CN109350305A - 一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***及方法，涉及一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***，属于医疗技术领域。是由微型气体传感器、模拟信号转换模块、脉冲宽度调制模块、微型可控电子气泵、簧片人工喉、医用导气管、绑带组成；将微型气体传感器置于全喉切除开口处，测量瘘口中流出气体的流速和流量信号，并将其转化为模拟电信号；再将模拟电信号转换为相应的数字信号；由数字信号调制产生相应的脉冲宽度PWM波；驱动微型可控电子气泵产生与瘘口中气体流量和流速相同的气流，利用医用导气管将微型可控电子气泵产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

Description

一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***及方法

技术领域

本发明涉及一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***，属于医疗技术领域。

背景技术

中晚期喉癌如果累及声带，声带则无法保留，需行全喉切除；而声带振动及喉与口咽之间的气流振动的传递是最为基础和重要的语言成型过程。丧失了声带和完整的气流传送通道，使得全喉切除术后患者不能自主发声，严重影响了术后患者的生活质量。

对于全喉切除术后发声的重建，人们不断探索研究，还未能找到完全恢复发声能力的方法；目前主要有以下几种发声方法：

1、食管发音法在没有机械或仪器的帮助的阶段，食管发声几乎是喉全切患者“说话”的唯一途径，这种方法的原理是以术后咽喉的皱襞或缩窄的食管入口作为“替代声带”，以胸部压力及环咽肌收缩作为“替代声带”的牵拉力，通过嗳气的方式使得食管内空气柱振动产生基音，再通过咽、鼻、口、舌、唇、齿来加工构成语言。

这种方法作为较为原始的术后发声法，需要患者极大地耐心和毅力来接受***的指导来掌握技巧使空气进入食管来完成后续过程；而气力不足，或者软组织瘢痕的形成都可能成为阻碍发声的不良条件。发出的声音由于自身身体条件不同常常较为含混不连贯。

2、发声重建术手术气管造瘘：此种方法是用一段食管粘膜与气管进行造瘘缝合形成代替的发声通道，此种方法手术难度较小，但由于造瘘大小难以精确控制，术后对食管进食通道可能产生障碍，加之误吸感染的风险，常常失败难以达到发声效果；而对于侵犯范围较广需切除食管的患者，更是无法实现。作为此项术式的改良，以空心硅橡胶管代替由食管粘膜形成的发声通道，一定程度上提高了此项技术的成功率，然而橡胶管更换频率较高，1～2年就要通过手术方式更换橡胶管。

3、外置机械喉

(1)簧片式人工喉：是将簧片或橡皮膜充当被切除的声带的角色，置于颈前喉癌术后开口处，通过其开口的气流振动膜片产生基音，再通过橡胶管的传送与气流一起被送入口腔后部进行语言加工，产生语言。但是它也具有自己的局限性，需要安有膜片的盒罩与切口紧密贴合达到气流传导和振动膜片的效果，而喉癌全喉切除的患者，无法要求切口达到同一尺寸的规则切口，与罩盒贴合性差会导致漏气，无法达到发声效果。

(2)电子人工喉：是以电池为动力，将一个能发出持续蜂鸣引起组织振动的电子仪器固定在颈部较为平缓柔软的部位，通过震荡组织引起咽喉部的空气震荡以产生声波继而口咽重构语言。此种机械发声连贯，可长时间发声，对术后患者身体条件无特殊要求；但也需要患者腾出一只手将电子振动装置紧密固定于颈部以保证顺利振动喉部空气；还需在发声时同步的控制开关，以减轻嗓音和提高语言的清晰程度。而作为协助发声仪器，它造价较高，很多术后患者经济条件无法承受。

(3)气压式基频调节电子人工喉(专利号:200910090589.8)，是一种改进的电子人工喉，针对电子人工喉产生的声音的声调在整个说话过程中没有变化，造成电子人工喉语音和正常语音质量不同的缺点，通过气压感应部分检测使用者瘘口处气罩内的气压的变化信号实时调节电子人工喉所产生的声门波信号的基频。声门波基频的改变能够产生不同的声调，从而进一步增加语言可懂度。然而，造价也因此相应的提高，难以普及。

发明内容

为克服电子人工喉造价昂贵以及簧片人工喉由于漏气导致无法发声的缺陷，本发明设计了一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***。本发明所要解决的技术问题，是在使用者说话过程中由人工产生的气流替代使用者气管内气流，并将其先后通入簧片人工喉以及口腔后部进行语言加工，从而产生语言。考虑到簧片人工喉主要由通过其气体的流量和流速驱动，因此本发明需要测量使用者在说话时瘘口内气体的流量和流速。基于此思路，现有气压式基频调节电子人工喉检测瘘口内气体压力的方式不适用于簧片人工喉，其技术特征在于：一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***，包括微型气体传感器、模拟信号转换模块、脉冲宽度调制模块、微型可控电子气泵、簧片人工喉、医用导气管、绑带；将微型气体传感器置于全喉切除开口处，在微型气体传感器两侧与绑带相连固定于颈部，微型气体传感器测量瘘口中流出气体的流速和流量信号，并将其转化为模拟电信号；将所述模拟电信号传递给模拟信号转换模块，由模拟信号转换模块将模拟电信号转换为相应的数字信号；脉冲宽度调制模块根据气体流量和流速值的数字信号调制产生相应的脉冲宽度PWM波；根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵产生与瘘口中气体流量和流速相同的气流，利用医用导气管将微型可控电子气泵产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***的方法，本发明采用的技术方案，其步骤如下：

