Hvad er diodernes rolle i signalbehandling af sensorer til medicinsk udstyr?

1, fotodiode: den "optiske signaloversætter" til overvågning af vitale tegn
Fotodioder konverterer optiske signaler til elektriske signaler gennem den fotoelektriske effekt af PN-forbindelser og er meget udbredt i medicinsk udstyr til overvågning af blodets iltmætning, pulsbølgedetektion, endoskopisk billeddannelse og andre scenarier. Dens kernefordele afspejles i tre aspekter:

Højfølsom spektral respons
Tager man silicium-baserede fotodioder som et eksempel, har de lineære responskarakteristika i bølgelængdeområdet på 400-1100 nm, og dækker nøjagtigt hæmoglobinabsorptionstoppen (940 nm) og den oxygenerede hæmoglobinabsorptionsspids (660 nm). Gennem dobbeltbølgelængdedetektionsteknologi kan blodets iltmætning (SpO ₂) beregnes nøjagtigt med en fejlrate kontrolleret inden for ± 2 %. Et bestemt mærke af bærbart oximeter anvender PIN-type fotodioder, som kan opretholde en respons på 0,1 μ A/lux under svage lysforhold, hvilket sikrer nøjagtigheden af ​​natovervågning.
Mulighed for hurtig dynamisk respons
Ved pulsbølgedetektion skal fotodioder fange millisekunders niveauændringer i hjerteslagssignaler. Lavinefotodioder (APD'er) forkorter responstiden til nanosekunder gennem intern lavinemultiplikationseffekt og kan ved hjælp af et transimpedansforstærkerkredsløb klart gengive den stigende kant og karakteristika for pulsbølger og tunge pulsbølger. En bestemt dynamisk blodtryksmonitor bruger et APD-array til at opnå bølgeformsforvrængningsfri optagelse ved en samplingshastighed på 200 Hz.
Anti-interferens struktur design
Fluorescerende lamper og LED-lyskilder i medicinske miljøer kan generere 50Hz strømfrekvensinterferens. Ved at integrere optiske filtre i fotodiodepakken kan optiske signaler uden målbølgelængde effektivt undertrykkes. En bestemt type medicinsk endoskop anvender multi-lagscoatingteknologi, som øger den synlige lystransmission til 95 %, mens den undertrykker infrarød interferens til under -40dB.
2, Zener diode: "sikkerhedsventilen" af medicinsk strømforsyning
Medicinsk udstyr har strenge krav til strømstabilitet. Præcisionsspændingsregulatorkredsløbet konstrueret af den omvendte gennembrudskarakteristik af spændingsregulatordioden spiller en nøglerolle i følgende scenarier:

Lithium batteri beskyttelsessystem
Når bærbart medicinsk udstyr såsom defibrillatorer og bærbar ultralyd drives af lithiumbatterier, er det nødvendigt at forhindre batteriskader forårsaget af overopladning/overafladning. MMSZ5231B-seriens spændingsregulatordiode, med præcise spændingsreguleringskarakteristika på 3,3V ± 0,05V og en opladningsstyringschip, kontrollerer batterispændingsudsving inden for ± 0,1%. Efter at have vedtaget denne løsning, er batterilevetiden for en bestemt AED-enhed blevet forlænget til over 2000 gange.
Høj præcision analog kredsløb strømforsyning
I enheder som elektrokardiografer og elektroencefalografer er analoge forreste-kredsløb følsomme over for strømforsyningsstøj. BZX85C-serien lav-støjspændingsregulator bruger temperaturkoefficientstyringsteknologi på 0,01 μ A/grad til at undertrykke effektrippel til under 50 μV inden for arbejdsområdet på -20 grader til+85 grader, hvilket sikrer et signal-til-støj-forhold med et biolekterisk signal (SNR) til 6 eller 0d. erhvervelse.
Design af isoleret strømforsyning af medicinsk kvalitet
I miljøer med kraftig elektromagnetisk interferens, såsom operationsstuer, skal isolationstransformatorens udgangsterminal være udstyret med et klemkredsløb konstrueret af en spændingsregulatordiode. En vis medicinsk isolationsstrømforsyning anvender et tovejs spændingsregulatordiodearray for at begrænse common mode interferensspændingen inden for ± 60V, der opfylder kravene i IEC 60601-1 medicinsk elektrisk sikkerhedsstandard.
3, Innovative applikationer i signalbehandlingskredsløb
Begrænsende beskyttelseskredsløb
I ultralydssondedrevkredsløbet danner 1N4148 højhastighedskontaktdioden et tovejsbegrænsende netværk, som klemmer den transiente overspænding inden for ± 5,7V for at beskytte den piezoelektriske keramiske transducer mod pulspåvirkning. Efter at have vedtaget denne løsning faldt probefejlraten for en bærbar ultralydsenhed med 80 %.
Logaritmisk forstærkningskredsløb
I en fluorescensimmunoassayanalysator er fotodiodens udgangssignal logaritmisk relateret til fluorescensintensiteten. Den logaritmiske forstærker konstrueret med BAS70 Schottky-diode udvider det dynamiske område til 10 ⁶, hvilket opnår pg/mL-niveau sporstofdetektion. Efter vedtagelse af denne teknologi oversteg detektionsgrænsen for en bestemt type kemiluminescensdetektor 0,1 pg/ml.
Temperaturkompensationsnetværk
I et infrarødt termometer danner en termistor og en 1N4728A spændingsregulatordiode et temperaturkompensationskredsløb, som udelukker påvirkningen af ​​omgivelsestemperaturen på den infrarøde sensor gennem ikke-lineære karakteristika. Efter at have vedtaget dette skema, kan en bestemt øretemperaturpistol kontrollere målefejlen inden for ± 0,2 grader ved en omgivende temperatur på 10 grader -40 grader.