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脑机接口产业研究与技术解析

嘉峪检测网        2023-06-19 08:59

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。
 
基本原理
 
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。
 
重点关注的脑机接口企业
 
目前,脑机接口广泛关注,显然脑机接口是一个广阔的市场,众多厂家纷纷进入,赛道前景非常乐观。笔者致力于并持续的对脑机接口进行了研究,目前已梳理全球范围内近800家企业机构,形成了颇有成效的全球脑机接口企业信息数据库。笔者从诸多企业机构中选择了多家进行重点关注。
                      
1、Neuralink
 
作为埃隆·马斯克(Elon Musk)的合资企业,Neuralink正在开发一种通过机器人辅助程序放置在大脑中的植入物。
 
马斯克过去曾表示,侵入性较小的Link装置(与其他植入胸部区域的深部脑刺激系统相比)是通过颅骨植入的。这位企业家声称,它可以在不到一个小时的时间内在门诊环境中植入,而无需使用全身麻醉,可以选择移除或升级。
 
在 2020 年的一次网络直播中,马斯克将 Link 描述为一种带有可充电电池的小型设备,可持续使用一整天,将电线嵌入大脑皮质表面,可同时连续记录 1,024 个神经信号通道。它有一个用于跟踪头部运动的六轴惯性测量单元,更多用于温度等可测量的传感器,以及一个与智能手机应用程序连接的蓝牙天线。
 
虽然马斯克和公司官员表示,他们计划在2020年申请FDA批准人体试验,但尚未获得任何此类批准。今年早些时候,Neuralink和加州大学戴维斯分校被负责任医学医师委员会(PCRM)指控“严重违反动物福利法”,引用了通过公共记录诉讼获得的文件。这些指控声称Neuralink给猴子造成了极大的痛苦。
 
多份报道称,马斯克对Neuralink进展缓慢表示失望,但他吹捧了一个“展示和讲述”,将展示Link设备在2022年10月31日的位置。
 
 
2、Synchron
 
 Synchron,通过导管输送的Stentrode脑机接口(BCI)植入物的开发商 - 目前普遍认为他们是唯一一家利用血管捕获大脑信号的BCI公司。
 
Synchron认为,血管内输送方法可以使脑机接口技术比侵入性开放脑手术的替代选择更简单,更安全,更容易获得。
 
上个月,该公司通过血管内方法在美国完成了脑机接口植入。Stentrode设备是作为Synchron的Command试验的一部分植入的,在FDA研究设备豁免下运行,以评估永久植入的脑机接口。
 
Command将评估该公司的运动BCI技术在严重瘫痪患者中的安全性和有效性,旨在使患者能够免提控制数字设备。研究结果包括使用大脑数据来控制数字设备并实现功能独立性的提高。
 
据报道,Synchron崛起为竞争对手BCI开发商引起了马斯克的注意,据说马斯克曾向该公司询问过一项潜在的投资。没有提供关于该交易是否涉及compa345anies的合并,收购,合作或任何其他类型的合并的细节。
 
3、Blackrock Neurotech
 
虽然一些公司最近在BCI方面的进步掀起了波澜,但贝莱德的技术测试已经在人类患者中进行了近20年。自2004年以来,通过研究,Utah Array植入物一直在患者中使用,从那时起,FDA报告的严重不良事件为零。
 
2021 年,贝莱德神经科技的 MoveAgain BCI 系统获得了 FDA 的突破性设备指定,该系统为行动不便的患者提供了仅通过思考来控制一系列设备的能力。该公司在获得突破性点头时表示,MoveAgain BCI可以提供更好的流动性和独立性,从而重返工作岗位,参加休闲活动并更有效,更快速地进行沟通。
 
MoveAgain BCI包括一个植入大脑的阵列,然后解码神经元活动的运动。然后将信号无线传输到外部设备,如光标或轮椅,让人们控制他们的外部环境。
 
贝莱德和匹兹堡大学的康复神经工程实验室(Pitt RNEL)合作开发了第一个便携式脑机接口(BCI),允许患者在家中参与研究试验。贝莱德的一位代表表示,这是该公司准备明年初推出第一款商业产品的最后一步。
 
如果该设备商业化,它将标志着人类首次在学术研究之外连接到计算机。
 
Blackrock Neurotech11月16日公布了用于其脑机接口(BCI)技术的Neuralace下一代神经接口。
 
它将Neuralace平台设计为超高通道数的柔性电极。该公司在一份新闻稿中表示,它提供了对其未来BCI的推动的技术的一瞥。在视觉上看起来像一块蕾丝。它比睫毛还细。可以用各种材料和图案来设计它,它可以在大脑表面的大片区域进行设计。
 
