神经工程

宫琴

清华大学医学院副教授

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听觉系统的检测、康复、认知工程的研究和产业化推进

宫琴于1991、2001年先后获得清华大学双学士学位和博士学位,2002-2005年在美国西北大学任合作副教授进行听觉系统的研究。现任清华大学博士生导师,清华无锡院BME中心主任。上海大学兼职教授、博士生导师。2019年当选“太湖人才”创业领军人才。 长期专注于听觉系统的检测、康复和认知工程的研究。曾负责主持完成了20余项国家及省部级重大科研项目(主持国自然项目4项)。申请及授权的发明专利36项,申请国际PCT2份。研究成果经清华大学成果处置进入小量产,多个产品进入医疗仪器注册申报阶段。以排名第一身份,获得国际、全国和北京市发明金奖各1项。发表被SCI、EI收录论文80余篇,多篇发表在Q1分区的期刊上。 长期为本科生主讲2门专业基础必修课程均获得清华大学教学成果奖。主持主讲的《信号与系统》的MOOC课程上线“学堂在线”和“Edx”平台,被授予国家级首批一流课程,主持主讲的“专业实践综合训练1”连续三期14年被授予清华大学精品课。曾2次获优秀博士学位论文指导老师。多次获各种重大杯赛、SRT的优秀指导老师奖励。

对疑难听觉病症进行精准定位,多个研究<项目实现产业转化

宫琴教授的科研重点是在人类听觉系统的检测、康复和认知工程。主要研究方向包括:听觉灵敏度客观、定量检测和听力重建。宫教授团队致力于研究听觉系统处理各种信息的通路和机制、提取听觉系统的信号,并对疑难听觉病症进行精准定位。研发基于刺激频率耳声发射的听觉灵敏度检测。同时探究对言语识别率进行客观评估的有效方法。主要研究和转化成果包括:

1. 针对听觉灵敏度客观、定量检测的需要,基于人工智能技术,建立客观听觉检测和预测模型,开拓性地实现对听觉灵敏度的客观、定量精准检测,为听力康复提供了理论和技术支撑。本项目核心技术支持了国内外多家企业的基础研究和产品研发,获得显著经济效益。目前通过清华大学成果处置,已经进入产业化小量产阶段。

2. 针对耳鸣频率和响度的个性化精准检测,研发集耳鸣检测和康复于一体的便携式耳鸣检测治疗仪。基于本项目技术实现的样机获2020年获得全国发明金奖。目前进入医疗器械注册申报阶段,进入小量产的试生产阶段。

3. 针对重度聋和全聋患者精准听力康复的需求,创新智能信号处理算法,攻克了对竞争性语音的自适应降噪技术,搭建了对有声调语言可懂度进行优化的电子耳蜗(简称:CI)调试平台。通过诱发脑电信号,实现对CI佩戴者音高感知能力的客观评价。本技术成果发表在听觉领域顶级期刊《Hearing research》、《Frontiers in neuroscience》上,被《生命科学仪器》杂志评为特约亮点文章。基于本项目技术实现的样机获2017年北京市发明金奖。获得显著社会效益。

4. 针对中重度听力损伤精准康复的需求,通过深度分析临床大数据,采用人工智能学习技术,以最大言语可懂度为优化目标,建立了适合中国人耳道的助听器选配模型及修正参数体系,大幅度提高助听器验配精准度和听力重建的满意度,显著改善听力损伤人群的生活质量。本项目核心技术支持了国内企业(无锡清耳话声科技有限公司)进行产业化研发生产工作,获得显著的经济效益。

1.Qin Gong#,Yin Liu, Zewen Peng.Estimating hearing thresholds from stimulus-frequency otoacoustic emissions., Trends in hearing, 2020,24, 1-15

2.Yin Liu, Runyi Xu,Qin Gong#。Maximizing the ability of stimulus-frequency otoacoustic emissions to predict hearing status and thresholds using machine learning models. International Journal of Audiology, 2020,1-11

3.Yin Liu, Runyi Xu,Qin Gong.Human auditory-frequency tuning is sensitive to tonal language experience. Journal of Speech Language and Hearing Research. 2020. Accepted.

4.Xiaochen Zhang ,Qin Gong#.Frequency-Following Responses to Complex Tones at Different Frequencies Reflect Different Source Configurations. Frontiers in neuroscience 2019,13,130(1-18)

5.Xiaochen Zhang , Xiaolin Li, Jingjing Chen,Qin Gong#.Background suppression and its relation to foreground processing of speech versus non-speech streams. Neuroscience,2018:373:60–71

6.Dongjia Xing,Qin Gong #.A fast algorithm for the measurement of stimulus frequency otoacoustic emission suppression tuning curves. Applied acoustics. 2018, 129:173-180,

7.Xiaochen Zhang andQin Gong#.Correlation between the frequency difference limen and an index based on principal component analysis of the frequency-following response of normal hearing listeners. Hearing research. 2017, 344: 255-264

8.Yousheng Chen, Qin Gong#. A normalized beamforming algorithm for broadband speech using a continuous interleaved sampling strategy [J]. IEEE Trans Audio Speech Lan P, 2012, 20 (3): 868-874.

