專(zhuān)利名稱(chēng)：使用語(yǔ)音信號(hào)的喉部頻閃觀測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于結(jié)合內(nèi)窺鏡來(lái)對(duì)聲帶照相的喉部頻閃觀測(cè)儀，且更明確地
說(shuō)，涉及一種使用麥克風(fēng)來(lái)使光發(fā)射與語(yǔ)音信號(hào)同步的喉部頻閃觀測(cè)儀。
背景技術(shù)：
頻閃觀測(cè)儀是將周期性閃爍的光輻射到快速旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的物體且進(jìn)而使得所述
物體能夠被觀測(cè)為似乎其靜止或緩慢移動(dòng)的儀器。喉部頻閃觀測(cè)儀使光發(fā)射操作與聲帶的 基本頻率同步，進(jìn)而使得用戶(hù)能夠觀測(cè)在說(shuō)話期間不斷振動(dòng)但看起來(lái)似乎在一個(gè)相點(diǎn)處?kù)o
止或緩慢移動(dòng)的聲帶。此類(lèi)喉部頻閃觀測(cè)儀是用于檢查聲帶的微小損傷、聲帶癱瘓的預(yù)后 等的有用儀器。 事實(shí)上，喉部頻閃觀測(cè)儀并不是在每個(gè)循環(huán)中均展示圖像而是展示從許多連續(xù)喉 部循環(huán)的圖像獲得的合成圖像。因此，喉部頻閃觀測(cè)儀本質(zhì)上使頻閃觀測(cè)儀信號(hào)與聲帶的 基本頻率同步。然而，在喉部頻閃觀測(cè)儀檢查中使頻閃觀測(cè)儀信號(hào)與聲帶的基本頻率同步
的過(guò)程是非常復(fù)雜的。另外，當(dāng)同步不完全時(shí)，無(wú)法正確地觀測(cè)到聲帶的振動(dòng)。
換句話說(shuō)，開(kāi)發(fā)喉部頻閃觀測(cè)儀所具有的最困難問(wèn)題是尋找準(zhǔn)確地檢測(cè)受檢人聲 帶的基本頻率(即，音調(diào))的方法以及產(chǎn)生在一個(gè)循環(huán)中具有顯著差異的峰值的方法。
迄今，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出以下音調(diào)檢測(cè)方法。第一種方法使用舌動(dòng)電流描記器(EGG)，其 由當(dāng)前上市的大多數(shù)喉部頻閃觀測(cè)儀所使用。EGG始終展示在一個(gè)頻率中具有一個(gè)峰值的 波形，同時(shí)使用差異化EGG來(lái)準(zhǔn)確地檢測(cè)聲門(mén)閉合瞬間，且因此比其它方法優(yōu)選。然而，另 外需要EGG裝置，且在每次檢查中將電極放置在受檢人甲狀軟骨板的任一側(cè)上。另外，EGG 裝置具有較大體積，且因此難以移動(dòng)。此外，EGG裝置非常昂貴且無(wú)法在除大學(xué)醫(yī)院以外的 大多數(shù)醫(yī)院中使用。 第二種方法使用振動(dòng)拾音。將患者的語(yǔ)音信號(hào)感測(cè)為振動(dòng)且在特定信號(hào)處理之后 使其與光發(fā)射同步。作為振動(dòng)拾音，可使用振動(dòng)傳感器等。當(dāng)由用于振動(dòng)測(cè)量的傳感器測(cè) 量到聲帶振動(dòng)和氣道壓力變化時(shí)，可直接提取對(duì)應(yīng)于聲襞振動(dòng)的基本頻率的音調(diào)，這不同 于穿過(guò)發(fā)聲器官且具有各種高頻率的語(yǔ)音。 根據(jù)第三種方法，由與麥克風(fēng)連接且放置在聲門(mén)下甲狀軟骨板上的聽(tīng)診器檢測(cè)音 調(diào)。20世紀(jì)80年代所開(kāi)發(fā)的所有喉部頻閃觀測(cè)儀均使用這種方法，但現(xiàn)今其使用正在衰 減。這是因?yàn)榈谌N方法在音調(diào)檢測(cè)中比使用EGG裝置的第一種方法略微不準(zhǔn)確，且將聽(tīng) 診器放置在患者頸部較不方便。 大多數(shù)男性和女性患者的語(yǔ)音信號(hào)的峰值分布在120Hz到900Hz的頻帶內(nèi)，且峰 值點(diǎn)的頻率快速改變。因此，當(dāng)使用麥克風(fēng)時(shí)，難以檢測(cè)基波信號(hào)的峰值，且在與峰值信號(hào) 檢測(cè)直接相關(guān)的自動(dòng)增益控制(AGC)操作的速度中存在問(wèn)題。因此，無(wú)法相對(duì)于大多數(shù)語(yǔ) 音樣本來(lái)準(zhǔn)確地確定頻閃觀測(cè)儀的光發(fā)射循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明提供一種喉部頻閃觀測(cè)儀，其移除不包括語(yǔ)音信號(hào)的基本頻率的諧波分量
的峰值信號(hào)，以防止峰值點(diǎn)的不規(guī)則移動(dòng)且實(shí)現(xiàn)與頻閃燈光的完全同步。技術(shù)解決方案
