微型压电传感器提取听骨链声信号及后期处理

【摘要】目的：本研究以三维重建模型辅助,通过压电传感器与新鲜颞骨标本的听骨链不同位置耦合,提取听骨链振动声学信号,并将声学信号转化为电信号,从而分析听骨链不同位置振动声学信号的频响特性,验证听骨链振动提取的可行性,研究压电传感器最佳耦合位置,同时研究全植入人工耳蜗后期信号处理,为全植入人工耳蜗体内拾音提供解决方案。并根据此研究结果,进一步改进压电传感器性能,研制新型压电传感器。方法：(1)体外实验：在原有实验室研究的基础上,本研究用点焊机焊接,制造5.0mmx1.5mmx1.2mm压电传感器,压电传感器粘接于扬声器防风罩。采用Cooledit软件及NI软件、NIDAQ采集卡,记录进行压电传感器体外模拟实验。(2)三维重建模型及有限元分析：三维重建中耳结构及压电传感器,利用有限元分析,模拟压电传感器附着于听骨时的频响特性,为压电传感器体内植入的研究提够参考。(3)压电传感器提取振动声学信号的体内植入实验：将压电传感器植入新鲜颞骨标本,共3个位置,分别胶粘于锤骨、砧骨长突,悬空于鼓室腔,共实验5耳(3副颞骨),分别记录不同频率下的频响反应。(4)压电传感器延迟时间的研究：压电传感器植入新鲜颞骨,测试系统给与Burst信号,NI仪器同步记录压电传感器的输入信号及输出信号,从而分析传感器系统的相对延迟时间。(5)研制全植入人工耳蜗样机硬件平台信号处理机采集语音信号,对压电传感器的信号进行滤波、压缩等后期处理,为全植入人工耳蜗提供信号处理方案。(6)在体内植入实验的研究基础上,通过增加声桥夹、引线管绝缘子及激光封装,改进并制作出新型压电传感器,改进压电传感器的固定方式及生物相容性。结果：(1)体外模拟实验发现,与Cooledit软件相比,采用NI软件及NIDAQ采集卡能更好地记录压电传感器提取到的250Hz-8000Hz信号。(2)三维重建模型模拟传感器耦合,证明理论上压电传感器能植入听骨链不同位置,且有较好的频谱响应。(3)新鲜颞骨标本植入实验发现,与悬空于鼓室腔对照(-108.59dBrmsref1Vat1000Hz),压电传感器与听骨耦合后有较好的频谱响应(砧骨长突为-44.22dBrmsref1Vat1000Hz,锤骨为-53.33dBrmsref1Vat1000Hz),其中100Hz-6000Hz频响反应良好,且平坦,但8000Hz频响较弱。(4)对压电传感器在不同位置的提取信号分析发现,压电传感器在砧骨长突、锤骨两个位置的频响趋势相似,尤其在500Hz和3000kHz,差异无统计学意义。(5)比较输入与输出信号通道的相位差,发现,压电传感器的相对延迟时间为14.85ms。(6)全植入人工耳蜗样机硬件平台,具有两种编码策略,即高频补偿的双频能量增强编码策略及虚拟通道编码策略。(7)传感器改进。在增加钛夹和运用激光封装传感器后,传感器能较好地耦合在砧骨长脚,低频干扰小,共振现象弱,未出现电流短路等现象。结论：(1)本实验详细研究了压电传感器提取听骨链振动的振动声学信号,验证了传感器提取人颞骨振动声学信号的可行性。(2)同时,从三维重建及体内颞骨植入研究,本实验比较了听骨链不同位置的提取信号,从而为传感器植入位置的选择提够了依据。(3)随着封装及焊接技术的提高,为研究传感器的长期植入效果提够了支持,激光封装的传感器采用新型导线焊接技术,不仅密封性好,低频干扰小,同时避免了手工焊接导线引起的误差。(4)压电传感器提取听骨链振动声学信号的研究,同时研制具有高频补偿和虚拟通道的全植入人工耳蜗样机,为全植入人工耳蜗体内拾音策略提供良好解决方案,但后期的信号处理及补偿、长期植入后的信号变化等仍需进一步的结合和研究,从而进一步实现全植入人工耳蜗。
【作者】高娜；
【导师】迟放鲁；
【作者基本信息】复旦大学，耳鼻咽喉科，2013，博士
【关键词】全植入人工耳蜗；压电传感器；三维重建；听骨链；振动；有限元分析；

【参考文献】
[1]白鹏锐.跨区域运输路网下拥挤道路的收费策略选择研究[D].长安大学,道路经济与管理,2014,硕士.
[2]张硕果.回热型微燃烧温差发电系统的研究[D].郑州大学,热能工程,2013,硕士.
[3]蒋曼茹.论公民维权与政府维稳的动态平衡[D].郑州大学,政治学理论,2013,硕士.
[4]吴子娟.上市公司高管离职与股份减持的实证研究[D].江西财经大学,会计学,2013,硕士.
[5]伊士健.中越两国共产党党际关系研究[D].外交学院,科学社会主义与国际共产主义运动,2014,硕士.
[6]王昭.锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究[D].北京理工大学,2015.
[7]王欢欢.高同型半胱氨酸血症与帕金森病认知功能障碍、痴呆相关性的Meta分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[8]王军.海南农业全要素生产率及区域分层标杆研究[D].海南大学,农业经济管理,2014,硕士.
