双向数字调制多通道人工耳蜗系统

摘要

本发明涉及一种双向数字调制多通道人工耳蜗，属于电子信息技术和医疗器械领域。该系统由体外和体内两部分电路以及电极组构成。体外电路用于采集声音信号并将其放大、数字化和调制后以无线方式发送给体内电路，同时提供用于对体内电路进行编程和测量的计算机接口。体内电路对接收到的调制信号进行解调，并通过内置的数字信号处理器对解调得到的数据进行处理，以此来控制电极组的输出、进行在线编程或提供反向测量结果。该系统将低功耗数字信号处理器集成到体内电路上，使体外电路只需向体内电路传输纯粹的窄带数字声音信号，既取消了无线传输带宽的限制，又提高了数据处理精度。此外，该系统还具有远程更新升级能力。

主权项

1.一种双向数字调制多通道人工耳蜗系统，其特征在于该系统包括相互无线耦合的体外电路、体内电路以及与体内电路相连的电极组：(1)所述体外电路包括声音采集单元、自动增益控制单元、模数转换器、运算控制单元、计算机接口单元、调制器、比较器和体外天线，其中，声音采集单元，由两个麦克风组成，该声音采集单元用于采集两路语音或一路语音和一路噪声信号；自动增益控制单元，由两个自动增益控制电路组成，其输入端分别与上述的两个麦克风的输出端相连，该自动增益控制单元用于调整上述声音采集单元输出信号的动态范围；模数转换器，由一个A/D变换器组成，其两路模拟信号输入端分别与上述两个自动增益控制电路的输出端相连，该A/D变换器用于将上述两个自动增益控制电路输出的模拟信号转换成数字信号；运算控制单元，由门电路构成，其输入端与上述A/D变换器的数字信号输出端相连，该运算控制电路用于对上述A/D变换器输出的数字声音信号进行压缩编码以及对体外电路实施控制；计算机接口单元，用于所述系统与计算机的连接；调制器，由晶体管和阻容元件构成，该调制器的一个输入端与上述运算控制单元的一个输出端相连，另一个输入端与上述计算机接口单元的输出端相连，所述调制器用于将编码后的数字声音信号或计算机指令调制到设定的载频信号上并进行功率放大；比较器，其输入端与上述调制器的电压信号输出端相连，其输出端与计算机接口单元的输入端相连，该比较器用于在反向测量时将调制器输出的电压信号与预置的电压值进行比较并将比较结果反馈给计算机；体外天线，其输入端与上述调制器的调制信号输出端相连，该体外天线用于向体内电路发送已调制的信号；(2)所述体内电路包括体内天线、整流滤波单元、解调器、数字信号处理器、反向数据输出单元、数模转换器、压控电流源组以及开关矩阵，该体内电路是把上述各电路单元集成在特征尺寸为0.18um的工艺下定制的面积为3.5mm×3.5mm的专用芯片上，其中，体内天线，与上述体外天线相耦合，用于接收体外电路发送过来的调制信号；整流滤波单元，其输入端与上述体内天线的输出端相连，该整流滤波单元用于对接收到的调制信号进行整流滤波后提取峰值电压作为体内其他电路单元的电源电压；解调器，其调制信号输入端与上述体内天线的输出端相连，其电压输入端与上述整流滤波单元的输出端相连，该解调器用于对接收到的调制信号进行解调后提取时钟和数据信号；数字信号处理器，其时钟和数据信号输入端与上述解调器的输出端相连，其电压输入端与上述整流滤波单元的输出端相连，该数字信号处理器用于对上述解调器输出的声音数据或计算机指令进行处理：对于声音信号，该数字信号处理器对其进行数据解码、信号滤波、谐振点提取和频率分解后根据处理结果控制电极的输出，对于编程指令，该数字信号处理器则自动进入编程状态并把接收到的程序数据存入内部的指令存储器，对于测量指令，该数字信号处理器则实现反向数据测量操作；反向数据输出单元，其数据输入端与上述数字信号处理器的输出端相连，其电压输入端与上述整流滤波单元的输出端相连，其输出端与体内天线相连，该反向数据输出单元用于根据上述数字信号处理器给出的反向测量数据的大小来输出相应宽度的脉冲，并以脉冲作为开关来改变天线负载，向体外电路传递反向测量数据；数模转换器，由一个D/A变换器构成，其输入端与上述数字信号处理器的输出端相连，该D/A变换器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成模拟电压量；压控电流源组，其输入端与上述数模转换器的输出端相连，该压控电流源组用于将上述数模转换器输出的电压量转化成相应大小的电流值；开关矩阵，其输入端与上述压控电流源组的输出端相连，其控制端与上述数字信号处理器的输出端相连，所述开关矩阵用于在上述数字信号处理器的控制下选通要实施刺激的电极通道并在相应通道上输出刺激电流；(3)所述电极组，由一组敷以特氟隆绝缘涂层的硅橡胶电极构成，其输入端与上述体内电路的开关矩阵相连，其输出端直接与听神经相连，该电极组用于将上述开关矩阵相应通道上的输出电流导接到听神经上刺激听神经。