一种基于数字信号处理系统的听觉统合训练器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗器械领域，涉及一种基于数字信号处理系统（DSP)的听觉统合训 练器，用于广发性发育障碍、注意力缺陷多动症儿童、言语及语言发育障碍、情绪障碍和情 感障碍和学习障碍的治疗。
【背景技术】
[0002] 当儿童的听力存在先天的缺陷或受到损害（不管是传导性的还是感觉神经性的， 都不能正确的察觉声音传导），对周围环境事物产生歪曲的知觉，往往会导致语言发育迟缓 和行为、情绪障碍。
[0003] 听觉统合训练（Auditory Integration Training)，简称AIT，是一种特殊的音乐 治疗方法，通过聆听一组经过过滤和调制的音乐来达到校正听觉系统对声音的失调现象， 并刺激大脑皮层，从而达到改善行为紊乱和情绪失调的目的。作为一种整体的听力训练程 序，充分利用现代电子技术，在帮助个体对周围环境的反应性、改善个体在对声音信息相关 的认知障碍和"不均衡听力"以及听力过敏等方面，具有其他矫治方法所难以媲美之处。听 觉统合训练主要用于治疗儿童孤独症、多动症及儿童学习困难所存在的听知觉障碍。
[0004] 听觉统合训练的治疗原理在于以下几点：1)通过过滤过度敏感的频率，使大脑听 觉皮层重新组织，促进它对所有频率的知觉，减少对听觉信号的歪曲；2)改善中枢的听觉 加工处理过程；3)使受训者更清楚地接受声音，从而使其能够更好地学习声音与行为、环 境、行动及事件的关系；4)当声音信号通过听觉器官的神经纤维传导至丘脑和大脑皮质系 统，音乐中的音高、音强、音色这些基本元素能够直接通过丘脑等皮下结构，使大脑机体产 生自主反应，各种音响以时间为载体，在时间的过程中展示着自身有序的声频律动，而这种 声频律动与大自然中一切具有生命的物体产生着异体同构的共鸣，形成起、开、张、合的有 序交替与增长的生命律动，音乐中的节奏模式和曲调体系在很大程度上与人体的特征节律 有着奇妙的共通。
[0005] 目前，已有一些听觉统合训练系统上市，通过临床治疗结果已证明对儿童发育行 为障碍疾病进行早期干预有明显的疗效，但其部分功能不够完善、交互界面设计不够人性 化等还存在一定的缺陷，训练体系比较单一，为了给患者提供更方便更全面的治疗，还需要 一个更为完善的系统。
[0006] 对于一些听损伤患儿来说，高频听觉细胞已经完全丧失功能，只对低频段的信号 信息比较敏感，其残余的听力大部分集中，会造成听者的理解度降低。由于生理学上的听觉 掩蔽效应，对信号的单纯放大无法提高听者的分别能力，因此需要将声音的高频部分能量 搬移到低频区域，即采用移频压缩技术对声音信号进行处理，从而提高这部分患儿听觉理 解能力。
[0007] ADHD (注意力缺陷多动症 Attention Deficit Hyperactivity Disorder)儿童存 在神经生物学的发育障碍，他们的大脑中的Θ脑电波成分显著高于正常儿童，而他们的感 觉运动节律SMR波和β波的成分却显著低于正常儿童。ADHD儿童Θ脑电波过多、β波较 少会导致其大脑唤醒程度低，造成注意力低下和情绪障碍。而SMR波过低会使其在控制自 己的行动时面临困难。
[0008] 目前，利用音乐来诱发脑电波已经成为一种常见的手段，人们利用音乐诱导α波 的训练来改善人的记忆和情绪，诱发大脑Θ波来帮助人获得更好的睡眠。音乐具有很强的 脑电波诱发能力，利用音乐抑制Θ波、提升SMR波和β波为注意力缺陷伴多动障碍儿童提 供了新的康复方法。
[0009] 在脑电波诱导中，首先将单音轨音频转换成左右声道完全一样的双音轨音频，利 用左右耳差频算法改变其中一个音轨的频率，通过双耳聆听近似的不同频率音乐就可以诱 发脑电波进入目标状态。
[0010] 随着技术的进步，数字化技术已经深入人们的生活，数字化技术具有诸多模拟技 术无可比拟的优势。传统的模拟音频处理技术精度低、功耗高、灵活性差，因此传统的音频 技术已经不能满足人们的要求。数字技术的快速发展，在很多场合使得数字音频技术逐步 取代模拟音频技术，数字化的音频处理具有比模拟音频处理技术更大的优势，因此数字化 的音频处理方式成为了音频技术的发展趋势。