4、ClearPoint Neuro
 
 ClearPoint Neuro 于2021 年 7 月与贝莱德神经科技达成协议,开发一种自动化手术解决方案,用于将 BCI植入神经系统疾病患者体内,包括瘫痪、ALS、失明和听力损失。
 
总部位于加利福尼亚州索拉纳海滩的ClearPoint Neuro当时的合作旨在利用其平台和软件与Blackrock Neurotech的犹他州阵列,为外科医生提供临床解决方案,该解决方案比迄今为止进行的其他BCI植入手术更加精简和有效。
 
今年早些时候,ClearPoint宣布与总部位于北卡罗来纳州达勒姆的Higgs Boson Health合作,将基于ManageMySurgery平台的面向患者的数字应用程序推向市场。该应用程序将专门用于向大脑和脊柱输送药物,以及BCI技术。
 
5、BrainGate
 
 BrainGate的神经技术使用一系列植入大脑的微电极,让人类只需思考即可操作计算机或机械臂等外部设备。研究性的BrainGate系统允许患有脊髓损伤,脑干中风和ALS的人只需考虑自己瘫痪的手和手臂的运动即可控制计算机光标。
 
该公司已获得FDA研究设备豁免,用于脑机接口技术的人体试验。2021 年 4 月,患有四肢瘫痪的 BrainGate 临床试验参与者展示了皮质内无线、高带宽 BCI 与外部无线发射器的使用。
 
BrainGate在其网站上表示,早期的临床研究表明,该系统对先进的假肢具有直观的控制。该公司声称,该系统为瘫痪患者提供了对强大的辅助运动和通信设备的轻松控制。
 
6、Neurable
 
 Neurable最初是虚拟现实(VR)应用程序的开发商,包括2017年推出的一款精神控制的VR游戏。
 
福布斯的一份报告称,在2019年筹集了600万美元的A轮融资后,该公司的目标是以耳机的形式为消费者开发日常BCI产品。
 
“我们希望成为一家让每个人都能轻松访问神经技术的公司,”该公司的网站写道。
 
Neurable首席执行官Ramses Alcaide博士告诉福布斯,使用VR展示了概念并证明了BCI技术的早期价值,使该公司能够创建旨在推向市场的耳机外形。通过这一点,Neurable旨在使计算机界面更加直观,并超越键盘,触摸屏和语音界面的潜在限制。
 
7、Snap
 
 Snap的NextMind脑电图电极检测大脑活动,以舒适地捕获神经信号,允许用户执行实时动作。
 
该公司设计了其脑机接口来解码神经活动,使人们能够仅使用他们的思想来控制物体。其夹式设计允许将传感器与头带、帽子和 AR/VR 耳机相结合。
 
总部位于巴黎的NextMind技术的潜力如此之大,以至于今年早些时候,它被Snap收购 - Snapchat是流行的Snapchat社交媒体应用程序背后的公司。
 
8、Axoft
 
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。
 
9、Paradromics
 
PARADROMICS 天堂医疗公司 2015年1月注册于于美国“硅山”德克萨斯州奥斯汀。
 
公司致力于开发的脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术,旨在让失明、失聪、失语以及瘫痪等全球近6亿严重连通性障碍患者与外界重新建立连接,其技术应用将率先帮助语言障碍者重新获得实时交流能力。
 
Paradromics的BCI产品名为Connexus直接数据接口,它是一种辅助沟通设备,能够将神经信号转化为文本或合成语音。该系统采用了直接数据接口的设计,通过在脑组织中植入微小电极阵列来测量和解读脑信号,随后通过植入在胸部皮下的无线收发器将信号传输至外部设备。
 
Paradromics, Inc.正在开发大容量、双向数据流在大脑和计算机之间的能力,神经界面技术将被用来帮助身体残疾的病人重新与外界联系——有无限的可能性。Connexus® DDI的第一个应用是一种基于BCI的辅助沟通设备,适用于严重运动障碍的人群,目前正在冲击首例人体临床试验。这项技术有望彻底改变神经系统和与大脑相关的疾病的治疗方式,涵盖了从感觉缺陷到情绪障碍的范围,使数百万人能够过上更幸福、更健康、更充实的生活。
 
