Nếu đã từng đọc bộ truyện Thám tử lừng danh Conan, chắc hẳn bạn đã biết đến chiếc máy thay đổi giọng nói. Đó là một thiết bị đeo bên ngoài cổ, phát ra sóng âm để thay đổi độ rung của thanh quản, nhằm biến đổi giọng nói mà người đeo phát ra theo ý muốn.
Trong truyện, thiết bị này thường được cậu bé Conan sử dụng để giả giọng thám tử Mori. Điệp viên FBI Akai Suichi cũng đã dùng nó khi cải trang thành Subaru Okiya, nhằm che giấu thân phận.
Theo tác giả Gosho Aoyama mô tả, máy thay đổi giọng nói là một phát minh của tiến sĩ Agasa, từng được ông đăng ký bản quyền và có tiềm năng thương mại hóa rất lớn nhưng không bao giờ được sản xuất hàng loạt.
Nhưng bây giờ, một phiên bản trông giống như thiết bị này ngoài đời thực đang được giới thiệu trong số mới nhất của Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ. Nó là một miếng băng điện tử, chứa cảm biến hồng ngoại không dây, tích hợp công nghệ AI có thể được dán hoặc đeo ngay ngoài cổ.
Các nhà khoa học cho biết họ đã chế tạo ra thiết bị này để theo dõi các chuyển động rung của thanh quản và cơ cổ mọi người trong thời gian thực. Các dữ liệu này trước đây thường bị xem nhẹ.
Thật vậy, ngay cả các bác sĩ cũng thường ít khi để ý đến những gì xảy ra trong thanh quản, đơn giản vì họ thiếu công cụ thu thập dữ liệu, chứ không phải các thông tin này không quan trọng với sức khỏe.
Bạn không thể yêu cầu một bác sĩ ngồi bên cạnh bạn cả ngày chỉ để áp tai nghe của họ vào thanh quản, đếm số lần bạn ho và dùng thính giác để phân biệt bao nhiêu % những tiếng ho đó có kèm đờm còn bao nhiêu % là ho khan.
Bây giờ, công việc có thể được thực hiện hoàn toàn tự động dựa trên thiết bị mới này. Nó sẽ tạo ra cả một cuộc cách mạng trong theo dõi, chăm sóc y tế và trị liệu thanh quản. Đặc biệt là với những người có nghề nghiệp đặc thù phải nói nhiều như giáo viên, MC, ca sĩ… thiết bị này sẽ giúp ích rất nhiều cho công việc của họ
Đi tìm nguồn gốc của tiếng nói
Thanh quản là một cơ quan nằm bên trong và phía trước cổ. Thuộc vào hệ hô hấp, thanh quản nằm giữa và nối yết hầu với khí quản. Nó tham gia vào quá trình hít thở của bạn, và đặc biệt có nhiệm vụ tạo ra tiếng nói.
Cấu trúc của thanh quản là một khoang gồm các sụn nối với nhau bằng các khớp. Ở giữa của nó có một khoảng hở, trên đó có dây chằng và cơ, điều khiển các màng và 2 dây thanh âm, thứ sẽ rung chuyển và phát ra âm thanh dưới tác động của luồng không khí đi qua khi bạn nói chuyện.
Tài liệu sớm nhất mô tả cơ quan này trên cơ thể người đã được tìm thấy bên trong một ngôi mộ của bác sĩ Ai Cập, có niên đại 3.600 năm trước Công nguyên.
Trong nỗ lực tìm hiểu tiếng nói của con người phát ra từ đâu, các bác sĩ cổ đại ở nhiều nền văn minh từ Ai Cập, Ấn Độ cho tới Hy Lạp đều đã biết đến thanh quản. Tài liệu sớm nhất mô tả cơ quan này trên cơ thể người đã được tìm thấy bên trong một ngôi mộ của bác sĩ Ai Cập, có niên đại 3.600 năm trước Công nguyên.
Nhà bác học Hy Lạp cổ đại Aristotle cũng từng mô tả thanh quản giống như một "chiếc cối xay gió" trong cổ họng. Và đó là năm 350 trước Công nguyên, Aristotle đã biết thanh quản là cơ quan điều khiển hơi thở và tiếng nói con người.
