当前位置:主页 > 医学论文 > 眼科论文 >

听骨链振动声学信号拾取与补偿实验研究

发布时间:2018-08-15 12:14
【摘要】: 目的:通过自制微型压电传声器与猫耳内和新鲜颞骨标本内的听骨链耦合,拾取体外声信号,并对声信号进行调节与补偿处理的实验研究,系统验证听骨链振动拾音与补偿策略的可行性。 材料与方法:①利用有限元ANSYS软件建立PT300-10型压电陶瓷双晶片单悬臂梁结构振动模型,分析压电陶瓷双晶片的谐振频率。②制作方柱形压电传声器,4.5x1.5x1.2mm与长度5.0x1.5x1.2mm规格各6个,采用粘接于扬声器防风罩上进行压电传声器体外模拟实验。③将压电传声器植入猫耳,分别粘接固定于锤骨、砧骨体,以及单独置放于鼓室腔,共实验13耳(8只猫),拾取纯音、扫频和语频测试信号。并以Hy-M30高保真传声器在猫耳旁对相同信号拾音作为对照组。④将压电传声器植入新鲜颞骨标本,耦合位点分别为锤骨、砧骨短突、鼓室腔,共实验7耳(4副颞骨),也设相同对照组。⑤压电传声器从猫耳锤骨拾取声学信号,对其畸变与丢失进行补偿与调节初步研究。 结果:①有限元仿真模型发现压电陶瓷双晶片在单悬臂结构自由振动情况下,3.0xl.0x0.3mm规格时其谐振频率在20kHz附近,即可满足拾取全频段可听见声信号时既有灵敏度又有平坦的频响曲线要求。②体外模拟实验发现质量为38mg(包含12mg导线),体积5.0x1.5x1.2mm的自制压电传声器能灵敏地拾取全频段可听见声声学信号,具有很高的信噪比和平坦的频响曲线,故用于植入实验。③猫耳内植入实验结果提示压电传声器耦合于锤骨柄后能拾取体外声学信号,并能驱动全植入人工耳蜗演示电极阵列系统工作,但是有比较明显的底噪信号,并且1000Hz及以下频率信号损失较严重。对言语频率信号拾取效果良好,猫耳砧骨拾取信号非常微弱。④新鲜颞骨标本植入实验发现压电传声器与锤骨耦合后拾取信号良好,对于低频信号也能拾取到微弱信号,优于猫耳锤骨耦合时拾取信号。耦合于砧骨短突时则拾取信号较弱。⑤颞骨标本植入实验拾取信号优于猫耳植入实验(锤骨组比较,颞骨组拾取信号具有更为平坦的频响曲线,砧骨组比较,颞骨组拾取信号更强)。猫耳听骨链质量(17mg)远小于人耳锤骨(28.4mg),加之自制压电传声器质量(38mg)重于猫耳锤骨两倍,比人耳锤骨重约一半,过重的负载导致了鼓膜听骨链对于测试声源低频信号的振幅显著减弱,从而出现拾取的信号中低频信号明显丢失。⑥对从猫耳锤骨拾取信号进行145-9288Hz带通滤波,再采用WDRC法进行动态增益放大等信号处理,可以补偿拾取信号的大部分损失,进行一定程度上的输出幅值差异化调节。 结论:①通过系统实验初步论证了压电传声器拾取听骨链振动声学信号与补偿策略的可行性。②因压电传声器物理尺寸、质量偏大,手工制作等因素,实验数据与实用需求相比尚有较大距离。③由于MEMS技术的进步、压电材料质量的提升,通过持续深入的实验研究,可以改善与缩微压电传声器,研发耦合固件,完善信号补偿与调节处理软件等方面,从而为全植入人工耳蜗体内拾音策略提供良好解决方案。
[Abstract]:Objective: To investigate the feasibility of the auditory ossicular chain vibration pickup and compensation strategy by coupling a self-made piezoelectric microphone with the auditory ossicular chain in cat ears and fresh temporal bone specimens.
MATERIALS AND METHODS: (1) Vibration model of PT300-10 piezoelectric bimorph single cantilever beam was established by finite element ANSYS software to analyze the resonant frequency of piezoelectric bimorph. In vitro simulation experiment, 13 ears (8 cats) were implanted with piezoelectric microphone and fixed in malleus, incus and tympanic cavity respectively. The pure tone, sweep frequency and speech frequency signals were picked up. The same signal was picked up by Hy-M30 high fidelity microphone beside the cat's ear as control group. Seven ears (four pairs of temporal bones) were tested and the same control group was set up. _Piezoelectric microphone picked up acoustic signals from the malleus of the cat ear to compensate and adjust its distortion and loss.
