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KP2021 高周波電気外科分析機とネットワーク分析機の利用方法
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KP2021 高周波電気外科分析機とネットワーク分析機の利用方法

2025-09-08
Latest company news about KP2021 高周波電気外科分析機とネットワーク分析機の利用方法
概要

非侵襲的な高周波(RF)皮膚引き締め技術であるサーマクールは、医療美容分野で広く使用されています。動作周波数が1MHz~5MHzに増加するにつれて、試験では表皮効果、近接効果、寄生パラメータなどの課題に直面します。GB 9706.202-2021規格に基づき、この記事では、KP2021高周波電気外科アナライザとベクトルネットワークアナライザ(VNA)の電力測定、インピーダンス分析、性能検証における統合的な応用について探求します。最適化された戦略を通じて、これらのツールはサーマクールデバイスの安全性と有効性を保証します。

キーワード: サーマクール; KP2021高周波電気外科アナライザ; ネットワークアナライザ; 高周波試験; 

IEC 60601-2-2規格; 表皮効果; 寄生パラメータ

はじめに

サーマクールは、深部のコラーゲン層を加熱して再生を促進し、皮膚の引き締めとアンチエイジング効果を実現する非侵襲的なRF皮膚引き締め技術です。医療美容デバイスとして、そのRF出力の安定性、安全性、および性能の一貫性が重要です。IEC 60601-2-2およびその中国版であるGB 9706.202-2021によると、RF医療機器は、臨床の安全性と有効性を確保するために、出力電力、漏れ電流、およびインピーダンス整合の試験が必要です。

高周波電気外科デバイスは、高密度、高周波電流を利用して局所的な熱効果を生み出し、組織を切断および凝固のために蒸発または破壊します。これらのデバイスは、通常200kHz~5MHzの範囲で動作し、開放手術(例:一般外科、婦人科)および内視鏡手術(例:腹腔鏡検査、胃鏡検査)で広く使用されています。従来の電気外科ユニットは、有意な切断と止血のために400kHz~650kHz(例:512kHz)で動作しますが、高周波デバイス(1MHz~5MHz)は、熱損傷を軽減しながら、より細かい切断と凝固を可能にし、美容整形外科および皮膚科に適しています。低温RFナイフや美容RFシステムなどの高周波デバイスが登場するにつれて、試験の課題は深刻化しています。GB 9706.202-2021規格、特に条項201.5.4は、測定器と試験抵抗器に厳しい要件を課しており、従来の方式では不十分です。

KP2021高周波電気外科アナライザとベクトルネットワークアナライザ(VNA)は、サーマクールの試験において重要な役割を果たします。この記事では、品質管理、製造検証、およびメンテナンスにおけるその応用を検証し、高周波試験の課題を分析し、革新的なソリューションを提案します。

KP2021高周波電気外科アナライザの概要と機能

KINGPO Technologyが開発したKP2021は、高周波電気外科ユニット(ESU)用の精密試験器です。その主な機能は次のとおりです。

  • 広い測定範囲: 電力(0-500W、±3%または±1W)、電圧(0-400V RMS、±2%または±2V)、電流(2mA-5000mA、±1%)、高周波漏れ電流(2mA-5000mA、±1%)、負荷インピーダンス(0-6400Ω、±1%)。
  • 周波数範囲: 50kHz~200MHz、連続、パルス、および刺激モードをサポート。
  • 多様な試験モード: RF電力測定(モノポーラ/バイポーラ)、電力負荷曲線試験、漏れ電流測定、およびREM/ARM/CQM(リターン電極モニタリング)試験。
  • 自動化と互換性: 自動試験をサポートし、Valleylab、Conmed、Erbeなどのブランドと互換性があり、LIMS/MESシステムと統合されています。

IEC 60601-2-2に準拠したKP2021は、R&D、生産品質管理、および病院設備のメンテナンスに最適です。

ネットワークアナライザの概要と機能

ベクトルネットワークアナライザ(VNA)は、Sパラメータ(散乱パラメータ、反射係数S11および伝送係数S21を含む)などのRFネットワークパラメータを測定します。医療用RFデバイス試験におけるその応用には、以下が含まれます。

  • インピーダンス整合: RFエネルギー伝送効率を評価し、反射損失を削減して、さまざまな皮膚インピーダンス下での安定した出力を確保します。
  • 周波数応答分析: 広い帯域(10kHz~20MHz)にわたる振幅と位相応答を測定し、寄生パラメータからの歪みを特定します。
  • インピーダンススペクトル測定: スミスチャート分析を通じて抵抗、リアクタンス、および位相角を定量化し、GB 9706.202-2021への準拠を確保します。
  • 互換性: 最新のVNA(例:Keysight、Anritsu)は、0.1dBの精度で最大70GHzの周波数をカバーし、RF医療デバイスの研究開発と検証に適しています。

