摘 要： 研究旨在設(shè)計(jì)一款實(shí)用便攜、應(yīng)用范圍廣的耳聾耳鳴康復(fù)儀，在功能上增加了單片機(jī)控制治療強(qiáng)度，幫助患者恢復(fù)聽(tīng)力，重獲健康。根據(jù)穴位的電阻抗特異性，設(shè)計(jì)閾值可調(diào)的探穴電路；設(shè)計(jì)波形發(fā)生器產(chǎn)生波形驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)聲，實(shí)現(xiàn)頻率、分貝連續(xù)可調(diào)的純音刺激源，液晶實(shí)時(shí)顯示并記錄患者聽(tīng)閾值；采用白噪聲治療，通過(guò)三極管基極-集電極齊納擊穿產(chǎn)生白噪聲，強(qiáng)度可調(diào)節(jié)；設(shè)計(jì)生物脈沖產(chǎn)生電路，經(jīng)過(guò)倍壓電路升壓，瞬間放電會(huì)有類(lèi)似針灸的感覺(jué)，作用于人體穴位用于治療；液晶顯示治療強(qiáng)度，按鍵控制電路輸出強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，探穴準(zhǔn)確率高達(dá)95%；純音刺激源頻率和分貝滿(mǎn)足聽(tīng)閾值檢測(cè)的要求，頻率為20 Hz~20 kHz，分貝為0~90 dB；生物脈沖刺激強(qiáng)度不超過(guò)人體安全電流、安全電壓。本項(xiàng)目研究的耳聾耳鳴康復(fù)儀操作簡(jiǎn)單、實(shí)用、便攜，符合當(dāng)代耳聾耳鳴康復(fù)儀發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)耳聾耳鳴患者有效的康復(fù)治療提供了良好的幫助。
關(guān)鍵詞： 耳聾耳鳴；探穴；白噪聲；生物脈沖；治療
0 引言
隨著生活壓力的增長(zhǎng)，環(huán)境污染的加劇，耳聾耳鳴患者的數(shù)量呈現(xiàn)上漲的趨勢(shì)[1]。耳聾耳鳴極大程度地影響著日常生活，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致患者出現(xiàn)心理問(wèn)題，給社會(huì)造成很大的壓力。
本文依據(jù)人體穴位電阻抗特性，設(shè)計(jì)了一款以單片機(jī)、ICL8038、555芯片為主的耳聾耳鳴康復(fù)儀。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括穴位探測(cè)、聽(tīng)力損失程度測(cè)試、白噪聲治療、生物脈沖治療、顯示電路和單片機(jī)外圍電路。該系統(tǒng)各個(gè)模塊互不影響，保證了系統(tǒng)的可行性和有效性。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
穴位具有感受性、效應(yīng)性、特異性，通過(guò)穴位的不同刺激方法以及刺激量，可以達(dá)到對(duì)一些疾病的治療[2]。穴位通常是神經(jīng)末梢和血管較少的地方，具有獨(dú)特的低電阻、高電容的特性[3]。白噪聲是指功率譜密度在整個(gè)頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。所有頻率具有相同能量密度的隨機(jī)噪聲稱(chēng)為白噪聲。脈沖對(duì)人體有多種治療作用，通過(guò)刺激作用，可促進(jìn)血管擴(kuò)張，加快血液流動(dòng)，使細(xì)胞得到充足的養(yǎng)分，改善耳聾耳鳴癥狀[4]。
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。本項(xiàng)目通過(guò)探穴電路，當(dāng)找到穴位時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲響并且二極管發(fā)光，對(duì)穴位進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)聽(tīng)力損失程度測(cè)試，給予相應(yīng)刺激程度的白噪聲和生物脈沖在標(biāo)記穴位點(diǎn)處進(jìn)行治療。治療電路反饋給單片機(jī)，控制液晶顯示刺激程度的大小。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 穴位識(shí)別
555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的集成器件，性能可靠，使用靈活方便[5]。探穴電路如圖2所示，包括左邊的探測(cè)電路以及右邊的觸發(fā)顯示電路。當(dāng)探針移動(dòng)到接近或者觸及穴位時(shí)，因穴位具有低電阻的特性，三極管Q1導(dǎo)通，RS觸發(fā)器置1，3腳輸出高電平，Q2導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器發(fā)出聲音，說(shuō)明穴位找到了。在非穴位處，蜂鳴器不發(fā)出聲響。
2.2 聽(tīng)力損失程度判別
圖3為波形發(fā)生電路圖，通過(guò)采用ICL8038制作了精密波形發(fā)生器，R1和R2兩者相等，使得矩形波占空比為50％，實(shí)際操作中由于接入電阻不精確，因此需要加上電位器R3，調(diào)節(jié)兩邊使其相等。10腳接了3個(gè)不同阻值的電容，開(kāi)關(guān)控制其所需接入，采用不同的電容可以在低頻率和高頻率時(shí)減小失真度，波形輸出更加穩(wěn)定。輸出的波形接入放大電路進(jìn)行放大，穩(wěn)壓后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)出不同響度的聲音。波形輸入到單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、定時(shí)器液晶顯示屏等實(shí)時(shí)顯示分貝和頻率，聽(tīng)力損失程度得到了判別。
