطأ
(٪) |
الحد الأقصى المسموح به للخطأ (%) | فى الختام
(نجاح/رسوب) |
| 1 | 100 | 100.4 | 0.4 | ± شنومكس | P |
| 2 | 200 | 199.5 | 0.25 | ± شنومكس | P |
| 3 | 300 | 299.2 | 0.26 | ± شنومكس | P |
| 4 | 500 | 498.8 | 0.24 | ± شنومكس | P |
| 5 | 800 | 802.2 | 0.27 | ± شنومكس | P |
| 6 | 1000 | 998.5 | 0.15 | ± شنومكس | P |
| 7 | 2000 | 1997.1 | 0.15 | ± شنومكس | P |
| 8 | 4000 | 3991.9 | 0.20 | ± شنومكس | P |
| 9 | 6000 | 5987.6 | 0.20 | ± شنومكس | P |
3.5 التحقق من المقاومات الثابتة غير الحثية
تُجرى معايرة المقاومات الثابتة غير الحثية بنفس طريقة معايرة المقاومات ذات الحمل المتغير. يوضح الشكل 6 مخطط توصيل الجهاز. تم ضبط جهاز القياس الرقمي المتعدد على نطاق قياس المقاومة، وتم ضبط محلل الموجات الكهروجراحية عالي التردد على وضع اختبار تيار التسرب عالي التردد. تُعرض نتائج المعايرة في الجدول 7.
الجدول 7. بيانات التحقق من مقاومة الحمل الثابت لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد
| رقم متسلسل | القيمة الاسمية
(Ω) |
القيمة المقاسة
(Ω) |
خطأ
(٪) |
الحد الأقصى المسموح به للخطأ (%) | فى الختام
(نجاح/رسوب) |
| 1 | 200 | 199.1 | 0.45 | ± شنومكس | P |
4. اختبار الجراحة الكهربائية عالي التردد
4.1 البيئة والمعدات التجريبية
أُجريت التجربة في مختبر قياسي للتوافق الكهرومغناطيسي بدرجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية ورطوبة نسبية 50%. وشملت المعدات التجريبية وحدة جراحة كهربائية عالية التردد، وجهاز تحليل جراحة كهربائية عالي التردد، ومنصة اختبار.
اختارت هذه التجربة ثلاث وحدات جراحة كهربائية عالية التردد من علامات تجارية وموديلات مختلفة (كما هو موضح في الشكل 8)، لتغطي بذلك معظم أنواع وحدات الجراحة الكهربائية عالية التردد الشائعة في السوق. تشمل الوظائف الرئيسية لهذه المنتجات: القطع الكهربائي، والتخثير الكهربائي، والاستئصال بالترددات الراديوية، والكي الكهربائي. يتراوح توزيع الطاقة بين 0 و300 واط، وترددات التشغيل هي 300 كيلوهرتز، و500 كيلوهرتز، و1 ميجاهرتز على التوالي. تشمل أوضاع التشغيل الوضع المستمر ووضع النبض. ترد المعايير المحددة في الجدول 8.
الشكل 8. ثلاثة أنواع مختلفة من منتجات الجراحة الكهربائية عالية التردد
الجدول 8: المواصفات الفنية لثلاث وحدات جراحية كهربائية عالية التردد
| رقم متسلسل | اسم المنتج | الوظيفة | تردد التشغيل | نطاق القوة | نظام العمل |
| المنتج شنومكس | وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد | القطع الكهربائي، التخثير الكهربائي | 300kHz | 0-300W | الوضع المستمر، وضع النبض |
| المنتج شنومكس | مكثف يتم التحكم بدرجة حرارته بترددات الراديو | جذ الذبذبة الراديويّة | 500kHz | 0-50W | الوضع المستمر، وضع النبض |
| المنتج شنومكس | جهاز العلاج بالكي الكهربائي عالي التردد | كهربي | 1MHz | 0-20W | الوضع المستمر |
تُصنّف وحدات الجراحة الكهربائية عالية التردد، بناءً على نمط تشغيلها، إلى نوعين: أحادي القطب وثنائي القطب. ويختلف إعداد بيئة الاختبار تبعًا للقطبية. فيما يلي وصف لطريقة إعداد بيئة الاختبار لاختبار القدرة واختبار تيار التسريب عالي التردد في نمط التشغيل أحادي القطب لوحدة الجراحة الكهربائية:
طريقة توصيل اختبار الطاقة:
كما هو موضح في الشكل 9، قم بتوصيل القطب الجراحي لوحدة الجراحة الكهربائية بمنفذ "النشط" الخاص بالمحلل، وقم بتوصيل القطب المحايد لوحدة الجراحة الكهربائية بمنفذ "Dispensive1" الخاص بالمحلل.