 
Paradromics Connexus®直接数据接口:(从右上)皮层模块记录1600多个独立神经元的信号;颅骨枢纽为皮层模块供电并完成信号处理;无线发射器(皮下)提供电源和安全、高带宽的数据传输。(来源:Paradromics)
 
10、Cognixion
 
Cognixion ONE是一款面向有沟通障碍的残障人士专门打造的AR眼镜,其特点不仅仅是集成脑机接口,而且还支持自然语音交互(语音生成和对话),目标是让有交流、认知障碍的人能更好的交流、生活。
 
Cognixion是一家专注于服务于有沟通障碍的人士提供相关解决方案的公司。在此之前,已推出基于苹果原深感相机的眼神追踪AI软件,以及用于情感表达训练的iOS应用等。
 
Conixion ONE的工作原理很简单,只需将头戴式耳机系上耳机,然后让AR接口在通信过程中引导用户。六个无创电极通过确定信号在大脑中的位置来管理大脑的交流,并将其信号转换为电信号,从而通过诸如上下文感知的预测键盘,径向句子生成器工具,集成的AI助手和数据流。头戴式耳机的双显示屏使用户可以提问或回答问题,并在显示屏的前置屏幕上广播他们的回答。耳机的AR环境会记录来自头部运动,语音命令,BCI和开关控制的信号。Cognixion ONE还支持4G LTE,即使在旅途中也能提供全部功能,并配备了USB-C充电端口。
 
 
Cognixion ONE背后的制造商是根据需要设计BCI的–市场上没有其他BCI享有其许多功能。Cognixion ONE由神经病学家,生物信号工程师,言语语言病理学家,特殊教育者以及在日常生活中实际使用AAC / AT工具的人员组成的团队开发而成,它发展成为世界上第一个使用AR将思想转换为语音的BCI。凭借如此强大的创新团队,Cognixion ONE能够提供语音和用于家庭自动化控制的集成AI助手。
 
 
11、脑虎科技
 
脑虎科技是一家国内领先的通过柔性脑机接口技术来保护及探索大脑的生命科技公司。公司成立于2021年11月,聚焦最具想象空间的侵入式脑机接口设备研发。公司自主研发微创侵入式高通量柔性脑机接口技术,打破国外技术垄断,并在柔性电极、生物材料、芯片设计、核心算法、数字脑库、植入方式、临床应用及生态建设等多环节全面领先。
 

 
 
NeuroXess(脑虎)致力于打破国外技术垄断,建立起自身在柔性电极、生物材料、芯片设计、核心算法、植入方式、临床应用、生态建设等多环节的全面领先优势。我们希望通过自身努力,在2025年前成为该领域的全球领导者。
 
脑虎科技围绕“如何最大限度利用大脑和最低限度损伤大脑”的核心理念,从技术能力、临床实验、商业化落地及团队建设四个方面各自取得了相当瞩目的进展。
 
技术能力方面,公司已完成多个核心科技树的建设,包括了神经电极、生物材料、脑电芯片、医疗级植入体、高通量脑电图仪、神经外科手术机器人及数字脑库算法云平台等,且核心技术均已申请专利保护。公司以核心科技树视角建设了从科研到工业化的整体能力,构筑了端到端的完整解决方案。
 
临床实验方面,公司率先获得国内临床伦理批件,开展了数例科研临床实验并取得了良好的预期效果。华山医院陈亮教授表示“在功能神经外科领域,脑机接口的技术突破会对于脑疾病的治疗,致病原理的研究,创新调控医疗器械等多个层面上,产生新的机会,我们积极乐观地推动相关的临床研究”;瑞金医院陆勇教授也表示“在渐冻症、重度抑郁、成瘾、癫痫等难治性脑病领域,对脑机接口等新技术带来的临床新范式也有强烈的需求和广大应用前景”。
 
商业化落地方面,公司同样取得快速进展,成立短短一年,公司自主产权的首批产品已实现落地,下游客户包括医疗机构、高校和科研院所,相关产品已经开始获得商业化收入,并保持快速增长趋势。
 
