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

提出的磁颗粒镀层技术，有效解决了相变材料和磁性颗粒界面润湿难题。基于MTPCM，设计出高能效热电-高储热复合微供能系统，统筹兼顾了热电输出稳定性和最大化，证实了自供电温湿度无线传感系统持续工作的可行性。

 智能穿戴设备近年来在国际学术界和工业界备受关注，从谷歌推出的Google Glass，三星公司推出的Gear S智能手表，到苹果公司发布的iWatch，已经有许多产品开始进入人们的生活。这些设备智能穿戴设备目前面临的一个瓶颈问题是缺乏可替代键盘和鼠标的输入设备。目前关注度比较高的输入方式是语音输入、辅助触摸屏和手势输入等，但是都存在很大局限。  上海交通大学信息处理与先进控制团队针对这一问题提出了一种全新的指上文字输入以及操作方式，开发了可以穿戴在食指上的虚拟输入设备。该设备通过食指敲击动作形成虚拟的操作平面，通过用户初始化对操作平面进行分区形成“九宫十八格”，通过独创的“九宫十八格”映射对食指敲击动作进行解析，使得用户仅依靠食指敲击就可以完成中文、英文、标点和点击等常用信息的输入，替代计算机键盘和鼠标完成智能穿戴设备信息的输入。  该输入方式无需改变用户的传统操作习惯，不受空间限制，操作简单。与传统的语音输入具有更高的效率以及准确度，与屏幕触摸输入相比可以摆脱空间的限制，与手势输入相比可以实现中文输入并且效率更高。

主要功能：1. 无感体征监测通过UWB雷达及多光谱相机即可实现较为准确的体温心率呼吸血压等参数，患者无需任何穿戴传感器。多终端数据集成显示，提高患者就诊体验。2. 辅助手环条件允许的情况下还可佩戴手环辅助其他模块测量体征，内置定位芯片，第一时间掌握病人位置，可通过手环与AI语音助理进行交互。3. 意外预判多光谱相机和其他部件通过综合参数检测到用户姿态异常、体征异常时，预警可能出现的意外与急症4. 智能辅助诊断全病症知识图谱科学辅助诊断、指导用药

