前言導讀
1.1 關于腦機接口
腦機接口（Brain-Computer Interface,BCI 或 Brain-Machine Interface,BMI），指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接，實現腦與設備的信息交換。腦機接口是一種測量中樞神經系統活動并將其轉換為替代、恢復、增強、 補充或改善自然中樞神經系統輸出的系統，以改變中樞神經系統與其外部/內部環境正在進行的交互。
BCI 一直是研究人員感興趣的領域。最近，它已成為一個迷人的科學探究領域，并已成為證明大腦與技術之間直接聯系的可能手段。許多研發項目都貫徹了這一理念，也成為科學探究中發展最快的領域之一。腦機接口的研究可以追溯至二十世紀七十年代，經過近五十年的研究，腦機接口技術的發展經歷了三個階段，目前，腦機接口技術正處于第三個階段——應用實驗階段。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
根據Value Reports的報告，2027年，全球腦機接口的市場規模約230億人民幣，年復合增長率約13%。據臻泰智能介紹，盡管我國腦機接口純設備的市場規模不足百億人民幣，但在使用場景中與具體產業（如老齡化、心理疾病等）的結合具有明顯的放大效應，未來可能達到千億規模。
1.2 技術根源
毫無疑問的，對于腦機接口而言，其技術根源還是在于“大腦”。
對于我們人類而言，眾所周知的，大腦中有 860 億個神經元，神經元用于發送和接收信息。盡管神經元有許多不同的類型，但它們通常由三部分組成：接收信號的樹突、計算信號的細胞體和發出信號的軸突。
神經元通過突觸連接，大腦的神經元通過稱為突觸的軸突-樹突相互連接以發送和接收信號，比如饑餓信號或者是能量補給信號，神經元通過電信號進行交流，動作電位導致突觸釋放神經遞質，這些小分子與樹突上的受體結合，打開導致電流流過神經元膜的通道，當神經元接收到時空突觸輸入的“正確”組合時，它會啟動動作電位。
1.3 基本原理
我們通常所認為的腦機接口是利用中樞神經系統產生的信號，在不依賴外周神經或肌肉的條件下，把用戶或被試的感知覺、表象、認知和思維等直接轉化為動作，在大腦與外部設備之間建立直接的交流和控制通道。
腦機接口的基本原理是利用無創的腦電（EEG）、功能磁共振（f MRI）、功能近紅外（f NIRS）、腦磁（MEG）或有創的皮層腦電（ECo G）、微電極陣列（MEA）等腦信號獲取技術，采集并解碼大腦活動信號，然后轉換成相應的指令控制外部設備。
腦機接口原理示意圖
1.4 發展脈絡
1929年：Hans Berger 教授首次發現腦電波，人們就推測它可能用于交流和控制，至此，針對腦機接口技術的研究正式開始。
1935年：哈佛醫學院的 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 報告了使用 EEG 來改善癲癇癥的可能性。
1952年：西班牙神經科學家 José M Delgado 開始將配備無線電的電極陣列植入動物和人類體內。
1970年：美國國防高級研究計劃局啟動了一項利用 EEG 探索大腦通信的計劃。
1973年：加州大學洛杉磯分校的 Jacques Vidal 教授創造了“腦機接口”一詞，并提出了腦
機接口項目的目標，以分析 EEG 信號。
1987年：美國科學家Phillip Kennedy通過將神經營養錐電極植入猴子體內，構建了第一個皮質內腦機接口。
1997年：美國食品和藥物管理局批準 DBS 用于治療特發性震顫和帕金森病（隨后于 2003 年批準用于治療肌張力障礙和 2018 年用于癲癇）。
1999年：召開的第一屆腦機接口國際研討會首次給腦機接口明確的定義。
步入21世紀以后，人們對腦機接口的興趣與日俱增，各類研究機構和公司紛紛投入此項研究。基于篇幅有限，對于21世紀后腦機接口的相關發展脈絡不在本文中展示，感興趣的讀者可以與筆者取得聯系，共同交流學習。
