高靈敏微波感測器於喉音振動偵測之探究

本計畫提出新型微波感測器應用於喉音振動之偵測。近年微波技術已成功連續監測人體生理訊號，包含心肺和連續血壓等；本多年期計劃進一步研發喉音振動偵測之關鍵技術。與傳統偵測最大不同之挑戰在於生理訊號應用要能準確偵測出單一頻率，而時變喉音之頻率組成相當複雜。國外已有相關團隊藉100 GHz以上之高頻毫米波雷達技術而測得七階諧波項資訊。本計畫擬以10 GHz頻帶內之穿戴式微波平面感測元件探究開始，並提出增強靈敏度之關鍵檢測技術。此微波感測器量測原理為利用動態量測空氣間隙、喉結皮膚之相對空間變異、以及深入探測皮膚內之聲帶擾動，因而產生平面共振元件頻率與振幅偏移，而擷取喉音振動時頻訊號，進一步由數位信號處理提升辨識準確度，再藉電腦運算及深度學習，能夠重新建立出聲音詳細模型，用於語音辨識或者聲音重建。此外，因微波感測器具有更精準且高靈敏度之特性，相對於現有聲音量測儀器，能夠測量出相對更為精準的聲波。在未來可進一步整合主動式電路以提升品質因素，而實現出輕、薄、短、小之高靈敏度微波穿戴式喉音檢測貼片與穿戴式喉音麥克風。在提升靈敏度上，需要提升感測器之品質因素，可採用主動回饋式網路之補償設計，並進一步利用非線性互調機制，以及插入零點之設計，使用簡易包絡過採樣檢測，提高整體檢測電路之靈敏度，以克服穿戴式量測喉音振動與生理訊號的困難與極限。此多年期研究計畫兼具理論分析、多頻帶應用、生醫整合應用，以及穿戴式喉音量測系統開發。藉本計畫可設計新型高靈敏之微波元件與整合偵測系統，將會廣泛地應用於民生、科學、工業、醫療、長照等重要領域。