Speaking without vocal folds using a machine-learning-assisted wearable sensing-actuation system

可穿戴计算机 计算机科学 声带 人机交互 可穿戴技术 人工智能 语音识别 嵌入式系统 医学 解剖
作者
Ziyuan Che,Wenjun Xiao,Jing Xu,Chuanzhi Duan,Tianqi Zheng,Jun Chen
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45915-7
摘要

Abstract Voice disorders resulting from various pathological vocal fold conditions or postoperative recovery of laryngeal cancer surgeries, are common causes of dysphonia. Here, we present a self-powered wearable sensing-actuation system based on soft magnetoelasticity that enables assisted speaking without relying on the vocal folds. It holds a lightweighted mass of approximately 7.2 g, skin-alike modulus of 7.83 × 10 5 Pa, stability against skin perspiration, and a maximum stretchability of 164%. The wearable sensing component can effectively capture extrinsic laryngeal muscle movement and convert them into high-fidelity and analyzable electrical signals, which can be translated into speech signals with the assistance of machine learning algorithms with an accuracy of 94.68%. Then, with the wearable actuation component, the speech could be expressed as voice signals while circumventing vocal fold vibration. We expect this approach could facilitate the restoration of normal voice function and significantly enhance the quality of life for patients with dysfunctional vocal folds.
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