Shan Chao 1 , Qiang Xiaolong 2 , Liu Jiming 3 , Zhang Chao 3 .
(1. Instituto de Control de Drogas de Heilongjiang, Harbin 150088, China ; 2. Centro de Pruebas de Dispositivos Médicos de la Región Autónoma Zhuang de Guangxi, Nanning 530021, China ; 3. Kingpo Technology Development Limited Dongguan 5 23869 ; China )
Resumen: Las unidades de bisturí eléctrico de alta frecuencia son equipos indispensables en los procedimientos quirúrgicos modernos, ya que utilizan corrientes eléctricas de alta frecuencia para cortar o coagular tejidos, lo que permite una hemostasia y extirpación rápidas. Este artículo presenta el diseño y la implementación de un analizador de bisturí eléctrico de alta frecuencia basado en tecnología de osciloscopio. El analizador permite la monitorización y el análisis en tiempo real de parámetros clave como la forma de onda de salida, la frecuencia y la potencia de las unidades de bisturí eléctrico de alta frecuencia. [ 1 ] Admite múltiples modos de prueba y calibración, con gran ancho de banda, amplio rango dinámico, alta precisión, automatización y compatibilidad con diversos modos de pulso. Este instrumento proporciona una herramienta robusta para la evaluación y optimización del rendimiento de unidades de bisturí eléctrico, cumpliendo con los requisitos de la mayoría de los escenarios de prueba y calibración para dispositivos de bisturí eléctrico de alta frecuencia. Esta investigación ha superado barreras técnicas fundamentales, desarrollando con éxito un analizador de bisturí eléctrico con derechos de propiedad intelectual totalmente patentados. Cubre la brecha existente en equipos nacionales de alta gama en este campo, marcando un hito en el avance de la industria de dispositivos quirúrgicos de alta frecuencia y reduciendo los costos de adquisición y operación para las instituciones médicas.
Palabras clave: Analizador de alta frecuencia de cuchilla eléctrica, Osciloscopio, Pruebas y calibración, Propiedad intelectual patentada
0 Introducción
Desde su introducción a principios del siglo XX, las unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia se han utilizado ampliamente en cirugía gracias a su eficiente y precisa capacidad de corte y coagulación. Un análisis exhaustivo del rendimiento de las unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia, la comprensión precisa de sus características de salida y la eliminación de la influencia de factores como los campos electromagnéticos en su funcionamiento normal para garantizar su seguridad son fundamentales para mejorar la calidad quirúrgica y proteger la seguridad del paciente.
Este artículo describe el desarrollo de un analizador electroquirúrgico de alta frecuencia basado en un osciloscopio. Basándose en osciloscopios de alta gama disponibles en el mercado, se desarrolla un circuito de adaptación de carga, un circuito de conmutación de relés, un circuito de acondicionamiento de señal, una sonda de corriente sin contacto y un circuito de acoplamiento dedicado. Sobre la base de este hardware, se desarrolla un software de pruebas de adaptación para medir y analizar con precisión los parámetros de salida de la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia (como potencia, voltaje, corriente, frecuencia, etc.) y garantizar que el equipo cumpla con los estándares de seguridad y eficacia.
La innovación de esta investigación radica en superar las limitaciones técnicas de los analizadores electroquirúrgicos de alta frecuencia de producción nacional en áreas como el procesamiento de señales, la simulación de carga dinámica y los algoritmos de detección de seguridad, logrando por primera vez derechos de propiedad intelectual completamente independientes para este tipo de equipo. Su exitoso desarrollo no solo cubre la brecha existente en el mercado nacional de equipos de pruebas médicas de alta gama, sino que también contribuye a la localización de la cadena de suministro de equipos médicos, reduce la dependencia de las instituciones médicas de equipos importados y proporciona un importante apoyo técnico para mejorar la gestión de los equipos de quirófano y la seguridad del paciente en mi país.
1. Principio de funcionamiento del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
El analizador electroquirúrgico de alta frecuencia es un instrumento profesional que se utiliza para detectar y calibrar el rendimiento de dispositivos electroquirúrgicos de alta frecuencia. Su principio de funcionamiento se basa principalmente en la medición y el análisis precisos de los parámetros de salida del dispositivo. [ 1 ] (como potencia, voltaje, corriente, frecuencia, etc.) para garantizar que el dispositivo cumpla con los estándares de seguridad y eficacia. [ 3 ] El analizador electroquirúrgico de alta frecuencia debe detectar los parámetros clave del dispositivo electroquirúrgico de alta frecuencia, entre ellos:
(1) Potencia de salida: asegúrese de que la potencia real sea consistente con el valor establecido.
