專利名稱：一種利用自然聲道超聲波導(dǎo)效應(yīng)的聲帶振動無損測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲帶振動的非侵入式檢測方法，具體說是一種利用人體聲道的超聲波導(dǎo)效應(yīng)和超聲波的多普勒頻移效應(yīng)檢測聲帶上表面垂直振動的方法。
背景技術(shù)：
聲帶振動是人類語音的聲源，它在嗓音的產(chǎn)生過程中扮演著一個關(guān)鍵的角色。同時，聲帶也是人體重要器官之一，聲帶振動的異常也與很多喉部疾病密切相關(guān)，如聲帶小結(jié)、聲帶水腫等等。因此，聲帶振動信息的檢測，既對認(rèn)識正常和不規(guī)則語音的發(fā)聲機理具有重要價值；也對預(yù)防、診斷、評估某些喉部疾病具有重要的臨床價值。正是由于這些原因，語音矯正、喉病的臨床診療等對定量檢測聲帶振動信息的新技術(shù)都有著迫切的需求。目前用于檢測聲帶振動的常用方法主要有電聲門圖、光聲門圖、喉鏡和高速攝影·內(nèi)窺鏡等幾種檢查方法。電聲門圖是利用發(fā)聲時左右聲帶閉合過程中接觸電阻的變化來間接檢測聲帶的振動情況，它僅對聲帶振動周期的閉合階段有效。光聲門圖是利用發(fā)聲過程中聲門打開階段通光量的變化來間接檢測聲帶的運動情況，它僅對聲帶振動周期的打開階段敏感。電聲門圖和光聲門圖都是檢測與聲帶振動相關(guān)的物理量來反演聲帶振動信息，雖然它們都是無損的非侵入式的測量方法，但是它們只能獲得聲帶側(cè)向振動信息，而且這些信息是相對振動信號，而不是聲帶振動的定量信息(如實際的位移、速度等)。喉鏡和高速攝影內(nèi)窺鏡是另兩種目前臨床經(jīng)常使用的聲帶振動觀察和測量方法。這兩種方法是基于光學(xué)成像手段，但是由于光線的直線傳播特性以及聲道的自然彎曲形狀，采用喉鏡或高速攝影內(nèi)窺鏡對聲帶振動檢測時，必須將光纖伸入聲道或者患者必須保持特定姿勢，因此，這些方法并不是完全非侵入的測量方法，其應(yīng)用范圍受到局限?？偠灾?，目前常用的聲帶振動檢測方法均有其缺點和應(yīng)用局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用人體聲道的自然聲波導(dǎo)效應(yīng)和超聲多普勒效應(yīng)非侵入地?zé)o損測量聲帶表面垂直振動的新方法，該方法對發(fā)聲過程中聲帶表面振動的速度和位移作出定量檢測，為語音矯正、喉病的臨床診療等提供可靠依據(jù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用自然聲道超聲波導(dǎo)效應(yīng)的聲帶振動無損測量方法，包括以下步驟
(1)使用一個Y型導(dǎo)管用來耦合聲道和兩個空氣超聲換能器，一個空氣超聲換能器為發(fā)射用空氣超聲換能器，安裝在Y型導(dǎo)管的第一端口 ；另一個空氣超聲換能器為接收用空氣超聲換能器，安裝在Y型導(dǎo)管的第二端口 ；發(fā)射用空氣超聲換能器與信號發(fā)聲器連接，接收用空氣超聲換能器與信號放大器連接，信號放大器與示波器連接，示波器與計算機連接;
(2)被測量人以正常體位和發(fā)聲習(xí)慣對準(zhǔn)Y型導(dǎo)管的第三端口(未接空氣超聲換能器的端口)進行發(fā)聲；(3)所述信號發(fā)聲器產(chǎn)生頻率為/；的正弦信號，通過發(fā)射用空氣超聲換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，并入射到Y(jié)型導(dǎo)管的第一端口 ；Y型導(dǎo)管引導(dǎo)超聲波進入被檢測者口內(nèi)，聲道將進一步起到自然超聲波導(dǎo)的作用，將超聲信號引導(dǎo)向聲帶；超聲波經(jīng)過聲帶表面反射后，再經(jīng)由聲道傳導(dǎo)回口腔，耦合進Y型導(dǎo)管，并被接收用空氣超聲換能器接收，信號被放大后數(shù)字化采樣并存儲于計算機；
如果作為超聲波反射截面的聲帶表面是一個運動平面，由于超聲多普勒效應(yīng)，反射聲波相對于入射聲波，其頻率將發(fā)生偏移，
權(quán)利要求
1.一種利用自然聲道超聲波導(dǎo)效應(yīng)的聲帶振動無損測量方法，其特征在于包括以下步驟 使用一個Y型導(dǎo)管用來耦合聲道和兩個空氣超聲換能器，一個空氣超聲換能器為發(fā)射用空氣超聲換能器，安裝在Y型導(dǎo)管的第一端口 ；另一個空氣超聲換能器為接收用空氣超聲換能器，安裝在Y型導(dǎo)管的第二端口 ；發(fā)射用空氣超聲換能器與信號發(fā)聲器連接，接收用空氣超聲換能器與信號放大器 連接，信號放大器與示波器連接，示波器與計算機連接； 被測量人以正常體位和發(fā)聲習(xí)慣對準(zhǔn)Y型導(dǎo)管的第三端口進行發(fā)聲； 所述信號發(fā)聲器產(chǎn)生頻率為/;的正弦信號，通過發(fā)射用空氣超聲換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，并入射到Y(jié)型導(dǎo)管的第一端口 ；γ型導(dǎo)管引導(dǎo)超聲波進入被檢測者口內(nèi)，聲道將進一步起到自然超聲波導(dǎo)的作用，將超聲信號引導(dǎo)向聲帶；超聲波經(jīng)過聲帶表面反射后，再經(jīng)由聲道傳導(dǎo)回口腔，耦合進Y型導(dǎo)管，并被接收用空氣超聲換能器接收，信號被放大后數(shù)字化采樣并存儲于計算機； 利用希爾伯特變換對接收到的超聲反射信號進行解調(diào)，獲得多普勒頻率信號fd; 根據(jù)解調(diào)獲得的多普勒頻率信息求得聲帶表面的垂直運動速度 ■f fJJf _ J 4 ￡12 ·= — 0 ^ —； 接著將聲帶表面的垂直運動速度信號對時間進行積分，可以進一步獲得聲帶表面的垂 t直運動位移 Uwt(X)= IuvatCiyii10f-
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用自然聲道超聲波導(dǎo)效應(yīng)的聲帶振動無損測量方法，通過空氣超聲換能器激發(fā)超聲波并將超聲波導(dǎo)入口腔、聲道，超聲波在由人體聲道構(gòu)成的自然聲波導(dǎo)中傳播并到達振動著的聲帶，經(jīng)過聲帶表面的反射，超聲波再經(jīng)由聲道傳回口腔并由空氣超聲換能器檢測反射回波，對反射信號進行數(shù)字化后，再計算反射信號相對發(fā)射信號的頻率偏移，并通過多普勒頻移公式獲得超聲波反射表面(即聲帶表面)的相對運動速度，再對速度值進行積分就可以獲得超聲波反射表面的運動位移信號。本發(fā)明提出的聲帶振動測量方法，無須將超聲換能器伸入到聲道深處，也不需要被檢查的患者保持特定的身體姿勢來伸直聲道，具有更高的安全性和易用性。
文檔編號A61B8/00GK102783973SQ20121027846
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者劉曉峻, 吳丹, 蔣家琪, 陶超 申請人:南京大學(xué)