[发明专利]一种多维度智能人工喉

说明书

本发明涉及失声患者辅助发声技术领域，提供了一种多维度智能人工喉，包括：多维度信号采集模块，包括第一信号采集单元和第二信号采集单元，第一信号采集单元用于采集喉部运动时的力学信号、肌电信号和头部的脑电信号，第二信号采集单元用于采集通过空气传输和骨传导的声音信号；云端信号处理模块，用于经无线通讯模块接收上述信号进行处理得到电学信号；发声模块为复合膜结构，包括压电材料薄膜，压电材料薄膜的上表面和下表面分别设有热声材料薄膜，发声模块用于经无线通讯模块接收电学信号并将其转化为声音进行语音播放。本发明具有多维度信号采集、信号多样准确、非机械音发声和音质多样可调等特点。

技术领域

本发明涉及失声患者辅助发声技术领域，尤其涉及一种多维度智能人工喉。

背景技术

由于先天或后天手术切除等因素，失声患者发声困难或基本丧失了发声功能，从而不能与他人通过声音交流。近百万千万的失声患者无法负担高额的科技成本，生活于失声世界，逐渐脱离社会群体。在失声患者群体里，有一种失声患者因为罹患食管癌丧失了发声功能。食管癌作为喉癌的一种，肿瘤位置位于喉部，危及生命。而患者若选择动手术切除肿瘤时，也就不得不选择将发声单元声带切除，放弃了发声能力。很多患者基于对发声功能保留的考虑，往往选择放弃化疗方案，然而该种方法的癌症复发性高，导致长期生存率偏低。恢复喉切除术后患者的发声功能，是目前困扰颈段食管癌手术开展、提高生存率的最大障碍。因此，如何能够帮助失声患者重新获得发声能力，是亟待解决的问题。

现有的电子喉辅助发声器有指压操作式、假体植入式、气流控制式、口内微音放大式等，这些电子喉因发音不准确、学习门槛高、音质机械难听等问题而无法推广至大规模人群使用。此外，使用电子喉需从单字母和数字开始重新学习发声，辅助发声过程中不能喘气，需要人体不断地适应学习使用辅助发声器。并且现有电子喉信号采集形式单一，即输入端采用单一通道采集信号，无法充分利用人体产生的可转换为声音的运动和微弱语音等信号，导致信号采集准确性低；并且在输出端，现有电子喉受发声原理限制，目前由电子喉发出的声音多为机械音，与正常群体发声音质有明显不同，不利于使用电子喉人群与他人的正常交流。因此，亟需一种成本低、学习门槛低、音质清晰可选择的智能人工喉辅助失声患者重新发声。

发明内容

本发明提供一种多维度智能人工喉，可以将失声患者的喉部运动时的力学信号、肌电信号和头部的脑电信号，以及通过空气传输和骨传导的声音信号等多种信号转换为相应的声音，从而与他人正常交流，具有多维度信号采集、信号多样准确、非机械音发声、音质多样可调、学习门槛低和受众广泛等特点。

本发明提供一种多维度智能人工喉，包括：多维度信号采集模块，包括第一信号采集单元和第二信号采集单元，所述第一信号采集单元用于采集喉部运动时的力学信号、肌电信号和头部的脑电信号，所述第二信号采集单元用于采集通过空气传输和骨传导的声音信号；云端信号处理模块，用于经无线通讯模块接收所述力学信号、肌电信号、脑电信号和声音信号进行分析处理，获取对应的电学信号；发声模块，所述发声模块为复合膜结构，包括压电材料薄膜，所述压电材料薄膜的上表面和下表面分别设有热声材料薄膜，所述发声模块用于经所述无线通讯模块接收所述电学信号并将其转化为声音进行语音播放。

根据本发明提供的一种多维度智能人工喉，所述压电材料薄膜为具备逆压电效应的压电材料，所述压电材料为聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅或压电陶瓷。

根据本发明提供的一种多维度智能人工喉，所述热声材料薄膜为具备热声效应的纳米材料，所述纳米材料为石墨烯、银纳米线或碳化钛。

根据本发明提供的一种多维度智能人工喉，所述第一信号采集单元包括复合传感器和脑电信号传感器，所述第二信号采集单元包括麦克风和骨声纹识别传感器。

根据本发明提供的一种多维度智能人工喉，还包括柔性穿戴件，所述多维度信号采集模块、无线通讯模块和发声模块设置于所述柔性穿戴件上。