
一、全球政策環(huán)境
全球科技發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視發(fā)展腦機(jī)接口,長(zhǎng)期給與立項(xiàng)和資 金支持。2013 年,美國(guó)啟動(dòng)“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃”(簡(jiǎn)稱“腦計(jì)劃”),2021 年該項(xiàng)目公布了在分子水平上繪制的哺乳動(dòng)物 初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層細(xì)胞類型特征圖,是迄今為止繪制哺乳動(dòng)物大腦最全 面細(xì)致的圖譜。
歐盟2013 年發(fā)起為期十年的“人腦計(jì)劃(Human Brain Project,HBP)”,投入近6.07 億歐元,研究報(bào)告指出,截止2023 年19 個(gè)國(guó)家的155 個(gè)研究 機(jī)構(gòu)參與該計(jì)劃,在人腦圖譜繪制、癲癇和帕金森治療方面有所突 破。
日本在2014 年啟動(dòng)為期十年的“綜合神經(jīng)技術(shù)用于疾病研究的 腦圖譜”計(jì)劃,2018 年繪制出狨猴大腦的3D 圖譜。韓國(guó)、加拿大、 澳大利亞也陸續(xù)開展類似資助計(jì)劃。
2016 年我 國(guó)《“十三五”規(guī)劃綱要》將“腦科學(xué)與類腦研究”列為“國(guó)家重大 科技創(chuàng)新和工程項(xiàng)目”,標(biāo)志“中國(guó)腦計(jì)劃”全面展開。近年來(lái)從中 央到地方就發(fā)展腦機(jī)接口密集釋放重要信號(hào),指明發(fā)展重點(diǎn)和發(fā)展 方向,并將腦機(jī)接口納入未來(lái)產(chǎn)業(yè)。
二、新生企業(yè)增速下降,中美集聚創(chuàng)新力量
據(jù)市場(chǎng)調(diào)研統(tǒng)計(jì),截至2023 年第一季度,全球腦機(jī)接口代表性企業(yè)超500 家。其 中,上游占8%,包括生產(chǎn)制造和銷售電極、芯片、外設(shè)、相關(guān)核心 器件的企業(yè);中游占30%,包括生產(chǎn)制造和銷售醫(yī)用及科研用工具、 分析軟件和采集設(shè)備的企業(yè);下游占62%,其中提供應(yīng)用解決方案 的植入式技術(shù)路線企業(yè)占比9%,非植入式技術(shù)路線企業(yè)占比53%。
從增長(zhǎng)趨勢(shì)看,企業(yè)新增速度下降。美國(guó)“腦計(jì)劃”的啟動(dòng)時(shí)間以2013 年為分水嶺,此時(shí)間節(jié)點(diǎn)之后腦機(jī)接口技術(shù)被業(yè)界看好,全球新增企業(yè)數(shù)量快速增長(zhǎng)并持續(xù)到2018 年。2019 年以后受疫情波及, 供應(yīng)鏈和合作交流一度受限,腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用前景尚不明朗,經(jīng)濟(jì)衰退導(dǎo)致投資人投資態(tài)度更加謹(jǐn)慎,輕資產(chǎn)特點(diǎn)的腦機(jī)接口企業(yè) 獲得資金渠道受限,部分企業(yè)倒閉以及新增企業(yè)數(shù)量放緩。
從技術(shù)路線看,非植入式技術(shù)路線企業(yè)居多。全球500 余家腦機(jī)接口相關(guān) 企業(yè)中,20%從事植入式技術(shù)研發(fā),80%從事非植入式技術(shù)研發(fā)。
三、標(biāo)志性技術(shù)進(jìn)展
1、電極
非植入式腦電采集設(shè)備的采集信號(hào)質(zhì)量受核心器件電極影響顯 著。就非植入式電極最新研發(fā)進(jìn)展看,包括:一是改進(jìn)材料以提升 導(dǎo)電率,浙江大學(xué)在電極的導(dǎo)電層中加入納米粘土,改變了水凝膠 與皮膚的接觸特性,實(shí)現(xiàn)電極與皮膚緊密耦合。二是改進(jìn)結(jié)構(gòu)以促進(jìn)電極與皮膚 充分接觸,美國(guó)初創(chuàng)公司NIURA CORP 將傳統(tǒng)的腦電采集耳塞主體材料由硅膠替換為導(dǎo)電絲等導(dǎo)電材料,增加了電極接觸耳內(nèi)的表面積。
2、芯片
高通量與實(shí)時(shí)性需求將催生專用非植入式腦機(jī)接口芯片。腦電 信號(hào)由于在極端條件下進(jìn)行信號(hào)處理,對(duì)信號(hào)鏈路設(shè)計(jì)和芯片性能 要求較高,將朝向?qū)S眯酒l(fā)展。隨高通量采集與實(shí)時(shí)計(jì)算的高需 求,未來(lái)或誕生將數(shù)據(jù)處理與計(jì)算集成于一體的專用DSP 芯片。目 前美國(guó)芯片供應(yīng)商德州儀器的腦電采集芯片在非植入式腦機(jī)接口方 面應(yīng)用較為普及,我國(guó)中科院自動(dòng)化研究所等團(tuán)隊(duì)均進(jìn)行相關(guān)研究 并取得階段性成果。
3、神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人
法國(guó)手術(shù)機(jī)器人公司Medtech 的無(wú)框架立體定向手 術(shù)機(jī)器人(Robot of Stereotactic Assistant,ROSA)誕生早且影響力 大,近年華科精準(zhǔn)(北京)醫(yī)療科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱華科精準(zhǔn)) 等國(guó)內(nèi)創(chuàng)新力量崛起,產(chǎn)品性能不斷接近國(guó)外,且具有可操作性好, 反應(yīng)速度快、售后及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。
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