CN219742697U - 一种声阻抗中耳功能测量分析装置 - Google Patents

一种声阻抗中耳功能测量分析装置 Download PDF

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李耀祖
郭凯龙
侯伟
阚雪珍
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Abstract

本实用新型主要是为了解决现有的声阻抗测量装置检测功能单一、灵活性差、测量可靠性相对较低、组成较为复杂的问题,公开了一种声阻抗中耳功能测量分析装置,包括主机及与所述主机双向连接的探头,所述探头包括耳塞,所述耳塞内设有麦克风、探测音扬声器、刺激音扬声器和气管,所述主机包括MCU及与所述MCU双向连接的音频AD/DA芯片和压力控制系统。使用本装置可以进行声阻抗测试和声反射测试,实现中耳功能测量分析,本装置结构简单、体积小巧紧凑、测试灵活准确、测试功能多样,相比现有的方案,无需另设专门的信号发生电路和恒压控制系统;压力控制精准,可以产生任意的探测音频率,无需固化探测音信号。

Description

一种声阻抗中耳功能测量分析装置
技术领域
本实用新型涉及医疗测试仪器技术领域,具体涉及一种声阻抗中耳功能测量分析装置。
背景技术
任何一种媒介都是一种“弹性-质量”系统。声波在媒介的传播过程中,振动能量引起介质分子位移所遇到的对抗称为声阻抗,即媒介或传声系统对能量传播的阻尼与抵抗作用。当一个机械波从外界传到鼓膜时,大部分能量可以通过听骨链传送到耳蜗,但仍然会有一小部分声能从鼓膜表面反射回外耳道,另外一部分声能则消耗在克服摩擦力上。声能在传导过程中,传到耳蜗的能量与其反射、摩擦消耗的能量三者之间的关系因中耳病变而改变。耳朵内的各种结构病理改变均会影响声阻抗的状态,因此通过测量声阻抗的变化就可以判断、区分各种耳科疾病。
声阻抗测量装置是医疗测试仪器,测试声能在人耳中的传递状态,可以作为测试中耳部位声音传导路径功能的手段,可以用于检测鼓膜状态、听骨链骨传导、咽鼓管功能、听觉植入设备功能调试、镫骨肌反射阈值测试等。作为一种客观的诊断方法,声阻抗测量装置可以用来测量从鼓膜返回来的声能,并由此推知中耳的状态,其在临床耳科和听力学科诊断方面的重要地位已得到临床医生的公认,成为现代耳鼻喉科必备的检测设备之一,然而现有的声阻抗测量装置检测功能单一、灵活性差、测量可靠性相对较低、组成较为复杂,因此亟需研发出一种新的声阻抗测量装置用于中耳功能检测。
发明内容
本实用新型主要是为了解决现有的声阻抗测量装置检测功能单一、灵活性差、测量可靠性相对较低、组成较为复杂的问题,提供了一种声阻抗中耳功能测量分析装置,包括主机及与所述主机双向连接的探头,所述探头包括耳塞,所述耳塞内设有麦克风、探测音扬声器、刺激音扬声器和气管,所述主机包括MCU及与所述MCU双向连接的音频AD/DA芯片和压力控制系统。本装置结构简单、体积小巧紧凑、测试灵活准确、测试功能多样。
为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种声阻抗中耳功能测量分析装置,包括主机及与所述主机双向连接的探头,所述探头包括耳塞,所述耳塞内设有麦克风、探测音扬声器、刺激音扬声器和气管,所述主机包括MCU及与所述MCU双向连接的音频AD/DA芯片和压力控制系统。本装置探头用于插入外耳道内,探头外面套有一个柔软且有弹性的耳塞,耳塞内包含用于记录耳道内声压级变化的麦克风、用于发出探测音的探测音扬声器、用于发出刺激音的刺激音扬声器以及用于连通外耳道和主机内部压力控制系统的气管;探头通过线缆(包括信号线和气管)与主机连接,主机包括用于实现音频信号产生与采集的音频AD/DA芯片以及用于改变外耳道内气压值的压力控制系统。使用本装置可以进行声阻抗测试和声反射测试,实现中耳功能测量分析,本装置结构简单、体积小巧紧凑、测试灵活准确、测试功能多样,相比现有的方案,无需另设专门的信号发生电路和恒压控制系统,大部分功能通过MCU实现;压力控制精准,可以产生任意的探测音频率,无需固化探测音信号;具有耳道气压微调功能,使患者的鼓膜处于最佳柔韧状态,进而提高反射阈和反射衰减检测的准确度;通过手动修改气压值,提高测试的灵活性。