(2) Formas de onda de voltaje y corriente: verificar la estabilidad y la integridad de la forma de onda de señales de alta frecuencia.
(3) Frecuencia: Asegúrese de que la señal de alta frecuencia esté dentro de un rango seguro (evite que la corriente de baja frecuencia provoque estimulación muscular o nerviosa).
(4) Parámetros de seguridad: corriente de fuga de alta frecuencia, corriente de fuga de electrodo quirúrgico y corriente de fuga de electrodo bipolar [ 2 ] etc.
Su principio de funcionamiento se puede resumir en los siguientes pasos:
(1) Adquisición de señales: Las señales de corriente y voltaje de alta frecuencia (la frecuencia suele ser de 300 kHz a 5 MHz) emitidas por la unidad electroquirúrgica se capturan en tiempo real a través de sensores de alta precisión y circuitos de acoplamiento.
(2) Acondicionamiento y conversión de señales: Las señales de alta frecuencia se filtran, atenúan y aíslan para eliminar la interferencia electromagnética, y las señales de alto voltaje se convierten en señales de bajo voltaje dentro de un rango seguro para su posterior análisis;
(3) Medición de parámetros clave
Potencia: Basado en el algoritmo RMS real y combinado con simulación de carga dinámica (0–6400 Ω), se midió la potencia de salida real de la unidad electroquirúrgica bajo diferentes impedancias de tejido.
Frecuencia: El espectro de la señal se analiza utilizando la Transformada Rápida de Fourier (FFT) para garantizar que la frecuencia principal cumpla con los estándares médicos;
Análisis de forma de onda: detecta la integridad de las formas de onda (como ondas continuas en modo de corte y ondas de pulso en modo de solidificación) e identifica oscilaciones o distorsiones anormales;
Detección de corriente de fuga: mide la corriente de fuga de alta frecuencia del equipo, la corriente de fuga del electrodo quirúrgico y la corriente de fuga del electrodo bipolar. [ 2 ] para garantizar el cumplimiento de los límites de seguridad (como la norma JJF1217-2025).
Prueba REM: ajuste la resistencia fuera del rango de alarma (por ejemplo, >135Ω o <5Ω) y confirme que el dispositivo emite una alarma audible y visual y detiene la salida;
Calibración y salida automatizadas: determina automáticamente si los parámetros están calificados según estándares preestablecidos (como JJF1217-2025), genera informes de pruebas y guía la depuración o el mantenimiento del equipo.
2 Diseño de una unidad electroquirúrgica de alta frecuencia basada en un osciloscopio
2.1 Arquitectura del sistema
La arquitectura del sistema del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia incluye principalmente un módulo de carga electrónica, un módulo de adquisición y procesamiento de señales, un módulo de control, un módulo de visualización y operación y un módulo remoto externo, como se muestra en la Figura 1.
Módulo de carga electrónica: incluye circuito de filtro, circuito amplificador y circuito de conversión analógico-digital, que filtra, amplifica y convierte la señal adquirida a digital para facilitar el posterior procesamiento y análisis de datos. [4].
Módulo de adquisición y procesamiento de señales: Consta de una sonda de corriente de alta frecuencia y un módulo de osciloscopio. La sonda de alta frecuencia se utiliza para adquirir la señal de corriente de alta frecuencia emitida por el cuchillo eléctrico, y el osciloscopio se utiliza para convertir la señal analógica en señal digital. [ 4 ] .
Módulo de control: Incluye un módulo de control de temperatura y un módulo de control de carga electrónica. El módulo de control de temperatura se utiliza para supervisar y controlar la temperatura de la carga electrónica, garantizando así su correcto funcionamiento a una temperatura determinada. El módulo de control de carga electrónica se utiliza para controlar la configuración de carga en la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia, lograr un paso de carga de 1 Ω y alternar entre diferentes circuitos en diferentes modos de prueba.
Módulo de Visualización y Operación: Compuesto por una pantalla LCD y periféricos USB, se utiliza para visualizar los parámetros de salida y formas de onda de la unidad electroquirúrgica, así como para controlar el funcionamiento del analizador.
Módulo remoto externo: a través de la interfaz HTTP externa, se puede lograr un control automatizado del instrumento, lo que facilita las pruebas automatizadas por parte del personal de I+D pertinente y mejora la eficiencia de las pruebas; el módulo WiFi se utiliza para actualizaciones remotas del sistema o firmware, lo que facilita el uso y mantenimiento posteriores del instrumento.
