一種新生兒聽力篩查儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型及醫(yī)療設(shè)備儀器領(lǐng)域，特別是一種新生兒聽力篩查儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 耳聲發(fā)射是一種產(chǎn)生于耳蝸，經(jīng)過聽骨鏈及鼓膜傳導(dǎo)釋放到外耳道的音頻能量。 耳聲發(fā)射的發(fā)現(xiàn)揭示了耳蝸不但可以察覺和辨別外界的聲音，而且會自發(fā)的發(fā)出聲音。其 臨床意義在于，它為我們提供了一個檢測耳蝸放大功能和外毛細胞功能完整性的方法。但 是目前國內(nèi)研發(fā)的耳聲發(fā)射檢測儀功能較少，技術(shù)不成熟，而國外的耳聲發(fā)射檢測儀價格 較高，不適合廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型針對耳聲發(fā)射檢測儀功能較少，技術(shù)不成熟等不足，提供一種功能較 全面性價比較高的便攜式的新生兒聽力篩查儀。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案為：
[0005] -種新生兒聽力篩查儀，包括電源模塊、DSP處理器模塊、音頻處理模塊、功放電 路、探頭電路和信號處理電路，所述處理器模塊、信號處理電路和功放電路分別與所述音頻 處理模塊連接，所述功放電路和信號處理電路同時分別與所述探頭電路連接，電源模塊給 各模塊供電，由所述DSP處理器模塊產(chǎn)生刺激聲信號，經(jīng)過音頻處理模塊產(chǎn)生模擬信號，經(jīng) 過功放電路，驅(qū)動探頭電路；探頭電路也可受到刺激聲信號的激勵，產(chǎn)生耳聲發(fā)射信號，經(jīng) 過信號處理電路，發(fā)送到音頻處理模塊，DSP處理器采集所述耳聲發(fā)射信號，進行處理。
[0006] 作為優(yōu)選的，所述探頭電路包括揚聲器和麥克風(fēng)。
[0007] 更進一步地，所述信號處理電路包括低噪聲的儀表放大器AD8542,實現(xiàn)對麥克風(fēng) 接收的耳聲發(fā)射信號進行放大處理，放大倍數(shù)約為50,并且具有帶通濾波器功能。
[0008] 作為優(yōu)選的，還包括存儲器模塊。
[0009] 更進一步地，所述存儲器模塊包括FLASH存儲器和SDRAM存儲器，所述FALSH存儲 器用于存儲代碼、常量數(shù)據(jù)，所述SDRAM存儲器用于處理實時數(shù)據(jù)。
[0010] 更進一步地，還包括串口通信模塊，所述DSP處理器模塊通過所述串口通信與外 部打印設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)打印。
[0011] 更進一步地，還包括鍵盤和顯示器。
[0012] 更進一步地，所述電源模塊包括充電電池，提供系統(tǒng)5v、3. 3v供電。
[0013] 作為本實用新型更進一步的說明，所述DSP處理器模塊可以有兩種工作模式，包 括瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射（ΤΕ0ΑΕ)和畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射（DP0AE)兩種模式，所述ΤΕ0ΑΕ模式是 以短暫聲刺激誘發(fā)的耳聲發(fā)射。以短暫聲刺激誘發(fā)的耳聲發(fā)射，在給人耳施加了一定的誘 發(fā)刺激聲不久，在外耳道采集到的除刺激聲和發(fā)射聲以外的聲音信號，一般在誘發(fā)刺激聲 3-5ms后出現(xiàn)，大概持續(xù)15秒。ΤΕ0ΑΕ和誘發(fā)刺激聲的頻率都分布在0. 4-6k之間。