       非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT）源于美国MBL实验室（54位诺贝尔奖得主的摇篮），由神经学家Lionel F. Jaffe（美国扬格公司创始人之一）于1974年发明，2001年，美国扬格公司正式推出现代NMT。NMT是一种研究活体材料的底层核心技术，研究人员基于NMT能够建立自己独有的Me-Only 研究平台，从而获得极具创新的研究成果。         NMT可在不接触、不损伤样品的情况下，检测分子/离子进出生物活体的流速（流动速率和方向），可测样品种类繁多，小到菌、单细胞、液泡，大到组织、器官、整体都可检测。基于NMT商业化的设备统称为非损伤微测系统。         扬格/旭月的非损伤微测系统包含BIO系列、CONFLUX系列（共聚焦/荧光NMT）、NMT100系列、NMT200系列、NMT100S系列、NMT200S系列、NMT150系列、NMT活体工作站系列、NMT Physiolyzer®系列等，已发展至第七代自动化智能产品。扬格/旭月的NMT系统全部采用从美国扬格（旭月北京）研发中心自主研发的imFluxes智能操作软件，将十余年的NMT应用大数据与设备实现完美结合，并且在产品一体化、自动化、智能化、扩展升级等诸多方面都有大幅提升。         扬格/旭月已取得基于NMT的数十项专利及软件著作权，拥有完善的专利保护体系，所有产品全部通过中关村NMT联盟认证和ISO9001质量体系认证。扬格/旭月所销售的NMT专用耗材，已通过中关村NMT联盟认证，所有耗材是扬格/旭月研发中心结合十余年的经验、摸索并自主研发生产的。NMT专用耗材较传统的通用型耗材保质期更长，性能更稳定、可靠，所有对外销售的耗材全部经过严格的生产、检验流程。         扬格/旭月的NMT研究平台已经帮助国内外科研单位取得近百项各类专利，以及包含Nature、Cell在内的500多篇论文。同时，已销往欧洲的瑞士苏黎世大学（拥有包括爱因斯坦在内10余位诺贝尔奖得主），以及中国科学院、中国林科院、中国农科院、农业部下属的众多科研院所与高校，以及北大、上海交大等知名高校。 名称：NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪） 版本：第七代 品牌：YOUNGER 产地：美国 已获得认证： 中关村NMT联盟认证 ISO9001国际质量体系认证 简介：NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪）是美国扬格公司的第七代自动化NMT设备，可自动灌充LIX、直接检测、输出离子/分子的流速及浓度、数据云绘图。该设备为开放式平台，同时配备个性化模块，科研人员可根据自身科研需求，自由选配检测指标（标配2种指标，其他指标可自由升级），可选配指标包括IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Na+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、膜电势，其他未来新研发功能及指标，可通过模块进行扩展升级。        NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪）美国原装进口系统由美国扬格公司在美国本土生产、组装、调试完成，整机进口到中国，该产品已通过ISO9001质量体系认证，提供1年免费保修，售后服务由美国扬格公司在中国的永久战略合作伙伴旭月公司统一提供。 个性化功能匹配 标配两种指标（可选指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Na+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+），其余指标可升级（包括新研发指标Pb2+、Cu2+和膜电势） 预留双指标检测升级端口，升级后可单独检测一种离子或分子，也可同时检测两种离子或一种离子与一种分子的浓度和流速，用于离子/分子相关性研究及更前沿的科研探索。 活体、原位、非损伤测量 对整体或分离后的样品不造成损伤，获取正常生理状态下信息。 无需标记 预先知道测定的指标，无需用放射性、化学或药理学等标记方法，安全且环保。 不用提取样品 可直接检测，不需要研磨等传统的提取方法。 实时、动态检测 动态实时地（最短在5秒左右）检测和获取数据。 长时间持续监测 可进行长达10个小时以上的实时和动态监测。 可测样品种类繁多 整体、器官、组织、细胞都可以检测（理论值：5μm-10cm均可）。 自动化操作 X、Y、Z方向自动/手动操控传感器移动。 数据采集方式 X、Y、Z三维数据分别采集。 预留三维矢量流速数据升级端口，可升级在样品外进行X、Y、Z三维数据同时采集，获得矢量流速数据，清晰阐明样品及流速的空间相互关系，用于更前沿的研究。 美国原装进口系统 型号 功能 可升级功能 NMT300-YG 1.标配指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+(标配任选2种指标，可任意升级）。 2.操作方式：三维自动。 3.检测样品尺寸：可检测5μm-10cm样品。 4.数据：1D/3D。可直接检测、输出流速和浓度数据。 5.检测方式：单传感器检测 6.异常报警：有 7.流速云数据处理与绘图：有 1.可升级指标：可升级除标配指标外其余指标，包括最新研发指标膜电势。 2.可扩展：未来新研发指标可扩展升级。 3.可升级检测方式：单/双传感器检测可选。 NMT400-YG 1.标配指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+(标配任选2种指标，可任意升级）。 2.操作方式：三维自动。 3.检测样品尺寸：可检测大于5cm样品。 4.数据：1D/3D。可直接检测、输出流速和浓度数据。 5.检测方式：单传感器检测 6.异常报警：有 7.流速云数据处理与绘图：有 1.可升级指标：可升级除标配指标外其余指标，包括最新研发指标膜电势。 2.可扩展：未来新研发指标可扩展升级。 3.可升级检测方式：单/双传感器检测可选。