2.3 白噪聲治療
白噪聲產(chǎn)生的原理是通過(guò)三極管基極-集電極齊納擊穿產(chǎn)生白噪聲。模擬電路（如圖4所示）產(chǎn)生白噪聲方便快捷。三極管產(chǎn)生白噪聲通過(guò)低通巴特沃斯濾波器集成電路，得到0~300 Hz的白噪聲[6]。TLC14是巴特沃斯低通濾波器單塊集成電路。濾波器外接時(shí)鐘穩(wěn)定，濾波器截止頻率穩(wěn)定，可以得到想要的頻率帶白噪聲。
2.4 生物脈沖治療
NE555振蕩器會(huì)產(chǎn)生不同振蕩，這是一種載波，加上單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生的波形，會(huì)在載波上產(chǎn)生不同的變化。因?yàn)檎袷庪娐樊a(chǎn)生的電壓較低，無(wú)法讓人體感受到明顯的針灸感或者按摩感，為了讓這種感覺(jué)更加明顯，在輸出端接了倍壓電路，如圖5所示。倍壓電路使電路電壓升高，達(dá)到瞬間放電，這種瞬間放電給人體的感覺(jué)類(lèi)似于針灸按摩[7]。振蕩產(chǎn)生的載波和單片機(jī)給的不同波形使刺激分為不同長(zhǎng)度和方式，就達(dá)到了強(qiáng)度和模式不同。
3 軟件設(shè)計(jì)
聽(tīng)力損失程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)能聽(tīng)到聲音的分貝值來(lái)判斷，分貝等于功率比的常用對(duì)數(shù)的10倍[8]。單片機(jī)連接ADC0808芯片的START、OE、ALE管腳，每次采集都與上一次比較，取出最大值顯示出來(lái)。芯片D0~D7為 8 bit二進(jìn)制數(shù)字量輸出端，通過(guò)單片機(jī)的控制，把P0口得到的電壓數(shù)字量進(jìn)行處理，得到實(shí)際的電壓值，流程如圖6所示。
單片機(jī)采用t0計(jì)數(shù)器方式，在1 s的定時(shí)下對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)，設(shè)置計(jì)數(shù)模式為16位計(jì)數(shù)模式。t1用于定時(shí)，產(chǎn)生20 ms的單次溢出中斷時(shí)間，進(jìn)項(xiàng)50次溢出達(dá)到1 s，之后進(jìn)行外部脈沖讀取，便得到頻率，流程如圖7所示。
4 結(jié)果分析
4.1 穴位識(shí)別率
為了檢測(cè)探穴電路探查穴位的準(zhǔn)確性，隨機(jī)選取了50名對(duì)象進(jìn)行一些特定穴位的探測(cè)，得到檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
本文研究的探穴電路操作簡(jiǎn)單，元器件少，大部分患者穴位檢出率高達(dá)95％，穴位的準(zhǔn)確檢出是治療能否有效的關(guān)鍵因數(shù)。
4.2 生物電脈沖使用感
為了檢測(cè)生物脈沖對(duì)人體的刺激使用感是否強(qiáng)，隨機(jī)抽取了50名對(duì)象（能夠清楚地表達(dá)自我感受），對(duì)他們的穴位施加不同強(qiáng)度的生物電脈沖刺激，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
一開(kāi)始部分實(shí)驗(yàn)對(duì)象覺(jué)得刺激太強(qiáng)烈，沒(méi)有心理準(zhǔn)備，刺激太突然，但稍做調(diào)整，適應(yīng)了這個(gè)強(qiáng)度之后，覺(jué)得挺舒服。
4.3 聽(tīng)力損失閾值偏差值
常規(guī)純音測(cè)聽(tīng)檢查時(shí)加測(cè)6 kHz聽(tīng)閾，對(duì)早期聽(tīng)力損害的檢出具有很好的參考價(jià)值，便于及早采取有效的防治措施[9]。
本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)抽取了50名對(duì)象（雙耳無(wú)聽(tīng)力障礙，表達(dá)能力正常），對(duì)他們?cè)诟粢羰液推胀ōh(huán)境中分別進(jìn)行6 kHz純音測(cè)聽(tīng)，記錄所測(cè)得聽(tīng)閾值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后結(jié)果如表3所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，外界環(huán)境因素很大程度上影響著被測(cè)者的聽(tīng)閾值。干擾因素很有可能影響早期聽(tīng)力損害的檢出，亦或是對(duì)已存在聽(tīng)力障礙的患者測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求的精確度，進(jìn)而影響患者的治療效果。
5 結(jié)論
一般市場(chǎng)上的耳聾耳鳴康復(fù)儀價(jià)位比較高，元器件數(shù)目又較多，并且治療效果不理想，很難滿(mǎn)足患者的需要。本文研究的探穴電路操作簡(jiǎn)單，元器件少，穴位的定位也十分準(zhǔn)確，應(yīng)用穴位神經(jīng)刺激治療耳聾耳鳴，療效顯著，尤其是病程短、聽(tīng)力衰退還不是很明顯者，療效更加顯著，而且無(wú)副作用。
本文設(shè)計(jì)的項(xiàng)目更加適合大部分患者群體，實(shí)用、便攜并且價(jià)格低，易操作，智能化，可廣泛應(yīng)用于大中小型醫(yī)院以及家庭，并得到廣泛推廣，使患者重新過(guò)上健康生活。
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