Les troubles de la voix et de la location peuvent sérieusement entraver le quotidien, car elles limitent voire empêchent la communication verbale et diminuent ainsi les interactions sociales. Les traitements et outils disponibles à ce jour sont souvent peu efficaces, invasifs et inconfortables. Visant à proposer une alternative bien meilleure, des ingénieurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont développé un patch électronique intelligent permettant aux patients de « parler » clairement sans utiliser leurs cordes vocales.
Les troubles de la voix peuvent être dus à des lésions, des maladies, des traitements médicaux ou des interventions chirurgicales affectant les cordes vocales. Or, lorsque ces tissus musculaires sont endommagés ou affaiblis, leur capacité à vibrer (et donc à produire du son) peut être grandement réduite, conduisant à des difficultés de parole. Certaines recherches estiment que jusqu’à 30 % des personnes expérimentent un trouble de la voix à un moment de leur vie. Cela souligne l’importance de trouver des solutions efficaces et idéalement non invasives pour aider ces individus.
Pour répondre à ce besoin, une équipe d’ingénieurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a conçu un petit patch souple qui se fixe à l’extérieur de la gorge. Grâce au dispositif, les patients pourraient retrouver une capacité de parole audible et intelligible, peu importe le type de trouble vocal. Les détails ont été publiés dans la revue Nature.
Un patch « alimenté » par l’IA
Mesurant environ 6,5 cm² pour un poids de 7 grammes, le dispositif détecte les mouvements musculaires du larynx et les convertis en signaux électriques. Ces derniers représentent les tentatives de parole de l’utilisateur, même lorsque les sons ne peuvent pas être produits. Un système d’apprentissage automatique permet ensuite de traduire ces signaux en paroles audibles.
D’ailleurs, la technologie a été testée sur huit adultes en bonne santé. Ils ont été invités à prononcer cinq phrases courtes telles que « je t’aime » et « je ne te fais pas confiance » une centaine de fois. Le modèle a pu interpréter correctement les signaux de mouvement du larynx et les traduire en la phrase que le participant tentait de prononcer dans le 95 % des cas. Suite à ces essais sur des personnes en bonne santé, les chercheurs prévoient de faire de même avec des patients souffrant de différents types de troubles de la voix. Selon les ingénieurs, étant donné le mécanisme du dispositif, les résultats devraient être similaires chez ces derniers.
Composition du patch vocal
Le patch biotechnologique est constitué de deux éléments principaux qui travaillent ensemble pour convertir les mouvements musculaires en paroles. Le premier composant est responsable de la détection des mouvements dans la zone du larynx. Ce processus repose sur un mécanisme de détection magnétoélastique flexible que l’équipe a mis au point dans le cadre de travaux antécédents. Cette technique permet au dispositif de détecter les variations du champ magnétique généré par des micro-aimants dans le patch, causées par les mouvements des muscles laryngés. À l’aide de l’IA, le composant convertit ensuite les mouvements en signaux électriques afin de créer une représentation électrique précise. L’algorithme d’IA procède ensuite à l’analyse des informations désormais converties.
Le second composant récupère les signaux vocaux générés par la première couche et les transforme en expressions vocales audibles. Il inclut entre autres un haut-parleur qui produit les mots souhaités à partir des données traitées. Ces éléments sont constitués notamment d’un polymère appelé polydiméthylsiloxane (PDMS), un matériau flexible, élastique et surtout compatible avec la peau humaine.