[0011] 本发明利用数字信号处理技术结合听觉统合治疗方法和音乐诱发脑电波的方法 针对广发性发育障碍（PDD)儿童；言语及语言发育障碍（SLD)儿童；情绪障碍和情感障碍 (ED)儿童和学习障碍（LD)儿童，特别是注意力缺陷多动症（ADHD)儿童提出了一种基于数 字信号处理系统（DSP)的听觉统合训练器。
【发明内容】
[0012] 本发明克服了现有技术的上述缺陷，提出了一种基于数字信号处理系统（DSP)的 听觉统合训练器。针对广发性发育障碍（PDD)儿童，包括孤独症与阿斯伯格综合症；注意力 缺陷多动症（ADHD)儿童；言语及语言发育障碍（SLD)儿童；情绪障碍和情感障碍（ED)儿童 和学习障碍（LD)儿童，本发明通过选择不同处理的效果，将特定选择的音乐进行处理，让 听者矫正听觉系统对声音处理失调的现象，并刺激大脑皮层，从而达到改善语言障碍、交往 障碍、情绪失调和行为紊乱的目的。
[0013] 本发明提出了一种基于数字信号处理系统（DSP)的听觉统合训练器，包括核心处 理单元和外设单元。
[0014] 其中，核心处理单元，主要进行声音信号的实时处理，包括原声播放、滤波运算 (所述滤波包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波）、移频运算、生成差频脑电波诱 导信号等各功能，并且内设有四种预设模式和自定义模式供用户自主选择。
[0015] 其中，所述核心处理单元进一步包括DSP最小系统，其设置在所述核心处理单元 中，其完成声音信号的实时运算处理。
[0016] 本发明中，所述"DSP最小系统"是DSP能够正常工作的最基本的结构，包括DSP芯 片、电源模块所提供的电源、片内程序存储器和时钟源（晶振）。
[0017] 其中，所述四种预设模式包括：情绪障碍调节模式、双耳平衡治疗模式、滤波复合 感知模式和听觉过敏治疗模式。所述自定义模式可将滤波、移频、差频脑电波训练自由结合 使用。
[0018] 其中，所述核心处理单元进一步包括外扩IM的闪存，其设置在所述核心处理单元 中，扩充存储烧写的系统程序的存储区。
[0019] 其中，所述核心处理单元进一步包括扩充8M的同步动态随机存储器，其设置在所 述核心处理单元中，增加 DSP芯片数据处理的缓存区。
[0020] 本发明中，所述外设单元辅助核心处理单元完成整个系统的功能，其包括：
[0021] 电源模块，其与所述核心处理单元连接，外接12V稳压直流电源，提供3. 3V和I. 6V 直流电压作为整个系统的用电来源。
[0022] 进一步包括按键控制模块，其与所述核心处理单元连接，包括"确认"、"返回"、"向 后"、"向前"、"重设"等按键，供用户进行设备的控制操作。
[0023] 进一步包括音频处理模块，其设置在所述外设单元中，其与所述核心处理单元连 接，其中输入端口可接入训练素材播放器，如MP3等，音频处理模块对输入的模拟声音信号 进行A/D (模拟向数字）转换，再将转换后的数字信号传输给所述核心处理单元。经输出端 口输出处理过的声音，可以直接连接耳机、音箱等放音设备；也可接入无线传输模块，如无 线音频发射器，使多个用户使用无线耳机等设备就可以同时接受听觉统合训练。
[0024] 进一步包括音频存储模块，其设置在所述外设单元中，与所述核心处理单元连接， 可插入SD卡，用于存储训练所用到的音乐素材，由核心处理单元直接读取进行信号的实时 处理。
[0025] 进一步包括显示模块，其与所述核心处理单元连接，为LED液晶屏，显示系统菜 单，用于指导使用者进行设备的控制操作。
[0026] 本发明采用数字信号处理芯片进行音频处理的实时实现。采用的数字信号处理 芯片是德州仪器的TMS320VC5509A，其片内集成有直接内存存取（Direct Memory Access， DMA)，它可以在嵌入式系统中的不用CPU操作即能实现数据传输，这样宝贵的CPU资源可以 被完全用于数据的处理中。在实际应用中，利用乒乓缓存机制来避开DM数据传输过程中 覆盖还没被处理的数据。从而达到音频处理的实时实现。