卡拉漢 (Michael Callahan) 在伊利諾大學香檳校區 (University of Illinois at Urbana-Champaign,UIUC) 畢業之前,獲得著名的 Lemelson-Illinois Student Prize。卡拉漢所開發的裝置,可針對肌萎縮側索硬化症 (Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS),亦稱為路蓋里格氏病 (Lou Gherig's disease),即俗稱的漸凍人;還有腦性麻痺、脊髓損傷,與其他神經系統失調的病患,提供相關協助。該項裝置稱為「聲像 (Audeo)」系統,可擷取並轉譯神經元訊號,讓無法說話或無法移動的病患與他人溝通。卡拉漢與柯曼 (Thomas Coleman) 合作,並號召其他 UIUC 的同學創立自己的公司 -- Ambient Corporation,以進一步開發並計畫量產此項技術。NI LabVIEW 在「聲像 (Audeo)」的開發過程中扮演重要角色。
「聲像 (Audeo)」屬於感測裝置,安裝於病患的頸部。針對大腦控制聲帶與聲道所發出的神經訊息,此項裝置可進一步擷取之。接著將這些訊號傳送至電腦,過濾出其他不必要的雜訊,並執行複雜的訊號處理運算式,最後將訊號編譯為人類說話時的聲音。此聲音編碼可直接輸出或用於控制外部裝置,如安裝了馬達的自動輪椅。

圖 1. 卡拉漢 (立者) 與柯曼(坐者) 合作,並號召其他 UIUC 的同學一起開發人腦控制記面,可讓殘障者輕鬆進行基本的輪椅控制。
「即便漸凍患者可以稍微移動嘴巴,卻可能無法從肺部呼出足夠的空氣來發聲說話。就算病患說不出話,也可透過大腦發出會話訊號;因此我們嘗試擷取這些訊號並為病患發聲。」柯曼如此表示。
此團隊即以 LabVIEW 為架構製作系統原型,以控制擷取作業並進行訊號處理,進一步將神經脈衝訊號編譯為指令,最後進行對話或控制輪椅。

圖 2. 以 LabVIEW 為架構的應用可控制擷取作業並進行訊號處理,接著將神經脈衝訊號樣本編譯為指令,以進行對話或輪椅控制。
若要控制輪椅,系統必須先識別方向指令:前進、右轉、左轉,與停止。為了達到上述功能,軟體必須能夠從語音形式 (Speech pattern) 找出訊號指令,而非單純處理資料並產生連續語音而已。
連續的語音處理作業,將可讓使用者聽到自己的發音,即使在開發期間亦然。
「我們所遭遇的難題之一,即是必須針對所有人,開發通用的數學轉換法;而不能僅限於某個特定的個體。」卡拉漢接著解釋道。
此作業需要完整的訊號處理運算式,且能持續適用於隨不同個體或時間變化的神經脈衝形式。透過 LabVIEW 圖形化程式設計功能,卡拉漢與團隊可使用即時訊號,搭配多種運算式與參數,迅速執行各項實驗。
「LabVIEW 提供直覺的圖形化程式設計方式,簡化開發作業並刺激創新思考,讓我們可專注應用開發而不需煩惱程式設計的細節。」卡拉漢接著表示。
他和同事在 2005 年使用 LabVIEW 建構了系統軟體與初始原型,且一直採用 LabVIEW 完成整個開發過程。卡拉漢與柯曼蒐集了來自於許多人的大量資料,並透過 LabVIEW 開發轉換運算式,藉以迅速評估相關的系統效益。一旦發現合適的處理運算式,並能適用於系統的特定設計參數,則將完整的擷取與處理作業整合進硬體之中,並用於「聲像 (Audeo)」裝置。如此一來,則系統將不需外接電腦。
圖 3. 使用即時訊號搭配多種運算式與參數,透過 LabVIEW 迅速測試並評估,以簡化整個設計過程。
如此將不會僅限於單一裝置,而是用 1 款泛用裝置滿足多個不同使用者的需求。舉例來說,此裝置可為某未使用者產生語音,亦可讓殘障人士控制多款不同的裝置,包含輪椅、電腦,甚至行動電話。
進一步了解「聲像 (Audeo)」技術,,並使用 LabVIEW 進行訊號處理的研發作業。
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