Medidor de conector Luer ISO 80369-7 com conicidade de 6%
2026-01-09
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Norma ISO 80369-7:2021 ′′ Normas de dimensões e desempenho para conectores e medidores de referência Luer
Na engenharia de dispositivos médicos, a integridade dos conectores de pequeno diâmetro é essencial para a segurança do paciente e a confiabilidade do sistema.ISO 80369-7:2021, "Conectores de pequeno diâmetro para líquidos e gases em aplicações sanitárias - Parte 7: Conectores para aplicações intravasculares ou hipodérmicas," define critérios dimensional e funcional rigorosos para os conectores LuerEsta norma substitui a ISO 594-1 e a ISO 594-2, incorporando tolerâncias melhoradas, classificações de materiais e protocolos de teste para minimizar falhas de ligação e vazamentos nos sistemas vasculares.
ISO 80369-7 Medidor de tomada masculina para conectores Luer
Esta visão geral técnica examina a norma ISO 80369-7:2021 em profundidade, enfatizando as normas mínimas para os gabaritos de enchufe de referência masculinos utilizados para verificar os conectores Luer femininos.funções de calibre na conformidade, características-chave e implicações da garantia da qualidade.
Descrição geral da norma ISO 80369-7:2021
A ISO lançou a ISO 80369-7:2021 em maio de 2021 para conectores de pequeno diâmetro cônicos de 6% (Luer) em aplicações intravasculares ou hipodérmicas.assegurar a não interconectividade com outras séries ISO 80369 para evitar ligações cruzadas entre diferentes sistemas médicos.
As revisões de 2016 incluem tolerâncias refinadas para a fabricabilidade, distinções entre materiais semi-rígidos (módulo de 700-3,433 MPa) e rígidos (> 3.433 MPa) e avaliações aprimoradas de usabilidade.Estes estão alinhados com os objetivos da ISO 80369, ensaios de tensão para fugas de fluido/ar, fissuração por tensão, resistência à separação axial, binário de desvinculação e prevenção de sobrecarga.
Medidores de enchufe de referência masculinos na verificação da conformidade
Os manômetros de enchufe de referência masculinos servem como ferramentas "go/no-go" para avaliar a precisão dimensional e o desempenho funcional do conector Luer feminino.Eles replicam os perfis cônicos do padrão para detectar defeitos que podem causar problemas clínicos.
Os medidores avaliam a conformidade cônica, a compatibilidade do fio e a eficácia da vedação sob condições de pressão de 300 kPa.onde os desvios possam causar fugas ou contaminação.
Os fabricantes de boa reputação produzem medidores de aço endurecido (HRC 58-62) com calibração ISO 17025 para a rastreabilidade.O conífero de 6% corresponde ao perfil da norma para os requisitos de teste de não interconectividade e desempenho.
Exemplo de especificações do produto: Kingpo ISO 80369-7 Medidor de contato masculino
Parâmetro
Especificações
Local de origem
China
Nome da marca
Kingpo.
Número do modelo
A norma ISO 80369-7
Padrão
A norma ISO 80369-7
Materiais
Aço de dureza
Dureza
HRC 58-62
Certificação
Certificado de calibração ISO 17025
Principais características do projeto
6% de coníferas; pressão nominal de 300 kPa
Especificações e requisitos essenciais dos medidores conformes
A norma ISO 80369-7:2021 especifica os conectores de referência como pontos de referência de calibre com os seguintes requisitos críticos:
Tolerâncias DimensionaisOs desenhos do anexo B para os conectores de deslizamento e bloqueio garantem um encaixe à prova de vazamento
Material e durezaO aço endurecido (HRC 58-62) resiste à utilização repetida
Pressão nominal¢ Validação a 300 kPa simula pressões de fluidos médicos
Testes de desempenho (Cláusula 6)¢ Protocolos de ensaio abrangentes para a verificação da fiabilidade
Ensaios de desempenho obrigatórios
Tipo de ensaio
Requisito/Detais
Desempenho mínimo
Fugas de fluido
Método de decadência de pressão ou de pressão positiva
Não há fugas
Fugas de ar sub-atmosférico
Aplicação a vácuo
Não há fugas
Resistência ao estresse
Exposição e carga química
Sem rachaduras.
Resistência à separação axial
Deslizamento: 35 N; bloqueio: 80 N (segurança mínima)
Mantido durante 15 s
Torque de desvio (apenas bloqueio)
Torque mínimo para resistir ao afrouxamento
≥ 0,08 N*m
Resistência à dominação
Prevenir danos ao fio durante a montagem
Não há substituição
Conector de referência ISO 80369-7 e aparelho de ensaio ISO 80369-20
Reforçar o controlo da qualidade e o cumprimento da regulamentação
O uso de medidores ISO 80369-7 em protocolos detecta precocemente as não-conformidades, reduzindo os riscos de recall e alinhando-se com os requisitos da FDA 21 CFR e da UE MDR.prevenção de eventos adversos clínicos.
Principais benefícios do cumprimento
Mitigação do risco de falhas de ligação que causem danos ao doente
Eficiência através de processos de calibração rastreáveis
Acesso ao mercado facilitado e aprovação regulamentar
Apoio ao desenvolvimento de materiais e de projetos inovadores
Perguntas Frequentes
Quais são os principais objetivos da norma ISO 80369-7:2021?
Define as dimensões e o desempenho dos conectores Luer para ligações intravasculares seguras e prevenção de ligações erradas.
Como é que os manuais de referência masculinos verificam os conectores Luer femininos?
Eles avaliam a precisão dimensional, o engajamento cônico e o desempenho em relação às referências do anexo C, incluindo os ensaios de fuga e separação.
O que distingue a ISO 80369-7 da ISO 594?
A ISO 80369-7 adiciona tolerâncias mais rigorosas, classes de materiais e testes integrados de deslizamento / bloqueio, dando prioridade à não interconectividade.
Que materiais e durezas são necessários para os medidores?
O aço endurecido a HRC 58-62 garante precisão e durabilidade para testes repetidos.
Porque é que o conífer de 6% é crítico?
Esta norma garante a conformidade cónica para os acessórios seguros e resistentes a fugas nos sistemas hipodérmicos e intravenosos.
Quais os testes funcionais exigidos pela cláusula 6?
