基于石墨烯的可穿戴应变传感器可以检测并播报默读文字

得益于嵌入式超敏织物基应变传感技术，研究人员表示该可穿戴“智能” 语音识别项圈有望开创无声语音接口（SSI）领域新纪元。

在诸如背景噪音嘈杂或人体发声功能损伤等语音交流有障碍的情况下，无声语音接口（SSI）系统作为一种前沿的解决方案，可以使语音交流在不发声的情况下进行。所以，这是一种使用人机交互的电子唇读技术。

这款佩戴在脖子上的智能项圈能够捕捉喉咙的细微活动，被应变传感器采集作为电子信号输入到类脑电脑软件模型中进行处理和语言识别。它甚至可以检测到默读的文字并播报出来，这能帮助诸如因喉部手术而无法说话的人群。

该智能项圈的独特结构特征是石墨烯涂层纺织物上规整的贯通裂缝。这种石墨烯层的结构能够显著提升应变传感器的灵敏度。它可以动态处理喉部的细微活动，捕捉信息丰富的语言信号。然后，这些信号会被高效计算的神经网络处理，语言解码的处理精准度高达95.25%。

研究结果发表在《Npj-柔性电子》期刊上，该研究为实用的可穿戴SSI系统提供了一种非侵入式的解决方案，为在各种环境中实现无缝、自然的无声交流开辟了道路。

该SSI系统性能强大，能够解码大量文字，并且可以快速地适应新用户和词汇。这项技术近期在IEEE2024年度生物传感器会议上做了现场展示，吸引了180多名与会者的注意。

该图为可穿戴SSI设备概览，主要靠超敏变应传感器和神经网络发挥作用，可用于高效的语音识别。

该研究由智能电子、生物系统与人工智能研究组组长兼剑桥大学工程系电气工程部和剑桥石墨烯中心下属Occhipinti研究小组负责人，Luigi G. Occhipinti博士领导。

Occhipinti博士表示：“我们的用户友好型智能项圈在现实场景中展现出了卓越的性能，它能够高效地适应不同性别、地域和种族背景的用户，处理长度和熟悉度各异的新词和可能含糊不清的词汇，并适应不同的语速。”

“我们的SSI系统在区分不同用户的语音时具有高精度和计算效率，能够应对由传感器缺陷、外部环境以及用户佩戴设备时自身身体运动引起的各种噪声。”

“此外，我们的超敏纺织基应变传感器技术的制造方法具有生物相容性、简单、低成本及可扩展性。该设备还适合于长期使用，能够经受超过10,000次的拉伸-释放循环，同时保持稳定可靠的电性功能。”