CN101703436B - 多通道阵列式皮肤听声器 - Google Patents

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Abstract

一种多通道阵列式皮肤听声器，包括麦克风以及与麦克风的信号输出端相连接的音频放大电路，音频放大电路的输出端与音频多通道带通滤波及功率放大电路的输入端相连，音频多通道带通滤波及功率放大电路将声音信号分解为若干个频率相对单一的声音信号并对每个通道进行功率放大，然后分别由各个输出通道输出后分别连接至升压阵列装置的对应输入端，升压阵列装置的输出端又与平面电极阵列的输入端相连接，升压阵列装置将音频多通道带通滤波及功率放大电路输出的声音信号升压止5V以上，平面电极阵列用来刺激皮肤将声音信号通过皮肤传到大脑。不依赖于人体的任何残余听力，从根本上解决了聋哑人的语音辨析问题。

Description

多通道阵列式皮肤听声器
技术领域
本发明涉及一种听声器，特别是一种多通道阵列式皮肤听声器。
背景技术
世界上有近1亿听力残疾人，而我国就有2000万听力残疾人，如何解决这些人的听说问题，是世界上的一大难题。目前普遍使用的是助听器，但助听器无法从根本上解决这一难题。由于助听器是利用麦克风把声音信号转化成电流信号并放大，然后再通过扬声器把放大后的声音信号传送给人的耳朵，即助听器只起到声音放大的作用。助听器具有如下缺点：(1)助听器中同时用到扬声器和麦克风，如果放大倍数过大，这二者之间会产生互感(也称为自激现象)，以致无法使用；(2)助听器仍然要利用人的残余听力，所以助听器对于丧失听力比较严重的人不起作用。
发明人在2004年申请了发明专利“变压式皮肤听声器”，并于2006年取得了中华人们共和国发明专利授权(ZL200410026265)，2007年制造出了世界上第一批“皮肤听声器”，使得人类通过皮肤听声成为了现实。但上述发明“变压式皮肤听声器”中并没有解决辨析语音的问题。语音是由很多种频率单纯的声音叠加而成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用多通道带通滤波及功率放大电路连接升压阵列装置驱动平面电极阵列刺激皮肤不同位置的方式，使皮肤具备分辨语音能力的多通道阵列式皮肤听声器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括麦克风以及与麦克风的信号输出端相连接的音频放大电路，音频放大电路的输出端与音频多通道带通滤波及功率放大电路的输入端相连，音频放大电路和音频多通道带通滤波及功率放大电路上还连接有电源，音频多通道带通滤波及功率放大电路将声音信号分解为若干个频率相对单一的声音信号并对每个通道进行功率放大，然后分别由各个输出通道输出后分别连接至升压阵列装置的对应输入端，升压阵列装置的输出端又与平面电极阵列的输入端相连接，升压阵列装置将音频多通道带通滤波及功率放大电路输出的声音信号升压止5V以上，平面电极阵列用来刺激皮肤将声音信号通过皮肤传到大脑。
本发明的平面电极阵列通过接插器件与升压阵列装置相连；音频多通道带通滤波及功率放大电路的各个通道的中心频率采用可重定义的形式；音频放大电路或音频放大电路与音频多通道带通滤波及功率放大电路之间安装有用以控制音量的音量调节器。
本发明通过平面电极阵列刺激皮肤的不同位置实现辨析语音，将电流的振荡信号通过皮肤传给大脑，不依赖于人体的任何残余听力，从根本上解决了聋哑人的语音辨析问题。即是将复杂的语音再还原为多路相对单纯的音频信号，再通过不同频率信号刺激人体不同位置的方式实现辨析语音的目的。
本发明利用麦克风把外部的声音信号转化成电流信号，音频放大电路负责提供用来实现音频多通道带通滤波及功率放大电路的电流信号，音频多通道带通滤波及功率放大电路用来分辨声音信号中所包含的各种频率成分，并对每个通道进行功率放大。多通道带通滤波电路中每个通道的中心频率可以根据语言的种类进行设置，如可将4通道的频率中心分别设为500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等。每个通道能输出具有足够电压的音频电流信号供升压阵列装置驱动平面电极阵列。平面电极阵列用来刺激皮肤不同位置实现皮肤辨析声音。随着通道数的增加，以及各带通滤波中心频率分布的不断优化，多通道阵列式皮肤听声器的听声效果将会不断得到改进。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括麦克风1以及与麦克风1的信号输出端相连接的音频放大电路2，音频放大电路2上还可以安装音量调节器6，在音频放大电路2输出端连接音频多通道带通滤波及功率放大电路3，音频多通道带通滤波及功率放大电路3的各个输出端分别连接的升压阵列装置4的对应输入端，升压阵列装置4的输出端连接平面电极阵列5。
其中麦克风1用于将外部声音信号转化为电流脉冲信号，音频放大电路2用于将音频信号放大，音频多通道带通滤波及功率放大电路3将一般声音分解为若干道频率相对单纯的声音并对每个通道进行功率放大，升压阵列装置4用来将对应通道的音频信号升压，平面电极阵列5用于刺激人体皮肤特定的不同位置，音量调节器6用来调节音频放大电路2的输出音量，电源7用于为音频放大电路2和多通道带通滤波及功率放大电路3提供工作电源。而其中的升压阵列装置4使用的是普通的脉冲变压器。麦克风1获取外界声音信号，并将声音信号转化为电流信号输入到音频放大器电路2，音频放大电路2将麦克风1送来的声音电流信号放大，供音频多通道带通滤波及功率放大电路3进行分解声音信号使用，音频多通道带通滤波及功率放大电路3的各通道也具备功率放大作用。
升压阵列装置4将音频多通道带通滤波及功率放大电路3输出的各通道声音电流信号转化为交流声音电流信号，并升压至5V以上，以克服皮肤的电阻。音量调节器6是安装于音频放大电路2之上的可变电阻器，音量调节器6也可以安装在音频放大电路2与音频多通道带通滤波及功率放大电路3之间，用来控制输出功率。但音量调节器6是可选的。具体制作时也可以使用不同规格电阻替代，以适应不同的使用者。
由于声音电流信号也可以由收音机、电脑的等电子设备的音频输出端口得到，所以多通道阵列式皮肤听声器的实质就是：音频多通道带通滤波及功率放大电路3，升压阵列装置4、平面电极阵列5和电源7这四大部分。正常的人使用后也可以不通过扬声器和耳朵获得声音信息。
本发明中没有一步是通过人体的听觉系统来完成的，也就是说它不依赖于人体的任何残余听力，所以它从根本上解决了聋哑人的听觉问题。该仪器在供电充足的条件下，只要电极贴在耳朵附近的皮肤上，无需任何手术，便可获得对于一般声音，特别是语音的听觉。如果对于聋人进行语音培训则可获得更佳的使用效果。该仪器功耗低，一般不超过0.5W便可使用。该仪器中的麦克风1可以塞进耳孔，可以把音频处理部分和电源放在衣袋里以便携带。
使用时的注意事项：(1)需要一段适应的阶段，对于听力丧失严重的人来说由于他们从来没有感觉过声音，声音对于他们来说是一种新的信号；(2)长期使用可能会引起电极接触处皮肤不适，最好在晚上睡觉时停止使用，以便让电极接触处的皮肤得到恢复；(3)要调节到合适的音量，音量太小会引不起皮肤听觉，音量太大若遇到大声则电极会刺痛皮肤；(4)长期使用后，由于人体神经系统的自然调节，听觉效果将会越来越好；(5)若要能辨析人的语音则需要数月以后，因为要形成语言条件反射需要相当长的时间。根据巴甫洛夫的理论，人对于语言的理解是在语言条件反射的建立过程中形成的。所以，聋哑人使用多通道阵列式皮肤听声器时需要一段时间的语音训练。但这种训练不需要特殊环境，而是参与人们的正常活动，使得自己对于由多通道阵列式皮肤听声器所取得的语音信号形成条件反射。对于语音信号形成条件反射所需要的时间会因人而异，一般来说年龄小的和智商高的人适应的更快。
佩带皮肤听声器时用于刺激皮肤的平面电极阵列5的接触位置一般是耳朵附近比较光滑的皮肤。多通道阵列式皮肤听声器所消耗的功率要比助听器大，可以把电源7和音频处理部分封装在一起与其它器件用较长的导线联接，以便将电源等装在衣服的口袋里。在制作工艺允许的条件下，还可以将升压阵列装置4与平面电极阵列5制作在一起。
相对于助听器来说，本发明具有如下优点：(1)接收声音不依赖于人体的任何残余听力，适用于听力损失非常严重的人使用；(2)灵敏度比较高，与人的耳朵的听觉范围基本一致，所以可获得对于语音及常遇到的声音的听觉；(3)增加音量时不会出现象助听器那样的杂音；(4)不会象助听器那样因为麦克风离扬声器太近而互感(自激)，导致无法使用；
相对于电子耳蜗来说，本发明作为皮肤听声器使用时具有如下优点：(1)接收声音不依赖于人体的任何残余听力，听觉神经损坏者仍可使用；(2)灵敏度比较高，与人的耳朵的听觉范围基本一致；(3)不需要任何手术，副作用几乎没有。
相对于发明人原来的“变压式皮肤听声器”，本发明中的多通道阵列式皮肤听声器具备明显的对于语音的分辨能力。