Fugas de fluido/ar, fissuração por tensão, resistência axial (35-80 N), binário de desvio (≥ 0,08 N*m) e prevenção de sobrecarga.
Como é que a ISO 80369-7 lida com a rigidez dos materiais?
Separa os requisitos de semi-rígidos e rígidos por módulo para flexibilidade de projeto.
Onde se podem adquirir medidores de referência conformes?
Fornecedores como a Kingpo, a Enersol e a Medi-Luer oferecem produtos calibrados que satisfazem os requisitos normalizados.
Em resumo, a ISO 80369-7:2021 avança a padronização dos conectores Luer, com manômetros de enchufe de referência masculinos que mantêm limiares dimensionais e de desempenho.e inovação nos dispositivos médicos.
Vista mais
Desafios de ensaio da unidade eletrocirúrgica de alta frequência (ESU): medição precisa para 4-6,75 MHz
2026-01-04
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Desafios de ensaio da Unidade Electrocirúrgica de Alta Frequência (ESU): medição precisa para geradores de 4-6,75 MHz nos termos da IEC 60601-2-2
Publicação: Janeiro de 2026
Unidades electrossirúrgicas (UES), também conhecidas como geradores electrossirúrgicos ou "electro-facas"," são dispositivos médicos críticos usados na cirurgia para cortar e coagular tecidos com corrente elétrica de alta frequênciaÀ medida que a tecnologia ESU avança, os modelos mais novos operam em frequências fundamentais mais elevadas, como 4 MHz ou 6,75 MHz, para melhorar a precisão e reduzir a propagação térmica.O ensaio destas ESU de alta frequência apresenta desafios significativos para a conformidade com a norma IEC 60601-2-2 (norma internacional para a segurança e o desempenho dos equipamentos cirúrgicos de alta frequência).
Concepções errôneas comuns no ensaio ESU de alta frequência
Um mal-entendido frequente é que as resistências externas são obrigatórias para medições acima de 4 MHz.Na realidade, o limiar de 4 MHz é apenas ilustrativo e não uma regra estrita.
As resistências de carga de alta frequência são afetadas por:
Tipo de resistor (por exemplo, de arame enrolado ou de película espessa)
Composição do material
Indutividade/capacidade parasitária
Estes fatores causam curvas de impedância irregulares em diferentes frequências.Testes precisos exigem a verificação de resistores utilizando um medidor de LCR ou analisador de rede vetorial para garantir a conformidade de baixa reatância e ângulo de fase.
Da mesma forma, as alegações de que as resistências externas são sempre necessárias acima de 4 MHz ignoram os requisitos essenciais da IEC 60601-2-2.
Requisitos essenciais da IEC 60601-2-2 para o equipamento de ensaio
A norma (última edição: 2017 com alteração 1:2023) exige instrumentação precisa em cláusulas relacionadas com o equipamento de ensaio (aproximadamente 201.15.101 ou equivalente nas secções de ensaio de desempenho):
Instruments measuring high-frequency current (including voltmeter/current sensor combinations) must provide true RMS values with ≥5% accuracy from 10 kHz to 5× the fundamental frequency of the ESU mode under test.
As resistências de ensaio devem ter uma potência nominal ≥ 50% da carga de ensaio, uma precisão resistiva, de preferência, inferior a 3%, e um ângulo de fase de impedância ≤ 8,5° na mesma faixa de frequência.
Os instrumentos de tensão exigem uma tensão nominal de pico esperada ≥ 150%, com uma precisão de calibração < 5%.
"Frequência fundamental" é a linha espectral de maior amplitude na potência máxima de saída em circuito aberto.
Para um fundamental de 4 MHz, o instrumento deve medir com precisão até 20 MHz; para 6,75 MHz, até 33,75 MHz.
As formas de onda típicas da ESU (corte, coagulação, mistura) mostradas num osciloscópio é essencial para capturas precisas de modos de alta frequência.
Limitações dos analisadores eletrocirúrgicos comerciais
A maioria dos analisadores ESU disponíveis no mercado são otimizados para geradores convencionais (fundamentais ~ 0,3 ‰ 1 MHz).não é garantida a precisão verdadeira do RMS até 5x fundamental para as unidades de alta frequência.
Tabela de comparação dos analistas ESU mais populares (Atualização de 2026)
Modelo
Fabricante
Corrente máxima RMS
Faixa de potência
Carga interna
Osciloscópio/Espectro integrado
Notas sobre frequência/largura de banda
QA-ES III
Fluke Biomédica
Até 5,5 A
De alta potência
Variavel (selecionável pelo utilizador)
Saída BNC para âmbito externo
Optimizado para ESU modernas de alta potência; sem largura de banda superior explícita, fundamentos validados de ~ 2 MHz
vPad-RF / vPad-ESU
Datrend Systems
Até 8,5 A
0·999 W
Cargas RF de alta potência
Sim (osciloscópio e espectro digitais HF)
Baseado em DSP; eficaz para ESU padrão, queda potencial de precisão acima de ~10 ∼12 MHz estimada
Uni-Therm
Rigel Medical
Até 8 A
De alta potência
0 ̊5115 Ω (baixa indutividade)
Exibição de forma de onda
Excelente para alta corrente; cargas de baixa inductância, mas sem reivindicações específicas > 5 MHz
ESU-2400 / ESU-2400H
Grupo BC
Até 8 A
De alta potência
0 ̊6400 Ω (1 passos Ω)
Display gráfico de forma de onda
Tecnologia DFA® para ondas pulsadas; forte para saídas complexas, largura de banda não explicitamente > 20 MHz
Principais informações: as alegações de largura de banda do fabricante cobrem tipicamente a amostragem, não a precisão total exigida pela IEC para os fundamentos de alta frequência.As características de alta frequência dos resistores (desvios do ângulo de fase) continuam a ser o principal gargalo.
As resistências de carga não indutivas são críticas para testes de RF precisos verificar o ângulo de fase na frequência alvo.
Melhores práticas recomendadas para os ensaios de ESU de alta frequência
Para assegurar a conformidade e a segurança do doente:
UtilizaçãoResistências não indutivas verificadas(customizado ou testado a uma frequência/potência específica através do analisador LCR/de rede).
Emparelhado com umosciloscópio de largura de banda elevadapara a captura direta de forma de onda e para cálculos manuais.
