微型植入式脑刺激器被证明可在人体工作 比其他脑机接口设备侵入性更小

瞻观前沿

美国莱斯大学工程师开发了人类患者可用的最小植入式脑刺激器。凭借开创性的磁电功率传输技术，这一仅豌豆大小的设备可无线供电，通过硬脑膜(附着在颅骨底部的保护膜)刺激大脑。该研究发表在最新一期《科学进展》上。名为数字可编程脑上治疗的新技术，可用比其他脑机接口设备侵入性更小的方式，彻底改变耐药性抑郁症和其他精神或神经系统疾病的治疗。

新设备可使用外部发射器为其无线供电，不再需要电池供电。该技术依赖于一种将磁场转换为电脉冲的材料。这种转换过程在小尺度上非常有效，且具有良好的错位容差，不需要复杂的操作来激活和控制。

30分钟的微创手术即可将设备放置在大脑上方的骨头中。植入物和切口几乎看不见，患者在手术当天即可回家。对于某些疾病，例如癫痫，该设备可能需要永久或大部分时间处于开启状态。但对于抑郁症和强迫症等疾病，每天只需几分钟的刺激就足以带来目标神经元功能的预期变化。未来患者在家中即可舒适地使用这项技术，而且拥有对该治疗方式的完全控制权。

图片来源：摄图网

技术价值观察

脑机接口产业上游包括芯片和脑电采集设备厂商、操作系统和软件厂商、数据分析商等，中游为脑机接口产品提供商，下游包括医疗健康、教育培训、游戏娱乐、智能家居、军事国防等应用领域。

美国工程师开发出可在人体工作的微型植入式脑刺激器，比其他脑机接口设备侵入性更小。因此，从脑机接口产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——脑机接口定义及分类

脑机接口指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。其工作流程包括脑电信号的采集和获取、信号处理、信号的输出和执行最终再将信号反馈给大脑。

脑机接口的技术分类，按照信号采集方式划分，主要分为侵入式、非侵入式和半侵入式。侵入式指通过手术等方式直接将将芯片、传感器等硬件设备植入颅腔内或电极植入大脑皮层，获得高质量神经信号。非侵入式是指无需通过侵入大脑，只需通过附着在头皮上的穿戴设备对大脑信息进行记录和解读。半侵入式介于侵入式和非侵入式之间，将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层外，降低了手术风险和免疫反应。

——脑机接口技术发展情况

我国脑机接口行业起步较晚，与国外存在5-10年的差距，而且目前世界主要科技大国在脑机接口领域加速设立技术壁垒，限制技术对外出口。例如，美国商务部在2018年发布《出口管制改革法案》，禁止包括脑机接口在内的14项技术对我国输出。但是，在各大科研院校及相关企业的努力下，我国脑机接口行业正在加快追赶步伐。从专利来看，2013年以来，国内脑机接口相关专利数量持续增长，且申请量增速明显加快;2021年我国脑机接口行业专利申请量达到了1896件，为近年来的峰值。

——脑机接口产品发展情况

脑机接口相关的研发已经在仿生学、医疗诊断与干预、消费电子等多个领域展开，从产品开发情况来看，目前我国代表性脑机接口企业强脑科技、脑陆科技、柔灵科技等已经推出了一系列消费级脑机接口产品，应用范围涵盖儿童教育、娱乐、医疗、健康等多个领域。

——脑机接口企业主要布局于非侵入式领域

侵入式或半侵入式脑机接口需要在脑部进行芯片等硬件植入，会破坏脑部的天然物理防护系统，引起人脑的手术创伤、出血、感染等问题;若相关软硬件设施被非法使用，还可能引发脑部混乱，严重情况下可能导致脑部受损，危及生命安全。另外，侵入式脑机接口与非侵入式相比，具有更高的技术和资金门槛，因此，目前非侵入式脑机接口仍然是市场上的主流技术路线。

根据烯牛数据，目前我国脑机接口行业获得融资的企业中，仅脑虎科技、宁矩科技和博睿康科技等少数几家企业布局了侵入式脑机接口行业，其他企业均专注于研究非侵入式脑机接口产品。

——脑机接口行业发展现状

根据中国电子技术标准化研究院的估计，目前全球脑机接口行业市场规模已经超过15亿美元，而国内脑机接口行业市场规模仅10亿元左右，占全球市场规模的比重不足10%，行业还有较大的发展空间。

与此同时，虽然国内脑机接口技术迅猛发展，但我国在脑机接口领域数据、脑信号解码算法、信号采集设备方面却尚未建立起较为统一的标准体系，这可能会导致未来市场缺乏秩序，阻碍脑机接口行业的发展。

——脑机接口行业发展前景及趋势

近年来，我国脑机接口行业虽然出现了大量的初创企业，专利申请量、融资事件数量及金额都有了大幅增长，但是从应用层面来看，脑机接口产品距离大规模产业化仍有一定的距离。为促进脑机接口技术进步、实现脑机接口的产业化，国家一方面提出要加强脑科学等基础研究，推进脑科学科普工作，另一方面鼓励脑机接口企业加快产品在医疗、康复、虚拟现实、教育等典型领域的应用。

中国脑机接口技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与脑机接口关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华东地区，并且以广东、江苏省为重点发展区域，未来布局脑机接口技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华东地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市福田区、宝安区和龙岗区、江苏省盐城市滨海县、江苏省苏州市相城区所处脑机接口的相关企业，以及该地方对于脑机接口的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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标签： 接口 侵入 技术 随笔