[发明专利]基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉训练系统及操作方法

说明书

技术领域

本发明属于语音缺失患者的语音康复领域，并涉及一种基于气流气压信号调控的电子人工喉训练系统及操作方法。

背景技术

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。但是传统的电子人工喉语音声调单一，辐射噪声大，可懂度低。为了改进发音效果，研究者发明了使用各种生理参数对发声基频进行调节的电子人工喉。其中，基于瘘口气流与气压信号调节的电子人工喉具有调节快速，无创性，声音可懂度高等优点，成为未来电子人工喉调节方法的主流之一。

但是，由于基于瘘口气压与气流信号调节的特殊性，患者在术后无法很快的适应电子人工喉的使用方法，需要很长时间的训练。并且目前针对电子人工喉使用者的康复训练主要以康复技师指导及自主训练为主，训练时间长，效果差。

发明内容

本发明人认识到，为了克服目前基于瘘口气流与气压信号调节的电子人工喉训练方法的缺陷，可以开发一套训练系统及其操作方法，使用可视化的手段，让患者可以在不需要别人帮助的条件下自主进行训练，降低训练复杂度，减少训练时间。按照这个思路，本发明人设计了基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉训练系统及操作方法。

本发明的主要目的在于，提供一种基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉训练系统及操作方法，让语音缺失患者能够通过使用该系统的训练尽快掌握基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉的使用方法，降低训练复杂度，减少训练时间。

一种基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉训练系统，包括上位机、主机、瘘口气压气流采集装置、麦克风、基频可控式电子人工喉；

本发明的系统包括主机，瘘口气压气流采集装置，麦克风，基频可控式电子人工喉四个主要部分。主机中主要包括气流气压信号采集电路、语音信号采集电路、电子人工喉基频控制电路、上位机通讯电路。瘘口气压气流采集装置包括瘘口硅胶罩、气压传感器、气流传感器。

主机由上位机控制，通过数据线与上位机进行通讯，可以采集使用者瘘口处的气压与气流信号以及患者使用电子人工喉发出的语音。同时可以根据上位机命令控制电子人工喉的基频。

本申请人2009年8月24日提交的发明名称为“指压式基频调节电子人工喉”中国专利申请第200910090549.3号中，具体描述了基频可调式电子人工喉的工作原理及方式。在本发明中，发明人对其进行改进，使该电子人工喉可在主机的控制下调节基频。

本发明的主要工作原理：

使用者利用标准的语料库进行训练。主机由上位机控制，通过瘘口气压气流采集装置采集使用者发声时瘘口处的气压与气流信号，使用麦克风采集使用者通过电子人工喉发出的语音。同时主机将采集到的气压气流信号与语音信号通过数据线传送给上位机软件，上位机可在屏幕上显示气压、气流与语音信号，以及事先保存的标准语料的气压、气流与语音信息。同时根据基于瘘口气流与气压信号调节的电子人工喉的控制算法生成控制命令，该命令通过数据线传送给主机，主机根据该命令控制基频可控式电子人工喉的基频。使用者可根据屏幕上标准的气压与气流信号调节自己的瘘口气压与气流，训练自己控制电子人工喉的能力。

本发明的工作特征如下：

(1)主机由上位机控制，通过数据线与上位机进行通讯。主机可以通过瘘口气压气流采集装置采集使用者发声时瘘口处的气压与气流信号；可以通过麦克风采集使用者通过电子人工喉发出的语音；可以在上位机的控制下调节基频可控式电子人工喉的基频。

(2)瘘口气压气流采集装置包括瘘口硅胶罩、气压传感器、气流传感器。可以将使用者发出语音时的气压与气流信号转换为电信号传送给主机。

(3)上位机中储存有基于标准语料库发音的瘘口气压、气流与语音信息，可以将该信息与主机采集的相同语音的气压、气流与语音信息同时显示，引导使用者进行训练。

(4)上位机可根据基于瘘口气流与气压信号调节的电子人工喉的控制算法生成控制命令，该命令通过数据线传送给主机，主机根据该命令控制基频可控式电子人工喉的基频。

一种基于瘘口气流气压信号调控的电子人工喉训练方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：将主机与上位机通过数据线连接，打开训练软件与主机电源；

步骤二：将瘘口气压气流采集装置置于瘘口处，保证瘘口硅胶罩与颈部的良好接触；