Observaçãoângulo de fase(deve ser ≤ 8,5°) e evitar cargas internas no analisador, se não verificadas para a sua frequência.
Para os valores fundamentais ≥ 4 MHz, evitar a dependência exclusivamente de analisadores comerciais/verificação cruzada com métodos osciloscópicos.
Os testes de dispositivos médicos exigem rigor. Medidas apressadas ou incorretas podem comprometer a segurança.
Fontes e leitura adicional:
IEC 60601-2-2:2017+AMD1:2023
Fluke Biomedical QA-ES III Documentação
Datrend especificações vPad-RF
Dados do produto Rigel Uni-Therm & BC Group ESU-2400
Para soluções de aquisição ou testes personalizados, consulte engenheiros biomédicos certificados especializados em validação de ESU de alta frequência.
Vista mais
Teste electrossirúrgico de alta frequência utiliza LCR ou malha de alta frequência acima de MHz Implementação de compensação dinâmica de n
2025-10-24
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Implementação de Compensação Dinâmica para Testes de Unidades Eletrocirúrgicas de Alta Frequência Usando Analisadores LCR ou de Rede de Alta Frequência Acima de MHz
Shan Chao1, Qiang Xiaolong2, Zhang Chao3, Liu Jiming3.
(1. Instituto Heilongjiang para Controle de Medicamentos, Harbin 150088, China; 2. Centro de Testes de Dispositivos Médicos da Região Autônoma de Guangxi Zhuang, Nanning 530021, China; 3. Kingpo Technology Development Limited Dongguan 523869; China)
Resumo:
Quando as unidades eletrocirúrgicas (ESUs) operam acima de 1 MHz, a capacitância e a indutância parasitas dos componentes resistivos resultam em características complexas de alta frequência, impactando a precisão dos testes. Este artigo propõe um método de compensação dinâmica baseado em medidores LCR ou analisadores de rede de alta frequência para testadores de unidades eletrocirúrgicas de alta frequência. Ao empregar medição de impedância em tempo real, modelagem dinâmica e algoritmos de compensação adaptativa, o método aborda erros de medição causados por efeitos parasitas. O sistema integra instrumentos de alta precisão e módulos de processamento em tempo real para obter a caracterização precisa do desempenho da ESU. Os resultados experimentais demonstram que, na faixa de 1 MHz a 5 MHz, o erro de impedância é reduzido de 14,8% para 1,8%, e o erro de fase é reduzido de 9,8 graus para 0,8 graus, validando a eficácia e a robustez do método. Estudos estendidos exploram a otimização do algoritmo, a adaptação para instrumentos de baixo custo e aplicações em uma faixa de frequência mais ampla.
Introdução
A unidade eletrocirúrgica (ESU) é um dispositivo indispensável na cirurgia moderna, usando energia elétrica de alta frequência para realizar corte, coagulação e ablação de tecidos. Sua frequência de operação normalmente varia de 1 MHz a 5 MHz para reduzir a estimulação neuromuscular e melhorar a eficiência da transferência de energia. No entanto, em altas frequências, os efeitos parasitas dos componentes resistivos (como capacitância e indutância) afetam significativamente as características de impedância, tornando os métodos de teste tradicionais incapazes de caracterizar com precisão o desempenho da ESU. Esses efeitos parasitas não apenas afetam a estabilidade da potência de saída, mas também podem levar à incerteza na entrega de energia durante a cirurgia, aumentando o risco clínico.
Os métodos tradicionais de teste de ESU são tipicamente baseados em calibração estática, usando cargas fixas para medição. No entanto, em ambientes de alta frequência, a capacitância e a indutância parasitas variam com a frequência, levando a mudanças dinâmicas na impedância. A calibração estática não pode se adaptar a essas mudanças, e os erros de medição podem ser tão altos quanto 15%[2]. Para resolver esse problema, este artigo propõe um método de compensação dinâmica baseado em um medidor LCR ou analisador de rede de alta frequência. Este método compensa os efeitos parasitas por meio de medição em tempo real e um algoritmo adaptativo para garantir a precisão do teste.
As contribuições deste artigo incluem:
Uma estrutura de compensação dinâmica baseada em um medidor LCR ou analisador de rede de alta frequência é proposta.
Um algoritmo de modelagem e compensação de impedância em tempo real foi desenvolvido para frequências acima de 1 MHz.
A eficácia do método foi verificada por meio de experimentos, e seu potencial de aplicação em instrumentos de baixo custo foi explorado.
As seções a seguir apresentarão a base teórica, a implementação do método, a verificação experimental e as direções de pesquisa futuras em detalhes.
Análise teórica
Características de resistência de alta frequência
Em ambientes de alta frequência, o modelo ideal de componentes resistivos não se aplica mais. Os resistores reais podem ser modelados como um circuito composto consistindo em capacitância parasita (Cp) e indutância parasita (Lp), com uma impedância equivalente de:
Onde Z é a impedância complexa, R é a resistência nominal, ω é a frequência angular e j é a unidade imaginária. A indutância parasita Lp e a capacitância parasita Cp são determinadas pelo material do componente, geometria e método de conexão, respectivamente. Acima de 1 MHz, ω Lp e
A contribuição de é significativa, resultando em mudanças não lineares na magnitude e fase da impedância.
Por exemplo, para um resistor nominal de 500 Ω a 5 MHz, assumindo Lp = 10 nH e Cp = 5 pF, a parte imaginária da impedância é:
Substituindo o valor numérico, ω = 2π × 5 × 106rad/s, podemos obter:
Esta parte imaginária indica que os efeitos parasitas afetam significativamente a impedância, causando desvios de medição.
Princípio de compensação dinâmica
O objetivo da compensação dinâmica é extrair parâmetros parasitas por meio de medição em tempo real e deduzir seus efeitos da impedância medida. Os medidores LCR calculam a impedância aplicando um sinal CA de frequência conhecida e medindo a amplitude e a fase do sinal de resposta. Os analisadores de rede analisam as características de reflexão ou transmissão usando parâmetros S (parâmetros de espalhamento), fornecendo dados de impedância mais precisos. Os algoritmos de compensação dinâmica usam esses dados de medição para construir um modelo de impedância em tempo real e corrigir os efeitos parasitas.