本發(fā)明揭示一種喉部頻閃觀測(cè)儀，其包括喉部?jī)?nèi)窺鏡，其包括用于對(duì)患者聲帶照 相的照相單元和用于照射待照相部位的光源；麥克風(fēng)，其用于感測(cè)患者的語(yǔ)音；高通濾波 器，其用于使從麥克風(fēng)輸出的語(yǔ)音信號(hào)中的100Hz或100Hz以上的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；低通濾 波器，其用于從自高通濾波器輸出的語(yǔ)音信號(hào)移除諧波分量的信號(hào)，且僅使基本頻帶中的 語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；峰值檢測(cè)器，其用于檢測(cè)從低通濾波器輸出的語(yǔ)音信號(hào)的峰值且獲得音調(diào)； 以及控制器，其用于控制光源以響應(yīng)于從峰值檢測(cè)器輸出的信號(hào)而間歇性地發(fā)射光，且控 制照相單元以根據(jù)是否間歇性地發(fā)射光而操作。
所述麥克風(fēng)可以不放置在患者身體上。 低通濾波器可使350Hz或350Hz以下的信號(hào)通過(guò)。喉部頻閃觀測(cè)儀可進(jìn)一步包括 放大器，其用于放大從低通濾波器輸出的語(yǔ)音信號(hào)且將經(jīng)放大的語(yǔ)音信號(hào)傳送到峰值檢測(cè)器。
喉部頻閃觀測(cè)儀可進(jìn)一步包括顯示器，其用于顯示由照相單元獲取的喉部圖像。 光源可使用發(fā)光二極管(LED)。照相單元可為電荷耦合裝置(CCD)相機(jī)。
有益效果
如從以上描述明白，根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀在不將任何機(jī)械 儀器放置在患者頸部的情況下使用附接到其的麥克風(fēng)來(lái)使受檢人的語(yǔ)音信號(hào)中的低帶信 號(hào)通過(guò)，且因此與頻閃燈光完全同步。




本發(fā)明的示范性實(shí)施例且連同所述描述用以解釋本發(fā)明的各方面，包括
附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解且附圖并入在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的圖1中所展示的低通濾波器的電路圖。 圖3、5和7說(shuō)明輸入到根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的患者語(yǔ)音信
號(hào)的輸入頻譜，且圖4、6和8說(shuō)明從根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀輸出的患
者語(yǔ)音信號(hào)的輸出頻譜。 圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的輸入與輸出信號(hào)之間的 變化。
具體實(shí)施例方式
下文參看附圖來(lái)更全面地描述本發(fā)明，在附圖中展示本發(fā)明的示范性實(shí)施例。然 而，本發(fā)明可以許多不同形式來(lái)體現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于本文中所陳述的示范性實(shí)施例。而 是，提供這些示范性實(shí)施例以使得本揭示內(nèi)容為透徹的，且將把本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中的相同參考數(shù)字指示相同元件。
〈示范性實(shí)施例>
下文將參看附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。 圖1是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的框圖。參看圖l，根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀包含麥克風(fēng)100、高通濾波器101、低通濾波器102、放大器103、峰值檢測(cè)器104、顯示器110、相位調(diào)整器105、控制器106和喉部?jī)?nèi)窺鏡107。
麥克風(fēng)100用以感測(cè)患者的語(yǔ)音信號(hào)。不同于常規(guī)技術(shù)，麥克風(fēng)100不是放置在患者的頸部等。從麥克風(fēng)100輸出的語(yǔ)音信號(hào)穿過(guò)高通濾波器101和低通濾波器102。
