听骨链振动声学信号提取与处理策略

研究目的：提取听骨链振动的声学频率信号，转化为电信号。对提取的全频段信号进行补偿和处理，并研究适用于全植入人工耳蜗的新的信号分配方案。.研究内容：①研制微型高性能压电陶瓷传感器。②实时记录听骨链振动信号，将振动信号同步转化为易于处理与编程的电信号。③对采集信号的畸变、失真和衰减进行补偿和处理。④将处理好的信号基本复原为原始的信号包络。⑤对全频段的信号设计一种新的分配模式，为全植入人工耳蜗提供电极极阵刺激。⑥利用已建立的中耳听骨链精确有限元模型虚拟技术预判传感器与听骨链耦合振动相关情况。 .预试验结果：①前期研制的压电传感器有频率响应，并在听骨链上提取到信号。②【全植入人工耳蜗】获国家发明专利公开号。③听骨链有限元分析模型已建立。.研究意义：提取体内听骨链振动信号，可以得到言语频率范围的声学信号，经过声电转化和分析处理，形成全植入人工耳蜗的电刺激信号。

本课题通过研制压电传声器提取听骨链振动声学信号，分析和优化动物和人中耳的不同位置听骨链的振动信号,并比较最佳的传感器耦合位置。此传感器为全植入人工耳蜗的研究的中耳传声器提供了可能。. 1、压电传感器的制作。 制备横向压电系数d31高达−480pC/N和居里温度Tc达280℃的高性能PZT压电陶瓷材料, 再制成厚0.3mm、宽 1.0mm 和长度为 4.5mm 的压电双晶片(PCBE), 结合前置放大器制成声电换能器, 将其植入猫耳内并测试 PCBE 耦合于听骨链上的声学信号拾取能力. 结果表明: 制备的 PCBE 具有良好的声−电换能性能; 三种长度的 PCBE 均可全部植入猫耳鼓室, 拾取体外 20~20000Hz 声信号可获得较平坦的频响曲线, PCBE 最大输出达−13.16 dB(0dB输入, 1.5 kHz时). 证实PZT压电双晶片可以制成鼓室内全植入式传声器.. 2、动物实验。5只成年猫（8耳）植入压电传声器。根据不同植入位置分成3组：（1）锤骨（2）锤骨柄（3）体外（4）鼓室腔。通过给与0.25-8kHZ纯音信号，比较压电传声器在不同位置提取到的信号。结果表明，传感器在2.0kHz能很好的提取，在3.0kHz和8.0kHz，与商业用传声器无显著区别。. 3、有限元分析和人新鲜颞骨实验。传感器植入新鲜颞骨标本听骨的不同位置后，给与不同频率的纯音信号，提取和分析传感器提取到的信号，绘制频谱图。同时，通过有限元分析，三围重建传感器在中耳听骨的振动情况。结果显示，传感器的有限元分析结果与人颞骨提取信号结果类似，在砧骨长突和锤骨上都能较好的提取听骨链振动信号。此外，听骨链振动信号在低频较好，高频略弱。