CN105044546B - 一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元和方法,其中漏电检测单元包括:漏电电阻、检测电阻,上拉电阻,接地电阻,开关,第一选择器,第二选择器,缓冲器和ADC单元,漏电电阻的一端与第一选择器和第二选择器的输出端被测电极连接,另一端接地或接电源;检测电阻的一端与第一选择器的输入端连接,另一端通过开关与第二选择器的输入端连接;缓冲器的输入连接检测电阻和开关,输出与ADC单元连接。本发明可以有效对人工耳蜗植入体芯片的输出电极的漏电情况进行片内检测,保证输出安全。

Description

一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及人工耳蜗领域,特别是指一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元和方 法。
背景技术
[0002] 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。人工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。它通常由一个体外装置和一个可植入的体内装置组成。体外装置称为言 语处理器,体内装置称为植入体。人工耳蜗植入体通过手术埋在病人的耳后皮下部位,植入 体中的电极阵列在手术中被插入到病人耳蜗的鼓阶内,与病人的听神经相作用。
[0003] 言语处理器主要功能是通过麦克风拾取声信号,经信号处理单元器对声信号进行 处理和编码后,由传输线圈以无线的方式将刺激所需的信号发射到体内植入装置。植入体 由接收线圈、刺激器和电极阵列组成。植入体接收来自言语处理器的刺激编码信号和各种 控制信号,同时产生电源供刺激器的电路工作。在信号解码的过程中,植入体芯片的数字逻 辑部分对解码的数据进行检查和确认,保证各项刺激参数都在正常和安全的范围之内。解 码成功后,植入体内的刺激生成电路根据指定的幅度、脉冲宽度和刺激率生成双向的电刺 激脉冲,并发送到指定的电极通道上。除了前向的刺激之外,植入体将芯片的各种状态信息 和电极采集的生理信号通过传输线圈回传给体外的言语处理器供系统分析和处理。
[0004] 人工耳蜗是精密植入式医用电子产品,安全性至为关键。由于各种原因引起的漏 电,即使只有100微安,可能导致对病人有害的神经电刺激。在生产过程中和产品的失效分 析过程中,对已经装配的电子产品漏电情况一般采用半导体PARAMETER ANALYSER如 HP4155,做I-V曲线确定是否漏电和漏电电量,但对于人工耳蜗植入体芯片电极,这种方法 不能达到目的。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明的目的在于提出一种人工耳蜗植入体漏电检测装置和方法,通 过芯片内部加入漏电检测单元和外接漏电电阻,可以对所有电极进行逐个扫描检测,能够 对漏电情况进彳丁有效的检测,提尚安全性能。
[0006] 基于上述目的本发明提供的一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元,包括:漏电 电阻、检测电阻,上拉电阻,接地电阻,开关,第一选择器,第二选择器,缓冲器和ADC单元,其 中,
[0007] 所述漏电电阻的一端与第一选择器和第二选择器的输出端被测电极连接,另一端 接地或接电源;
[0008] 所述上拉电阻的一端与人工耳蜗植入体芯片供电电源连接,另一端与第一选择器 的输出端参考电极连接;
[0009] 所述接地电阻的一端与第二选择器的输出端参考电极连接,另一端接地;
[0010] 所述检测电阻的一端与第一选择器的输入端连接,另一端通过开关与第二选择器 的输入端连接;
[0011] 所述缓冲器的输入连接检测电阻和开关,输出与ADC单元连接。
[0012] 优选地,所述漏电电阻为20k-10MQ。
[0013] 优选地,所述检测电阻为5001ίΩ。
[0014] 优选地,所述上拉电阻为500kQ。
[0015] 优选地,所述接地电阻为500kQ。
[0016] 基于上述目的,本发明还提供了一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法,包括以 下步骤:
[0017] 将人工耳蜗植入体芯片的放电功能关闭,测试对地漏电时,第一选择器设为选参 考电极EO;测试对电源漏电时,第一选择器设为选被测电极;
[0018] 测试对地漏电时,第二选择器设为选被测电极;测试对电源漏电时,第二选择器设 为选参考电极E0;
[0019] 测试对地漏电时,将被测电极通过漏电电阻接地;测试对电源漏电时,将被测电极 通过漏电电阻接电源;
