Hva er rollen til dioder i signalbehandling av sensorer for medisinsk utstyr?

1, fotodiode: den "optiske signaloversetteren" for overvåking av vitale tegn
Fotodioder konverterer optiske signaler til elektriske signaler gjennom den fotoelektriske effekten av PN-kryss, og er mye brukt i medisinsk utstyr for å overvåke oksygenmetning i blodet, pulsbølgedeteksjon, endoskopisk avbildning og andre scenarier. Kjernefordelene gjenspeiles i tre aspekter:

Spektralrespons med høy følsomhet
Med silisium-baserte fotodioder som et eksempel, har de lineære responsegenskaper i bølgelengdeområdet 400-1100 nm, og dekker nøyaktig hemoglobinabsorpsjonstoppen (940nm) og oksygenert hemoglobinabsorpsjonstopp (660nm). Gjennom dual wavelength-deteksjonsteknologi kan blodets oksygenmetning (SpO ₂) beregnes nøyaktig med en feilrate kontrollert innenfor ± 2 %. Et visst merke av bærbart oksymeter bruker PIN-type fotodioder, som kan opprettholde en respons på 0,1 μ A/lux under dårlige lysforhold, noe som sikrer nøyaktigheten av nattovervåking.
Rask dynamisk respons
Ved pulsbølgedeteksjon må fotodioder fange opp millisekundnivåendringer i hjerteslagsignaler. Skredfotodioder (APDs) forkorter responstiden til nanosekunder gjennom intern skredmultiplikasjonseffekt, og kan ved hjelp av en transimpedansforsterkerkrets tydelig reprodusere den stigende flanken og egenskapene til pulsbølger og tunge pulsbølger. En bestemt dynamisk blodtrykksmonitor bruker en APD-array for å oppnå bølgeformforvrengningsfri innhenting ved en samplingshastighet på 200 Hz.
Anti-interferens struktur design
Fluorescerende lamper og LED-lyskilder i medisinske miljøer kan generere 50Hz strømfrekvensinterferens. Ved å integrere optiske filtre i fotodiodepakken, kan ikke-målbølgelengde optiske signaler effektivt undertrykkes. En viss type medisinsk endoskop tar i bruk flerlagsbeleggsteknologi, som øker transmittansen av synlig lys til 95 % samtidig som den undertrykker infrarød interferens til under -40dB.
2, Zener diode: "sikkerhetsventilen" av medisinsk strømforsyning
Medisinsk utstyr har strenge krav til kraftstabilitet. Presisjonsspenningsregulatorkretsen konstruert av den omvendte sammenbruddskarakteristikken til spenningsregulatordioden spiller en nøkkelrolle i følgende scenarier:

Litium batteri beskyttelsessystem
Når bærbart medisinsk utstyr som defibrillatorer og bærbar ultralyd drives av litiumbatterier, er det nødvendig å forhindre batteriskader forårsaket av overlading/overutlading. MMSZ5231B-serien spenningsregulatordiode, med presise spenningsreguleringskarakteristikk på 3,3V ± 0,05V og en ladestyringsbrikke, kontrollerer batterispenningssvingninger innenfor ± 0,1%. Etter å ha tatt i bruk denne løsningen, har batterilevetiden til en bestemt AED-enhet blitt utvidet til over 2000 ganger.
Høy presisjon analog krets strømforsyning
I enheter som elektrokardiografer og elektroencefalografer er analoge-frontkretser følsomme for strømforsyningsstøy. BZX85C-serien lav-støyspenningsregulator bruker temperaturkoeffisientkontrollteknologi på 0,01 μ A/grad for å undertrykke effektrippel til under 50 μV innenfor arbeidsområdet på -20 grader til+85 grader, og sikrer et signal-til-støyforhold (SNR) til lik biolektrisk enn eller 0d. oppkjøp.
Design av medisinsk klasse isolert strømforsyning
I miljøer med sterk elektromagnetisk interferens som operasjonsrom, må utgangsterminalen til isolasjonstransformatoren være utstyrt med en klemkrets konstruert av en spenningsregulatordiode. En viss medisinsk isolasjonsstrømforsyning bruker en toveis spenningsregulatordiodearray for å begrense fellesmodus-interferensspenningen innenfor ± 60V, og oppfyller kravene i IEC 60601-1 medisinsk elektrisk sikkerhetsstandard.
3, Innovative applikasjoner i signalbehandlingskretser
Begrensende beskyttelseskrets
I ultralydsondedrivkretsen danner 1N4148 høyhastighetsbryterdioden et toveis begrensende nettverk, som klemmer den transiente overspenningen innenfor ± 5,7V for å beskytte den piezoelektriske keramiske transduseren mot pulsstøt. Etter å ha tatt i bruk denne løsningen, reduserte probefeilfrekvensen til en bærbar ultralydenhet med 80 %.
Logaritmisk forsterkerkrets
I en fluorescensimmunoanalyseanalysator er utgangssignalet til fotodioden logaritmisk relatert til fluorescensintensiteten. Den logaritmiske forsterkeren konstruert med BAS70 Schottky-diode utvider det dynamiske området til 10 ⁶, og oppnår sporstoffdeteksjon på pg/mL-nivå. Etter å ha tatt i bruk denne teknologien, oversteg deteksjonsgrensen for en viss type kjemiluminescensdetektor 0,1 pg/ml.
Temperaturkompensasjonsnettverk
I et infrarødt termometer danner en termistor og en spenningsregulatordiode av typen 1N4728A en temperaturkompensasjonskrets som kansellerer påvirkningen av omgivelsestemperaturen på den infrarøde sensoren gjennom ikke-lineære egenskaper. Etter å ha tatt i bruk denne ordningen, kan en viss øretemperaturpistol kontrollere målefeilen innenfor ± 0,2 grader ved en omgivelsestemperatur på 10 grader -40 grader.