A impedância após a compensação é:
Este método requer aquisição de dados de alta precisão e processamento rápido de algoritmos para se adaptar às condições dinâmicas de trabalho da ESU. A combinação da tecnologia de filtragem de Kalman pode melhorar ainda mais a robustez da estimativa de parâmetros e se adaptar ao ruído e às mudanças de carga [3].
Método
Arquitetura do sistema
O projeto do sistema integra os seguintes componentes principais:
Alta frequência LCR medidor ou analisador de rede: como o Keysight E4980A (medidor LCR, precisão de 0,05%) ou o Keysight E5061B (analisador de rede, suporta medições de parâmetros S) para medições de impedância de alta precisão.
Unidade de aquisição de sinal: coleta dados de impedância na faixa de 1 MHz a 5 MHz, com uma taxa de amostragem de 100 Hz.
Unidade de processamento: usa um microcontrolador STM32F4 (rodando a 168 MHz) para executar o algoritmo de compensação em tempo real.
Módulo de compensação: Ajusta o valor medido com base no modelo dinâmico e contém um processador de sinal digital (DSP) e firmware dedicado.
O sistema se comunica com o medidor LCR/analisador de rede por meio de interfaces USB ou GPIB, garantindo transmissão de dados confiável e baixa latência. O projeto de hardware incorpora blindagem e aterramento para sinais de alta frequência para reduzir a interferência externa. Para aumentar a estabilidade do sistema, um módulo de compensação de temperatura foi adicionado para corrigir os efeitos da temperatura ambiente no instrumento de medição.
Algoritmo de compensação de movimento
O algoritmo de compensação de movimento é dividido nas seguintes etapas:
Calibração inicial: Meça a impedância de uma carga de referência (500 Ω) em frequências conhecidas (1 MHz, 2 MHz, 3 MHz, 4 MHz e 5 MHz) para estabelecer um modelo de linha de base.
Extração de parâmetros parasitas: Os dados medidos são ajustados usando o método dos mínimos quadrados para extrair R, Lp, e Cp. O modelo de ajuste é baseado em:
Compensação em tempo real: Calcule a impedância corrigida com base nos parâmetros parasitas extraídos:
Onde ^(x)k é o estado estimado (R, Lp, Cp), Kk é o ganho de Kalman, zk é o valor da medição e H é a matriz de medição.
Para melhorar a eficiência do algoritmo, uma transformada rápida de Fourier (FFT) é usada para pré-processar os dados de medição e reduzir a complexidade computacional. Além disso, o algoritmo suporta processamento multithread para realizar a aquisição de dados e os cálculos de compensação em paralelo.
Detalhes da implementação
O algoritmo foi prototipado em Python e, em seguida, otimizado e portado para C para rodar em um STM32F4. O medidor LCR fornece uma taxa de amostragem de 100 Hz por meio da interface GPIB, enquanto o analisador de rede suporta resolução de frequência mais alta (até 10 MHz). A latência de processamento do módulo de compensação é mantida abaixo de 8,5 ms, garantindo o desempenho em tempo real. As otimizações de firmware incluem:
Utilização eficiente da unidade de ponto flutuante (FPU).
Gerenciamento de buffer de dados otimizado para memória, suportando cache de 512 KB.
O processamento de interrupção em tempo real garante a sincronização de dados e baixa latência.
Para acomodar diferentes modelos de ESU, o sistema suporta varredura multifrequência e ajuste automático de parâmetros com base em um banco de dados predefinido de características de carga. Além disso, um mecanismo de detecção de falhas foi adicionado. Quando os dados de medição são anormais (como parâmetros parasitas fora da faixa esperada), o sistema acionará um alarme e recalibrará.
Verificação experimental
Configuração experimental
Os experimentos foram conduzidos em um ambiente de laboratório usando o seguinte equipamento:
Alta frequência ESU: frequência de operação de 1 MHz a 5 MHz, potência de saída de 100 W.
LCR tabela: Keysight E4980A, precisão de 0,05%.
Analisador de rede: Keysight E5061B, suporta medições de parâmetros S.
Carga de referência: Resistor de precisão de 500 Ω ± 0,1%, potência nominal de 200 W.
Microcontrolador: STM32F4, rodando a 168 MHz.
A carga experimental consistia em resistores de filme cerâmico e metálico para simular as diversas condições de carga encontradas durante a cirurgia real. As frequências de teste foram 1 MHz, 2 MHz, 3 MHz, 4 MHz e 5 MHz. A temperatura ambiente foi controlada em 25°C ± 2°C, e a umidade foi de 50% ± 10% para minimizar a interferência externa.
Resultados experimentais
As medições não compensadas mostram que o impacto dos efeitos parasitas aumenta significativamente com a frequência. A 5 MHz, o desvio de impedância atinge 14,8%, e o erro de fase é de 9,8 graus. Após aplicar a compensação dinâmica, o desvio de impedância é reduzido para 1,8%, e o erro de fase é reduzido para 0,8 graus. Os resultados detalhados são mostrados na Tabela 1.
O experimento também testou a estabilidade do algoritmo sob cargas não ideais (incluindo alta capacitância parasita, Cp = 10pF). Após a compensação, o erro foi mantido dentro de 2,4%. Além disso, experimentos repetidos (média de 10 medições) verificaram a repetibilidade do sistema, com um desvio padrão inferior a 0,1%.
Tabela 1: Precisão da medição antes e depois da compensação
frequência ( MHz )
Erro de impedância não compensada (%)
Erro de impedância após a compensação (%)
Erro de fase ( Gastar )
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
Análise de desempenho
O algoritmo de compensação tem uma complexidade computacional de O(n), onde n é o número de frequências de medição. A filtragem de Kalman melhora significativamente a estabilidade da estimativa de parâmetros, especialmente em ambientes ruidosos (SNR = 20 dB). O tempo de resposta geral do sistema é de 8,5 ms, atendendo aos requisitos de teste em tempo real. Em comparação com a calibração estática tradicional, o método de compensação dinâmica reduz o tempo de medição em aproximadamente 30%, melhorando a eficiência do teste.
Discussão
Vantagens do método
O método de compensação dinâmica melhora significativamente a precisão dos testes eletrocirúrgicos de alta frequência, processando os efeitos parasitas em tempo real. Em comparação com a calibração estática tradicional, este método pode se adaptar às mudanças dinâmicas na carga e é particularmente adequado para características de impedância complexas em ambientes de alta frequência. A combinação de medidores LCR e analisadores de rede fornece recursos de medição complementares: os medidores LCR são adequados para medições rápidas de impedância, e os analisadores de rede têm bom desempenho na análise de parâmetros S de alta frequência. Além disso, a aplicação da filtragem de Kalman melhora a robustez do algoritmo ao ruído e às mudanças de carga [4].
