一种人工喉系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种人工喉系统及控制方法，所述系统包括气管模块，气管模块包括仿生气管、气体分流器、瓣膜片、仿生声带、传感器单元以及气管控制器；气体分流器位于所述仿生气管内部，将仿生气管分隔为呼吸管和发音管；仿生声带位于发音管内；瓣膜片连接于气体分流器的下端；传感器单元位于气体分流器上；传感器单元用于获取仿生气管内的气流数据；气管控制器用于根据气流数据控制生成瓣膜控制信号和声带控制信号；瓣膜片用于根据瓣膜控制信号打开或关闭呼吸管；仿生声带用于根据声带控制信号打开或关闭。本发明专利技术实施例提供的人工喉系统，能够辅助喉部手术切除患者恢复喉部通气和发音供能，保障患者的正常生活。保障患者的正常生活。保障患者的正常生活。

【技术实现步骤摘要】
一种人工喉系统及控制方法


[0001]本申请涉及医疗设备
，特别涉及一种人工喉系统及控制方法。

技术介绍

[0002]语音是人类最基本、最有效最、最重要的交流手段，不仅可以传递语言信息，还可以携带不同的情绪信息。然而世界上有众多喉癌及其他严重的喉病患者，经历全喉切除手术的患者会失去发声功能，承受巨大的身心痛苦。
[0003]经历喉部手术的患者需要解决吞咽与发音问题，从而重建发声功能，恢复语言交流能力。