Claims (4)

1.一种多通道阵列式皮肤听声器，包括麦克风(1)以及与麦克风(1)的信号输出端相连接的音频放大电路(2)，其特征在于：音频放大电路(2)的输出端与音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)的输入端相连，音频放大电路(2)和音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)上还连接有电源(7)，音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)将声音信号分解为若干个频率相对单一的声音信号并对每个通道进行功率放大，然后分别由各个输出通道输出后分别连接至升压阵列装置(4)的对应输入端，升压阵列装置(4)的输出端又与平面电极阵列(5)的输入端相连接，升压阵列装置(4)将音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)输出的声音信号升压至5V以上，平面电极阵列(5)通过与各通道的声音信号相对应的各个电极刺激皮肤将声音信号通过皮肤传到大脑。
2.根据权利要求1所述的多通道阵列式皮肤听声器，其特征在于：所说的平面电极阵列(5)通过接插器件与升压阵列装置(4)相连。
3.根据权利要求1所述的多通道阵列式皮肤听声器，其特征在于：所说的音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)的各个通道的中心频率采用可重定义的形式。
4.根据权利要求1所述的多通道阵列式皮肤听声器，其特征在于：所说的音频放大电路(2)或音频放大电路(2)与音频多通道带通滤波及功率放大电路(3)之间安装有用以控制音量的音量调节器(6)。
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