CN117797402A - 无实体按键的人工耳蜗言语处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无实体按键的人工耳蜗言语处理器，包括壳体，壳体内设置有加速度计电路、DSP主控电路以及电源管理电路；其中，电源管理电路用于给加速度计电路和DSP主控电路供电；加速度计电路用于检测用户发出的触碰动作信号，并产生加速度变化信号；DSP主控电路用于响应加速度变化信号，并根据加速度变化信号作出执行动作；当DSP主控电路在预设时间t内未检测到加速度变化信号，则关断与电源管理电路的供电连接；本发明的人工耳蜗言语处理器为一体式结构，并采用加速度计电路替代实体按键，提升言语处理器的防水防污渍能力。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及无实体按键的人工耳蜗言语处理器。
背景技术
人工耳蜗一般由体外的言语处理器和体内的植入体组成。其中，言语处理器主要包括传输线圈、耳背式电池以及信号处理单元三部分，传输线圈与信号处理单元通过导线连接，耳背式电池和信号处理单元可拆卸连接。言语处理器上的麦克风收集外界的声信号，并将声信号进行编码。经编码的信号通过传输线圈以射频发射方式透过皮肤传输至植入体的接收线圈。植入体将编码信号转换为电脉冲波，并传送至刺激电极中，听神经接收到电脉冲波刺激后产生神经冲动并传到大脑听中枢，从而产生听觉。
目前的人工耳蜗言语处理器大都需要有实体按键，用实体按键来对机器实现开关机、功能切换等功能。然而，由于人工耳蜗言语处理器佩戴在耳后，所有的汗水污渍等都会通过按键的缝隙进入到机器内部，从而造成机器损坏，从实际统计看，有相当比例的人工耳蜗言语处理器是汗水等污渍进入言语处理器内部造成损坏。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：无实体按键的人工耳蜗言语处理器，包括壳体，所述壳体内设置有加速度计电路、DSP主控电路以及电源管理电路；其中，
所述电源管理电路用于给所述加速度计电路和所述DSP主控电路供电；
所述加速度计电路用于检测用户发出的触碰动作信号，并产生加速度变化信号；
所述DSP主控电路用于响应加速度变化信号，并根据加速度变化信号作出执行动作；
当所述DSP主控电路在预设时间t内未检测到加速度变化信号，则关断与电源管理电路的供电连接。
优选地，所述加速度计电路用于检测用户发出的触碰动作信号，并根据触碰动作信号生成加速度值T1，所述加速度计电路将加速度值T1的绝对值与预设的触发阈值T2做比较；当加速度值T1的绝对值大于触发阈值T2时，所述加速度计电路输出加速度变化信号，所述DSP主控电路响应于该加速度变化信号并读取加速度值T1，并作出相应执行动作。
优选地，所述加速度计电路包括三轴加速度计。
优选地，还包括无线充电接收电路和充电电池，所述充电电池通过电源管理电路为所述DSP主控电路和加速度计电路供电，所述无线充电接收电路给充电电池充电。
优选地，还包括蓝牙电路，所述蓝牙电路连接于DSP主控电路，且所述蓝牙电路还连接有操作终端。
优选地，还包括传输线圈的射频电路、E类功放电路和解码电路；所述DSP主控电路采集音频信号并进行编码，产生的编码信号发送至E类功放电路进行放大，并经传输线圈的射频电路发出；所述传输线圈接收调制信号，并经解码电路解码成数字信号返回给DSP主控电路。
优选地，所述人工耳蜗言语处理器为一体式结构；其中，
所述壳体内设置有顶层PCB和底层PCB，所述顶层PCB与底层PCB连接；所述DSP主控电路、加速度计电路、电源管理电路位于顶层PCB上，所述顶层PCB上还设置有蓝牙电路；所述底层PCB上设有发射线圈的射频电路、E类功放电路和解码电路。
优选地，所述顶层PCB与底层PCB之间设置有充电电池，且所述充电电池连接于电源管理电路。
优选地，所述充电电池上连接有无线充电接收电路，所述无线充电接收电路设置于顶层PCB上。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的无实体按键的人工耳蜗言语处理器采用加速度计电路替代实体按键，通过加速度计电路调节言语处理器的工作状态，解决了汗水以及其他污渍通过实体按键渗透至言语处理器中而腐蚀内部电路的问题，提升了言语处理器的防水能力。
