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世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導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易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，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、操作簡單、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發系統集成、動作監測系統、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聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現了動作發聲系統。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可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現像“創可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。

項目成果/簡介:世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導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易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助

01. 成果簡介 世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導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易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，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、操作簡單、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發系統集成、動作監測系統、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聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現了動作發聲系統。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可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現像“創可貼”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02. 應用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動作轉化為對應聲音，有望幫助失語者正常與他人“交談”。在未來，該器件將與聲紋識別、機器學習等技術結合，在語音識別、家庭醫療等領域具有廣闊前景。03. 知識產權 已獲得國家發明專利授權2項。04. 團隊介紹 本成果項目團隊負責人為任天令教授，清華大學信息科學技術學院副院長，教育部長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，清華大學環境與健康傳感技術研究中心副主任。擔任IEEE電子器件學會副主席（中國大陸首次）、國際微電子領域頂級學術會議IEDM執委（中國大陸首次）、IEEE電子器件學會教育委員會主席（中國大陸首次）、中國微米納米技術學會理事等。近年來，承擔國家自然科學重點基金、國家重大科技專項、國家公益性行業科研專項、國家重大儀器專項、國家863計劃、國家973計劃等多項國家重要科技項目，做出一系列具有重要國際影響的創新學術成果。主要研究方向為智能微納電子器件、芯片與系統，包括：智能傳感器與智能集成系統，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統，智能信息器件與系統技術等。在國內外重要學術期刊和會議發表重要SCI期刊論文400余篇，國際微電子領域頂級學術會議IEDM論文11篇；獲國內外發明專利70余項，入選2018年愛思唯爾（Elsevier）“中國高被引學者”（微電子領域唯一入選者）。獲2018年電子學會自然科學一等獎，“石墨烯智能人工喉”榮獲科技導報評選的2017“中國十大重大技術進展”，“人工智能微納電子器件”榮獲2017“清華大學十大重大學術成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全國科技活動周被評為“最受公眾喜愛項目”，還入選2018年中國國際智能產業博覽會十大“黑科技”創新產品（從1082項創新產品中脫穎而出）。團隊成員有副教授、助理教授、助理研究員等7人。05. 合作方式 技術許可。06. 聯系方式 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，經常流淚可導致眼周皮膚粗糙、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排出，對眼球構成潛在危險，對病人帶來很大痛苦，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。

“智能物聯大數據分析決策系統”是以復雜裝備及過程在工程現場的指揮決 策為需求、以對大規模運行工況進行智能化分析與決策作為切入點、以對使用先 進物聯手段獲取到的裝備過程運行監測數據進行采集、處理、分析、呈現、交互 等為途徑，完成了 “大規模的系統裝備運行監測數據的完整實時存儲與檢索”“大 數據環境下運行監測數據的智能分布式交互處理”“利用運行監測數據深度解析 直觀呈現系統裝備運行狀況”“具有多層級特征的系統裝備運行監測數據的云架 構服務平臺”等系統性研究，研發了一系列具有自主知識產權的智能物聯大數據 分析決策關鍵技術，以此為基礎申請了 53項發明專利（其中授權21項），發展 成為了相應的方法體系，并在航天測試發射任務、智能消防綜合服務、熱軋無人 化行車生產、機電設備安裝調試及運維等多類對象及場景中進行了指揮控制、在 線監測、診斷評估、決策支持等方面的系統級應用。成果針對系統裝備運行提供了智能化的決策和監控手段，為系統裝備運行工 況監測和運行機理認識和發現形成了完備的數據基礎和先進的技術支撐。

“智能物聯大數據分析決策系統”是以復雜裝備及過程在工程現場的指揮決 策為需求、以對大規模運行工況進行智能化分析與決策作為切入點、以對使用先 進物聯手段獲取到的裝備過程運行監測數據進行采集、處理、分析、呈現、交互 等為途徑，完成了 “大規模的系統裝備運行監測數據的完整實時存儲與檢索”“大 數據環境下運行監測數據的智能分布式交互處理”“利用運行監測數據深度解析 直觀呈現系統裝備運行狀況”“具有多層級特征的系統裝備運行監測數據的云架 構服務平臺”等系統性研究，研發了一系列具有自主知識產權的智能物聯大數據 分析決策關鍵技術，以此為基礎申請了53項發明專利（其中授權21項），發展 成為了相應的方法體系，并在航天測試發射任務、智能消防綜合服務、熱軋無人 化行車生產、機電設備安裝調試及運維等多類對象及場景中進行了指揮控制、在 線監測、診斷評估、決策支持等方面的系統級應用。 成果針對系統裝備運行提供了智能化的決策和監控手段，為系統裝備運行工 況監測和運行機理認識和發現形成了完備的數據基礎和先進的技術支撐。其技術 發明應用效果好、創造性突出，達到國內領先的水平，具有廣闊的市場應用前景。

建筑物“零變形”智能控制系統，是在主體結構上連接驅動系統和智能控制系統； 驅動系統包括驅動力源、驅動裝置、熱電阻片、溫度測量儀、智能錨固裝置；驅動力源 采用形狀記憶合金材料，并布置在結構構件的體外，布置形狀可以是直線、折線或曲線， 兩端由智能錨固裝置與主體結構錨固；驅動裝置通過導線與驅動力源形成一個閉合回路， 用于實現對驅動力源的驅動，熱電阻片固定在驅動力源上，與溫度測量儀連接；智能控 制系統包括受力狀態監測儀、計算機控制系統，受力狀態監測儀安裝在主體結構的控制 截面處，經計算機控制系統與驅動系統連接，形成閉合的控制環，計算機分析處理結構 構件的受力信息，并控制驅動系統的作動。可精確控制建筑物形變。

變色玻璃（又稱智能玻璃）是能夠按照人們的需求改變光線進入（射出）強度和能量的功能化玻璃。通過對光線的調節可以使室內亮度和溫度保持在合適的范圍，改善了生活質量也降低了能耗。這在當今全球能源緊缺的情況下更是意義重大。各發達國家對該領域的研發工作都非常重視。目前變色玻璃主要在美、日、韓等國生產，在歐、美、日有著廣泛應用。國外變色玻璃已開始代替建筑玻璃用于各種建筑的門、窗、天棚。而且，變色玻璃