9.Qin Gong#,Qin Xu,Wensheng Sun.Design and implementation of frequency-following response recording system [J]. International Journal of Audiology,2013,52:824-831

10.Qin Gong#, Yao Wang, Meng Xian. An objective assessment method for frequency selectivity of the human auditory system. Biomedical Engineering Online .2014,13:171

学术荣誉与奖励

2020 全国发明创新奖,银奖《基于人工智能的听觉检测康复关键技术及应用》

2020 北京市优秀论文指导老师,一等奖《耳鸣治疗仪研发》

2019 第47届日内瓦国际发明奖,金奖《Quantitative Comprehensive Detection Platform for Sensitivity of Auditory System Assessment》

2019 优秀博士学位论文指导教师,《频率跟随响应(FFR)对音高感知的表征及其神经机制》

2019 北京市优秀论文指导老师,一等奖《基于机器学习的听力阈值研究》

2018 全国大学生生物医学电子创新设计竞赛优秀指导教师一等奖《基于个人计算机和单片机的便携式高精度无线纯音听力计》

2017 第二十二届全国发明展览暨第二届世界发明创新赛,金奖《听觉系统综合检测平台》

2017 第二十二届全国发明展览暨第二届世界发明创新赛,银奖《基于麦克风阵列的电子耳蜗调试平台》

2017 第11届北京发明创新大赛,金奖《基于麦克风阵列的电子耳蜗调试平台》

2017 第11届北京发明创新大赛,铜奖《便携式听觉系统频率选择特性检测平台》

2014 SRT优秀指导老师,二等奖《听觉频率选择特性的主客观检测结果的对比研究》

2013 优秀博士学位论文指导教师,《基于传声器阵列的电子耳蜗前端语音增强关键技术的研究》

2012 大学生研究训练计划优秀指导老师(全校共18名)一《基于手机平台的电子耳蜗信号采集和传输》等奖

2010 清华大学教学成果奖,二等奖《研究型“信号与系统”教学改革与实践》

2008 清华大学教学成果奖,一等奖《“生物医学工程专业综合训练”教学改革和实践平台建设》



开设课程

信号与系统(上线学堂在线/EDX),2018---今

生物医学信号与系统,2016-2018

信号与系统2006-2016

解锁听觉,2020-今

专业实践综合训练1,2005-今

生物医学声学的工程分析和处理,2007-今

综合论文训练,2008-今

医学统计学,2009-2011

模拟电子技术,1994-2002

数字电子技术,1994-2002

电工技术,1994-2002


其他社会职务

1.2020.12-今 全国电声学标准化技术委员会 委员

2.2017.11-今 中国医疗保健国际交流促进会听力学分会 常务委员

3.2018.06-今 中国听力医学发展基金会专家指导委员会 常务委员

4.2017-今 中国发明学会 理事

5.2010.03-今 教育部学位与研究生教育发展中心 全国优秀学位论文评审专家

6.2014.03-今 国家食品药品监督总局 审核专家

7.2007.10-今 北京生理学会 理事

8.2008.05-今 国家自然科学基金委 NSFC 评审专家

9.2010.08-今 北京市自然科学基金委 BNSF 评审专家

10.2011.12-2016.12 清华大学全日制工程硕士指导委员会 委员

11.2010.01-今 大学生挑战杯竞赛 评审专家

12.2008.01-今 IEEE Transactions on Biomedical Engineering 审稿人

13.2008.01-今 Medical & Biological Engineering & Computing 审稿人

14.2008.01-今 Hearing Research 审稿人


专利技术

1.发明专利《一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法》(202110596826.9),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2021.5.31

2.发明专利《一种耳鸣检测和声治疗设备》(202110563327.X),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2021.5.24

3.发明专利《一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法》(202110525632.X),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2021.5.14

4.发明专利《基于数字化采集的真耳分析系统》(202110073496.5),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2020.12.09

5.发明专利《一种智能语音增强的实时电子耳蜗调试系统》(ZL202010024316.X),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2020.01.14

6.发明专利《一种基于麦克风阵列的智能语音转文字及同声翻译系统》(2020100657165),发明人:宫琴,丁鸫翔,潘长勇,宋健,申请日或首次发表日期:2020.01.20