技术实现思路

[0004]为解决现有的全喉切除手术后的患者的吞咽与发声问题，本申请提供一种人工喉系统，能够辅助患者恢复喉部通气和发音功能。
[0005]该技术方案如下：一方面，提供了一种人工喉系统，包括气管模块；所述气管模块包括仿生气管、气体分流器、瓣膜片、仿生声带、传感器单元以及气管控制器；所述气体分流器位于所述仿生气管内部，通过机械关节与所述仿生气管连接，并将所述仿生气管分隔为呼吸管和发音管；所述仿生声带位于所述发音管内；所述瓣膜片连接于所述气体分流器的下端；所述传感器单元位于所述气体分流器上；所述气管控制器分别与传感器单元、所述瓣膜片以及所述仿生声带通信连接；所述传感器单元用于获取所述仿生气管内的气流数据，并向所述气管控制器发送所述气流数据；所述气管控制器用于根据所述气流数据控制生成瓣膜控制信号和声带控制信号；所述瓣膜片用于根据所述瓣膜控制信号打开或关闭所述呼吸管；所述仿生声带用于根据所述声带控制信号打开或关闭。
[0006]在一些实施例中，所述仿生声带包括固定部分和可调部分，所述固定部分位于所述仿生气管的管壁上，所述可调部分位于所述气体分流器的发音管面上；当无需发音时所述固定部分和所述可调部分的边缘分开，当需要发音时所述固定部分和所述可调部分的边缘紧贴。
[0007]在一些实施例中，所述气流数据包括气体流速数据和气压数据，所述传感器单元包括流速传感器、气压传感器；所述流速传感器位于所述气体分流器的呼吸管面；所述气压传感器位于所述气体分流器的发音管面，且在所述仿生声带以下；所述流速传感器用于获取所述呼吸管内的气体流速数据；所述气压传感器用于获取所述发音管内的气压数据。
[0008]在一些实施例中，所述系统还包括会厌模块；所述会厌模块包括机械会厌、舌面摄像头、吞咽信号识别器以及会厌控制器；所述机械会厌的尾端连接舌根和喉部软组织，所述舌面摄像头和所述吞咽信号识别器设置在所述机械会厌上，所述会厌控制器分别与所述舌面摄像头、所述吞咽信号识别器以及所述机械会厌通信连接。
[0009]所述舌面摄像头用于获取并向所述会厌控制器发送舌面图像，所述吞咽信号识别器用于获取并向所述会厌控制器发送吞咽信号，所述会厌控制器用于基于所述舌面图像和所述吞咽信号生成会厌控制信号，所述机械会厌用于根据所述会厌控制信号运动。
[0010]在一些实施例中，所述机械会厌包括主体和边缘，所述主体为可卷曲及展开的片状结构，所述边缘为连接在主体左右两侧的片状结构；当所述主体向下卷曲时，所述边缘向下弯折，与所述主体呈钝角，以覆盖喉口；当所述主体向上卷曲时，所述边缘向上弯折，与所述主体呈钝角；以开放喉口。
[0011]在一些实施例中，所述机械会厌的主体和边缘为合页联动的片状结构。
[0012]在一些实施例中，所述人工喉系统还包括第一供能模块和第二供能模块，所述第一供能模块位于人体外部，用于将电能转换为电磁能，并向所述第二供能模块传输电磁能；所述第二供能模块位于人体内部，用于将所述第一供能模块传输的电磁能转换为电能，并为所述会厌模块和所述气管模块供电。
[0013]在一些实施例中，所述第一供能模块为围脖状，以放置于人体颈部。
[0014]另一方面，提供了一种人工喉控制方法，应用于如上所述的系统，所述方法包括：获取呼吸管内的气流率数据，若所述气流率数据大于预设的第一阈值，则控制瓣膜片关闭所述呼吸管，以使气体由发音管突破仿生声带发音；在所述瓣膜片关闭所述呼吸管后，获取发音管内的气压数据，若所述气压数据小于或等于所述第二阈值，则控制所述瓣膜片打开所述呼吸管，以使气体由所述呼吸管进出。
[0015]在一些实施例中，所述方法还包括：获取舌面图像和吞咽信号，基于所述舌面图像和吞咽信号判断是否进行吞咽动作；若判定进行吞咽动作，则控制所述机械会厌遮挡所述仿生气管；若判定所述吞咽动作结束，则控制所述机械会厌打开所述仿生气管。
[0016]本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本专利技术实施例提供了一种人工喉系统及控制方法，包括气管模块；所述气管模块包括仿生气管、气体分流器、瓣膜片、仿生声带、传感器单元以及气管控制器；所述气体分流器位于所述仿生气管内部，通过机械关节与所述仿生气管连接，并将所述仿生气管分隔为呼吸管和发音管；所述仿生声带位于所述发音管内；所述瓣膜片连接于所述气体分流器的下端；所述传感器单元位于所述气体分流器上；所述气管控制器分别与传感器单元、所述瓣膜片以及所述仿生声带通信连接；所述传感器单元用于获取所述仿生气管内的气流数据，并向所述气管控制器发送所述气流数据；所述气管控制器用于根据所述气流数据控制生成瓣膜控制信号和声带控制信号；所述瓣膜片用于根据所述瓣膜控制信号打开或关闭所述呼吸管；所述仿生声带用于根据所述声带控制信号打开或关闭。本专利技术实施例提供的人工喉系统，能够辅助喉部手术切除患者恢复喉
部通气和发音供能，保障患者的正常生活。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统的结构示意图；图2示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中气管模块的结构示意图；图3示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中仿生声带的结构示意图；图4示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中仿生声带的结构示意图；图5示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中仿生声带的结构示意图；图6示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中会厌模块的结构示意图；图7示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中会厌模块的结构示意图；图8示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉系统中会厌模块的结构示意图；图9示出了本申请一个示例性实施例提供的人工喉控制方法的实现流程示意图。
具体实施方式
[0019]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将接合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0020]本申请提供的人工喉系统，可以辅助患者恢复喉部通气和发音功能。
[0021]为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工喉系统，其特征在于，所述系统包括气管模块；所述气管模块包括仿生气管、气体分流器、瓣膜片、仿生声带、传感器单元以及气管控制器；所述气体分流器位于所述仿生气管内部，通过机械关节与所述仿生气管连接，并将所述仿生气管分隔为呼吸管和发音管；所述仿生声带位于所述发音管内；所述瓣膜片连接于所述气体分流器的下端；所述传感器单元位于所述气体分流器上；所述气管控制器分别与传感器单元、所述瓣膜片以及所述仿生声带通信连接；所述传感器单元用于获取所述仿生气管内的气流数据，并向所述气管控制器发送所述气流数据；所述气管控制器用于根据所述气流数据控制生成瓣膜控制信号和声带控制信号；所述瓣膜片用于根据所述瓣膜控制信号打开或关闭所述呼吸管；所述仿生声带用于根据所述声带控制信号打开或关闭。2.根据权利要求1所述的一种人工喉系统，其特征在于，所述仿生声带包括固定部分和可调部分，所述固定部分位于所述仿生气管的管壁上，所述可调部分位于所述气体分流器的发音管面上；当无需发音时所述固定部分和所述可调部分的边缘分开，当需要发音时所述固定部分和所述可调部分的边缘紧贴。3.根据权利要求1所述的一种人工喉系统，其特征在于，所述气流数据包括气体流速数据和气压数据，所述传感器单元包括流速传感器、气压传感器；所述流速传感器位于所述气体分流器的呼吸管面；所述气压传感器位于所述气体分流器的发音管面，且在所述仿生声带以下；所述流速传感器用于获取所述呼吸管内的气体流速数据；所述气压传感器用于获取所述发音管内的气压数据。4.根据权利要求1所述的一种人工喉系统，其特征在于，所述系统还包括会厌模块；所述会厌模块包括机械会厌、舌面摄像头、吞咽信号识别器以及会厌控制器；所述机械会厌的尾端连接舌根和喉部软组织，所述舌面摄像头和所述吞咽信号识别器设置在所述机械会厌上，所述会厌控制器分别与所述舌面摄像头、所述吞咽信号识别器以及所述机械会厌通信连接；所述舌面摄像头用于获取并...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，
申请(专利权)人：首都医科大学附属北京同仁医院，
类型：发明
国别省市：