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期刊信息
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  • 上海市教育委员会
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  • 上海理工大学
  • 主  编:
  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号
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陈通,涂良勇,陈留晓,涂明玉,毛琳,宋成利.水冷式射频组织焊接电极的多物理场仿真与实验研究[J].上海理工大学学报,2023,45(6):653-660.
水冷式射频组织焊接电极的多物理场仿真与实验研究
Multiphysics simulation and experiment of water-cooled radiofrequency tissue welding electrodes
投稿时间:2022-07-31  
DOI:10.13255/j.cnki.jusst.20220731002
中文关键词:  射频电流  组织焊接  水冷式电极  温度  多物理场仿真
英文关键词:radiofrequency current  tissue welding  water-cooled electrode  temperature  multiphysics simulation
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51735003);科技部数字诊疗装备研发重点专项(2019YFC0120402)
作者单位E-mail
陈通 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093  
涂良勇 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093  
陈留晓 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093  
涂明玉 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093  
毛琳 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093  
宋成利 上海理工大学健康科学与工程学院上海 200093 csong@usst.edu.cn 
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中文摘要:
      为了降低射频组织焊接中高温造成的热损伤,设计了一种创新的水冷式射频组织焊接电极,使用COMSOL Multiphysics软件对猪小肠的体外焊接过程进行了多物理场仿真,结合焊接和爆破压实验对生物组织的焊接温度与效果进行了分析。结果表明:仿真使用“温度阈值”方法解决了现有模型中生物组织水分的可逆蒸发问题;在相同实验条件下水冷电极的最大焊接温度为139.8 ℃,平均焊接温度为112.5 ℃,较典型金属电极明显得到控制;水冷电极作用下生物组织爆破压达到62.3±13.7 mmHg,满足焊接要求。仿真模型预测的温度与实验结果拟合良好,且水冷电极有效焊接了组织,控制了焊接温度。
英文摘要:
      To reduce thermal damage caused by high temperature during radiofrequency tissue welding, a novel water-cooled radiofrequency tissue welding electrode was designed. COMSOL Multiphysics was used to simulate in vitro welding process of porcine small bowel. Welding temperature and effect on biological tissue were analyzed through welding and bursting pressure experiments. Results showed simulation with temperature threshold method could solve reversible water evaporation problem in the existing model. Maximum and average welding temperatures of water-cooled electrodes were 139.8 ℃ and 112.5 ℃, respectively, which were significantly controlled compared to typical metal electrodes under the same conditions. Tissue welded by water-cooled electrodes reached bursting pressure of 63.6±13.7 mmHg and welding requirement was satisfied. Temperature predicted by simulation model fit well with experimental results, and water-cooled electrodes demonstrated effectiveness in welding tissue and controlling welding temperature.
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