7.发明专利《一种耳鸣治疗仪及其使用方法》(202010902855.9),发明人:宫琴,张翔,申请日或首次发表日期:2020.09.01

8.发明专利《一种麦克风和扬声器集成系统》(202010911369.3),发明人:宫琴,杨宏昊,许润逸,彭泽文,李雪,孟翔彬,姜波,申请日或首次发表日期:2020.09.02

9.发明专利《基于机器学习的真耳分析测试系统》(202010677580.3),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2020.07.14

10.发明专利/国际PCT《听力阈值和/或听力状态检测系统及方法》(PCT/CN2020/089962),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2020.09.30

11.发明专利《一种抑制竞争性噪声的实时语音增强系统及方法》(201910857922.7),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2019.09.11

12.发明专利《听力阈值和/或听力状态检测系统及方法》(201911405753.X),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2019.12.31

13.发明专利PCT(国际)《基于刺激频率耳声发射的听觉灵敏度检测系统》(PCT/CN2018/113601),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2018.11.02

14.发明专利《基于刺激频率耳声发射的听觉灵敏度检测系统》(201810025486.2),发明人:宫琴,申请日或首次发表日期:2018.01.11

15.发明专利《一种基于脑干听觉诱发电位的音高感知能力客观评估方法》(201710665835.2),发明人:宫琴、张骁晨,申请日或首次发表日期:2017.08.07

16.发明专利《一种刺激频率耳声发射调谐曲线检测及校准系统》(ZL201210333260.1),发明人:宫琴、王瑶、先梦、黎婷婷、张硕越,申请日或首次发表日期:2012.09.10

17.发明专利《一种复合神经动作电位调谐曲线校准及检测系统》(ZL201210374447.6),发明人:宫琴、黎婷婷、王瑶、刘帅、武远泉、先梦,申请日或首次发表日期:2012.09.27

18.发明专利《一种纯音测听和心理物理调谐曲线检测系统》(ZL201210308105.4),发明人:宫琴、先梦、王瑶、张硕越、黎婷婷,申请日或首次发表日期:2012.08.27

19.发明专利《一种基于局域网的电子耳蜗调试平台》(ZL201210181332.5),发明人:宫琴、刘京雷、刘托、陈文王、关添,申请日或首次发表日期:2012.06.04

20.发明专利《一种电子耳蜗调试平台体内系统》(ZL201310318331.5),发明人:宫琴、陈文王、蒋涛、刘毅,申请日或首次发表日期:2013.07.26

21.发明专利《一种频率跟随响应信号测试系统》(ZL 201210422599.9),发明人:宫琴、王瑶、孙文生、徐钦、李晓林,申请日或首次发表日期:2012.10.30

22.发明专利《一种电子耳蜗前端指向性语音增强预处理系统》(ZL201010117648.9),发明人:宫琴、陈又圣、关添,申请日或首次发表日期:2010.03.04

23.发明专利《一种基于双核处理器的电子耳蜗体外语音处理器》(ZL201010224849.9),发明人:宫琴、杜志玥、关添、叶大田,申请日或首次发表日期:2010.07.09

24.发明专利《一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台》(ZL200910235423.0),发明人:宫琴、朱仁骏、陈曦、胡艳茹、孙文生,申请日或首次发表日期:2009.10.23

25.发明专利《一种耳穴检测系统》(ZL200910235424.5),发明人:宫琴、陈曦、刘京雷、叶大田、孙文生,申请日或首次发表日期:2009.10.23

26.发明专利《一种耳穴伪彩色分布图的计算机实现方法》(ZL200910235475.8),发明人:宫琴、陈曦、刘京雷、孙文生,申请日或首次发表日期:2009.10.26

27.发明专利《一种便携式全功能耳声发射检测系统》(ZL200910237175.3),发明人:宫琴、叶大田、金慧君、胡艳茹,申请日或首次发表日期:2009.11.1

28.发明专利《耳声发射听力检测仪》(ZL200710074714.7),发明人:叶大田、宫琴、钱翔,申请日或首次发表日期:2007.06.01

29.发明专利《电子耳蜗体外语音处理装置》(ZL200610060580.9),发明人:叶大田、黄盛杨、宫琴、关添、于淑丽,申请日或首次发表日期:2006.05.15

30.发明专利《电子耳蜗听觉仿真平台及其语音处理算法比较方法》(ZL200610060579.6),发明人:叶大田、于淑丽、宫琴、关添、黄盛杨,申请日或首次发表日期:2006.05.15

31.发明专利《具有S参数控制的基于汉语特征的电子耳蜗语音处理方法》(ZL200610060581.3),发明人:叶大田、关添、宫琴、黄盛杨、于淑丽,申请日或首次发表日期:2006.05.15

32.发明专利《电子耳蜗汉语声调的n度标记法的电刺激编码方法》(ZL200610060582.8),发明人:叶大田、关添、宫琴、黄盛杨、于淑丽,申请日或首次发表日期:2006.05.15

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