近兩年來，隨著腦科學和類腦科學、人工智能技術的不斷進步，腦機接口也受到了更多的矚目，而且隨著腦機接口的不斷深入，資本市場也高度聚焦該賽道，據不完全統計，2021年腦機接口領域融資規模創下新高，融資金額總計4.68億美元，同比增長482%。
（二）腦機接口市場前景
2.1 市場發展概況
行業市場規模大，以非侵入式技術和醫療場景應用為主
2020年全球腦機接口的市場規模達到14.6億美元，預計到2027年市場規模達36億美元，年復合增長率約為14%，行業市場規模大，增速快，腦機接口行業未來具有很大發展空間。
2020年，非侵入式腦機接口占腦機接口市場規模的86%。目前，受到腦機接口技術和倫理、安全等因素的制約，無論是各國科研院所還是企業，研究重點都側重非侵入式腦機接口；當前腦機接口技術主要應用于醫療及健康保健場景，數據顯示2020年腦機接口在醫療領域的市場規模占比達62%。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
國內行業融資事件數迎來爆發，企業多處于融資早期階段
腦機接口行業融資事件爆發，資本加速布局。馬斯克的Neuralink公司致力于腦機接口技術的研究，近年來發布多項研究成果引發社會廣泛關注，使得腦機接口從實驗室被推向了公眾視野，成為當下投資熱點。2021年是國內融資事件近年來最高達18起，2022年上半年仍有9起融資事件，表明投資機構正加速對腦機行業的投資布局。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
融資早期輪次的企業占比81%，產業孕育發展中。從國內腦機接口企業融資事件輪次分布看，A輪及以前占比高達 81%，企業多處于融資早期階段，說明整個BCI行業尚處起步期，行業成熟度及商業化程度較低，未來發展潛力大。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
侵入式技術壁壘較高，國內布局非侵入式技術企業占比大
侵入式技術壁壘較高：侵入式技術通常需要進行開顱手術，將電極植入到大腦皮層采集腦電信號，但也極易引發人體的排異反應；非侵入式設備只需要用電極連接頭皮來獲取信號，對人體傷害較小，技術難度較低。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
國內布局非侵入式技術企業占比大：2015-2022H1年國內腦機接口行業獲得融資的企業共37家，其中僅4家企業布局侵入式技術且獲得融資，89%企業均采用非侵入技術切入腦機接口賽道。
圖源：蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告》
2.2 市場未來展望
未來全球腦機接口產業產生經濟規模將達700-2000億美金
根據中國電子技術標準化研究院的《腦機接口標準化白皮書2021》，2019年全球腦機接口市場規模約12億美元，預計2027年達37億美元，CAGR15.5%。目前腦機接口主要以非侵入式為主，用于診療康復領域，其中醫療保健領域占比62%，剩余為疾病治療領域。腦機接口技術的發展將撬動醫療健康、教育、游戲甚至智能家居行業，麥肯錫《The Bio Revolution Report》預計未來10到20年，全球腦機接口產業產生經濟規模達700-2000億美金。
侵入式與非侵入式將長期并存
侵入式與非侵入式技術優缺各異無法相互替代，兩項技術將長期并存、共同發展，直到技術成熟衍生出細分市場。
開發包括腦機接口在內的多種認識大腦的工具能夠增強人對大腦的理解，從而推動腦科學進步；腦科學發展意味著人們對大腦的認識更全面、深刻，有助于開發更具針對性且性能更好的認識大腦工具，由此形成良性循環一同加速腦機接口技術成熟度提升，促進細分市場出現。
商業落地將以“康復醫療”作為行業標桿，并形成“1+N”百花齊放的產業新格局
當下腦機產業尚未成體系，企業、研究機構大多自給自足，場景覆蓋面較窄。隨著技術愈發成熟和資本的持續入場，目前在康復醫療已然成為主要市場，隨著技術的推進和醫療商業化的奠基，有望推動腦機接口+N個行業的深度結合。