これらの機能により、VNAはサーマクールのRFチェーンを分析するのに理想的であり、従来の電力計を補完します。

高周波試験における標準要件と技術的課題
GB 9706.202-2021規格の概要

GB 9706.202-2021の条項201.5.4は、高周波電流を測定する機器が、10kHzからデバイスの基本周波数の5倍までの範囲で、少なくとも5%の真の実効値(RMS)精度を提供することを義務付けています。試験抵抗器は、試験消費電力の少なくとも50%の定格電力を持つ必要があり、抵抗成分の精度は3%以内、インピーダンス位相角は同じ周波数範囲で8.5°を超えないようにする必要があります。

これらの要件は、従来の500kHz電気外科ユニットでは管理可能ですが、4MHzを超えるサーマクールデバイスは、抵抗器のインピーダンス特性が電力測定と性能評価の精度に直接影響するため、重大な課題に直面しています。

高周波における抵抗器の主な特性
表皮効果

表皮効果により、高周波電流が導体の表面に集中し、有効導電面積が減少し、抵抗器の実際の抵抗がDCまたは低周波の値と比較して増加します。これにより、10%を超える電力計算誤差が発生する可能性があります。

近接効果

近接効果は、密接に配置された導体で表皮効果と同時に発生し、磁場相互作用により不均一な電流分布を悪化させます。サーマクールのRFプローブと負荷設計では、これにより損失と熱的不安定性が増加します。

寄生パラメータ

高周波では、抵抗器は無視できない寄生インダクタンス(L)と静電容量(C)を示し、複合インピーダンスZ = R + jX(X = XL - XC)を形成します。寄生インダクタンスはリアクタンスXL = 2πfLを生成し、周波数とともに増加し、寄生静電容量はリアクタンスXC = 1/(2πfC)を生成し、周波数とともに減少します。これにより、0°からの位相角偏差が発生し、8.5°を超える可能性があり、規格に違反し、不安定な出力または過熱のリスクがあります。

反応性パラメータ

誘導性(XL)および容量性(XC)リアクタンスによって駆動される反応性パラメータは、インピーダンスZ = R + jXに寄与します。XLとXCが不均衡または過剰である場合、位相角が大幅に逸脱し、力率とエネルギー伝送効率が低下します。

非誘導抵抗器の限界

薄膜、厚膜、またはカーボン膜構造を使用して寄生インダクタンスを最小限に抑えるように設計された非誘導抵抗器は、4MHz以上でも課題に直面しています。

  • 残留寄生インダクタンス: わずかなインダクタンスでも、高周波では大きなリアクタンスが発生します。
  • 寄生静電容量: 容量性リアクタンスが減少し、共振が発生し、純粋な抵抗から逸脱します。
  • 広帯域安定性: 10kHz~20MHzで位相角≤8.5°および抵抗精度±3%を維持することは困難です。
  • 高電力消費: 薄膜構造は熱放散が低く、電力処理を制限するか、複雑な設計が必要になります。
サーマクール試験におけるKP2021とVNAの統合的な応用
試験ワークフロー設計
  1. 準備: KP2021をサーマクールデバイスに接続し、負荷インピーダンス(例:皮膚をシミュレートするために200Ω)を設定します。VNAをRFチェーンに統合し、ケーブルの寄生パラメータを排除するために校正します。
  2. 電力と漏れ試験: KP2021は、出力電力、電圧/電流RMS、および漏れ電流を測定し、GB規格への準拠を確保し、REM機能を監視します。
  3. インピーダンスと位相角分析: VNAは周波数帯域をスキャンし、Sパラメータを測定し、位相角を計算します。8.5°を超える場合は、整合ネットワークまたは抵抗器構造を調整します。
  4. 高周波効果補償: KP2021のパルスモード試験は、VNAの時間領域反射測定(TDR)と組み合わせて、信号歪みを特定し、デジタルアルゴリズムで誤差を補償します。
  5. 検証とレポート: データを自動化されたシステムに統合し、電力負荷曲線とインピーダンススペクトルを備えたGB 9706.202-2021準拠のレポートを生成します。

KP2021は、皮膚インピーダンス(50~500Ω)をシミュレートして、皮膚/近接効果を定量化し、読み取り値を修正します。VNAのS11測定は、寄生パラメータを計算し、力率が1に近くなるようにします。

