CN218247217U - 一种用于teoae和dpoae耳声发射筛查的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，克服现有技术中耳声筛查仪功能单一、只有DPOAE与TEOAE测试功能中的一种的问题，包括探头以及与探头连接的装置主体，所述装置主体包括外壳以及安装在外壳内部的数据处理装置，所述数据处理装置包括：控制模块，用于控制数据处理装置中的各个模块运行；蓝牙模块，用于与外部装置连接，实现数据传输；OAE测试模块，用于实现TEOAE和DPOAE耳声发射筛查；用户档案管理模块，用于管理用户数据。便携式装置主体，便于携带，可以完成DPOAE与TEOAE两种耳声发射测试。

Description

一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置

技术领域

本实用新型涉及医学测量仪器技术领域，特别涉及了一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置。

背景技术

耳声发射是一种产生于耳蜗，经听骨链及鼓膜传导释放入外耳道的音频能量。耳声发射筛查仪是一种医用声学测量装置，当输入合适的刺激信号到人耳中时，人耳会反馈另一种声信号，用于提取检测这种反馈的声信号的装置即为耳声发射筛查仪。它通过耳声发射技术对人耳听力能力进行筛查，采用数字信号处理技术开发，模块化设计，具有多功能、高性能、体积小、耗电省，操作方便等优点。目前市场上，耳声发射筛查仪较少，产品价格昂贵，功能单一，存储空间小、采用微型液晶显示器和按键进行人机交互，十分不便于用户操作，测试过程和测试数据显示方式过于简单，不便于用户分析测试结果，有的仪器体积较大不便于携带。且大多数耳声发射筛查仪只有DPOAE与TEOAE测试功能中的一种，不能满足同时需要两种测试功能的场合。

如中国专利局2017年7月21日公开了一种名称为一种TEOAE听力筛查仪的实用新型，公开号为CN106963390A，该实用新型信号产生模块将处理器触发的诱发刺激信号的功率放大，以触发耳蜗产生耳声信号，再将耳声信号转化为相应的电压信号，然后通过信号处理模块将电压信号进行滤波处理、功率放大并转化为数字信号发送给处理器；处理器通过耳声解析算法对该数字信号进行解析，生成用户的听力检测结果；将该听力检测结果通过信号发送模块发送给移动终端，以方便用户进行查看与存储。大大的降低了TEOAE听力筛查仪的生产成本以及用户使用成本，有利于家用的推广与普及；此外，将检测结果发送到用户的移动终端，方便用户随时查看与存储，有利于用户对历史测试数据的对比，提升了用户的使用体验。但仍未解决同时需要DPOAE与TEOAE两种测试功能的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中耳声筛查仪功能单一、只有DPOAE与TEOAE测试功能中的一种的问题，提供了一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，便携式装置主体，便于携带，可以完成DPOAE与TEOAE两种耳声发射测试。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：探头以及与探头连接的装置主体，所述装置主体包括外壳以及安装在外壳内部的数据处理装置，所述数据处理装置包括：

控制模块，用于控制数据处理装置中的各个模块运行；

蓝牙模块，用于与外部装置连接，实现数据传输；

OAE测试模块，用于实现TEOAE和DPOAE耳声发射筛查；

用户档案管理模块，用于管理用户数据。

控制模块可以采用STM32F407作为主控，可以利用STM32F407官方库函数实现IIC、SPI、DMA、中断、USART、GPIO、TIMER、IIS和RTC等基本外设的配置和使用，不需要进行改进。蓝牙模块可以连接装置标配的开关机按键、指示灯，蓝牙模块也可以用于连接微型便携打印机，用来打印患者测试数据；OAE测试模块可以完成DPOAE与TEOAE两种耳声发射测试，用户档案管理模块可以对用户个人信息、用户测试数据进行管理。

