一种新生儿听力筛查仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明及医疗设备仪器领域，特别是一种新生儿听力筛查仪。
【背景技术】
[0002] 耳声发射是一种产生于耳蜗，经过听骨链及鼓膜传导释放到外耳道的音频能量。 耳声发射的发现揭示了耳蜗不但可以察觉和辨别外界的声音，而且会自发的发出声音。其 临床意义在于，它为我们提供了一个检测耳蜗放大功能和外毛细胞功能完整性的方法。但 是目前国内研发的耳声发射检测仪功能较少，技术不成熟，而国外的耳声发射检测仪价格 较高，不适合广泛使用。
【发明内容】
[0003] 本发明针对耳声发射检测仪功能较少，技术不成熟等不足，提供一种功能较全面 性价比较高的便携式的新生儿听力筛查仪。
[0004] 本发明的技术方案为：
[0005] -种新生儿听力筛查仪，包括电源模块、DSP处理器模块、音频处理模块、功放电 路、探头电路和信号处理电路，所述处理器模块、信号处理电路和功放电路分别与所述音频 处理模块连接，所述功放电路和信号处理电路同时分别与所述探头电路连接，电源模块给 各模块供电，由所述DSP处理器模块产生刺激声信号，经过音频处理模块产生模拟信号，经 过功放电路，驱动探头电路；探头电路也可受到刺激声信号的激励，产生耳声发射信号，经 过信号处理电路，发送到音频处理模块，DSP处理器采集所述耳声发射信号，进行算法处理。
[0006] 作为优选的，所述探头电路包括扬声器和麦克风。
[0007] 更进一步地，所述信号处理电路包括低噪声的仪表放大器AD8542,实现对麦克风 接收的耳声发射信号进行放大处理，放大倍数约为50,并且具有带通滤波器功能。
[0008] 作为优选的，还包括存储器模块。
[0009] 更进一步地，所述存储器模块包括FLASH存储器和SDRAM存储器，所述FALSH存储 器用于存储代码、常量数据，所述SDRAM存储器用于处理实时数据。
[0010] 更进一步地，还包括串口通信模块，所述DSP处理器模块通过所述串口通信与外 部打印设备进行数据交互，实现数据打印。
[0011] 更进一步地，还包括键盘和显示器。
[0012] 更进一步地，所述电源模块包括充电电池，提供系统5v、3. 3v供电。
[0013] 本发明除了提供一种新生儿听力筛查仪，还提供利用该新生儿听力筛查仪进行听 力筛查的方法，包括以下步骤：
[0014] 1)启动仪器，设定参数；
[0015] 2)由所述DSP处理器模块经过特定算法产生刺激声信号，经过音频处理模块产生 模拟信号，经过功放电路，驱动探头电路；
[0016] 3)所述探头电路采样信号，产生耳声发射信号，经过信号处理电路，发送到音频处 理模块；
[0017] 4)所述DSP处理器模块采集所述耳声发射信号，进行算法处理。
[0018] 作为本发明更进一步的说明，所述特定算法包括瞬态诱发耳声发射（TEOAE)和畸 变产物耳声发射（DPOAE)两种模式，所述TEOAE模式是以短暂声刺激诱发的耳声发射。以短 暂声刺激诱发的耳声发射，在给人耳施加了一定的诱发刺激声不久，在外耳道采集到的除 刺激声和发射声以外的声音信号，一般在诱发刺激声3-5ms后出现，大概持续15秒。TEOAE 和诱发刺激声的频率都分布在〇. 4-6k之间。
[0019] 所述DPOAE是以两个具有一定的频率比和一定强度比的初始纯音fl、f 2刺激诱发 的耳声发射。耳蜗受到两个频率为Π 、f2,且具有一定的频率比和一定强度比的初始纯音 刺激时，由耳蜗的主动机制而产生的各种形式的畸变在外耳道中记录到的耳声发射信号。 DPOAE在2fl-f2处最为突出的，而且出现的次数也是最多的，DPOAE的幅度相对诱发刺激声 老说要小的多，约为60db SPL。
[0020] 针对TEOAE和DP0AE)两种模式，所述探头电路采样和所述DSP处理器模块算法处 理也有所不同。
[0021] (1)耳声发射诱发刺激声的发生
[0022] 瞬态诱发耳声发射诱发刺激声：采用持续时间80us的短声TEOAE诱发刺激声，且 为正弦信号，
[0023] U (t) = Asin (2 π ft), 0<t<80us
[0024] 其中，A为诱发刺激声的最大强度，80dBSPL，f为频率，本系统采用持续时间为 80us的半周正弦波作为激励信号，f的值为6250Hz。
[0025] 畸变产物耳声发射诱发刺激声：采用两个持续时间为IOOms的短纯音作为DPOAE 诱发刺激声，也都是正弦信号，其形式如下：
[0026] Ul (t) = Alsin (2 π f It), 0<t<100ms
[0027] U2(t) = A2sin(2 π f2t)
