一种新型耳鸣检测治疗仪的研制

　　0　引言

　　目前,在医院检测和治疗耳鸣领域,掩蔽疗法[1]已成为主流。笔者融合单片机技术,虚拟仪器技术以及计算机通信技术,设计了一套专用的检测治疗设备。该设备是在传统的耳鸣检测和治疗手段的基础上,数字化控制输出治疗耳鸣的多种掩蔽声;该系统采用“一机多控”,多机通信的组网模式,实现了一名医生对多名患者同时治疗的智能化管理。

　　1　耳鸣检测治疗仪的工作原理

　　该仪器是在耳鸣后效抑制实验和耳鸣掩蔽疗法的医学理论基础上设计的集耳鸣检测与治疗为一体的设备。在设备硬件中采用嵌入式单片机技术[2]和存储SD卡技术,利用DDS[3](Direct Digital Frequency Synthesis,直接频率数字合成器)造波原理构造出与耳鸣相似的周期波形信号;使用大容量的数据存储器存储上百种的非周期信号作为掩蔽声供检测和治疗选用;　　硬件利用多级可调分贝衰减器对声音的强度进行调节控制,通过功率放大器对声音进行放大,最后输出给负载耳机,掩蔽声通过耳机直接作用于患者的耳部,刺激相关的耳神经,有效地促进血液循环,渗透病灶,促进听觉毛细胞及神经末梢功能恢复,使耳鸣症状逐渐减轻,最终使耳鸣声消失,实现耳鸣的绿色治疗。耳鸣检测治疗仪系统工作原理如图1所示,耳鸣治疗仪系统结构如图2所示。

　　2　耳鸣治疗仪的硬件设计

　　本系统的硬件设备,采用C8051F330单片机作为主控芯片。耳鸣检测仪包括声音信号产生模块、声强级控制模块、数据传输模块、电源模块。各种检测结果通过串口通信送到控制终端,控制终端采用LabWindows/CVI编写人机交互界面,完成患者耳鸣数据处理及患者信息管理。

　　2·1　声音信号产生模块设计

　　声音信号产生模块是整个音频数字信号源的核心,它直接决定着整个系统的性能。该模块包括周期波形声音产生模块和非周期语音产生模块,主要提供治疗耳鸣的基本处方信号。根据处方要求,按照数字化处理方法的不同,系统产生的声音信号分为3类,分别为纯音、窄带噪声和啭音、模拟风声雨声等其它信号。声音的分类不同,进行数字化处理的方法不同。纯音信号是由单片机利用DDS技术计算得出;窄带噪声和啭音是由LabWindows/CVI程序含有的函数计算得出;模拟风声雨声等其它的声音信号是将其对应的·WAV文件存储在单片机的外存储器中,使用时直接调用。

　　(1)周期波形声音产生模块:根据系统设计要求,利用DDS技术,构造纯音。纯音的输出频率范围为31~8000Hz。在本设计中,晶振频率为11·0592MHz, DDS造波程序一个循环需46个时钟周期,故DDS参考周期为46/11059200s,为保证输出信号波形的准确性,每周期DA的采样点数应不少于2个,所以系统较为准确输出的最大频率为12020Hz,满足系统要求。根据Δf = fs/2n及对信号频率分辨率的要求有:Δf =fS/2n<0.01得到n>24。故取相位累加器字长为32位。由公式fo= fs·k/2n可知:k = fo·2n/fs频率范围内任一频率的纯音信号只需根据公式fo=fs·k/2n计算出相应的步长k即可。将本系统中的数据带入可得步长的计算公式为: k=fo·388·361·47