questa toppa ispirata agli origami restituisce loro la parola


Nel mondo, circa un terzo delle persone (30%) soffre di problemi vocali almeno una volta nella vita. Che si tratti di un semplice affaticamento temporaneo dovuto al parlare troppo che porta ad un'alterazione del linguaggio (o disfonia), ad un'estinzione della voce (chiamata anche afonia), a noduli o anche ad un caso più serio cancro alla laringe o tracheotomia, un'innovazione mira a dare speranza ai pazienti che hanno perso la parola a causa delle corde vocali. Una patch ispirata agli origami giapponesi e potenziata dall'intelligenza artificiale promette di decodificare i movimenti della gola per permettergli di esprimersi nuovamente.

Un cerotto per riacquistare la parola quando le nostre corde vocali ci abbandonano

È stato dopo aver trascorso diverse ore a parlare e a sentire la voce stancarsi che Jun Chen (l'autore principale di questo studio e docente presso l'Università della California, a Los Angeles) ha avuto l'idea di inventare una soluzione per aiutare la voce le corde per esprimersi bene germinano nella mente. Naturalmente, questo tipo di dispositivo non è una novità. “ Esistono già sensori e altoparlanti a gola morbida realizzati con materiali come fluoruro di polivinilidene (PVDF), nanofili d'oro o grafene », ricorda Ziyuan Che, il collega con cui ha co-scritto questo lavoro e specialista in biomateriali. Tuttavia, questi sensori non sono espandibili. Possono quindi esserlo particolarmente scomodo. A questo si aggiunge il fatto che possono mostrarsi impreciso nel rilevamento del parlato.

Esistono anche dispositivi medici come l'elettrolaringe. Tuttavia, possono esserlo piuttosto invasivo e talvolta costoso. Non tutti i pazienti quindi ne hanno accesso. L'uso di sistemi basati su testo scritto o simboli per esprimersi non sostituisce completamente la parola.

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Nel loro studio pubblicato il 12 marzo sulla rivista Nature Communications, questi due ricercatori spiegano come sono riusciti a superare queste sfide fornendo una soluzione più pratica e meno invasiva grazie a un nuovissimo cerotto. Composto da diversi quadrati più piccoli, questo quadrato di tre centimetri si ispira al kirigami. Combina l'arte giapponese della piegatura (origami) e il taglio preciso e simmetrico. Completamente impermeabile, il cerotto va applicato sulla laringe. Grazie alla sua flessibilità e alla presentazione intelligente, potrà adattarsi bene alla pelle e seguire i movimenti dei muscoli.

cerotto per riacquistare la parola quando le nostre corde vocali ci deludono
Crediti: Jun Chen Lab/UCLA

Come funziona concretamente questa tecnologia?

È composto da cinque strati molto sottili, tra cui uno strato di polidimetilsilossano (PDMS), un silicone che beneficia sia di proprietà elastiche che isolanti, nonché uno strato di rame, il tutto per una spessore totale circa 1,5 mm. Questi due componenti sono inoltre separati da una miscela intermedia di PDMS e micromagneti. Lo strato intermedio gioca in realtà un ruolo cruciale qui. Sarà lei infatti a seguire i movimenti dei muscoli della gola che si contraggono quando si parla e a registrarli prima di produrre un segnale elettrico e trasmetterli sotto forma di campo magnetico all'intelligenza artificiale (AI). Quest'ultimo lo farà quindi analizzare questi segnali elettrici e tradurli in parole o frasi. L’apprendimento automatico consentirà inoltre all’intelligenza artificiale di migliorare nel tempo per trascrivere meglio il parlato. Infine, le proprietà magnetoelastiche della presente invenzione rendono possibile rilevare il parlato e condividerlo fedelmente senza dipendere dalle corde vocali.

Inoltre, è un processo che si autoalimenta. Pertanto non richiede nessuna fonte di energia esternache si tratti di una cella o di una batteria, ciò potrebbe rendere il dispositivo meno leggero, pratico e piacevole da indossare.

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cerotto per riacquistare la parola senza corde vocali
Crediti: Jun Chen Lab/UCLA

Risultati molto incoraggianti

Per testare il loro cerotto, i ricercatori hanno effettuato prove con otto partecipanti che non avevano problemi di linguaggio. Ogni volontario doveva ripetere cinque brevi frasi cento volte, tra cui “ Buon Natale« , « io amo« , « Spero che la tua esperienza vada bene  » così come  » Non mi fido di te“. Durante questo periodo, il programma ha monitorato i movimenti della gola per imparare ad associarli a queste espressioni. Durante i test, l’algoritmo è poi riuscito a riconoscere queste frasi con una precisione incoraggiante del 95%sia che siano stati pronunciati ad alta voce o senza parlare.

Questo è certamente un piccolo esempio di frasi, ma è solo l'inizio. Come afferma Ziyuan Che, “ con dati sufficienti raccolti dall'utente, riteniamo che sia possibile addestrare un algoritmo a farlo tradurre qualsiasi frase pronunciata dal paziente « . Inoltre, durante un altro test che questa volta ha coinvolto tre partecipanti e altre dieci frasi, la precisione era del 93%. Tuttavia, gli scienziati devono ancora lavorare sullo sviluppo di una versione più avanzata e continuare i test prima di considerarne la commercializzazione.





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