CN103340704A - 一种电子耳蜗调试平台体内系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:它包括接收线圈、解调电路、单片机、可编程电流源、开关阵列、电压管理电路和若干刺激电极;接收线圈接收已调制的电刺激参数信号,接收线圈的输出端连接解调电路的输入端,输出端分别连接单片机的外部中断引脚和数据写入引脚,解调电路用于对接收的已调制的电刺激参数信号进行解调,解调出编码后的电刺激参数,并将其发送到单片机;单片机通过SPI接口连接可编程电流源的输入端,单片机又通过I2C接口连接开关阵列的输入端;单片机包括一解码单元、一可编程电流源控制单元和一开关阵列控制单元;电压管理电路的输出端分别连接解调电路、单片机、可编程电流源和开关阵列进行供电。本发明可以广泛应用于各种电子耳蜗的新言语处理算法的开发过程中。

Description

一种电子耳蜗调试平台体内系统
技术领域
本发明涉及电子信息及医疗器械领域,特别是关于一种电子耳蜗调试平台体内系统。
背景技术
电子耳蜗又称人工耳蜗,是目前唯一能够帮助重度聋和全聋患者恢复听力的装置。通过言语处理算法,电子耳蜗将语音信号转换为电刺激并直接作用于听神经纤维,使患者产生与正常人耳相似的神经发放模式,从而形成听觉。目前国内临床上使用的电子耳蜗产品均来自于国外,其言语处理算法不能满足汉语的识别要求,开发适合汉语特点的言语处理算法需要在电子耳蜗调试平台上进行。电子耳蜗调试平台由体外系统和体内系统组成,其中,体外系统接收语音信号,并运行言语处理算法将其编码为电刺激参数,该参数经过调制后传输到发射线圈两端,并通过无线耦合的方式传输到体内系统,体内系统对调制后的电刺激参数进行解调,解调后的结果经过解码处理,控制刺激生成电路在相应电极上输出特定幅度和脉宽的刺激电流。
现有技术公开了一种电子耳蜗的内植装置,该装置包含射频收发器、与该射频收发器连接的解码刺激器以及与该解码刺激器连接的22~24导刺激电极和至少两个回路电极,上述技术能够对耳蜗形成有效的刺激回路,但是由于解码刺激器的解码协议单一,无法与新的言语处理算法相兼容,并不能够对新的言语处理算法进行调试和评估。现有技术还公开了运用多分辨率电流源和灵活数据编码方案的电子耳蜗,提供了一个可编程的电子耳蜗系统,包括一个数据解码器、一个模式检测器、一个数据分配器、一个时间控制器、一个电极选择器以及两个或者多个电流源,还同时提供了支持多电流源的数据编码方案。上述技术能够产生任意的刺激波形,支持灵活的刺激模式。但是该技术仅仅能够根据交替采样策略(CIS)配置编码刺激数据,无法与新的言语处理算法相匹配。而且,该技术所提供的刺激编码方案,需要在命令帧和数据帧的共同作用下实现刺激电流的配置,编程过程较为复杂。另外,该技术需要时间控制器电路,电路结构相对复杂。
综上所述,现有技术中的电子耳蜗调试平台体内系统主要存在以下问题:(1)解码刺激器中的解码协议单一,无法对新的言语处理算法进行评价;(2)刺激编码方案较为复杂,不利于进行刺激电流的调试;(3)需要单独的时钟控制器,电路结构较为复杂。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种电路结构简单、便于刺激电流调试,并且能够与新的言语处理算法相兼容的电子耳蜗调试平台体内系统。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:它包括一接收线圈、一解调电路、一单片机、一可编程电流源、一开关阵列、一电压管理电路和若干刺激电极;所述接收线圈的输入端通过射频耦合接收体外系统或体外机发射的已调制的电刺激参数信号,所述接收线圈的输出端连接所述解调电路的输入端;所述解调电路的输出端分别连接所述单片机的外部中断引脚和数据写入引脚,所述解调电路用于对接收的已调制的电刺激参数信号进行解调,解调出编码后的电刺激参数,并将其发送到所述单片机;所述单片机的其中一输出端通过SPI接口连接所述可编程电流源的输入端,所述单片机的另一输出端通过I2C接口连接所述开关阵列的输入端;所述单片机包括一解码单元、一可编程电流源控制单元和一开关阵列控制单元;所述解码单元用