未來10年間是腦機接口高速發展的10年，全球多家腦機技術創業公司崛起，商業發展潛力巨大。創新技術將推動了市場應用的想象力，未來腦機接口不再單一出現，而是與商業生態系統共進退。以康復醫療為標桿，腦機接口將落實在多行業生態中。
建立相應的規范標準是必要的，其中隱私風險最為重要
未來政策及監管制度隨著技術更新而持續完善。隨著BCI發展到更多的領域，現有的問責制和執法結構可能無法應對新型BCI應用程序所帶來的挑戰。為了促進隱私和負責任的BCI使用，可能還需要新的政策方法來減輕潛在風險。
醫療器械產品解析
1 、腦機接口主動康復系統，博睿康科技（常州）股份有限公司
博睿康科技腦機接口技術(Brain-ComputerInterface,BCI)是人機交互的一種方式，通過采集分析運動障礙患者大腦運動想象的腦電活動特征，控制外部康復設備進行康復訓練，從而促進大腦功能重塑，自上而下的恢復大腦和肢體之間的神經通路，以達到康復訓練的目的。
博睿康科技公司與北京清華長庚醫院合作搭建“腦機接口主動康復系統”，旨在應用多模態磁電刺激手段研究腦卒中重癥患者的腦功能狀態，調控患者腦神經活躍程度，增強并鞏固認知水平。
腦機接口主動康復系統是一種非侵入式的、安全性好的新技術，該系統治療中不會對人體造成任何損害，能幫助患者跨越肢體運動障礙，實現功能重建。康復訓練中，治療系統通過病人主動的運動想象及外界的視覺、聽覺刺激來激發神經元的活動，識別大腦神經活動信息，并傳遞給康復機器人或其他輔助設備，帶動上肢或下肢運動，進而激活全腦水平神經活動和促進神經網絡重塑，實現從中樞-外周-中樞的神經回路閉環康復訓練。整套系統由腦電采集設備、腦機接口軟件系統、外骨骼機器人等部分組成。
該系統通過BCI系統獲取患者運動意圖，控制氣動手等外部設備，實現上下肢的替代運動，從而恢復部分運動能力，幫助患者改善生活狀態，提高生活質量。并且，通過BCI控制外接設備進行反復訓練間接促進神經通路的重建，恢復部分運動能力及運動控制水平，屬于主動康復方式，促進重癥患者神經功能恢復，實現盡早康復。
腦電采集系統為32通道全腦腦電采集，主動降噪技術，保障監護室、手術室等復雜電子環境下高質量信號采集，實時阻抗和信號質量監測，及時評價數據可靠性。搭載腦機接口軟件系統，精準識別患者運動意圖。
手功能康復手套以安全性更高的空氣壓力作為動力，有效抑制手指痙攣，增加手指關節活動度，改善血液循環，松動手指關節。搭配腦機接口系統進行主動康復訓練，促進神經系統恢復，縮短恢復周期，提高生活質量。
公司簡介
博睿康科技（常州）股份有限公司成立于2011年11月，核心團隊來自腦機智能全球Top5的清華大學神經工程實驗室以及臨床神經領域的醫療市場專家，是中國腦機接口領域的領軍企業之一。
博睿康是一家以自主創新的“腦-機接口”技術為核心，專業從事腦-機接口系統相關設備的研發、生產、銷售以及技術服務的高新技術企業。公司依托于清華大學自主創新、國際領先的腦-機接口技術，致力于為神經科學創新研究和臨床神經疾病診斷、治療與康復研究提供專業、完整的解決方案。公司主要客戶有清華大學、中科院、北師范、北航、浙大、中科技、上海交大、西安交大、南開大學、南京大學等知名院校以及北醫三院、宣武醫院、華山醫院、301醫院、中國康復研究中心、清華長庚醫院等醫療機構。
2 、SleepUp，北京腦陸科技有限公司
SleepUp是一款由腦陸科技研發的醫療級別便攜睡眠腦電監測設備，將腦機接口技術帶到日常生活，幫助人們「關注睡眠健康，改善睡眠狀態」。
SleepUp將與智慧睡眠場景深度結合，并通過高精度的EEG采集技術，融合多模態生物信號，在機器學習算法模型訓練后，為用戶提供個性化的睡眠管理方案，進一步提升民眾睡眠健康質量。
小巧便攜是SleepUp的顯著特點，是目前全球已知最小的腦機接口產品，重量僅有38克，配合特殊設計的一次性柔性醫用貼片，實時且完整監測人體整晚腦電波信號，并且能夠通過可視化的圖像監測和分期算法，讓人們在家用場景準確地獲取自己的睡眠分期報告，并輔以AI賦能的誘導助眠功能，從而達到“自我睡眠健康管理，AI賦能改善睡眠”之目的。
