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神经工程与智能医学

宫琴 副教授

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E-mail: gongqin at mail.tsinghua.edu.cn

听觉系统的检测、康复和认知工程的研究与产品研发。

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Visiting Associate Professor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。2020年当选“太湖人才”创业领军人才。担任全国电声学标准化技术委员会常务委员、中国发明学会理事、北京生理学会理事、中国听力医学发展基金会专家指导委员会常务委员、中国医疗保健国际交流促进会听力学分会常务委员。国家食品药品监督总局审核专家,教育部学位与研究生教育发展中心学位论文评审专家,国家自然科学基金评审专家。 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56项,申请国际PCT2份。以排名第一身份,2次获得日内瓦国际发明金奖、全国和北京市发明金奖各1项。发表被SCI、EI收录论文90余篇,多篇发表在被SCI收录的Q1分区的期刊上。研究成果经清华大学成果处置进入量产阶段,多个产品通过国家二类医疗器械检验、进入医疗仪器注册拟上市阶段。 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。

  • 听觉系统的检测、康复和认知工程的研究与产品研发

    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Visiting Associate Professor进行听觉工程的研究。现任清华大学声学和认知工程实验室PI, 博士生导师。长期专注于听觉系统的检测、康复和认知工程的研究。“十四.五”国家重点研发计划首席科学家,曾负责主持完成30余项国家及省部级重要科研项目。申请及授权的第一发明人专利及软著70余项、国际发明专利PCT2份。带领团队5次获得日内瓦国际发明奖(4金1银)、全国和省部级发明奖10余项。以通讯或第一作者发表被SCI、EI收录论文100余篇,多篇在被SCI收录的Q1分区期刊。带领团队将自主研发的创新技术陆续转化落地,已获批2项国家二类医疗器械注册证书、生产许可证书,2项创新医疗器械证书,3份正在医疗器械检验所进入型式检验阶段创新产品;5份正在注册审评阶段创新产品。

    扎根基础教学,主持主讲的“信号与系统”被授予首批国家级一流课。主持主讲的“电生理原理及实验”连续五期20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。

    主要研究和转化成果包括:

    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

    研究方向1:针对全球耳鸣治疗的中枢机制和康复理论的技术空白,原创性提出并命名了基于自然音乐背景的个性化、精准、定量的耳鸣声治疗的全新中枢机制理论:“切迹掩蔽”、“补偿掩蔽”和“叠加掩蔽”;攻克了高频耳鸣无疗效的国际难题。研发了国际上首款集耳鸣检测和精准康复治疗于一体的便携式产品,实现了精准检测+针对性康复治疗+具有听力保护功能的耳鸣音乐疗法。产品的创新技术曾获得2022年日内瓦国际发明金奖、2020年和2024年全国发明金奖。研发了建立耳鸣大数据库的耳鸣信息分析管理软件;基于人工智能技术,首次构建了基于音乐背景的耳鸣智能评估诊断与治疗系统。创新技术获批“十四.五”国家重点研发计划-诊疗装备与生物医用材料重点专项、获批两款中华人民共和国第二类医疗器械注册证和生产许可证。获批江苏省第二类医疗器械创新产品(苏药监创通20230018号);创新技术被中国电子学会鉴定为“达到国际领先水平”。

    研究方向2:针对听觉灵敏度(强度和频率灵敏度)客观、定量检测的理论机制和难点问题,首次基于刺激频率耳声发射(SFOAE),揭示了不同刺激模式下的耳蜗强度灵敏度和频率特异性;不但将SFOAE首次推向临床应用,而且开拓了基于联合双源OAE(SFOAE和DPOAE)对听觉灵敏度进行客观、定量检测的理论技术先河。研发了全球首个基于人工智能进行听力阈值客观定量预测的“耳声发射检测仪”。创新技术申请PCT国际专利,获批第二类医疗器械创新产品审核通过(苏药监创通20240024号),申请2项美国专利。已经通过国家医疗器械安全规则和电磁兼容检测,在中国人民解放军总医院(301医院)、北京友谊医院、山东耳鼻喉医院已经完成注册临床试验,取得显著经济和社会效益,获得2019年日内瓦国际发明金奖和多项国家、省部级发明奖项。基于该创新技术申请和授权的发明专利13项,软件著作权3项,发表被SCI和EI收录的高水平文章38篇。