革新的なソリューション
抵抗器材料と構造の最適化
  • 低インダクタンス設計: 薄膜、厚膜、またはカーボン膜抵抗器を使用し、巻線構造を避けます。
  • 低寄生静電容量: パッケージングとピン設計を最適化して、接触面積を最小限に抑えます。
  • 広帯域インピーダンス整合: 並列の低値抵抗器を使用して、寄生効果を低減し、位相角の安定性を維持します。
高精度高周波機器
  • 真の実効値(RMS)測定: KP2021とVNAは、30kHz~20MHzの非正弦波形測定をサポートしています。
  • 広帯域センサー: 低損失、高直線性プローブを選択し、寄生パラメータを制御します。
校正と検証

精度を確保するために、認定された高周波源を使用してシステムを定期的に校正します。

試験環境と接続の最適化
  • 短いリード線と同軸接続: 高周波同軸ケーブルを使用して、損失と寄生パラメータを最小限に抑えます。
  • シールドと接地: 電磁シールドと適切な接地を実装して、干渉を低減します。
  • インピーダンス整合ネットワーク: エネルギー伝送効率を最大化するネットワークを設計します。
革新的な試験方法
  • デジタル信号処理: フーリエ変換を適用して、寄生歪みを分析および修正します。
  • 機械学習: 高周波動作をモデル化および予測し、試験パラメータを自動調整します。
  • 仮想計測: ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて、リアルタイムモニタリングとデータ修正を行います。
ケーススタディ

4MHzサーマクールシステムの試験では、最初の結果として5%の電力偏差と10°の位相角が示されました。KP2021は過剰な漏れ電流を特定し、VNAは0.1μHの寄生インダクタンスを検出しました。低インダクタンス抵抗器に交換し、整合ネットワークを最適化した後、位相角は5°に低下し、電力精度は±2%に達し、規格を満たしました。

結論

GB 9706.202-2021規格は、高周波環境における従来の試験の限界を強調しています。KP2021とVNAの統合的な使用は、表皮効果や寄生パラメータなどの課題に対処し、サーマクールデバイスが安全性と有効性の基準を満たすことを保証します。機械学習と仮想計測を組み込んだ将来の進歩は、高周波医療機器の試験能力をさらに向上させるでしょう。


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

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ニュース詳細
KP2021 高周波電気外科分析機とネットワーク分析機の利用方法
2025-09-08
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概要

非侵襲的な高周波(RF)皮膚引き締め技術であるサーマクールは、医療美容分野で広く使用されています。動作周波数が1MHz~5MHzに増加するにつれて、試験では表皮効果、近接効果、寄生パラメータなどの課題に直面します。GB 9706.202-2021規格に基づき、この記事では、KP2021高周波電気外科アナライザとベクトルネットワークアナライザ(VNA)の電力測定、インピーダンス分析、性能検証における統合的な応用について探求します。最適化された戦略を通じて、これらのツールはサーマクールデバイスの安全性と有効性を保証します。

キーワード: サーマクール; KP2021高周波電気外科アナライザ; ネットワークアナライザ; 高周波試験; 

IEC 60601-2-2規格; 表皮効果; 寄生パラメータ

はじめに

サーマクールは、深部のコラーゲン層を加熱して再生を促進し、皮膚の引き締めとアンチエイジング効果を実現する非侵襲的なRF皮膚引き締め技術です。医療美容デバイスとして、そのRF出力の安定性、安全性、および性能の一貫性が重要です。IEC 60601-2-2およびその中国版であるGB 9706.202-2021によると、RF医療機器は、臨床の安全性と有効性を確保するために、出力電力、漏れ電流、およびインピーダンス整合の試験が必要です。

高周波電気外科デバイスは、高密度、高周波電流を利用して局所的な熱効果を生み出し、組織を切断および凝固のために蒸発または破壊します。これらのデバイスは、通常200kHz~5MHzの範囲で動作し、開放手術(例:一般外科、婦人科)および内視鏡手術(例:腹腔鏡検査、胃鏡検査)で広く使用されています。従来の電気外科ユニットは、有意な切断と止血のために400kHz~650kHz(例:512kHz)で動作しますが、高周波デバイス(1MHz~5MHz)は、熱損傷を軽減しながら、より細かい切断と凝固を可能にし、美容整形外科および皮膚科に適しています。低温RFナイフや美容RFシステムなどの高周波デバイスが登場するにつれて、試験の課題は深刻化しています。GB 9706.202-2021規格、特に条項201.5.4は、測定器と試験抵抗器に厳しい要件を課しており、従来の方式では不十分です。

