Каква е ролята на диодите в кондиционирането на сигнала на сензорите за медицински устройства?

1, Фотодиод: „преводач на оптичен сигнал“ за наблюдение на жизнените показатели
Фотодиодите преобразуват оптичните сигнали в електрически сигнали чрез фотоелектричния ефект на PN преходите и се използват широко в медицински устройства за наблюдение на насищането на кръвта с кислород, откриване на пулсова вълна, ендоскопско изображение и други сценарии. Неговите основни предимства са отразени в три аспекта:

Спектрален отговор с висока чувствителност
Вземайки фотодиоди на базата на силиций като пример, те имат характеристики на линейна реакция в диапазона на дължината на вълната от 400-1100 nm, покривайки точно пика на абсорбция на хемоглобина (940 nm) и пика на абсорбция на кислородния хемоглобин (660 nm). Чрез технологията за откриване на двойна дължина на вълната, насищането на кръвта с кислород (SpO₂) може да бъде точно изчислено с процент на грешка, контролиран в рамките на ± 2%. Определена марка преносим оксиметър приема фотодиоди тип PIN, които могат да поддържат реакция от 0,1 μA/lux при условия на слаба светлина, гарантирайки точността на нощното наблюдение.
Възможност за бърза динамична реакция
При откриване на пулсова вълна фотодиодите трябва да уловят промените в нивото на милисекунди в сигналите на сърдечния ритъм. Лавинните фотодиоди (APD) съкращават времето за реакция до наносекунди чрез вътрешен ефект на лавинообразно умножение и с помощта на трансимпедансна усилвателна верига могат ясно да възпроизвеждат нарастващия фронт и характеристиките на пулсови вълни и тежки пулсови вълни. Определен динамичен апарат за кръвно налягане използва APD масив за постигане на придобиване без изкривяване на формата на вълната при честота на дискретизация от 200 Hz.
Дизайн на конструкцията против смущения
Флуоресцентни лампи и LED източници на светлина в медицински среди могат да генерират 50Hz смущения на мощността. Чрез интегриране на оптични филтри в рамките на фотодиодния пакет оптичните сигнали с нецелева дължина на вълната могат да бъдат ефективно потиснати. Определен тип медицински ендоскоп използва технология с много-слойно покритие, която увеличава пропускливостта на видимата светлина до 95%, като същевременно потиска инфрачервените смущения до под -40dB.
2, ценеров диод: "предпазният клапан" на медицинското захранване
Медицинското оборудване има строги изисквания за стабилност на мощността. Веригата на прецизния регулатор на напрежението, конструирана от обратната характеристика на разпадане на диода на регулатора на напрежението, играе ключова роля в следните сценарии:

Система за защита на литиевата батерия
Когато преносими медицински устройства като дефибрилатори и преносим ултразвук се захранват от литиеви батерии, е необходимо да се предотврати повреда на батерията, причинена от презареждане/прекомерно разреждане. Диодът за регулатор на напрежение от серията MMSZ5231B, с прецизни характеристики на регулиране на напрежението от 3,3 V ± 0,05 V и чип за управление на зареждането, контролира колебанията на напрежението на батерията в рамките на ± 0,1%. След приемането на това решение животът на батерията на определено AED устройство е удължен до над 2000 пъти.
Захранване с аналогова верига с висока точност
В устройства като електрокардиографи и електроенцефалографи аналоговите входни-вериги са чувствителни към шума от захранването. Регулаторът на напрежение с нисък{3}}шум от серията BZX85C използва технология за контрол на температурния коефициент от 0,01 μA/градус, за да потисне пулсациите на мощността до под 50 μV в рамките на работния диапазон от -20 градуса до+85 градуса, осигурявайки съотношение-сигнал към шум (SNR) по-голямо или равно на 60dB за биоелектрически сигнал придобиване.
Проектиране на изолирано захранване от медицински клас
В среди със силни електромагнитни смущения, като операционни зали, изходната клема на изолационния трансформатор трябва да бъде оборудвана със затягаща верига, конструирана от диод за регулатор на напрежението. Определено медицинско изолирано захранване приема двупосочна диодна матрица за регулатор на напрежението, за да ограничи напрежението на смущения в общ режим в рамките на ± 60 V, отговаряйки на изискванията на стандарта за медицинска електрическа безопасност IEC 60601-1.
3, Иновативни приложения в схемите за кондициониране на сигнала
Ограничаваща защитна верига
В задвижващата верига на ултразвуковата сонда високоскоростният превключващ диод 1N4148 образува двупосочна ограничаваща мрежа, която ограничава преходното пренапрежение в рамките на ± 5,7 V, за да защити пиезоелектричния керамичен преобразувател от импулсен удар. След приемането на това решение процентът на повреда на сондата на преносимо ултразвуково устройство намаля с 80%.
Верига за логаритмично усилване
Във флуоресцентен имуноанализатор изходният сигнал на фотодиода е логаритмично свързан с интензитета на флуоресценцията. Логаритмичният усилвател, конструиран с диод на Шотки BAS70, разширява динамичния обхват до 10 ⁶, постигайки откриване на следи от вещество на ниво pg/mL. След приемането на тази технология границата на откриване на определен тип хемилуминесцентен детектор надхвърли 0,1 pg/mL.
Мрежа за температурна компенсация
В инфрачервения термометър термистор и диод за регулатор на напрежение тип 1N4728A образуват верига за температурна компенсация, която отменя влиянието на околната температура върху инфрачервения сензор чрез нелинейни характеристики. След приемането на тази схема, определен пистолет за температура на ухото може да контролира грешката на измерване в рамките на ± 0,2 градуса при температура на околната среда от 10 градуса -40 градуса.