专利名称：人工耳蜗言语处理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人工耳蜗装置，尤其涉及该人工耳蜗装置的言语处理器。
背景技术：
人耳可分为外耳、中耳和内耳三部分。外耳和中耳的主要作用是将外界声音通过鼓膜和与之接连的3块听小骨传导至内耳。内耳约黄豆大小，形似蜗牛壳，又称耳蜗。耳蜗内有几万个听觉感受细胞——毛细胞，毛细胞将从中耳传来的声能(机械能)转换成电化学能引起听神经的兴奋，听神经兴奋以电的形式将声音信息传导至大脑皮层而产生听觉。由于内耳毛细胞病变导致的耳聋为感音神经性聋，目前尚无有效的治疗方法。对于中、重度感音神经性聋，现通常采用助听器放大声音来提高听力。但对于没有残余听力的全聋患者则没有多大帮助。研究表明，多数全聋患者的病变主要位于内耳的毛细胞，而听神经多是完好的。
人工耳蜗装置由言语处理器(体外装置)和体内植入装置两部分组成。它的工作原理是利用声电换能装置取代聋人耳蜗内丧失功能的毛细胞，直接刺激听觉神经使聋人产生听觉。言语处理器和体内植入装置之间的信号传输通过电磁感应完成，二者之间为皮肤相隔，没有导线连接。
在整个人工耳蜗装置中，言语处理器是决定性的，整个系统方案和语音处理策略都是基于言语处理器实现的。
目前市场上共有国外三种人工耳蜗产品，其言语处理器都是基于ASIC芯片设计，功能固定，言语处理策略单一，进行软件更新比较困难。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种人工耳蜗言语处理器，旨在解决上述的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块、电源模块；外部麦克风采集声音信号并转换为电信号经导线传送到语音放大模块，语音放大模块将通过语音放大、滤波处理，放大后的语音信号经第一连接器输入给数字信号处理模块；数字信号处理模块将模拟语音信号通过A/D转换器转换为数字语音信号并进行时频分析、数字编码后经第四连接器送给射频发送模块；射频发送模块将编码后的语音信号发射出去；显示控制模块通过第三连接器与数字信号处理模块相连；电源模块与语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块分别相连；所述的数字信号处理模块包括DSP芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是可以随着言语处理策略的改进进行软件升级，还可以根据特定的应用更改程序，易于增加新的功能。
图1是现有技术人工耳蜗言语处理器模块图；图2是本发明中数字信号处理模块图；具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述由图1可见本发明包括语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块、电源模块；外部麦克风采集声音信号并转换为电信号经导线传送到语音放大模块，语音放大模块将通过语音放大、滤波处理，放大后的语音信号经第一连接器J1输入给数字信号处理模块；数字信号处理模块将模拟语音信号通过A/D转换器转换为数字语音信号并进行时频分析、数字编码后经第四连接器J4送给射频发送模块；射频发送模块将编码后的语音信号发射出去；显示控制模块通过第三连接器J3与数字信号处理模块相连；电源模块与语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块分别相连；所述的数字信号处理模块包括DSP芯片。
外部麦克风采集声音信号并转换为电信号，然后经导线传送到语音放大模块，语音放大模块进行语音放大、滤波处理，放大后的语音信号经第一连接器J1送给后面的数字信号处理模块。数字信号处理模块是整个言语处理器的核心，它首先进行A/D转换，将模拟语音信号转换为便于处理的数字语音信号，然后进行时频分析、数字编码，最后形成发送信号，经第四连接器J4送给射频发送模块，射频发送模块通过无线通信的方式将编码后的语音信号发射出去。显示控制模块主要完成音量、开关机按键控制和液晶显示，它与数字信号处理模块通过第三连接器J3连接。电源模块负责给各个模块提供直流电压，包括+5V、+3.3V和1.8V。