Limitação
Embora o método seja eficaz, ele tem as seguintes limitações:
Custo do instrumento: Medidores LCR e analisadores de rede de alta precisão são caros, o que limita a popularidade deste método.
Necessidades de calibração: O sistema precisa ser calibrado regularmente para se adaptar ao envelhecimento do instrumento e às mudanças ambientais.
Faixa de frequência: O experimento atual é limitado a menos de 5 MHz, e a aplicabilidade de frequências mais altas (como 10 MHz) precisa ser verificada.
Direção de otimização
Melhorias futuras podem ser feitas das seguintes maneiras:
Adaptação de instrumentos de baixo custo: Desenvolver um algoritmo simplificado baseado em um medidor LCR de baixo custo para reduzir o custo do sistema.
Suporte de banda larga: O algoritmo é estendido para suportar frequências acima de 10 MHz para atender às necessidades de novas ESUs.
Integração de inteligência artificial: Introduzir modelos de aprendizado de máquina (como redes neurais) para otimizar a estimativa de parâmetros parasitas e melhorar o nível de automação.
Em conclusão
Este artigo propõe um método de compensação dinâmica baseado em um medidor LCR ou analisador de rede de alta frequência para medições precisas acima de 1 MHz para testadores eletrocirúrgicos de alta frequência. Por meio da modelagem de impedância em tempo real e de um algoritmo de compensação adaptativo, o sistema mitiga efetivamente os erros de medição causados por capacitância e indutância parasitas. Os resultados experimentais demonstram que, na faixa de 1 MHz a 5 MHz, o erro de impedância é reduzido de 14,8% para 1,8%, e o erro de fase é reduzido de 9,8 graus para 0,8 graus, validando a eficácia e a robustez do método.
Pesquisas futuras se concentrarão na otimização do algoritmo, na adaptação de instrumentos de baixo custo e na aplicação em uma faixa de frequência mais ampla. A integração de tecnologias de inteligência artificial (como modelos de aprendizado de máquina) pode melhorar ainda mais a precisão da estimativa de parâmetros e a automação do sistema. Este método fornece uma solução confiável para testes de unidades eletrocirúrgicas de alta frequência e tem importantes aplicações clínicas e industriais.
Referências
GB9706.202-2021 "Equipamento elétrico médico - Parte 2-2: Requisitos particulares para a segurança básica e o desempenho essencial de equipamentos cirúrgicos de alta frequência e acessórios de alta frequência" [S]
JJF 1217-2025. Especificação de calibração da unidade eletrocirúrgica de alta frequência [S]
Chen Guangfei. Pesquisa e projeto de analisador eletrocirúrgico de alta frequência[J]. Engenharia Biomédica de Pequim, 2009, 28(4): 342-345.
Huang Hua, Liu Yajun. Breve análise do projeto do circuito de medição e aquisição de energia do analisador eletrocirúrgico de alta frequência QA-Es[J]. Equipamentos Médicos da China, 2013, 28(01): 113-115.
Chen Shangwen, Teste de desempenho e controle de qualidade da unidade eletrocirúrgica médica de alta frequência[J]. Tecnologia de Medição e Teste, 2018, 45(08): 67~69.
Chen Guangfei, Zhou Dan. Pesquisa sobre o método de calibração do analisador eletrocirúrgico de alta frequência[J]. Equipamentos Médicos e de Saúde, 2009, 30(08): 9~10+19.
Duan Qiaofeng, Gao Shan, Zhang Xuehao. Discussão sobre a corrente de fuga de alta frequência de equipamentos cirúrgicos de alta frequência. J. China Medical Device Information, 2013, 19(10): 159-167.
Zhao Yuxiang, Liu Jixiang, Lu Jia, et al., Prática e discussão de métodos de teste de controle de qualidade da unidade eletrocirúrgica de alta frequência. Equipamentos Médicos da China, 2012, 27(11): 1561-1562.
He Min, Zeng Qiao, Liu Hanwei, Wu Jingbiao (autor correspondente). Análise e comparação de métodos de teste de potência de saída da unidade eletrocirúrgica de alta frequência [J]. Equipamentos Médicos, 2021, (34): 13-0043-03.
Sobre o autor
Perfil do autor: Shan Chao, engenheiro sênior, direção de pesquisa: teste e avaliação da qualidade do produto de dispositivos médicos e pesquisas relacionadas.
Perfil do autor: Qiang Xiaolong, técnico-chefe adjunto, direção de pesquisa: avaliação da qualidade do teste de dispositivos médicos ativos e pesquisa de padronização.
Perfil do autor: Liu Jiming, graduado, direção de pesquisa: projeto e desenvolvimento de medição e controle.
Autor correspondente
Zhang Chao, Mestre, concentra-se em projeto e desenvolvimento de medição e controle. Email: info@kingpo.hk
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Otimizar a eficiência com uma máquina de teste de bateria
2025-10-14
Otimizar a eficiência com uma máquina de teste de bateria
As máquinas de teste de baterias são ferramentas vitais no mundo tecnológico de hoje.
Essas máquinas ajudam a identificar possíveis problemas antes que se tornem grandes problemas, poupando tempo e dinheiro.
Desde aparelhos portáteis simples até modelos avançados, os testadores de bateria vêm de muitas formas, cada um com um propósito único.
Indústrias como a automotiva e a eletrônica dependem fortemente dessas máquinas, que ajudam a manter a eficiência e segurança dos equipamentos movidos a bateria.
Compreender como escolher e utilizar uma máquina de ensaio de bateria é crucial, pois pode prolongar a vida útil da bateria e melhorar o desempenho.
O que é uma máquina de teste de bateria?
Uma máquina de ensaio de baterias avalia a saúde e o desempenho das baterias.
Esses dispositivos podem medir métricas importantes, como o estado de carga (SOC) e o estado de saúde (SOH). Tais métricas ajudam a determinar a condição atual da bateria e a vida útil restante.
Existem vários tipos de máquinas de teste de baterias, cada uma delas projetada para funções específicas.