于从所述数据写入引脚中获取电刺激参数,并将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,所述解码单元将电流幅度参数发送至所述可编程电流源控制单元,所述可编程电流源控制单元向所述可编程电流源写入电流控制参数,用于控制所述可编程电流源输出刺激电流,所述开关阵列控制单元向所述开关阵列写入电极选择参数,用于控制开关阵列选择刺激电极,并且所述可编程电流源控制单元和开关阵列控制单元根据外部中断分别对所述可编程电流源和开关阵列的导通和闭合进行控制,实现对电流脉宽的控制;所述开关阵列的输出端并联连接所述若干刺激电极,根据所述单片机输出的电极选择参数打开相应的通道,使所述可编程电流源输出的电流输出到相应的刺激电极;所述电压管理电路的输出端分别连接所述解调电路、单片机、可编程电流源和开关阵列进行供电。
所述解调电路包括包络检波电路和比较器电路,所述包络检波电路用于从所述接收线圈上接收的已调制信号中提取出包络信号,所述比较器电路用于将包络信号整理为数字信号,其中所述包络检波电路的输入端连接所述接收线圈的输出端,所述包络检波电路的输出端连接所述比较器电路的输入端,所述比较器电路的输出端分别连接所述单片机的外部中断引脚和数据写入引脚。
所述解码单元包括初始化模块、数据采集模块、解码模块和刺激参数生成模块;所述初始化模块用于对单片机的中断寄存器、定时器寄存器和接口寄存器进行设置;所述数据采集模块根据调制方式配置定时器中断,定时对数据写入引脚输出的信号进行采样和保存;所述解码模块执行解码功能生成电刺激参数,并将所述电刺激参数发送到所述刺激参数生成模块;所述刺激参数生成模块将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,电流幅度参数发送到所述可编程电流源控制单元,所述可编程电流源控制单元根据所选用的可编程电流源将电流幅度参数转换成相应的电流控制参数;刺激电极参数发送到所述开关阵列控制单元,所述开关阵列控制单元根据所采用的开关阵列将刺激电极参数转换成相应的电极选择参数。
所述解码模块包括位解码模块和帧解码模块,所述位解码模块和帧解码模块用于将所述数据采集模块得到的数据解码为由电流幅度、刺激电极和刺激模式组成的电刺激参数。
所述可编程电流源控制单元用于实现刺激电流的幅度控制和脉宽控制,它包括接口初始化模块、复位模块、控制寄存器配置模块、电流控制参数写入模块、输出电流更新模块和输出电流清零模块;所述接口初始化模块用于对SPI接口进行初始化配置;所述复位模块通过SPI接口配置可编程电流源的复位寄存器实现,复位模块执行后,可编程电流源完成上电复位;所述控制寄存器配置模块由单片机通过SPI接口配置可编程电流源的控制寄存器;所述电流控制参数写入模块通过SPI接口向可编程电流源的数据寄存器中写入解码输出的电流控制参数;所述输出电流更新模块在单片机外部中断引脚检测到上升沿后使可编程电流源输出幅度与电流控制参数相对应的电流;所述输出电流清零模块用于在刺激电流结束时执行,通过向可编程电流源的CLEAR引脚写1将输出电流清零,即结束电刺激。
所述开关阵列控制单元包括传输开始模块、电极选择参数传输模块、电极更新模块、传输终止模块和刺激反相模块;所述传输开始模块给出I2C接口传输数据的起始信号;所述电极选择参数传输模块通过控制单片机的I/0引脚,按照I2C接口的时序向开关阵列的SCL和SDA引脚逐位写入电极选择参数;所述电极更新模块控制开关阵列的输出;所述传输终止模块用于输出I2C接口传输终止信号,结束数据传输;所述刺激反相模块用于改变所述可编程电流源的输出与所述刺激电极的连接关系。