2.本发明的无实体按键的人工耳蜗言语处理器为一体式结构设置，将言语处理器的传输线圈、耳背式电池以及信号处理单元三合一，去除了各部件之间的接口设置，防止汗水等污渍通过各接口渗透至言语处理器内部，而腐蚀内部电路的问题，进一步提升言语处理器的防水效果。另外也解决了由于接口部分容易磨损的问题，尤其接口上的金属触点容易氧化造成供电异常的问题，从而进一步保障电路的正常运行。
3.本发明的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，加速度计电路与电源管理电路共同配合使用，根据使用状态调节电路模式。当言语处理器长时间处于静止状态时，通过加速度计电路与电源管理电路配合，自动调节电路进入低功耗状态，达到省电目的。
附图说明
图1为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的整体框图；
图2为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的加速度计的示意图；
图3为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的加速度计和电源管理电路的电路图；
图4为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的E类功放及解码电路图；
图5为本发明一具体实施例的包括无实体按键的人工耳蜗言语处理器的无线充电接收电路图；
图6为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的蓝牙电路图；
图7为本发明一具体实施例的无实体按键的人工耳蜗言语处理器的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1-图7，本申请的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，包括壳体1，壳体1内设置加速度计电路20、DSP主控电路10以及电源管理电路30。电源管理电路30用于给加速度计电路20和DSP主控电路10供电。
加速度计电路20用于检测用户发出的触碰动作信号，并产生加速度变化信号，DSP主控电路10用于响应加速度变化信号，并根据加速度变化信号作出执行动作。当DSP主控电路10在预设时间t内未检测到加速度变化信号，则关断与电源管理电路30的供电连接。可选的，t范围为13毫秒至28.4分钟。
通过采用加速度计电路20替代言语处理器的实体按键，避免了汗水等污渍通过实体按键处渗入言语处理器内而腐蚀电路，从而提升内部电路的稳定可靠性。将加速度计电路20与电源管理电路30连接，通过电源管理电路30来控制与DSP主控电路10的供电连接，从而可根据用户使用情况自动调节电路的工作状态(例如进入低功耗状态)，具有防水性的同时，兼具省电效果。
该触碰动作信号主要为敲击动作，但不限于敲击外壳体等动作，在此不做赘述。
壳体1内还设有充电电池50和无线充电接收电路40，充电电池50与电源管理电路30相连，为DSP主控电路10和加速度计电路20供电。无线充电接收电路40与充电电池50相连，并用于给充电电池50充电，充电电池50可选为锂电池，无线充电满足Qi协议标准。处理器内部无线充电接收电路40负责接收外界充电设备发送的电信号，内部无线充电电路40接收电压最大可达20V，20V信号经过芯片内部整流后给充电电池50充电，最大输出电压可达4.35V。无线充电接收电路集成了NTC(负温度系数)检测功能，可以防止锂电池充电时电压过高，同时，充电电池50电压可以通过Qi(无线充电国际标准)协议传输给外界的充电设备。
参见图1-图2，加速度计电路20用于检测用户发出的触碰动作信号，并根据该触碰动作信号生成加速度值T1。具体地，加速度计电路20包括加速度计，加速度计可选为三轴加速度计。当敲击壳体1后，加速度计感应到敲击，具体为检测三轴加速度计芯片上的X、Y、Z三轴的加速度(即图2中的AX、AY、AZ)，产生加速度值T1。DSP主控电路10的DSP芯片在首次上电后将触发阈值T2配置于加速度计芯片中。加速度计电路20将加速度值T1的绝对值与该触发阈值T2做比较；当加速度值T1大于触发阈值T2时，加速度计电路20输出加速度变化信号，DSP主控电路10响应于该加速度变化信号并读取加速度值T1，并作出相应执行动作。该执行动作包括但不限于开机、关机、程序切换等。