RESULTS: The FEM simulation model showed that the resonant frequency of the piezoelectric bimorph with 3.0xl.0x0.3mm specifications was about 20 kHz under the condition of free vibration of the single cantilever structure, which could satisfy the requirements of both sensitivity and flat frequency response curve when picking up the audible acoustic signals in the full frequency band. The self-made piezoelectric microphone with a volume of 5.0x1.5x1.2mm can sensitively pick up acoustic signals in the whole frequency band. It has a high signal-to-noise ratio and a flat frequency response curve, so it is used for implantation experiment. 3. The results of cat ear implantation experiment indicate that the piezoelectric microphone can pick up external acoustic signals after coupling to the hammer handle, and can drive the whole implant. Cochlear demo electrode array system works, but there is obvious background noise signal, and the frequency signal loss below 1000Hz is serious. The speech frequency signal picking effect is good, cat's ear incus picking up signal is very weak. 4 Fresh temporal bone specimen implantation experiment found that the piezoelectric microphone coupled with malleus picking up signal is good, right The weak signal can also be picked up in the low frequency signal, which is better than that in the cat's ear and malleus. The cat ear ossicular chain (17mg) is much less than the human ear malleus (28.4mg), and the self-made piezoelectric microphone (38mg) is twice as heavy as the cat ear malleus, about half as heavy as the human ear malleus. The overload causes the tympanic ossicular chain to significantly weaken the amplitude of the low-frequency signal for testing the sound source, resulting in the pickup signal of the low-frequency signal is obvious. Loss. _To the cat ear malleolus pickup signal 145-9288Hz band-pass filtering, and then using WDRC dynamic gain amplification signal processing, can compensate for most of the pickup signal loss, to a certain extent, the output amplitude difference adjustment.
CONCLUSION: The feasibility of picking up acoustic signals and compensating strategies of ossicular chain vibration by piezoelectric microphone is preliminarily demonstrated through systematic experiments. The experimental data are far from the practical requirements because of the factors such as physical size, large mass and handmade. Through continuous and in-depth experimental research, we can improve and micropiezoelectric microphone, develop coupling firmware, perfect signal compensation and adjustment processing software and so on, so as to provide a good solution for cochlear implant sound pickup strategy.
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R764