所述电压管理电路包括直流电源、第一电压转换电路和第二电压转换电路;所述直流电源的输入端连接220V电压,所述直流电源的输出端连接所述第一电压转换电路的输入端,所述第一电压转换电路的输出端并联连接所述解调电路、单片机和可编程电流源进行供电,且所述第一电压转换电路的输出端还连接所述第二电压转换电路的输入端,所述第二电压转换电路的输出端并联连接所述可编程电流源和开关阵列进行供电。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明包括接收线圈、解调电路、单片机、可编程电流源、开关阵列、电压管理电路和刺激电极,单片机通过SPI接口连接可编程电流源,单片机又通过I2C接口连接开关阵列,因此单片机是通过SPI接口写入电流控制参数控制可编程电流源,并通过I2C接口写入电极选择参数控制开关阵列,而不是命令帧和数据帧共同作用以实现刺激电流的控制,因此本发明能够更加简单快速的实现刺激的生成,更适用于刺激电流的调试。2、本发明的可编程电流源控制单元和开关阵列控制单元根据外部中断分别对可编程电流源和开关阵列的导通和闭合进行控制,实现对电流脉宽的控制,由于使用单片机的中断功能,本发明可以不使用时间控制器而完成刺激电流的脉宽控制,从而降低了电子耳蜗调试平台体内系统的电路复杂度。3、本发明的单片机包括解码单元、可编程电流源控制单元和开关阵列控制单元,解码单元用于从数据写入引脚中获取电刺激参数,并将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,解码单元将电流幅度参数发送至可编程电流源控制单元,可编程电流源控制单元向可编程电流源写入电流控制参数,用于控制可编程电流源输出刺激电流,开关阵列控制单元向所述开关阵列写入电极选择参数,用于控制开关阵列选择刺激电极,并且可编程电流源控制单元和开关阵列控制单元根据外部中断分别对所述可编程电流源和开关阵列的导通和闭合进行控制,实现对电流脉宽的控制,由于本发明采用单片机作为解码刺激器,其解码过程可以根据言语处理算法进行灵活编写,因此,本发明可以完全兼容新的言语处理算法,从而为新算法的研发提供平台,由于解码算法的灵活性,本发明还可以与临床上使用的电子耳蜗体外机相匹配,从而对体外机的性能进行评估和调试,保证佩戴者的安全性和舒适度。本发明可以广泛应用于各种电子耳蜗的新言语处理算法的开发过程中。
附图说明
图1是本发明的体内系统结构示意图;
图2是本发明的解码单元的解码算法流程示意图;
图3是本发明的单片机控制可编程电流源的程序流程示意图;
图4是本发明的单片机控制开关阵列的程序流程示意图;
图5是本发明的电压管理电路结构示意图;
图6是本发明的单片机与可编程电流源的连接示意图;
图7是本发明的单片机及可编程电流源与开关阵列的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示,本发明的电子耳蜗调试平台体内系统包括一接收线圈1、一解调电路2、一单片机3、一可编程电流源4、一开关阵列5、一电压管理电路6和若干刺激电极7,刺激电极7的数量可以根据实际需要进行选择,在此不作限定,本实施例中刺激电极7的数量选用24。
接收线圈1的输入端通过射频耦合接收现有的体外系统或体外机发射的已调制的电刺激参数信号,接收线圈1的输出端连接解调电路2的输入端,其中,接收线圈1可以采用由细铜丝绕制而成的多匝线圈。
解调电路2的输出端分别连接单片机3的外部中断引脚和数据写入引脚,解调电路2用于对接收的已调制的电刺激参数信号进行解调,解调出编码后的电刺激参数,并将其发送到单片机3。
单片机3的其中一输出端通过SPI接口连接可编程电流源4的输入端,单片机3的另一输出端通过I2C接口连接开关阵列5的输入端。
单片机3还包括一解码单元31、一可编程电流源控制单元32和一开关阵列控制单元33。解码单元31用于从数据写入引脚中获取电刺激参数,并将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,电流幅度参数用于控制刺激电流的幅度,刺激电极参数用于选择刺激电极。解码单元31将电流幅度参数发送至可编程电流源控制单元32,可编程电流源控制单元32通过SPI接口向可编程电流源4写入电流控制参数,用于控制可编程电流源输出刺激电流;解码单元31将刺激电极参数发送至开关阵列控制单元33,开关阵列控制单元33通过I2C接口向开关阵列5写入电极选择参数,用于控制开关阵列5选择刺激电极,并且可编程电流源控制单元32和开关阵列控制单元33根据外部中断分别对可编程电流源4和开关阵列5的导通和闭合进行控制,实现对电流脉宽的控制。其中,本实施例的单片机3采用宏晶科技的STC12C5A60S2,其工作频率最高可达35MHz,包括2个外部中断请求、2个片内定时器,指令代码兼容传统的8051单片机,可以缩短程序开发周期,接口资源丰富,便于对外部设备进行控制,但是不限于此,本发明的单片机3还可以采用其他型号的单片机或者数字信号处理(DSP)芯片。另外,根据可编程电流源4和开关阵列5实际所选用的芯片,单片机3与可编程电流源4和开关阵列5的接口也可以使用SPI接口和I2C接口以外的其他接口,在此不作限定。