Ở Ấn Độ, thanh quản cũng đã được nhắc đến trong các tài liệu y khoa có tên là "Sushtrata" (viết năm 300 trước Công nguyên) và "Charaka" (viết năm 100 trước Công nguyên). Trong đó, các bác sĩ đã có những kiến thức nhất định về giải phẫu thanh quản, thông qua việc mổ thi thể người.
Manuel Garcia và thiết bị tự nội soi thanh quản của ông.
Mặc dù đã biết đến sự tồn tại của thanh quản trong hàng ngàn năm, phải đến tận thế kỷ 19, con người mới có được công cụ đầu tiên để thăm khám thanh quản cho người sống.
Điều thú vị là nó không được phát minh bởi một bác sĩ, mà là một giáo sư âm nhạc người Tây Ban Nha, Manuel Garcia vào năm 1854 đã phát triển một hệ thống gương dùng ánh sáng phản xạ thích hợp để nhìn được dây thanh của chính mình trong cổ họng khi ông thở và hát.
Thiết bị của Garcia, được coi là tiền thân của thủ thuật nội soi, đã mở ra nhiều hiểu biết mới cho các bác sĩ về chức năng của thanh quản trong cơ thể. Kể từ đó con người mới biết:
Hóa ra, thanh quản không phải chỉ dùng để nói
Đó là sự thật mà nhiều người không ngờ tới. Bởi ngoài việc tạo ra tiếng nói, thanh quản vốn còn là một phần quan trọng của hệ hô hấp. Tại đây, phần nối giữa khí quản và đường hô hấp trên, thanh quản làm nhiệm vụ như một chốt chặn, ngăn ngừa các vật thể lạ có thể xâm nhập vào phổi và tống nó trở ra ngoài.
Nghe thì rất vĩ đại, nhưng thực chất, đó chỉ là phản ứng ho mà thôi. Đúng vậy, thanh quản chính là cơ quan giúp bạn ho. Phản ứng bắt đầu bằng một hơi hít sâu qua dây thanh quản. Tiếp theo, các cơ kéo cả thanh quản nâng lên, đồng thời khép chặt các dây thanh lại.
Việc thở ra gắng sức sau đó, được hỗ trợ bởi sự co lại của mô và các cơ thở ra, thổi các dây thanh quản ra xa nhau. Lúc này, một luồng khí với suất cao từ phổi sẽ đẩy vật gây kích thích ra khỏi cổ họng bạn.
Cũng tương tự như phản ứng ho nhưng ở mức độ nhẹ hơn là hắng giọng. Cả hai phản ứng này đều có tác dụng làm thông đường hô hấp, và bạn sẽ không thể thực hiện chúng mà không có thanh quản hoặc dây thanh quản.
Vì vậy lần tới khi bạn hắng giọng định làm gì đó, đừng quên đó là do thanh quản của bạn đang hoạt động.
Giải phẫu thanh quản, nơi chứa đựng một lượng thông tin y tế khổng lồ, nhưng thường bị bỏ quên.
Một chức năng kỳ lạ tiếp theo của thanh quản là nó giúp bạn nín thở và gia tăng sức mạnh. Bạn không nghe nhầm đâu, thanh quản có thể giúp bạn tăng cường sức mạnh cơ bắp.
Khi bạn hít một hơi thật sâu để bơm đầy không khí vào phổi, rồi ém toàn bộ luồng không khí đó lại, thực chất là bạn đang khép thanh quản lại để khí không thoát được ra ngoài.
Lúc này, bạn sẽ có cảm giác mình có nhiều sức mạnh hơn, do một số cơ bắp ở phần trên cơ thể của bạn sẽ được tăng cường từ phản ứng đóng thanh quản. Nó cho phép bạn bê đồ vật nặng, đẩy tạ hoặc kéo xà…
Tiếng rên rỉ mà bạn phát ra khi gắng sức làm những điều đó chính là hệ quả của một lượng nhỏ không khí thoát ra và làm rung dây thanh quản. Một lần nữa, những chiếc dây thanh nhỏ bé này đang giúp bạn làm nhiều điều hơn là chỉ nói chuyện.
