[發明專利]使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉系統及其基頻調節方法

有效

• 申請號: 201610270925.7
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN107307923B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 牛海軍;王立
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61F2/20
• 分類號: A61F2/20
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

本發明提出一種使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉系統及其基頻調節方法。使用者操作滾輪時，滾輪控制系統利用編碼器將滾輪的轉動角度轉化為編碼信號；信號處理系統將編碼信號解碼，并根據編碼轉換算法生成基頻控制信號，控制微型電?力轉換系統振動，產生基頻變化的電子人工喉語音。該方法可以改變電子喉語音的單一頻率，使其具有聲調變化，提高電子人工喉語音的可懂度。

技術領域

本發明屬于語音缺失患者的語音康復領域，并涉及使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉系統及其基頻調節方法。

背景技術

語音是人類最重要的信息交互方式之一，是人類語言的第一屬性，語言依靠語音實現其社會功能，人類通過語音傳達感情，溝通思想，語音對人類文明的發展起到了重要的推動作用。但是，由于疾病、事故等原因，許多患者不得不接受喉頭切除手術。手術后患者的聲帶隨喉部的切除而切除，使患者失去了語音的功能，無法與外界順利交流，這不僅大大降低了患者的生活質量，也給患者造成了較大的心理壓力，甚至導致自閉、抑郁等心理疾病，給患病者帶來更大的痛苦。

電子人工喉是目前使用最為普遍的一種語音發聲康復輔具，是喉頭切除患者的普遍選擇，但由于其存在明顯的語音缺陷，如頻率單一、語音機械、輻射噪音大等，對患者的使用與日常交流產生了較大的影響。特別是電子喉語音的基頻單一，沒有變化，這常常會導致患者的語義無法通過語調準確的表達。特別是對于使用聲調語音的漢語普通話，無法用電子喉準確的描述聲調給患者的日常交流帶來了很大的不便，也限制了電子人工喉的使用。如何使電子人工喉的發聲基頻產生高低變化，具有重要的研究價值和應用前景，也是目前電子人工喉語音改善方面的研究熱點。目前，使用壓力、肌電信號、瘺口氣壓氣流等生理信號的電子人工喉語音基頻改進方法不斷被提出，但是這些方法都有實現困難，裝置復雜，訓練難度大，基頻改善不完整等缺陷，很多研究尚停留在實驗階段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉基頻調節方法，解決電子人工喉語音基頻單一的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉系統，包括微型電-力轉換系統，滾輪控制系統，信號處理系統和電源模塊。

其中，微型電-力轉換系統的設計可參考本發明人已授權的發明專利：指壓式基頻調節電子人工喉(專利號：200910090549.3)。需要指出的是，本申請旨在保護使用滾輪調節發聲基頻的裝置及使用滾輪的電子人工喉語音基頻調節方法。

滾輪控制系統包括滾輪，編碼器，以及相應的匹配電路。其中，滾輪可用手指操作，起到開關和基頻控制的作用；編碼器可以將滾輪的轉動角度信息轉化為電信號；匹配電路可以將電信號轉化為編碼信號，供信號處理系統讀取。

信號處理系統包括信號調理電路，單片機和基頻控制電路。其中，信號調理電路可以將滾輪控制系統提供的編碼信號解碼，轉化為數字信號；單片機根據編碼轉換算法將數字信號轉化為基頻控制信號，并將基頻控制信號提供給基頻控制電路，基頻控制電路可以將單片機提供的基頻控制信號放大，并驅動微型電-力轉換系統振動，從而發出基頻變化的電子人工喉語音。

根據本發明的一個方面，提供了一種使用滾輪調節發聲基頻的電子人工喉系統，其特征在于包括：

微型電-力轉換系統，用于將基頻控制信號轉化為機械振動，發出基頻變化的電子人工喉語音，

滾輪控制系統，用于將滾輪滾動信息轉化為編碼信號，

信號處理系統，用于將編碼信號解碼，并把編碼信號轉換為基頻控制信號，

電源模塊，為微型電-力轉換系統、滾輪控制系統和信號處理系統提供電力。

根據本發明的另一個方面，提供了基于上述電子人工喉系統的電子人工喉基頻調節方法，其特征在于包括如下步驟：

A)將滾輪的轉動角度信息轉化為電信號；