家用化醫療級別精度的便攜睡眠腦電監測設備SleepUp
SleepUp可通過識別人體生物腦電波，根據用戶大腦神經信號狀態，智能化匹配不同頻段和強度的聲波響應（比如白噪音、粉噪音）。通過匹配特定特征的聲波，可以誘導大腦神經信號狀態由興奮狀態逐步過渡到抑制和平靜狀態。這種聲波中的不同成分能夠誘發和調整與睡眠相關的α波、β波、 θ波等生物信號的分布比例，從而使人們可以從清醒狀態誘導至睡眠狀態或者冥想狀態。
除了腦電波信號之外，SleepUp還能監測到人體心率、血氧、體動等睡眠過程中的重要指標，多導睡眠儀（PSG）會整晚進行校對。根據顯示信息，通過藍牙的方式傳輸到手機APP上，結合機器學習算法，生成睡眠日報、周報、月報，給到使用者一套屬于他自己的睡眠管理方案。
公司簡介
腦陸科技®（BrainUp®）成立于2018年，是一家中國專注于腦科學技術、腦機交互、腦與精神健康，類腦計算研究與產業化，并將腦機接口技術與人工智能技術結合應用落地的前沿科技公司，是“中國腦計劃”腦機交互領軍企業。
腦陸科技以“讓腦科學提升人類幸福感”為使命, 自主研發并建立了基于實時腦電算法解析的腦應用開放云平臺——腦智能開放平臺，致力于為精神疾病醫療、健康、金融、安全生產娛樂、XR互娛教育等領域提供更精準、宜用、有價值的腦機軟硬一體綜合解決方案，并不斷打磨產品，探索和突破。
3 、Easleep深海豚腦機智能安睡儀，浙江強腦科技有限公司
2022年11月，BrainCo強腦科技推出了首款面相C端的腦機接口類智能產品——深海豚(Easleep)腦機智能安睡儀。它將腦機接口技術與睡眠場景深度結合，首創CL-CES（Close-loop CES），利用精準腦電（EEG）檢測技術，結合人工智能算法，解譯大腦在不同睡眠階段的神經信號狀態，是一款將腦電數據檢測+聲光電干預一體化的智能產品，用于改善用戶睡眠質量。
深海豚(Easleep)腦機智能安睡儀
Easleep智能安睡儀搭載先進的腦機接口技術，內置高精度EEG傳感器、運動傳感器與紅外線檢測芯片，對腦電波進行實時檢測，客觀記錄用戶的腦波數據，分析大腦狀態，生成多維度睡眠深度分析報告。
據公司官網介紹，該產品具有以下特點：
腦電采集反饋：精準腦電反饋+智能算法分析，科學判定腦部神經狀態；
APP智能安睡系統：4大睡眠場景方案+樂單管理，深度報告沉淀，數字化睡眠管理；
B-CBTi睡眠修復方案：非藥物失眠干預手段，睡眠管理師1V1分析；
自定義助眠理療：CES物理助眠+雙聲拍多重音波，檔位、音樂按需切換；
睡眠分析報告：入睡報告、整晚報告，周維度分析，了解睡眠改善效果。
CES物理助眠，其作用于大腦皮層結構和腦干結構，通過產生低強度、微量的弱脈沖電流，能夠有效地刺激大腦分泌具有鎮靜性作用的內啡肽，減少皮質醇含量，降低焦慮、減緩壓力。同時，Easleep內置雙聲節拍及多種助眠音波 (白噪、粉噪），使用時能有效降低使用者的心率，促進神經遞質分泌，快速產生睡意。
Easleep將傳統復雜且昂貴的設備集成于高精準、便攜式、輕量化的可穿戴智能安睡儀與數字化睡眠解決方案，BrainCo研發團隊與三甲醫院合作開展的《多功能可穿戴式設備干預失眠的臨床研究項目結題報告》臨床研究中證明，90%的受試者使用后入睡效率有明顯提升。
公司簡介
BrainCo強腦科技創立于2015年，是首家入選哈佛大學創新實驗室(Harvard Innovation Lab)的中國團隊，致力于成為全球領先的非侵入式腦機接口技術解決方案供應商，在康復、大健康、人機交互等領域具有領先優勢。
4、腦機接口專用系統級芯片，北京寧矩科技有限公司
寧矩科技成立于2019年，目前已進行A輪融資，具備侵入式技術能力。其由清華大學技術成果孵化，與馬斯克的NeuraLink同屬一個賽道。寧矩科技的研發重點主要在侵入式腦機接口技術，關注最底層的接口硬件，產品覆蓋電極材料、神經接口專用芯片、無限多點接口系統設備、腦機信號采集及分析可視化平臺和系統級腦機接口平臺。目前，寧矩科技自研的首款腦機接口專用系統級芯片已流片成功。