[0020] 将检测电阻Rl旁的开关Kl闭合,形成通路;
[0021] 测得检测电阻Rl两端经缓冲器和ADC单元后的电压;
[0022] 计算漏电电阻RL上的漏电电流和漏电电压。
[0023] 优选地,所述漏电电阻为20k_10MQ。
[0024] 优选地,所述检测电阻为500kQ。
[0025] 优选地,所述上拉电阻为500kQ。
[0026] 优选地,所述接地电阻为500kQ。
[0027] 从上面所述可以看出,本发明提供的人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元和方法, 通过漏电电阻、检测电阻,上拉电阻,接地电阻,开关,第一选择器,第二选择器的设置,有效 对人工耳蜗植入体芯片的漏电情况进行检测。在人工耳蜗植入体进行使用之前,对其芯片 内部进行如此的自检,确保刺激电极输出安全,不会在真正开机使用时,对使用者造成伤 害,到那时才发现漏电情况已经晚了,本发明的漏电检测单元和方法有效降低了人工耳蜗 植入体的安全隐患。
附图说明
[0028] 图1为本发明一具体实施例的人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元对地漏电检测的 电路原理图;
[0029] 图2为本发明一具体实施例的人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元对电源漏电检测 的电路原理图;
[0030] 图3为本发明一具体实施例的人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法的流程示意图;
[0031] 图4为本发明一具体实施例人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元漏电电阻50kQ对 地漏电检测电阻波形图;
[0032] 图5为本发明一具体实施例人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元漏电电阻500kQ 对电源漏电检测电阻波形图。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照 附图,对本发明进一步详细说明。
[0034] 参阅图1-2所示,为本发明一具体实施例的一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单 元,包括:漏电电阻RL、检测电阻Rl,上拉电阻RO,接地电阻R2,开关Kl,第一选择器10,第二 选择器20,缓冲器30和ADC单元40,其中,
[0035] 所述漏电电阻RL的一端与第一选择器10和第二选择器20的输出端被测电极E3连 接,另一端接地或接电源;
[0036] 所述上拉电阻RO的一端与人工耳蜗植入体芯片供电电源连接,另一端与第一选择 器1 〇的输出端参考电极连接;
[0037] 所述接地电阻R2的一端与第二选择器20的输出端参考电极连接,另一端接地;
[0038] 所述检测电阻Rl的一端与第一选择器10的输入端连接,另一端通过开关Kl与第二 选择器20的输入端连接;
[0039] 所述缓冲器30的输入连接检测电阻Rl和开关Kl,输出与ADC单元40连接。
[0040] 进一步地,漏电电阻RL为20k_10MQ ;检测电阻Rl为500kQ ;上拉电阻RO为500kQ ; 接地电阻R2为500kQ。
[0041] 上述电阻阻值的选择经过了长期的实验得出,对人工耳蜗植入体芯片的漏电检测 范围合理,测试有效。
[0042] 与上述实施例对应的,本发明还提供了一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法, 参见图3,包括以下步骤:
[0043] S101,将人工耳蜗植入体芯片的放电功能关闭,测试对地漏电时,第一选择器设为 选参考电极EO;测试对电源漏电时,第一选择器设为选被测电极;
[0044] S102,测试对地漏电时,第二选择器设为选被测电极;测试对电源漏电时,第二选 择器设为选参考电极E0;
[0045] Sl03,测试对地漏电时,将被测电极通过漏电电阻接地;测试对电源漏电时,将被 测电极通过漏电电阻接电源;
[0046] Sl 04,将检测电阻Rl旁的开关Kl闭合,形成通路;
[0047] S105,测得检测电阻Rl两端经缓冲器和ADC单元后的电压;
[0048] Sl 06,计算漏电电阻RL上的漏电电流和漏电电压。
[0049] 进一步地,所述漏电电阻RL为20k_10MQ。
[0050] 进一步地,所述检测电阻Rl为500kQ。
[0051] 进一步地,所述上拉电阻RO为500kΩ。
