E-Pflaster: Sprechen ohne Stimmbänder möglich

Elektronisches Pflaster, das Stumme sprechen lässt (Foto: Jun Chen Lab, ucla.edu)

Los Angeles (pte020/02.04.2024/11:30) - Menschen, deren Stimmbänder durch Krebs oder andere Krankheiten zerstört sind, können dank neuem E-Pfaster von Forschern der University of California Los Angeles ( https://www.ucla.edu/ ) (UCLA) künftig wieder normal kommunizieren. Die Experten haben die Tatsache genutzt, dass bei Menschen mit einer derartigen Behinderung die Muskeln, die sie beim Sprechen nutzen würden, auch bei fehlenden Stimmbändern noch aktiv sind. Das E-Pflaster wird daher von außen auf den Kehlkopf geklebt, erfasst diese Bewegungen und setzt sie in Sprache um.

Trefferquote bei fast 95 Prozent

Das bioelektrische System von Jun Chen und seinen Kollegen kann die Bewegungen der Kehlkopfmuskeln einer Person erkennen und diese Signale in hörbare Sprache übersetzen - mit einer Genauigkeit von fast 95 Prozent. Das gelingt durch ein Training des Pflasters mit maschinellem Lernen, bei dem die für jeden Laut charakteristischen Bewegungen der Muskeln erkennt und interpretiert werden.

Dieser Durchbruch ist der jüngste in Chens Bemühungen, Menschen mit Behinderungen zu helfen. Sein Team hat bereits einen Handschuh entwickelt, der die amerikanische Gebärdensprache in Echtzeit in englische Sprache übersetzt, der die Kommunikation mit Menschen ermöglicht, die keine Gebärdensprache beherrschen.

Smartphone als Ausgabeeinheit

Das weiche, dünne, dehnbare Pflaster, das etwas größer ist als ein Quadratzentimeter, besteht aus zwei Komponenten. Die eine erkennt und wandelt Signale, die durch Muskelbewegungen erzeugt werden, in originalgetreue, analysierbare elektrische Signale um. Diese werden in elektrische Signale übersetzt. Die andere Komponente, eine Aktuatorik, setzt diese Sprachsignale in die zugehörigen Worte um.

Die beiden Komponenten enthalten jeweils eine Schicht aus der biokompatiblen Silikonverbindung Polydimethylsiloxan mit elastischen Eigenschaften und flache Kupferspulen für die Stromversorgung. Die Signale werden drahtlos beispielsweise an ein Smartphone geschickt, das mit einer Auswerte-App ausgestattet ist. "Bestehende Lösungen wie tragbare Elektrokehlkopfgeräte sind unbequem, invasiv oder unangenehm. Unser Gerät ist dagegen eine tragbare, nicht-invasive Lösung, die der Mensch, der sie nutzt, kaum auf der Haut spürt", so Chen. Bisher ist sie nur an gesunden Erwachsenen getestet worden. Jetzt sind Versuche mit Menschen geplant, die tatsächlich keine Stimmbänder mehr haben.

(Ende)