高通濾波器101僅使語(yǔ)音信號(hào)中的高頻帶的信號(hào)通過(guò)。在此示范性實(shí)施例中，高通濾波器101用以獲得100Hz或100Hz以上的語(yǔ)音信號(hào)，因?yàn)樾∮?00Hz的語(yǔ)音信號(hào)是沒(méi)有意義的，如下文描述。 低通濾波器102僅使語(yǔ)音信號(hào)中的低頻帶的信號(hào)通過(guò)。在此示范性實(shí)施例中，低通濾波器102可使350Hz或350Hz以下的信號(hào)通過(guò)。男性的語(yǔ)音信號(hào)的峰值點(diǎn)不規(guī)則地分布在120Hz到600Hz的頻帶內(nèi)，且女性的語(yǔ)音信號(hào)的峰值點(diǎn)不規(guī)則地分布在250Hz到900Hz的頻帶內(nèi)。因此，大多數(shù)男性和女性患者的語(yǔ)音的峰值點(diǎn)不規(guī)則地分布在120Hz到900Hz的頻帶內(nèi)。由于峰值點(diǎn)的頻率快速地改變，所以低通濾波器102用以移除峰值信號(hào)的諧波分量，從而僅留下基本頻率。 圖2是圖1所展示的低通濾波器的電路圖，所述低通濾波器是使用運(yùn)算放大器(OP-AMP)設(shè)計(jì)的第五級(jí)有源濾波器。 放大器103用以用特定比率放大低通語(yǔ)音信號(hào)，且促進(jìn)峰值檢測(cè)。 峰值檢測(cè)器104用以在語(yǔ)音波形的一個(gè)循環(huán)中檢測(cè)一個(gè)峰值且獲得語(yǔ)音信號(hào)的
音調(diào)。這是因?yàn)楸仨殢淖喳溈孙L(fēng)收集的語(yǔ)音信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確的音調(diào)以使頻閃觀測(cè)儀的光源與
語(yǔ)音信號(hào)同步。相位調(diào)整器105用以調(diào)整峰值被檢測(cè)的信號(hào)的相位。 控制器106控制光源108以響應(yīng)于從相位調(diào)整器105輸入的信號(hào)而間歇性地發(fā)射光，且控制照相單元109以根據(jù)是否間歇性地發(fā)射光而對(duì)患者的喉部照相。因此，與患者的語(yǔ)音信號(hào)的頻率同步地重復(fù)接通和斷開(kāi)光源108。 喉部?jī)?nèi)窺鏡107既定觀測(cè)喉部的狀態(tài)，且可使用任何眾所周知的喉部?jī)?nèi)窺鏡。如圖1所說(shuō)明，喉部?jī)?nèi)窺鏡107包括照相單元109和光源108。照相單元109既定對(duì)喉部(即，聲帶)的狀態(tài)照相，且可使用一般較小的電荷耦合裝置(CCD)相機(jī)。此處，照相單元109的透鏡可安置在內(nèi)窺鏡107的前部末端處，且CCD相機(jī)、驅(qū)動(dòng)器電路等可安置在內(nèi)窺鏡107的后部部分處。光源108安裝在鄰近于照相單元109的透鏡處，且將光輻射到聲帶，進(jìn)而充當(dāng)照明設(shè)備。光源108可使用發(fā)光二極管(LED)以降低功率消耗、生產(chǎn)成本和重量。明確地說(shuō)，白色LED可為優(yōu)選的。光源108可包括多個(gè)LED以產(chǎn)生用戶(hù)所想要的亮度。
將以此方式獲取的圖像傳送到顯示器IIO，使得醫(yī)生可觀測(cè)所述圖像。顯示器110可為任何顯示構(gòu)件，例如液晶顯示器(LCD)。 根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的上述喉部頻閃觀測(cè)儀包括內(nèi)窺鏡，但另一示范性實(shí)施例可具有除內(nèi)窺鏡以外的相同構(gòu)造。當(dāng)不包括內(nèi)窺鏡時(shí)，根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀可結(jié)合具有光源和照相單元的眾所周知的內(nèi)窺鏡來(lái)使用。另外，根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀可為有線的且使用一般電源，或使用電池和無(wú)線收發(fā)器來(lái)運(yùn)作。 下文將描述本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例。
圖3、5和7說(shuō)明輸入到根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的患者的語(yǔ)音 信號(hào)的輸入頻譜，且圖4、6和8說(shuō)明從根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀輸出的 患者的語(yǔ)音信號(hào)的輸出頻譜。參看圖3、5和7，患者的語(yǔ)音信號(hào)的輸入頻譜的峰值頻率為 699. 83Hz、592. 16Hz和925. 93Hz。參看圖4、6和8，通過(guò)高通濾波器和低通濾波器從根據(jù) 本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀輸出的患者的語(yǔ)音信號(hào)的輸出頻譜的峰值頻率為 172. 27Hz、150. 