Throat Patch
طور بعض الباحثون في جامعة كاليفورنيا رقعة حلقية ذاتية التشغيل ومبتكرة، حيث تمكن الأفراد من التحدث دون استخدام الحبال الصوتية، ويستخدم هذا الجهاز الثوري التعلم الآلي لتفسير حركات العضلات وتحويلها إلى كلام، مما يوفر حلاً جديداً لأولئك الذين فقدوا صوتهم.
وتم تصور مفهوم رقعة الحلق من قبل جون تشين، أستاذ مساعد في الهندسة الحيوية في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، وظهرت الفكرة بعد أن عانى تشين من إجهاد الحبال الصوتية من فترات طويلة من المحاضرات وبدافع من عدم ارتياحه، بدأ في استكشاف طرق غير جراحية لتسهيل الكلام، مما أدى في النهاية إلى تطوير الرقعة المبتكرة.
وتلتصق رقعة الحلق، التي تزن 7.2 جرام فقط، بحلق المستخدم وتترجم حركات العضلات إلى كلام باستخدام الذكاء الاصطناعي، وتم تصميم الجهاز خفيف الوزن لتحمل عرق الجلد وتسخير حركات عضلات المستخدم لتوليد الكهرباء، وبالتالي إلغاء الحاجة إلى بطارية، وفي دراسة نشرت في مجلة Nature Scientific Journal، شرح تشين وفريقه بالتفصيل بناء الرقعة وتشغيلها.
مكونات الجهاز
- الطبقات الخارجية: مصنوعة من السيليكون الناعم والمرن لضمان الراحة والقدرة على التكيف.
- الطبقة الوسطى: تحتوي على السيليكون والمغناطيسات الدقيقة التي تولد مجالاً مغناطيسياً استجابة لحركات العضلات.
- ملفات الأسلاك النحاسية: تحول هذه الملفات التغيرات في المجال المغناطيسي إلى نبضات كهربائية.
- وعندما يحرك مرتديها عضلات الحلق لتشكيل عبارة، يكتشف الجهاز هذه الحركات الدقيقة وينتج إشارات كهربائية، ومن ثم يتم تفسير هذه الإشارات بواسطة خوارزميات التعلم الآلي لتوليد الكلام.
ولضمان الترجمة الدقيقة لحركات العضلات إلى كلام، أجرى تشين وزملاؤه تجربة حيث ارتدى ثمانية مشاركين الرقعة وكرروا خمس عبارات قصيرة 100 مرة لكل منهم، ودربت هذه العملية خوارزمية التعلم الآلي على ربط حركات العضلات المحددة بالعبارات المقابلة، وكشفت الدراسة أن الخوارزمية كانت دقيقة بنسبة 95٪ تقريباً في ترجمة النبضات الكهربائية للرقعة إلى كلام، حتى عندما تم نطق العبارات بصمت.
وعلى الرغم من وعدها، كانت الدراسة محدودة، فقد شمل الاختبار الأولي ثمانية مشاركين فقط بدون اضطرابات في الكلام، وكانت العبارات المستخدمة محدودة، وعلاوة على ذلك، يجب معالجة لوجستيات الإنتاج الضخم قبل أن يتم توزيع الرقعة على نطاق واسع.
ومع ذلك، فإن التأثير المحتمل لهذه التكنولوجيا كبير، ويعاني حوالي 30٪ من الناس من اضطرابات الصوت في مرحلة ما من حياتهم، والحلول الحالية، مثل الحنجرة الكهربائية، غالباً ما تكون جراحية ومكلفة، تقدم رقعة الحلق بديلاً غير جراحي وفعّال من حيث التكلفة يمكن أن يحسن بشكل كبير من نوعية الحياة للعديد من الأفراد.