نقش دیودها در تنظیم سیگنال سنسورهای تجهیزات پزشکی چیست؟

1، Photodiode: "مترجم سیگنال نوری" برای نظارت بر علائم حیاتی
فتودیودها سیگنال های نوری را از طریق اثر فوتوالکتریک اتصالات PN به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند و به طور گسترده در دستگاه های پزشکی برای نظارت بر اشباع اکسیژن خون، تشخیص امواج پالس، تصویربرداری آندوسکوپی و سایر سناریوها استفاده می شوند. مزایای اصلی آن در سه جنبه منعکس می شود:

پاسخ طیفی با حساسیت بالا
با در نظر گرفتن فتودیودهای مبتنی بر سیلیکون{0}}به عنوان مثال، آنها دارای ویژگی های پاسخ خطی در محدوده طول موج 400-1100 نانومتر هستند که دقیقاً پیک جذب هموگلوبین (940 نانومتر) و اوج جذب هموگلوبین اکسیژن دار (660 نانومتر) را پوشش می دهند. از طریق فناوری تشخیص طول موج دوگانه، اشباع اکسیژن خون (SpO2) را می توان با دقت با نرخ خطا کنترل شده در ± 2٪ محاسبه کرد. یک مارک خاص از اکسی متر قابل حمل از فتودیودهای نوع PIN استفاده می کند که می تواند پاسخ 0.1 μ A/lux را در شرایط نور کم حفظ کند و دقت نظارت در شب را تضمین کند.
قابلیت واکنش پویا سریع
در تشخیص موج پالس، فتودیودها نیاز به ثبت تغییرات سطح میلی ثانیه در سیگنال های ضربان قلب دارند. فتودیودهای بهمنی (APD) از طریق اثر ضرب داخلی بهمن زمان پاسخ را به نانوثانیه کوتاه می‌کنند و با کمک مدار تقویت‌کننده transimpedance، می‌توانند لبه بالارونده و ویژگی‌های امواج پالس و امواج پالس سنگین را به وضوح بازتولید کنند. یک مانیتور فشار خون دینامیک خاص از یک آرایه APD برای دستیابی به دستیابی بدون اعوجاج شکل موج در نرخ نمونه برداری 200 هرتز استفاده می کند.
طراحی ساختار ضد تداخل
لامپ های فلورسنت و منابع نور LED در محیط های پزشکی ممکن است تداخل فرکانس برق 50 هرتز ایجاد کنند. با ادغام فیلترهای نوری در بسته فتودیود، سیگنال های نوری با طول موج غیر هدف را می توان به طور موثر سرکوب کرد. نوع خاصی از آندوسکوپ پزشکی از فناوری پوشش چند لایه استفاده می‌کند که عبور نور مرئی را تا 95% افزایش می‌دهد در حالی که تداخل مادون قرمز را تا زیر 40-dB کاهش می‌دهد.
2، دیود زنر: "دریچه ایمنی" منبع تغذیه پزشکی
تجهیزات پزشکی الزامات سختی برای پایداری برق دارند. مدار تنظیم کننده ولتاژ دقیق ساخته شده توسط مشخصه شکست معکوس دیود تنظیم کننده ولتاژ در حالات زیر نقش کلیدی دارد:

سیستم حفاظت باتری لیتیومی
هنگامی که وسایل پزشکی قابل حمل مانند دفیبریلاتورها و اولتراسوند قابل حمل توسط باتری های لیتیومی تغذیه می شوند، لازم است از آسیب باتری ناشی از شارژ/دشارژ بیش از حد جلوگیری شود. دیود تنظیم کننده ولتاژ سری MMSZ5231B، با ویژگی های تنظیم ولتاژ دقیق 0.05 ± 3.3 ولت و تراشه مدیریت شارژ، نوسانات ولتاژ باتری را در محدوده 0.1 ± کنترل می کند. پس از اتخاذ این راه حل، عمر چرخه باتری یک دستگاه AED خاص به بیش از 2000 بار افزایش یافته است.
منبع تغذیه مدار آنالوگ با دقت بالا
در دستگاه‌هایی مانند الکتروکاردیوگراف و الکتروانسفالوگراف، مدارهای جلویی{0}}آنالوگ به صدای منبع تغذیه حساس هستند. رگولاتور ولتاژ پایین{3}}سری BZX85C از فناوری کنترل ضریب دما 0.01 μ A/درجه استفاده می‌کند تا امواج برق را تا کمتر از 50 μ ولت در محدوده کاری -20 درجه تا{7}} درجه کاهش دهد، و از سیگنالی-برابر نسبت به نویز بزرگ‌تر از 0 (S) یا R (S) به (S) به بیشتر (S) به دریافت سیگنال بیوالکتریک
طراحی منبع تغذیه ایزوله درجه پزشکی
در محیط های تداخل الکترومغناطیسی قوی مانند اتاق های عمل، ترمینال خروجی ترانسفورماتور ایزوله باید مجهز به یک مدار گیره ساخته شده توسط یک دیود تنظیم کننده ولتاژ باشد. منبع تغذیه ایزوله پزشکی خاصی از یک آرایه دیود تنظیم کننده ولتاژ دو طرفه استفاده می کند تا ولتاژ تداخل حالت معمول را در ± 60 ولت محدود کند، که الزامات استاندارد ایمنی الکتریکی پزشکی IEC 60601-1 را برآورده می کند.
3، کاربردهای نوآورانه در مدارهای تهویه سیگنال
مدار حفاظت محدود
در مدار درایو پروب اولتراسونیک، دیود سوئیچ با سرعت بالا 1N4148 یک شبکه محدودکننده دو جهته تشکیل می‌دهد که اضافه ولتاژ گذرا را در ± 5.7 ولت می‌بندد تا مبدل سرامیکی پیزوالکتریک را در برابر ضربه پالس محافظت کند. پس از اتخاذ این راه حل، میزان شکست پروب دستگاه اولتراسوند قابل حمل تا 80 درصد کاهش یافت.
مدار تقویت لگاریتمی
در یک آنالایزر ایمونواسی فلورسانس، سیگنال خروجی فوتودیود از نظر لگاریتمی با شدت فلورسانس مرتبط است. تقویت کننده لگاریتمی ساخته شده با دیود شاتکی BAS70 محدوده دینامیکی را تا 10 6 گسترش می دهد و به تشخیص ماده ردیابی سطح pg/ml دست می یابد. پس از اتخاذ این فناوری، حد تشخیص نوع خاصی از آشکارساز نورتابی شیمیایی از 0.1 pg/mL فراتر رفت.
شبکه جبران دما
در یک دماسنج مادون قرمز، یک ترمیستور و یک دیود تنظیم کننده ولتاژ نوع 1N4728A یک مدار جبران دما را تشکیل می دهند که تأثیر دمای محیط را بر حسگر مادون قرمز از طریق ویژگی های غیر خطی خنثی می کند. پس از اتخاذ این طرح، یک تفنگ دمای گوش خاص می تواند خطای اندازه گیری را در ± 0.2 درجه در دمای محیط 10 درجه -40 درجه کنترل کند.