作为优选,所述压力控制系统包括压力传感器、气阀和气泵,所述压力传感器的输出端、所述气阀的输入端及所述气泵的输入端分别与所述MCU连接。压力传感器、气阀和气泵组成压力控制系统,分别与MCU连接,在MCU的控制下可以改变外耳道内的气压值。
作为优选,所述压力控制系统通过所述气管与外耳道连通。压力控制系统通过气管与外耳道连通,用于改变外耳道内的气压值。
作为优选,所述麦克风通过信号线连接放大电路后与所述音频AD/DA芯片的输入端连接。为了放大麦克风的探测信号,提高信噪比,在靠近探头麦克风处的信号线还安装有放大电路。
作为优选,所述音频AD/DA芯片的第一输出端与所述探测音扬声器连接,所述第一输出端输出探测音;所述音频AD/DA芯片的第二输出端与所述刺激音扬声器连接,所述第二输出端输出刺激音。音频AD/DA芯片实现音频信号的产生和采集,音频信号有两种,一种是探测音信号,一般为226Hz的纯音正弦信号,在必要时可以改变频率;另一种是刺激音信号,一般为500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等频率的纯音及宽带噪声,其强度可自由调节。两种信号分别对应探测音扬声器和刺激音扬声器。MCU可提供多种频率的探测音信号,现有大多数方案都是在内存中固化了226Hz探测信号,对于儿童和婴儿的鼓室检测来说并不可靠。本装置灵活采用音频AD/DA芯片,将音频AD/DA芯片与MCU连接,利用MCU产生任意的探测音频率,并且支持探测音与反射音同时存在,不必固化探测音信号。
作为优选,所述音频AD/DA芯片输出的音频信号受所述MCU控制。所有的音频信号的数据均由MCU产生,不需要另设额外的信号发生电路。
作为优选,所述气泵为注射泵,所述注射泵包括两只分别用于控制气压上限位和下限位的光电传感器。本装置气泵采用注射泵,可以通过MCU准确地控制打气或者抽气的速度,结合压力传感器的监测,提高了压力控制的精确度和稳定性。因为人耳的结构非常脆弱,压力超出范围容易引发危险,而注射泵包括两只光电传感器分别控制上限位和下限位,结合程序对气压上下限的监控,可以确保系统的压力值不会超出正常范围,提高了安全性。
作为优选,所述MCU双向连接有USB接口;所述MCU的输入端连接有按键;所述MCU的输出端分别连接有显示屏、打印机和指示灯。USB接口用于实现本装置与PC上位机软件通信,实现数据管理等。按键、显示屏、打印机和指示灯为必要辅助部件,提高本装置的用户交互友好性。
作为优选,所述MCU还连接有数据存储系统,所述数据存储系统用于存储配置数据和检测数据。本装置设有保存配置数据和检测数据的数据存储系统,掉电状态下也可持久保存用户设置的检测方案以及患者的检测结果,提高可靠性。
因此,本实用新型的优点是:
(1)结构简单、体积小巧紧凑、测试灵活准确、测试功能多样;
(2)气泵采用注射泵,提高了压力控制的精确度和稳定性,避免系统的压力值超出正常范围,提高了安全性;
(3)灵活采用音频AD/DA芯片,将音频AD/DA芯片与MCU连接,利用MCU产生任意的探测音频率,并且支持探测音与反射音同时存在,无需固化探测音信号;
(4)由MCU控制产生音频信号,无需另设额外的信号发生电路;
(5)设有数据存储系统,掉电状态下也可持续保存数据,提高可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种声阻抗中耳功能测量分析装置的结构示意图。
1、主机 2、探头 3、耳塞 4、麦克风 5、探测音扬声器 6、刺激音扬声器 7、气管 8、MCU 9、音频AD/DA芯片 10、压力控制系统 11、压力传感器 12、气阀 13、气泵 14、USB接口15、按键 16、显示屏 17、打印机 18、指示灯 19、信号线 20、放大电路。
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做进一步的描述。
