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世界上有數(shù)以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導(dǎo)致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡(jiǎn)易的語言康復(fù)方法，其通常需要安裝在口內(nèi)喉部，由肺部發(fā)出的氣流經(jīng)過舌、唇的調(diào)制，引起人工喉膜片振動(dòng)，使其發(fā)出語音信號(hào)。然而，現(xiàn)有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發(fā)音模糊，訓(xùn)練周期長(zhǎng)，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的新型人工喉的器件及系統(tǒng)研究。 本成果團(tuán)隊(duì)研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發(fā)系統(tǒng)集成、動(dòng)作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發(fā)聲系統(tǒng)方面有了雙重突破，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的器件級(jí)應(yīng)用至系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用的跨越。通過專用電路對(duì)聲音信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統(tǒng)和發(fā)聲系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)了聲音輸入到輸出的閉環(huán)，并可以通過示波器實(shí)時(shí)觀測(cè)喉部運(yùn)動(dòng)情況。接著，通過與單片機(jī)的結(jié)合，該器件可以將人體喉部的不同動(dòng)作“翻譯”成不同的聲音，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作發(fā)聲系統(tǒng)。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統(tǒng)可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進(jìn)行體積更小及功能更多的集成，有望實(shí)現(xiàn)像“創(chuàng)可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:世界上有數(shù)以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導(dǎo)致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡(jiǎn)易的語言康復(fù)方法，其通常需要安裝在口內(nèi)喉部，由肺部發(fā)出的氣流經(jīng)過舌、唇的調(diào)制，引起人工喉膜片振動(dòng)，使其發(fā)出語音信號(hào)。然而，現(xiàn)有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發(fā)音模糊，訓(xùn)練周期長(zhǎng)，并且需要患者自己手持助

01. 成果簡(jiǎn)介 世界上有數(shù)以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導(dǎo)致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡(jiǎn)易的語言康復(fù)方法，其通常需要安裝在口內(nèi)喉部，由肺部發(fā)出的氣流經(jīng)過舌、唇的調(diào)制，引起人工喉膜片振動(dòng)，使其發(fā)出語音信號(hào)。然而，現(xiàn)有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發(fā)音模糊，訓(xùn)練周期長(zhǎng)，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的新型人工喉的器件及系統(tǒng)研究。 本成果團(tuán)隊(duì)研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發(fā)系統(tǒng)集成、動(dòng)作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發(fā)聲系統(tǒng)方面有了雙重突破，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的器件級(jí)應(yīng)用至系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用的跨越。通過專用電路對(duì)聲音信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統(tǒng)和發(fā)聲系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)了聲音輸入到輸出的閉環(huán)，并可以通過示波器實(shí)時(shí)觀測(cè)喉部運(yùn)動(dòng)情況。接著，通過與單片機(jī)的結(jié)合，該器件可以將人體喉部的不同動(dòng)作“翻譯”成不同的聲音，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作發(fā)聲系統(tǒng)。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統(tǒng)可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進(jìn)行體積更小及功能更多的集成，有望實(shí)現(xiàn)像“創(chuàng)可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。圖1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系統(tǒng)02. 應(yīng)用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發(fā)聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動(dòng)作轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)聲音，有望幫助失語者正常與他人“交談”。在未來，該器件將與聲紋識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)結(jié)合，在語音識(shí)別、家庭醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊前景。03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 已獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)2項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 本成果項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人為任天令教授，清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，國(guó)家杰出青年基金獲得者，清華大學(xué)環(huán)境與健康傳感技術(shù)研究中心副主任。擔(dān)任IEEE電子器件學(xué)會(huì)副主席（中國(guó)大陸首次）、國(guó)際微電子領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議IEDM執(zhí)委（中國(guó)大陸首次）、IEEE電子器件學(xué)會(huì)教育委員會(huì)主席（中國(guó)大陸首次）、中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)理事等。近年來，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金、國(guó)家重大科技專項(xiàng)、國(guó)家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)、國(guó)家重大儀器專項(xiàng)、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家973計(jì)劃等多項(xiàng)國(guó)家重要科技項(xiàng)目，做出一系列具有重要國(guó)際影響的創(chuàng)新學(xué)術(shù)成果。主要研究方向?yàn)橹悄芪⒓{電子器件、芯片與系統(tǒng)，包括：智能傳感器與智能集成系統(tǒng)，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統(tǒng)，智能信息器件與系統(tǒng)技術(shù)等。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議發(fā)表重要SCI期刊論文400余篇，國(guó)際微電子領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議IEDM論文11篇；獲國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利70余項(xiàng)，入選2018年愛思唯爾（Elsevier）“中國(guó)高被引學(xué)者”（微電子領(lǐng)域唯一入選者）。獲2018年電子學(xué)會(huì)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，“石墨烯智能人工喉”榮獲科技導(dǎo)報(bào)評(píng)選的2017“中國(guó)十大重大技術(shù)進(jìn)展”，“人工智能微納電子器件”榮獲2017“清華大學(xué)十大重大學(xué)術(shù)成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全國(guó)科技活動(dòng)周被評(píng)為“最受公眾喜愛項(xiàng)目”，還入選2018年中國(guó)國(guó)際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)十大“黑科技”創(chuàng)新產(chǎn)品（從1082項(xiàng)創(chuàng)新產(chǎn)品中脫穎而出）。團(tuán)隊(duì)成員有副教授、助理教授、助理研究員等7人。05. 合作方式 技術(shù)許可。06. 聯(lián)系方式 郵箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