可编程电流源4的输出端连接开关阵列5的另一输入端,根据单片机3输出的电流控制参数输出相应幅度的刺激电流发送到开关阵列5。其中,本实施例中的可编程电流源4可以采用Analog Devices公司的AD5410芯片,AD5410是单通道、12位、串行输入电流源,其输出电流范围可编程为4mA至20mA、0mA至20mA,AD5410可以和SPI、MICROWIRE、DSP等接口兼容,但是可编程电流源4还可以根据实际需要选取其他的数模转换芯片,在此不作限制。
开关阵列5的输出端并联连接24个刺激电极7,根据单片机3输出的电极选择参数打开相应的通道,使可编程电流源4输出的电流输出到相应的刺激电极7。其中,本实施例的开关阵列5可以采用Analog Devices公司的ADG2128,ADG2128是8×12的模拟交叉点开关阵列,本实施例中采用两片ADG2128并联的方式连接24个电极,但是不限于此,开关阵列5还可以根据实际需要选择其他的通道数大于等于24的开关阵列芯片,在此不作限制。
电压管理电路6的输出端分别连接解调电路2、单片机3、可编程电流源4和开关阵列5用于对上述各器件进行供电。
上述实施例中,如图1所示,解调电路2包括包络检波电路21和比较器电路22,包络检波电路21用于从接收线圈1上接收的已调制信号中提取出包络信号,比较器电路22用于将包络检波电路21输出的包络信号整理为数字信号,其中,包络检波电路21的输入端连接接收线圈1的输出端,包络检波电路21的输出端连接比较器电路22的输入端,比较器电路22的输出端分别连接单片机3的外部中断引脚和数据写入引脚。其中,本实施例的包络检波电路21可以采用MAXIM公司生产的MAX9933芯片,工作频率为2MHz~1.6GHz,输入电压范围为0.36~1.45V,对小信号特别敏感,能够区分弱小的“1”、“0”信号,误检率低;比较器电路22可以采用MAXIM公司生产的MAX9030芯片,输出延时为180ns,远低于电子耳蜗的载频,封装小且电路简单,并且适用于数据恢复,但是本发明的解调电路2也可以采用其他的包络检波电路和比较器电路,在此不作限定。
上述各实施例中,如图2所示,解码单元31包括初始化模块311、数据采集模块312、解码模块和刺激参数生成模块314,其中,根据编码协议的不同,解码模块可以包括不同的解码功能模块。初始化模块311用于对单片机3的中断寄存器、定时器寄存器和接口寄存器进行设置。数据采集模块312根据调制方式配置定时器中断,定时对数据写入引脚输出的信号进行采样和保存,例如:当单片机3的外部中断引脚有上升沿来临,数据采集模块312启动,由于电子耳蜗中常见的ASK载波为1MHz,因此数据采集模块312通过配置定时器中断,每隔1μs(不限于此,可以根据实际需要进行选择)对数据写入引脚输出的信号进行采样和保存。本实施例中,解码模块根据美国专利编码原则(US5741314)中所公开的嵌入式编码协议执行解码功能,包括位解码模块3131和帧解码模块3132。其中,位解码模块3131根据嵌入式编码协议,将数据采集模块312输出的6bit数据解码为相对应的3bit数据;帧解码模块3132根据嵌入式编码协议,将一帧数据解码为18bit的电刺激参数,18bit电刺激参数包括8bit的电流幅度参数,5bit的刺激电极参数和5bit的刺激模式参数。电刺激参数发送到刺激参数生成模块314,刺激参数生成模块314将解码模块输出的8bit电刺激参数转换为控制可编程电流源所需的电流控制参数,同时,还将5bit的刺激电极参数和5bit的刺激模式参数转换为控制开关阵列所需的电极选择参数。电流幅度参数发送到可编程电流源控制单元32,可编程电流源控制单元32按照可编程电流源4的通讯接口格式,将电流幅度参数发送给可编程电流源4。刺激电极参数发送到开关阵列控制单元33,开关阵列控制单元33按照开关阵列5的通讯接口格式,将刺激电极参数发送给开关阵列5。根据编码协议的不同,本发明的解码模块也可以采用其他的功能模块,在此不作限定。