本发明采用便携式装置主体，体积小，便于携带；一台设备可以完成DPOAE与TEOAE两种耳声发射测试，功能强大。

作为优选，所述探头包括内置的用于播放TEOAE刺激信号的第一喇叭、与第一喇叭配合播放DPOAE刺激信号的第二喇叭、用于采集音频信号的麦克风、对麦克风采集的音频信号进行放大的信号放大电路以及接口插头，所述信号放大电路均通过接口插头与OAE测试模块连接，所述第一喇叭、第二喇叭以及麦克风均与信号放大电路连接。

测试时：OAE测试模块发射TEOAE刺激信号，经信号放大电路放大后由第一喇叭播放到人耳，麦克风采集人耳反馈的耳声信号，经过信号放大电路传输到OAE测试模块；OAE测试模块发射DPOAE刺激信号，经信号放大电路放大后由第一喇叭和第二喇叭播放到人耳，麦克风采集人耳反馈的耳声信号，经过信号放大电路传输到OAE测试模块。

作为优选，所述OAE测试模块包括：

音频播放与采集单元，用于控制探头播放相应的OAE刺激声并以相应的方式采集OAE信号；

伪迹消除模块，用于消除TEOAE信号中的伪迹信号；

滤波模块，用于对采集的OAE信号中的噪声进行滤除；

信号处理单元，用于对采集的OAE信号进行处理，实现OAE信号的识别与筛查判定。

所述音频播放与采集单元包括音频处理器、与音频处理器连接的DA信号转换模块，在进行音频播放时，控制模块将刺激信号波形数据通过I2S总线传输给音频处理器，音频处理器内部DA信号转换模块根据控制模块传输过来的数字信号生成模拟信号，对生成的模拟信号进行滤波，然后通过探头播放出去。在进行音频采集时，控制模块控制音频处理器采集耳声发射信号，由于刺激信号与耳声发射信号混合在一起，本设计同时开启播放和录音功能，保证测试数据不丢失。由于TEOAE耳声发射信号很微弱且与刺激信号有混叠部分(称为伪迹)，我们需要有效消除伪迹部分。

作为优选，所述滤波模块包括：

带通滤波器，用于对环境中的低频噪声和高频噪声进行滤除；

阈值分割模块，用于对异常样本数据进行滤除。

在进行OAE测试时，如果周围环境并不是很安静，环境中的低频(呼吸声、空气流动声、脚步声等)和高频(仪器的固有噪声)噪声会对采集信号产生很大干扰，因此我们需要设计一个带通滤波器对采样数据进行数字滤波。在测试过程中周围环境或用户本身难免会有异响出现，如果将这些异常样本也加入到后续的累计运算的话会对测试结果带来很大干扰，本申请通过设置拒绝阈方法抛弃那些异常的数据样本，提高测试效率。

作为优选，所述信号处理单元包括：

相位对齐模块，用于在进行数据样本累加算法处理前将样本中的刺激信号与响应信号相位对齐；

相干平均模块，用于将经过相位对齐模块后的数据样本不断叠加，检测DPOAE和TEOAE耳声发射响应信号；

信号识别模块，用于识别TEOAE信号和DPOAE信号。

在进行测试数据样本累加法降低噪声时，如果响应信号的相位不对齐，响应信号在叠加过程中也会相互抵消，不能将响应信号完整保留下来，为此，在进行数据样本累加算法处理前需要将样本中的有响应信号相位对齐。将前述测试数据样本不断叠加，由于环境噪声属于高斯随机信号，而响应信号为稳定的周期性信号且每份测试数据样本中响应信号相位对齐，在经过N次叠加后，信噪比会提高

倍，能够有效检测出DPOAE和TEOAE耳声发射响应信号。

作为优选，还包括探头校准模块，用于在装置使用前对探头进行校准。

作为优选，还包括接口模块，所述接口模块包括串口以及USB接口。串口及USB接口用来和上位机进行通信。

作为优选，所述的用户档案管理模块包括：

安全模块，用于用户登录账号密码，同时根据用户的个人登录信息生成用户的公私钥对和一个交互密钥，并利用所述档案管理人员的公钥对所述交互密钥进行加密；

档案销毁模块，用于对用户档案进行销毁；

信息管理模块，用于实现用户档案的添加、修改、搜索以及删除。

用户档案管理模块与控制模块连接，安全模块可以保护用户信息。用户档案模块主要用于实现用户登录账号密码功能、患者信息增删改查、患者测试数据翻阅、可通过关键词方式快速搜索患者档案和测试数据、对测试数据添加注释等功能。

