2023 Fiscal Year Annual Research Report

喉頭がんの切除等により失われた声を取り戻すウェアラブルデバイスの開発

Research Project

Project/Area Number	22KJ0795
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	竹内雅樹東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2023-03-08 – 2024-03-31
Keywords	機械学習 / 電気式人工喉頭 / ニューラルネットワーク / 振動子 / 振動音
Outline of Annual Research Achievements	昨年、研究実施計画を変更し、振動子を複数配置する・フィードバックをかけて抑揚制御を行うことにすることから、振動音の作成方法をLPC残差波を用いた方法でなく、ニューラルネットワークモデルを用いて機械学習を行い作成する、という方針に変更してから1年間ニューラルネットワークモデルの設計に尽力した。独自の録音システムを作成しそこで機械学習用の入力および教師データを収集したことで、声を失った方の録音データが従来だと2時間弱時間かかるところを5秒間の日本語母音「あ」の発声だけでその人の声に近づくように設計をした。また声を失った方でも簡単に使用できるようにシンプルなニューラルネットワークのモデルの構築を心掛けて、中間層を1つ入れただけの非線形モデルにより、従来の振動音よりも高周波数帯において人間の自然発話に近くなるという結果を得ることができた。この結果を持って、生体医工学会大会に採択され、IEEE EMBCにはOne page paperを提出した。また曲げセンサを用いて首を曲げるだけでハンズフリーで振動音のON/OFFを制御できる機構は昨年度中に作成していたが、そこから改良を加えて、乾電池をリチウムイオンポリマー電池から単4にして安全性の向上に努めたり、振動子を1つにすることで高音域のノイズを減らしたりした。まだ実用化に向けてのハードルは数多く存在するので、科研費の期間が終了後も引き続き改良を重ねて、声を失った方に届けられるようにしたいと考えている。
Remarks	Webページ(1)に関しては、2024年3月23日(土)14時35分から15時30分にかけて授賞式の様子がフジテレビ系列で放映された。 TVerで配信されている：https://tver.jp/episodes/epgnysj9qf Webページ(2)に関しては、2023年8月9日(水)23時40分から23時45分にかけて私個人の研究に関する映像がテレビ朝日映像系列で放映された。