上述各实施例中,如图3所示,可编程电流源控制单元32用于实现刺激电流的幅度控制和脉宽控制,它包括接口初始化模块321、复位模块322、控制寄存器配置模块323、电流控制参数写入模块324、输出电流更新模块325和输出电流清零模块326。接口初始化模块321用于对SPI接口进行初始化配置,主要用于设置SPI接口的时钟极性、传输速度等。复位模块322通过SPI接口配置可编程电流源的复位寄存器实现,复位模块执行后,可编程电流源4完成上电复位。控制寄存器配置模块323由单片机3通过SPI接口配置可编程电流源的控制寄存器,用于设置可编程电流源的输出范围、数字压摆率等参数。电流控制参数写入模块324通过SPI接口向可编程电流源的数据寄存器中写入解码输出的电流控制参数。输出电流更新模块325在单片机外部中断引脚检测到上升沿后使可编程电流源4输出幅度与电流控制参数相对应的电流。输出电流清零模块326用于在刺激电流结束时执行,通过向可编程电流源4的CLEAR引脚写1将输出电流清零,即结束电刺激,其中,输出电流更新模块325和输出电流清零模块326实现了脉宽控制。
上述各实施例中,如图4所示,开关阵列控制单元33包括传输开始模块331、电极选择参数传输模块332、电极更新模块333、传输终止模块334和刺激反相模块335。传输开始模块331给出I2C接口传输数据的起始信号,即当单片机的P2.5引脚输出高电平时,在单片机的P2.4引脚上产生下降沿。电极选择参数传输模块332通过控制单片机的I/0引脚,按照I2C接口的时序向开关阵列的SCL和SDA引脚逐位写入电极选择参数。电极更新模块333控制开关阵列的输出,例如可以在电极更新模块333中设置立即打开刺激电极,也可以设置为在下一个电极选择参数传输完成后一起打开两个刺激电极。传输终止模块334用于输出I2C接口传输终止信号,结束数据传输,例如:I2C接口传输终止信号由单片机的P2.5引脚和P2.4引脚实现,当P2.5引脚为高电平时,令P2.4引脚上产生上升沿,则I2C接口的传输终止。刺激反相模块335用于改变可编程电流源4的输出与刺激电极7的连接关系,例如:假设最初的打开的刺激电极是1和2,即刺激电流从刺激电极1流向刺激电极2,刺激反相模块335可以将电极选择控制参数进行转换,转换后的电极选择参数经过电极选择参数传输模块、电极更新模块、传输终止模块写入开关阵列,就可以使可编程电流源与电极的连接关系改变,即刺激电流从刺激电极2流向刺激电极1,实现了刺激脉冲的双相刺激。
上述各实施例中,如图5所示,电压管理电路6包括直流电源61、第一电压转换电路62和第二电压转换电路63。直流电源61的输入端连接220V电压,直流电源61的输出端连接第一电压转换电路62的输入端,第一电压转换电路62的输出端并联连接解调电路2、单片机3和可编程电流源4进行供电,且第一电压转换电路62的输出端还连接第二电压转换电路63的输入端,第二电压转换电路63的输出端并联连接可编程电流源4和开关阵列5进行供电。具体实施过程为:由于本实施例中的解调电路2、单片机3和可编程电流源4均需要+5V,因此本发明的直流电源61可以采用+5V电源适配器,用于将220V的电压转换为+5V,直流电源的+5V电压输入第一电压转换电路62,第一电压转换电路62用于对直流电源输出的+5V电压进行稳压,并将得到的+5V稳压信号发送给各个器件进行供电。第一电压转换电路输出的+5V稳压信号同时输入第二电压转换电路63,第二电压转换电路63用于将第一电压转换电路输出的+5V稳压信号进行升压转换输出信号为+12V稳压信号(本实施例中所采用的可编程电流源和开关阵列的供电电压为12V)对可编程电流源和开关阵列供电。其中,本实施例的第一电压转换电路62可以采用MAXIM公司生产的MAX1796,MAX1796是一款低电源电流、升压型DC-DC转换器,该芯片的输入电压在2V至5.5V之间,其输出电压为+3.3V或者+5V,当选择输出电压为+5V时,其输出范围在4.80-5.20V之间。第二电压转换电路63可以选择MAXIM公司生产的MAX732,将第一电压转换电路62输出的+5V电压转换为+12V电压,但是可以根据电子耳蜗体内调试平台中各单元电压要求的不同,采用其他的芯片,在此不作限定。
