2025年1月11日 星期六

在2012年殞落的兩位人工電子耳專家W. House與P. Loizou

有兩位人工電子耳領域的巨人,他們都在2012年過世,他們的貢獻至今仍影響著許多人。

William F. House 威廉·F·豪斯 (1923/12/1 - 2012/12/7)

William F. House, M.D

1968年的William House
House Ear Institute, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

William House是一位著名的美國耳科醫師,因其在聽覺醫學領域的開創性貢獻被譽為「神經耳科學之父(The Father of Neurotology)」。他最具代表性的成就是單通道人工電子耳(Single-Channel Cochlear Implant)的開發與臨床實驗。在他首次提出人工耳蝸概念時,面臨著來自同行的廣泛質疑和批評,許多人認為這一技術不可行,甚至帶有倫理爭議。雖然僅在耳蝸內植入一顆電極的單通道電子耳裝置,最終並無法讓大部分植入者聽懂語音,但House的研究成果,特別在手術方法部分,對後來的多電極電子耳仍有影響。

Dr. House因著其研究成果被澳洲Clark教授等人的多電極電子耳超車,或許有些失落,他晚年在自己的傳記<<The Struggles of a Medical Innovator: Cochlear Implants and Other Ear Surgeries (醫學創新者的奮鬥:人工耳蝸植入與其他耳部手術)>>中提到主流研究未解釋的問題:

雖然單通道電子耳無法幫助大部分使用者聽懂語,但極少數的使用者卻可以一顆電極達到接近完美的理解度,為什麼在他們身上是有效的?

除了人工電子耳,Dr. House還開發了多種外科技術和醫療工具,至今仍是現代耳科與神經耳科的重要基石。他對患者關懷的態度以及對技術創新的不懈追求,為他贏得了醫學界的廣泛尊敬與認可。

Philipos (Philip) C. Loizou 菲利普斯·C·盧祖 (1965/11/10 - 2012/7/22)

Loizou 2012
Oldoozhazrati, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Prof. Loizou是語音訊號處理和人工電子耳領域中非常知名的學者,他在德州大學達拉斯分校(University of Texas at Dallas,簡稱UTD或UT-Dallas)擔任電機工程教授,將畢生的精力投入到改善聽力受損人群的溝通技術中。他在UTDallas成立了人工電子耳實驗室(Cochlear Implant Lab),並在人工電子耳訊號處理領域發表過許多學術論文,至今仍經常被學者們引用。

除了人工電子耳,Loizou的著作<<Speech Enhancement: Theory and Practice (語音增強:理論與實踐)>>在經典語音訊號處理領域中,仍是一本相當重要的教科書。Loizou熱衷於指導學生,培養了許多包括華裔的聽覺科學與工程研究人才。他因癌症於46歲英年早逝,給這一領域帶來了巨大損失,但他的研究成果依然深刻地影響著聽力恢復科學與技術的發展。

References:

William F. House (Wikipedia)

House W. The Struggles of a Medical Innovator: Cochlear Implants and Other Ear Surgeries. Lexington, KY: CreateSpace; 2011

Philipos C. Loizou (Wikipedia)

Philip Loizou (UTDallas)

Cochlear Implant Pioneer, Professor Lost to Cancer (UTDallas)

Loizou, P. C. (2013). Speech enhancement: Theory and practice (2nd ed.). CRC Press.

2024年10月26日 星期六

外耳(耳甲與耳道)對於特定聲音頻率的加強

外耳包括耳殼和外耳道,在聲波的傳遞中,對於特定頻率具有共振(resonance)和加強的效果,說明如下。

耳殼或耳廓(ㄎㄨㄛˋ)(auricle/auricula/pinna)負責收集聲波(空氣分子的波動),除了軟骨的部分,耳甲(腔)(concha)的凹陷構造對於聲波的共振有很大的影響。


By Henry Vandyke Carter - Henry Gray (1918) Anatomy of the Human Body (See "Book" section below)Bartleby.com: Gray's Anatomy, Plate 904, Public Domain, Link

聲波經過耳甲腔,接著進入耳道(Ear Canal/External Auditory Canal)。這個管狀通道除了將聲波集中導引至耳膜(Tympanic Membrance),也有共振的效果。
Anatomy of the Human Ear.svg


Diagram from Wikipedia by Lars Chittka; Axel Brockmann - Perception Space—The Final Frontier, A PLoS Biology Vol. 3, No. 4, e137 doi:10.1371/journal.pbio.0030137 (Fig. 1A/Large version), vectorised by InductiveloadCC BY 2.5Link

研究指出,外耳的共振使得 2-7 kHz之間的頻率增強。

在以上的頻率區間中,在2.5-3 kHz左右有個最大的峰值(Peak),此處的音壓可以增加15-20 dB。(Wiener and Ross, 1946),主要是由耳道耳甲的共振所導致。

此外,另一個峰值則約在5.5 kHz,主要由耳甲的共振所造成。

以上頻率為2-7 kHz的聲波增強,可放大聲音感知所需的重要語音成分。詳細的說明可參考Pickles (2013)。

相關資料

Wiener, F. M., & Ross, D. A. (1946). The pressure distribution in the auditory canal in a progressive sound field. The Journal of the Acoustical Society of America, 18(2), 401-408.
Pickles, J. (2013). An introduction to the physiology of hearing. Brill. Chapter 2