一种声阻抗中耳功能测量分析装置,如图1所示,包括主机1及与主机1双向连接的探头2,探头2包括耳塞3,耳塞3内设有麦克风4、探测音扬声器5、刺激音扬声器6和气管7,主机1包括MCU8及与MCU8双向连接的音频AD/DA芯片9和压力控制系统10。本装置探头2用于插入外耳道内,探头2外面套有一个柔软且有弹性的耳塞3,耳塞3内包含用于记录耳道内声压级变化的麦克风4、用于发出探测音的探测音扬声器5、用于发出刺激音的刺激音扬声器6以及用于连通外耳道和主机1内部压力控制系统10的气管7;探头2通过线缆(包括信号线19和气管7)与主机1连接,主机1包括用于实现音频信号产生与采集的音频AD/DA芯片9以及用于改变外耳道内气压值的压力控制系统10。
压力控制系统10包括压力传感器11、气阀12和气泵13,压力传感器11的输出端、气阀12的输入端及气泵13的输入端分别与MCU8连接。压力传感器11、气阀12和气泵13组成压力控制系统10,分别通过信号线19与MCU8连接,在MCU8的控制下可以改变外耳道内的气压值。
压力控制系统10通过气管7与外耳道连通。压力控制系统10通过气管7与外耳道连通,用于改变外耳道内的气压值。
麦克风4通过信号线19连接放大电路20后与音频AD/DA芯片9的输入端连接。为了放大麦克风4的探测信号,提高信噪比,在靠近探头2麦克风4处的信号线19还安装有放大电路20。
音频AD/DA芯片9的第一输出端通过信号线19与探测音扬声器5连接,第一输出端输出探测音;音频AD/DA芯片9的第二输出端通过信号线19与刺激音扬声器6连接,第二输出端输出刺激音。音频AD/DA芯片9实现音频信号的产生和采集,音频信号有两种,一种是探测音信号,一般为226Hz的纯音正弦信号,在必要时可以改变频率;另一种是刺激音信号,一般为500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等频率的纯音及宽带噪声,其强度可自由调节。两种信号分别输出至探测音扬声器5和刺激音扬声器6。MCU8可提供多种频率的探测音信号,现有大多数方案都是在内存中固化了226Hz探测信号,对于儿童和婴儿的鼓室检测来说并不可靠。本装置灵活采用音频AD/DA芯片9,将音频AD/DA芯片9与MCU8连接,利用MCU8产生任意的探测音频率,并且支持探测音与反射音同时存在,不必固化探测音信号。
音频AD/DA芯片9输出的音频信号受MCU8控制。所有的音频信号的数据均由MCU8产生,不需要另设额外的信号发生电路。
气泵13为注射泵,注射泵包括两只分别用于控制气压上限位和下限位的光电传感器。本装置气泵13采用注射泵,可以通过MCU8准确地控制打气或者抽气的速度,结合压力传感器11的监测,提高了压力控制的精确度和稳定性。因为人耳的结构非常脆弱,压力超出范围容易引发危险,而注射泵包括两只光电传感器分别控制上限位和下限位,结合程序对气压上下限的监控,可以确保系统的压力值不会超出正常范围,提高了安全性。
MCU8双向连接有USB接口14;MCU8的输入端连接有按键15;MCU8的输出端分别连接有显示屏16、打印机17和指示灯18。USB接口14用于实现本装置与PC上位机软件通信,实现数据管理等。按键15、显示屏16、打印机17和指示灯18为必要辅助部件,提高本装置的用户交互友好性。
MCU8还连接有数据存储系统,数据存储系统用于存储配置数据和检测数据。本装置设有保存配置数据和检测数据的数据存储系统,掉电状态下也可持久保存用户设置的检测方案以及患者的检测结果,提高可靠性。
本装置工作过程主要分两个部分:声阻抗测试和声反射测试。
声阻抗测试
先用探头耳塞将外耳道密封。主机通过压力控制系统产生200daPa的压力使耳朵内的鼓膜向内紧绷,此时MCU通过音频AD/DA芯片发出一定幅度的音频信号到探测音扬声器,产生一定强度的探测音。随后压力控制系统使耳内的压力从200daPa缓慢下降至-200daPa,使耳朵内的鼓膜向外紧绷。在鼓膜由向内紧绷到向外紧绷的变化过程中,不同状态的鼓膜对探测音声波会有不同的反射和吸收情况,由此,耳道内的声压级也会发生变化。通过探头中的麦克风记录这一过程中的声压级变化情况,根据已知的函数转换关系,即可获得声阻抗(声顺值)的变化情况。声阻抗值(声顺值)随着耳道压力的变化而变化的曲线图即为鼓室导抗图。
