一種基于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，涉及一種基于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)（DSP)的聽覺統(tǒng)合訓(xùn) 練器，用于廣發(fā)性發(fā)育障礙、注意力缺陷多動(dòng)癥兒童、言語(yǔ)及語(yǔ)言發(fā)育障礙、情緒障礙和情 感障礙和學(xué)習(xí)障礙的治療。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)兒童的聽力存在先天的缺陷或受到損害（不管是傳導(dǎo)性的還是感覺神經(jīng)性的， 都不能正確的察覺聲音傳導(dǎo)），對(duì)周圍環(huán)境事物產(chǎn)生歪曲的知覺，往往會(huì)導(dǎo)致語(yǔ)言發(fā)育遲緩 和行為、情緒障礙。
[0003] 聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練（Auditory Integration Training)，簡(jiǎn)稱AIT，是一種特殊的音樂 治療方法，通過(guò)聆聽一組經(jīng)過(guò)過(guò)濾和調(diào)制的音樂來(lái)達(dá)到校正聽覺系統(tǒng)對(duì)聲音的失調(diào)現(xiàn)象， 并刺激大腦皮層，從而達(dá)到改善行為紊亂和情緒失調(diào)的目的。作為一種整體的聽力訓(xùn)練程 序，充分利用現(xiàn)代電子技術(shù)，在幫助個(gè)體對(duì)周圍環(huán)境的反應(yīng)性、改善個(gè)體在對(duì)聲音信息相關(guān) 的認(rèn)知障礙和"不均衡聽力"以及聽力過(guò)敏等方面，具有其他矯治方法所難以媲美之處。聽 覺統(tǒng)合訓(xùn)練主要用于治療兒童孤獨(dú)癥、多動(dòng)癥及兒童學(xué)習(xí)困難所存在的聽知覺障礙。
[0004] 聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練的治療原理在于以下幾點(diǎn)：1)通過(guò)過(guò)濾過(guò)度敏感的頻率，使大腦聽 覺皮層重新組織，促進(jìn)它對(duì)所有頻率的知覺，減少對(duì)聽覺信號(hào)的歪曲；2)改善中樞的聽覺 加工處理過(guò)程；3)使受訓(xùn)者更清楚地接受聲音，從而使其能夠更好地學(xué)習(xí)聲音與行為、環(huán) 境、行動(dòng)及事件的關(guān)系；4)當(dāng)聲音信號(hào)通過(guò)聽覺器官的神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至丘腦和大腦皮質(zhì)系 統(tǒng)，音樂中的音高、音強(qiáng)、音色這些基本元素能夠直接通過(guò)丘腦等皮下結(jié)構(gòu)，使大腦機(jī)體產(chǎn) 生自主反應(yīng)，各種音響以時(shí)間為載體，在時(shí)間的過(guò)程中展示著自身有序的聲頻律動(dòng)，而這種 聲頻律動(dòng)與大自然中一切具有生命的物體產(chǎn)生著異體同構(gòu)的共鳴，形成起、開、張、合的有 序交替與增長(zhǎng)的生命律動(dòng)，音樂中的節(jié)奏模式和曲調(diào)體系在很大程度上與人體的特征節(jié)律 有著奇妙的共通。
[0005] 目前，已有一些聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練系統(tǒng)上市，通過(guò)臨床治療結(jié)果已證明對(duì)兒童發(fā)育行 為障礙疾病進(jìn)行早期干預(yù)有明顯的療效，但其部分功能不夠完善、交互界面設(shè)計(jì)不夠人性 化等還存在一定的缺陷，訓(xùn)練體系比較單一，為了給患者提供更方便更全面的治療，還需要 一個(gè)更為完善的系統(tǒng)。
[0006] 對(duì)于一些聽損傷患兒來(lái)說(shuō)，高頻聽覺細(xì)胞已經(jīng)完全喪失功能，只對(duì)低頻段的信號(hào) 信息比較敏感，其殘余的聽力大部分集中，會(huì)造成聽者的理解度降低。由于生理學(xué)上的聽覺 掩蔽效應(yīng)，對(duì)信號(hào)的單純放大無(wú)法提高聽者的分別能力，因此需要將聲音的高頻部分能量 搬移到低頻區(qū)域，即采用移頻壓縮技術(shù)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理，從而提高這部分患兒聽覺理 解能力。