    研究方向3:率先开展针对中重度患者听觉康复重建的创新理论探究。为提高助听器佩戴者的助听效果和言语识别率,在全球首创对耳蜗“死区”双边缘快速检测和精准移频技术理论,开拓了基于不同环境噪声的自适应宽动态范围压缩和适用于“有调语言”的精准助听验配的理论技术,研发了针对死区的带双端移频和WDRC功能的助听器。为提高有调语言的重度和全聋电子耳蜗佩戴者的言语识别率,率先开展了电子耳蜗调试平台和适合汉语语调言语编码策略的研究,首次提出实时延迟波束形成的最优参数选择方法和自适应双通道功率谱差异方法,成为麦克风阵列降噪技术先锋。采用归一化波束调整和多参数带权重补偿算法,突破了低频滚降的国际技术瓶颈。基于创新理论技术,在全球开拓性研发了首款具有死区双边缘检测功能的“真耳分析测试系统”和“便携式高端诊断型听力计”,获得两项日内瓦国际发明金奖。

  • [1] Min Zhu, QinGong(C). Alterations in brain activity and functional connectivity originating residual inhibition of tinnitus induced by tailor-made notched music training. Hearing Research,2024.

    [2] Min Zhu, QinGong(C). EEG spectral and microstate analysis originating residual inhibition of tinnitus induced by tailor-made notched music training. Frontiers in Neuroscience,2024,18,1-23. SCI:001208479900001

    [3] Yin Liu, Qin Gong(C). Deep Learning Models for Predicting Hearing Thresholds Based on Swept-Tone Stimulus-Frequency Otoacoustic Emissions. Ear and hearing, 2023,45(2),465-475.

    [4] Runyi Xu, Yin Liu, QinGong(C).A fast algorithm for the measurement of stimulus-frequency otoacoustic emission suppression tuning curves based on multi-level swept suppressor tones. Applied Acoustics ,2023,211,1-16.

    [5] Qin Gong(C), Yin Liu, Runyi Xu, Dong Liang, Zewen Peng, Honghao Yang.Objective assessment system for hearing prediction based on stimulus-frequency otoacoustic emissions. Trends in hearing,2021,25:1-19.

    [6] Xiaochen Zhang,QinGong(C). Context-dependent Plasticity and Strength of Subcortical Encoding of Musical Sounds Independently Underlie Pitch Discrimination for Music Melodies Neuroscience 472(2021) 68–89

    [7] Qin Gong(C),Yin Liu, Zewen Peng. Estimating hearing thresholds from stimulus-frequency otoacoustic emissions. Trends in hearing,2020,24:1-15. SCI: 000574591100001

    [8] Zhang X, Gong Q (C). Frequency-Following Responses to Complex Tones at Different Frequencies Reflect Different Source Configurations [J]. Frontiers in Neuroscience, 2019, 13. SCI: 000459728900001

    [9] Xing D, Gong Q (C) . A fast algorithm for the measurement of stimulus frequency otoacoustic emission suppression tuning curves [J]. Applied Acoustics, 2018, 129:173-180. SCI: 000413060300018

    [10] Zhang X, Gong Q (C) . Correlation between the frequency difference limen and an index based on principal component analysis of the frequency-following response of normal hearing listeners [J]. Hearing Research, 2017, 344:255-264. SCI: 000393633600023

  • 学术荣誉与奖励

    1、 宫琴. 2024年中国产学研合作促进会科技创新奖-创新人物奖(2025.3)

    2、 宫琴、范军、王赫、范毅博、张熳、马涛、谭博莹. 2024年度发明创业奖项目奖,一等奖《集精准检测和个性化智能音乐治疗于一体的耳鸣诊断治疗评估平台》(2024.12)

    3、 宫琴.世界知识产权组织奖-WIPO最佳女性发明奖(2024.5)

    4、 宫琴、范军、王赫、范毅博、张熳、马涛、谭博莹. 第二十七届全国发明展览会—“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛,金奖《集精准检测和个性化智能音乐治疗于一体的耳鸣诊断治疗评估平台》(2024.5)

    5、 宫琴、张宇翔、王赫、范军、曹松、刘继武. 2023年发明创业奖项目奖,银奖《具有自适应移频调试功能的真耳分析测试系统》.(2023.12)

    6、 宫琴、张宇翔、王赫、范军. 2023年第48届日内瓦国际发明,金奖《Personalized Real Ear Measurement system(个性化真耳分析测试系统)》 (2023.04.28)

    7、 宫琴、王赫、范军、刘继武、张宇翔. 2023年第48届日内瓦国际发明,金奖《Comprehensive auditory function detection system(听觉功能综合检测系统)》 (2023.04.28)

    8、 宫琴、杨宏昊、张翔、许润逸、潘长勇,2022年日内瓦国际发明,金奖《A Music-Based Tinnitus Detection & Therapy Instrument》(2022.3.28)

    9、 宫琴、张翔、杨宏昊,第二十四届全国发明展览会,金奖《一种耳鸣治疗仪及其使用方法》(2020年11)

