Vilken roll spelar dioderna vid signalbehandling av sensorer för medicintekniska produkter?

1, fotodiod: den "optiska signalöversättaren" för övervakning av vitala tecken
Fotodioder omvandlar optiska signaler till elektriska signaler genom den fotoelektriska effekten av PN-övergångar och används i stor utsträckning i medicinsk utrustning för övervakning av blodsyremättnad, pulsvågsdetektering, endoskopisk avbildning och andra scenarier. Dess kärnfördelar återspeglas i tre aspekter:

Högkänslig spektral respons
Med kisel-baserade fotodioder som exempel har de linjära svarsegenskaper i våglängdsintervallet 400-1100 nm, och täcker exakt hemoglobinabsorptionstoppen (940nm) och den syresatta hemoglobinabsorptionstoppen (660nm). Genom dubbelvåglängdsdetektionsteknologi kan blodsyremättnad (SpO ₂) beräknas exakt med en felfrekvens som kontrolleras inom ± 2 %. Ett visst märke av bärbar oximeter använder PIN-typ fotodioder, som kan bibehålla ett svar på 0,1 μ A/lux under svaga ljusförhållanden, vilket säkerställer noggrannheten för nattövervakning.
Snabb dynamisk respons
Vid pulsvågsdetektering behöver fotodioder fånga millisekundnivåförändringar i hjärtslagssignaler. Lavinfotodioder (APD) förkortar svarstiden till nanosekunder genom intern lavinmultiplikationseffekt, och kan med hjälp av en transimpedansförstärkarkrets tydligt återge den stigande flanken och egenskaperna hos pulsvågor och tunga pulsvågor. En viss dynamisk blodtrycksmätare använder en APD-array för att uppnå vågformsdistorsionsfri insamling med en samplingshastighet på 200 Hz.
Anti-interferensstruktur design
Fluorescerande lampor och LED-ljuskällor i medicinska miljöer kan generera 50Hz strömfrekvensstörningar. Genom att integrera optiska filter i fotodiodpaketet kan optiska signaler med icke målvåglängd effektivt undertryckas. En viss typ av medicinskt endoskop använder fler-beläggningsteknik, som ökar den synliga ljustransmittansen till 95 % samtidigt som den undertrycker infraröd interferens till under -40dB.
2, Zenerdiod: "säkerhetsventilen" för medicinsk strömförsörjning
Medicinsk utrustning har strikta krav på kraftstabilitet. Precisionsspänningsregulatorkretsen konstruerad av den omvända genombrottskarakteristiken för spänningsregulatordioden spelar en nyckelroll i följande scenarier:

Litiumbatteriskyddssystem
När bärbara medicinska apparater som defibrillatorer och bärbart ultraljud drivs av litiumbatterier är det nödvändigt att förhindra batteriskador orsakade av överladdning/överurladdning. MMSZ5231B-seriens spänningsregulatordiod, med exakta spänningsregleringsegenskaper på 3,3V ± 0,05V och ett laddningshanteringschip, kontrollerar batterispänningsfluktuationer inom ±0,1%. Efter att ha antagit den här lösningen har batteritiden för en viss AED-enhet förlängts till över 2000 gånger.
Hög precision analog krets strömförsörjning
I enheter som elektrokardiografer och elektroencefalografer är analoga-frontkretsar känsliga för brus från strömförsörjningen. BZX85C-seriens låg-brusspänningsregulator använder temperaturkoefficientstyrningsteknik på 0,01 μ A/grad för att undertrycka effektrippel till under 50 μV inom arbetsområdet -20 grader till+85 grader, vilket säkerställer en signal-till-brusförhållande (SNR) som är lika med biolekter än eller 0d. förvärv.
Design av isolerad strömförsörjning av medicinsk kvalitet
I miljöer med starka elektromagnetiska störningar som operationssalar måste utgångsterminalen på isoleringstransformatorn vara utrustad med en klämkrets som är konstruerad av en spänningsregulatordiod. En viss medicinsk isoleringsströmförsörjning använder en dubbelriktad spänningsregulatordioduppsättning för att begränsa störningsspänningen i common mode inom ± 60V, vilket uppfyller kraven i IEC 60601-1 medicinsk elektrisk säkerhetsstandard.
3, Innovativa tillämpningar i signalkonditioneringskretsar
Begränsande skyddskrets
I ultraljudsprobens drivkrets bildar 1N4148 höghastighetsomkopplardioden ett dubbelriktat begränsande nätverk, som klämmer över den transienta överspänningen inom ± 5,7V för att skydda den piezoelektriska keramiska givaren från pulsslag. Efter att ha antagit denna lösning minskade probfelfrekvensen för en bärbar ultraljudsenhet med 80 %.
Logaritmisk förstärkningskrets
I en fluorescensimmunanalysanalysator är utsignalen från fotodioden logaritmiskt relaterad till fluorescensintensiteten. Den logaritmiska förstärkaren konstruerad med BAS70 Schottky-diod utökar det dynamiska området till 10 ⁶, vilket uppnår spårämnesdetektering på pg/mL-nivå. Efter att ha antagit denna teknik översteg detektionsgränsen för en viss typ av kemiluminescensdetektor 0,1 pg/ml.
Temperaturkompensationsnätverk
I en infraröd termometer bildar en termistor och en spänningsregulatordiod av typen 1N4728A en temperaturkompensationskrets, som tar bort påverkan av omgivningstemperaturen på den infraröda sensorn genom olinjära egenskaper. Efter att ha antagit detta schema kan en viss örontemperaturpistol kontrollera mätfelet inom ± 0,2 grader vid en omgivningstemperatur på 10 grader -40 grader.