前言导读

脑机接口（Brain-Computer Interface,BCI 或 Brain-Machine Interface,BMI），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。脑机接口是一种测量中枢神经系统活动并将其转换为替代、恢复、增强、 补充或改善自然中枢神经系统输出的系统，以改变中枢神经系统与其外部/内部 环境正在进行的交互。

BCI 一直是研究人员感兴趣的领域。最近，它已成为一个迷人的科学探究领域，并已成为证明大脑与技术之间直接联系的可能手段。许多研发项目都贯彻了这一理念，也成为科学探究中发展最快的领域之一。脑机接口的研究可以追溯至二十世纪七十年代，经过近五十年的研究，脑机接口技术的发展经历了三个阶段，目前，脑机接口技术正处于第三个阶段——技术爆发阶段。

根据Value Reports的报告，2027年，全球脑机接口的市场规模约230亿人民币，年复合增长率约13%。据臻泰智能介绍，尽管我国脑机接口纯设备的市场规模不足百亿人民币，但在使用场景中与具体产业（如老龄化、心理疾病等）的结合具有明显的放大效应，未来可能达到千亿规模。

技术根源

毫无疑问的，对于脑机接口而言，其技术根源还是在于“大脑”。

对于我们人类而言，众所周知的，大脑中有 860 亿个神经元，神经元用于发送和接收信息。尽管神经元有许多不同的类型，但它们通常由三部分组成：接收信号的树突、计算信号的细胞体和发出信号的轴突。

神经元通过突触连接，大脑的神经元通过称为突触的轴突-树突相互连接以发送和接收信号，比如饥饿信号或者是能量补给信号，神经元通过电信号进行交流，动作电位导致突触释放神经递质，这些小分子与树突上的受体结合，打开导致电流流过神经元膜的通道，当神经元接收到时空突触输入的“正确”组合时，它会启动动作电位。

我们通常所认为的脑机接口是利用中枢神经系统产生的信号，在不依赖外周神经或肌肉的条件下，把用户或被试的感知觉、表象、认知和思维等直接转 化为动作，在大脑与外部设备之间建立直接的交流和控制通道。

脑机接口的基本原理是利用无创的脑电（EEG）、功能磁共振（f MRI）、功能近红外（f NIRS）、脑磁（MEG）或有创的皮层脑电（ECo G）、微电极阵列（MEA）等脑信号获取技术，采集并解码大脑活动信号，然后转换成相应的指令控制外部设备。

脑机接口原理示意图

发展脉络

1929年：Hans Berger 教授首次发现脑电波，人们就推测它可能用于交流和控制，至此，针对脑机接口技术的研究正式开始。

1935年：哈佛医学院的 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 报告了使用 EEG 来改善癫痫症的可能性。

1952年：西班牙神经科学家 José M Delgado 开始将配备无线电的电极阵列植入动物和人类体内。

1970年：美国国防高级研究计划局启动了一项利用 EEG 探索大脑通信的计划。

1973年：加州大学洛杉矶分校的 Jacques Vidal 教授创造了“脑机接口”一词，并提出了脑

机接口项目的目标，以分析 EEG 信号。

1987年：美国科学家Phillip Kennedy通过将神经营养锥电极植入猴子体内，构建了第一个皮质内脑机接口。

1997年：美国食品和药物管理局批准 DBS 用于治疗特发性震颤和帕金森病（随后于 2003 年批准用于治疗肌张力障碍和 2018 年用于癫痫）。

1999年：召开的第一届脑机接口国际研讨会首次给脑机接口明确的定义。

步入21世纪以后，人们对脑机接口的兴趣与日俱增，各类研究机构和公司纷纷投入此项研究。基于篇幅有限，对于21世纪后脑机接口的相关发展脉络不在本文中展示，感兴趣的读者可以与笔者取得联系，共同交流学习。

专利分析

近两年来，随着脑科学和类脑科学、人工智能技术的不断进步，脑机接口也受到了更多的瞩目，而且随着脑机接口的不断深入，资本市场也高度聚焦该赛道，据不完全统计，2021年脑机接口领域融资规模创下新高，融资金额总计4.68亿美元，同比增长482%。相关专利也自然成为了一个热点，笔者对脑机接口专利问题进行了详细的分析，这里展示部分结果，以飨读者。

