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高通量微创脑机接口

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-08-27 21:23:23

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张倩倩 | 2025-08-27 21:23:23

o 成果描述:旨在建立大脑与外部机器的直接信息交互,可应用于运动控制、视觉重建等多方面,与院内多家单位合作研发,全流程工作及关键要素自主可控。o 技术特点o 多通道:采用多通道柔性电极,单器件通道数达 2640 个,动物实验中实现超 9 个月稳定信号记录。o 微创:开发高能激光开孔技术,颅骨微孔直径 0.2 毫米;研制国内首台柔性电极植入手术机器人,植入精度达 10 微米。o 体传输:利用人体通道导电特性,实现硬件模块低功耗与微型化。

在信号采集方面,采用多通道设计,基于微纳柔性工艺研发的多通道柔性电极,单器件通道数高达 2640 个,能尽可能多地采集脑信号,且在动物实验中实现了超过 9 个月的稳定信号记录,达到国际一流水平。手术创伤控制上,运用微创技术,开发的高能激光开孔技术可在颅骨上形成直径仅 0.2 毫米的微孔,大幅减小创伤。同时,研制出国内首台柔性电极植入手术机器人,能以 10 微米的控制精度完成电极植入,解决了传统神经外科手术大面积创伤、时间长、风险高的问题。硬件设计上,创新采用体传输模式,利用人体通道导电特性,提出微弱脑电信号的自体传输与解码技术,实现了硬件模块的低功耗与微型化,有利于其在实际应用中更便捷地使用。这些技术亮点让该脑机接口系统在 “电极制备 - 微创植入 - 采集传输 - 神经解码” 全流程实现自主可控,为相关领域应用奠定坚实基础。

在医疗康复领域,它为神经系统疾病患者带来了曙光。对于瘫痪患者而言,通过植入该接口,能精准捕捉大脑运动指令信号,以超 90% 的抓握准确率,实现脑控义肢或轮椅的自如操控,重新拥抱行动自由;失语症患者也有望借此技术,凭借对脑电信号中语言相关脑区活动的解析,实现 71% 准确率的汉语音节解码,让交流不再是奢望。 科研探索方面,高通量特性使其成为神经科学家探索大脑奥秘的有力工具。可提供超精细的大脑神经元电活动信息,助力解析复杂的大脑功能,如记忆存储、情感产生机制等,推动脑科学基础研究大步迈进。 消费娱乐领域同样潜力无限。与 VR/AR 设备结合,能打造沉浸式游戏体验,玩家仅凭意念即可操控游戏角色,使游戏交互更自然流畅;在智能家居场景下,人们无需动手,大脑发出的信号就能控制家电开关、灯光亮度等,为生活带来极大便利。 工业生产中,工人通过脑机接口,可远程操控危险环境下的机器人进行复杂作业,减少安全风险,提升工作效率。 据赛迪顾问预测,到 2027 年我国脑机接口市场规模将达 55.8 亿元,年增长率 20% 。高通量微创脑机接口凭借其独特优势,必将在各行业落地生根,深刻改变人们的生活与生产方式。  

中国科学院自动化研究所的高通量微创脑机接口研发团队实力雄厚,背景专业。该团队依托成立于 1956 年的自动化所,其以智能科学与技术为主要定位,是我国最早开展类脑智能研究的国立研究机构,在智能领域有着深厚的积累和沉淀。团队在研究方向上聚焦于脑机接口这一前沿领域,致力于实现大脑与外部机器的直接信息交互,围绕 “电极制备 - 微创植入 - 采集传输 - 神经解码” 全流程开展工作。技术上,团队展现出强大的创新能力。他们基于微纳柔性工艺研发出单器件通道数达 2640 个的多通道柔性电极,实现超 9 个月稳定信号记录;开发高能激光开孔技术和国内首台柔性电极植入手术机器人,实现微创精准植入;创新采用体传输模式,实现硬件模块低功耗与微型化。此外,团队并非孤军奋战,而是与院内多家优势单位合作,同时还与国内顶尖医疗机构开展相关合作,形成了协同攻关的良好态势,为技术的研发和应用奠定了坚实基础。

高通量微创脑机接口技术能产生显著的综合效益。在医疗领域,它为瘫痪、失语等神经系统疾病患者提供了康复新路径,通过精准解析脑电信号实现对外部设备的操控,可使患者生活自理能力提升 60% 以上,减少长期护理依赖,降低家庭照护成本。以脊髓损伤患者为例,该技术帮助其恢复基本行动功能后,年均可减少护理支出超 10 万元,同时提升患者生存质量,减轻社会医疗负担。 科研层面,其高通量特性为脑科学研究提供了突破性工具,能同步采集数千个神经元的活动数据,推动人类对记忆、情感等大脑功能的认知,加速阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的病因研究与药物研发,缩短新药上市周期,潜在经济效益可达数百亿元。 社会经济方面,该技术带动相关产业链发展,催生脑控医疗设备、神经芯片等新产业,预计到 2030 年可创造超 50 万个就业岗位。在工业领域,脑机接口赋能远程操控与智能协作,提升危险环境作业效率 30% 以上,降低安全事故率。此外,其在教育、娱乐等领域的应用还能拓展消费市场,形成新的经济增长点,兼具社会价值与商业潜力。  

该高通量微创脑机接口成果转化可多维度推进。技术层面,与医疗设备企业合作,授权核心技术专利,联合开发标准化植入设备与手术机器人,将多通道柔性电极、激光开孔等技术集成至量产体系,降低生产成本。 临床转化上,与顶尖医疗机构共建示范基地,开展临床试验,针对瘫痪、中风等患者验证安全性与有效性,积累数据推动医疗器械注册认证,逐步纳入临床诊疗方案。 市场推广方面,依托中关村天合科技成果转化促进中心平台,举办技术推介会,对接投资机构,通过股权投资加速产业化落地,同时针对全球 5 亿脑疾病患者市场,制定分级推广策略,先服务重症群体,再拓展至康复、辅助医疗等领域。 此外,与科研机构合作搭建产学研联盟,持续优化技术,拓展在运动控制、视觉重建等领域的应用,形成 “技术研发 - 临床验证 - 产业转化 - 迭代升级” 的闭环。