KP2021高周波電気外科アナライザとベクトルネットワークアナライザ(VNA)は、サーマクールの試験において重要な役割を果たします。この記事では、品質管理、製造検証、およびメンテナンスにおけるその応用を検証し、高周波試験の課題を分析し、革新的なソリューションを提案します。

KP2021高周波電気外科アナライザの概要と機能

KINGPO Technologyが開発したKP2021は、高周波電気外科ユニット(ESU)用の精密試験器です。その主な機能は次のとおりです。

  • 広い測定範囲: 電力(0-500W、±3%または±1W)、電圧(0-400V RMS、±2%または±2V)、電流(2mA-5000mA、±1%)、高周波漏れ電流(2mA-5000mA、±1%)、負荷インピーダンス(0-6400Ω、±1%)。
  • 周波数範囲: 50kHz~200MHz、連続、パルス、および刺激モードをサポート。
  • 多様な試験モード: RF電力測定(モノポーラ/バイポーラ)、電力負荷曲線試験、漏れ電流測定、およびREM/ARM/CQM(リターン電極モニタリング)試験。
  • 自動化と互換性: 自動試験をサポートし、Valleylab、Conmed、Erbeなどのブランドと互換性があり、LIMS/MESシステムと統合されています。

IEC 60601-2-2に準拠したKP2021は、R&D、生産品質管理、および病院設備のメンテナンスに最適です。

ネットワークアナライザの概要と機能

ベクトルネットワークアナライザ(VNA)は、Sパラメータ(散乱パラメータ、反射係数S11および伝送係数S21を含む)などのRFネットワークパラメータを測定します。医療用RFデバイス試験におけるその応用には、以下が含まれます。

  • インピーダンス整合: RFエネルギー伝送効率を評価し、反射損失を削減して、さまざまな皮膚インピーダンス下での安定した出力を確保します。
  • 周波数応答分析: 広い帯域(10kHz~20MHz)にわたる振幅と位相応答を測定し、寄生パラメータからの歪みを特定します。
  • インピーダンススペクトル測定: スミスチャート分析を通じて抵抗、リアクタンス、および位相角を定量化し、GB 9706.202-2021への準拠を確保します。
  • 互換性: 最新のVNA(例:Keysight、Anritsu)は、0.1dBの精度で最大70GHzの周波数をカバーし、RF医療デバイスの研究開発と検証に適しています。

これらの機能により、VNAはサーマクールのRFチェーンを分析するのに理想的であり、従来の電力計を補完します。

高周波試験における標準要件と技術的課題
GB 9706.202-2021規格の概要

GB 9706.202-2021の条項201.5.4は、高周波電流を測定する機器が、10kHzからデバイスの基本周波数の5倍までの範囲で、少なくとも5%の真の実効値(RMS)精度を提供することを義務付けています。試験抵抗器は、試験消費電力の少なくとも50%の定格電力を持つ必要があり、抵抗成分の精度は3%以内、インピーダンス位相角は同じ周波数範囲で8.5°を超えないようにする必要があります。

これらの要件は、従来の500kHz電気外科ユニットでは管理可能ですが、4MHzを超えるサーマクールデバイスは、抵抗器のインピーダンス特性が電力測定と性能評価の精度に直接影響するため、重大な課題に直面しています。

高周波における抵抗器の主な特性
表皮効果

表皮効果により、高周波電流が導体の表面に集中し、有効導電面積が減少し、抵抗器の実際の抵抗がDCまたは低周波の値と比較して増加します。これにより、10%を超える電力計算誤差が発生する可能性があります。

近接効果

近接効果は、密接に配置された導体で表皮効果と同時に発生し、磁場相互作用により不均一な電流分布を悪化させます。サーマクールのRFプローブと負荷設計では、これにより損失と熱的不安定性が増加します。

寄生パラメータ

高周波では、抵抗器は無視できない寄生インダクタンス(L)と静電容量(C)を示し、複合インピーダンスZ = R + jX(X = XL - XC)を形成します。寄生インダクタンスはリアクタンスXL = 2πfLを生成し、周波数とともに増加し、寄生静電容量はリアクタンスXC = 1/(2πfC)を生成し、周波数とともに減少します。これにより、0°からの位相角偏差が発生し、8.5°を超える可能性があり、規格に違反し、不安定な出力または過熱のリスクがあります。

