CN100486360C - 用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，属于电子信息技术和医疗器械领域。该语音处理器包括语音采集电路；自动增益控制电路；模数转换器，用于将语音信号转换成数字信号，并将调制信号数字化后反馈给数字信号处理器；数字信号处理器，用于将数字信号进行处理，以产生编码后的调制信号；调制器，用于将调制信号调制到设定的载频信号上，并进行功率放大；比较器，用于将调制器输出的信号经数字化后反馈给信号处理器；计算机接口电路，用于该语音处理器与计算机的连接；不挥发存储器，用于存储数字信号处理器的程序和语音处理器使用者的参数。本发明的语音处理器，降低了电路的复杂度，提高了系统的性能，而且具有远程更新升级能力。

Description

用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器
技术领域
本发明涉及一种用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，属于电子信息技术和医疗器械领域。
背景技术
医学上把听阈在90分贝以上的患者统称为全聋，大部分患者全聋的原因是由于毛细胞的损失而不是听神经的功能衰退。残留听神经的存在，为人工耳蜗技术用电流直接刺激听神经奠定了基础。人工耳蜗系统是用于治疗传感性耳聋的一种医疗电子仪器，其功能是代替患者完成声—电转换，用携带了声音信息的电脉冲直接刺激患者的听神经，令患者产生与原声音频率基本一致的声音感觉，从而达到使患者恢复听力的目的。当前人工耳蜗系统的语音处理器普遍采用频率分解算法，依靠专用滤波器芯片或模拟电路完成分解滤波器组的功能，由此造成语音处理器功能简单、结构复杂、集成度低。
发明内容
本发明的目的就是针对上述背景技术中所提到的不足，为数字式多通道人工耳蜗系统提供一种低功耗，体积小，重量轻，同时装载多种语音处理算法，并通过远程在线编程随时加入新的语音处理算法的体外便携设备。
本发明提出的用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，包括：
(1)由两个麦克风组成的语音采集电路，用于采集两路语音或一路语音和一路噪声信号；
(2)自动增益控制电路，用于调整上述语音信号的动态范围；
(3)模数转换器，用于将上述语音信号转换成数字信号，并将调制信号数字化后反馈给数字信号处理器；
(4)数字信号处理器，用于将上述数字信号进行处理，以产生编码后的调制信号；
(5)调制器，用于将上述调制信号调制到设定的载频信号上，并进行功率放大；
(6)比较器，用于将调制器输出的信号经数字化后反馈给信号处理器；
(7)计算机接口电路，用于该语音处理器与计算机的连接。
(8)不挥发存储器，与数字信号处理器相连接，用于存储数字信号处理器的程序和语音处理器使用者的参数。
本发明提出的用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，采用单片数字信号处理器实现语音处理器，采用数字信号处理技术对语音信号进行分析和处理，既降低了电路的复杂度，又提高了系统的性能。语音处理器使用不挥发存储器保存程序和患者参数，使语音处理器具有远程更新升级能力。
附图说明
图1是本发明设计的语音处理器的结构框图。
图2是语音处理器功能扩展示意图。
具体实施方式
本发明提出的用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，其结构框图如图1所示，包括：由两个麦克风组成的语音采集电路，用于采集两路语音或一路语音和一路噪声信号；自动增益控制电路，用于调整上述语音信号的动态范围；模数转换器，用于将上述语音信号转换成数字信号，并将调制信号数字化后反馈给数字信号处理器；数字信号处理器，用于将上述数字信号进行处理，以产生编码后的调制信号；调制器，用于将上述调制信号调制到设定的载频信号上，并进行功率放大；比较器，用于将调制器输出的信号经数字化后反馈给信号处理器；计算机接口电路，用于该语音处理器与计算机的连接。不挥发存储器，与数字信号处理器相连接，用于存储数字信号处理器的程序和语音处理器使用者的参数。
本发明提出的语音处理器的工作原理是，语音处理器先进行语音采集，并把采集到的语音模拟信号放大，经过A/D变换后把信号送入数字信号处理器(以下简称DSP)芯片中进行数字信号处理，DSP用到的语音处理算法等程序由计算机通过RS—232接口电路输入，处理好的数字信号通过调制电路调制到天线输出。使用者可将本语音处理器随身携带，置于使用者身体的任意部位，信号输出用天线与语音处理器中的调制器通过信号线相连，并置于使用者的耳旁，该天线与人体内接收电路天线相耦合，将能量和信号反射给使用者的体内电路。
语音处理器采用全3.6伏电源设计，用一块3.6伏的锂充电电池或三节镍氢电池供电，使用低压差线性稳压器输出3.3V和1.8V工作电压。
本发明的语音处理器的一个实施例中，麦克风的型号是EM—100B，自动增益控制电路的型号是MAX4252，A/D转换器的型号为MAX987，比较器的型号为74HC00。监测调制电路的输出电压，控制发射功率和反向数据的测量。语音处理器的计算机接口采用RS—232接口，通过计算机接口完成语音处理算法的更新和设置患者刺激参数。采用型号为SST29LE020的不挥发存储器，同时保存监控程序、若干种语音处理算法程序和患者参数。语音处理器的语音处理程序和患者刺激参数的更新都是通过计算机接口在线编程实现。本语音处理器中的数字信号处理器采用体积小、低电压、功耗低、运算能力强的数字信号处理器，型号为ADSP218X，在其内部完成对采集的语音信号滤波，提取谐振点，频率分解和刺激编码。
图2说明了程序在数字信号处理器和不挥发存储器中的分布结构。在不挥发存储器中的程序包括监控程序，语音处理算法程序和患者参数。监控程序由编程器写入，若干种语音处理算法程序和患者参数随后通过在线编程方式写入。监控程序包括不挥发存储器读写程序和命令解释程序。系统上电复位后数字信号处理器首先调入并运行监控程序，监控程序在设定的时间内如果没有检测到计算机更新语音处理算法程序或患者参数的指令，就直接调入并执行原来的语音处理算法程序。否则命令解释程序分析计算机通过串口传送的指令和数据，通过不挥发存储器读写程序写入或更新语音处理算法程序和患者参数，并执行。

Claims (1)

1、一种用于人工耳蜗的数字式多通道语音处理器，其特征在于该语音处理器包括：
(1)由两个麦克风组成的语音采集电路，用于采集两路语音或一路语音和一路噪声信号；
(2)自动增益控制电路，用于调整上述语音信号的动态范围；
(3)模数转换器，用于将上述语音信号转换成数字信号，并将调制信号数字化后反馈给数字信号处理器；
(4)数字信号处理器，用于将上述数字信号进行处理，以产生编码后的调制信号；
(5)调制器，用于将上述调制信号调制到设定的载频信号上，并进行功率放大；
(6)比较器，用于将调制器输出的信号经数字化后反馈给信号处理器；
(7)计算机接口电路，用于该语音处理器与计算机的连接；
(8)不挥发存储器，与数字信号处理器相连接，用于存储数字信号处理器的程序和语音处理器使用者的参数；
(9)天线，与调制器相连接，用于将处理好的信号通过调制电路特征到天线输出。
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人工电子耳蜗语音信号处理方法的研究进展. 聂开宝，蓝宁等.生物医学工程学杂志，第16卷第3期. 1999
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多通道人工耳蜗语音编码方案的研究. 吴相钜，杨兰芳.医疗装备，第5期. 1994
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