作为优选，还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括外部扩展SDRAM和FLASH。FALSH存储器用于存储常量数据，SDRAM存储器用于存储实时测量数据以及用户数据。

作为优选，还包括便携式打印装置，所述便携式打印装置与数据处理装置蓝牙连接。数据处理装置可以通过蓝牙模块连接便携打印装置用来打印测试数据。

作为优选，所述数据处理装置还包括与控制模块连接的触控装置，所述触控装置安装在外壳上。触控装置可以为电容式触摸屏，方便人机交互，还能实时显示测试波形，测试记录查阅功能，便于用户分析筛查结果。

因此，本实用新型具有如下有益效果：1、一台设备即可完成DPOAE与TEOAE两种耳声发射测试，功能强大；2、设置便携式装置主体以及便携式打印机，方便携带；3、内置大容量存储器，能够存储大量测试数据，便于用户复测数据比对。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的系统结构示意图。

图3是本实用新型信号放大电路的电路示意图。

图4是本实用新型OAE测试模块的结构示意图。

图5是本实用新型音频播放与采集单元的电路示意图。

图中：1、探头；2、外壳；3、触控装置；4、接口；5、控制模块；6、信号处理单元；7、第一喇叭；8、第二喇叭；9、信号放大电路；10、蓝牙模块；11、用户档案管理模块；12、OAE测试模块；13、麦克风；14、音频播放与采集单元；15、伪迹消除模块；16、滤波模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例一：

本实施例为一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，如图1所示，包括：探头1，所述探头通过接口4与装置主体连接，所述装置主体包括外壳2以及安装在外壳内部的数据处理装置，所述外壳上还安装有触控装置3。

使用时，所述探头用于根据数据处理装置的控制发射刺激信号以及采集反馈的耳声信号并传输到数据处理装置，测试结果在触控装置上显示。

具体地，如图2所示，所述数据处理装置包括：控制模块5以及与控制模块连接的OAE测试模块12、蓝牙模块10、用户档案管理模块11，触控模块也与控制模块连接，控制模块用于控制数据处理装置中的各个模块运行，OAE测试模块用于实现TEOAE和DPOAE耳声发射筛查，用户档案管理模块用于管理用户数据，蓝牙模块用于与外部装置(如开关机按键、LED指示灯)连接，实现数据传输。

其中，探头包括内置的用于播放TEOAE刺激信号的第一喇叭6、与第一喇叭配合播放DPOAE刺激信号的第二喇叭7、用于采集音频信号的麦克风13、对麦克风采集的音频信号进行放大的信号放大电路9以及接口插头，第一喇叭、第二喇叭以及麦克风均与信号放大电路连接，信号放大电路与OAE测试模块连接。

测试时：OAE测试模块发射TEOAE刺激信号，经信号放大电路放大后由第一喇叭播放到人耳，麦克风采集人耳反馈的耳声信号，经过信号放大电路传输到OAE测试模块；OAE测试模块发射DPOAE刺激信号，经信号放大电路放大后由第一喇叭和第二喇叭播放到人耳，麦克风采集人耳反馈的耳声信号，经过信号放大电路传输到OAE测试模块。

本实施例中，控制模块采用STM32F407芯片，可以利用STM32F407官方库函数实现IIC、SPI、DMA、中断、USART、GPIO、TIMER、IIS和RTC等基本外设的配置和使用，不需要进行改进。