第一步：将微型气体流量流速传感器置于全喉切除开口处，用于测量使用者的瘘口处流出气体的流速和流量信号，即可得到瘘口中气体流量和流速，并将其转化为与瘘口中气体流量流速对应的模拟电信号；

第二步：利用模拟信号(A/D)转换模块将所述能够表示使用者说话时瘘口中气体流量和流速值的模拟电信号转换为相应的数字信号；

第三步：脉冲宽度调制模块根据所述能够表示气体流量和流速值的数字信号调制产生相应脉冲宽度PWM波；

第四步：所述PWM波根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵产生与使用者说话时瘘口中气体流速和流量相同的气流；

第五步：利用医用导气管将所述微型可控电子气泵产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉以及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

本发明涉及核心发声部分采用气流驱动的簧片人工喉，因此本发明提供的一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***具有造价低，耐用性好，不会造成患者的二次感染，适用各种全喉切除术后患者。

附图说明

图1是本发明的结构图

图2是本发明的工作方法流程框图

如图所示：1、微型气体传感器；2、模拟信号转换模块；3、脉冲宽度调制模块；4、微型可控电子气泵；5、簧片人工喉；6.医用导气管；7、绑带

具体实施方式

以下结合附图1、附图2对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例

如图1所示，一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***，包括微型气体传感器1、模拟信号转换模块2、脉冲宽度调制模块3、微型可控电子气泵 4、簧片人工喉5、医用导气管6、绑带7；将微型气体传感器1置于全喉切除后开口处，在微型气体传感器1两侧与绑带7相连固定于颈部，微型气体传感器1 测量瘘口中流出气体的流速和流量信号，并将其转化为模拟电信号；将所述模拟电信号传递给模拟信号转换模块2，由模拟信号转换模块2将模拟电信号转换为相应的数字信号；脉冲宽度调制模块3根据气体流量和流速值的数字信号调制产生相应的脉冲宽度PWM波；根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵4 产生与瘘口中气体流量和流速相同的气流，利用医用导气管6将微型可控电子气泵4产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉5及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

如图2所示一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***的方法，本发明采用的技术方案，其步骤如下：

第一步：将微型气体传感器1置于颈前全喉切除开口处，用于测量使用者的全喉切除后开口处流出气体的流速和流量信号，即可得到瘘口中气体流量和流速，并将其转化为与瘘口中气体流量流速对应的模拟电信号；

第二步：利用模拟信号转换模块2将所述能够表示使用者说话时瘘口中气体流量和流速值的模拟电信号转换为相应的数字信号；

第三步：脉冲宽度调制模块3根据所述能够表示气体流量和流速值的数字信号调制产生相应脉冲宽度PWM波；

第四步：所述PWM波根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵4产生与使用者说话时瘘口中气体流速和流量相同的气流；

第五步：利用医用导气管6将所述微型可控电子气泵4产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉5以及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

本发明具有造价低，耐用性好，不会造成患者的二次感染，适用各类全喉切除术后患者。

以上所述为本发明的具体实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明的技术方案对本发明所作任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***，其特征在于：包括微型气体传感器、模拟信号转换模块、脉冲宽度调制模块、微型可控电子气泵、簧片人工喉、医用导气管、绑带；将微型气体传感器置于全喉切除开口处，在微型气体传感器两侧与绑带相连固定于颈部，微型气体传感器测量瘘口中流出气体的流速和流量信号，并将其转化为模拟电信号；将所述模拟电信号传递给模拟信号转换模块，由模拟信号转换模块将模拟电信号转换为相应的数字信号；脉冲宽度调制模块根据气体流量和流速值的数字信号调制产生相应的脉冲宽度PWM波；根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵产生与瘘口中气体流量和流速相同的气流，利用医用导气管将微型可控电子气泵产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。

2.一种基于簧片人工喉的气流发声电子辅助***的方法，其特征在于：本发明采用的技术方案，其步骤如下：

第一步：将微型气体流量流速传感器置于全喉切除开口处，用于测量使用者的瘘口处流出气体的流速和流量信号，即可得到瘘口中气体流量和流速，并将其转化为与瘘口中气体流量流速对应的模拟电信号；

第二步：利用模拟信号(A/D)转换模块将所述能够表示使用者说话时瘘口中气体流量和流速值的模拟电信号转换为相应的数字信号；

第三步：脉冲宽度调制模块根据所述能够表示气体流量和流速值的数字信号调制产生相应脉冲宽度PWM波；

第四步：所述PWM波根据不同的脉冲宽度驱动微型可控电子气泵产生与使用者说话时瘘口中气体流速和流量相同的气流；

第五步：利用医用导气管将所述微型可控电子气泵产生的与使用者瘘口中相同的气流先后通入簧片人工喉以及口腔进行语言加工从而帮助使用者发声。