Figura 1. Arquitectura del sistema del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
2.2 Diseño del hardware del instrumento
En la etapa de diseño del hardware del instrumento de prueba, primero se deben determinar las funciones e indicadores de prueba. Para ello, se analizan los analizadores electroquirúrgicos de alta frecuencia disponibles en el mercado y se combina con la "Especificación de Calibración Electroquirúrgica de Alta Frecuencia" (JJF 1217-2025). [ 2 ] Se compilan los siguientes indicadores técnicos.
Los requisitos funcionales y especificaciones técnicas se muestran en la Tabla 1:
Tabla 1 Parámetros técnicos de diseño del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
| Parámetros de rendimiento | Los indicadores técnicos |
| industria | Rango de medición: 1-500 W (carga nominal 200 Ω)
Resolución: 0.1 W Precisión: (10,50]W: ±(5.0%×P+0.1)W (50,400]W: ±5.0% |
| Current | Rango de medición: 20 mA ~ 1000 mA RMS
Resolución: 0.1 mA Precisión: ±(2.5 % × I + mA) |
| VOLTIOS | Rango de medición: 0-5 kV (valor pico) |
| ancho de banda | 30 kHz-200 MHz (módulo de medición) |
| Impedancia de carga interna | 0-6400 Ω, en incrementos de 1 Ω
Precisión: ±1% (>=50 Ω ) |
| Resistencia fija no inductiva | 200 Ω
Precisión: ± 1% |
| Factor de pico | 1.2-500, resolución: 0.1 |
| Curva de distribución de potencia | La pantalla del host muestra una curva de distribución y se puede ampliar conectando una pantalla externa. |
| Prueba REM/ARM/CQM | Esto se logra utilizando una carga ajustable de 500Ω, en incrementos de 1Ω. |
| Funcionalidad de pruebas automatizadas | Puede emitir formas de onda de pulso compuestas y tiene una curva de distribución de potencia automática. |
| parámetros físicos | Pantalla: Pantalla táctil LCD a todo color de 10 pulgadas, admite gráficos, curvas de prueba
Visualización y zoom; Dimensiones: 500*450*220mm; Peso: 10Kg |
Durante la fase de desarrollo del hardware, se utilizó un proceso sistemático de verificación del diseño para evaluar rigurosamente los indicadores clave de rendimiento. Con base en la verificación estructurada del diagrama de flujo de diseño del hardware, se completaron secuencialmente la verificación de la integridad de la cadena de señal, la depuración de la adaptabilidad a la carga dinámica y la evaluación del rendimiento del aislamiento de seguridad para garantizar que las funciones de cada módulo se ajustaran a las especificaciones técnicas preestablecidas (p. ej., ancho de banda ≥200 MHz, precisión de potencia ≤5 %). Mediante múltiples rondas de calibración de precisión y optimización de parámetros, los parámetros técnicos principales se ajustaron para cumplir con los requisitos de diseño (véase la Tabla 1 para más detalles).
En la fase de diseño industrial, después de múltiples iteraciones y optimización de simulación ergonómica, la apariencia final del instrumento (como se muestra en la Figura 2) combina un estilo minimalista con requisitos funcionales, adopta una carcasa de metal antiinterferencias y una interfaz táctil altamente visible, y tiene en cuenta tanto la facilidad de operación como la idoneidad para el laboratorio.
Figura 2. Aspecto del prototipo del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
En el diseño del circuito, se diseñó un módulo de carga electrónica que consta de 13 resistencias de alta potencia y no inductivas de alta frecuencia, que pueden alcanzar el valor de resistencia de 1Ω de 0 a 6400Ω. [ 4 ] Además de estar conectadas en serie, cada resistencia está conectada en paralelo con un relé de alta tensión. De esta manera, al controlar la activación y desactivación del relé de alta tensión, se puede modificar el valor total de la resistencia del circuito. El módulo de medición consta de una sonda de corriente de alta frecuencia, que contiene un circuito de adquisición de datos que incluye un circuito amplificador y un circuito de filtro, como se muestra en la Figura 3. El relé está controlado por el módulo de control del sistema y por dos chips expansores de E/S (MCP23017) respectivamente. El chip MCP23017 es una expansión de E/S paralela de propósito general de 16 bits proporcionada por el bus I²C.
El MCP23X17 consta de múltiples registros de configuración de 8 bits para la selección de entrada, salida y polaridad. El dispositivo maestro del sistema puede habilitar la E/S como entrada o salida escribiendo en el bit de configuración de E/S (IODIRA/B). Los datos de cada entrada o salida se almacenan en el registro correspondiente. La polaridad del registro del puerto de entrada se puede invertir mediante el registro de inversión de polaridad. Todos los registros son legibles por el sistema maestro.
