3D打印「口型引导器」：数字化复制演奏者唇位，助尺八初学者快速上手

小学音乐课上，老师带来了各种乐器让我们尝试，看看有没有一种能激发我们学习的兴趣。

我记得我试了小提琴、大提琴、大号、长笛……轮到管乐器时，我几乎发不出什么声音。

我不知道如何运用气息，也不知道嘴唇该怎么摆。

最后只从一把小号里吹出一声鸭叫般的声响。

最终我没能在学校乐队里演奏任何乐器。

也许，如果我当时有东京科学大学（Institute of Science Tokyo）刚刚开发出来的这种装置，就不会那么气馁了！

东京科学大学的研究人员通过数字化制造了一种装置，能够再现演奏者嘴唇与气鸣乐器之间的空间关系。

其实，它是一个小型的引导器，放置在演奏者的下巴与乐器之间，确保所有位置都正确对齐。

这项研究更广泛的目标，是探索口腔修复数字化引导工作流程能否应用于传统口内装置之外的场景。

作为概念验证，团队专门为尺八，也就是一种日本传统的竖吹竹笛，设计了一款装置。

尺八对初学者来说颇具挑战。

他们必须学会协调嘴唇的形状、气息的角度以及乐器的位置，才能发出正确的音色。

这种空间关系很难直观演示，因此新手通常需要依赖大量的观察、指导和练习。

根据这项研究，缺乏视觉和触觉上的位置参考，会让初学者更难判断正确的口型（embouchure），并拖慢学习进度。

所以研究人员着手设计一款能够提供帮助的装置。

团队先对尺八进行了扫描，同时获取了一位经验丰富的男性演奏者口型的面部和口内扫描数据。

随后，这位演奏者摆出最佳演奏姿势，研究人员得以捕捉他在演奏过程中面部、嘴唇和乐器之间的精确空间关系。

接下来，科学家们将这些数据导入CAD软件，也就是计算机辅助设计软件。

他们利用牙科标志点、咬合平面和面部参考点，重现演奏者嘴唇与乐器之间的对应关系。

基于这个数字模型，他们设计了一个直径约70毫米的球形黏土模型，用来填充演奏者下巴与尺八之间的空隙，再将其转换为中空引导器。

由于最终零件采用立体光刻技术（stereolithography）制造，团队在引导器上增加了一个窗口，让未固化的树脂可以流出来。

在材料选择上，他们采用了一种常用于牙科手术导板的生物相容性光聚合物，确保装置可以进行适当的消毒和灭菌处理。

最终成果是一款针对演奏者个人牙颌面形态量身定制的引导器，采用中空轻量化设计以保证佩戴舒适度。

其支撑臂还可以进行定制，以实现精细的位置调整。

当一位专家级演奏者实际测试这款引导器时，它在稳定性、贴合度和整体易用性方面都获得了良好评价。

除了音乐教育之外，我们期望这一概念未来还能扩展到颌面修复、口颌面康复以及其他需要精确口周空间控制的口外装置领域，领导该项目的副教授羽田拓己（Tamaki Hada）与金泽学教授（Professor Manabu Kanazawa）共同总结道。