CN101816599A - 一种电子耳蜗及其刺激脉冲产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子耳蜗及其刺激脉冲产生方法，通过对刺激脉冲加入坡度处理，克服了瞬时开关噪声问题，在具有反向检查功能的电子耳蜗系统中，在每次反向检查前后，对刺激脉冲发放的起止位置，使用特殊的坡度函数进行修正处理。本发明可有效消除电子耳蜗系统因瞬间开始或终止发放刺激脉冲导致的瞬时开关噪声，简便有效，适合电子耳蜗产品使用。

Description

一种电子耳蜗及其刺激脉冲产生方法

技术领域

本发明涉及助听设备技术领域，尤其涉及一种电子耳蜗及其刺激脉冲产生方法。

背景技术

人的耳蜗毛细胞是接收声音的感觉细胞。当耳蜗毛细胞损伤严重时，就会出现严重的听力损伤。电子耳蜗就是替代已损伤毛细胞，通过电刺激听觉神经重新获得声音信号的一种电子装置。图1显示的是电子耳蜗的工作模式图。电子耳蜗由体外和体内装置两部分组成，体外部分包括麦克风(传声器)、言语处理器、发射线圈；体内的部分包括接收线圈、刺激器、刺激电极及参照电极。在电子耳蜗系统连接正常的情况下，麦克风接收声信号，通过言语处理器，将声信号进行分析处理并编码，通过头件(发射线圈)跨皮肤传送到植入人体内的接收线圈，接收信号经过刺激器的解码处理后，产生相应频率及电流强度的脉冲信号并传送到各个刺激电极。通过电极刺激听神经，将脉冲信号传到听觉中枢从而产生听觉。

但如果电子耳蜗用户的头件(发射线圈)不慎发生脱落，那么植入体不能得到外界的能量与信息。儿童电子耳蜗使用者经常会发生头件(发射线圈)脱落的情况。当电子耳蜗使用者将头件(发射线圈)放回原先的位置之后，植入体应恢复正常工作。这就需要电子耳蜗不断的检查系统状态是否正常，头件(发射线圈)与体内接收线圈是否连接正常等，称之为反向检查。当前，3家主要的电子耳蜗制造商，美国的Advanced Bionic、奥地利的Me1-E1、及澳大利亚的Cochlear的产品都具有反向检查功能。反向检查时刺激器不产生正向刺激，检查通过后才恢复刺激。

通常反向检查的时间非常短(＜1ms)，正常听力者很难察觉如此短时间内的声音变化，但有研究表明，电子耳蜗使用者的时间分辨率虽因人而异，但总体来说，比正常听力者高。由于反向检查过程中并不发放刺激脉冲，而连续刺激脉冲之间的刺激间距一般都只有0.1ms左右，因此反向检查前后，原先一帧连续的刺激脉冲被分割为两帧。如果对刺激脉冲不做任何处理，对有些电子耳蜗使用者而言，在反向检查前后会听到明显的瞬时开关噪声。整体来说，甚至会感觉听到的声音“断断续续”。同样，在电子耳蜗开机之后，如果此时外界声音比较大，突如其来的电刺激也会让使用者感到明显的瞬时开关噪声。对于成人语后聋植入者，尚可与临床调机师描述其感受，但若是儿童植入者，则很难表达上述情况。在此背景下，如何克服电刺激导致的瞬时开关噪声是一个亟需解决的问题。

从现有的技术和方法来看，虽然3家主要的电子耳蜗制造商虽然都采的产品都具有反向检查功能，但在植入体刺激器功能、射频传输协议、言语处理器设计上都不相同。目前，并无文献专门阐述反向检查可能导致的瞬时开关噪声问题。国内在该问题上还没有相关的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电子耳蜗及其刺激脉冲产生方法，解决目前具有反向检查功能的电子耳蜗在反向检查前后会听到明显的瞬时开关噪声的问题，消除瞬时开关噪声，提高电子耳蜗使用者的体验度。

本发明提供一种电子耳蜗的刺激脉冲产生方法，包括：

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之前的第一时间段T₁内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递减函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极；

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之后，若反向检查通过，则在第二时间段T₂内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

通常反向检查的时间非常短(＜1ms)，正常听力者很难察觉如此短时间内的声音变化，但有研究表明，电子耳蜗使用者的时间分辨率虽因人而异，但总体来说，比正常听力者高。由于反向检查过程中并不发放刺激脉冲，反向检查前后，原先一帧连续的刺激脉冲被分割为两帧。

