Kāda ir diožu galvenā funkcija medicīnas iekārtās?

1, Optoelektroniskā konversija: medicīniskās attēlveidošanas "vizuālais nervs".
Augstākās- medicīniskās attēlveidošanas iekārtās, piemēram, rentgenstaros, CT, MRI u.c., fotodiožu bloks ir detektora galvenā sastāvdaļa, kas atbild par galveno uzdevumu optisko signālu pārvēršanā elektriskos signālos. Piemērā ņemot rentgena attēlveidošanu, kad rentgena stari iekļūst cilvēka audos, dažāda blīvuma audos (piemēram, kaulos un mīkstajos audos) ir dažāda rentgenstaru absorbcijas pakāpe, kā rezultātā gaismas intensitāte tiek izkliedēta nevienmērīgi, kad tie tiek apstaroti uz fotodiožu bloku. Fotodiodes pārvērš gaismas intensitātes signālus strāvas signālos, izmantojot fotoelektrisko efektu, un to jutība tieši ietekmē attēla signāla -pret-trokšņu attiecību. Piemēram, CT skenēšanas laikā detektora fotodiodēm ir jāpabeidz optiskā signāla iegūšana un pārveidošana mikrosekundēs, lai nodrošinātu sinhronizāciju starp ātrgaitas rotējošo rentgenstaru lampu un detektoru masīvu, tādējādi radot augstas izšķirtspējas tomogrāfiskos attēlus.

Lai gan MRI iekārtas pamatā ir magnētiskie lauki un radiofrekvences signāli, fotodiodēm joprojām ir svarīga loma palīgsistēmās. Piemēram, MRI izmeklējumu telpu apgaismojuma kontrolē fotodiodes var uztvert apkārtējās gaismas intensitāti, automātiski pielāgot LED apgaismojuma spilgtumu, izvairīties no spēcīgiem gaismas traucējumiem magnētiskā lauka viendabīgumā un uzlabot pacienta komfortu. Turklāt MRI gradienta spoles piedziņas ķēdē ātrās atkopšanas diode (FRD) efektīvi nomāc reverso elektromotora spēku, ātri vadot un nogriežot, aizsargājot barošanas ierīces no sprieguma triecieniem un nodrošinot precīzu gradienta magnētiskā lauka vadību.

2, signālu apstrāde: medicīniskās pārbaudes "datu centrs".
In vitro diagnostikas iekārtās, piemēram, asins analizatoros un bioķīmiskajos detektoros, diodes nodrošina precīzu šūnu parametru un bioķīmisko indikatoru analīzi, izmantojot tādas tehnoloģijas kā gaismas izkliede un fluorescences noteikšana. Kā piemēru ņemot asins analizatoru, kad asins paraugs iet caur noteikšanas kanālu, fotodiožu bloks nosaka šūnu izkliedēto gaismas signālu no vairākiem leņķiem. Apvienojumā ar gaismas absorbcijas īpašībām var analizēt galvenos rādītājus, piemēram, sarkano asins šūnu skaitu un balto asins šūnu klasifikāciju. Piemēram, noteiktā asins analizatora modelī tiek izmantotas silīcija fotodiodes ar reakcijas viļņa garuma diapazonu no 400 līdz 1100 nm, kas vienlaikus var noteikt uz priekšu izkliedēto gaismu (FSC), sānu izkliedēto gaismu (SSC) un fluorescences signālus, panākot piecu kategoriju balto asinsķermenīšu noteikšanu ar precizitāti, kas pārsniedz 99%.

Bioķīmiskajā testēšanā diodes panāk kvantitatīvu analīzi, nosakot fermentatīvo reakciju radītās fluorescences vai gaismas absorbcijas izmaiņas. Piemēram, glikozes līmeņa noteikšanā asinīs glikoze ģenerē ūdeņraža peroksīdu glikozes oksidāzes iedarbībā, kas reaģē ar reaģentiem, veidojot fluorescējošas vielas. Fluorescences intensitātes izmaiņas nosaka fotodiode, un glikozes koncentrācija asinīs tiek aprēķināta, pamatojoties uz standarta līkni. Šādos lietojumos izšķiroša nozīme ir diožu lineārajai reakcijas diapazonam un zemiem trokšņa rādītājiem. Noteikts lavīnas fotodiodes (APD) modelis izmanto iekšējo pastiprinājuma mehānismu, lai palielinātu noteikšanas jutību līdz viena fotona līmenim, kas var noteikt bioķīmiskās vielas nanomolārā koncentrācijā un nodrošināt pamatu agrīnai slimību diagnostikai.