  非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT）源于美国MBL实验室（54位诺贝尔奖得主的摇篮），由神经学家Lionel F. Jaffe（美国扬格公司创始人之一）于1974年发明，2001年，美国扬格公司正式推出现代NMT。NMT是一种研究活体材料的底层核心技术，研究人员基于NMT能够建立自己独有的Me-Only 研究平台，从而获得极具创新的研究成果。   NMT可在不接触、不损伤样品的情况下，检测分子/离子进出生物活体的流速（流动速率和方向），可测样品种类繁多，小到菌、单细胞、液泡，大到组织、器官、整体都可检测。基于NMT商业化的设备统称为非损伤微测系统。   扬格/旭月的非损伤微测系统包含BIO系列、CONFLUX系列（共聚焦/荧光NMT）、NMT100系列、NMT200系列、NMT100S系列、NMT200S系列、NMT150系列、NMT活体工作站系列、NMT Physiolyzer®系列等，已发展至第七代自动化智能产品。扬格/旭月的NMT系统全部采用从美国扬格（旭月北京）研发中心自主研发的imFluxes智能操作软件，将十余年的NMT应用大数据与设备实现完美结合，并且在产品一体化、自动化、智能化、扩展升级等诸多方面都有大幅提升。   扬格/旭月已取得基于NMT的数十项专利及软件著作权，拥有完善的专利保护体系，所有产品全部通过中关村NMT联盟认证和ISO9001质量体系认证。扬格/旭月所销售的NMT专用耗材，已通过中关村NMT联盟认证，所有耗材是扬格/旭月研发中心结合十余年的经验、摸索并自主研发生产的。NMT专用耗材较传统的通用型耗材保质期更长，性能更稳定、可靠，所有对外销售的耗材全部经过严格的生产、检验流程。   扬格/旭月的NMT研究平台已经帮助国内外科研单位取得近百项各类专利，以及包含Nature、Cell在内的500多篇论文。同时，已销往欧洲的瑞士苏黎世大学（拥有包括爱因斯坦在内10余位诺贝尔奖得主），以及中国科学院、中国林科院、中国农科院、农业部下属的众多科研院所与高校，以及北大、上海交大等知名高校。 名称：NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪） 版本：第七代 品牌：YOUNGER 产地：美国 已获得认证： 中关村NMT联盟认证 ISO9001国际质量体系认证 简介：NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪）是美国扬格公司的第七代自动化NMT设备，可自动灌充LIX、直接检测、输出离子/分子的流速及浓度、数据云绘图。该设备为开放式平台，同时配备个性化模块，科研人员可根据自身科研需求，自由选配检测指标（标配2种指标，其他指标可自由升级），可选配指标包括IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Na+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、膜电势，其他未来新研发功能及指标，可通过模块进行扩展升级。   NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪）美国原装进口系统由美国扬格公司在美国本土生产、组装、调试完成，整机进口到中国，该产品已通过ISO9001质量体系认证，提供1年免费保修，售后服务由美国扬格公司在中国的永久战略合作伙伴旭月公司统一提供。 个性化功能匹配 标配两种指标（可选指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Na+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+），其余指标可升级（包括新研发指标Pb2+、Cu2+和膜电势） 预留双指标检测升级端口，升级后可单独检测一种离子或分子，也可同时检测两种离子或一种离子与一种分子的浓度和流速，用于离子/分子相关性研究及更前沿的科研探索。 活体、原位、非损伤测量 对整体或分离后的样品不造成损伤，获取正常生理状态下信息。 无需标记 预先知道测定的指标，无需用放射性、化学或药理学等标记方法，安全且环保。 不用提取样品 可直接检测，不需要研磨等传统的提取方法。 实时、动态检测 动态实时地（最短在5秒左右）检测和获取数据。 长时间持续监测 可进行长达10个小时以上的实时和动态监测。 可测样品种类繁多 整体、器官、组织、细胞都可以检测（理论值：5μm-10cm均可）。 自动化操作 X、Y、Z方向自动/手动操控传感器移动。 数据采集方式 X、Y、Z三维数据分别采集。 预留三维矢量流速数据升级端口，可升级在样品外进行X、Y、Z三维数据同时采集，获得矢量流速数据，清晰阐明样品及流速的空间相互关系，用于更前沿的研究。 美国原装进口系统 型号 功能 可升级功能 NMT300-YG 1.标配指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+(标配任选2种指标，可任意升级）。 2.操作方式：三维自动。 3.检测样品尺寸：可检测5μm-10cm样品。 4.数据：1D/3D。可直接检测、输出流速和浓度数据。 5.检测方式：单传感器检测 6.异常报警：有 7.流速云数据处理与绘图：有 1.可升级指标：可升级除标配指标外其余指标，包括最新研发指标膜电势。 2.可扩展：未来新研发指标可扩展升级。 3.可升级检测方式：单/双传感器检测可选。 NMT400-YG 1.标配指标：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+(标配任选2种指标，可任意升级）。 2.操作方式：三维自动。 3.检测样品尺寸：可检测大于5cm样品。 4.数据：1D/3D。可直接检测、输出流速和浓度数据。 5.检测方式：单传感器检测 6.异常报警：有 7.流速云数据处理与绘图：有 1.可升级指标：可升级除标配指标外其余指标，包括最新研发指标膜电势。 2.可扩展：未来新研发指标可扩展升级。 3.可升级检测方式：单/双传感器检测可选。

