【摘要】：目的：本研究以三維重建模型輔助,通過壓電傳感器與新鮮顳骨標(biāo)本的聽骨鏈不同位置耦合,提取聽骨鏈振動聲學(xué)信號,并將聲學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號,從而分析聽骨鏈不同位置振動聲學(xué)信號的頻響特性,驗(yàn)證聽骨鏈振動提取的可行性,研究壓電傳感器最佳耦合位置,同時(shí)研究全植入人工耳蝸后期信號處理,為全植入人工耳蝸體內(nèi)拾音提供解決方案。并根據(jù)此研究結(jié)果,進(jìn)一步改進(jìn)壓電傳感器性能,研制新型壓電傳感器。 方法：(1)體外實(shí)驗(yàn)：在原有實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上,本研究用點(diǎn)焊機(jī)焊接,制造5.0mm x1.5mm x1.2mm壓電傳感器,壓電傳感器粘接于揚(yáng)聲器防風(fēng)罩。采用Cooledit軟件及NI軟件、NI DAQ采集卡,記錄進(jìn)行壓電傳感器體外模擬實(shí)驗(yàn)。(2)三維重建模型及有限元分析：三維重建中耳結(jié)構(gòu)及壓電傳感器,利用有限元分析,模擬壓電傳感器附著于聽骨時(shí)的頻響特性,為壓電傳感器體內(nèi)植入的研究提夠參考。(3)壓電傳感器提取振動聲學(xué)信號的體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)：將壓電傳感器植入新鮮顳骨標(biāo)本,共3個(gè)位置,分別膠粘于錘骨、砧骨長突,懸空于鼓室腔,共實(shí)驗(yàn)5耳(3副顳骨),分別記錄不同頻率下的頻響反應(yīng)。(4)壓電傳感器延遲時(shí)間的研究：壓電傳感器植入新鮮顳骨,測試系統(tǒng)給與Burst信號,NI儀器同步記錄壓電傳感器的輸入信號及輸出信號,從而分析傳感器系統(tǒng)的相對延遲時(shí)間。(5)研制全植入人工耳蝸樣機(jī)硬件平臺信號處理機(jī)采集語音信號,對壓電傳感器的信號進(jìn)行濾波、壓縮等后期處理,為全植入人工耳蝸提供信號處理方案。(6)在體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)的研究基礎(chǔ)上,通過增加聲橋夾、引線管絕緣子及激光封裝,改進(jìn)并制作出新型壓電傳感器,改進(jìn)壓電傳感器的固定方式及生物相容性。 結(jié)果：(1)體外模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與Cool edit軟件相比,采用NI軟件及NI DAQ采集卡能更好地記錄壓電傳感器提取到的250Hz-8000Hz信號。(2)三維重建模型模擬傳感器耦合,證明理論上壓電傳感器能植入聽骨鏈不同位置,且有較好的頻譜響應(yīng)。(3)新鮮顳骨標(biāo)本植入實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與懸空于鼓室腔對照(-108.59dB rms ref1V at1000Hz),壓電傳感器與聽骨耦合后有較好的頻譜響應(yīng)(砧骨長突為-44.22dB rms ref1V at1000Hz,錘骨為-53.33dB rms ref1V at1000Hz),其中100Hz-6000Hz頻響反應(yīng)良好,且平坦,但8000Hz頻響較弱。(4)對壓電傳感器在不同位置的提取信號分析發(fā)現(xiàn),壓電傳感器在砧骨長突、錘骨兩個(gè)位置的頻響趨勢相似,尤其在500Hz和3000kHz,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(5)比較輸入與輸出信號通道的相位差,發(fā)現(xiàn),壓電傳感器的相對延遲時(shí)間為14.85ms。(6)全植入人工耳蝸樣機(jī)硬件平臺,具有兩種編碼策略,即高頻補(bǔ)償?shù)碾p頻能量增強(qiáng)編碼策略及虛擬通道編碼策略。(7)傳感器改進(jìn)。在增加鈦夾和運(yùn)用激光封裝傳感器后,傳感器能較好地耦合在砧骨長腳,低頻干擾小,共振現(xiàn)象弱,未出現(xiàn)電流短路等現(xiàn)象。 結(jié)論：(1)本實(shí)驗(yàn)詳細(xì)研究了壓電傳感器提取聽骨鏈振動的振動聲學(xué)信號,驗(yàn)證了傳感器提取人顳骨振動聲學(xué)信號的可行性。(2)同時(shí),從三維重建及體內(nèi)顳骨植入研究,本實(shí)驗(yàn)比較了聽骨鏈不同位置的提取信號,從而為傳感器植入位置的選擇提夠了依據(jù)。(3)隨著封裝及焊接技術(shù)的提高,為研究傳感器的長期植入效果提夠了支持,激光封裝的傳感器采用新型導(dǎo)線焊接技術(shù),不僅密封性好,低頻干擾小,同時(shí)避免了手工焊接導(dǎo)線引起的誤差。(4)壓電傳感器提取聽骨鏈振動聲學(xué)信號的研究,同時(shí)研制具有高頻補(bǔ)償和虛擬通道的全植入人工耳蝸樣機(jī),為全植入人工耳蝸體內(nèi)拾音策略提供良好解決方案,但后期的信號處理及補(bǔ)償、長期植入后的信號變化等仍需進(jìn)一步的結(jié)合和研究,從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全植入人工耳蝸。
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【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP212;R318.18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2473048