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L'elettrobisturi: modellizzazione circuitale per valutazioni EMC

Informazioni tesi

  Autore: Luca Lucibello
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Libera Università Campus Bio-medico di Roma
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Saverio Cristina
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 97

Biomedical equipment malfunction means risks for users’ health and safety; in fact very often they either support/substitute the patients’ vital activities ( as in the case of the pacemaker and the implantable -PM or ICD), or they guarantee the working place safety inside sanitary structures ( alarm systems in operating rooms).
In medical fields it‘s necessary, for personal protection, to consider first the electromagnetic compatibility of the equipments that could be contemporaneously employed, since the generation of varying electromagnetic fields, in time, can be cause of interference inducing momentary or definitive malfunctions.
The electrosurgical unit is used in a lot of surgical procedures since it exploits the thermal effect due to the passage, in the body, of high frequency electric current (temperature increase due to the joule effect), thus provoking the cut of the tissue and/or the coagulation of possible present haemorrhages.
The current on the patient and the current in the devices’ circuits can both determine electromagnetic fields, which possibly interact with other biomedical devices; therefore they are of primary importance in the evaluations of electromagnetic compatibility (EMC) of the electrosurgical unit.
These considerations have motivated the modelling of an electric circuit able to simulate the operation of the electrosurgical unit and to allow to determine the current waveform and its values
The electrosurgical unit can be used in three different operation modes, according to its effects: pure cut, pure coagulation or both of them.
These effects on the tissue are obtained through dissimilar current waveforms, therefore characterized by different intensity and duration, causing peculiar electromagnetic emissions.
It has been necessary a circuit modelling to regulate the output signal parameters (duty cycle and amplitude) which can discriminate the possible mode of operation, so to make an electromagnetic compatibility comparison possible.
Different surgical procedures in the employment of electrosurgical unit require heterogeneous power output values to get a same effect, that is operating in the same operation mode.
It has been necessary to make output power adjustable, being this an influence parameter of influence on the electromagnetic field sources.
Simulations were carried on to compare measurable currents, in reference to an operation mode carried out hypothetical applications based on the need of different powers.
Besides, operation modes have been compared hypothesizing a same power supplied to the patient.
Possible future developments aim to the realization of a more adherent model to the device components, in order to make the electrosurgical unit internal current simulation more realistic.

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1 INTRODUZIONE I. Richiami di elettromagnetismo Una carica ferma nello spazio è una sorgente di campo elettrico E [V/m], tale campo elettrico in un punto dello spazio descrive l’intensità della forza elettrica esercitata su una carica posta nella posizione considerata. Il campo magnetico è invece generato da cariche in movimento, infatti un conduttore percorso da corrente genera campo magnetico. L’intensità del campo magnetico si misura in Ampère per metro [A/m], spesso si usa anche una grandezza correlata: la densità di flusso magnetico misurata in Tesla [T]. Il campo magnetico presente in una data regione dello spazio esprime la forza che viene esercitata sulle correnti elettriche presenti nella regione dello spazio. I campi magnetici variabili nel tempo (generati da correnti variabili nel tempo) costituiscono una sorgente di campo elettrico e viceversa; è quindi possibile considerare delle onde elettromagnetiche che si propagano dalla sorgente che le ha generate. Più forti sono le correnti e maggiore è l’intensità dell’onda elettromagnetica generata. Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate dalla lunghezza d’onda e dalla frequenza, grandezze inversamente proporzionali tra loro, a queste caratteristiche si associa l’energia dell’onda elettromagnetica, in accordo con la teoria quantistica espressa dalla relazione E=h*ν Quindi i fotoni di onde con frequenza più alta (lunghezza d’onda minore) trasportano più energia dei campi di frequenza più bassa. Per ionizzare un atomo, cioè strappare da un orbitale esterno un elettrone, è necessario che il fotone abbia un’energia pari almeno all’energia di legame dell’orbitale dell’elettrone.

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bisturi
elettrobisturi
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