Thế nhưng, không chỉ có các hoạt động yêu cầu sức mạnh, ngay cả các hoạt động đòi hỏi sức bền và hô hấp hiếu khí cũng cần phải nhờ vả đến thanh quản. Đó là bởi chỉ khi thanh quản mở ra rộng hơn, chúng ta mới có thể hít được nhiều oxy hơn.
Thanh quản khi hoạt động.
Trong điều kiện bình thường, các dây thanh quản thư giãn sẽ có độ mở khoảng 8 mm. Nhưng nếu bạn chạy bộ, chiều rộng này có thể tăng lên gấp đôi, nghĩa là 1,6 cm, cho phép bạn có được nhiều oxy gấp đôi.
Ngược lại trong khi chúng ta ăn hoặc uống, thanh quản cần phải khép chặt hết mức có thể, để ngăn không cho thức ăn hoặc nước chui được vào phổi. Khi bạn nuốt, phần sau của đòn bẩy lưỡi nâng lên thì nắp thanh quản lên trên lỗ mở của thanh quản cũng sẽ đóng lại, tạo đường cho thức ăn hoặc chất lỏng "trượt" vào thực quản.
Vì những chức năng quan trọng này, các cơ thanh quản đã được tiến hóa ưu tiên bảo vệ. Trong nhiều bệnh rối loạn teo cơ, một bệnh nhân có thể bị liệt toàn bộ cơ bắp trên cơ thể, nhưng riêng cơ thanh quản của họ vẫn hoạt động.
Làm sao để khai thác khối lượng dữ liệu y tế khổng lồ từ thanh quản?
Làm việc cả ngày lẫn đêm (đúng vậy, hóa ra khi bạn ngáy ngủ, thanh quản cũng phải chịu một phần trách nhiệm) cơ quan này đang tạo ra một lượng lớn dữ liệu y tế mà các bác sĩ có thể nhìn vào đó để chẩn đoán bệnh tật.
Mặc dù vậy, cơ hội đó đã bị bỏ qua. Đã hơn 170 năm kể từ khi giáo sư âm nhạc Manuel Garcia phát minh ra hệ thống gương nội soi thanh quản đầu tiên, chúng ta vẫn chưa có bất kỳ một thiết bị y tế nào được phát triển riêng để thu thập dữ liệu y tế từ thanh quản một cách hiệu quả.
Hầu hết các kỹ thuật thăm khám thanh quản, chẳng hạn như siêu âm, nội soi với đầu dò, chụp cộng hưởng từ… đều chỉ là các kỹ thuật dùng chung mà thanh quản được "hưởng ké" thành quả nghiên cứu từ các bộ phận cơ thể khác.
Ngay cả vậy, các công cụ này cũng không có khả năng theo dõi thanh quản 24/24 để khai thác dữ liệu. Vì vậy, một nhóm nghiên cứu tại Khoa Vật lý Ứng dụng, Đại học North Carolina, Hoa Kỳ đã quyết định tạo ra một thiết bị theo dõi thanh quản 24/7.
Máy theo dõi sức khỏe thanh quản (Laryngeal Health Monitor – LaHMo) do Đại học North Carolina phát minh.
Đó là một băng dán chứa một phức hợp cảm biến mà họ gọi là "máy theo dõi sức khỏe thanh quản" (Laryngeal Health Monitor – LaHMo). Thiết bị này có thể được dán trên cổ, ngay bên ngoài thanh quản của bạn.
Ở đó, nó sẽ phát ra ánh sáng cận hồng ngoại (NIR) có khả năng thâm nhập sâu vào các mô bên trong, tương tác mạnh với myoglobin để ghi lại chuyển động của các sợi cơ siêu nhỏ xung quanh thanh quản.