[0014] 所述DP0AE是以兩個具有一定的頻率比和一定強度比的初始純音fl、f2刺激誘發(fā) 的耳聲發(fā)射。耳蝸受到兩個頻率為Π 、f2,且具有一定的頻率比和一定強度比的初始純音 刺激時，由耳蝸的主動機制而產(chǎn)生的各種形式的畸變在外耳道中記錄到的耳聲發(fā)射信號。 DPOAE在2fl-f2處最為突出的，而且出現(xiàn)的次數(shù)也是最多的，DPOAE的幅度相對誘發(fā)刺激聲 老說要小的多，約為60db SPL。
[0015] 針對ΤΕ0ΑΕ和DPOAE)兩種模式，所述探頭電路采樣和所述DSP處理器模塊處理也 有所不同。
[0016] (1)耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲的發(fā)生
[0017] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲：采用持續(xù)時間80us的短聲ΤΕ0ΑΕ誘發(fā)刺激聲，且 為正弦信號，
[0018] U (t) = Asin (2 π ft), 0<t<80us
[0019] 其中，A為誘發(fā)刺激聲的最大強度，80dBSPL，f為頻率，本系統(tǒng)采用持續(xù)時間為 80us的半周正弦波作為激勵信號，f的值為6250Hz。
[0020] 畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲：采用兩個持續(xù)時間為looms的短純音作為DPOAE 誘發(fā)刺激聲，也都是正弦信號，其形式如下：
[0021] Ul(t) = Alsin (2 π f It), 0<t<100ms
[0022] U2(t) = A2sin(2 π f2t)
[0023] A1、A2為兩個誘發(fā)刺激聲的刺激強度，值為70dBSPL，且A1 = A2, fl、f2為誘發(fā)刺 激聲的頻率，且 fl:f2 = 1.22, Π 取值為 0.5kHz、lkHz、2kHz、4kHz。
[0024] (2)耳聲發(fā)射信號的濾波
[0025] 首先電路要有一個合理的放大倍數(shù)，使耳聲發(fā)射信號在一個合理的電壓范圍內(nèi)， 滿足不失真的條件。在信號采樣之前要進行濾波處理。耳聲發(fā)射信號的頻率主要分布在 0. 4-6kHz范圍內(nèi)，大多數(shù)集中在l-4kHz范圍內(nèi)，為消除噪聲，應(yīng)選擇合適的濾波器及其濾 波范圍。應(yīng)選取帶通濾波器，濾波范圍上限4. 5-5. 5kHz，下限在0. 4-0. 6范圍內(nèi)，首先在硬 件上應(yīng)有一個帶通濾波器，根據(jù)濾波效果，在軟件算法上在采取相應(yīng)的濾波器算法。
[0026] (3)耳聲發(fā)射信號的采樣頻率
[0027] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射的采樣頻率：檢測ΤΕ0ΑΕ信號時，將采樣頻率設(shè)定為50kHz左 右，在每次誘發(fā)刺激聲結(jié)束之后，采集1024點，大概占用時間為20ms。
[0028] 畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射的采樣頻率：檢測DPOAE信號時，必須用頻譜分析，即傅里葉變 換對采集到的信號加以處理，而且頻譜圖上必須有兩個誘發(fā)刺激聲Π 、f2和由刺激聲產(chǎn)生 的2fl-f2這三個頻率，檢測時可以利用整周期采樣的方法避免DPOAE信號被誘發(fā)刺激聲給 淹沒掉。整周期采樣是指采樣周期與信號周期，即采樣頻率與信號頻率之間是整數(shù)倍的關(guān) 系，有下列公式：
[0029] T/TO = NTs/TO = NfO/fs =整數(shù)
[0030] 其中，T為采樣時間，TO為信號周期，N為采樣點數(shù)，Ts為采樣周期，f0為信號頻 率，fs為采樣頻率。
