一种用于实现几乎不可察觉且极其坚固的静音语音传输的传感器内置通信电子纺织品

《Nature Communications》：An in-sensor communication electronic textile for imperceptible and ultrarobust silent speech

　　

摘要

发声器官受损的失语症患者在交流方面面临巨大障碍，因此能够解码无声言语变得至关重要。尽管无法听到语音，但患者仍能进行细微的多肌肉活动。这为能够可靠解码无声言语的感知方式提供了生理学基础。然而，传统的麦克风和压电薄膜容易受到色散与保真度之间的矛盾影响，且在复杂环境中容易受到外部干扰，同时还受到感知与通信分离的限制。在这里，我们介绍了一种集成在传感器中的通信围巾接口，该接口能够无形中捕捉多肌肉活动并极其稳健地解码无声言语。通过将基于表面等离子体的电磁生理通信技术与超材料拓扑结构相结合，该系统实现了色散调节的空间选择性与超高保真度（7 fs2）之间的完美平衡，从而能够进行相位分辨并精确捕捉多肌肉活动。这种设计既简洁又信息丰富，彻底突破了感知与通信分离、麦克风以及压电薄膜的局限性，在复杂环境中显著降低了运动伪影（24,300%）、电磁干扰（46.4 dB）和噪声（33.44 dB）。结合机器学习技术，该接口的识别准确率达到98.7%，并支持辅助交互和睡眠呼吸暂停监测。该接口将超材料电磁学与人体电生理学相结合，为电磁生理通信和适应性肌源性接口技术树立了一个变革性的范例。