Display digital para leituras claras.
Compatibilidade com várias baterias químicas como chumbo-ácido e iões de lítio.
Capacidade de realizar testes de carga, capacidade e impedância.
Estas máquinas são ferramentas vitais em indústrias e oficinas em todo o mundo.
Por que é importante testar a bateria
Os testes de bateria desempenham um papel fundamental na manutenção da eficiência dos equipamentos, prevendo falhas inesperadas, fornecendo alertas precoces sobre possíveis problemas de bateria.Esta abordagem proactiva ajuda a evitar tempos de inatividade dispendiosos.
Os testes regulares da bateria podem prolongar significativamente a vida útil da bateria.Isto não só melhora o desempenho mas também economiza dinheiro a longo prazo.
Principais razões pelas quais os testes de baterias são cruciais:
Assegura um desempenho óptimo do equipamento.
Reduz o risco de falhas repentinas da bateria.
Prolonga a vida útil da bateria.
As indústrias que dependem de baterias, como automóveis e eletrônicos, beneficiam muito de práticas de teste consistentes.
Tipos de máquinas de ensaio de baterias
As máquinas de ensaio de baterias vêm em várias formas para atender a diversas necessidades.Entender esses tipos é vital para escolher o certo.
Os testadores de bateria portáteis são portáteis e fáceis de usar. Eles são ideais para verificações rápidas no trabalho de campo. Apesar de sua simplicidade, eles fornecem insights úteis sobre a saúde da bateria.
Os testadores de banco oferecem capacidades de teste mais avançadas. Eles podem realizar vários testes, como testes de carga, capacidade e impedância.Estas máquinas são adequadas para diagnósticos detalhados e aplicações de investigação.
Alguns testadores especializados são projetados para químicas específicas de baterias. Por exemplo, alguns são otimizados para baterias de chumbo-ácido, enquanto outros se concentram em tipos de íons de lítio.Escolher um testador que se adapte à sua bateria química é essencial.
Os principais tipos de testadores de baterias incluem:
Testeiros portáteis
Máquinas de secar
Testadores específicos de química
Por AMIRALI NASIRI (https://unsplash.com/@amiralinasiri)
Características-chave a serem procuradas em um testador de bateria
Ao selecionar um testador de bateria, concentre-se em algumas características-chave.
A precisão é fundamental. Um testador de bateria deve dar leituras precisas, garantindo que você obtenha uma imagem verdadeira da saúde da bateria. A compatibilidade com vários tipos de bateria aumenta sua utilidade.
A facilidade de uso é outra característica importante. Uma interface fácil de usar simplifica o processo de teste, tornando-o acessível a todos.
Considere os testadores com capacidades de registro de dados.Ajuda a identificar as tendências e os problemas potenciais desde cedo.
Principais características a considerar:
Precisão
Compatibilidade com a bateria
Facilidade de utilização
Capacidades de registo de dados
Por Brett Jordan (https://unsplash.com/@brett_jordan)
Como funcionam as máquinas de teste de baterias
As máquinas de teste de baterias avaliam a saúde e o desempenho das baterias.
O processo de teste geralmente começa com a ligação do testador à bateria. A máquina então realiza avaliações como testes de carga ou medições de impedância.Estes testes determinam o estado de carga e saúde da bateria.
Vários métodos de teste fornecem informações sobre diferentes aspectos do desempenho da bateria. Por exemplo, os testes de carga medem o quão bem uma bateria pode manter a tensão sob carga.Os testes de impedância fornecem detalhes sobre a resistência interna da bateria, destacando a sua capacidade.
Os principais métodos de ensaio incluem:
Medição da tensão
Ensaios de carga
Ensaios de impedância
Por Kumpan Electric (https://unsplash.com/@kumpan_electric)
Aplicações: Quem usa máquinas de teste de baterias?
As máquinas de ensaio de baterias servem a várias indústrias essenciais para as suas operações.
A indústria automóvel, por exemplo, depende fortemente de testadores de baterias, que são utilizados para avaliar as baterias dos veículos para evitar falhas inesperadas.Os fabricantes de eletrónica utilizam estas máquinas para controlo de qualidade e para garantir a durabilidade dos produtos..
Vários profissionais beneficiam de dispositivos de teste de bateria, incluindo:
Técnicos automotivos
Engenheiros eletrónicos
Trabalhadores de manutenção industrial
Técnicos de serviço de campo
Além disso, os amadores acham essas ferramentas úteis para a manutenção de dispositivos pessoais.
Por Robin Glauser (https://unsplash.com/@nahakiole)
Como escolher a máquina de teste de bateria certa
A escolha da máquina de teste de bateria perfeita requer uma consideração cuidadosa.
Em primeiro lugar, veja a gama de baterias com as quais trabalha regularmente e considere máquinas compatíveis com várias substâncias químicas, como o chumbo-ácido, o íon-lítio e o hidreto de níquel-metal.
Em seguida, pense nas principais características essenciais para as suas operações.
Precisão das leituras
Facilidade de utilização e interface do utilizador
Compatibilidade com diversos tipos de baterias
Portabilidade e conceção
Além disso, o orçamento deve estar alinhado com as características sem comprometer a qualidade.
por Dai (https://unsplash.com/@nicetomeetyou)
Testes de bateria Melhores práticas e dicas de segurança
A implementação de melhores práticas garante resultados precisos e segurança durante os testes de baterias.
Siga estas dicas de segurança para evitar acidentes:
Use sempre equipamento de proteção, como luvas e óculos.
Assegurar que a área de ensaio está bem ventilada.
Evite usar testadores danificados ou fios de ligação.
A manutenção regular do equipamento de ensaio é crucial, uma prática que prolonga a vida útil do dispositivo e mantém a precisão dos ensaios.assegurar que os ensaios são realizados de forma segura e eficaz.
Conclusão: O valor de testes confiáveis de baterias
As máquinas de ensaio de baterias são ferramentas indispensáveis em várias indústrias, garantindo o desempenho e a segurança fiáveis dos sistemas a bateria.Testes regulares ajudam a identificar possíveis falhas antes que elas se tornem problemas dispendiosos.
Investir num testador de bateria de alta qualidade pode poupar dinheiro ao longo do tempo, prolonga a vida útil da bateria e melhora o desempenho, reduzindo a necessidade de substituições frequentes.um testador de bateria não é apenas uma ferramentaAdoptar testes regulares de baterias para otimizar o uso das baterias e reduzir os riscos operacionais.