[0028] A1、A2为两个诱发刺激声的刺激强度，值为70dBSPL，且Al = A2, fl、f2为诱发刺 激声的频率，且 fl:f2 = 1.22，fl 取值为 0. 5kHz、lkHz、2kHz、4kHz。
[0029] (2)耳声发射信号的滤波
[0030] 首先电路要有一个合理的放大倍数，使耳声发射信号在一个合理的电压范围内， 满足不失真的条件。在信号采样之前要进行滤波处理。耳声发射信号的频率主要分布在 0.4-6kHz范围内，大多数集中在l-4kHz范围内，为消除噪声，应选择合适的滤波器及其滤 波范围。应选取带通滤波器，滤波范围上限4. 5-5. 5kHz，下限在0. 4-0. 6范围内，首先在硬 件上应有一个带通滤波器，根据滤波效果，在软件算法上在采取相应的滤波器算法。
[0031] (3)耳声发射信号的采样频率
[0032] 瞬态诱发耳声发射的采样频率：检测TEOAE信号时，将采样频率设定为50kHz左 右，在每次诱发刺激声结束之后，采集1024点，大概占用时间为20ms。
[0033] 畸变产物耳声发射的采样频率：检测DPOAE信号时，必须用频谱分析，即傅里叶变 换对采集到的信号加以处理，而且频谱图上必须有两个诱发刺激声Π 、f2和由刺激声产生 的2fl-f2这三个频率，检测时可以利用整周期采样的方法避免DPOAE信号被诱发刺激声给 淹没掉。整周期采样是指采样周期与信号周期，即采样频率与信号频率之间是整数倍的关 系，有下列公式：
[0034] T/TO = NTs/TO = NfO/fs =整数
[0035] 其中，T为采样时间，TO为信号周期，N为采样点数，Ts为采样周期，fO为信号频 率，fs为采样频率。
[0036] 设定DPOAE诱发刺激声频率Π 最大频率为4kHz，而f2是Π 的1. 22倍，所以f2 是4. 88kHz，将采样率设定为39. 04kHz左右，采集1024个点，大约需要26ms左右。
[0037] (4)耳声发射信号的处理
[0038] 相干平均法：就是将多次采集的数据累加后在平均，也叫累加平均，用来提取耳声 发射信号。在施加诱发刺激声之后，由探头检测到的诱发响应信号X(i)可表示为：
[0039] X(i) = S(i)+N(i),i = 1,2, ....N；
[0040] N是总刺激次数，S(i)是耳声发射信号，N(i)是噪声信号。为了尽可能消除噪声 信号，应将N个X(i)进行相干平均得到真正的耳声发射信号，而且N越大，结果越准确。在 TEOAE 中，N 取 1024 次，在 DPOAE 中，N 取 32 次。
[0041] 设拒绝阀值噪声是随机信号，是不好预测的，周围环境无意引起的瞬间大噪声会 在很大程度上影响到测试数据，使得信号中的噪声成分大大的增加，这个时候应将采集到 的这些数据舍弃掉，不让他们参加累加计算。应提前设置好一个拒绝阀值，将每次刺激所采 集到的数据都跟拒绝阀值作比较，在决定是否让这些数据参加累加计算，这个拒绝阀值要 根据实际的环境，做大量的实验来确定。
[0042] 时域加窗法耳声发射信号中噪声含量减少后，还要减少甚至消除刺激伪迹的含 量，就是外耳道及中耳对诱发刺激声的直接反射，可以采用时域加窗法进行滤波处理。瞬 态诱发耳声发射每次诱发刺激声后采集20ms，共有1024点，在0-2. 5ms内，对应于前128 个点，他们基本上都是刺激伪迹，所以可以将这些点得值设为〇,；在2. 5-5ms内，对应于 129-256个点，他们由瞬态诱发耳声发射信号和刺激伪迹组成，把这段数据的值加上升余弦 窗口滤波，以减少信号中刺激伪迹的含量；在5-20ms内，剩下的点，大部分是瞬态诱发耳声 发射信号，保留这些数据，不进行处理。升余弦窗如下所示：
[0044] (5)耳声发射信号的识别
[0045] 瞬态诱发耳声发射信号的识别TEOAE信号的时域波形因人而异，且没有标准的形 式，主要是观察时域波形是否是高频成分在前，低频成分在后的。互相关系数识别法是计算 按刺激次数的奇偶累加完并进行相干平均后的两个数组的互相关系数，然后通过判断互相 关系数的大小来判定是否有TEOAE信号。他们的互相关系数表示为：
[0047] 其中N是每一次刺激的采样点数，如果相关系数超过50%，那么就认为这两个数 组中包含的TEOAE信号比较多，反之则认为包含的随机噪声比较多。该方法只能计算两个 数组之间总的相关率，但不能计算各个频段之间的相关系数，因此要计算各个频段之间的 相关系数采用频域相干谱法。
[0048] 频域相干谱法是基于a(n)和b(n)的互相关函数谱的分析方法，若a(n)和b(n) 的傅里叶变换分别为
[0049] Fa (k) = Ra (k) + j Ia (k)<