Tibbiy asbob-uskunalarda diodlarning asosiy vazifasi nima?

1, Optoelektron konvertatsiya: tibbiy tasvirlashning "vizual nervi"
Rentgen nurlari, KT, MRI va boshqalar kabi yuqori-tibbiy tasvirlash uskunalarida fotodiod massivi detektorning asosiy komponenti bo'lib, optik signallarni elektr signallariga aylantirishning asosiy vazifasi uchun javob beradi. X-rentgen tasvirini misol tariqasida oladigan bo'lsak, rentgen nurlari inson to'qimalariga kirganda, turli zichlikdagi to'qimalar (masalan, suyaklar va yumshoq to'qimalar) rentgen nurlarining turli darajadagi yutilish darajasiga ega bo'lib, fotodiodlar qatoriga nurlantirilganda yorug'lik intensivligi notekis taqsimlanadi. Fotodiodlar yorug'lik intensivligi signallarini fotoeffekt orqali joriy signallarga aylantiradi va ularning sezgirligi tasvirning signal-to-shovqin nisbatiga bevosita ta'sir qiladi. Masalan, kompyuter tomografiyasini skanerlashda detektordagi fotodiodlar yuqori tezlikda aylanadigan rentgen trubkasi va detektor massivi o‘rtasida sinxronizatsiyani ta’minlash va natijada yuqori aniqlikdagi tomografik tasvirlarni yaratish uchun mikrosoniyalar ichida optik signalni yig‘ish va konvertatsiya qilishni yakunlashi kerak.

MRI uskunalari magnit maydonlari va radiochastota signallariga asos bo'lishiga qaramasdan, fotodiodlar yordamchi tizimlarda hali ham muhim rol o'ynaydi. Misol uchun, MRI tekshiruv xonalarining yoritilishini nazorat qilishda fotodiodlar atrof-muhit yorug'ligining qizg'inligini sezishi, LED yorug'likning yorqinligini avtomatik ravishda sozlashi, magnit maydonning bir xilligi bilan kuchli yorug'lik aralashuvidan qochishi va bemorning qulayligini yaxshilashi mumkin. Bundan tashqari, MRI ning gradient lasan qo'zg'aysan pallasida tez tiklash diodi (FRD) teskari elektromotor kuchni tez o'tkazish va kesish orqali samarali bostiradi, quvvat qurilmalarini kuchlanish zarbalaridan himoya qiladi va gradient magnit maydonining aniq nazoratini ta'minlaydi.

2, Signalni qayta ishlash: tibbiy testning "ma'lumotlar markazi"
Qon analizatorlari va biokimyoviy detektorlar kabi in vitro diagnostika uskunalari, diodlar yorug'likning tarqalishi va floresansni aniqlash kabi texnologiyalar orqali hujayra parametrlari va biokimyoviy ko'rsatkichlarning aniq tahliliga erishadi. Qon analizatorini misol qilib oladigan bo'lsak, qon namunasi aniqlash kanalidan o'tganda, fotodiod qatori hujayralarning tarqoq yorug'lik signalini bir necha burchakdan aniqlaydi. Yorug'likning assimilyatsiya qilish xususiyatlari bilan birgalikda qizil qon hujayralari soni va oq qon hujayralari tasnifi kabi asosiy ko'rsatkichlarni tahlil qilish mumkin. Misol uchun, qon analizatorining ma'lum bir modeli 400-1100 nm javob to'lqin uzunligi diapazoni bo'lgan kremniy fotodiodlardan foydalanadi, ular bir vaqtning o'zida oldinga tarqalgan yorug'lik (FSC), yon tomondan tarqalgan yorug'lik (SSC) va floresans signallarini aniqlay oladi va 5 toifadagi oq qon hujayralarini aniqlik darajasi 99% dan yuqori aniqlikka erishadi.

Biokimyoviy testlarda diodlar enzimatik reaktsiyalar natijasida hosil bo'lgan floresans yoki yorug'likning yutilishidagi o'zgarishlarni aniqlash orqali miqdoriy tahlilga erishadilar. Misol uchun, qonda glyukozani aniqlashda glyukoza glyukoza oksidaza ta'sirida vodorod peroksid hosil qiladi, u floresan moddalarni ishlab chiqarish uchun reagentlar bilan reaksiyaga kirishadi. Floresans intensivligining o'zgarishi fotodiod tomonidan aniqlanadi va qondagi glyukoza kontsentratsiyasi standart egri chiziq asosida hisoblanadi. Bunday ilovalarda diodlarning chiziqli javob diapazoni va past shovqin xususiyatlari juda muhimdir. Ko'chki fotodiodining (APD) ma'lum bir modeli nanomolyar konsentratsiyalarda biokimyoviy moddalarni aniqlash va kasallikni erta tashxislash uchun asos bo'lishi mumkin bo'lgan yagona foton darajasiga aniqlash sezuvchanligini oshirish uchun ichki daromad mexanizmidan foydalanadi.