专利基础信息

全球顶级学术平台《nature》在其著名学术期刊《Nature Biotechnology》杂志上发表了一篇文章——《Patent landscape of brain–machine interface technology》，从专利角度对脑机接口进行了全面的分析，对于部分基础数据笔者引用至本文。

1984年-2020年专利申请情况进行了归纳汇总，得出如下公开趋势：

脑机接口专利公开趋势

脑机接口领域专利申请地域分布情况如下数据趋势：

脑机接口专利地区分布

脑机接口领域专利重要专利权人（申请人）分布情况如下数据趋势：

脑机接口重要专利权人（申请人）分布

Axoft产品信息

目前国内外针对脑机接口技术开展商业化运营的企业、学术机构等已近百家，有代表性的也已突破30家。目前在BCI领域，Axoft备受关注，本文着重聚焦Axoft，需要说明的是，笔者对国内外脑机接口技术进行了系统性梳理和全面性研究，尤其在专利角度形成了卓有成效的工作成果和报告，感兴趣的读者可以与笔者取得联系，对研究成果一起交流学习。

近日，神经技术公司Axoft推出并宣布其脑机接口（BMI）指定为FDA突破性设备，以更好地治疗神经系统疾病。该公司获得了800万美元的资金，用于资助FDA的临床前研究，并扩大其神经植入物的原型“像大脑一样柔软”。

Axoft成立于2021年，由著名学者刘嘉与其学生Paul Le Floch博士、叶天阳博士联合创立，是一家专注于柔性脑机接口技术研究的高科技公司，公司致力于研发出全柔性侵入式脑机接口，未来可应用于癫痫诊断、高位截瘫患者、功能区治疗等领域以及临床前科研领域，解决目前临床上无法长期植入微创脑机接口、缺乏单神经元分辨率的高带宽电极、缺乏永久植入式脑机接口、缺乏30天甚至数年以上的稳定诊断手段等痛点。

Axoft的新技术诞生于刘嘉教授开发超柔性纳米电子学的材料和设计的工作，以模仿大脑的机械和结构特性，并由Le Floch在哈佛大学完成机械工程博士学位时进一步研究。他们开发的新型植入物是无胶质细胞增生的，也就是说，植入物可以长期存在于中枢神经系统中而不会受到伤害。Axoft的植入物还具有电气稳定性，可以长期跟踪大脑信号，并提供超高密度的传感器，以最大限度地提高大脑和电子设备之间可以交换的信息。

Axoft受到生物材料的启发，通过使用具有延展性和弹性的材料解决了这个难题。Axoft的植入物由比柔性电子器件软1万倍的材料制成，可以在比信用卡薄的单根线中嵌入多达1024个电极，实现与神经系统的无缝衔接，同时具有超高的带宽，并能稳定地测量单个神经元。

其产品特点概况如下：

专利概览

Axoft创始人众多学者从多个角度进行了全方位的科研布局，取得丰富的自主知识产权学术成果，笔者对Axoft涉及的相关科研学术和专利成果中择机选择了专利进行了解析，相关结果如下，该Axoft的完整专利清单和学术成果笔者也汇总完成，如若获取完整专利和学术成果清单可以与笔者取得联系，共同交流学习：

结  语

目前，对于脑机接口设备而言，其技术依然以Neuralink、BrainGate、Synchron等国外企业为引领，不过随着国内重视程度不断提高的情况下，中国公司蓄势待发，在一片被普遍看好的市场中开始暗流涌动，虽然目前为止还没有真正的国产脑机接口成品问世，但是也已涌现了天津大学、清华大学、博睿康、强脑科技等重点研究机构和企业，随着各个“卡脖子”技术不断攻克，国产脑机接口一定会在近几年实现重大突破和问世。

目前，国内各大脑机接口领域医疗厂商还会将国外等重要竞品作为标杆和对照，但是随着各大国内厂商联动产学研医生多方力量，不断创新，必将推动中国脑机接口产业的发展，也会逐步摆脱国外竞品带来的压力和技术障碍，不过，国外巨头公司和国内新兴企业在知识产权方面布局更加紧密，脑机接口赛道上的各个国内厂商之间的竞争也会逐渐激烈，届时相关知识产权问题也必将会成为各大脑机接口厂商的研究重点课题，后续相关产品的的研发和专利事务值得持续关注。