下面对本发明电子耳蜗调试平台体内系统中单片机3与可编程电流源4和开关阵列5的连接进行详细说明,其中,本实施例中单片机3采用STC12C5A60S2,可编程电流源4采用AD5410芯片及开关阵列5采用并联连接的两片ADG2128:
如图6所示,单片机STC12C5A60S2与可编程电流源AD5410芯片的连接包括以下设置:可编程电流源4的CLEAR引脚连接单片机3的P1.3引脚,当单片机3给该引脚置1时,可编程电流源4的输出电流为0mA。可编程电流源4的LATCH引脚连接单片机3的P1.2引脚,当单片机3给该引脚输出上升沿时,可编程电流源4输出电流。可编程电流源4的SCLK引脚、SDIN引脚和SDO引脚组成可编程电流源4的SPI接口,单片机3通过SPI接口控制可编程电流源4的输出电流,上述三个引脚分别连接单片机3的SCLK引脚、MOSI引脚和MISO引脚。单片机3通过SCLK引脚向可编程电流源4输入SPI接口的工作时钟,电流控制参数在时钟的上升沿有效。单片机3通过MOSI引脚向可编程电流源4写入电流控制参数。可编程电流源4通过SDO引脚向单片机3反馈可编程电流源4中的控制参数情况,反馈数据在工作时钟的下降沿逐位移入单片机3,可以通过反馈数据判断可编程电流源4的工作情况。
如图7所示,单片机STC12C5A60S2和可编程电流源AD5410芯片与开关阵列ADG2128的连接包括以下设置:开关阵列ADG2128的SCL引脚和SDA引脚组成开关阵列5的I2C接口,单片机3通过I2C接口控制开关阵列5进行电极选择,I2C接口分别连接单片机3的P2.5引脚和单片机3的P2.4引脚。单片机3通过P2.5引脚向开关阵列5输入I2C接口的工作时钟,单片机3同时通过P2.4引脚向开关阵列5写入电极选择参数。开关阵列5的RESET引脚连接单片机3的P2.3引脚,当单片机3向该引脚输出低电平时,开关阵列5的所有输出通道关闭,即不选择任何刺激电极。开关阵列5的Y0引脚与可编程电流源4的电流输出引脚Iout相连,开关阵列5的Y1引脚与可编程电流源4的GND引脚相连。当开关阵列5根据电极选择控制参数闭合相应的开关通道时,可编程电流源4输出的刺激电流会在选中的刺激电极间流通。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:它包括一接收线圈、一解调电路、一单片机、一可编程电流源、一开关阵列、一电压管理电路和若干刺激电极;
所述接收线圈的输入端通过射频耦合接收体外系统或体外机发射的已调制的电刺激参数信号,所述接收线圈的输出端连接所述解调电路的输入端;
所述解调电路的输出端分别连接所述单片机的外部中断引脚和数据写入引脚,所述解调电路用于对接收的已调制的电刺激参数信号进行解调,解调出编码后的电刺激参数,并将其发送到所述单片机;
所述单片机的其中一输出端通过SPI接口连接所述可编程电流源的输入端,所述单片机的另一输出端通过I2C接口连接所述开关阵列的输入端;
所述单片机包括一解码单元、一可编程电流源控制单元和一开关阵列控制单元;所述解码单元用于从所述数据写入引脚中获取电刺激参数,并将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,所述解码单元将电流幅度参数发送至所述可编程电流源控制单元,所述可编程电流源控制单元向所述可编程电流源写入电流控制参数,用于控制所述可编程电流源输出刺激电流,所述开关阵列控制单元向所述开关阵列写入电极选择参数,用于控制开关阵列选择刺激电极,并且所述可编程电流源控制单元和开关阵列控制单元根据外部中断分别对所述可编程电流源和开关阵列的导通和闭合进行控制,实现对电流脉宽的控制;
所述开关阵列的输出端并联连接所述若干刺激电极,根据所述单片机输出的电极选择参数打开相应的通道,使所述可编程电流源输出的电流输出到相应的刺激电极;