[0052] 进一步地,所述接地电阻R2为500kΩ。
[0053] 采用图1所示的电路进行对地漏电检测,第一选择器10选择接通参考电极,第二选 择器20选择接通被测电极E3,将开关Kl闭合,则RO、Rl、RL形成了回路,在漏电电阻RL为50k Ω时,用示波器测得Rl两端电压的波形参见图4,曲线11为检测电阻Rl上端电压ΑΝΑ0,为 2.2557V,曲线12为下端的电压ANA1,为221.169mV,即0.221169V,曲线13为在检测电阻Rl 上的压降,为2.0345V,由电阻分压公式验证,误差不大,检测数据可信,此时漏电电流1¾为 4.069以4。鉴于示波器探测头本身可能有漏电,为了更精确测量,使用481161^ 3441(^ Digital Multimeter根据上述步骤外接不同阻值的漏电电阻RL进行检测,结果见表1。
[0054] 表1人工耳蜗植入体芯片被测电极对地漏电情况
Figure CN105044546BD00061
[0056] 建议最大的漏电电流不超过5μΑ为佳,从表1可见,人工耳蜗植入体芯片的被测电 极对地漏电情况安全。
[0057] 同理,采用图2所示的电路进行对电源漏电检测,第一选择器10选择接通被测电极 Ε3,第二选择器20选择接通参考电极,将开关Kl闭合,则R2、R1、RL形成了回路,在漏电电阻 RL为500kQ时,用示波器测得Rl两端电压的波形参见图5,曲线11为检测电阻Rl上端电压 ΑΝΑ0,为2.99977V,曲线12为下端的电压ANA1,为1.31171V,曲线13为检测电阻Rl上的压 降,为1.6881V,由电阻分压公式验证,误差不大,检测数据可信,此时漏电电流Ilkg为3.376μ Α。鉴于示波器探测头本身可能有漏电,为了更精确测量,使用Agilent 34410Α Digital Multimeter根据上述步骤外接不同阻值的漏电电阻RL进行检测,结果见表2。
[0058] 表2人工耳蜗植入体芯片被测电极对电源漏电情况
Figure CN105044546BD00062
[0060] 建议最大的漏电电流不超过5μΑ为佳,从表2可见,当外接漏电电阻RL为20kΩ和 50k Ω时,漏电电流Hkg超标,故此人工耳蜗植入体芯片需调整刺激电流输出等参数,以免使 漏电电流对使用者造成伤害。
[0061] 所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并 不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均 应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种人工耳蜗植入体芯片漏电检测单元,其特征在于,包括:漏电电阻、检测电阻,上 拉电阻,接地电阻,开关,第一选择器,第二选择器,缓冲器和ADC单元,其中, 所述漏电电阻的一端与第一选择器和第二选择器的输出端被测电极连接,另一端接地 或接电源; 所述上拉电阻的一端与人工耳蜗植入体芯片供电电源连接,另一端与第一选择器的输 出端参考电极连接; 所述接地电阻的一端与第二选择器的输出端参考电极连接,另一端接地; 所述检测电阻的一端与第一选择器的输入端连接,另一端通过开关与第二选择器的输 入端连接,所述检测电阻为500kQ ; 所述缓冲器的输入连接检测电阻和开关,输出与ADC单元连接。
2. —种采用权利要求1所述单元的人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法,其特征在于,包 括以下步骤: 将人工耳蜗植入体芯片的放电功能关闭,测试对地漏电时,第一选择器设为选参考电 极;测试对电源漏电时,第一选择器设为选被测电极; 测试对地漏电时,第二选择器设为选被测电极;测试对电源漏电时,第二选择器设为选 参考电极; 测试对地漏电时,将被测电极通过漏电电阻接地;测试对电源漏电时,将被测电极通过 漏电电阻接电源; 将检测电阻旁的开关闭合,形成通路; 测得检测电阻两端经缓冲器和ADC单元后的电压; 计算漏电电阻上的漏电电流和漏电电压。
3. 根据权利要求2所述的人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法,其特征在于,所述漏电电 阻为20k-10MQ。
4. 根据权利要求2所述的人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法,其特征在于,所述上拉电 阻为500k Ω。
5. 根据权利要求2所述的人工耳蜗植入体芯片漏电检测方法,其特征在于,所述接地电 阻为500k Ω。
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