团队建设方面,脑机接口作为生命科学和信息技术交叉融合的系统工程,涉及传感器、芯片、算法、AI、神经科学、材料学、机器人、临床医学、伦理等多个学科,其中产学研医交叉融合、环环相扣。公司成立至今,快速组建了一支来自国内外多学科交叉复合的顶级团队实现原创自主核心技术突破,并以学术+商业“双轨制”模式进行组织设计和业务推进。公司拥有独家合作的顶级科学家顾问团,成员来自于中科院、国家实验室、哈佛大学、德州大学奥斯汀分校、莱斯大学及梅奥医学中心等顶尖高校;在工程化能力建设上,公司亦吸纳具有前瞻战略眼光且战斗力极强的商业化人才,管理层均来自业内明星企业核心中高层,如微创医疗、美敦力、卡尔蔡司及阿里巴巴等。
 
2022年12月28日,脑虎科技NeuroXess正式宣布完成数亿元人民币A轮融资。本轮融资由中平资本领投,轻舟资本、国生资本(成都生物城)、上海赛领、演化博弈参与跟投,现有投资方盛大、联新资本、红杉中国持续追加投资。华兴资本担任本轮交易的独家财务顾问。 
 
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
 
明星产品与专利
 
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800家,有代表性的也已突破上百家,鉴于篇幅原因,笔者择机选择几组进行说明。
 
1、Neuralink,2015 年创立, 2016 年马斯克将其收购。专注于侵入式脑机接口研究,主要研发将人工智能植入人类大脑皮层的脑机接口技术。Neuralink 已获得 FDA的“突破性设备计划”认证,即将在人类身上进行植入实验,未来产品可治疗重度抑郁、阿尔茨海默病等疾病。
 
Neuralink模型示意图
 
Neuralink的脑机接口技术在神经脉冲检测、薄膜电极阵列、集成电路的夹层组装、探针、组件密封等多个角度进行了系统的专利布局,典型专利之一如下:
 
公开/公告号 US20210007602A1 申请日 2020/7/10
发明名称 Brain implant with subcutaneous wireless relay and external wearable communication and power device
解决的技术问题 Brain-machine interfaces (BMIs) hold tremendous promise for the restoration of sensory and motor function and the treatment of neurological disorders. Most of these applications require fine scale communication—at the level of individual neurons—with large numbers of neurons across multiple brain areas. There are not yet any clinically translatable approaches for achieving this level of brain interfacing.
技术方案 A brain-machine interface (BMI) is described in which many flexible electrodes for implanting within a subject's brain run to a cylindrical sensor device configured to fit inside a burr hole in the cranium. The devices contain sealed electronics that convert analog neural voltages to digital signals, or vice versa, and connects through a serial cable to a subcutaneous relay on the mastoid region (behind the subject's ear) or other suitable location. The relay draws power from and communicates with an externally worn device and distributes the power to the devices. The externally worn device communicates wirelessly or through a tether to a base station computer for data analysis and/or stimulation.
相关附图  
 
2、2021年,美国食品和药物管理局(FDA)批准了一种旨在帮助中风患者恢复手腕和手功能的新型设备。该系统名为IpsiHand,是首个获得FDA市场认可的脑机接口(BCI)设备。FDA对IpsiHand设备准予市场授权,这标志着脑机接口设备首次在美国用于临床使用。
 
IpsiHand示意图
 
IpsiHand设备由两个独立的部分组成–位于腕部上方的无线外骨骼,以及使用无创脑电图(EEG)电极记录大脑活动的小型头盔。典型专利之一如下:
 
公开/公告号 US9539118B2 申请日 2013/3/15
发明名称 Brain-controlled body movement assistance devices and methods
解决的技术问题 Patients who have experienced a brain injury (e.g., stroke, trauma, infection, hemorrhage, neonatal malformation, cerebral palsy, or neurodegenerative) typically undergo some type of rehabilitation in an attempt to restore or strengthen the motor impaired or paralyzed side of the body, often using a variety of rehabilitation devices that aid in the rehabilitation effort. Often, the rehabilitation method involves equipment that requires the patient, in order to perform the necessary rehabilitation activities, to be at a particular location such as a rehabilitation facility where the equipment is located.
技术方案 Methods, devices, systems, and apparatus, including computer programs encoded on a computer storage medium, for brain-controlled body movement assistance devices. In one aspect, a device includes a brain-controlled body movement assistance device with a brain-computer interface (BCI) component adapted to be mounted to a user, a body movement assistance component operably connected to the BCI component and adapted to be worn by the user, and a feedback mechanism provided in connection with at least one of the BCI component and the body movement assistance component, the feedback mechanism being configured to output information relating to a usage session of the brain-controlled body movement assistance device.
相关附图  
 