[0031] 設(shè)定DP0AE誘發(fā)刺激聲頻率Π 最大頻率為4kHz，而f2是Π 的1. 22倍，所以f2 是4. 88kHz，將采樣率設(shè)定為39. 04kHz左右，采集1024個點，大約需要26ms左右。
[0032] (4)耳聲發(fā)射信號的處理
[0033] 相干平均法：就是將多次采集的數(shù)據(jù)累加后在平均，也叫累加平均，用來提取耳聲 發(fā)射信號。在施加誘發(fā)刺激聲之后，由探頭檢測到的誘發(fā)響應(yīng)信號x(i)可表示為：
[0034] X(i) = S(i)+N(i), i = 1, 2,. . . . N ；
[0035] N是總刺激次數(shù)，S(i)是耳聲發(fā)射信號，N(i)是噪聲信號。為了盡可能消除噪聲 信號，應(yīng)將N個X(i)進行相干平均得到真正的耳聲發(fā)射信號，而且N越大，結(jié)果越準(zhǔn)確。在 ΤΕ0ΑΕ 中，N 取 1024 次，在 DP0AE 中，N 取 32 次。
[0036] 設(shè)拒絕閥值噪聲是隨機信號，是不好預(yù)測的，周圍環(huán)境無意引起的瞬間大噪聲會 在很大程度上影響到測試數(shù)據(jù)，使得信號中的噪聲成分大大的增加，這個時候應(yīng)將采集到 的這些數(shù)據(jù)舍棄掉，不讓他們參加累加計算。應(yīng)提前設(shè)置好一個拒絕閥值，將每次刺激所采 集到的數(shù)據(jù)都跟拒絕閥值作比較，在決定是否讓這些數(shù)據(jù)參加累加計算，這個拒絕閥值要 根據(jù)實際的環(huán)境，做大量的實驗來確定。
[0037] 時域加窗法耳聲發(fā)射信號中噪聲含量減少后，還要減少甚至消除刺激偽跡的含 量，就是外耳道及中耳對誘發(fā)刺激聲的直接反射，可以采用時域加窗法進行濾波處理。瞬 態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射每次誘發(fā)刺激聲后采集20ms，共有1024點，在0-2. 5ms內(nèi)，對應(yīng)于前128 個點，他們基本上都是刺激偽跡，所以可以將這些點得值設(shè)為〇,；在2. 5-5ms內(nèi)，對應(yīng)于 129-256個點，他們由瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射信號和刺激偽跡組成，把這段數(shù)據(jù)的值加上升余弦 窗口濾波，以減少信號中刺激偽跡的含量；在5-20ms內(nèi)，剩下的點，大部分是瞬態(tài)誘發(fā)耳聲 發(fā)射信號，保留這些數(shù)據(jù)，不進行處理。升余弦窗如下所示：
[0039] (5)耳聲發(fā)射信號的識別
[0040] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射信號的識別ΤΕ0ΑΕ信號的時域波形因人而異，且沒有標(biāo)準(zhǔn)的形 式，主要是觀察時域波形是否是高頻成分在前，低頻成分在后的?；ハ嚓P(guān)系數(shù)識別法是計算 按刺激次數(shù)的奇偶累加完并進行相干平均后的兩個數(shù)組的互相關(guān)系數(shù)，然后通過判斷互相 關(guān)系數(shù)的大小來判定是否有ΤΕ0ΑΕ信號。他們的互相關(guān)系數(shù)表示為：
[0042] 其中N是每一次刺激的采樣點數(shù)，如果相關(guān)系數(shù)超過50 %，那么就認為這兩個數(shù) 組中包含的ΤΕ0ΑΕ信號比較多，反之則認為包含的隨機噪聲比較多。該方法只能計算兩個 數(shù)組之間總的相關(guān)率，但不能計算各個頻段之間的相關(guān)系數(shù)，因此要計算各個頻段之間的 相關(guān)系數(shù)采用頻域相干譜法。
[0043] 頻域相干譜法是基于a(n)和b(n)的互相關(guān)函數(shù)譜的分析方法，若a(n)和b(n) 的傅里葉變換分別為