Figura 3 Diagrama de circuito del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
2.3 Implementación de software para instrumentos de prueba
Al diseñar el software del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia basado en el osciloscopio, se desarrolló un conjunto de programas de procesamiento eficientes y precisos. Primero, se utilizó una sonda de corriente de alta precisión para recopilar señales de corriente de alta frecuencia. Las señales analógicas se convirtieron en señales digitales mediante un circuito de filtrado y amplificación. Se realizó un análisis preciso y rápido en el dominio de la frecuencia. Se utilizó la Transformada Rápida de Fourier (FFT). A continuación, se calculó el valor real de la corriente efectiva. La función principal del software es establecer diferentes valores de resistencia de carga. Las señales de corriente efectiva recopiladas bajo diferentes cargas se convertirán en valores de potencia y se calcularán diversos parámetros objetivo: valor de tensión (RMS, PK, MAX), factor de pico, ciclo de trabajo, frecuencia, período de pulso, etc. [ 5 ] .
La interfaz de software del comprobador se muestra en la Figura 4. El lado izquierdo presenta el área del módulo funcional, el diagrama de forma de onda de prueba y el área de operación de prueba en la parte superior e inferior, respectivamente. El lado derecho presenta el área de configuración de parámetros y el área de visualización de datos en la parte superior e inferior, respectivamente. Se muestran los datos de prueba, incluyendo el valor de corriente, el valor de tensión (RMS, PK, MÁX), el valor de potencia, la frecuencia y el factor de pico. En los diferentes modos de prueba, la configuración de parámetros y el contenido de la visualización de datos cambian simultáneamente.
Figura 4. Software de prueba del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
Tabla 2 Introducción a las funciones de la interfaz de software del analizador de unidad electroquirúrgica de alta frecuencia
| número de serie | Nombre del área | Función |
| 1 | Área del módulo funcional | Cambie entre diferentes funciones de prueba, incluidas: prueba de potencia, prueba de curva de carga, prueba de corriente de fuga, prueba REM y configuración de parámetros del sistema. |
| 2 | Área de forma de onda de prueba | Puede mostrar formas de onda de prueba, proporcionando una vista clara e intuitiva de las curvas de forma de onda emitidas por la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia, facilitando el análisis y la observación. |
| 3 | Área de operación de prueba | Incluye botones de función de inicio, pausa y finalización de prueba. |
| 4 | Área de configuración de parámetros | Se pueden configurar diferentes parámetros de prueba dependiendo de las diferentes funciones de prueba. |
| 5 | Área de visualización de datos | Mostrar los datos de los resultados de la prueba. |
3. Calibración del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
En la especificación de calibración para bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia (JJF_1217-2025), se establecen requisitos específicos de parámetros técnicos para el dispositivo de prueba del comprobador de bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia, como se muestra en la Tabla 3. Por lo tanto, la verificación del analizador de bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia debe realizarse de acuerdo con estos requisitos técnicos. [ 6 ] .
Tabla 3 Requisitos técnicos para el dispositivo de calibración de la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia
| Número de serie | Nombre del parámetro | Rango de medicion | Error máximo permitido |
| 1 | Potencia de alta frecuencia | (1～500)W | (10,50 ] W : ±(5% x P+0.1W) |
| (50, 400]W: ±5% | |||
| 2 | Corriente de fuga de alta frecuencia | (20～1000) mA | ± (2.5 % x I + 1 mA) |
| 3 | Resistencia de carga variable R | (50～2000)Ω | ±2.5%, valor de paso: 25Ω |
| 4 | Resistencia fija no inductiva R | 200Ω | ± 1% |
| 5 | Frecuencia de operación | (0.3~5.0 MHz) | --- |
3.1 Configuración del entorno de prueba
Requisitos del entorno de prueba:
Temperatura ambiente: (15~30)℃;
Humedad relativa: ≤80%;
Fuente de alimentación: Voltaje: (220±11)V, Frecuencia: (50±1)Hz;
No debe haber vibraciones mecánicas ni interferencias electromagnéticas en el área circundante que puedan afectar el funcionamiento normal.
Patrones de medición y otros equipos
(1) Mesa multifunción
Rango de medición de resistencia: (0~10) KΩ, error máximo permitido: ±0.5%.
(2) Aparato estándar para analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
Potencia de alta frecuencia (frecuencia: 0.3 MHz ~ 5 MHz): Rango de medición: (1 ~ 500) W, error máximo permitido: ±0.5 %.