3、Synchron,巧妙的与“神经介入” 结合,实现不开颅植入,Synchron于2017年创立,2021年7月通过FDA临床研究性器械豁免(IDE)申请,这也是第一家植入式BCI获得对人类患者进行临床试验许可,这使得其领先了竞争对手Neuralink等公司。
 
 
Synchron产品示意图
 
Synchron的脑机接口设备并不会植入大脑,医生会把该设备——也就是一个放在支架上的电极阵列,通过颈部静脉放入能够接收电信号的脑部血管中。典型专利之一如下:
 
公开/公告号 US20210342004A1 申请日 2021/7/19
发明名称 Systems and methods for generic control using a neural signal
解决的技术问题 Currently for brain computer interfaces (BCIs), users are asked to either perform a task-relevant mental task to perform a given target task (e.g., try moving a cursor when the target task is to move a cursor) or are asked to perform a task-irrelevant mental task to perform a given target task (e.g., try moving your hand to move a cursor to the right). Furthermore, current BCIs only allow users to use the thought (e.g., the task-relevant mental task or the task-irrelevant mental task) to control a pre-defined target task that is set by the researcher. This disclosure describes novel methods and systems that prepare and allow BCI users to utilize a given task-irrelevant thought to independently control a variety of end-applications, including software and devices.
技术方案 Universal switch modules, universal switches, and methods of using the same are disclosed, including methods of preparing an individual to interface with an electronic device or software. For example, a method is disclosed that can include measuring brain-related signals of the individual to obtain a first sensed brain-related signal when the individual generates a task-irrelevant thought. The method can include transmitting the first sensed brain-related signal to a processing unit. The method can include associating the task-irrelevant thought and the first sensed brain-related signal with N input commands. The method can include compiling the task-irrelevant thought, the first sensed brain-related signal, and the N input commands to an electronic database.
相关附图  
 
4、 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。
 
公开/公告号 WO2022192319A1 申请日 2022/3/9
发明名称 Fluorinated elastomers for brain probes and other applications
解决的技术问题 Decoding neural signals is of fundamental importance to bridge the existing gap of knowledge between our molecular understanding of synaptic circuits and behavioral neurosciences. Understanding neurodegenerative diseases or brain circuitry in general, and increasing the bandwidth of brain-machine interfaces for novel medical devices such as neuroprostheses or deep brain stimulators, are, to name a few, potential applications that would benefit from advanced neural interface technologies. However, probing the dynamic of neural network on a sufficiently large spatial and temporal scale to understand neural encoding requires simultaneous measurements on tens, if not hundreds of thousands of neurons, in vivo , over time. Moreover, each neuron itself can have tens to hundreds of thousands of synaptic connections, which can extend throughout the entire volume of the brain. Therefore, chronically stable and brain-wide activity mapping is needed to understand the connectome of the brain.
技术方案 Articles and devices comprising fluorinated polymers, as well as methods of preparing fluorinated polymers, are generally described. In some cases, such fluorinated elastomers can be used for sensing neural activity, e.g., by encapsulating electronic circuits, or other applications. Furthermore, according to certain embodiments, polymers can, surprisingly, be directly deposited onto layers comprising low molecular weight fluorinated polymers, e.g., without swelling in the presence of certain solvents. Some embodiments are generally directed to devices and methods for treating fluorinated polymers and subsequently depositing material onto the treated fluorinated polymers. This may allow the fabrication and patterning of multilayered articles comprising fluorinated elastomers.
相关附图  
 
结语
 
目前脑机接口的参考成果资料呈点状的分散模式,没有形成面,更未形成系统化的整合。虽然脑机接口赛道广受关注,国内也有众多商业机构进行研究,但是主要聚焦于热点等动态,更多的处于跟随状态,由于资料的不系统化,在技术的角度没有从底层逻辑出发,也没有搭建起系统化的技术框架。
 
根据上海市人工智能协会的调研情况来看,目前,脑机接口企业普遍反映如何获取高质量数据已成为中小微企业难以依赖自身力量轻松触达的领域,所以急需市场供应相关数据库资源,减少企业在研发阶段所需耗费的大量精力。
 
目前先进技术仍然以外文形式公开。毫无疑问的,脑机接口目前仍然以国外企业和学术机构为引领,虽然目前国内研究机构在脑机接口领域的科研成果已处于国际领先地位,但是其研究的高水平技术仍然会以外文形式学术发表,显然脑机接口高价值资料仍以外文形式为主。
 
目前,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。
 
 

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来源:医械知识产权