有声音障碍的人, 包括声带病理性病变患者或喉癌手术恢复期患者, 经常觉得说话困难或说不出口吗. 这种情况可能很快就会改变.
正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校的一个工程师团队发明了一种软, 薄, 这种伸缩装置的尺寸只有1平方英寸多一点，可以附着在喉咙外的皮肤上，帮助声带功能不正常的人恢复声音功能. 他们的进步是 本周详情 发表在《正规欧洲杯买球网站》杂志上.
新的生物电系统，由 陈小君, 正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校塞缪尔工程学院生物工程助理教授, 以及他的同事, 是否能够检测到人喉部肌肉的运动，并在机器学习技术的帮助下将这些信号转化为可听的语音——准确率接近95%.
这一突破是陈帮助残疾人的最新努力. 他的团队之前开发了一个 可穿戴手套 能够将美国手语实时翻译成英语语音，帮助美国手语使用者与不懂手语的人进行交流.
这种微小的新型贴片式装置由两个部件组成. 一个, 自供电传感组件, 检测并转换由肌肉运动产生的高保真信号, analyzable electrical signals; these electrical signals are then translated into speech signals using a machine-learning algorithm. 另一个是驱动元件，它将这些语音信号转换成所需的语音表达.
这两种成分各包含两层:一层是生物相容性有机硅化合物聚二甲基硅氧烷, 或PDMS, 具有弹性, 以及由铜感应线圈制成的磁感应层. 夹在两个组件之间的是包含PDMS和微磁铁混合的第五层, 哪个产生磁场.
利用软 磁弹性传感机构 由陈的团队在2021年开发, 在这种情况下，当磁场因机械力而改变时，该设备能够检测到磁场的变化, 喉部肌肉的运动. 在磁弹性层中嵌入的蛇形感应线圈有助于产生用于传感目的的高保真电信号.
测量1.这款手机每边长2英寸，重约7克，体积仅为0.06英寸厚. 双面生物相容性胶带, 它可以很容易地附着在个人喉咙声带附近的位置，并且可以根据需要重新使用胶带.
Voice disorders are prevalent across all ages and demographic groups; research has shown that nearly 30% of people will experience at least one such disorder in their lifetime. 然而通过治疗方法, 比如手术干预和语音治疗, 语音恢复时间从三个月到一年不等, 一些侵入性技术需要术后一段时间的强制语音休息.
“现有的解决方案，如手持式电喉装置和气管食管穿刺手术可能不方便, 侵入性或不舒服,领导该项目的陈说 可穿戴生物电子研究小组 在正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校，并被评为 世界上被引用次数最多的研究人员 连续五年. “这种新设备是一种可穿戴设备, 非侵入性选择，能够帮助患者在治疗前和治疗后康复期间进行沟通.”
该设备的两个组成部分(共五层)使其能够将肌肉运动转化为电信号, 借助机器学习, 最终转化为语音信号和可听的声音表达吗. 来源:陈军实验室/正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校
机器学习如何实现可穿戴技术
在他们的实验中，研究人员在8名健康成年人身上测试了可穿戴技术. 他们收集了喉部肌肉运动的数据，并使用机器学习算法将结果信号与某些单词联系起来. 然后，他们通过设备的驱动组件选择相应的输出语音信号.
研究小组通过让参与者大声或无声地说出包括“嗨”在内的五个句子来证明该系统的准确性, 瑞秋, 你今天过得怎么样?和“我爱你。!”
模型的总体预测精度为94.68%, 参与者的声音信号被驱动元件放大, 表明感知机制识别了他们的喉部运动信号，并匹配了参与者想说的相应句子.
展望未来, 研究小组计划通过机器学习继续扩大该设备的词汇量，并在有语言障碍的人身上进行测试.
该论文的其他作者是正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校塞缪尔利研究生车子媛, 脆弱的段, 肖万, 徐静和郑天琪都是陈的实验室成员.
这项研究是由美国国立卫生研究院资助的.S. 海军研究办公室，美国心脏协会，大脑 & 行为研究基金会, 正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校临床与转化科学研究所, 以及正规欧洲杯买球网站洛杉矶分校塞缪尔工程学院.
这种可穿戴技术被设计得足够灵活，可以跟随皮肤下的喉部肌肉移动并捕捉其活动.