Corriente de alta frecuencia (frecuencia: 0.3 MHz ~ 5 MHz): Rango de medición: (0.001 ~ 1.5) A, error máximo permitido: ±0.5 %.
Nota: Se permite otro equipo estándar que cumpla con el requisito de error máximo permitido.
Después de preparar el equipo de calibración, los instrumentos y el entorno del sitio de acuerdo con los requisitos anteriores, el entorno del sitio de calibración para el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia se configura como se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Configuración del entorno de calibración para el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
3.2 Verificación de potencia de alta frecuencia
La conexión entre el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia y el dispositivo estándar del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia se muestra en la Figura 6. Conecte los dos extremos de la medición de potencia del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia al extremo de salida de potencia del dispositivo de calibración y luego configure la potencia de salida correspondiente en el dispositivo de calibración. [ 7 ] .
Figura 6 Diagrama de cableado para la calibración de potencia del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
La potencia de alta frecuencia debe determinarse según el rango de medición del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia, y los puntos de calibración deben establecerse según sea necesario, generalmente no menos de 5 puntos de calibración (incluyendo los límites superior e inferior del rango de medición). El valor medido de la potencia de alta frecuencia del dispositivo estándar y el valor mostrado correspondiente de la potencia de alta frecuencia del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia deben leerse y registrarse en la tabla de registro original. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4 Datos de calibración de potencia de CA del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
| número de serie | carga
(Ω) |
Valor a comprobar
(W) |
Valor medido
(W) |
error
(%) |
Error máximo permitido (%) | En conclusión
(Aprobado/Reprobado) |
| 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 Verificación de la corriente de fuga de alta frecuencia
La verificación de la corriente de fuga de alta frecuencia y la potencia de alta frecuencia utiliza el mismo método de conexión del dispositivo. Por ejemplo, si la corriente de alta frecuencia está dentro del rango de 20 mA a 1000 mA, seleccione al menos 5 puntos de calibración (incluidos los límites superior e inferior del rango de medición), lea el valor medido de la corriente de alta frecuencia del dispositivo estándar y el valor mostrado correspondiente de la corriente de alta frecuencia del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia, y regístrelos en la tabla de registro original. Los resultados se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5 Datos de calibración de corriente CA para analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
| número de serie | carga
(Ω) |
Valor a comprobar
(MA) |
Valor medido
(MA) |
error
(%) |
Error máximo permitido (%) | En conclusión
(Aprobado/Reprobado) |
| 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 Verificación de la resistencia de carga variable
La calibración de la resistencia de carga variable se determina según el rango de aplicación real del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia. Los puntos de calibración se determinan según sea necesario, generalmente no menos de 5. La conexión entre el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia y el multímetro digital se muestra en la Figura 7.
Figura 7 Diagrama de cableado para la calibración de resistencia variable del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
Con el multímetro digital configurado en el rango de resistencia y el punto de calibración de la resistencia de salida del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia configurado, se leyeron los valores medidos del multímetro digital y los valores mostrados por el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia. Los resultados se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6. Datos de verificación de la resistencia de carga variable para el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
| número de serie | valor nominal
(Ω) |
Valor medido
(Ω) |
error
(%) |
Error máximo permitido (%) | En conclusión
(Aprobado/Reprobado) |
| 1 | 100 | 100.4 | 0.4 | ± 2.5 | P |
| 2 | 200 | 199.5 | 0.25 | ± 2.5 | P |
| 3 | 300 | 299.2 | 0.26 | ± 2.5 | P |
| 4 | 500 | 498.8 | 0.24 | ± 2.5 | P |
| 5 | 800 | 802.2 | 0.27 | ± 2.5 | P |
| 6 | 1000 | 998.5 | 0.15 | ± 2.5 | P |
| 7 | 2000 | 1997.1 | 0.15 | ± 2.5 | P |
| 8 | 4000 | 3991.9 | 0.20 | ± 2.5 | P |
| 9 | 6000 | 5987.6 | 0.20 | ± 2.5 | P |
3.5 Verificación de resistencias fijas no inductivas
El método de calibración para resistencias fijas no inductivas es el mismo que para resistencias de carga variable. El diagrama de conexión del dispositivo se muestra en la Figura 6. El multímetro digital se configura en el rango de resistencia y el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia se configura en el modo de prueba de corriente de fuga de alta frecuencia. Los resultados de la calibración se muestran en la Tabla 7.
