चिकित्सा उपकरणों में डायोड का मुख्य कार्य क्या है?

1, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण: चिकित्सा इमेजिंग की "दृश्य तंत्रिका"।
एक्स-रे, सीटी, एमआरआई आदि जैसे उच्च-स्तरीय चिकित्सा इमेजिंग उपकरणों में, फोटोडायोड सरणी डिटेक्टर का मुख्य घटक है, जो ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करने के मुख्य कार्य के लिए जिम्मेदार है। एक उदाहरण के रूप में एक्स{{4}रे इमेजिंग को लेते हुए, जब एक्स{5}किरणें मानव ऊतक में प्रवेश करती हैं, तो विभिन्न घनत्व वाले ऊतकों (जैसे हड्डियां और मुलायम ऊतक) में एक्स{6}किरणों के अवशोषण की डिग्री अलग-अलग होती है, जिसके परिणामस्वरूप फोटोडायोड सरणी पर विकिरणित होने पर प्रकाश की तीव्रता का असमान वितरण होता है। फोटोडायोड फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से प्रकाश की तीव्रता के संकेतों को वर्तमान संकेतों में परिवर्तित करते हैं, और उनकी संवेदनशीलता सीधे छवि के सिग्नल {{8}से - के शोर अनुपात को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, सीटी स्कैनिंग में, डिटेक्टर में फोटोडायोड को उच्च गति से घूमने वाली एक्स किरण ट्यूब और डिटेक्टर सरणी के बीच सिंक्रनाइज़ेशन सुनिश्चित करने के लिए माइक्रोसेकंड के भीतर ऑप्टिकल सिग्नल अधिग्रहण और रूपांतरण को पूरा करने की आवश्यकता होती है, जिससे अंततः उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली टोमोग्राफिक छवियां उत्पन्न होती हैं।

यद्यपि एमआरआई उपकरण अपने मूल के रूप में चुंबकीय क्षेत्र और रेडियो आवृत्ति संकेतों पर निर्भर करता है, फोटोडायोड अभी भी सहायक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, एमआरआई परीक्षा कक्षों के प्रकाश नियंत्रण में, फोटोडायोड परिवेश प्रकाश की तीव्रता को महसूस कर सकते हैं, स्वचालित रूप से एलईडी प्रकाश व्यवस्था की चमक को समायोजित कर सकते हैं, चुंबकीय क्षेत्र की एकरूपता के साथ मजबूत प्रकाश हस्तक्षेप से बच सकते हैं और रोगी के आराम में सुधार कर सकते हैं। इसके अलावा, एमआरआई के ग्रेडिएंट कॉइल ड्राइव सर्किट में, फास्ट रिकवरी डायोड (एफआरडी) तेजी से संचालन और कटौती करके रिवर्स इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रभावी ढंग से दबाता है, बिजली उपकरणों को वोल्टेज झटके से बचाता है और ग्रेडिएंट चुंबकीय क्षेत्र का सटीक नियंत्रण सुनिश्चित करता है।

2, सिग्नल प्रोसेसिंग: चिकित्सा परीक्षण का "डेटा सेंटर"।
इन विट्रो डायग्नोस्टिक उपकरण जैसे कि रक्त विश्लेषक और जैव रासायनिक डिटेक्टर, डायोड प्रकाश प्रकीर्णन और प्रतिदीप्ति पहचान जैसी प्रौद्योगिकियों के माध्यम से सेल मापदंडों और जैव रासायनिक संकेतकों का सटीक विश्लेषण प्राप्त करते हैं। एक उदाहरण के रूप में रक्त विश्लेषक को लेते हुए, जब रक्त का नमूना डिटेक्शन चैनल से गुजरता है, तो फोटोडायोड सरणी कई कोणों से कोशिकाओं के बिखरे हुए प्रकाश संकेत का पता लगाती है। प्रकाश अवशोषण विशेषताओं के साथ संयुक्त, लाल रक्त कोशिका गिनती और सफेद रक्त कोशिका वर्गीकरण जैसे प्रमुख संकेतकों का विश्लेषण किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, रक्त विश्लेषक का एक निश्चित मॉडल 400-1100 एनएम को कवर करने वाली प्रतिक्रिया तरंग दैर्ध्य रेंज के साथ सिलिकॉन फोटोडायोड का उपयोग करता है, जो एक साथ आगे बिखरी हुई रोशनी (एफएससी), साइड बिखरी हुई रोशनी (एसएससी), और प्रतिदीप्ति संकेतों का पता लगा सकता है, जिससे 99% से अधिक की सटीकता दर के साथ पांच श्रेणी की श्वेत रक्त कोशिका का पता लगाया जा सकता है।

जैव रासायनिक परीक्षण में, डायोड एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न प्रतिदीप्ति या प्रकाश अवशोषण में परिवर्तन का पता लगाकर मात्रात्मक विश्लेषण प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए, रक्त ग्लूकोज का पता लगाने में, ग्लूकोज ग्लूकोज ऑक्सीडेज की क्रिया के तहत हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पन्न करता है, जो अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया करके फ्लोरोसेंट पदार्थ उत्पन्न करता है। प्रतिदीप्ति तीव्रता में परिवर्तन का पता एक फोटोडायोड द्वारा लगाया जाता है, और रक्त ग्लूकोज एकाग्रता की गणना मानक वक्र के आधार पर की जाती है। ऐसे अनुप्रयोगों में, डायोड की रैखिक प्रतिक्रिया सीमा और कम शोर विशेषताएँ महत्वपूर्ण हैं। हिमस्खलन फोटोडायोड (एपीडी) का एक निश्चित मॉडल एकल फोटॉन स्तर पर पहचान संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए एक आंतरिक लाभ तंत्र का उपयोग करता है, जो नैनोमोलर सांद्रता में जैव रासायनिक पदार्थों का पता लगा सकता है और प्रारंभिक रोग निदान के लिए आधार प्रदान कर सकता है।

