Utracili głos, ale znów przemówią – wszytko dzięki temu niewielkiemu plastrowi

Choroby strun głosowych, operacje krtani, wypadki, nowotwory – utrata głosu to dla wielu pacjentów nieodwracalna tragedia, ale ten stan rzeczy może niebawem się zmienić. Wszystko dzięki nowemu urządzeniu, opracowanemu przez zespół inżynierów z Uniwersytetu Kalifornijskiego (UCLA). Niewielki plaster pomaga ułatwiać komunikację z prawie stuprocentową dokładnością wykrywania słów.

Przenośny system wykrywania i aktywacji głosu

Wspomniany wynalazek to plaster o powierzchni niespełna 6,5 cm², przyklejany na zewnętrzną stronę gardła, w okolice krtani. Składa się z dwóch zasadniczych elementów – pierwszy z nich to część wykrywająca, która wychwytuje i przetwarza sygnały generowane przez ruchy mięśni na możliwe do analizy sygnały elektryczne – te są następnie tłumaczone na sygnały mowy przy użyciu algorytmu uczenia maszynowego. Drugi element, nazwany uruchamiającym, przekształca te sygnały na pożądaną ekspresję głosu, omijając przy tym wibracje fałdów głosowych.

„Częstą przyczyną dysfonii są zaburzenia głosu wynikające z różnych patologicznych stanów fałdów głosowych lub rekonwalescencji pooperacyjnej po operacjach raka krtani. Prezentujemy przenośny system wykrywania i aktywacji czujników, z własnym zasilaniem, oparty na miękkiej magnetoelastyczności, który umożliwia wspomagane mówienie bez polegania na fałdach głosowych” – fragment badania, opublikowane w Nature

Oba elementy zostały wykonane z warstwy PDMS (polimer z grupy silikonów) o właściwościach elastycznych oraz magnetycznej warstwy indukcyjnej wykonanej z miedzianych cewek. Między nimi znajduje się zaś PDMS zmieszany z mikromagnesami, generujący pole magnetyczne. Całość waży tylko 7 gramów i jest w zupełności nieinwazyjna. Biokompatybilna taśma, dzięki której urządzenie przykleja się do skóry, jest dwustronna i w razie potrzeby można ją ponownie wykorzystać.

Czytaj dalej poniżej

Odnaleźliśmy najstarszy znany nam las na świecie. Był naprawdę niesamowity Jakub Szczęsny

Ma je każdy samochód i trują bardziej niż spaliny. Co to jest? Jakub Szczęsny

Pierwsze testy wykazały prawie 95% skuteczności

Różnego rodzaju zaburzenia głosu występują we wszystkich grupach wiekowych, a powrót do sprawności – o ile jest możliwy – wymaga lat kuracji lub inwazyjnych operacji. Plaster naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego powstał właśnie po to, by nie powodować u pacjenta dodatkowego dyskomfortu. Jest przy tym zadowalająco skuteczny.

„Istniejące rozwiązania, takie jak ręczne urządzenia elektrokrtaniowe i procedury nakłucia tchawicy i przełyku, mogą być uciążliwe, inwazyjne lub niewygodne. To nowe urządzenie to poręczna, nieinwazyjna opcja, która może pomóc pacjentom w komunikowaniu się w okresie przed leczeniem oraz w okresie rekonwalescencji po leczeniu zaburzeń głosu” –  Jun Chen, Uniwersytet Kalifornijski

Pierwsze testy praktyczne na osobach zdrowych wykazały, że plaster jest w stanie wychwytywać słowa „wypowiadane” przez pacjenta z wadą głosu z poprawnością na poziomie 94,68%. Zespół badaczy zaprezentował jego możliwości na podstawie prostych zdań, z frazami takimi jak „kocham Cię”. Pacjenci z przyklejonym plastrem wykonywali ruchy mięśniami krtani, a te były następnie przechwytywane przez urządzenie i przy wsparciu sztucznej inteligencji dopasowywane do konkretnych słów.

To urządzenie może okazać się przełomowe dla pacjentów z niepełnosprawnościami, powodującymi problemy z mową, a w konsekwencji utrudniające komunikację. Zapowiada się na kolejny sukces Zespołu Juna Chana, który w przeszłości zasłynął już z opracowania rękawiczki, która w czasie rzeczywistym analizuje ruch dłoni podczas komunikacji w języku migowym i tłumaczy znaki na język angielski.

Stock image from Depositphotos