3, Enerģijas pārvaldība: medicīnas ierīču enerģijas stūrakmens
Medicīnas energosistēmās diodes nodrošina stabilu iekārtu darbību sarežģītā elektromagnētiskā vidē, izmantojot tādas funkcijas kā taisnošana, sprieguma regulēšana un strāvas ierobežošana. Par piemēru ņemot medicīniskās rentgena iekārtas, to augstsprieguma ģeneratoriem maiņstrāva jāpārvērš desmitiem kilovoltu līdzstrāvas augsta sprieguma, lai darbinātu rentgenstaru lampas, lai radītu rentgena starus. Šī procesa laikā augstsprieguma diožu bloks veido pilna viļņa taisngrieža tiltu, pārvēršot maiņstrāvas spriegumu pulsējošā līdzstrāvā, ko pēc tam izlīdzina filtrēšanas ķēde, lai iegūtu stabilu augstu spriegumu. Piemēram, noteiktā augstsprieguma -diodes modelī tiek izmantots silīcija karbīda (SiC) materiāls, kura izturības sprieguma vērtība ir 60 kV un reversās atkopšanas laiks ir saīsināts līdz 20 n, un efektivitātes uzlabojums ir par 30%, salīdzinot ar tradicionālajām silīcija diodēm. Tas var atbalstīt rentgena iekārtas, lai sasniegtu milisekundes līmeņa ekspozīcijas kontroli un samazinātu pacienta starojuma devu.

Pārnēsājamās medicīnas ierīcēs diožu zemais enerģijas patēriņa raksturlielumi ir kļuvuši par galveno priekšrocību. Piemēram, dinamiskajā asins glikozes monitorā (CGM) jaudas pārvaldības ķēdē tiek izmantotas īpaši zemas jaudas Šotki diodes, kuru tiešā sprieguma kritums ir tikai 0,2 V, kas ir par 50% mazāks nekā parastajām diodēm. Tas var pagarināt ierīces akumulatora darbības laiku līdz 14 dienām un nodrošināt nepārtrauktas uzraudzības vajadzības. Turklāt implantējamās ierīcēs, piemēram, elektrokardiostimulatoros, diodes aizsargā ESD ķēdes, lai novērstu elektrostatisko izlādi no jutīgu elektronisko komponentu bojājumiem, nodrošinot ierīces ilgstošu uzticamu darbību cilvēka ķermenī.

4, lāzera vadība: "viegls asmens" precīzai apstrādei
Lāzerterapijas iekārtās lāzera diodes (LD) kalpo kā galvenais gaismas avots, ar elektroluminiscenci ģenerējot saskaņotus starus, lai panāktu precīzu apstrādi, piemēram, audu griešanu, koagulāciju un iztvaikošanu. Piemēram, oftalmoloģiskās lāzerkorekcijas ķirurģijā femtosekundes lāzerdiodes izstaro impulsa lāzerus ar viļņa garumu 1053nm, kas precīzi sagriež radzenes stromu caur fotoinducētā plīsuma efektu. Impulsa platums sasniedz femtosekundes līmeni, un termiskās traumas zona ir mazāka par 1 μm, ļaujot veikt operāciju bez naža. Šī procesa laikā fotodiodes bloks reāllaikā uzrauga lāzera jaudu un viļņa garumu un nodrošina stabilus izvades parametrus, izmantojot atgriezeniskās saites kontroli, lai izvairītos no radzenes bojājumiem, ko izraisa enerģijas svārstības.

Fotodinamiskajā terapijā (PDT) lāzera diode izstaro nepārtrauktu noteikta viļņa garuma gaismu (piemēram, 630 nm), aktivizējot fotosensibilizatoru, lai ražotu vienotu skābekli un selektīvi iznīcinot audzēja šūnas. Noteiktā PDT aprīkojuma modelī tiek izmantotas kvantu aku lāzerdiodes ar izejas jaudas stabilitāti ± 0,5% un viļņa garuma precizitāti ± 1 nm, kas var precīzi kontrolēt fotosensibilizatoru aktivizācijas efektivitāti un uzlabot ārstēšanas efektivitāti. Turklāt infrasarkanās terapijas iekārtās gaismas diodes (LED) izstaro 850 nm tuvu infrasarkano staru, lai veicinātu audu atjaunošanos, izmantojot fotobioloģiskās stimulācijas efektus. To izejas jauda tiek precīzi noregulēta ar diodēm pastāvīgās strāvas piedziņas ķēdē, lai nodrošinātu ārstēšanas devas viendabīgumu.