口内微音器型电子人工喉的制作方法

文档序号:9570225阅读:889来源:国知局
口内微音器型电子人工喉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于语音缺失患者的语音康复领域,并涉及一种口内微音器型电子人工喉。
【背景技术】
[0002]人类用于交流的各种手段中,语音是最基本、最有效和最重要的一种。目前世界上有数十万计的喉癌和其他严重的喉病患者,为了治疗喉部疾病而不得不进行喉头切除手术,这种方法在治疗的同时,也使患者丧失了发声能力,从而也就失去了运用语音进行语言交流的能力。电子人工喉作为一种语音缺失患者使用的外部语音康复方法已经有约40年历史。目前存在的电子人工喉工作原理简单:患者把设备顶在喉部,控制开关所产生的脉冲通过振动施加到患者颈部,经组织传到声道,经调制后产生语音。这样产生的电子人工喉语音声调单一,辐射噪声大,可懂度低。
[0003]为了改进发音效果,目前的研究者主要把精力放在电子人工喉辐射噪声的去除上,以及通过其他生理信号进行电子人工喉脉冲产生的控制上。在辐射噪声的去除方面,常用的做法是使用导音管将电子人工喉产生的声音导入口中以降低噪声,但效果并不理想,并且会引起患者的不适。使用其他生理信号对语音进行调制,机构复杂,成本增加,且可靠性降低。而且使用时需要患者一只手把持电子人工喉,造成很多不便,把持不紧也容易引起声音断续的问题。

