- Inovativní náplast pomáhat osobám s poruchou hlasu znovu promluvit
- Náplast snímá pohyby hrtanových svalů a pomocí umělé inteligence je dokáže přeměnit na řeč
- Zařízení vykazuje až 95procentní přesnost
Mluvení je pro mnoho lidí samozřejmostí, ale pro osoby s poruchami hlasu to může být velmi obtížné, ba dokonce někdy nemožné. Nový vynález Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA) by jim ale mohl dát zcela novou naději. Jedná se o tenkou, ohebnou a měkkou náplast, která se přikládá na kůži v místě hrdla a umožňuje lidem s nefunkčními hlasivkami znovu promluvit.
Geniální a funkční!
Princip systému spočívá v monitorování vnějších pohybů hrtanových svalů. Tato schopnost je klíčová pro zachycení sebemenších mechanických aktivit, které jsou zásadní pro proces tvorby řeči. Tyto pohyby ovlivňují magnetické pole speciální náplasti. Náplast je vybavena magnetoelastickým mechanismem, který umožňuje citlivě detekovat změny magnetického pole v důsledku pohybů svalů.
Výsledné změny v magnetickém poli jsou následně zachyceny a převedeny na elektrické signály. Tyto signály jsou pak zpracovány pomocí sofistikovaných algoritmů strojového učení, které jsou schopny tyto signály interpretovat a přeměnit je na řečové signály s vysokou přesností. Zařízení využívá technologii strojového učení k interpretaci signálů z pohybujících se hrtanových svalů a jejich přeměně na slyšitelnou řeč. S přibližně 95% přesností dokáže náplast rozpoznat slova, která chce osoba vyslovit, a generovat odpovídající zvuk.
Toto sofistikované zařízení se skládá ze dvou klíčových komponent. První komponentou je autonomní snímač. Tato část je zodpovědná za sběr a analýzu svalových pohybů, které jsou následně převedeny na elektrické signály. Druhá část systému díky pokročilým algoritmům strojového učení tyto signály dále zpracovává a převádí na řečové impulsy.
Pět nepostradatelných vrstev
Celý systém je rozdělen do pěti vrstev, z nichž každá má svou specifickou úlohu a přispívá k celkové funkčnosti zařízení. Dolní část, která je první vrstvou, tvoří biokompatibilní silikonovou vrstvu z polymeru PDMS. Tato elastická vrstva je klíčová pro schopnost zařízení přizpůsobit se okolnímu prostředí, což zahrnuje různé tvary a povrchy těla, a zároveň minimalizuje potenciální negativní reakce organismu na zařízení.
Nad touto polymerní vrstvou se nachází systém měděných indukčních cívek, které jsou umístěny tak, aby efektivně detekovaly magnetická pole generovaná svalovými pohyby. Tyto cívky jsou klíčové pro přesné zachycení a přenos dat o pohybech svalů do systému.
Střední část systému představuje další vrstvu, která je tvořena magnetomechanickou spojovací vrstvou. Tato vrstva je navržena tak, aby zajistila spolehlivé spojení mezi polymerní vrstvou a měděnými cívkami, což umožňuje efektivní přenos signálů a minimalizuje ztráty dat.
Nad touto vrstvou opět následují měděné cívky a polymer PDMS, které tvoří další vrstvu systému. Tyto prvky jsou důležité pro zachycení a zpracování signálů detekovaných měděnými cívkami a dále je přeměňují na řečové signály s vysokou přesností.
Ovládací komponenta využívá algoritmus strojového učení, který byl vytrénován na rozsáhlém souboru dat obsahujícím signály hrtanových svalů a odpovídající zvukové nahrávky. Algoritmus analyzuje elektrické signály ze snímací komponenty a v reálném čase generuje odpovídající zvuk.
Náplast je biokompatibilní a snadno se aplikuje na kůži. Je tenká a lehká, takže ji lze nosit po celý den bez pocitu nepohodlí. Napájena je miniaturní baterií, která vydrží až 8 hodin na jedno nabití. Náplast by mohla být používána osobami s poruchami hlasu, které ztratily schopnost mluvit v důsledku rakoviny hrtanu, laryngitidy, neurologických poruch nebo jiných onemocnění. Mohla by také sloužit profesionálům, kteří nadměrně zatěžují svůj hlas, jako jsou zpěváci, učitelé a telemarketingoví operátoři. V budoucnu by se náplast mohla dále rozvíjet a používat pro jiné účely, jako je například ovládání chytrých zařízení hlasem nebo diagnostika poruch hlasu.
Náplast je stále ve fázi vývoje a je nutné provést další klinické studie, aby se ověřila její účinnost a bezpečnost u osob s poruchami hlasu. V současné době má omezenou slovní zásobu a je nutné ji dále rozvíjet, aby dokázala generovat komplexní a plynulou řeč. Není jasné, jak náplast zareaguje na různé typy poruch hlasu a jak se bude její výkonnost lišit u jednotlivých pacientů.