Tabla 7. Datos de verificación de la resistencia de carga fija para el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia
| número de serie | valor nominal
(Ω) |
Valor medido
(Ω) |
error
(%) |
Error máximo permitido (%) | En conclusión
(Aprobado/Reprobado) |
| 1 | 200 | 199.1 | 0.45 | ± 1 | P |
4. Prueba electroquirúrgica de alta frecuencia
4.1 Entorno y equipo experimental
El experimento se realizó en un laboratorio estándar de compatibilidad electromagnética con una temperatura ambiente de 25 °C y una humedad del 50 %. El equipo experimental incluyó una unidad electroquirúrgica de alta frecuencia, un analizador electroquirúrgico de alta frecuencia y un banco de pruebas.
En este experimento se seleccionaron tres electrobisturíes de alta frecuencia de diferentes marcas y modelos (como se muestra en la Figura 8), que cubren básicamente los tipos comunes de electrobisturíes de alta frecuencia disponibles en el mercado. Las principales funciones de los productos incluyen: electrocorte, electrocoagulación, ablación por radiofrecuencia y electrocauterio. La distribución de potencia oscila entre 0 y 300 W, y las frecuencias de operación son de 300 KHz, 500 KHz y 1 MHz, respectivamente. Los modos incluyen el modo continuo y el modo pulso. Los parámetros específicos se muestran en la Tabla 8.
Figura 8. Tres tipos diferentes de productos electroquirúrgicos de alta frecuencia
Tabla 8 Especificaciones técnicas de tres unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia
| número de serie | Nombre del producto | Función | Frecuencia de operación | Rango de poder | Modo de trabajo |
| Producto 1 | Unidad electroquirúrgica de alta frecuencia | Corte eléctrico, electrocoagulación | 300kHz | 0-300W | Modo continuo, modo pulso |
| Producto 2 | Condensador con control de temperatura por radiofrecuencia | Ablación por radiofrecuencia | 500kHz | 0-50W | Modo continuo, modo pulso |
| Producto 3 | Dispositivo de terapia de electrocauterización de alta frecuencia | Electrocauterio | 1MHz | 0-20W | modo continuo |
Según el modo de disparo, las unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia se dividen en unipolares y bipolares. La configuración del entorno de prueba varía según la polaridad. A continuación, se describe el método de configuración del entorno de prueba para las pruebas de potencia y de corriente de fuga de alta frecuencia en el modo de funcionamiento unipolar de la unidad electroquirúrgica:
Método de conexión de prueba de potencia:
Como se muestra en la Figura 9, conecte el electrodo quirúrgico de la unidad electroquirúrgica al puerto “Activo” del analizador y conecte el electrodo neutro de la unidad electroquirúrgica al puerto “Dispensive1” del analizador.
Figura 9 Configuración del entorno de prueba de potencia
Método de conexión de prueba de corriente de fuga de alta frecuencia:
Como se muestra en la Figura 10, conecte el electrodo quirúrgico bipolar 1 de la unidad electroquirúrgica al puerto “Activo” del analizador, conecte el electrodo quirúrgico bipolar 1 de la unidad electroquirúrgica al puerto “Dispensive1” del analizador y conecte a tierra de manera efectiva el cable de tierra de la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia y el “Grupo” del analizador juntos.
Figura 10. Configuración del entorno de prueba de corriente de fuga de alta frecuencia
Conecte las fuentes de alimentación a la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia (EHF) y al analizador electroquirúrgico de alta frecuencia (EHF), y asegúrese de que la conexión a tierra sea eficaz. Encienda la EHF y póngala en modo de funcionamiento. Encienda el analizador electroquirúrgico de alta frecuencia, acceda a la interfaz de prueba y complete la configuración y preparación del entorno.
3.2 Prueba de potencia electroquirúrgica
Electroquirúrgico industria compruébalo Encienda el bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia y pruébelo en modo de corte y modo de solidificación, respectivamente. Monitoree la forma de onda de salida, la frecuencia, la potencia y otros parámetros del bisturí electroquirúrgico en tiempo real mediante el analizador y registre los datos de la prueba. [ 8 ] En la norma JJF1217-2025, «Especificación de calibración de bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia», se establecen los siguientes requisitos específicos para la potencia de salida:
El error máximo permitido de la indicación de potencia de salida no debe superar el ±20 % del valor establecido.
Los tres productos se probaron por separado y los resultados de las pruebas se muestran en las Tablas 9, 10 y 11.