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Aplicação do Analisador Eletrocirúrgico de Alta Frequência KP2021 e Analisador de Rede em Testes Thermage
2025-09-08
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Resumo
Thermage, uma tecnologia não invasiva de radiofrequência (RF) para o endurecimento da pele, é amplamente utilizada em estética médica. Com o aumento das frequências de operação para 1MHz-5MHz, os testes enfrentam desafios como o efeito pele, o efeito de proximidade e parâmetros parasitas. Com base na norma GB 9706.202-2021, este artigo explora a aplicação integrada do analisador eletrocirúrgico de alta frequência KP2021 e do analisador de rede vetorial (VNA) na medição de potência, análise de impedância e validação de desempenho. Através de estratégias otimizadas, essas ferramentas garantem a segurança e a eficácia dos dispositivos Thermage.
Palavras-chave: Thermage; analisador eletrocirúrgico de alta frequência KP2021; analisador de rede; testes de alta frequência;
Norma IEC 60601-2-20; efeito pele; parâmetros parasitas
Introdução
Thermage é uma tecnologia não invasiva de RF para o endurecimento da pele que aquece as camadas profundas de colágeno para promover a regeneração, alcançando o endurecimento da pele e efeitos antienvelhecimento. Como um dispositivo estético médico, a estabilidade, segurança e consistência de desempenho de sua saída de RF são críticas. De acordo com a IEC 60601-2-2 e seu equivalente chinês, GB 9706.202-2021, os dispositivos médicos de RF exigem testes de potência de saída, corrente de fuga e correspondência de impedância para garantir a segurança e eficácia clínica.
Dispositivos eletrocirúrgicos de alta frequência utilizam corrente de alta densidade e alta frequência para criar efeitos térmicos localizados, vaporizando ou interrompendo o tecido para corte e coagulação. Esses dispositivos, normalmente operando na faixa de 200kHz-5MHz, são amplamente utilizados em cirurgias abertas (por exemplo, cirurgia geral, ginecologia) e procedimentos endoscópicos (por exemplo, laparoscopia, gastroscopia). Enquanto as unidades eletrocirúrgicas tradicionais operam a 400kHz-650kHz (por exemplo, 512kHz) para corte e hemostasia significativos, dispositivos de frequência mais alta (1MHz-5MHz) permitem cortes e coagulações mais finos com danos térmicos reduzidos, adequados para cirurgia plástica e dermatologia. À medida que dispositivos de frequência mais alta, como facas de RF de baixa temperatura e sistemas de RF estéticos, surgem, os desafios de teste se intensificam. A norma GB 9706.202-2021, particularmente a cláusula 201.5.4, impõe requisitos rigorosos sobre instrumentos de medição e resistores de teste, tornando os métodos tradicionais inadequados.
O analisador eletrocirúrgico de alta frequência KP2021 e o analisador de rede vetorial (VNA) desempenham papéis fundamentais nos testes Thermage. Este artigo examina suas aplicações em controle de qualidade, validação de produção e manutenção, analisando os desafios de testes de alta frequência e propondo soluções inovadoras.
Visão geral e funções do analisador eletrocirúrgico de alta frequência KP2021
O KP2021, desenvolvido pela KINGPO Technology, é um instrumento de teste de precisão para unidades eletrocirúrgicas de alta frequência (ESUs). Seus principais recursos incluem:
Ampla faixa de medição: Potência (0-500W, ±3% ou ±1W), tensão (0-400V RMS, ±2% ou ±2V), corrente (2mA-5000mA, ±1%), corrente de fuga de alta frequência (2mA-5000mA, ±1%), impedância de carga (0-6400Ω, ±1%).
Cobertura de frequência: 50kHz-200MHz, suportando modos contínuos, pulsados e de estimulação.
Modos de teste diversos: Medição de potência de RF (monopolar/bipolar), teste de curva de carga de potência, medição de corrente de fuga e teste REM/ARM/CQM (monitoramento do eletrodo de retorno).
Automação e compatibilidade: Suporta testes automatizados, compatível com marcas como Valleylab, Conmed e Erbe, e integra-se com sistemas LIMS/MES.
Em conformidade com a IEC 60601-2-2, o KP2021 é ideal para P&D, controle de qualidade de produção e manutenção de equipamentos hospitalares.
Visão geral e funções do analisador de rede
O analisador de rede vetorial (VNA) mede parâmetros de rede de RF, como parâmetros S (parâmetros de dispersão, incluindo coeficiente de reflexão S11 e coeficiente de transmissão S21). Suas aplicações em testes de dispositivos médicos de RF incluem:
Correspondência de impedância: Avalia a eficiência da transferência de energia de RF, reduzindo as perdas por reflexão para garantir uma saída estável sob diferentes impedâncias da pele.
Análise de resposta de frequência: Mede as respostas de amplitude e fase em uma ampla faixa (10kHz-20MHz), identificando distorções de parâmetros parasitas.
Medição do espectro de impedância: Quantifica a resistência, reatância e ângulo de fase por meio da análise do gráfico de Smith, garantindo a conformidade com a GB 9706.202-2021.
Compatibilidade: VNAs modernos (por exemplo, Keysight, Anritsu) cobrem frequências de até 70GHz com precisão de 0,1dB, adequados para P&D e validação de dispositivos médicos de RF.
Esses recursos tornam os VNAs ideais para analisar a cadeia de RF do Thermage, complementando os medidores de potência tradicionais.
Requisitos padrão e desafios técnicos em testes de alta frequência
Visão geral da norma GB 9706.202-2021
A cláusula 201.5.4 da GB 9706.202-2021 determina que os instrumentos que medem a corrente de alta frequência forneçam precisão RMS verdadeira de pelo menos 5% de 10kHz a cinco vezes a frequência fundamental do dispositivo. Os resistores de teste devem ter uma potência nominal de pelo menos 50% do consumo de teste, com precisão do componente de resistência dentro de 3% e um ângulo de fase de impedância não superior a 8,5° na mesma faixa de frequência.
Embora esses requisitos sejam gerenciáveis para unidades eletrocirúrgicas tradicionais de 500kHz, os dispositivos Thermage operando acima de 4MHz enfrentam desafios significativos, pois as características de impedância do resistor impactam diretamente a medição de potência e a precisão da avaliação de desempenho.
