Ποιος είναι ο ρόλος των διόδων στη ρύθμιση σήματος αισθητήρων ιατροτεχνολογικών προϊόντων;

1, Φωτοδίοδος: ο "μεταφραστής οπτικού σήματος" για την παρακολούθηση ζωτικών σημάτων
Οι φωτοδίοδοι μετατρέπουν οπτικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα μέσω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου των συνδέσεων PN και χρησιμοποιούνται ευρέως σε ιατρικές συσκευές για την παρακολούθηση του κορεσμού του οξυγόνου του αίματος, την ανίχνευση παλμικών κυμάτων, την ενδοσκοπική απεικόνιση και άλλα σενάρια. Τα βασικά του πλεονεκτήματα αντικατοπτρίζονται σε τρεις πτυχές:

Φασματική απόκριση υψηλής ευαισθησίας
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τις φωτοδίοδοι{0}}με βάση το πυρίτιο, έχουν χαρακτηριστικά γραμμικής απόκρισης στην περιοχή μήκους κύματος 400-1100 nm, καλύπτοντας ακριβώς την κορυφή απορρόφησης αιμοσφαιρίνης (940 nm) και την κορυφή απορρόφησης οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης (660 nm). Μέσω της τεχνολογίας ανίχνευσης διπλού μήκους κύματος, ο κορεσμός του οξυγόνου του αίματος (SpO 2) μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια με ένα ποσοστό σφάλματος ελεγχόμενο εντός ± 2%. Μια συγκεκριμένη μάρκα φορητών οξυμέτρου υιοθετεί φωτοδίοδοι τύπου PIN, οι οποίες μπορούν να διατηρήσουν απόκριση 0,1 μ A/lux σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, διασφαλίζοντας την ακρίβεια της νυχτερινής παρακολούθησης.
Δυνατότητα ταχείας δυναμικής απόκρισης
Στην ανίχνευση παλμικού κύματος, οι φωτοδίοδοι πρέπει να καταγράφουν αλλαγές επιπέδου χιλιοστών του δευτερολέπτου στα σήματα του καρδιακού παλμού. Οι φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας (APD) μειώνουν τον χρόνο απόκρισης σε νανοδευτερόλεπτα μέσω του εσωτερικού φαινομένου πολλαπλασιασμού της χιονοστιβάδας και με τη βοήθεια ενός κυκλώματος ενισχυτή transimpedance, μπορούν να αναπαράγουν ξεκάθαρα την ανερχόμενη άκρη και τα χαρακτηριστικά των κυμάτων παλμού και των κυμάτων βαρέων παλμών. Ένα συγκεκριμένο δυναμικό πιεσόμετρο χρησιμοποιεί μια συστοιχία APD για να επιτύχει λήψη χωρίς παραμόρφωση κυματομορφής σε ρυθμό δειγματοληψίας 200 Hz.
Σχεδιασμός δομής κατά των παρεμβολών
Οι λαμπτήρες φθορισμού και οι πηγές φωτός LED σε ιατρικά περιβάλλοντα ενδέχεται να δημιουργήσουν παρεμβολές συχνότητας ισχύος 50 Hz. Με την ενσωμάτωση οπτικών φίλτρων στο πακέτο φωτοδιόδων, τα οπτικά σήματα μη στόχου μήκους κύματος μπορούν να κατασταλεί αποτελεσματικά. Ένας συγκεκριμένος τύπος ιατρικού ενδοσκοπίου υιοθετεί τεχνολογία επικάλυψης πολλαπλών-στρώσεων, η οποία αυξάνει τη μετάδοση του ορατού φωτός στο 95% ενώ καταστέλλει την υπέρυθρη παρεμβολή κάτω από -40dB.
2, δίοδος Zener: η "βαλβίδα ασφαλείας" της ιατρικής παροχής ρεύματος
Ο ιατρικός εξοπλισμός έχει αυστηρές απαιτήσεις για σταθερότητα ισχύος. Το κύκλωμα ρυθμιστή τάσης ακριβείας που κατασκευάζεται από το χαρακτηριστικό αντίστροφης διάσπασης της διόδου ρυθμιστή τάσης παίζει βασικό ρόλο στα ακόλουθα σενάρια:

Σύστημα προστασίας μπαταρίας λιθίου
Όταν φορητές ιατρικές συσκευές όπως απινιδωτές και φορητοί υπέρηχοι τροφοδοτούνται από μπαταρίες λιθίου, είναι απαραίτητο να αποφευχθεί η ζημιά της μπαταρίας που προκαλείται από υπερφόρτιση/υπερεκφόρτιση. Η δίοδος ρυθμιστή τάσης σειράς MMSZ5231B, με ακριβή χαρακτηριστικά ρύθμισης τάσης 3,3V ± 0,05V και τσιπ διαχείρισης φόρτισης, ελέγχει τις διακυμάνσεις της τάσης της μπαταρίας εντός ± 0,1%. Μετά την υιοθέτηση αυτής της λύσης, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μιας συγκεκριμένης συσκευής AED έχει επεκταθεί σε περισσότερες από 2000 φορές.
Τροφοδοτικό αναλογικού κυκλώματος υψηλής ακρίβειας
Σε συσκευές όπως ηλεκτροκαρδιογράφοι και ηλεκτροεγκεφαλογράφοι, τα αναλογικά μπροστινά κυκλώματα{0}}είναι ευαίσθητα στο θόρυβο της τροφοδοσίας. Ο ρυθμιστής τάσης χαμηλού{3}}θορύβου της σειράς BZX85C χρησιμοποιεί τεχνολογία ελέγχου συντελεστή θερμοκρασίας 0,01 μ A/ μοίρα για να καταστέλλει την κυματοποίηση ισχύος κάτω από 50 μ V εντός του εύρους εργασίας από -20 μοίρες έως+85 μοίρες, εξασφαλίζοντας ένα σήμα{9}} ίσο με αναλογία σήματος προς θόρυβο (S ή R) για μεγαλύτερο από 0 (B) λήψη βιοηλεκτρικού σήματος.
Σχεδιασμός απομονωμένου τροφοδοτικού ιατρικής ποιότητας
Σε περιβάλλοντα ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, όπως τα χειρουργεία, το τερματικό εξόδου του μετασχηματιστή απομόνωσης πρέπει να είναι εξοπλισμένο με ένα κύκλωμα σφιγκτήρα κατασκευασμένο από μια δίοδο ρυθμιστή τάσης. Ένα συγκεκριμένο τροφοδοτικό ιατρικής απομόνωσης υιοθετεί μια αμφίδρομη διάταξη διόδων ρυθμιστή τάσης για να περιορίσει την τάση παρεμβολής κοινού τρόπου λειτουργίας εντός ± 60 V, πληρώντας τις απαιτήσεις του προτύπου ιατρικής ηλεκτρικής ασφάλειας IEC 60601-1.
3, Καινοτόμες εφαρμογές σε κυκλώματα ρύθμισης σήματος
Κύκλωμα περιοριστικής προστασίας
Στο κύκλωμα κίνησης καθετήρα υπερήχων, η δίοδος διακόπτη υψηλής-ταχύτητας 1N4148 σχηματίζει ένα αμφίδρομο περιοριστικό δίκτυο, το οποίο συσφίγγει την παροδική υπέρταση εντός ± 5,7 V για να προστατεύσει τον πιεζοηλεκτρικό κεραμικό μορφοτροπέα από κρούση παλμών. Μετά την υιοθέτηση αυτής της λύσης, το ποσοστό αποτυχίας ανιχνευτή μιας φορητής συσκευής υπερήχων μειώθηκε κατά 80%.
Κύκλωμα λογαριθμικής ενίσχυσης
Σε έναν αναλυτή ανοσοδοκιμασίας φθορισμού, το σήμα εξόδου της φωτοδιόδου σχετίζεται λογαριθμικά με την ένταση φθορισμού. Ο λογαριθμικός ενισχυτής που κατασκευάζεται με δίοδο Schottky BAS70 επεκτείνει το δυναμικό εύρος στα 10 6, επιτυγχάνοντας ανίχνευση ίχνης ουσίας σε επίπεδο pg/mL. Μετά την υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας, το όριο ανίχνευσης ενός συγκεκριμένου τύπου ανιχνευτή χημειοφωταύγειας υπερέβη τα 0,1 pg/mL.
Δίκτυο αντιστάθμισης θερμοκρασίας
Σε ένα υπέρυθρο θερμόμετρο, ένα θερμίστορ και μια δίοδος ρυθμιστή τάσης τύπου 1N4728A σχηματίζουν ένα κύκλωμα αντιστάθμισης θερμοκρασίας, το οποίο ακυρώνει την επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος στον αισθητήρα υπερύθρων μέσω μη γραμμικών χαρακτηριστικών. Μετά την υιοθέτηση αυτού του σχήματος, ένα συγκεκριμένο πιστόλι θερμοκρασίας αυτιού μπορεί να ελέγξει το σφάλμα μέτρησης εντός ± 0,2 μοιρών σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 10 βαθμών -40 μοιρών.