所述电压管理电路的输出端分别连接所述解调电路、单片机、可编程电流源和开关阵列进行供电。
2.如权利要求1所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述解调电路包括包络检波电路和比较器电路,所述包络检波电路用于从所述接收线圈上接收的已调制信号中提取出包络信号,所述比较器电路用于将包络信号整理为数字信号,其中所述包络检波电路的输入端连接所述接收线圈的输出端,所述包络检波电路的输出端连接所述比较器电路的输入端,所述比较器电路的输出端分别连接所述单片机的外部中断引脚和数据写入引脚。
3.如权利要求1~2任一项所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述解码单元包括初始化模块、数据采集模块、解码模块和刺激参数生成模块;所述初始化模块用于对单片机的中断寄存器、定时器寄存器和接口寄存器进行设置;所述数据采集模块根据调制方式配置定时器中断,定时对数据写入引脚输出的信号进行采样和保存;所述解码模块执行解码功能生成电刺激参数,并将所述电刺激参数发送到所述刺激参数生成模块;所述刺激参数生成模块将电刺激参数进行处理生成电流幅度参数和刺激电极参数,电流幅度参数发送到所述可编程电流源控制单元,所述可编程电流源控制单元根据所选用的可编程电流源将电流幅度参数转换成相应的电流控制参数;刺激电极参数发送到所述开关阵列控制单元,所述开关阵列控制单元根据所采用的开关阵列将刺激电极参数转换成相应的电极选择参数。
4.如权利要求3所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述解码模块包括位解码模块和帧解码模块,所述位解码模块和帧解码模块用于将所述数据采集模块得到的数据解码为由电流幅度、刺激电极和刺激模式组成的电刺激参数。
5.如权利要求1~4任一项所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述可编程电流源控制单元用于实现刺激电流的幅度控制和脉宽控制,它包括接口初始化模块、复位模块、控制寄存器配置模块、电流控制参数写入模块、输出电流更新模块和输出电流清零模块;所述接口初始化模块用于对SPI接口进行初始化配置;所述复位模块通过SPI接口配置可编程电流源的复位寄存器实现,复位模块执行后,可编程电流源完成上电复位;所述控制寄存器配置模块由单片机通过SPI接口配置可编程电流源的控制寄存器;所述电流控制参数写入模块通过SPI接口向可编程电流源的数据寄存器中写入解码输出的电流控制参数;所述输出电流更新模块在单片机外部中断引脚检测到上升沿后使可编程电流源输出幅度与电流控制参数相对应的电流;所述输出电流清零模块用于在刺激电流结束时执行,通过向可编程电流源的CLEAR引脚写1将输出电流清零,即结束电刺激。
6.如权利要求1~5任一项所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述开关阵列控制单元包括传输开始模块、电极选择参数传输模块、电极更新模块、传输终止模块和刺激反相模块;所述传输开始模块给出I2C接口传输数据的起始信号;所述电极选择参数传输模块通过控制单片机的I/0引脚,按照I2C接口的时序向开关阵列的SCL和SDA引脚逐位写入电极选择参数;所述电极更新模块控制开关阵列的输出;所述传输终止模块用于输出I2C接口传输终止信号,结束数据传输;所述刺激反相模块用于改变所述可编程电流源的输出与所述刺激电极的连接关系。
7.如权利要求1~6任一项所述的一种电子耳蜗调试平台体内系统,其特征在于:所述电压管理电路包括直流电源、第一电压转换电路和第二电压转换电路;所述直流电源的输入端连接220V电压,所述直流电源的输出端连接所述第一电压转换电路的输入端,所述第一电压转换电路的输出端并联连接所述解调电路、单片机和可编程电流源进行供电,且所述第一电压转换电路的输出端还连接所述第二电压转换电路的输入端,所述第二电压转换电路的输出端并联连接所述可编程电流源和开关阵列进行供电。
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