简单介绍： 生理实验器械包有30种产品，也可以选购。包括：压力换能器夹持器、张力换能器夹持器、生理肌槽、蛙板、神经屏蔽盒、人体生理导联夹、玻璃微电极夹持器、毁髓针、锌铜弓、肌夹、蛙心夹、神经引导电极、动脉/静脉夹、蛙心管夹、双凹夹、蛙针、实验支架、悬浮电极、动脉插管、引导及刺激电、三通、鼠兔气管插管、保护电极、双线刺激电极。 详情介绍： 1、神经刺激电极：刺激信号通过它作用到生物神经上，使生物体受到刺激产生应答性的反映，材质：金属。 2、肌肉刺激电极：刺激信号通过它作用到生物肌体上，使生物体受到刺激产生应答性的反映，材质：金属。 3、神经保护电极：神经微弱信号通过它传到采集器上，材质：金属。 4、记滴传感器（尿滴电极）：用途：用于实验动物尿生成记录等。 5、小号动脉夹：用于阻断动脉血流，材质：弹簧钢。 6、进口三通：与生理压力传感器配套使用，材质：工程塑料。 7、蛙心夹：将一端在心室舒张时夹住心尖,另一端借细线连于杠杆或换能器, 以进行心脏活动的描记，材质：金属。 8、蛙钉：用于固定青蛙的四肢，材质：工程塑料和金属。 9、蛙心插管：配合兔的血压实验，材质：玻璃。 10、大号动脉夹：用于阻断动脉血流，材质：弹簧钢。 11、蛙板 ：用于蛙及小白鼠固定和解剖，并配有橡胶塞方便固定，材质：有机玻璃。 12、动脉插管：  与血压传感器配套使用，材质：专用PVC塑料。 13、锌铜弓：用于检测神经是否受到破坏， 材质:铜和锌。 14、鼠气管插管（玻璃）：用于连接气管或呼吸换能器,可记录呼吸流量， 材质：玻璃。 15、兔气管插管（玻璃）：用于连接气管或呼吸换能器,可记录呼吸流量， 材质：玻璃。 16、血压传感器固定夹：做血压实验，固定做血压实验，固定血生理压传感器，材质：有机玻璃。 17、万向双凹夹：固定张力传感器，材质：金属。 18、万向支架：  材质：合金铁   ，规格：200*150*400mm。 19、二维调节仪: 用于张力换能器的固定．可上下左右调节，精度0.1mm；材质：金属。 20、神经屏蔽盒  :材质：石蜡和银丝    规格:20*8*6cm 。 21、毁髓针: 用于破坏蛙脑与脊髓. 材质:不锈钢。 22、心电夹：用于做心电实验 ，红、黄、绿、黑共四个夹， 材质：塑料和金属片。 23、一次性电极：用来引导皮肤的电信号，材质：金属和导电膏。 24、玻璃分针：用于将神经从肌肉中分离出来，材质：玻璃。 25、密封圈：压力传感器配件用于防止漏气， 材质：橡胶。 26、调零改锥： 用于调节传感器的电位     材质：塑料和金属。 27、蛙心支架：用于蛙心灌流实验，材质：金属。 28、心电线：标准接头，用于引导心电信号，材质：铜。 29、刺激输出线：  标准接头，用于电信号的输出，材质：铜。 30、信号输入线：标准接头，用于电信号的输入，材质：铜。

XM-JZA肌肉注射模块（穿戴式）   功能特点： ■ XM-JZA肌肉注射模块采用高分子材料制成，仿真度高。 ■ 该模块分为皮肤、肌肉层、外框卡式结构。 ■ 可穿戴式设计、增加操作的真实感。 ■ 可进行肌肉注射练习。

成果描述：本实用新型公开了一种病房环境与病人生理参数监控系统,包括一个或者多个参数采集模块、一个或者多个执行模块、ARM控制器和上位机；所述参数采集模块的信号输出端连接ARM控制器的信号输入端；所述ARM控制器的信号输出端连接执行模块的信号输入端；所述ARM控制器的信号输出端连接上位机的信号输入端,ARM控制器的信号输入端连接上位机的信号输出端,其能及时掌握病房环境参数,实时监测病员人体机能参数,并能根据病房现场数据自动和远程手动调节病房温湿度、输液速率等。市场前景分析：本实用新型公开了一种病房环境与病人生理参数监控系统,包括一个或者多个参数采集模块、一个或者多个执行模块、ARM控制器和上位机；所述参数采集模块的信号输出端连接ARM控制器的信号输入端；所述ARM控制器的信号输出端连接执行模块的信号输入端；所述ARM控制器的信号输出端连接上位机的信号输入端,ARM控制器的信号输入端连接上位机的信号输出端,其能及时掌握病房环境参数,实时监测病员人体机能参数,并能根据病房现场数据自动和远程手动调节病房温湿度、输液速率等。与同类成果相比的优势分析：国内先进