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11月13日，肌萎縮側索硬化癥患者蔡雷成為全球首位可穿戴式人工喉試用使用者。 他久違的聲音再次出現，讓人興奮不已。
京東集團前財務副總裁蔡雷於2019年被診斷出患有ALS。不過，蔡雷並沒有放棄。 他尋求科學家的支持，建立了數據庫，並設立了數億元人民幣的基金來促進該疾病的藥物研發。 為凍傷患者提供支持。 13日，當蔡雷戴著人工喉嚨聽到自己過去的聲音時，他感嘆道：「這是一個激動人心的時刻，哇，這很正常！」
這款可穿戴式智能人工喉嚨由清華大學集成電路學院任天嶺教授及其合作團隊研發。 這是世界上同類產品中的首創。 硬幣大小的石墨烯片可以幫助有語言障礙的人重新獲得新的「聲音」。
據悉，中國每年有超過30萬人因癌癥等疾病發生事故或手術而失聲。 傳統的人工喉造價昂貴。 對於患者來說，還存在使用麻煩、體驗差、發音模糊等問題。 第二次叠代後的石墨烯智能「人工喉嚨」在器材靈活可附著、聲音收發系統、運動監測系統整合、輕量化可穿戴等方面取得了重大突破，實作了聲音從輸入到輸出的閉環。
今天，派派先生就帶大家回顧一下中國人工喉的發展歷史，向那些奮戰在醫學研究第一線的醫生和科學家致敬。
該國第一個人工喉在這裏發出聲音
1958年秋，在山東醫學院附屬醫院（現山東大學齊魯醫院）耳鼻喉科的一間普通病房裏，一位病人高興得熱淚盈眶，手舞足蹈：「我會說話了，我可以講。」 ！」這位患者患了喉癌，喉部被徹底切除，成了「半啞巴」。這天，他戴著一個小儀器，又能夠說話了。
25歲的年輕醫生楊仁忠也淚流滿面。 這個小器械就是中國人工喉（第一種管式），由楊任重研制成功。 因此，楊任重也被譽為「中國人工喉之父」、「中國言語康復醫學先驅」。
中國第一型人工喉的誕生並不簡單。 楊任重從祖國醫學、科學文獻中尋找資料，讀到【夢溪筆談】，其中記載「世間以竹、木、牙骨之類為哨子，置人咽喉中吹之」。使人說話，稱為口哨。」 這段敘述給了他很大的啟發，他透過解剖小動物屍體的喉嚨標本來探索發聲器官的結構和功能。
他與他的同伴一起發現了一種將氣流輸送到口腔中的特殊方法，從而制作出巧妙的彎曲管並設計了獨特的咬合架。 兩者的結合成為中國人工喉的雛形。
練習、失敗、再練習、再失敗，終於第一型中國人工喉誕生了，填補了中國醫療領域的空白。
升級版人工喉嚨能聞香味
第一種人工喉嚨有很多缺點，需要改進。 「我們一定要解除病人的痛苦，為祖國爭光。」 楊任重始終牢記這一信念，他和人工喉研究團隊不斷努力完善。
1971年，中國的人工喉嚨實作了進一步的創新：以高分子材料為主體，配備有利於呼吸的系統，解決了調動鼻腔功能的問題，讓人們聞到香味。 這也是中國人工喉嚨相比國外人工喉嚨的最大優勢之一。
1977年，中國的人工喉嚨在世界眾多國家中脫穎而出，榮獲國際金獎。 但楊任重本人對此並不滿意。 「這對病人來說既不方便又不雅觀，而且他的聲音永遠不如他自己的好。」
隨後，楊任重帶領團隊發明了中國新型電子人工喉、電子助聽器等更先進的器材。
楊任重發明的中華人工喉等系列言語康復設施，使國內外3000多名失去說話能力的「啞巴」重新開口說話，並接待了100多個國家的存取學者和地區。
清華大學研發出可穿戴人工喉嚨
將硬幣大小的石墨烯片貼在靠近喉嚨的脖子上，可以幫助患有發聲困難的人獲得新的「聲音」。 2023年3月，清華大學研發團隊首次將石墨烯轉化為收發一體的可穿戴智能人工喉裝置。
任天嶺教授及其團隊研發的石墨烯智能人工喉，一方面可以透過熱聲效應發出一定頻率的聲音；另一方面可以透過熱聲效應發出特定頻率的聲音。 另一方面，它可以區分呻吟、尖叫、咳嗽、吞咽、點頭等動作，並將這種「無意義的聲音」轉換為頻率和強度可控的聲音。
經過多次叠代，新一代石墨烯人工喉可以辨識喉切除患者所說的模糊的日常用語，辨識準確率超過90%，可以基本恢復患者的語言交流能力。 而經過訓練，有望實作「吟詩作畫」的夢想。
任天靈表示，這是一個智能芯片系統，可以理解人、替換人的表情，這也意味著一種新的互動方式。 目前，該器材正在與聲紋辨識、機器學習等技術相結合，在語音辨識、家庭醫療等領域將具有廣闊的前景。
未來你可能會和貓、狗、鳥「聊天」
清華大學微納電子學系博士生陶露琪表示：「利用‘人工喉’的方法，可以將動物的語言轉化為人類能夠聽懂的語言，反之亦然。」參與了這項研究。 可以理解自己的寵物（例如貓或狗）的想法，並與各種鳥類‘聊天’，這意味著人類可能能夠與整個動物世界對話。」
對此，任天靈表示同意。 未來，「人工喉」將有兩種套用形式。 一種是植入人體，當然比較麻煩； 另一種是以可穿戴的形式出現在人體之外，比如現在的像透明膏藥一樣貼在喉嚨上。 零件內部有資訊處理系統，也可以透過有線或無線的方式與其他外圍電子系統連線。 這種形式更加真實。
他指出，石墨烯套用研究是一門交叉學科。 目前，「人工喉」已有基礎版本。 未來可以與深度學習結合，根據不同需求實作個人化、精準解碼，進而利用其他學科的知識和技術，形成更高層次的智能系統。 下一步是將其小型化，制成一個小型無線貼片，可以像女人最喜歡的耳環或項鏈吊墜一樣大，並且易於攜帶。
他強調，經過多年相關研究工作的積累，「人工喉嚨」商業化的機會很大，而且這不存在難以克服的技術障礙。 未來，只要創新研究、工程和產業之間有更緊密的聯系與合作，就會加速這一研發成果的實際套用行程。
（參考資料：北京廣播電視台、東方衛視、光明日報、科技日報、北京日報、清華大學微信公眾號、海報新聞等）
話題主持人| 記者 鄭宗敏
來源 | 羊城晚報•羊城學校
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