Перетворювачі інтегральних сигналів пристроїв вимірювально-діагностичних температурних сенсорів для біомедичних застосувань
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-2(94)-305-314Ключові слова:
теплові сенсори потоку, сигнальні перетворювачі, інтегральна електроніка для біомедичної електроніки, біомедична діагностикаАнотація
У матеріалах статті наведено результати дослідження, що є перспективним напрямом у побудові високолінійних аналогових пристроїв для систем вимірювання, реєстрації та обробки сигналів біомедичних застосувань для використання двотактних структур. Незважаючи на різноманітність існуючих моделей високолінійних пристроїв виробництва провідних всесвітньо відомих компаній, зокрема, Analog Devices, National Semiconductor, Texas Instruments, Linear Technology, ON Semiconductor, Philips, Inetrsil, існують можливості подальшого вдосконалення їх характеристик. У роботі аналізуються кола первинного перетворення високочутливих диференційних сенсорів температури на транзисторних структурах та визначаються оптимальні режими роботи диференційних транзисторних каскадів сенсорів різницевої температури для пристроїв біомедичного призначення. Розробники аналого-цифрових систем часто стикаються з проблемою вибору підсилювача, що працює з малими похибками передачі постійного рівня. Проблема узгодження сигналів також залишається в центрі уваги розробників, оскільки в сучасних ЦАП як ВАХ використовується схема комутації ОА, а для ЦАП з виходом напруги VB і VVC використовуються схеми комутації. Ефективним підходом до побудови подібних аналогових пристроїв є використання трансімпедансних підсилювачів. Вони поєднують в собі як високі лінійні параметри постійного струму, так і ефективні характеристики змінного посилення сигналу. Поряд з освоєнням нових мікроелектронних технологій виготовлення теплових сенсорів потоку, зокрема на основі MEMs-структур, подальший розвиток цих сенсорів для задач медичної діагностики є перспективним і розв’язує задачу підвищення ефективності параметрів сигнальних перетворювачів.
Посилання
Fang, Y. and Liou, W.W. (2002), «Computations of the Flow and Heat Transfer in Microdevices Using DSMC With Implicit Boundary Conditions», J. Heat Transfer, Vol. 124, pp. 338–345.
Liou, W.W. and Fang, Y. (2000), «Implicit Boundary Conditions for Direct Simulation Monte Carlo Method in MEMS Flow Predictions», CMES, Vol. 1, No. 4, pp. 119–128.
Weiping, Y., Chong, L., Jianhua, L. et al. (2005), «Thermal distribution microfluidic sensor based on silicon», Sensors and Actuators B., Vol. 108, pp. 943–946.
Van Oudheusden, B.W. (1992), «Silicon thermal flow sensors», Sensors and Actuators A: Phys., No. 30, рр. 5–26.
Ashauer, M., Glosch, H., Hedrich, F. et al. (1999), «Thermal flow sensor for liquids and gases based on combinations of two principles», Sensors and Actuators A., Vol. 73, рр. 7–13.
Jiang, F., Tai, Y.-C., Ho, C.-M. et al. (1994), «Theoretical and experimental studies of micromachined hot-wire anemometers», International Electron Devices Meeting (IEDM), December 11–14, San Francisco, рр. 139–142.
Van Baar, J.J., Wiegerink, R.W., Lammerink, T.S.J. et al. (2001), «Micromachined structures for the thermal measurements of fluid and flow parameters», J. Micromech. Microeng, No. 11, рр. 311–318.
Lammerink, T.S.T., Tas, N.R., Elwenspoek, M. and Fluitman, J.H.J. (1993), «Micro-liquid flow sensor», Sensors and Actuators A., рр. 45–50.
Handford, P.M. and Bradshaw, P. (1989), «The pulsed-wire anemometer», Exp. Fluids, Vol. 7, рр. 125–132.
Margelov, А. (2005), «Honeywell gas flow sensors», Chip News, No. 9 (102), рр. 56–58.
Gotra, Z.Yu. and Holyaka, R.L. (2009), «Differential thermometer with high resolution», Technology and construction in electronic equipment, No. 6 (84), рр. 19–23.
Pavlov, S.V., Wójcik, W. and Smolarz, A. (2017), Information Technology in Medical Diagnostics, CRC Press, 210 р.
Wójcik, W., Pavlov, S. and Kalimoldayev, M. (2019), Information Technology in Medical Diagnostics II, Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book, London, 336 р.
Wojcik, W. and Pavlov, S. (2022), Highly linear Microelectronic Sensors Signal Converters Based on Push-Pull Amplifier Circuits, monograph, Vol. 181, Comitet Inzynierii Srodowiska PAN, Lublin, 283 р.
Kukharchuk, V., Pavlov, S. et al. (2022), «Information Conversion in Measuring Channels with Optoelectronic Sensors», Sensors, Vol. 22, No. 1, doi: 10.3390/s22010271.
Menga, E., Li, P.-Y. and Tai, Y.-C. (2008), «A biocompatible Parylene thermal flow sensing array», Sensors and Actuators A., No. 144, рр. 18–28.
Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Pavlov, S.V. et al. (2021), «Research Active Posterior Rhinomanometry Tomography Method for Nasal Breathing Determining Violations», Sensors, Vol. 21, doi: 10.3390/s21248508.
Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Pavlov, S.V. et al. (2021), «Possibilities of Automated Diagnostics of Odontogenic Sinusitis According to the Computer Tomography Data», Sensors, Vol. 21, doi: 10.3390/ s21041198.
Kukharchuk, V., Pavlov, S., Katsyv, S. et al. (2021), «Transient analysis in 1st order electrical circuits in violation of commutation laws», Przegląd Elektrotechniczny, R. 97, NR 9, pр. 26–29, doi: 10.15199/48.2021.09.05.
Osadchuk, O.V. (2000), «Microelectronic frequency converters on the base of the transistor structures with negative resistance», UNIVERSUM, Vinnytsia, 303 p.
Desing, J. and Lindgren, P. (2005), «Sensor communication technology towards ambient intelligence», Measurement Science and Technology, Vol. 16, рр. 37–46.
Desing, J. (2005), «Sensor communication technology for the ambient intelligence creation», Sensors and system, No. 12, рр. 63–74.
Wojcik, W. (2024), «Schematic implementation of signal converters of thermal sensors for biomedical purposes», Opt-el. inf-energy tech., Vol. 47, Issue 1, pр. 187–197.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 О. Осадчук, В. Вуйцік, Р. Голяка, О. Мозговий, О. Муращенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