附图说明

图1是电子耳蜗系统整体结构框图；

图2是电子耳蜗系统反向检查后无坡度处理的刺激脉冲产生示意图；

图3是本发明的加入坡度处理的刺激脉冲产生方法流程图；

图4是本发明的应用CIS策略的电子耳蜗系统正向处理框图；

图5是本发明的电子耳蜗系统反向检查框图；

图6是本发明的电子耳蜗系统反向处理后加入坡度处理的刺激脉冲产生示意图；

图7是本发明的电子耳蜗系统开机启动后加入坡度处理的刺激脉冲产生示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

在具有反向检查功能的电子耳蜗中，通常反向检查的时间非常短(＜1ms)，反向检查过程中刺激器并不向刺激电极发放刺激脉冲，若反向检查触发的时间点为t₀，则反向检查前后，原先一帧连续的刺激脉冲被分割为两帧。如图2所示，为现有电子耳蜗系统反向检查后无坡度处理的电刺激产生示意图。可以看出，由于反向检查时并不发放刺激脉冲，反向检查前后，原先一帧连续的刺激脉冲被分割为两帧，因而反向检查过程前后的刺激脉冲瞬变，则成为瞬时开关噪声的根源。此外，开机时即接收到较大声音信号也会造成瞬时开关噪声，影响使用者的听感。为解决瞬时开关噪声问题，本发明在反向检查前后或者初始开机时对刺激信号加入坡度处理，利用坡度处理后的刺激信号触发刺激电极进行刺激，可使使用者获得渐变的听感，避免瞬时开关噪声造成的困扰。

本发明提供一种电子耳蜗的刺激脉冲产生方法，包括：

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之前的第一时间段T₁内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递减函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极；

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之后，若反向检查通过，则在第二时间段T₂内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

所述电子耳蜗的刺激脉冲产生方法，进一步还包括：

在初始开机后的第三时间段T₃内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

在上述方法中，所述归一化的非负单调递减函数是指非负单调递减函数与除以最大值之后所得函数。例如Y(x)＝(cos(x))^2，Y(x)＝(cos(x))^4，Y(x)＝|cos(x)|，其中x为采用坡度修正的时间。利用上述函数中的单调递减部分可在第一时间段T₁内，对刺激脉冲进行单调递减的坡度处理，达到修正的目的。

在上述方法中，所述归一化的非负单调递增函数是指非负单调递增函数与除以最大值之后所得函数。例如Y(x)＝(cos(x))^2，Y(x)＝(cos(x))^4，Y(x)＝|cos(x)|，其中x为采用坡度修正的时间。利用上述函数中的单调递增部分可在第二时间段T₂，第三时间段T₃内，对刺激脉冲进行单调递增的坡度处理，达到修正的目的。

如图3所示，本发明所述的加入坡度处理的刺激脉冲产生方法的总体流程如下：

第一步，电子耳蜗开机，系统进行初始化；

第二步，言语处理器执行信号处理策略；

第三步，言语处理器将处理结果进行编码并通过发射线圈进行射频传输；

第四步，接收线圈接收射频传输的信息，经过刺激器的解码处理后，产生相应频率及电流强度的脉冲信号传送到各个刺激电极；

第五步，每隔一段时间进行反向检查：反向检查前，对上一帧刺激脉冲发放的末尾部分(第一时间段T1)，进行单调递减的修正处理：

如若反向检查不通过，进行出错处理，并再次检查；

如若反向检查通过，对下一帧刺激脉冲的起始位置(第二时间段T₂)采用坡度函数进行单调递增的修正处理，并跳到第二步继续进行信号接收并产生刺激脉冲；

第六步，电子耳蜗关机，则系统停止工作。

参照图1及图3，本发明的可对刺激脉冲加入坡度处理的电子耳蜗系统，包括：

麦克风，用于接收声音并转化为声音信号传递给言语处理器；

言语处理器，用于对声音信号执行信号处理策略进行编码输出给发射线圈；

发射线圈，用于对编码后信号进行射频传输给接收线圈；

接收线圈，用于接收无线射频信号，将接收信号传递给刺激器；

刺激器，用于对接收的射频信号进行解码处理，产生相应频率及电流强度的脉冲信号传送到各个刺激电极；

所述刺激器还包括一个反向信号的发送模块，用于定期送出系统的各种反馈信号，在体外的言语处理器端运行一个反向检查模块，每隔一段时间进行反向检查：反向检查前，对上一帧刺激脉冲发放的末尾部分(第一时间段T₁)，进行单调递减的修正处理：

