Jesteś tutaj: Home >> Projekty B&R >> Projekty badawczo-rozwojowe >> Proteza dla bezkrtaniowców

Proteza dla bezkrtaniowców

Aktywne próbkowanie kanału głosowego przy pomocy ultradźwięków.

 

1. Opis metody

W trakcie rozważania możliwości wykorzystania pseudoszeptu, do którego generacji zdolni są ludzie pozbawieni krtani powstała idea nieco odległa od klasycznych, znanych dotychczas. Można stwierdzić, że polega ona niejako na odwróceniu procesu mówienia: W warunkach fizjologicznych wytwarzania głosu dźwięk krtaniowy jest produkowany przez fałdy głosowe i następnie kształtowany w komorach rezonansowych nasady np. jamy ustnej, komór gardła, komór zatok bocznych nosa itd.
W proponowanej idei dźwięk jest emitowany przez umieszczony w niewielkiej odległości przed otworem wylotowym ust nadajnik i propaguje się w odwrotnym kierunku. Aby nie był on przykry dla użytkownika i otoczenia, wykorzystuje się niesłyszalne ultradźwięki. Wysyłany jest krótki impuls ultradźwiękowy, a odbierana dłużej trwająca odpowiedź - dźwięk odbity od warg, języka gardła i innych elementów kanału głosowego.

2. Sposób realizacji.

Wstępne eksperymenty z wykorzystaniem fal ultradźwiękowych o częstotliwości rzędu 40 oraz 300kHz wykazały, że już same ruchy warg pozwalają na uzyskanie znacznej zmienności sygnału, co pozwala na wygenerowanie wystarczającej do porozumiewania się różnorodności reakcji. Zapewne jest też możliwe, aby urządzenie tego typu mogło naśladować naturalną mowę człowieka, ale na pewno prostsze do wykonania jest urządzenie funkcjonujące na zasadzie wykonywania wyuczonych rozkazów, a mianowicie: Osoba używająca je uczy urządzenie, że określone ułożenie warg, języka i ust odpowiada określonym głoskom lub wyrazom. W ten sposób przekazywane są do komputera informacje, umożliwiające komunikowanie się z otoczeniem. Możliwe jest też wykonywanie wszelkich innych operacji. Na rys 7. i 8. przedstawione są odpowiednio: Impuls ultradźwiękowy o częstości 300kHz odbity od powierzchni płaskiej i od ust człowieka, wymawiającego jakąś głoskę.



Rys. 7 Impuls ultradźwiękowy odbity od płaskiej powierzchni (na osi poziomej przedstawiony jest czas, na pionowej amplituda impulsu).



Rys. 8. Impuls ultradźwiękowy odbity od ust człowieka, wymawiającego jakąś głoskę. (na osi poziomej przedstawiony jest czas, na pionowej amplituda impulsu).

Sygnał przedstawiony na rysunku 8 jest oczywiście zależny od tego, jaką głoskę się wymawia i zmienia się w trakcie jej wymawiania. Niestety występuje też zależność od położenia nadajnika i odbiornika względem ust i musi ona być uwzględniona w obróbce sygnału.

2. Konstrukcja urządzenia.

W jego skład wchodzą dwa elementy:

a) Zestaw nadawczo-odbiorczy, wysyłający krótkie impulsy ultradźwiękowe i odbierający odbite echa, który może mieć formę taką, jak mocowane do głowy mikrofony, popularne dzisiaj wśród artystów estradowych oraz:
b) Skrzynka, zawierająca konieczną do nadawania i odbierania ultradźwięków elektronikę oraz komputer, dokonujący analizy odebranego sygnału, a także jego zamiany na zrozumiałe wyrazy lub na inne rozkazy wykonawcze.

Wygląda na to, że po odpowiednim zminiaturyzowaniu, wymiary zestawu nadawczo-odbiorczego nie przekroczą wielkości pudełka od zapałek. Założenia dotyczące realizacji opisanego urządzenia są realne z uwagi na opracowany i wykonany wstępnie model laboratoryjny. W chwili oddawania artykułu do druku nie był jeszcze - co prawda - gotowy program analizujący sygnał i pozwalający na sterowanie komputerem przy pomocy ruchów ust, wygląda jednak na to, że taki demonstracyjny program niedługo już powstanie.