    10、 宫琴,第47届日内瓦国际发明奖,金奖《Quantitative Comprehensive Detection Platform for Sensitivity of Auditory System Assessment》(2019年4月)

    11、 宫琴、先梦、邢东佳、王瑶,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年11月)

    12、 宫琴、先梦、邢东佳、王瑶,2017年日内瓦国际发明,银奖《Instrument Devaluation De La Selectivite Des Frequences Du Systeme Auditif》(2017年6月)

    13、 宫琴、杨宏昊、张翔、许润逸、练慧俊、黄兴、李立凯,第16届北京发明创新大赛,银奖《耳鸣检测和精准康复治疗系统的研发》(2022.5)

    14、 宫琴、张骁晨、先梦、王瑶,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年9月)

    15、 宫琴,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年11月)

    16、 宫琴,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年7月)

    17、宫琴,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》(2017年7月)

    18、宫琴,清华大学精品课(2023年-2026年)《电生理原理与实验》(2023.12)

    19、宫琴,首批国家级一流本科课程《信号与系统》(2020.11)

    20、宫琴,2021年清华大学教学成果二等奖《信号与系统”MOOC一流课程的建设》(2021.8)

    21、宫琴,清华大学精品课(2020年-2023年)《生物医学工程专业综合训练(1)》(2020.12)

    22、宫琴,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年7月)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》(2013年9月)

    23、宫琴,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》(2019年12月)

    24、宫琴,北京市优秀论文指导老师,一等奖《耳鸣治疗仪研发》(2020年)

    25、宫琴,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》(2008年7月)

    26、宫琴,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》(2010年8月)

    开设课程

    1、 主持主讲《信号与系统,并且上线“学堂在线”和“EDX平台”》,2006---今

    2、 主持主讲《电生理基础和实验》,2005-今

    3、主持主讲《生物医学声学的工程分析和处理》,2007-今

    4、 主持主讲《解锁听觉》,2020-今

    5、 主持主讲《医学统计学》, 2009-2011

    6、主持主讲《模拟电子技术》, 1994-2002

    7、主持主讲《数字电子技术》, 1994-2002

    8、主持主讲《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、2008.01-今 IEEE Transactions on Biomedical Engineering 审稿人

