患有嗓音疾病的人，包括患有病理性声带疾病的人或正在从喉癌手术中康复的人，经常会发现说话困难或无法说话。这种情况可能很快就会改变。
加州大学洛杉矶分校的一个工程师团队发明了一种柔软、轻薄、有弹性的设备，尺寸略大于1平方英寸，可以附着在喉咙外的皮肤上，帮助声带功能障碍的人恢复发声功能。他们的进展在本周的杂志上有详细报道
《自然·通讯》
加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院生物工程助理教授陈俊及其同事开发的新生物电系统能够检测人喉部肌肉的运动，并在机器学习技术的帮助下将这些信号转化为可听语音，准确率接近95%。
这一突破是陈为帮助残疾人所做的最新努力。他的团队此前开发了一种可穿戴手套，能够将美国手语实时翻译成英语语音，以帮助美国手语用户与不懂手语的人交流。
这种新型贴片装置由两部分组成。一个是自供电传感组件，检测肌肉运动产生的信号并将其转换为高保真、可分析的电信号；然后使用机器学习算法将这些电信号转换为语音信号。另一个是驱动组件，将这些语音信号转换为所需的语音表达。
这两个组件各包含两层:一层是具有弹性的生物相容性硅化合物聚二甲基硅氧烷（PDMS），另一层是由铜感应线圈制成的磁感应层。夹在这两个组件之间的是第五层，其中包含混合有微磁体的PDMS，可以产生磁场。
利用陈团队在2021年开发的软磁弹性传感机制，该设备能够检测磁场在机械力作用下的变化-在这种情况下，是喉部肌肉的运动。磁致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。
该设备每边长1.2英寸，重约7克，厚度仅为0.06英寸。使用双面生物相容胶带，它可以轻松地粘附在声带位置附近的个人喉咙上，并可以根据需要通过重新粘贴胶带来重复使用。
语音障碍在所有年龄和人口统计群体中都很普遍；研究表明，近30%的人一生中至少会经历一次这样的障碍。然而，通过外科手术和嗓音治疗等治疗方法，嗓音恢复可能需要三个月到一年的时间，一些侵入性技术需要术后长时间的强制性嗓音休息。
加州大学洛杉矶分校可穿戴生物电子研究小组组长陈说:“现有的解决方案，如手持电子喉设备和气管食管穿刺术，可能会不方便、有创性或不舒服。”他连续五年被评为世界上被引用次数最多的研究人员之一。“这种新设备提供了一种可穿戴的非侵入性选择，能够在语音障碍治疗前和治疗后恢复期帮助患者进行交流。”
机器学习如何实现可穿戴技术
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和无声地说出五个句子来证明该系统的准确性，包括“嗨，瑞秋，你今天好吗？”还有“我爱你！”
在他们的实验中，研究人员在八名健康成年人身上测试了这种可穿戴技术。他们收集了喉部肌肉运动的数据，并使用机器学习算法将产生的信号与某些单词相关联。然后，
该模型的总体预测精度为94.68%，参与者的语音信号被驱动组件放大，表明传感机制识别了他们的喉部运动信号，并与参与者希望说的相应句子相匹配。
展望未来，研究团队计划通过机器学习继续扩大该设备的词汇量，并在言语障碍患者中进行测试。