Características principais dos resistores em altas frequências
Efeito pele
O efeito pele faz com que a corrente de alta frequência se concentre na superfície de um condutor, reduzindo a área condutiva efetiva e aumentando a resistência real do resistor em comparação com os valores de CC ou baixa frequência. Isso pode levar a erros de cálculo de potência superiores a 10%.
Efeito de proximidade
O efeito de proximidade, ocorrendo junto com o efeito pele em condutores próximos, exacerba a distribuição desigual da corrente devido às interações do campo magnético. Nos projetos de sonda de RF e carga do Thermage, isso aumenta as perdas e a instabilidade térmica.
Parâmetros parasitas
Em altas frequências, os resistores exibem indutância parasita (L) e capacitância (C) não negligenciáveis, formando uma impedância complexa Z = R + jX (X = XL - XC). A indutância parasita gera reatância XL = 2πfL, aumentando com a frequência, enquanto a capacitância parasita gera reatância XC = 1/(2πfC), diminuindo com a frequência. Isso resulta em um desvio do ângulo de fase de 0°, potencialmente excedendo 8,5°, violando os padrões e arriscando uma saída instável ou superaquecimento.
Parâmetros reativos
Parâmetros reativos, impulsionados pelas reatâncias indutivas (XL) e capacitivas (XC), contribuem para a impedância Z = R + jX. Se XL e XC estiverem desequilibrados ou excessivos, o ângulo de fase desvia significativamente, reduzindo o fator de potência e a eficiência da transferência de energia.
Limitações dos resistores não indutivos
Resistores não indutivos, projetados para minimizar a indutância parasita usando estruturas de filme fino, filme espesso ou filme de carbono, ainda enfrentam desafios acima de 4MHz:
Indutância parasita residual: Mesmo pequenas indutâncias produzem reatância significativa em altas frequências.
Capacitância parasita: A reatância capacitiva diminui, causando ressonância e desvio da resistência pura.
Estabilidade de banda larga: Manter o ângulo de fase ≤8,5° e a precisão da resistência ±3% de 10kHz-20MHz é desafiador.
Dissipação de alta potência: Estruturas de filme fino têm menor dissipação de calor, limitando o manuseio de potência ou exigindo projetos complexos.
Aplicação integrada de KP2021 e VNA em testes Thermage
Projeto do fluxo de trabalho de teste
Preparação: Conecte o KP2021 ao dispositivo Thermage, definindo a impedância de carga (por exemplo, 200Ω para simular a pele). Integre o VNA na cadeia de RF, calibrando para eliminar parasitas de cabo.
Teste de potência e fuga: O KP2021 mede a potência de saída, tensão/corrente RMS e corrente de fuga, garantindo a conformidade com os padrões GB e monitora a funcionalidade REM.
Análise de impedância e ângulo de fase: O VNA verifica a faixa de frequência, mede os parâmetros S e calcula o ângulo de fase. Se >8,5°, ajuste a rede de correspondência ou a estrutura do resistor.
Compensação de efeito de alta frequência: O teste de modo de pulso do KP2021, combinado com a reflectometria no domínio do tempo (TDR) do VNA, identifica distorções de sinal, com algoritmos digitais compensando erros.
Validação e relatório: Integre os dados em sistemas automatizados, gerando relatórios compatíveis com GB 9706.202-2021 com curvas de carga de potência e espectros de impedância.
O KP2021 simula impedâncias da pele (50-500Ω) para quantificar os efeitos da pele/proximidade e corrigir as leituras. As medições S11 do VNA calculam os parâmetros parasitas, garantindo um fator de potência próximo a 1.
Soluções inovadoras
Otimização de material e estrutura do resistor
Design de baixa indutância: Use resistores de filme fino, filme espesso ou filme de carbono, evitando estruturas enroladas em fio.
Baixa capacitância parasita: Otimize a embalagem e o design dos pinos para minimizar a área de contato.
Correspondência de impedância de banda larga: Empregue resistores paralelos de baixo valor para reduzir os efeitos parasitas e manter a estabilidade do ângulo de fase.
Instrumentos de alta frequência de alta precisão
Medição RMS verdadeira: KP2021 e VNA suportam medição de forma de onda não senoidal em 30kHz-20MHz.
Sensores de banda larga: Selecione sondas de baixa perda e alta linearidade com parâmetros parasitas controlados.
Calibração e validação
Calibre regularmente os sistemas usando fontes de alta frequência certificadas para garantir a precisão.
Otimização do ambiente de teste e conexão
Cabos curtos e conexões coaxiais: Use cabos coaxiais de alta frequência para minimizar perdas e parasitas.
Blindagem e aterramento: Implemente blindagem eletromagnética e aterramento adequado para reduzir a interferência.
Redes de correspondência de impedância: Projete redes para maximizar a eficiência da transferência de energia.
Métodos de teste inovadores
Processamento digital de sinais: Aplique transformadas de Fourier para analisar e corrigir distorções parasitas.
Aprendizado de máquina: Modele e preveja o comportamento de alta frequência, ajustando automaticamente os parâmetros de teste.
Instrumentação virtual: Combine hardware e software para monitoramento em tempo real e correção de dados.
Estudo de caso
Ao testar um sistema Thermage de 4MHz, os resultados iniciais mostraram um desvio de potência de 5% e um ângulo de fase de 10°. O KP2021 identificou corrente de fuga excessiva, enquanto o VNA detectou uma indutância parasita de 0,1μH. Após a substituição por resistores de baixa indutância e otimização da rede de correspondência, o ângulo de fase caiu para 5° e a precisão da potência atingiu ±2%, atendendo aos padrões.
Conclusão
A norma GB 9706.202-2021 destaca as limitações dos testes tradicionais em ambientes de alta frequência. O uso integrado de KP2021 e VNA aborda desafios como o efeito pele e parâmetros parasitas, garantindo que os dispositivos Thermage atendam aos padrões de segurança e eficácia. Os avanços futuros, incorporando aprendizado de máquina e instrumentação virtual, aprimorarão ainda mais os recursos de teste para dispositivos médicos de alta frequência.
https://www.batterytestingmachine.com/videos-51744861-kp2021-electrosurgical-unit-analyzer.html
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