淚道阻塞是眼科常見病，其危害主要是溢淚，經(jīng)常流淚可導(dǎo)致眼周皮膚粗糙、糜爛、下瞼外翻、鼻淚管阻塞引起的慢性淚囊炎，常有膿性分泌物從淚點(diǎn)排出，對(duì)眼球構(gòu)成潛在危險(xiǎn)，對(duì)病人帶來很大痛苦，既防礙工作，又影響美觀。所以我們研制了人工淚小管，人工鼻淚管。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 本成果是一種污染土壤磁助電動(dòng)修復(fù)裝置，屬于污染土壤處理技術(shù)領(lǐng)域。通過外加 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用，使土壤中的污染物質(zhì)加速富集于規(guī)定區(qū)域，達(dá)到清潔土壤的目的。 裝置包括電極液添加管、陽極板、處理區(qū)、陰極柱、電極室、磁鐵、外殼、電極液排放 管。本成果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造成本低、易于操作、修復(fù)效果好，而且可以實(shí)現(xiàn)了土壤中多 種污染物的降解去除。 性能指標(biāo) （1）運(yùn)行成本低，本裝置適用的電勢(shì)梯度僅為

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人工超材料是指亞波長(zhǎng)尺度單元按一定的宏觀排列方式形成的人工復(fù)合電磁結(jié)構(gòu)。由于其基本單元和排列方式都可任意設(shè)計(jì)，因此能構(gòu)造出傳統(tǒng)材料與傳統(tǒng)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的超常規(guī)媒質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)電磁波進(jìn)行高效靈活調(diào)控，實(shí)現(xiàn)一系列自然界不存在的新奇物理特性和應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的電磁超材料和超表面都是基于連續(xù)變化的媒質(zhì)參數(shù)，很難實(shí)時(shí)地操控電磁波。 以程強(qiáng)教授為核心團(tuán)隊(duì)的課題組在國(guó)際上首次提出“數(shù)字編碼與可編程超材料”，提出用二進(jìn)制數(shù)字編碼來表征超材料的思想，通過改變數(shù)字編碼單元“0”和“1”的空間排布來控制電磁波。這一概念的提出不僅簡(jiǎn)化了超材料的設(shè)計(jì)難度和優(yōu)化流程，構(gòu)建了超材料由物理空間通往數(shù)字空間的橋梁，使人們能夠從信息科學(xué)的角度來理解和探索超材料。更重要地是，超材料的數(shù)字化編碼表征方式非常有利于結(jié)合一些有源器件（例如二極管和MEMS開關(guān)等），在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）等電路系統(tǒng)的控制下實(shí)時(shí)地?cái)?shù)字化調(diào)控電磁波，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)多種完全不同的功能。 在該工作中，作者利用優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的時(shí)空三維編碼矩陣，超表面將入射波能量分散到空間任意方向和任意諧波頻譜上，這一特性很好地縮減了雷達(dá)散射截面（RCS），未來有望應(yīng)用于新型的計(jì)算成像系統(tǒng)。更重要的是，引入時(shí)間維度的編碼之后，可以擴(kuò)展傳統(tǒng)的空間編碼比特?cái)?shù)，降低了實(shí)現(xiàn)高比特可編程超表面的系統(tǒng)復(fù)雜度。例如，一款2比特的可編程超表面，只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的時(shí)空編碼矩陣，就可以在中心頻率和諧波頻率實(shí)現(xiàn)等效的360度相位覆蓋，這是傳統(tǒng)可編程超表面無法實(shí)現(xiàn)的，可用于實(shí)現(xiàn)波束塑形等一系列實(shí)用功能。 本工作得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點(diǎn)專項(xiàng)“微波毫米波數(shù)字編碼和現(xiàn)場(chǎng)可編程超構(gòu)材料的理論體系與關(guān)鍵技術(shù)”，以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作在東南大學(xué)毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

本實(shí)用新型公開了一種人工氣道，特別是一種應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的人工氣道。本實(shí)用新型提供一種可以簡(jiǎn)化對(duì)人工氣道封閉氣囊壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并能實(shí)時(shí)對(duì)封閉氣囊的壓力進(jìn)行自動(dòng)安全調(diào)節(jié)，同時(shí)防止誤操作，使其可以安全且穩(wěn)定維持在理想壓力值的人工氣道，包括導(dǎo)管、主接頭、封閉氣囊和充氣管，所述主接頭設(shè)置在導(dǎo)管的端部；所述充氣管一端與封閉氣囊相通，另一端與壓力指示氣囊相通，還包括壓力安全閥。當(dāng)臨床醫(yī)務(wù)人員在充氣接頭處注射氣體，隨著注射氣體的增加壓力指示氣囊壓力，封閉氣囊以及壓力接口處的壓力也隨之增加，一旦封閉氣囊和外側(cè)壓力指示氣囊壓力過高超過壓力安全閥安全值，壓力安全閥打開漏氣釋放壓力。

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