    11、2008.01-今 Medical & Biological Engineering & Computing 审稿人

    12、2008.01-今 Hearing Research 审稿人

    专利技术

    1、 宫琴,刘继武. 发明专利《一种双边缘耳蜗死区快速检测系统》(202510419750.0),2025.4.3

    2、 宫琴,范毅博,范军. 发明专利《基于纯音诱发的 SFOAE 对耳蜗性听力损失的预测方法》(202411201379.2),2024.8.29

    3、 宫琴. 外观设计专利《真耳分析测试仪》(ZL202430335853.5),2024.6.3

    4、 宫琴. 外观设计专利《耳鸣康复治疗仪》(ZL202430335849.9),2024.6.3

    5、 宫琴,范军. 外观设计专利《耳鸣检测治疗仪》(ZL202430335845.0),2024.6.3

    6、 宫琴. 外观设计专利《耳声发射检测仪》(ZL202430332048.7),2024.5.31

    7、 宫琴. 外观设计专利《清耳听力计》(ZL202430331962.X),2024.5.31

    8、 宫琴,刘继武,范毅博,范军. 发明专利《一种具备自动言语测听的听力计设备》(202410594990.X),2024.5.14

    9、 宫琴,刘继武,范毅博. 发明专利《一种具有双边死区检测功能的听力计设备》(202410474418X),2024.4.19

    10、 宫琴,许润逸,范毅博. 发明专利《耳声发射信号检测方法、装置、电子设备及存储介质》(ZL202410596608.9),2024.5.14

    11、 宫琴,许润逸,范毅博. 发明专利《一种基于前向声压的耳声发射检测仪个性化校准方法》(202410294817.8),2024.3.15

    12、 宫琴,钟禄亮,范军. 发明专利《一种多主诉耳鸣的精准验配和治疗声生成系统及方法》(202311520526.8),2023.11.15

    13、 宫琴,郑颖芳,王赫,范毅博. 发明专利《针对耳鸣耳聋共存的治疗声音频等响能量补偿方法及系统》(202310921806.3),2023.7.25

    14、 宫琴,黄利灵,范毅博. 发明专利《一种耳鸣声治疗方案智能生成系统》(202310167240.X),2023.2.27

    15、 宫琴,许润逸,范毅博. 发明专利《一种基于扫频SFOAEs的自适应能量滤波的源分离方法》(202211655021.8),2022.12.22

    16、 宫琴. 发明专利《一种对耳蜗死区快速检测的扫频均衡阈值噪声测试方法》(ZL202211343148.6),2022.10.31

    17 宫琴,张宇翔. 发明专利《一种基于PTC的耳蜗死区边缘检测方法》(ZL202211341410.3),2022.10.31

    18、宫琴.丁鸫翔.范毅博,发明专利《一种播放设备频率响应校准方法》(ZL202210069270.2),2022.1.21

    19、宫琴.丁鸫翔.范毅博,发明专利《一种基于微信小程序的耳鸣诊疗系统》(202210069238.4),2022.1.21

    20、宫琴.许润逸,发明专利《一种刺激频率耳声发射抑制调谐曲线快速检测方法》(ZL202111558063.5),2021.12.17

    21、宫琴.丁鸫翔,发明专利《一种多模式耳鸣治疗声生成系统》(ZL202111546196.0),2021.12.17

    22、宫琴.丁鸫翔,发明专利《一种基于声疗法的耳鸣检测治疗仪》(ZL202111546183.3),2021.12.17

    23、宫琴.丁鸫翔.杨宏昊,发明专利《一种基于掩蔽与音频均衡的耳鸣治疗声生成方法》(ZL202111546100.0),2021.12.17

    24、宫琴.丁鸫翔,发明专利《一种基于切迹与音频均衡的耳鸣治疗声生成方法》(ZL202111546126.5),2021.12.17

    25、宫琴.梁栋,发明专利《一种面向可变环境的助听器验配系统》(ZL202111556706.2),2021.12.18

    26、宫琴.张翔,发明专利《一种可感知交互的耳鸣康复治疗系统》(202111467128.5),2021.12.2

    27、宫琴.范毅博,发明专利《一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法》(ZL202110596826.9),2021.5.31

    28、宫琴.杨宏昊.范毅博,发明专利《一种耳鸣检测和声治疗设备》(ZL202110563327.X),2021.5.24

    29、宫琴,发明专利《一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法》(ZL202110525632.X),2021.5.14

    30、宫琴,杨宏昊,范毅博,发明专利《基于数字化采集的真耳分析系统》(ZL202110073496.5),2020.12.09

    31、宫琴,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),2020.01.14

    32、宫琴,丁鸫翔,潘长勇,宋健,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》(ZL2020100657165),2020.01.20

    33、宫琴,杨宏昊,许润逸,彭泽文,李雪,孟翔彬,姜波,发明专利《一种麦克风和扬声器集成系统》(ZL202010911369.3),2020.09.02

    34、宫琴,发明专利《基于机器学习的真耳分析测试系统》(ZL202010677580.3),2020.07.14

    35、宫琴,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),2020.09.30

    36、宫琴,发明专利《听力阈值和/或听力状态检测系统及方法》(ZL201911405753.X),2019.12.31

    37、宫琴,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),2018.11.02

    38、宫琴,发明专利《基于刺激频率耳声发射的听觉灵敏度检测系统》(ZL201810025486.2),2018.01.11

    39、宫琴、张骁晨,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》(ZL201710665835.2),2017.08.07

    40、宫琴、王瑶、先梦、黎婷婷、张硕越,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),2012.09.10

    41、宫琴、黎婷婷、王瑶、刘帅、武远泉、先梦,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),2012.09.27

    42、宫琴、先梦、王瑶、张硕越、黎婷婷,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),2012.08.27

    43、宫琴、刘京雷、刘托、陈文王、关添,发明专利《一种基于局域网的电子耳蜗调试平台》(ZL201210181332.5),2012.06.04

    44、宫琴、陈文王、蒋涛、刘毅,发明专利《一种电子耳蜗调试平台体内系统》(ZL201310318331.5),2013.07.26

    45、宫琴、王瑶、孙文生、徐钦、李晓林,发明专利《一种频率跟随响应信号测试系统》(ZL 201210422599.9),2012.10.30

    46、宫琴、陈又圣、关添,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),2010.03.04

    47、宫琴、杜志玥、关添、叶大田,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),2010.07.09

    48、宫琴、朱仁骏、陈曦、胡艳茹、孙文生,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),2009.10.23

    49、宫琴、陈曦、刘京雷、叶大田、孙文生,发明专利《一种耳穴检测系统》(ZL200910235424.5),2009.10.23

    50、宫琴、陈曦、刘京雷、孙文生,发明专利《一种耳穴伪彩色分布图的计算机实现方法》(ZL200910235475.8),2009.10.26

    51、宫琴、叶大田、金慧君、胡艳茹,发明专利《一种便携式全功能耳声发射检测系统》(ZL200910237175.3),2009.11.1