Tabla 9 Datos de la prueba de potencia del Producto 1
| Modo de corte eléctrico | Modo de electrocoagulación | ||||||
| carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia | carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia |
| 300Ω | 50 W | 53.3 W | 6.60% | 300Ω | 10 W | 10.6 W | 6.00% |
| 300Ω | 100 W | 105.4 W | 5.40% | 300Ω | 20 W | 22.5 W | 12.50% |
| 300Ω | 150 W | 155.7 W | 3.80% | 300Ω | 40 W | 37.9 W | 5.25% |
| 300Ω | 200 W | 210.4 W | 5.20% | 300Ω | 60 W | 55.4 W | 7.66% |
| 300Ω | 250 W | 243.5 W | 2.60% | 300Ω | 80 W | 73.2 W | 8.50% |
| 300Ω | 300 W | 287.3 W | 4.20% | 300Ω | 100 W | 91.9 W | 8.10% |
Tabla 10 Datos de la prueba de potencia del Producto 2
| modo continuo | Modo de pulso | ||||||
| carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia | carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia |
| 100Ω | 1W | 1.08 W | 8.00% | 100Ω | 4W | 4.2 W | 5.00% |
| 100Ω | 5W | 5.3 W | 6.00% | 100Ω | 8W | 7.8 W | 2.50% |
| 100Ω | 10 W | 9.8 W | 2.00% | 100Ω | 15 W | 15.4 W | 2.60% |
| 100Ω | 20 W | 20.7 W | 3.50% | 100Ω | 23 W | 23.7 W | 3.04% |
| 100Ω | 30 W | 29.1 W | 3.00% | 100Ω | 28 W | 25.8 W | 7.85% |
| 100Ω | 50 W | 49 W | 2.00% | 100Ω | 42 W | 38 W | 9.50% |
Tabla 11 Datos de la prueba de potencia del Producto 3
| Modo de salida completa | Modo de media salida | ||||||
| carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia | carga | Valor indicado | Valor medido | Error de potencia |
| 100Ω | 5.5 W | 3.2 W | 41.80% | 100Ω | 1.7 W | 1.2 W | 29.40% |
| 200Ω | 9.5 W | 6.6 W | 30.50% | 200Ω | 2.8 W | 2.42 W | 13.50% |
| 350Ω | 15.5 W | 11.6 W | 25.10% | 350Ω | 4.6 W | 4.35 W | 5.40% |
| 500Ω | 20.6 W | 16.7 W | 18.90% | 500Ω | 5.9 W | 6.3 W | -6.70% |
| 1000Ω | 22.8 W | 10.2 W | 55.20% | 1000Ω | 12.2 W | 10.6 W | 13.10% |
| 2000Ω | 45 W | 11.3 W | 74.80% | 2000Ω | 16.5 W | 11.1 W | 32.70% |
3.3 Prueba de corriente de fuga de alta frecuencia
Corriente de fuga de alta frecuencia electroquirúrgica compruébalo :Durante el funcionamiento del bisturí electroquirúrgico, la corriente no funcional del electrodo de salida del bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia a tierra, en JJF1217-2025 “Especificación de calibración del bisturí electroquirúrgico de alta frecuencia” [ 2 ] , se establecen los siguientes requisitos específicos para la corriente de fuga de alta frecuencia:
- Corriente de fuga del electrodo neutro: La corriente de fuga de alta frecuencia que fluye desde el electrodo neutro a través de una resistencia no inductiva de 200 Ω a tierra no es mayor a 150 mA. [ 9 ] ;
- Corriente de fuga del electrodo quirúrgico: cuando el electrodo neutro está aislado de tierra a alta frecuencia, la corriente de fuga de alta frecuencia que fluye desde el electrodo unipolar a través de una resistencia no inductiva de 200 Ω a tierra no es mayor a 150 mA;
- Corriente de fuga del electrodo bipolar: La corriente de fuga de alta frecuencia del electrodo bipolar no es mayor que ( ) mA (la corriente de fuga de alta frecuencia que fluye desde cada electrodo a través de una resistencia no inductiva de 200 Ω a tierra, y la potencia generada en esta impedancia no es mayor que 1 % de la potencia de salida nominal bipolar máxima).
Se probó el Producto 1 y los datos de corriente de fuga de alta frecuencia se muestran en la Tabla 12:
Tabla 12 Datos de pruebas de corriente de fuga de alta frecuencia
| Corriente de fuga del electrodo neutro | Corriente de fuga del electrodo quirúrgico | ||
| Número de producto | La corriente de fuga | Número de producto | La corriente de fuga |
| Producto 1 | 34.84mA | Producto 1 | 108.2mA |
3.4 Prueba del sistema de control y gestión de la resistencia de la placa negativa de la unidad electroquirúrgica
Sistema de control y gestión de la resistencia de la placa de electrodos negativos electroquirúrgicos compruébalo Mientras la unidad electroquirúrgica está en funcionamiento, se utiliza una resistencia ajustable (0–500 Ω) para simular diferentes valores de resistencia. La prueba se realiza conectando el dispositivo a un conector REM o no REM para monitorizar en tiempo real la resistencia de contacto entre la placa del electrodo negativo y la piel del paciente. Cuando el valor de resistencia supera el rango seguro, el sistema emite una alarma automáticamente y detiene la corriente para evitar quemaduras por área de contacto insuficiente o desprendimiento. La interfaz de prueba del instrumento se muestra en la Figura 11.