本实施例中，信号放大电路采用OP2117运放芯片为麦克风输入信号提供放大功能，并且采用双电源供电，其电路结构如图3所示，大大减小了硬件设计的本底噪声。

本实施例控制模块还可以连接数据存储模块，数据存储模块包括外部扩展SDRAM和FLASH。FALSH存储器用于存储常量数据，SDRAM存储器用于存储实时测量数据以及用户数据。控制模块还可以通过蓝牙模块连接便携式打印机，可以打印测试数据。

如图4所示，OAE测试模块包括用于控制探头播放相应的OAE刺激声并以相应的方式采集OAE信号的音频播放与采集单元14、用于消除TEOAE信号中的伪迹信号的伪迹消除模块15、用于对采集的OAE信号中的噪声进行滤除的滤波模块16以及用于对采集的OAE信号进行处理，实现OAE信号的识别与筛查判定的信号处理单元6。

音频播放与采集单元包括音频处理器、与音频处理器连接的DA信号转换模块，在进行音频播放时，控制模块将刺激信号波形数据通过I2S总线传输给音频处理器，音频处理器内部DA信号转换模块根据控制模块传输过来的数字信号生成模拟信号，对生成的模拟信号进行滤波、放大，然后通过一个电阻分压网络和一个电压跟随器输出到探头上的喇叭播放出去。在进行音频采集时，耳声发射信号通过信号放大电路接入到音频播放器，音频播放器经处理后将音频数据传输到伪迹消除模块。由于刺激信号与耳声发射信号混合在一起，本设计同时开启播放和录音功能，保证测试数据不丢失。由于TEOAE耳声发射信号很微弱且与刺激信号有混叠部分(称为伪迹)，我们需要有效消除伪迹部分。消除伪迹后进入到滤波模块进行滤波、降低噪声，然后由信号处理单元对耳声发射信号进行提取、识别，最后将测试数据进行保存。

本实施例中音频处理器采用音频处理芯片WM8978，其电路结构如图5所示。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，提供了滤波模块的具体结构，滤波模块包括用于对环境中的低频噪声和高频噪声进行滤除的带通滤波器，用于对异常样本数据进行滤除的阈值分割模块。

下面通过具体的例子进一步说明滤波模块的作用：

1、带通滤波器

在进行OAE测试时，如果周围环境并不是很安静，环境中的低频(呼吸声、空气流动声、脚步声等)和高频(仪器的固有噪声)噪声会对采集信号产生很大干扰，因此需要设计一个带通滤波器对采样数据进行数字滤波。

OAE响应信号的频率一般分布在0.5kHz～5kHz，本申请设计的带通滤波器下限频率最好在0.5kHz～0.8kHz，上限频率在5kHz～6kHz，本实施例设计了一个八阶IIR巴特沃斯带通数字滤波器，实验过程中选定上限频率为5kHz，能够最大程度获取高频响应信号，下限频率在0.5kHz～0.8kHz之间选择多个点进行测试，可能受环境影响，最终发现0.8kHz时滤波效果最好，故本设计带通滤波器通带频率设计为0.8kHz～5kHz。

2、阈值分割模块

在测试过程中周围环境或患者本身难免会有异响出现，如果将这些异常样本也加入到后续的累计运算的话会对测试结果带来很大干扰，本申请通过设置拒绝阈方法抛弃那些异常的数据样本，提高测试效率。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上，提供了信号处理单元的具体结构，信号处理单元包括用于在进行数据样本累加处理前将样本中的刺激信号与响应信号相位对齐的相位对齐模块，用于将经过相位对齐模块后的数据样本不断叠加，检测DPOAE和TEOAE耳声发射响应信号的相干平均模块，用于识别TEOAE信号和DPOAE信号的信号识别模块。

下面通过具体的例子进一步说明信号处理单元的作用：

1、相位对齐模块

在进行测试数据样本累加法降低噪声时，如果响应信号的相位不对齐，响应信号在叠加过程中也会相互抵消，不能将响应信号完整保留下来，为此，在进行数据样本累加算法处理前需要将样本中的有响应信号相位对齐。