由图2可见放大后的语音信号经第一连接器J1送入，经放大器U1隔离放大，送入后面的转换芯片U2，第一电阻R1、第四电阻R4为放大倍数调整电阻，第五电阻R5、第六电阻R6调整直流工作点，第七电阻R7起限流作用。U2是一片A/D转换芯片，完成模拟信号到数字信号的转换，并将数字化的语音信号送给DSP芯片U4，U4是一片数字信号处理大规模集成电路，完成数字语音信号的时频分析、编码及发送控制，U4的程序软件存放在非易失性FLASH器件U5中，上电时程序会自动导入U4中运行。U3是分频电路，X1是U4的晶振电路，为U4运行提供时钟信号。第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5是滤波电容，第二电阻R2、第三电阻R3、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10是上拉电阻。编码后的语音信号通过第四连接器J4送给射频发送模块，第三连接器J3用来连接显示控制模块，第二连接器J2连接电源模块，第五连接器J5为U4提供调试接口。
本发明采用基于数字信号处理(DSP)的结构设计，数字化的语音信号送入DSP后，进行时频分析，提取语谱特征值，然后进行编码发送。U4为DSP芯片，它是整个系统的核心，DSP通过串口读取语音数据，进行滤波处理、特征值提取、编码发送及参数设置、参数保存、程序升级、算法改进等工作。U4选用美国TI公司的通用DSP芯片TMS320VC5402，它具有功耗低、速度快等特点，运算速度高达100MIPS，而且含有丰富的外部接口及内部RAM、FLASH空间，非常适合语音信号处理。言语处理策略是言语处理器的关键技术，在本发明中选择了SPEAK策略编码，将语音频谱按刺激通道数进行划分，频谱划分遵循LINE-LOG方法，即低频按线性划分，高频按对数曲线划分，这样符合耳蜗的生理原理。DSP具有编程灵活的特点，可以随着言语处理策略的改进进行软件升级，还可以根据特定的应用更改程序，易于增加新的功能。本发明中采用非易失性FLASH器件U5，用来存储程序和MAP参数等。语音信号经DSP处理完成后，通过J4接口将含有编码信息的数据发送给射频发送模块。
本发明的特点是●语音信号高速处理技术16bit数字化采样，无失真动态范围大于60dB，语音信号高保真；频率响应特性(150Hz～8KHz)；●言语编码策略采用SPEAK言语处理策略；●MAP调节功能电极刺激参数设置灵活，下载简单，方便语训及个性化治疗；●电极刺激安全最大电流限制功能，有效保护耳蜗组织；●具有外部线路输入接口，方便连接mp3、录放机、电话等外部音频设备；●液晶显示音量、应用模式、电池量、按钮加/解锁状态，具有自动关断/唤醒功能；●供电应用2节5号可充电电池，方便使用，低功耗设计，连续工作大于10小时。
权利要求
1.一种人工耳蜗言语处理器，包括语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块、电源模块；其特征在于外部麦克风采集声音信号并转换为电信号经导线传送到语音放大模块，语音放大模块将通过语音放大、滤波处理，放大后的语音信号经第一连接器输入给数字信号处理模块；数字信号处理模块将模拟语音信号通过A/D转换器转换为数字语音信号并进行时频分析、数字编码后经第四连接器送给射频发送模块；射频发送模块将编码后的语音信号发射出去；显示控制模块通过第三连接器与数字信号处理模块相连；电源模块与语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块分别相连；所述的数字信号处理模块包括DSP芯片。
全文摘要
本发明涉及一种人工耳蜗言语处理器，包括语音放大模块、数字信号处理模块、射频发送模块、显示控制模块、电源模块；外部麦克风采集声音信号并转换为电信号经导线传送到语音放大模块，语音放大模块将通过语音放大、滤波处理，放大后的语音信号经第一连接器输入给数字信号处理模块；数字信号处理模块将模拟语音信号通过A/D转换器转换为数字语音信号并进行时频分析、数字编码后经第四连接器送给射频发送模块；射频发送模块将编码后的语音信号发射出去；所述的数字信号处理模块包括DSP芯片；本发明的有益效果是可以随着言语处理策略的改进进行软件升级，还可以根据特定的应用更改程序，易于增加新的功能。
文档编号G10L19/00GK1861025SQ20061002753
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者周水文, 周耀华, 郑学刚, 李巷, 孙增军 申请人:上海力声特医学科技有限公司