具体地，DSP芯片上电后首先会配置加速度计的最大检测范围和阈值。可选的，最大检测范围为±2g、±4g和±8g的一种，具体可根据不同应用场景所需要的灵敏度选择。在一具体示例中，选择最大检测范围为±2g，则阈值最大不能超出该范围，定义该阈值的绝对值为触发阈值T2。比如阈值为±1g，那么触发阈值T2为1g。只有当加速度计芯片检测到加速度值T1的绝对值超过1g时，加速度计芯片才会产生加速度变化信号给DSP芯片，DSP芯片才会读取加速度值T1并执行动作。而当加速度值T1的绝对值并未超过1g时，是不做任何执行动作的。加速计芯片的每个轴向上的最大检测范围和触发阈值可以单独配置。
参见图3，加速度计为IC10，U40是LDO芯片，一直和充电电池50连接。由于加速度计的芯片静态功耗非常小，可达到40nA的极低功耗，可以一直使用充电电池50供电。在关机状态下，仅仅U40和IC10处于供电状态，其余电路没有供电，机器处于低功耗。轻轻敲击外壳，IC10检测到敲击，自动将INT1拉高。此时U31负载开关导通，U27芯片产生1.8V电压给后续电路供电。DSP主控电路10的主控芯片上电后，将DSP_LOCK拉高，DSP芯片初次上电后首先会配置加速度计的最大检测范围和触发阈值T2两个值，并通过SPI接口读取IC10内部的存储数据，加速度计芯片IC10引脚INT1拉低。后续有敲击时，产生的加速度值T1的绝对值大于触发阈值T2时，INT2引脚会拉高产生中断给DSP主控电路的主控芯片，主控芯片通过SPI接口读取加速度计芯片内的数据，即加速度值T1，根据实际读到的数据产生相应的动作，如调节音量，开关机，程序切换等等。DSP芯片每次读取完加速度计芯片内的数据后，将加速度计芯片内的中断标志位清除，加速度计芯片等待下一次事件再产生中断。当机器处于静止状态超过预设时间t时，DSP芯片将DSP_LOCK拉低，关闭负载开关。仅仅U40和IC2处于电池供电状态，机器进入低功耗模式，等待下一次开机。
壳体1内还设置有带传输线圈的射频电路、E类功放电路和解码电路，上述三者可合并命名为射频发射及反向解码电路70。DSP主控电路10采集音频信号并进行编码，产生的编码信号发送至E类功放电路进行放大，并经传输线圈的射频电路发出；传输线圈接收调制信号，并经解码电路解码成数字信号返回给DSP。
参见图4，为E类功放及解码电路图。U7为解码芯片，主要负责将B1方波信号升压，驱动E类功放电路，并将植入体返回的信号解码后返回给DSP主控电路10的芯片。具体的，B1信号为DSP主控电路10发出的方波信号，经过U7解码芯片升压后，通过U7的7脚(CLK_DRV)驱动U11。B1信号电平为1.8V，CLK_DRV信号为2.5V。E类功放电路由U11、L1、L4以及***电阻电容等组成。E类功放的发射主线圈为L4，PCB线圈，PCB线圈将放大的电信号发送给植入体。L4、C26、C27串联组成谐振电路。L1为扼流电感。U7的10脚输出信号为B1包络信号的反相信号，驱动U11的G1引脚，当G1引脚为高电平时，电阻R17接地，R17接地后可以降低线圈上的振铃信号。
L5为探测线圈。具体感应L4主线圈的信号。D3、R14、R15、C24组成包络检波电路，L5线圈感应信号经过包括检波后，包络信号送到U7解码芯片进一步处理后，得到数字信号，最终数字信号送给DSP芯片，如此实现信号处理单元和植入体的双向通讯。
E类功放及解码电路主要的功能是将DSP输出的数字信号放大，通过射频方式发送给植入体，植入体通过接收线圈得到能量和数据。当有需要时，植入体发出信号，信号会调制到E类功放的主线圈上，探测线圈感应主线圈的信号后经过包络检波并送到解码芯片后将返回信号数字化，并最终将数字信号送到DSP主控电路10的芯片。
参见图5，U201为无线充电接收电路40的主控制芯片，满足Qi协议标准。最大输入电压可达20V，经过内部降压后，通过D1-D4引脚给充电电池50充电，输出电压可达4.35V。同时芯片的F1引脚检测电池的NTC电阻上的电压判断电池的温度，防止电池温升过大。L11为接收线圈，L11和C163组成串联谐振电路，谐振点约100KHZ。
参见图6，壳体1内设有蓝牙电路60，蓝牙电路60连接于DSP主控电路，且所述蓝牙电路还连接有操作终端。蓝牙电路60包括设置于人工耳蜗言语处理器内部的双模蓝牙芯片，可以使遥控器或者手机APP能对处理器实现控制，进行参数调整等。另蓝牙电路60的芯片支持传统蓝牙，可以实现言语处理器和别的带蓝牙功能的音频设备实现音频传输。U1为蓝牙电路主芯片，U2为滤波器，E1为陶瓷天线，U26为flash存储芯片。