声反射测试
当人耳受到足够强度的声刺激时,引起双耳镫骨肌发生反射性收缩,称为声反射。镫骨肌收缩时,会增加中耳的劲度阻抗,改变中耳的声阻抗值,因此可以通过中耳的声阻抗值的变化来判断镫骨肌的收缩情况。在测试时,以1dB、2dB和5dB三种可选的参数为步进增加刺激音的强度,同时通过麦克风采集耳道内的声信号,并转换为数字信号。此时的数字信号中包含了探测音和刺激音的成分。MCU对该数字信号进行数字滤波,滤波器的类型为IIR带通滤波器,中心频率为226Hz,以消除探测音之外的其他音频成分。通过实时监测探测音的声压级的变化,进而得到反射刺激引起的声阻抗的变化。
另外,本装置在反射阈和反射衰减检测的过程中提供了耳道气压微调功能,因为每个人的耳道峰压点都会稍有不同,只有通过耳道气压微调的功能才能使得待测患者的鼓膜处于最佳柔韧状态,进而提高反射阈和反射衰减检测的准确度,现有的装置在声阻抗测试和声反射测试这两种检测过程中都忽略了这一点。
本装置在反射阈值检测中引入了手动步进修改听力级检测方法以提高阈值检测的准确度,现有的方案只是开放给用户频率选择的接口,听力级的变化由MCU自动控制,这样会不可避免地带来检测误差。手动检测的优点是用户可以在疑似反射阈的级别附近反复测试,提高诊断的准确性。
本装置在鼓室检测中提供了手动修改气压值的检测方法以提高测试的灵活性,峰压点一般在0daPa附近,耳道容积检测点在200daPa处。需要获得患者的上述两种指标时,用户可以有针对性地检测并快速得到,无需进行一整套压力范围检测。
以上内容,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,包括主机及与所述主机双向连接的探头,所述探头包括耳塞,所述耳塞内设有麦克风、探测音扬声器、刺激音扬声器和气管,所述主机包括MCU及与所述MCU双向连接的音频AD/DA芯片和压力控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述压力控制系统包括压力传感器、气阀和气泵,所述压力传感器的输出端、所述气阀的输入端及所述气泵的输入端分别与所述MCU连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述压力控制系统通过所述气管与外耳道连通。
4.根据权利要求1所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述麦克风通过信号线连接放大电路后与所述音频AD/DA芯片的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述音频AD/DA芯片的第一输出端与所述探测音扬声器连接,所述第一输出端输出探测音;所述音频AD/DA芯片的第二输出端与所述刺激音扬声器连接,所述第二输出端输出刺激音。
6.根据权利要求5所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述音频AD/DA芯片输出的音频信号受所述MCU控制。
7.根据权利要求2所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述气泵为注射泵,所述注射泵包括两只分别用于控制气压上限位和下限位的光电传感器。
8.根据权利要求1所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述MCU双向连接有USB接口;所述MCU的输入端连接有按键;所述MCU的输出端分别连接有显示屏、打印机和指示灯。
9.根据权利要求1或8所述的一种声阻抗中耳功能测量分析装置,其特征在于,所述MCU还连接有数据存储系统,所述数据存储系统用于存储配置数据和检测数据。
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