73Hz和301. 46Hz。 圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的喉部頻閃觀測(cè)儀的輸入與輸出信號(hào)之間的 變化。在圖9中，曲線601指示輸入語(yǔ)音信號(hào)，且曲線602指示從根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例 的喉部頻閃觀測(cè)儀輸出的語(yǔ)音信號(hào)?？梢钥吹剑逯翟谳敵鲂盘?hào)比在輸入信號(hào)中要明顯。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下在本發(fā)明 中做出各種修改和改變。因此，希望本發(fā)明涵蓋對(duì)本發(fā)明的修改和改變，只要其屬于所附權(quán) 利要求書(shū)及其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種喉部頻閃觀測(cè)儀，其包含喉部?jī)?nèi)窺鏡，其包括用于對(duì)患者的聲帶照相的照相單元和用于照射待照相部位的光源；麥克風(fēng)，其用于感測(cè)所述患者的語(yǔ)音；高通濾波器，其用于使從所述麥克風(fēng)輸出的語(yǔ)音信號(hào)中的100Hz或100Hz以上的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；低通濾波器，其用于從自所述高通濾波器輸出的所述語(yǔ)音信號(hào)移除諧波分量的信號(hào)，且僅使基本頻帶中的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；峰值檢測(cè)器，其用于檢測(cè)從所述低通濾波器輸出的所述語(yǔ)音信號(hào)的峰值且獲得音調(diào)；以及控制器，其用于控制所述光源以響應(yīng)于從所述峰值檢測(cè)器輸出的信號(hào)而間歇性地發(fā)射光，且控制所述照相單元以根據(jù)是否間歇性地發(fā)射所述光而操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其中所述麥克風(fēng)不放置在所述患者的身體上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其中所述低通濾波器使350Hz或350Hz以 下的信號(hào)通過(guò)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其進(jìn)一步包括放大器，其用于放大從所述低通濾波器輸出的所述語(yǔ)音信號(hào)且將所述經(jīng)放大的語(yǔ)音信 號(hào)傳送到所述峰值檢測(cè)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其進(jìn)一步包含 顯示器，其用于顯示由所述照相單元獲取的喉部圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其中所述光源使用發(fā)光二極管(LED)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的喉部頻閃觀測(cè)儀，其中所述照相單元為電荷耦合裝置(CCD) 相機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用語(yǔ)音信號(hào)的喉部頻閃觀測(cè)儀。所述喉部頻閃觀測(cè)儀包括用于對(duì)患者的聲帶照相的照相單元和用于照射待照相部位的光源；麥克風(fēng)，其用于感測(cè)所述患者的語(yǔ)音；高通濾波器，其用于使從所述麥克風(fēng)輸出的語(yǔ)音信號(hào)中的100Hz或100Hz以上的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；低通濾波器，其用于從自所述高通濾波器輸出的所述語(yǔ)音信號(hào)移除諧波分量的信號(hào)，且僅使基本頻帶中的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)；峰值檢測(cè)器，其用于檢測(cè)從所述低通濾波器輸出的所述語(yǔ)音信號(hào)的峰值且獲得音調(diào)；以及控制器，其用于控制所述光源以響應(yīng)于從所述峰值檢測(cè)器輸出的信號(hào)而間歇性地發(fā)射光，且控制所述照相單元以根據(jù)是否間歇性地發(fā)射所述光而操作。
文檔編號(hào)A61B1/267GK101730499SQ200880023243
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者崔范永, 樸京慧, 樸鐘元, 權(quán)奇植, 李峻一, 李謹(jǐn)春, 金柄哲 申請(qǐng)人:尤米蒂科有限公司