3, Quvvatni boshqarish: Tibbiy asboblarning "energiya burchak toshi"
Tibbiy quvvat tizimlarida diodlar rektifikatsiya, kuchlanishni tartibga solish va oqimni cheklash kabi funktsiyalar orqali murakkab elektromagnit muhitda uskunaning barqaror ishlashini ta'minlaydi. Tibbiy rentgen apparatlarini misol tariqasida oladigan bo'lsak, ularning yuqori kuchlanish generatorlari rentgen nurlarini ishlab chiqarish uchun rentgen naychalarini haydash uchun o'zgaruvchan tokni o'nlab kilovolt doimiy doimiy yuqori kuchlanishga aylantirishi kerak. Ushbu jarayon davomida yuqori kuchlanishli diodlar majmuasi to'liq to'lqinli rektifikator ko'prigini hosil qiladi va o'zgaruvchan tokni pulsatsiyalanuvchi doimiy oqimga aylantiradi, so'ngra barqaror yuqori kuchlanishni chiqarish uchun filtrlash pallasida tekislanadi. Masalan, yuqori kuchlanishli diodlarning ma'lum bir modelida kremniy karbid (SiC) moddasi qo'llaniladi, uning chidamliligi 60 kV kuchlanish qiymatiga ega va teskari tiklanish vaqti 20 ns ga qisqartiriladi va an'anaviy silikon diodlarga nisbatan samaradorlik 30% ga oshadi. U rentgen apparatlarini qoʻllab-quvvatlab, millisekundlik darajadagi taʼsirni nazorat qiladi va bemorning nurlanish dozasini kamaytiradi.

Portativ tibbiy asboblarda diodlarning kam quvvat iste'moli xususiyatlari asosiy afzalliklarga aylandi. Misol uchun, dinamik qon glyukoza monitorida (CGM) quvvatni boshqarish pallasida ultra-past quvvatli Schottky diodlari qo'llaniladi, to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish atigi 0,2V ga tushadi, bu oddiy diodlardan 50% past. Bu qurilma batareyasining ishlash muddatini 14 kungacha uzaytirishi va doimiy monitoring ehtiyojlarini qondirishi mumkin. Bundan tashqari, yurak stimulyatori kabi implantatsiya qilinadigan qurilmalarda diodlar elektrostatik razryadning sezgir elektron komponentlarga zarar yetkazishining oldini olish uchun ESD sxemalari bilan himoyalangan va bu qurilmaning inson tanasida uzoq-vaqt ishonchli ishlashini ta'minlaydi.

4, lazer nazorati: aniq davolash uchun "yorug'lik pichoq"
Lazer terapiyasi uskunasida lazer diodlari (LDs) asosiy yorug'lik manbai bo'lib xizmat qiladi, to'qimalarni kesish, koagulyatsiya va bug'lanish kabi aniq muolajalarga erishish uchun elektroluminesans orqali kogerent nurlarni hosil qiladi. Masalan, oftalmik lazerni tuzatish operatsiyasida femtosekundli lazerli diodlar to'lqin uzunligi 1053 nm bo'lgan impulsli lazerlarni chiqaradi, ular fotoinduktsiyalangan yorilish effekti orqali shox parda stromasini aniq kesib tashlaydi. Pulsning kengligi femtosekund darajasiga etadi va termal shikastlanish zonasi 1 m dan kam bo'lib, "pichoqsiz" jarrohlik imkonini beradi. Bu jarayon davomida fotodiod massivi lazer quvvati va toʻlqin uzunligini real-vaqtda kuzatib boradi va energiya tebranishlaridan kelib chiqadigan shox parda shikastlanishining oldini olish uchun qayta aloqa nazorati orqali barqaror chiqish parametrlarini taʼminlaydi.

Fotodinamik terapiyada (PDT) lazer diodasi ma'lum bir to'lqin uzunligidagi (masalan, 630 nm) uzluksiz yorug'likni chiqaradi, yagona kislorod ishlab chiqarish uchun fotosensibilizatorni faollashtiradi va o'simta hujayralarini tanlab o'ldiradi. PDT uskunasining ma'lum bir modeli ± 0,5% chiqish quvvati barqarorligi va ± 1nm to'lqin uzunligi aniqligi bilan kvant quduqli lazerli diodlardan foydalanadi, bu fotosensibilizatorlarning faollashuv samaradorligini aniq nazorat qilishi va davolash samaradorligini oshirishi mumkin. Bundan tashqari, infraqizil terapiya uskunalarida yorug'lik chiqaradigan diodlar (LED) fotobiologik stimulyatsiya effektlari orqali to'qimalarni tiklashga yordam berish uchun-850 nm yaqin infraqizil nurni chiqaradi. Ularning chiqish quvvati davolash dozasining bir xilligini ta'minlash uchun doimiy oqimning harakatlanish pallasida diodlar tomonidan aniq sozlangan.