Ngoài ra, các cảm biến rung quán tính được tích hợp vào LaHMo sẽ cho phép nó ghi nhận thêm các rung động và hoạt động cơ học của thanh quản trong thời gian thực. Bản thân LaHMo cũng có một hệ thống cân bằng điện tử nhằm để khử các rung động mà bạn tạo ra trong đời sống hàng ngày, như khi bạn đi lại, cúi hoặc ngoảnh cổ.
Toàn bộ các cảm biến này đã được gói vào bên trong một miếng dán điện tử mà bạn có thể dán trực tiếp lên cổ, hoặc tích hợp vào các thiết bị đeo như vòng cổ, nhưng vẫn mang lại sự tiện lợi và thoải mái cho người dùng trong thời gian dài.
Hoạt động cùng với một thuật toán AI, LaHMo đã có thể phân biệt các hành vi cơ bản của thanh quản, như ho, thở, nuốt, hắng giọng, hoạt động hô hấp kỵ khí và hoạt động hô hấp hiếu khí của người đeo với độ chính xác từ 90-100%.
LaHMo đã có thể phân biệt các hành vi cơ bản của thanh quản, như ho, thở, nuốt, hắng giọng, hoạt động hô hấp kỵ khí và hoạt động hô hấp hiếu khí.
Các thông tin này được ghi lại 24/7 đã tạo ra một hồ sơ y tế thanh quản cá nhân hóa, cho phép các bác sĩ theo dõi sự tiến triển của bệnh tật, đánh giá hiệu quả điều trị và tinh chỉnh các bài tập phục hồi chức năng cho từng bệnh nhân.
Phát hiện sớm polyp, ung thư và theo dõi bệnh nghề nghiệp
Dữ liệu chuyển động của cổ và thanh quản đóng vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh khoa học và y tế, đặc biệt là trong chẩn đoán và điều trị các vấn đề liên quan đến sức khỏe thanh quản.
Trên thực tế, những thay đổi nhỏ trong chuyển động của thanh quản có thể cung cấp những manh mố quan trọng để phát hiện sớm các rối loạn hoặc bệnh lý nghiêm trọng như polyp, hạt dây thanh quản, hoặc ung thư thanh quản.
Sử dụng LaHMo, các bác sĩ cũng có thể điều trị một số chứng bệnh mạn tính trước nay được coi là không thể chữa khỏi, ví dụ như chứng khó thở do suy cơ hoành, khó nuốt do cơ họng yếu và khó nói do cơ lưỡi suy nhược.
Ngoài ra, dữ liệu từ thanh quản cũng giúp ích rất nhiều cho những người có nghề nghiệp đặc thù như giáo viên, ca sĩ, vận động viên hoặc diễn viên lồng tiếng.
Thiết bị theo dõi thanh quản có thể hỗ trợ phân tích cho vận động viên thể thao.
Khi người dùng bắt đầu sử dụng LaHMo, hệ thống sẽ thiết lập một hồ sơ sức khỏe riêng, bao gồm các thông tin như tần suất sử dụng giọng nói, mức độ căng thẳng của dây thanh âm, và lịch sử các triệu chứng liên quan.
Dựa trên hồ sơ này, các thuật toán của LaHMo sẽ liên tục học hỏi và tinh chỉnh để cung cấp các phân tích và khuyến nghị phù hợp nhất cho từng cá nhân. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả của việc giám sát mà còn tăng cường sự hài lòng của người dùng khi họ nhận được sự quan tâm đúng mức đối với nhu cầu sức khỏe của mình.
Vì vậy, bắt đầu từ bây giờ, bạn có thể tưởng tượng những giáo viên có thể đeo LaHMo mỗi ngày để giám sát sức khỏe thanh quản của mình. Các ca sĩ có thể sử dụng dữ liệu để luyện tập. Còn diễn viên lồng tiếng có thêm một công cụ để tạo ra nhiều giọng nói khác nhau.
Đúng vậy, ghi nhận dữ liệu thanh quản chính là bước đầu để tìm cách tinh chỉnh và thay đổi nó. Biết đâu trong tương lai, thiết bị này cũng có thể được phát triển thành một máy biến đổi giọng nói đúng như nguyên mẫu của tiến sĩ Agasa trong Thám tử lừng danh Conan.
