Quin és el paper dels díodes en el condicionament del senyal dels sensors de dispositius mèdics?

1, Fotodiode: el "traductor de senyal òptic" per al seguiment de signes vitals
Els fotodíodes converteixen els senyals òptics en senyals elèctrics mitjançant l'efecte fotoelèctric de les unions PN i s'utilitzen àmpliament en dispositius mèdics per controlar la saturació d'oxigen en sang, la detecció d'ones de pols, la imatge endoscòpica i altres escenaris. Els seus avantatges principals es reflecteixen en tres aspectes:

Resposta espectral d'alta sensibilitat
Prenent com a exemple els fotodíodes basats en silici-, tenen característiques de resposta lineal en el rang de longitud d'ona de 400 a 1100 nm, que cobreixen exactament el pic d'absorció d'hemoglobina (940 nm) i el pic d'absorció d'hemoglobina oxigenada (660 nm). Mitjançant la tecnologia de detecció de doble longitud d'ona, la saturació d'oxigen en sang (SpO ₂) es pot calcular amb precisió amb una taxa d'error controlada dins del ± 2%. Una determinada marca d'oxímetre portàtil adopta fotodíodes de tipus PIN, que poden mantenir una resposta de 0,1 μ A / lux en condicions de poca llum, assegurant la precisió del monitoratge nocturn.
Capacitat de resposta dinàmica ràpida
En la detecció d'ones de pols, els fotodíodes han de capturar els canvis de nivell de mil·lisegons en els senyals de batecs del cor. Els fotodíodes d'allau (APD) escurcen el temps de resposta a nanosegons mitjançant l'efecte de multiplicació d'allau intern i, amb l'ajuda d'un circuit amplificador de transimpedància, poden reproduir clarament el front ascendent i les característiques de les ones de pols i les ones de pols pesades. Un determinat monitor de pressió arterial dinàmic utilitza una matriu APD per aconseguir una adquisició sense distorsió de la forma d'ona a una freqüència de mostreig de 200 Hz.
Disseny d'estructura anti-interferència
Les làmpades fluorescents i les fonts de llum LED en entorns mèdics poden generar interferències de freqüència de potència de 50 Hz. Mitjançant la integració de filtres òptics dins del paquet de fotodíodes, els senyals òptics de longitud d'ona no objectiu es poden suprimir eficaçment. Un determinat tipus d'endoscopi mèdic adopta una tecnologia de recobriment multi-, que augmenta la transmissió de la llum visible al 95% alhora que suprimeix la interferència infraroja per sota dels -40 dB.
2, díode Zener: la "vàlvula de seguretat" de la font d'alimentació mèdica
L'equip mèdic té requisits estrictes d'estabilitat de potència. El circuit regulador de tensió de precisió construït per la característica de ruptura inversa del díode regulador de tensió té un paper clau en els escenaris següents:

Sistema de protecció de la bateria de liti
Quan els dispositius mèdics portàtils, com ara desfibril·ladors i ultrasons portàtils, funcionen amb bateries de liti, cal evitar els danys de la bateria causats per una sobrecàrrega/sobredescàrrega. El díode regulador de tensió de la sèrie MMSZ5231B, amb característiques precises de regulació de voltatge de 3,3 V ± 0,05 V i un xip de gestió de càrrega, controla les fluctuacions de tensió de la bateria dins del ± 0,1%. Després d'adoptar aquesta solució, la vida útil del cicle de la bateria d'un determinat dispositiu DEA s'ha ampliat a més de 2000 vegades.
Font d'alimentació de circuit analògic d'alta precisió
En dispositius com els electrocardiògrafs i els electroencefalògrafs, els circuits frontals analògics-són sensibles al soroll de la font d'alimentació. El regulador de tensió de baix-soroll de la sèrie BZX85C utilitza una tecnologia de control de coeficient de temperatura de 0,01 μ A/ grau per suprimir la ondulació de potència per sota de 50 μ V dins del rang de treball de -20 graus a+85 graus, assegurant una relació senyal-a soroll per a una relació d'adquisició de senyal a soroll superior (SdB) o bioelèctrica (SdB) igual a 6.
Disseny d'una font d'alimentació aïllada de grau mèdic
En entorns d'interferències electromagnètiques fortes, com ara quiròfans, el terminal de sortida del transformador d'aïllament ha d'estar equipat amb un circuit de pinça construït per un díode regulador de tensió. Una determinada font d'alimentació d'aïllament mèdic adopta una matriu de díodes reguladors de tensió bidireccional per limitar la tensió d'interferència en mode comú dins de ± 60 V, complint els requisits de l'estàndard de seguretat elèctrica mèdica IEC 60601-1.
3, Aplicacions innovadores en circuits de condicionament de senyal
Circuit de protecció limitant
Al circuit d'accionament de la sonda ultrasònica, el díode de commutació d'alta -velocitat 1N4148 forma una xarxa limitadora bidireccional, que subjecta la sobretensió transitòria dins de ± 5,7 V per protegir el transductor ceràmic piezoelèctric de l'impacte del pols. Després d'adoptar aquesta solució, la taxa de fallada de la sonda d'un dispositiu d'ecografia portàtil va disminuir un 80%.
Circuit d'amplificació logarítmica
En un analitzador d'immunoassaig de fluorescència, el senyal de sortida del fotodíode està relacionat logarítmicament amb la intensitat de la fluorescència. L'amplificador logarítmic construït amb el díode Schottky BAS70 amplia el rang dinàmic fins a 10 ⁶, aconseguint la detecció de substàncies de traça de nivell de pg/mL. Després d'adoptar aquesta tecnologia, el límit de detecció d'un determinat tipus de detector de quimioluminescència va superar els 0,1 pg/mL.
Xarxa de compensació de temperatura
En un termòmetre d'infrarojos, un termistor i un díode regulador de tensió tipus 1N4728A formen un circuit de compensació de temperatura, que anul·la la influència de la temperatura ambient en el sensor d'infrarojos mitjançant característiques no lineals. Després d'adoptar aquest esquema, una determinada pistola de temperatura de l'oïda pot controlar l'error de mesura en ± 0,2 graus a una temperatura ambient de 10 graus -40 graus.