Figura 11 Interfaz de prueba REM
4. Conclusiones y perspectivas
Este artículo diseña e implementa un analizador electroquirúrgico de alta frecuencia y alto rendimiento basado en un osciloscopio. Mediante un diseño modular de hardware y la optimización de algoritmos de software, resuelve con éxito los obstáculos técnicos de los analizadores domésticos en la simulación de carga dinámica, la adquisición de señales de alta precisión y la detección de seguridad. La verificación experimental demuestra que el analizador posee un alto ancho de banda (200 MHz), un amplio rango (potencia 0-500 W, corriente de fuga 0-1000 mA), alta precisión (error de potencia ≤5 %, error de corriente de fuga ≤2.5 %) y capacidad de prueba automatizada, lo que cumple plenamente con los requisitos de la especificación de calibración JJF1217-2025. [ 2 ] Además, su función de simulación de carga dinámica (0-6400 Ω, paso de 1 Ω) y sus modos de prueba multifuncionales (potencia, corriente de fuga, alarma REM, etc.) proporcionan herramientas fiables para la evaluación del rendimiento y la calibración de seguridad de unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia. Esta investigación rompe con el monopolio técnico de los equipos importados, cubre la brecha existente en los equipos nacionales de pruebas médicas de alta gama y es fundamental para promover el control independiente de la cadena de suministro de equipos médicos y reducir los costes de operación y mantenimiento de las instituciones médicas.
Referencias
- 202-2021 Equipos electromédicos – Parte 2-2: Requisitos particulares para la seguridad básica y el rendimiento básico de equipos y accesorios quirúrgicos de alta frecuencia [S]
- JJF 1217-2025. Especificación de calibración de unidades electroquirúrgicas de alta frecuencia [S]
- Chen Guangfei. Investigación y diseño de un analizador electroquirúrgico de alta frecuencia [J]. Beijing Biomedical Engineering, 2009, 28(4):342-345.
[4] Huang Hua, Liu Yajun. Breve análisis del diseño del circuito de medición y adquisición de potencia del analizador electroquirúrgico de alta frecuencia QA-Es [J]. China Medical Equipment, 2013, 28(01): 113-115.
[5] Chen Shangwen, Pruebas de rendimiento y control de calidad de la unidad electroquirúrgica médica de alta frecuencia [J]. Tecnología de cálculo y pruebas, 2018, 45(08):67~69.
[6] Chen Guangfei, Zhou Dan. Investigación sobre el método de calibración de analizadores electroquirúrgicos de alta frecuencia [J]. Medical and Health Equipment, 2009, 30(08):9~10+19.
[ 7 ] He Min, Zeng Qiao, Liu Hanwei, Wu Jingbiao (autor correspondiente). Análisis y comparación de métodos de prueba de potencia de salida electroquirúrgica de alta frecuencia [J]. Medical Equipment, 2021, (34): 13-0043-03.
[ 8 ] Zhao Yuxiang, Liu Jixiang, Lu Jia, et al. Práctica y debate sobre el control de calidad y los métodos de prueba de la unidad electroquirúrgica de alta frecuencia. China Medical Equipment, 2012, 27(11):1561-1562.
[ 9 ] Duan Qiaofeng, Gao Shan, Zhang Xuehao. Discusión sobre la corriente de fuga de alta frecuencia en equipos quirúrgicos de alta frecuencia. Información sobre Dispositivos Médicos de China, 2013, 19(10): 159-167.
Sobre la autora
Acerca del autor: Shan Chao, ingeniero sénior, intereses de investigación: pruebas de calidad y evaluación de productos de dispositivos médicos e investigación relacionada.
Acerca del autor: Qiang Xiaolong, técnico jefe asociado, intereses de investigación: evaluación de calidad y estandarización de pruebas de dispositivos médicos activos.
Acerca del autor: Liu Jiming, estudiante de pregrado, dirección de investigación: diseño y desarrollo de medición y control.
Autor correspondiente
Zhang Chao, maestría, su principal área de investigación es el diseño y desarrollo de medición y control, correo electrónico: [email protected]