参照图7，人工耳蜗言语处理器为一体式结构；其中，壳体1内设置有顶层PCB(印刷电路板)和底层PCB，顶层PCB与底层PCB通过PCB软连接板连接；DSP主控电路10、加速度计电路20、电源管理电路30、无线充电接收电路40以及蓝牙电路60位于顶层PCB上；发射线圈的射频电路、E类功放电路、解码电路位于底层PCB上；充电电池50设于顶层PCB与底层PCB之间。
本方案通过将传统言语处理器的传输线圈、耳背式电池以及信号处理单元三合一，组成了一体式结构，去除了各部件之间的接口设置，防止汗水等污渍通过各接口渗透至言语处理器内部，而腐蚀内部电路的问题，进一步提升言语处理器的防水效果。另外也解决了由于接口部分容易磨损的问题，尤其接口上的金属触点容易氧化造成供电异常的问题，从而进一步保障电路的正常运行。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.无实体按键的人工耳蜗言语处理器，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有加速度计电路、DSP主控电路以及电源管理电路；其中，
所述电源管理电路用于给所述加速度计电路和所述DSP主控电路供电；
所述加速度计电路用于检测用户发出的触碰动作信号，并产生加速度变化信号；
所述DSP主控电路用于响应加速度变化信号，并根据加速度变化信号作出执行动作；
当所述DSP主控电路在预设时间t内未检测到加速度变化信号，则关断与电源管理电路的供电连接。
2.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，所述加速度计电路用于检测用户发出的触碰动作信号，并根据触碰动作信号生成加速度值T1，所述加速度计电路将加速度值T1的绝对值与预设的触发阈值T2做比较；当加速度值T1的绝对值大于触发阈值T2时，所述加速度计电路输出加速度变化信号，所述DSP主控电路响应于该加速度变化信号并读取加速度值T1，并作出相应执行动作。
3.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，所述加速度计电路包括三轴加速度计。
4.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，还包括无线充电接收电路和充电电池，所述充电电池通过电源管理电路为所述DSP主控电路和加速度计电路供电，所述无线充电接收电路给充电电池充电。
5.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，还包括蓝牙电路，所述蓝牙电路连接于DSP主控电路，且所述蓝牙电路还连接有操作终端。
6.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，还包括传输线圈的射频电路、E类功放电路和解码电路；所述DSP主控电路采集音频信号并进行编码，产生的编码信号发送至E类功放电路进行放大，并经传输线圈的射频电路发出；所述传输线圈接收调制信号，并经解码电路解码成数字信号返回给DSP主控电路。
7.根据权利要求1所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，所述人工耳蜗言语处理器为一体式结构；其中，
所述壳体内设置有顶层PCB和底层PCB，所述顶层PCB与底层PCB连接；所述DSP主控电路、加速度计电路、电源管理电路位于顶层PCB上，所述顶层PCB上还设置有蓝牙电路；所述底层PCB上设有发射线圈的射频电路、E类功放电路和解码电路。
8.根据权利要求7所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，所述顶层PCB与底层PCB之间设置有充电电池，且所述充电电池连接于电源管理电路。
9.根据权利要求8所述的无实体按键的人工耳蜗言语处理器，其特征在于，所述充电电池上连接有无线充电接收电路，所述无线充电接收电路设置于顶层PCB上。
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