الشكل 9: إعداد بيئة اختبار الطاقة
طريقة توصيل اختبار تيار التسرب عالي التردد:
كما هو موضح في الشكل 10، قم بتوصيل القطب الجراحي ثنائي القطب 1 الخاص بوحدة الجراحة الكهربائية بمنفذ "النشط" الخاص بالمحلل، وقم بتوصيل القطب الجراحي ثنائي القطب 1 الخاص بوحدة الجراحة الكهربائية بمنفذ "التوزيع 1" الخاص بالمحلل، وقم بتأريض سلك التأريض الخاص بوحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد و"المجموعة" الخاصة بالمحلل معًا بشكل فعال.
الشكل 10. إعداد بيئة اختبار تيار التسرب عالي التردد
قم بتوصيل مصادر الطاقة بوحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد وجهاز تحليل الجراحة الكهربائية عالي التردد، وتأكد من التأريض الفعال. شغّل وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد واضبطها على وضع التشغيل. شغّل جهاز تحليل الجراحة الكهربائية عالي التردد، وادخل إلى واجهة تشغيل الاختبار، وأكمل إعداد البيئة وتجهيزها.
3.2 اختبار قوة الجراحة الكهربائية
الجراحة الكهربائية قوة تجربه بالعربي قم بتشغيل سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد واختبرها في وضع القطع ووضع التصلب على التوالي. راقب شكل الموجة الخارجة والتردد والطاقة وغيرها من معايير سكين الجراحة الكهربائية في الوقت الفعلي بواسطة المحلل، وسجل بيانات الاختبار. [ 8 ] في المواصفة JJF1217-2025 "مواصفات معايرة سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد"، توجد المتطلبات المحددة التالية لطاقة الخرج:
يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به لخطأ مؤشر طاقة الخرج ±20% من القيمة المحددة.
تم اختبار المنتجات الثلاثة بشكل منفصل، وتظهر نتائج الاختبار في الجداول 9 و10 و11.
الجدول 9: بيانات اختبار الطاقة للمنتج 1
| وضع القطع الكهربائي | وضع التخثير الكهربائي | ||||||
| تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة | تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة |
| 300Ω | 50W | 53.3W | 6.60% | 300Ω | 10W | 10.6W | 6.00% |
| 300Ω | 100W | 105.4W | 5.40% | 300Ω | 20W | 22.5W | 12.50% |
| 300Ω | 150W | 155.7W | 3.80% | 300Ω | 40W | 37.9W | 5.25% |
| 300Ω | 200W | 210.4W | 5.20% | 300Ω | 60W | 55.4W | 7.66% |
| 300Ω | 250W | 243.5W | 2.60% | 300Ω | 80W | 73.2W | 8.50% |
| 300Ω | 300W | 287.3W | 4.20% | 300Ω | 100W | 91.9W | 8.10% |
الجدول 10: بيانات اختبار الطاقة للمنتج 2
| الوضع المستمر | وضع النبض | ||||||
| تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة | تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة |
| 100Ω | 1W | 1.08W | 8.00% | 100Ω | 4W | 4.2W | 5.00% |
| 100Ω | 5W | 5.3W | 6.00% | 100Ω | 8W | 7.8W | 2.50% |
| 100Ω | 10W | 9.8W | 2.00% | 100Ω | 15W | 15.4W | 2.60% |
| 100Ω | 20W | 20.7W | 3.50% | 100Ω | 23W | 23.7W | 3.04% |
| 100Ω | 30W | 29.1W | 3.00% | 100Ω | 28W | 25.8W | 7.85% |
