南韓研究團隊開發可附著在皮膚的穿戴式語音識別電子裝置
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http://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Figures/2019/market/ic_15801_20190715.png
南韓浦頂工科大學在Nature Communications中發表了一種可附著在皮膚上的穿戴語音識
別電子設備。一般的行動設備是利用麥克風檢測聲壓的差異來識別語音，但這種方式很容
易受到背景的噪音和阻尼效應(damping effects)影響。因此，Cho Kilwon和Chung
Yoonyoung教授團隊成功開發出透過頸部皮膚的震動，精確識別聲音。
這種新型的皮膚震動感測器使用超薄聚合物，以及帶有微孔的隔膜所製作而成。製程包括
，將犧牲層(sacrificial layer)、頂部電極、隔膜、和隔膜支撐元件，依序地沉積到乾
淨的玻璃晶片上，然後蝕刻犧牲層，再將樣品與玻璃晶片分離，經過翻轉，最後轉移到具
有底部電極的聚合物基板上。
由於其完全交聯的聚合物材料與隔膜微孔結構特性，該電子震動感測器在80-3400赫茲
(Hz)的頻率範圍內，具有平坦的頻率響應(frequency response)，包括標準電話頻帶
(300-3400Hz)，以及基本語音頻率範圍(80-255Hz)。
而作用於此皮膚電子震動感測器的原理，在於皮膚的震動加速度與聲壓間，存在著線性關
係，因此皮膚的震動加速度可以作為一種適當的感測參數。簡單來說，當加速度越大，聲
壓也越大。
除此之外，該設備還具備了卓越的震動靈敏度。在頸部皮膚震動範圍內，以0.02g的加速
度，具有超過10dB的卓越信噪比(signal to noise ratio)。而這種高靈敏度是源自於聚
合物薄膜的低剛度特性以及其優化的結構。
另一方面，關於語音識別的部分，該研究團隊透過將裝置附著在皮膚震動幅度最大的頸部
環狀軟骨附近，再加上與其他喉部麥克風和商用麥克風系統進行比較。結果發現，當具有
剛性和龐大結構的加速度計用強力膠帶固定時，皮膚會被壓縮，因此一般的麥克風靈敏度
已降低至40%。然而，該團隊所設計新型頸部皮膚設備仍保持其振動靈敏度在90%以上。
透過開發超薄、低鋼度、低阻尼、可貼附在皮膚的語音識別電子裝置，其龐大的潛力將會
大大的被應用在商業、娛樂、甚至是醫療用途上。尤其當智慧機器人、語音助理的市場越
來越大，勢必會有越來越多研究人員投入這個領域。