3, विद्युत प्रबंधन: चिकित्सा उपकरणों की 'ऊर्जा आधारशिला'
चिकित्सा विद्युत प्रणालियों में, डायोड सुधार, वोल्टेज विनियमन और वर्तमान सीमित करने जैसे कार्यों के माध्यम से जटिल विद्युत चुम्बकीय वातावरण में उपकरणों के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करते हैं। एक उदाहरण के रूप में मेडिकल एक्स-रे मशीनों को लेते हुए, उनके उच्च-वोल्टेज जनरेटर को एक्स-रे ट्यूबों को चलाने के लिए एसी पावर को दसियों किलोवोल्ट डीसी उच्च वोल्टेज में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है ताकि एक्स-रे का उत्पादन किया जा सके। इस प्रक्रिया के दौरान, उच्च - वोल्टेज डायोड सरणी एक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर ब्रिज बनाती है, जो एसी वोल्टेज को स्पंदित डीसी में परिवर्तित करती है, जिसे स्थिर उच्च वोल्टेज आउटपुट के लिए फ़िल्टरिंग सर्किट द्वारा सुचारू किया जाता है। उदाहरण के लिए, उच्च -वोल्टेज डायोड का एक निश्चित मॉडल सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सामग्री का उपयोग करता है, जिसमें पारंपरिक सिलिकॉन डायोड की तुलना में 30% की दक्षता में सुधार के साथ 60kV का वोल्टेज मान और रिवर्स रिकवरी समय को 20ns तक छोटा कर दिया जाता है। यह मिलीसेकंड स्तर के एक्सपोज़र नियंत्रण को प्राप्त करने और रोगी विकिरण खुराक को कम करने के लिए एक्स रे मशीनों का समर्थन कर सकता है।

पोर्टेबल चिकित्सा उपकरणों में, डायोड की कम बिजली खपत विशेषताएँ एक प्रमुख लाभ बन गई हैं। उदाहरण के लिए, एक डायनेमिक ब्लड ग्लूकोज मॉनिटर (सीजीएम) में, पावर मैनेजमेंट सर्किट में अल्ट्रा {{1} कम पावर वाले शोट्की डायोड का उपयोग किया जाता है, जिसमें केवल 0.2V का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है, जो सामान्य डायोड की तुलना में 50% कम है। यह डिवाइस की बैटरी लाइफ को 14 दिनों तक बढ़ा सकता है और निरंतर निगरानी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। इसके अलावा, पेसमेकर जैसे प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों में, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नुकसान पहुंचाने वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज को रोकने के लिए डायोड को ईएसडी सर्किट द्वारा संरक्षित किया जाता है, जिससे मानव शरीर में डिवाइस का दीर्घकालिक विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित होता है।

4, लेजर नियंत्रण: सटीक उपचार के लिए "लाइट ब्लेड"।
लेज़र थेरेपी उपकरण में, लेज़र डायोड (एलडी) मुख्य प्रकाश स्रोत के रूप में काम करते हैं, जो ऊतक काटने, जमाव और वाष्पीकरण जैसे सटीक उपचार प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस के माध्यम से सुसंगत किरणें उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, नेत्र लेजर सुधार सर्जरी में, फेमटोसेकंड लेजर डायोड 1053 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ स्पंदित लेजर उत्सर्जित करते हैं, जो फोटोप्रेरित टूटना प्रभाव के माध्यम से कॉर्नियल स्ट्रोमा को सटीक रूप से काटते हैं। नाड़ी की चौड़ाई फेमटोसेकंड स्तर तक पहुंचती है, और थर्मल चोट क्षेत्र 1 μ मीटर से कम है, जिससे "चाकू मुक्त" सर्जरी संभव हो जाती है। इस प्रक्रिया के दौरान, फोटोडायोड सरणी वास्तविक समय में लेजर शक्ति और तरंग दैर्ध्य की निगरानी करती है, और ऊर्जा के उतार-चढ़ाव के कारण कॉर्नियल क्षति से बचने के लिए फीडबैक नियंत्रण के माध्यम से स्थिर आउटपुट पैरामीटर सुनिश्चित करती है।

फोटोडायनामिक थेरेपी (पीडीटी) में, एक लेजर डायोड एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (जैसे 630 एनएम) का निरंतर प्रकाश उत्सर्जित करता है, जो फोटोसेंसिटाइज़र को सिंगलेट ऑक्सीजन का उत्पादन करने और ट्यूमर कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मारने के लिए सक्रिय करता है। पीडीटी उपकरण का एक निश्चित मॉडल क्वांटम वेल लेजर डायोड का उपयोग करता है, जिसमें ± 0.5% की आउटपुट पावर स्थिरता और ± 1 एनएम की तरंग दैर्ध्य सटीकता होती है, जो फोटोसेंसिटाइज़र की सक्रियण दक्षता को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकती है और उपचार प्रभावशीलता में सुधार कर सकती है। इसके अलावा, इन्फ्रारेड थेरेपी उपकरण में, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) फोटोबायोलॉजिकल उत्तेजना प्रभावों के माध्यम से ऊतक की मरम्मत को बढ़ावा देने के लिए 850nm निकट अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। उपचार खुराक की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए उनकी आउटपुट पावर को निरंतर चालू ड्राइविंग सर्किट में डायोड द्वारा सटीक रूप से समायोजित किया जाता है।