[9]路明,符鹤.基于系统调用的入侵检测方法研究[J].现代电子技术,2005,04:36-39.
[10]邹帆.重大网络舆论事件的危机应对[D].四川省社会科学院,新闻传播学,2014,硕士.
[11]田向阳.中国农村健康教育与健康促进策略与模式研究[D].复旦大学,流行病与卫生统计学,2013,博士.
[12]黑龙江省科技厅厅长赵敏.石墨资源的深度开发迫在眉睫[N].人民政协报,2013-03-06C06.
[13]吴琴.中小学教师职业道德评价现状及对策研究[D].山西师范大学,教育经济与管理,2014,硕士.
[14]胡景智子.我国破产管理人制度的法律完善研究[D].新疆大学,法律,2013,硕士.
[15]王伟,徐殿国,王琦,汤奕,陈永华.大规模并网风电场的无功电压紧急控制策略[J].电力系统自动化,2013,22:8-14.
[16]冯颖.职业女性角色定位、工作家庭冲突与工作生活质量的关系研究[D].浙江大学,2004.
[17]李玉彬.最大诚信原则在寿险中的实践研究[D].河北大学,经济学,2014,硕士.
[18]刘国国.我国当事人陈述制度完善研究[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[19]刘瑞芳,陈嘉垚,马喜平,程建全,曹君慈.基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量[J].电工技术学报,2014,01:60-67.
[20]万怡.非营利组织参与社区养老服务问题研究[D].山东财经大学,社会保障,2013,硕士.
[21]刘志俊,李宝绶.连续系统的数字仿真方法[J].自动化学报,1979,04:316-324.
[22]叶媛媛,闵春平,沈林成.多UCAV任务分配的混合遗传算法与约束处理[J].控制与决策,2006,07:781-786.
[23]吴明会.汉语借词音系学中流音借用的优选论分析[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[24]于明艳.信贷行业结构对我国上市商业银行全要素生产率的影响研究[D].浙江工商大学,统计学,2013,硕士.
[25]乔秀清,申乾宏,张玲洁,陈乐生,樊先平,杨辉.Ag/SnO_2电接触材料的制备新方法(英文)[J].稀有金属材料与工程,2014,11:2614-2618.
[26]郑倩.有岛武郎童话中的儿童形象[D].华中师范大学,日语语言文学,2013,硕士.
[27]冷本先.论安多俗人姓名文化[D].西藏大学,中国少数民族语言文学,2014,硕士.
[28]戴晓霞.现代汉语近义动词“关、闭、合”区别性语义特征分析[D].河北师范大学,语言学及应用语言学,2012,硕士.
[29]钟伟平.基于技能导向的学习管理系统的研究[D].湖南大学,软件工程,2011,硕士.
[30]张忠.大规模开放在线课程设计研究[D].华中师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[31]和统,杨(衤右)俐.钢铁工业中的计算机控制系统[J].冶金自动化,1979,06:48-53.
[32]卢恺,韩宝明,鲁放.城市轨道交通运营客流数据分析缺陷及应对[J].都市快轨交通,2014,04:25-29.
[33]逄红梅.我国装备制造业技术效率实证研究[D].辽宁大学,产业经济学,2014,博士.
[34]刘亚欣.肥厚型心肌病和假肥大型肌营养不良症家系的致病基因及临床研究[D].北京协和医学院,内科学,2014,博士.
[35]白涛.HF厂煤机DY系统发展战略研究[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.
[36]阙烁.改变节奏等分形式的音乐追求及相关乐感训练[D].天津音乐学院,音乐教育,2014,硕士.
[37]杨广哲.道路货物甩挂运输运营机理研究[D].长安大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[38]姚紅衛.《玄應音義》詞彙研究[D].上海师范大学,中國古典文獻學,2014,博士.
[39]刘佳.心理学原理在医疗纠纷处理中的应用研究[D].贵州师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[40]巴希.氯离子腐蚀条件下跨海桥梁桥墩拟静力分析与试验设计[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2013,硕士.
[41]金大镇.对有效征收地方税滞纳金的方案研究[D].山东大学,民商法学,2013,硕士.
[42]彭云飞.城市规划馆空间设计研究[D].吉林大学,艺术设计（专业学位）,2013,硕士.
[43]雷艳静,古辉,陈琦,陈志杨.微机接口技术课程教学改革与实践[J].计算机教育,2013,10:27-31.
[44]梁勇.语义翻译和交际翻译观下科技英语翻译研究[D].成都理工大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[45]万晶晶.产油微藻的高密度培养工艺研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[46]陈宁,桂卫华,谢永芳,吴敏.时滞大系统分散鲁棒跟踪控制器设计:LMI方法[J].控制与决策,2001,01:97-99+103.
[47]武二忠.转基因抗虫棉对棉大卷叶螟及其主要天敌的影响[D].扬州大学,农业昆虫与害虫防治,2011,硕士.
[48]王自强,冯博琴.分类规则挖掘的免疫算法[J].西安交通大学学报,2005,02:111-114.
[49]杜亚宁.中德房租管制制度比较研究[D].中国政法大学,比较法学,2014,硕士.
[50]王菊平.矩阵Frobenius范数及Hadamard型行列式不等式问题研究[D].重庆大学,应用数学,2014,硕士.