| 100Ω | 50W | 49W | 2.00% | 100Ω | 42W | 38W | 9.50% |
الجدول 11: بيانات اختبار الطاقة للمنتج 3
| وضع الإخراج الكامل | وضع نصف الطاقة | ||||||
| تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة | تحميل | القيمة المشار إليها | القيمة المقاسة | خطأ في الطاقة |
| 100Ω | 5.5W | 3.2W | 41.80% | 100Ω | 1.7W | 1.2W | 29.40% |
| 200Ω | 9.5W | 6.6W | 30.50% | 200Ω | 2.8W | 2.42W | 13.50% |
| 350Ω | 15.5W | 11.6W | 25.10% | 350Ω | 4.6W | 4.35W | 5.40% |
| 500Ω | 20.6W | 16.7W | 18.90% | 500Ω | 5.9W | 6.3W | -6.70٪ |
| 1000Ω | 22.8W | 10.2W | 55.20% | 1000Ω | 12.2W | 10.6W | 13.10% |
| 2000Ω | 45W | 11.3W | 74.80% | 2000Ω | 16.5W | 11.1W | 32.70% |
3.3 اختبار تيار التسرب عالي التردد
تيار التسرب عالي التردد في الجراحة الكهربائية تجربه بالعربي أثناء تشغيل سكين الجراحة الكهربائية، يتم توصيل التيار غير الوظيفي لقطب الإخراج الخاص بسكين الجراحة الكهربائية عالية التردد بالأرض، وفقًا للمواصفة JJF1217-2025 "مواصفات معايرة سكين الجراحة الكهربائية عالية التردد". [2] تم وضع المتطلبات المحددة التالية لتيار التسرب عالي التردد:
- تيار التسرب من القطب المحايد: لا يتجاوز تيار التسرب عالي التردد المتدفق من القطب المحايد عبر مقاومة غير حثية بقيمة 200 أوم إلى الأرض 150 مللي أمبير. [ 9 ] ;
- تيار التسرب للإلكترود الجراحي: عندما يتم عزل الإلكترود المحايد عن الأرض عند التردد العالي، فإن تيار التسرب عالي التردد المتدفق من الإلكترود أحادي القطب عبر مقاومة غير حثية 200 أوم إلى الأرض لا يزيد عن 150 مللي أمبير؛
- تيار التسرب ثنائي القطب: لا يتجاوز تيار التسرب عالي التردد للقطب ثنائي القطب ( ) مللي أمبير (تيار التسرب عالي التردد المتدفق من كل قطب عبر مقاومة غير حثية 200 أوم إلى الأرض، والطاقة المتولدة على هذه المعاوقة لا تتجاوز 1٪ من الحد الأقصى لطاقة الخرج المقدرة ثنائية القطب).
تم اختبار المنتج 1، وتظهر بيانات تيار التسرب عالي التردد في الجدول 12:
الجدول 12: بيانات اختبار تيار التسرب عالي التردد
| تيار التسرب في القطب المحايد | تيار تسرب القطب الجراحي | ||
| عدد المنتجات | التسرب الحالي | عدد المنتجات | التسرب الحالي |
| المنتج شنومكس | 34.84mA | المنتج شنومكس | 108.2mA |
3.4 اختبار نظام مراقبة وإدارة مقاومة اللوحة السالبة لوحدة الجراحة الكهربائية
نظام مراقبة وإدارة مقاومة لوحة القطب السالب للجراحة الكهربائية تجربه بالعربي أثناء تشغيل وحدة الجراحة الكهربائية، يُستخدم مقاوم قابل للتعديل (0-500 أوم) لمحاكاة قيم مقاومة مختلفة. يُجرى الاختبار بتوصيل الجهاز بموصل REM أو موصل غير REM لمراقبة مقاومة التلامس بين صفيحة القطب السالب وجلد المريض في الوقت الفعلي. عندما تتجاوز قيمة المقاومة النطاق الآمن، يُصدر النظام إنذارًا تلقائيًا ويتوقف عن إخراج التيار لتجنب الحروق الناتجة عن عدم كفاية مساحة التلامس أو الانفصال. يوضح الشكل 11 واجهة الاختبار الخاصة بالجهاز.
