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可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统

01
所属领域
Field

电子信息

02
项目介绍
Project Introduction
痛点问题

世界上有数以百万的语言障碍患者,其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍,也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能,语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法,其通常需要安装在口内喉部,由肺部发出的气流经过舌、唇的调制,引起人工喉膜片振动,使其发出语音信号。然而,现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音,发音模糊,训练周期长,并且需要患者自己手持助音器于喉部,造成极大不便,所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。

解决方案

本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉(WAGT)在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻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贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底,无需胶带粘贴,可直接贴敷在人体喉咙,极大地提高了佩戴舒适感;其次,第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破,实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换,第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来,实现了声音输入到输出的闭环,并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着,通过与单片机的结合,该器件可以将人体喉部的不同动作翻译成不同的声音,实现了动作发声系统。通过连接解码器,该器件还可以播放任意音乐。最后,第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上,首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成,有望实现像创可贴一样贴附在人体喉部并帮助失语者开口说话


 

1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统

竞争优势分析
市场应用场景

第二代智能石墨烯人工喉集收声和发声于一体,可直接贴附于失语者喉部,并将喉部的不同动作转化为对应声音,有望帮助失语者正常与他人交谈。在未来,该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合,在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。

发展规划

已获得国家发明专利授权2项。

知识产权
已获得国家发明专利授权2项。
03
合作需求
Cooperation needs

技术许可。

04
团队介绍
team introduction

本成果项目团队负责人为任天令教授,清华大学信息科学技术学院副院长,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,清华大学环境与健康传感技术研究中心副主任。担任IEEE电子器件学会副主席(中国大陆首次)、国际微电子领域顶级学术会议IEDM执委(中国大陆首次)、IEEE电子器件学会教育委员会主席(中国大陆首次)、中国微米纳米技术学会理事等。近年来,承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、国家公益性行业科研专项、国家重大仪器专项、国家863计划、国家973计划等多项国家重要科技项目,做出一系列具有重要国际影响的创新学术成果。主要研究方向为智能微纳电子器件、芯片与系统,包括:智能传感器与智能集成系统,二维纳电子器件与芯片,柔性、可穿戴器件与系统,智能信息器件与系统技术等。在国内外重要学术期刊和会议发表重要SCI期刊论文400余篇,国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文11篇;获国内外发明专利70余项,入选2018年爱思唯尔(Elsevier中国高被引学者(微电子领域唯一入选者)。获2018年电子学会自然科学一等奖,石墨烯智能人工喉荣获科技导报评选的2017“中国十大重大技术进展人工智能微纳电子器件荣获2017“清华大学十大重大学术成果,石墨烯人工喉2018年全国科技活动周被评为最受公众喜爱项目,还入选2018年中国国际智能产业博览会十大黑科技创新产品(从1082项创新产品中脱颖而出)。团队成员有副教授、助理教授、助理研究员等7人。

05
联系方式
Contact information

邮箱:qyc16@mails.tsinghua.edu.cnliuyi2017@tsinghua.edu.cn

清华四川能源互联网研究院:

联系人:房炫伯(产业发展部主任)、殷国梁(产业发展部主管)

联系电话:17708194317(同微信号)、15810916713(同微信号)


注:本项目信息来源于自清华大学技术转移研究院