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耳声发射(Otoacoustic Emissions, OAEs)现象及其临床应用是二十世纪九十年代生物医学和耳科研究的一项重要进展,它揭示了人耳还具有主动发射声波的能力,其存在与否是听觉外周系统是否完好的客观标准。耳声发射作为一种快速、无损、有效的听力检测方法,广泛应用在耳科临床和听力筛选方面。耳声发射筛查仪是利用耳声发射原理研制的听力检测仪器,国外近年来已有成熟产品投放市场,国内尚无同类产品。本课题针对国内产品空缺的市场现状,研制了一款便携式耳声发射筛查仪。
课题完成了一套基于DSP的便携式耳声发射听力筛查仪。筛查仪由探头、模拟电路、数字处理电路及电源管理电路组成。从数字处理单元输出的刺激信号在人耳内诱发出的耳声发射信号,经前端预处理和信号采集后,送至数字处理单元进行处理,耳声信号处理结果便能表明听觉外周系统是否完好。
完成的主要工作包括设计并开发信号采集子系统,基于DSP的耳声信号分析处理子系统,耳声刺激信号输出子系统。信号采集子系统包括增益可控的三级放大电路、带通滤波电路及A/D电路,三者构成了整个系统的输入通道。其中,利用可控增益放大电路和带通滤波电路实现对信号的预处理。基于DSP的耳声信号分析子系统以TI公司数字信号处理芯片TMS320VC5509A为核心,包括大容量的数据及程序存储电路、扩口电路、通信电路、键盘及液晶显示电路;采用成熟的耳声信号处理方法处理耳声发射信号。耳声刺激信号输出子系统包括信号输出D/A电路及刺激信号强度调节电路,这两者构成了系统的输出通道。由于电源管理在便携式系统中的重要作用,特别对此进行了专门设计。
本设计重点解决的便携式耳声发射筛查仪关键技术有以下四点:第一,微弱耳声信号的有效提取。本筛查仪从硬件和软件两方面来降低噪声,提高信噪比。硬件设计尽量选用低噪声、高灵敏度的元器件,模拟电路与数字电路分离,数字电路采用4层电路板;软件设计采用相干平均、设置拒绝阀及窗函数法等耳声信号处理算法来降低噪声。第二,实时性。选用处理速度可达200MIPS的DSP处理芯片,结合快速有效的处理算法,保证处理的实时性。第三,电源管理。专门设计了自动开关机电路、电源监测电路,特别采用模拟电路选择性供电方案。第四,体积要求。选用贴面封装的元器件,第三级放大、A/D和D/A功能单片实现,设备内部结构采用多板(模拟板、数字板及键盘板)叠加设计。
本便携式耳声发射筛查仪,主要用于新生儿的听力检查。相对于目前市场上现有的国外新生儿听力筛查设备来说,具有功耗低、速度快、超大液晶显示、USB连接、价格低等优点。