如：DPOAE测试中，设定采样率为40.960kHz，调整f2和f1的大小，使得2f1-f2为10的整数倍，测试时，按照100ms(即4096个采样点)的数据为一个样本，这样就可以满足每个样本中的响应信号为整数个周期且起始相位相同。

TEOAE测试中，设定采样率51.2kHz，刺激声与响应信号周期为20ms，一个测试数据样本中采样点数为1024个点，查找每份测试数据样本中刺激信号的最大峰值点，并以此点作为样本数据的起始点，这样就完成刺激信号与响应信号的相位对齐。

2、相干平均模块

将经过相位对齐后的测试数据样本不断叠加，由于环境噪声属于高斯随机信号，而响应信号为稳定的周期性信号且每份测试数据样本中响应信号相位对齐，在经过N次叠加后，信噪比会提高

倍，能够有效检测出DPOAE和TEOAE耳声发射响应信号。

实施例四：

本实施例在实施例一的基础上，提供了用户档案管理模块的具体结构，用户档案管理模块包括根据用户的个人登录信息生成用户的公私钥对和一个交互密钥，并利用所述档案管理人员的公钥对所述交互密钥进行加密的安全模块，用于对用户档案进行销毁的档案销毁模块，用于实现用户档案的添加、修改以及删除的信息管理模块。

实施例五：

本实施例在实施例一的基础上，还包括探头校准模块，用于在装置使用前对探头进行校准。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，包括探头以及与探头连接的装置主体，所述装置主体包括外壳以及安装在外壳内部的数据处理装置，所述数据处理装置包括：

控制模块，用于控制数据处理装置中的各个模块运行；

蓝牙模块，用于与外部装置连接，实现数据传输；

OAE测试模块，用于实现TEOAE和DPOAE耳声发射筛查；

用户档案管理模块，用于管理用户数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述探头包括内置的用于播放TEOAE刺激信号的第一喇叭、与第一喇叭配合播放DPOAE刺激信号的第二喇叭、用于采集音频信号的麦克风、对麦克风采集的音频信号进行放大的信号放大电路以及接口插头，所述信号放大电路均通过接口插头与OAE测试模块连接，所述第一喇叭、第二喇叭以及麦克风均与信号放大电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述OAE测试模块包括：

音频播放与采集单元，用于控制探头播放相应的OAE刺激声并以相应的方式采集OAE信号；

伪迹消除模块，用于消除TEOAE信号中的伪迹信号；

滤波模块，用于对采集的OAE信号中的噪声进行滤除；

信号处理单元，用于对采集的OAE信号进行处理，实现OAE信号的识别与筛查判定。

4.根据权利要求3所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述滤波模块包括：

带通滤波器，用于对环境中的低频噪声和高频噪声进行滤除；

阈值分割模块，用于对异常样本数据进行滤除。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括：

相位对齐模块，用于在进行数据样本累加算法处理前将样本中的刺激信号与响应信号相位对齐；

相干平均模块，用于将经过相位对齐模块后的数据样本不断叠加，检测DPOAE和TEOAE耳声发射响应信号；

信号识别模块，用于识别TEOAE信号和DPOAE信号。

6.根据权利要求1所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，还包括探头校准模块，用于在装置使用前对探头进行校准。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述的用户档案管理模块包括：

安全模块，用于用户登录账号密码，同时根据用户的个人登录信息生成用户的公私钥对和一个交互密钥，并利用所述档案管理人员的公钥对所述交互密钥进行加密；

档案销毁模块，用于对用户档案进行销毁；

信息管理模块，用于实现用户档案的添加、修改、搜索以及删除。

8.根据权利要求1所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括外部扩展SDRAM和FLASH。

9.根据权利要求1或2所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，还包括便携式打印装置，所述便携式打印装置与数据处理装置蓝牙连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于TEOAE和DPOAE耳声发射筛查的装置，其特征在于，所述数据处理装置还包括与控制模块连接的触控装置，所述触控装置安装在外壳上。

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