反応性パラメータ

誘導性(XL)および容量性(XC)リアクタンスによって駆動される反応性パラメータは、インピーダンスZ = R + jXに寄与します。XLとXCが不均衡または過剰である場合、位相角が大幅に逸脱し、力率とエネルギー伝送効率が低下します。

非誘導抵抗器の限界

薄膜、厚膜、またはカーボン膜構造を使用して寄生インダクタンスを最小限に抑えるように設計された非誘導抵抗器は、4MHz以上でも課題に直面しています。

  • 残留寄生インダクタンス: わずかなインダクタンスでも、高周波では大きなリアクタンスが発生します。
  • 寄生静電容量: 容量性リアクタンスが減少し、共振が発生し、純粋な抵抗から逸脱します。
  • 広帯域安定性: 10kHz~20MHzで位相角≤8.5°および抵抗精度±3%を維持することは困難です。
  • 高電力消費: 薄膜構造は熱放散が低く、電力処理を制限するか、複雑な設計が必要になります。
サーマクール試験におけるKP2021とVNAの統合的な応用
試験ワークフロー設計
  1. 準備: KP2021をサーマクールデバイスに接続し、負荷インピーダンス(例:皮膚をシミュレートするために200Ω)を設定します。VNAをRFチェーンに統合し、ケーブルの寄生パラメータを排除するために校正します。
  2. 電力と漏れ試験: KP2021は、出力電力、電圧/電流RMS、および漏れ電流を測定し、GB規格への準拠を確保し、REM機能を監視します。
  3. インピーダンスと位相角分析: VNAは周波数帯域をスキャンし、Sパラメータを測定し、位相角を計算します。8.5°を超える場合は、整合ネットワークまたは抵抗器構造を調整します。
  4. 高周波効果補償: KP2021のパルスモード試験は、VNAの時間領域反射測定(TDR)と組み合わせて、信号歪みを特定し、デジタルアルゴリズムで誤差を補償します。
  5. 検証とレポート: データを自動化されたシステムに統合し、電力負荷曲線とインピーダンススペクトルを備えたGB 9706.202-2021準拠のレポートを生成します。

KP2021は、皮膚インピーダンス(50~500Ω)をシミュレートして、皮膚/近接効果を定量化し、読み取り値を修正します。VNAのS11測定は、寄生パラメータを計算し、力率が1に近くなるようにします。

革新的なソリューション
抵抗器材料と構造の最適化
  • 低インダクタンス設計: 薄膜、厚膜、またはカーボン膜抵抗器を使用し、巻線構造を避けます。
  • 低寄生静電容量: パッケージングとピン設計を最適化して、接触面積を最小限に抑えます。
  • 広帯域インピーダンス整合: 並列の低値抵抗器を使用して、寄生効果を低減し、位相角の安定性を維持します。
高精度高周波機器
  • 真の実効値(RMS)測定: KP2021とVNAは、30kHz~20MHzの非正弦波形測定をサポートしています。
  • 広帯域センサー: 低損失、高直線性プローブを選択し、寄生パラメータを制御します。
校正と検証

精度を確保するために、認定された高周波源を使用してシステムを定期的に校正します。

試験環境と接続の最適化
  • 短いリード線と同軸接続: 高周波同軸ケーブルを使用して、損失と寄生パラメータを最小限に抑えます。
  • シールドと接地: 電磁シールドと適切な接地を実装して、干渉を低減します。
  • インピーダンス整合ネットワーク: エネルギー伝送効率を最大化するネットワークを設計します。
革新的な試験方法
  • デジタル信号処理: フーリエ変換を適用して、寄生歪みを分析および修正します。
  • 機械学習: 高周波動作をモデル化および予測し、試験パラメータを自動調整します。
  • 仮想計測: ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて、リアルタイムモニタリングとデータ修正を行います。
ケーススタディ

4MHzサーマクールシステムの試験では、最初の結果として5%の電力偏差と10°の位相角が示されました。KP2021は過剰な漏れ電流を特定し、VNAは0.1μHの寄生インダクタンスを検出しました。低インダクタンス抵抗器に交換し、整合ネットワークを最適化した後、位相角は5°に低下し、電力精度は±2%に達し、規格を満たしました。

結論

GB 9706.202-2021規格は、高周波環境における従来の試験の限界を強調しています。KP2021とVNAの統合的な使用は、表皮効果や寄生パラメータなどの課題に対処し、サーマクールデバイスが安全性と有効性の基準を満たすことを保証します。機械学習と仮想計測を組み込んだ将来の進歩は、高周波医療機器の試験能力をさらに向上させるでしょう。


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