01. 成果简介 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。 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”。图1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统02. 应用前景 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。03. 知识产权 已获得国家发明专利授权2项。04. 团队介绍 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”在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. 合作方式 技术许可。06. 联系方式 邮箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

成果针对传统瓦斯报警系统调校工作量大、维护成本高、误报警率高、抗干扰能力差等不足，以 AVR 单片机为核心研制了一种矿用微型瓦斯报警器，开发了矿井瓦斯浓度数据采集、零点漂移自动校正、传感器非线性补偿、报警控制以及上位通信自动标定控制等功能模块，实现了瓦斯报警器的数字化、智能化和自动化。实验结果表明：系统性能稳定，功耗低，抗干扰性好，标定更准确，调试简单，大大降低了其维护成本，具有广泛的应用推广前景。该成果已申报实用新型专利 2 项，发表高水平学术论文 10 余篇。

项目简介 雾化栽培也称雾培，它是指让植物根系离开基质和水，完全置于气雾环境下发育的 一种新型栽培模式。雾化栽培中根系悬浮于空中，氧气得以最大化供给，矿物质离子以 及水分的吸收都能得以充足的保证，根系处于最佳的水肥环境，使作物发挥出最大的生 长潜能。研究表明, 雾化栽培中大多数作物品种生长速度可增加 3～5 倍，而且可以免农 药和化肥栽培。在节水农业以及都市阳台农业领域具有广泛的应用前景。在国家自然科 学基金（项目编号：51275214）、江苏省自然科学

 项目简介 雾化栽培也称雾培，它是指让植物根系离开基质和水，完全置于气雾环境下发育的 一种新型栽培模式。雾化栽培中根系悬浮于空中，氧气得以最大化供给，矿物质离子以 及水分的吸收都能得以充足的保证，根系处于最佳的水肥环境，使作物发挥出最大的生 长潜能。研究表明, 雾化栽培中大多数作物品种生长速度可增加 3～5 倍，而且可以免农 药和化肥栽培。在节水农业以及都市阳台农业领域具有广泛的应用前景。系列智能雾化 栽培器，基本结构如图 1 所示。 该栽培

项目简介 “智能超声雾耕器项目”项目由江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室开 展实施，由本研究团队设计，主要包括雾耕试验台和控制系统。 针对雾耕的特点设计了雾耕器，本雾耕器采用立体式结构，主要包括栽培箱、支架、 贮液室等，并采用超声雾化片组和液压式喷头进行雾耕。 针对雾耕器控制系统，设计了一套基于单片机环境控制系统，通过控制器 A 采集雾 耕环境的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等因素，并将数据信息发送给控制器 B，122 并由控制器 A 和控

电机智能控制器是一款用于三相交流异步电动机的工作状态监视、启动和停止时间记录、故障类型、时间的记录和报警。控制器具有较高的安全性能和抗干扰系列，控制器的安装方式和工作性能应能保证达到控制目标所需要求，现场操作方便；采用固态继电器作为执行元件，其额定电流值应满足电机起动电流和堵转电流的要求，并有足够的裕度。

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