[0007] ADHD (注意力缺陷多動(dòng)癥 Attention Deficit Hyperactivity Disorder)兒童存 在神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)育障礙，他們的大腦中的Θ腦電波成分顯著高于正常兒童，而他們的感 覺運(yùn)動(dòng)節(jié)律SMR波和β波的成分卻顯著低于正常兒童。ADHD兒童Θ腦電波過(guò)多、β波較 少會(huì)導(dǎo)致其大腦喚醒程度低，造成注意力低下和情緒障礙。而SMR波過(guò)低會(huì)使其在控制自 己的行動(dòng)時(shí)面臨困難。
[0008] 目前，利用音樂來(lái)誘發(fā)腦電波已經(jīng)成為一種常見的手段，人們利用音樂誘導(dǎo)α波 的訓(xùn)練來(lái)改善人的記憶和情緒，誘發(fā)大腦Θ波來(lái)幫助人獲得更好的睡眠。音樂具有很強(qiáng)的 腦電波誘發(fā)能力，利用音樂抑制Θ波、提升SMR波和β波為注意力缺陷伴多動(dòng)障礙兒童提 供了新的康復(fù)方法。
[0009] 在腦電波誘導(dǎo)中，首先將單音軌音頻轉(zhuǎn)換成左右聲道完全一樣的雙音軌音頻，利 用左右耳差頻算法改變其中一個(gè)音軌的頻率，通過(guò)雙耳聆聽近似的不同頻率音樂就可以誘 發(fā)腦電波進(jìn)入目標(biāo)狀態(tài)。
[0010] 隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)深入人們的生活，數(shù)字化技術(shù)具有諸多模擬技 術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的模擬音頻處理技術(shù)精度低、功耗高、靈活性差，因此傳統(tǒng)的音頻 技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的要求。數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，在很多場(chǎng)合使得數(shù)字音頻技術(shù)逐步 取代模擬音頻技術(shù)，數(shù)字化的音頻處理具有比模擬音頻處理技術(shù)更大的優(yōu)勢(shì)，因此數(shù)字化 的音頻處理方式成為了音頻技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0011] 本發(fā)明利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合聽覺統(tǒng)合治療方法和音樂誘發(fā)腦電波的方法 針對(duì)廣發(fā)性發(fā)育障礙（PDD)兒童；言語(yǔ)及語(yǔ)言發(fā)育障礙（SLD)兒童；情緒障礙和情感障礙 (ED)兒童和學(xué)習(xí)障礙（LD)兒童，特別是注意力缺陷多動(dòng)癥（ADHD)兒童提出了一種基于數(shù) 字信號(hào)處理系統(tǒng)（DSP)的聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出了一種基于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)（DSP)的 聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練器。針對(duì)廣發(fā)性發(fā)育障礙（PDD)兒童，包括孤獨(dú)癥與阿斯伯格綜合癥；注意力 缺陷多動(dòng)癥（ADHD)兒童；言語(yǔ)及語(yǔ)言發(fā)育障礙（SLD)兒童；情緒障礙和情感障礙（ED)兒童 和學(xué)習(xí)障礙（LD)兒童，本發(fā)明通過(guò)選擇不同處理的效果，將特定選擇的音樂進(jìn)行處理，讓 聽者矯正聽覺系統(tǒng)對(duì)聲音處理失調(diào)的現(xiàn)象，并刺激大腦皮層，從而達(dá)到改善語(yǔ)言障礙、交往 障礙、情緒失調(diào)和行為紊亂的目的。
[0013] 本發(fā)明提出了一種基于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)（DSP)的聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練器，包括核心處 理單元和外設(shè)單元。
[0014] 其中，核心處理單元，主要進(jìn)行聲音信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，包括原聲播放、濾波運(yùn)算 (所述濾波包括低通濾波、高通濾波、帶通濾波和帶阻濾波）、移頻運(yùn)算、生成差頻腦電波誘 導(dǎo)信號(hào)等各功能，并且內(nèi)設(shè)有四種預(yù)設(shè)模式和自定義模式供用戶自主選擇。