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘东;巩若箴;姜辉;全勇;徐康洁;孙百胜;杨东;;听小骨“杠杆”层面在慢性中耳炎术前评估中的作用[J];中国耳鼻咽喉头颈外科;2011年07期

2 章栽良;常敏强;倪爱民;;外耳道腺样囊性癌1例[J];临床合理用药杂志;2011年11期

3 刘志印;史霞;张红;;儿童外耳道胆脂瘤21例分析[J];中国误诊学杂志;2011年24期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相关会议论文 前10条

1 卿菁;张立涛;唐世雄;章伟敏;;鼓室成形术(Ⅰ型)中有关锤骨柄尖端处理的相关研究[A];浙江省医学会耳鼻咽喉科学分会成立60周年庆典暨2011年浙江省医学会耳鼻咽喉头颈外科学学术年会论文汇编[C];2011年

2 赵娜;;鼓室成形听骨链重建术围手术期护理[A];全国眼耳鼻喉科护理学术交流会议论文汇编[C];2011年

3 张晓彤;曾文娟;;大鼠正常鼓膜表皮干细胞的数量及分布变化[A];2010全国耳鼻咽喉头颈外科中青年学术会议论文汇编[C];2010年

4 陈烁;富嘉莉;;骶骨异常的法医学鉴定一例[A];中国法医学会全国第十次法医临床学学术研讨会论文集[C];2007年

5 夏寅;韩德民;;完璧式技术的差异分析-HOUSE与FISCH的比较[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(上)[C];2007年

6 佘万东;戴艳红;陈峰;覃道芬;丁小琼;;Over—Under法鼓膜成形术在鼓膜大穿孔病人的临床应用分析[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(下)[C];2007年

7 刘永江;张文军;贺传基;刘鹏涛;陈崇伦;;胆脂瘤型中耳炎听小骨的MSCT表现[A];第十次全国中西医结合影像学术研讨会暨全国中西医结合影像学研究与诊断学习班资料汇编[C];2009年

8 王春华;;活动期慢性化脓性中耳炎Ⅰ期鼓室成型术[A];中华医学会全国中耳炎专题学术会议论文汇编[C];2004年

9 董季平;宁文德;杨想春;杨军乐;阎锐;;听骨链多排螺旋CT曲面重建及临床应用[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编(上册)[C];2006年

10 王辉兵;单希征;赵龙珠;杨立军;龙顺波;贾德静;;同期行双侧慢性化脓性中耳炎鼓膜修补术的疗效观察[A];2010全国耳鼻咽喉头颈外科中青年学术会议论文汇编[C];2010年

相关重要报纸文章 前2条

1 本报记者 尚志文 胡晓震;防治咽炎 先改变生活习惯[N];沈阳日报;2010年

2 本报记者 马力;三年奋力打拼 一朝名扬海西[N];厦门日报;2009年

相关博士学位论文 前5条

1 康厚墉;听骨链振动声学信号拾取与补偿实验研究[D];复旦大学;2010年

2 李武;基于解析方法和数值模拟的中耳结构动力学行为研究[D];上海大学;2010年

3 全勇;多层螺旋CT后处理技术在蜗神经管及听骨链病变诊断中的应用[D];山东大学;2012年

4 王武庆;鼓膜上皮干细胞的定位特征和培养研究[D];复旦大学;2003年

5 刘后广;新型人工中耳压电振子听力补偿的理论与实验研究[D];上海交通大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 张礼春;MSCT三维重建方法术前评价中耳炎患者听骨链完整性的对比研究[D];复旦大学;2010年

2 汪昌学;听骨链和耳蜗的应用解剖学研究[D];汕头大学;2008年

3 刘怡;多层螺旋CT三维重建技术在耳部疾病诊断中的综合应用[D];第二军医大学;2008年

4 吴莉;颞骨HRCT对慢性中耳炎所致骨性结构破坏的评估[D];昆明医学院;2008年

5 罗冬;虚拟耳镜对中耳听骨链病变的诊断与应用研究[D];暨南大学;2009年

6 史长征;螺旋CT后处理技术在中耳疾病诊断中的应用[D];暨南大学;2006年

7 牛昊;胆脂瘤型中耳炎听小骨的64层螺旋CT显示能力及与听力下降的相关性研究[D];中国医科大学;2008年

8 韩小燕;蝙蝠声信号主频与中耳结构及幼年小鼠下丘对调频声参量的选择性研究[D];华中师范大学;2009年

9 全勇;胆脂瘤型中耳炎的MSCT表现与临床手术对照的研究[D];中国医科大学;2004年

10 黄志勇;鼓室硬化临床资料及其听骨链重建的研究[D];南方医科大学;2010年



本文编号:2184168

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/yank/2184168.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7ea05***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com