以人为本的技术创新：Syrinx帮助声带受损者恢复尊严沟通
该文介绍了由东京大学的研究生武内正树及其团队开发的电子喉设备Syrinx，旨在帮助因癌症、疾病或创伤等原因而失声的人恢复沟通能力。Syrinx通过3D打印技术制造，围绕颈部佩戴，并通过产生振动模拟语音。该设备还处于原型阶段，但已获得了多项奖项和资助，展现了很大的潜力。武内正树的愿景是解决喉切除患者的交流障碍，希望在未来三年内将Syrinx推向市场。文章突显了利用技术改善残障人士生活质量的力量，但Syrinx的研发之路仍面临资金和技术挑战，需要解决包括音调调整和振动声音抑制等问题。
“说话是一项基本权利，而非奢侈的特权。”这是Syrinx团队的核心理念。Syrinx是一款全新的电子喉（electrolarynx, EL）设备，它运用机器学习技术重建语言和声音模式，旨在恢复声带受损者说话的能力。
这款神奇的设备出自东京大学的工程研究生武内正树（Masaki Takeuchi）之手。武内正树曾在大学参与一项旨在改善解决残障人士生活状态面临问题的大学社会实践项目。在此过程中，他与同学李坤赫（Kunhak Lee）、安载率（Jaesol Ah）、小笠原有（Yuk Ogasawara）、荒木美月（Mizuki Araki）、副岛悠太郎（Yutaro Soejima）和奇鸿花玲（Karin Kiho）共同设计并研制出了Syrinx。
当我们说话时，肺部的空气通过气管流动，使声带振动。随后，这些振动传到口腔，由唇部形成音节。但当一个人的声带被移除后，就无法产生振动了。
武内正树曾在YouTube上看到一个视频，了解到一名因为进行了喉切除术（laryngectomy，部分或全部切除喉部的医疗手术）而丧失发音能力的患者的故事。而正树也发现，截至目前，市场上的声音替代系统通常都是笨重的手持设备，且必须放置在喉切除术后残留的气管开口处才能使用。这种设计并不实用，也并不人性化。
武内正树回忆称，视频中的喉切除患者是通过食道发声的，但发出来的声音效果非常不理想。这段视频影响到了他，并促使他进一步探究丧失发声能力对于每年数以万计的喉切除手术患者的影响。关于这一数据的具体情况，调查显示，仅在美国，每年就有近12,000人受此影响；而在全球范围内，每年有300,000人因癌症、意外创伤或手术治疗等原因而失去声音。他说：“我访问了日本的喉切除患者社区Ginreikai，了解他们的情况和需求。患者们普遍表达了一个强烈的愿望——希望能在公共场合以自然的声音交谈。因此，我们设计了名为Syrinx的免手持穿戴式电子喉，它能帮助喉切除患者重回日常的交流。
武内正树于2019年8月设计了Syrinx的初始原型，并在2020年3月对其进行了优化，提升了声音的自然程度。他的设计灵感一部分来源于自然界：生活在南亚和东南亚的一种普通山雀，拥有两个发声箱， 它们通过混合每个发声箱发出的声音来模仿人类的声音。
Syrinx设备采用3D打印技术制成，可直接佩戴在颈部。它的工作原理是通过手动振动喉咙来产生声音，然后喉切除患者可以用嘴和舌头把声音变成想要表达的词汇。通过移动嘴巴，患者能以自然的声音说话，这意味着他们的声音不会像传统的EL设备那样带有机械音调。武内正树指出，与仅能近似发声的手持设备不同，Syrinx利用了AI技术，生成了更为复杂的振动模式，以实现更接近真实声音的效果。
在Ginreikai社区的人们尝试了Syrinx原型后，对其发出的声音的逼真度印象深刻。一名喉切除患者高志（Takashi）在使用该设备时表示：“我在说话时可以解放双手。我很想要戴着它在公共场合交谈！”
Syrinx团队（以前叫NUTONE）是2020年微软创新杯（Microsoft Imagine Cup）亚洲区域决赛的获胜者。武内正树及其团队还赢得了戴森设计大奖（James Dyson Award）和2021年日本医疗健康商业大赛的大奖（the Japan Healthcare Business Contest 2021 Grand Prix Prize）。这些奖项带来的奖金——微软的8,000美元和戴森的2,800美元，为Syrinx提供了重要的资金支持。除此之外，武内正树还得到了日本总务省2021年异能创新颠覆挑战赛（INNO-vation Disruptive Challenge）的30,000美元奖金，及日本新能源和工业技术发展组织（Japan's New Energy and Industrial Technology Development Organization）所提供的50,000美元资助。同时，他每月还有1,800美元的研究生项目奖学金作为支持。
武内正树承认：“我的确获得了一些资助，但我们的资金缺口仍然很大。”他补充道，Syrinx目前还未投放市场，仍处于原型阶段。他的目标是在接下来的三年内向市场推出Syrinx。“我们还需要解决一些技术问题，例如增加音高或音调的功能，以及消除振动声音。”他还指出，为了扩大用户测试规模并拓展海外市场，也需要更多的资金来实现Syrinx的大规模量产。
Syrinx团队致力于实现其使命，即改善因癌症、疾病或创伤等原因而声带受损的人们的生活。武内正树说：“我想恢复人们失去的能力，并帮助他们重新建立自己在社会上的身份认同，以实现一个尊重每个人的独特性与个性的世界。”
来源：《斯坦福社会创新评论》2022年春季刊
原标题：Restoring Lost Voices