الشكل 11 واجهة اختبار REM
4. الاستنتاجات والتوقعات
تُصمّم هذه الورقة البحثية وتُنفّذ محللاً عالي الأداء وعالي التردد للجراحة الكهربائية يعتمد على راسم الإشارة. ومن خلال تصميم معياري للأجهزة وتحسين خوارزمية البرمجيات، نجحت في حلّ المعوقات التقنية للمحللات المحلية في محاكاة الحمل الديناميكي، واكتساب الإشارات بدقة عالية، والكشف عن السلامة. تُظهر التجارب العملية أن المحلل يتمتع بنطاق ترددي عالٍ (200 ميجاهرتز)، ونطاق واسع (القدرة 0-500 واط، تيار التسريب 0-1000 مللي أمبير)، ودقة عالية (خطأ القدرة ≤ 5%، خطأ تيار التسريب ≤ 2.5%)، وقدرات اختبار آلية، مما يُلبي تمامًا متطلبات مواصفات معايرة JJF1217-2025. [2] بالإضافة إلى ذلك، توفر وظيفة محاكاة الحمل الديناميكي (0-6400 أوم، بزيادة قدرها 1 أوم) وأنماط الاختبار متعددة الوظائف (الطاقة، تيار التسرب، إنذار REM، إلخ) أدوات موثوقة لتقييم أداء ومعايرة سلامة وحدات الجراحة الكهربائية عالية التردد. يساهم هذا البحث في كسر احتكار المعدات المستوردة، وسد الفجوة في معدات الاختبار الطبية المتطورة محليًا، وله أهمية بالغة في تعزيز التحكم المستقل في سلسلة صناعة المعدات الطبية وخفض تكاليف التشغيل والصيانة للمؤسسات الطبية.
مراجع حسابات
- 202-2021 المعدات الكهربائية الطبية - الجزء 2-2: متطلبات خاصة للسلامة الأساسية والأداء الأساسي للمعدات الجراحية عالية التردد وملحقاتها [S]
- JJF 1217-2025. مواصفات معايرة وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد [S]
- تشن غوانغفي. بحث وتصميم محلل جراحي كهربائي عالي التردد [J]. هندسة الطب الحيوي في بكين، 2009، 28(4):342-345.
[4] هوانغ هوا، ليو ياجون. تحليل موجز لتصميم دائرة قياس الطاقة واكتسابها لجهاز التحليل الجراحي الكهربائي عالي التردد QA-Es [J]. المعدات الطبية الصينية، 2013، 28(01): 113-115.
[5] تشن شانغوين، اختبار الأداء ومراقبة الجودة لوحدة الجراحة الكهربائية الطبية عالية التردد [J]. تكنولوجيا الحساب والاختبار، 2018، 45(08):67~69.
[6] تشن غوانغفي، تشو دان. بحث حول طريقة معايرة محلل الجراحة الكهربائية عالي التردد [J]. المعدات الطبية والصحية، 2009، 30(08):9~10+19.
[7] هي مين، تسنغ تشياو، ليو هانوي، وو جينغبيو (المؤلف المسؤول). تحليل ومقارنة طرق اختبار قدرة خرج الجراحة الكهربائية عالية التردد [J]. المعدات الطبية، 2021، (34): 13-0043-03.
[٨] تشاو يوكسيانغ، ليو جيكسيانغ، لو جيا، وآخرون. ممارسة ومناقشة حول أساليب مراقبة الجودة واختبار وحدة الجراحة الكهربائية عالية التردد. المعدات الطبية الصينية، ٢٠١٢، ٢٧(١١): ١٥٦١-١٥٦٢.
[9] دوان تشياوفينغ، غاو شان، تشانغ شيوهاو. مناقشة حول تيار التسرب عالي التردد في معدات الجراحة عالية التردد. معلومات الأجهزة الطبية الصينية، 2013، 19(10): 159-167.
عن المؤلف
نبذة عن المؤلف: شان تشاو، مهندس أول، اهتماماته البحثية: اختبار الجودة وتقييم منتجات الأجهزة الطبية والأبحاث ذات الصلة.
نبذة عن المؤلف: تشيانغ شياولونغ، كبير الفنيين المساعد، اهتماماته البحثية: تقييم الجودة وتوحيد معايير اختبار الأجهزة الطبية النشطة.
نبذة عن المؤلف: ليو جيمينغ، حاصل على درجة البكالوريوس، مجال البحث: تصميم وتطوير القياس والتحكم.
كاتب المقابلة
تشانغ تشاو، حاصل على درجة الماجستير، مجال بحثه الرئيسي هو تصميم وتطوير أنظمة القياس والتحكم، البريد الإلكتروني: [البريد الإلكتروني محمي]