[0015] 其中，所述核心處理單元進(jìn)一步包括DSP最小系統(tǒng)，其設(shè)置在所述核心處理單元 中，其完成聲音信號(hào)的實(shí)時(shí)運(yùn)算處理。
[0016] 本發(fā)明中，所述"DSP最小系統(tǒng)"是DSP能夠正常工作的最基本的結(jié)構(gòu)，包括DSP芯 片、電源模塊所提供的電源、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和時(shí)鐘源（晶振）。
[0017] 其中，所述四種預(yù)設(shè)模式包括：情緒障礙調(diào)節(jié)模式、雙耳平衡治療模式、濾波復(fù)合 感知模式和聽覺過(guò)敏治療模式。所述自定義模式可將濾波、移頻、差頻腦電波訓(xùn)練自由結(jié)合 使用。
[0018] 其中，所述核心處理單元進(jìn)一步包括外擴(kuò)IM的閃存，其設(shè)置在所述核心處理單元 中，擴(kuò)充存儲(chǔ)燒寫的系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)區(qū)。
[0019] 其中，所述核心處理單元進(jìn)一步包括擴(kuò)充8M的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，其設(shè)置在所 述核心處理單元中，增加 DSP芯片數(shù)據(jù)處理的緩存區(qū)。
[0020] 本發(fā)明中，所述外設(shè)單元輔助核心處理單元完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，其包括：
[0021] 電源模塊，其與所述核心處理單元連接，外接12V穩(wěn)壓直流電源，提供3. 3V和I. 6V 直流電壓作為整個(gè)系統(tǒng)的用電來(lái)源。
[0022] 進(jìn)一步包括按鍵控制模塊，其與所述核心處理單元連接，包括"確認(rèn)"、"返回"、"向 后"、"向前"、"重設(shè)"等按鍵，供用戶進(jìn)行設(shè)備的控制操作。
[0023] 進(jìn)一步包括音頻處理模塊，其設(shè)置在所述外設(shè)單元中，其與所述核心處理單元連 接，其中輸入端口可接入訓(xùn)練素材播放器，如MP3等，音頻處理模塊對(duì)輸入的模擬聲音信號(hào) 進(jìn)行A/D (模擬向數(shù)字）轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳輸給所述核心處理單元。經(jīng)輸出端 口輸出處理過(guò)的聲音，可以直接連接耳機(jī)、音箱等放音設(shè)備；也可接入無(wú)線傳輸模塊，如無(wú) 線音頻發(fā)射器，使多個(gè)用戶使用無(wú)線耳機(jī)等設(shè)備就可以同時(shí)接受聽覺統(tǒng)合訓(xùn)練。
[0024] 進(jìn)一步包括音頻存儲(chǔ)模塊，其設(shè)置在所述外設(shè)單元中，與所述核心處理單元連接， 可插入SD卡，用于存儲(chǔ)訓(xùn)練所用到的音樂素材，由核心處理單元直接讀取進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí) 處理。
[0025] 進(jìn)一步包括顯示模塊，其與所述核心處理單元連接，為L(zhǎng)ED液晶屏，顯示系統(tǒng)菜 單，用于指導(dǎo)使用者進(jìn)行設(shè)備的控制操作。
[0026] 本發(fā)明采用數(shù)字信號(hào)處理芯片進(jìn)行音頻處理的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。采用的數(shù)字信號(hào)處理 芯片是德州儀器的TMS320VC5509A，其片內(nèi)集成有直接內(nèi)存存?。―irect Memory Access， DMA)，它可以在嵌入式系統(tǒng)中的不用CPU操作即能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這樣寶貴的CPU資源可以 被完全用于數(shù)據(jù)的處理中。在實(shí)際應(yīng)用中，利用乒乓緩存機(jī)制來(lái)避開DM數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中 覆蓋還沒被處理的數(shù)據(jù)。從而達(dá)到音頻處理的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。