2024年7月31日 星期三

中原大學前校長熊慎幹教授對於聽語領域的影響

中原大學前校長熊慎幹教授2024年6月10日安息主懷,在6月29日的追思禮拜中,整個會場坐滿了懷念他的朋友同事們。

對於聽語領域來說,他在校長的服務期間(2000/8-2006/7)有兩件大事。

首先,在2003年12月8日,熊校長於台北君悅飯店頒發榮譽工程博士學位給澳洲人工電子耳發明人葛蘭.克拉克教授(Graeme Clark)。



葛蘭.克拉克教授與熊慎幹校長
圖片來源:中原大學網站

此外,在熊校長任內,於2005年11月14日在全人教育村四樓舉行「雅文聽語研究暨訓練中心」開幕典禮。雅文中原中心除了造福桃竹苗地區的聽損小朋友,也促進了雅文基金會與中原大學人文與教育學院的交流。

以上是熊慎幹教授在他校長任內,對於聽語領域的重要影響。

參考資料

本校頒贈「人工電子耳之父」葛蘭克拉克教授-名譽工學博士學位(2003/12/16)
92學年名譽博士 葛蘭克拉克
中原大學與雅文基金會合作 重拾聽損兒聽說能力(2005/11/14)
中原大學前校長熊慎幹安息主懷 眾人追思緬懷(2024/6/29)

20240629中原大學前校長 熊慎幹弟兄 追思禮拜 (中壢靈糧堂YouTube)

澳洲人工電子耳發明人─克拉克教授 (Prof. Graeme Clark) (CI Lifestyle)
多頻道人工電子耳蝸植入手術40週年紀念 (CI Lifestyle)

2024年7月11日 星期四

克拉克教授與威爾森教授榮獲2024 IEEE健康照護科技創新獎

澳洲克拉克教授(Prof. Graeme M. Clark)與美國威爾森教授(Prof. Blake S. Wilson)於2024年5月獲得Institute of Electrical and Electronics Engineers (電機電子工程師學會,簡稱IEEE)頒發的IEEE Medal for Innovations in Healthcare Technology (健康照護科技創新獎)。

Blake Wilson教授出席頒獎典禮
照片來源:IEEE Engineering Medicine and Biology Society (X.com)

克拉克教授是多電極人工電子耳的發明人,他在1978年完成了第一例的成功植入手術。威爾林教授則是電子耳訊號處理領域的專家,他發明的連續交錯編碼策略(Continuous Interleaved Sampling, CIS),是目前現今的聲音編碼策略(Sound Coding Strategy)的重要基石。

5月3日當天在美國波士頓的IEEE Awards頒獎典禮,克拉克教授以視訊的方式參與,而威爾森則是親自出席。

除了IEEE健康照護科技創新獎,2024年IEEE Awards的另一個亮點,是稱為「半導體諾貝爾獎」的IEEE Robert N. Noyce Medal(羅伯特諾伊斯獎),頒發給聯發科技蔡明介董事長。有意思的是,這個獎項的贊助者是Intel公司。

參考資料:

澳洲人工電子耳發明人─克拉克教授 (Prof. Graeme Clark)

Wilson, B. S., Finley, C. C., Lawson, D. T., Wolford, R. D., Eddington, D. K., & Rabinowitz, W. M. (1991). Better speech recognition with cochlear implants. Nature, 352(6332), 236-238.

2024 IEEE Awards 得獎名單

IEEE.tv頒獎典禮影片:
2024 IEEE Medal for Innovations in Healthcare Technology: Blake S. Wilson & Graeme M. Clark
2024 IEEE Robert N. Noyce Medal: Ming-Kai Tsai

獲頒羅伯特諾伊斯獎 蔡明介談科技發展(經濟日報)

2023年1月13日 星期五

童書閱讀心得:《珊妮和她的人工電子耳》(Sunny and Her Cochlear Implants)

 《珊妮和她的人工電子耳》

Sunny and Her Cochlear Implants
By Susanna Dussling
Authorhouse, 2010


這是一本適合年紀較小兒童的童書,內容的文字不多且英文單字相對簡單,在Book Depository上標示為適合9-12歲的讀者,插圖相當清新可愛,即使不諳英文的孩童也可從圖片看懂許多的內容。

作者本身是重度聽損者,曾經有失去聽力的相關親身經歷,使本書更能貼近電子耳使用者的實際情況。

作者花了好幾頁的篇幅著墨在珊妮精彩的生活,在聽力下降後如何經戴上了電子耳,並努力配合復健,最終勇敢地向同學們分享什麼是電子耳。

本書的內容淺顯易懂,貼近實際的醫療復健情況,也提到母親的支持,雖然省略了住院開刀的部分,但整體的文字和插圖以相當正面的態度描繪主角,讓人讀起來很輕鬆,因此得到相當好的評價:亞馬遜4.5顆星。

作者網頁

其他童書:

《凱莉有了人工電子耳》(Kylie gets a cochlear implant)