【发明内容】

[0004]本发明人认识到,为了克服现有电子人工喉的不足,将电子人工喉的外置发声源改为口内微音器发声,既可以显著降低辐射噪声,也降低了功耗。同时使用拾音器收集产生的微弱语音,使用语音转换、语音放大等手段,可产生清晰、易懂的语音;按此,本发明人提出了本发明的口内微音器型电子人工喉设备。
[0005]本发明的一个目的,是提供一种使用口内微音器的电子人工喉,其降低了传统人工喉的辐射噪声,提高了语音缺失患者的语音可懂度,解放了患者双手。
[0006]根据本发明的一个方面,提供了一种口内微音器型电子人工喉,其特征在于包括:
[0007]口内声音产生系统,用于在使用者口内产生微弱的声音;
[0008]波形产生系统,用于存储具有个人特征的声门波、产生声门波形和在声门波形中添加频率/幅度扰动;
[0009]语音采集系统,用于采集使用者口内产生的微弱语音;
[0010]语音处理与放大系统,将语音采集系统采集的微弱语音的模拟信号转化为数字信号。
[0011]根据本发明的一个实施例的电子人工喉电子人工喉包括:口内声音产生系统,语音采集系统,波形产生系统,语音处理与放大系统。该电子人工喉可以降低辐射噪声,提高语音缺失患者的语音可懂度,解放患者双手。其中口内声音产生系统包括牙套和口内微音器,由微音器产生的微弱基音由口腔调制后可由语音采集系统采集。
[0012]波形产生系统产生驱动微音器发声的波形。语音处理与放大系统采集口内拾音器获取的语音信号,通过信号调制与放大后转化为清晰可懂的语音。
[0013]波形产生系统用于存储事先录制的、具有个人发声特征的声门波形,在声门波产生的过程中加入幅度扰动和频率扰动;波形产生系统产生的声门波数字信号通过系统中的D/A转换模块转换为模拟信号;施加于口内声音产生系统的口内微音器产生基音,该基音施加于患者口内,产生声门波,该波形通过患者舌、鼻腔、口腔等器官的调制,在口内形成微弱的语音。
[0014]口内声音产生系统包括牙套和口内微音器,口内微音器由波形产生系统驱动,用于在口内产生微弱的声音,该声音由语音采集系统采集,转化为模拟信号提供给语音处理与放大系统。
[0015]语音处理与放大系统中的采集模块将语音采集系统采集的微弱语音的模拟信号转化为数字信号,并通过语音转换模块对语音进行转换,去除噪声,增加可懂度。放大模块将处理后的语音信号进行放大,并输出形成最终清晰的语音。
[0016]本发明的特点/有益效果如下:
[0017](I)波形产生系统中可以存储具有个人发声特征的声门波形,波形产生系统按照该波形产生连续的声门波,该波形按照算法加入幅度波动和频率扰动。
[0018](2)波形产生系统产生的波形通过系统中的数模转换模块转换为模拟信号;
[0019](3)通过数模转换输出的信号驱动口内声音产生系统的口内微音器产生基音,该微音器经过特殊设计,可由极小的信号驱动,产生微弱的声音;
[0020](4)由(3)产生的基音施加于患者口内,产生声门波,该波形通过患者舌、鼻腔、口腔等器官的调制,在口内形成微弱的声音;
[0021](5)由(4)产生的微弱的声音由语音采集系统采集,转化为模拟信号提供给语音处理与放大系统,由系统中的采集模块将模拟信号转化为数字信号,并通过语音转换模块对语音进行转换,去除噪声,增加可懂度。
[0022](6)由(5)转换后的语音信号通过语音处理与放大系统中的放大模块进行放大,并输出形成最终清晰的语音。
【附图说明】
[0023]图1为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉的构成示意图;
[0024]图2为根据本发明的波形产生系统的构成示意图;
[0025]图3为根据本发明的语音处理与放大系统的构成示意图;
[0026]图4为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉口内部分TJK意图;
[0027]图5为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉口内部分TJK意图二 ;
[0028]图6为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉佩戴部分示意图;
[0029]图7为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉整体佩戴效果示意图。
[0030]图8为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉整体佩戴效果示意图二。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图详细描述本发明的实施例。
[0032]图1为根据本发明的一个实施例的口内微音器型电子人工喉的构成TJK意图,该电子人工喉包括口内声音产生系统101、波形产生系统102、语音采集系统103、语音处理与放大系统104。
[0033]根据本发明的一个具体实施例,口内声音产生系统101包括一个将微音器固定在口内的牙套I和一个产生微弱基音的口内微音器2,如图4和5所不。
[0034]根据本发明的一个具体实施例,语音采集系统103包括佩戴式话筒10(图7)。
[0035]微弱基音是由微音器振动产生的,相当于声音的“声源”,微弱语音是声源产生的基音经过口腔调制后发出的语音。如同人在说话时声带的振动产生基音,而这个基音通过喉、口腔、鼻腔等调制后说出的话,就是语音。
[0036]根据本发明的一个【具体实施方式】,波形产生系统102基于单片机开发,利用单片机自带存储器作为存储具有个人特征的声门波的存储器,用于存储事先录制的、具有个人特征的声门波;根据本发明的一个实施例,波形产生系统102由写入有相应功能程序的单片机实现,该波形产生系统102产生声门波并在声门波形中添加频率/幅度扰动。该单片机输出的波形经过模数转换后传输给口内微音器2,激励产生微弱基音。
[0037]图2所示为根据本发明的一个实施例的波形产生系统102的配置示意图,其中,波形产生系统102包括用于存储具有个人特征的声门波的存储器201、计算与控制系统202、D/A转换模块203。根据本发明的一种【具体实施方式】,波形产生系统102基于单片机开发,利用单片机自带存储器作为上述存储具有个人特征的声门波的存储器,存储具有个人特征的声门波;通过在单片机中写入相应的程序,控制口内微音器2的振动。计算与控制系统202可以读取存储器201中存储的具有个人特征的声门波形,添加频率扰动和幅度扰动,并以数字信号的形式输出,传输给D/A转换模块203 ;D/A转换模块203可以将计算与控制系统传送的声门波的数字信号转换为模拟信号传输给口内微音器2。
[0038]本申请人2009年7月27日提交的发明名称为“具有个人特征的声门波模拟式电子人工喉”中国专利申请第200910089700.1号中,具体描述了波形频率扰动生成模块和波形幅度扰动生成模块,该模块可作为本发明中波形产生系统102的一部分。该申请在此被全文引用。
[0039]图3所示为根据本发明的一个实施例的语音处理与放大系统104的配置示意图,其中,语音处理与放大系统104包括用于通过话筒10采集微弱语音模拟信号的采集模块301、语音转换模块302、放大模块303。
[0040]根据本发明的一种【具体实施方式】,语音处理与放大系统104可与波形产生系统102集成在同一单片机中,采集模块301利用单片机的模数采集功能实现,将话筒10采集的微弱语音模拟信号转
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