如若反向检查不通过，进行出错处理，并再次检查；

如若反向检查通过，对下一帧刺激脉冲的起始位置(第二时间段T₂)采用坡度函数进行单调递增的修正处理，并通知刺激器继续进行信号接收并产生刺激脉冲。

反向检查模块，还可在开机时第三时间段T₃内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

所述坡度函数是Y(x)＝(cos(x))^2，Y(x)＝(cos(x))^4，Y(x)＝|cos(x)|，其中x为采用坡度修正的时间。

如图4所示，显示了应用CIS(continuous-interleaved-sampling，连续交替采样)策略的电子耳蜗系统正向处理框图，CIS策略是被广泛应用于电子耳蜗产品的连续交替采样策略。在电子耳蜗系统开机初始化之后，言语处理器执行CIS信号处理策略：

首先，声信号通过一组带通滤波器；之后，各通道的信号经过整流器和低通滤波器来提取包络信息，提取的包络信息仍然需要经过对数压缩以适应电刺激较窄的动态范围。随后，言语处理器对处理结果进行编码，通过头件(发射线圈)跨皮肤传送到植入人体内的接收线圈，经过刺激器的解码处理后，产生相应频率及电流强度的脉冲信号。在每次反向检查前后，对刺激脉冲发放的起止位置，使用特殊的坡度函数进行修正处理，即可达到消除瞬时噪声的效果。

如图5所示，为本发明的电子耳蜗系统反向检查框图。具有反向检查功能的电子耳蜗系统，每隔一段时间(1s-2s)，内部电路检查系统是否正常工作，包括检查体内外线圈连接是否正常。如若不正常，停止刺激脉冲发放并进行出错处理。

如图6所示，为本发明的电子耳蜗系统反向处理前后加入坡度处理的电刺激脉冲产生示意图。可以看出，由于加入了坡度处理，在反向检查前，刺激脉冲幅度由大到小变化，单调递减；在反向检查后，刺激脉冲幅度由小到变化，单调递增；从而避免了电刺激产生的瞬时开关噪声。

如图7所示，为本发明的电子耳蜗系统开机启动后加入坡度处理的电刺激脉冲产生示意图。可以看出，由于加入了坡度处理，可以避免电子耳蜗开机瞬间听到“关门噪声”的情况。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电子耳蜗的刺激脉冲产生方法，其特征在于，包括：

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之前的第一时间段T₁内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递减函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极；

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之后，若反向检查通过，则在第二时间段T₂内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

2.如权利要求1所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，进一步还包括：

在电子耳蜗初始开机后的第三时间段T₃内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

3.如权利要求1所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，

所述归一化的非负单调递减函数是指非负单调递减函数与除以最大值之后所得函数。

4.如权利要求3所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，

所述归一化的非负单调递减函数是指在第一时间段T₁内的部分函数值对应的区间函数。

5.如权利要求1或2所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，

所述归一化的非负单调递增函数是指非负单调递增函数与除以最大值之后所得函数。

6.如权利要求5所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，

所述归一化的非负单调递减函数是指在第二时间段T₂内的部分函数值对应的区间函数；或者在第三时间段T₃内的部分函数值对应的区间函数；

7.如权利要求1所述的刺激脉冲产生方法，其特征在于，进一步还包括：

在具有反向检查功能的电子耳蜗触发反向检查的时间点t₀之后，若反向检查未通过，则停止刺激脉冲发放，进行出错处理，并再次检查；通过后，继续发放刺激脉冲。

8.一种电子耳蜗，包括麦克风、言语处理器、发射线圈、接收线圈、刺激器、刺激电极，所述刺激器对接收的射频信号进行解码处理，产生相应频率及电流强度的脉冲信号传送到各个刺激电极；其特征在于：

所述刺激器还包括一个反向信号的发送模块，用于定期送出系统的各种反馈信号；

在体外的言语处理器端还包括一个反向检查模块，每隔一段时间进行反向检查：反向检查前，对上一帧刺激脉冲发放的末尾部分，进行单调递减的修正处理：

反向检查模块，该反向检查模块用于定期检查电子耳蜗系统是否正常，反向检查模块每隔一段时间进行反向检查：

在触发反向检查的时间点t₀之前的第一时间段T₁内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递减函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极；

在触发反向检查的时间点t₀之后，若反向检查通过，则在第二时间段T₂内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

9.如权利要求8所述的电子耳蜗，其特征在于，

所述反向检查模块，还用于在电子耳蜗初始开机后的第三时间段T₃内，将刺激脉冲信号与归一化的非负单调递增函数相乘作为刺激脉冲信号输出至刺激电极。

10.如权利要求8所述的电子耳蜗，其特征在于，

所述归一化的非负单调递减函数是指非负单调递减函数与除以最大值之后所得函数，在第一时间段T₁内的部分函数值对应的区间函数。

所述归一化的非负单调递增函数是指非负单调递增函数与除以最大值之后所得函数，在第二时间段T₂内的部分函数值对应的区间函数。

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