該款芯片面積僅有0.5cm²，擁有128個通道，同時具備信號采集功能和神經刺激功能，還集成了采集刺激模塊、無線發射模塊以及算法模塊等。在性能方面，該款芯片在信號采集通道數、采集質量等方面并不比馬斯克的Neuralink落后很多，甚至一些參數指標，比如功耗、抗噪等方面還更有優勢。
寧矩科技腦機接口專用芯片
寧矩科技自研的腦機接口專用的系統級芯片具有多通道、強抗噪、低功耗、無線傳輸等特點，芯片性能指標處于世界領先水平。公司推出的國內首個無線侵入式腦機接口設備，一代樣機已開始與臨床合作。寧矩科技還與清華大學附屬長庚醫院、首都醫科大學三博腦科醫院、北京天壇醫院、宣武醫院等醫療機構展開運動康復、神經電刺激治療帕金森和癲癇、脊髓癱瘓和面癱等方面的合作。通過對腦電信號的采集刺激一體化與算法相結合，對癲癇、疼痛、腦卒中、帕金森等神經系統疾病提供基于新一代腦機接口設備的顛覆性解決方案，從而進一步打開廣闊的市場。
公司簡介
寧矩科技成立于2019年11月，是清華大學電子工程系孵化企業。公司采用侵入式技術，定位于新一代腦機接口平臺開發，規劃版圖涵蓋腦機接口芯片、系統化設備、軟硬一體化平臺，以及針對醫療、科研等行業的專用解決方案。
5、超柔性微納電極，上海階梯醫療科技有限公司
階梯醫療自研的超柔性微納電極， 是一款超柔性、超微細、高通量、高密度、高生物相容性以及低損傷的產品，具有傳統金屬電極或陣列電極不可比擬的優良采集性能，可實現對大腦神經電信號進行高密度長期穩定地采集，為研究神經解碼、神經環路、神經網絡機制等提供了一個全新的技術思路。
神經界面是記錄或控制大腦神經元電生理活動的最核心器件，也被稱為腦電極，主要分為侵入式、非侵入式和介入式三種。其中，侵入式電極因其可以直接采集到最原始、最清晰的腦電信號而具有明顯優勢。而穩定性和高通量是高效神經界面的兩大基本需求，也是目前技術的主要瓶頸所在。
穩定性代表了長期的使用壽命以及可靠的性能。對此，階梯醫療采用高分子聚合物作為基底材料，通過先進的微納加工工藝，將電極尺寸降到細胞級別，實現了目前柔性最高且橫截面積最小的植入式腦電極。
該產品具有以下特點：
超柔超細：彎曲剛度約10?¹?N?m²，神經元尺度電極截面；
高通量記錄：空間采樣密度可達1024通道/mm³；
生物相容性優異：無免疫瘢痕，長期穩定記錄，可實現長達300天穩定信號記錄；
可定制化：根據研究對象、植入部位、研究目的可按需定制。
HNE超柔性微納電極的橫截面積大約是Neuralink 的1/7到1/10，同時也小于單個神經元的胞體。由于階梯醫療的HNE超柔性微納電極的尺寸極小，HNE的柔性 (彎曲應力) 比Neuralink的電極低兩到三個數量級。彎曲HNE超柔性微納電極所需的力約等于細胞之間相互作用力的大小。因此，細胞難以“感知”到周圍神經電極的存在，也幾乎不會產生免疫瘢痕。并且該電極的雙向靈敏度也提升至單個神經元級別，實現了神經元分辨率的精細化刺激調控。
同時，高通量意味著神經界面可以在更短時間內提取更大范圍腦區的更多神經元信號，也意味著可以更加精確地解碼高維度且復雜的神經信息，以及更高密度地通過電刺激對大腦寫入信息。
對此，階梯醫療增強了HNE超柔性微納電極的采集性能，最高可實現2048通道同步信號采集。同時，公司自研的微型采集系統實現了對多個腦區的大范圍神經信號的分布式測量，穩定測量信號的時長達300多天。
在腦機接口科研市場，階梯醫療自研的HNE超柔性微納電極已經實現商業化，成為國內乃至國際上首款實現商用量產交付并完成大批量植入的高通量柔性電極。該電極的有效性和安全性在小鼠、大鼠和非人靈長類動物上均得到了驗證，為腦神經科學領域的研究提供技術領先、性能穩定的神經界面工具。
盡管超柔性微納電極具有很多優勢，但其使用過程中也存在諸多限制，為了更加便利高效地使用超柔性微納電極，階梯醫療研發了高通量神經信號采集系統、便攜式植入系統、一體化記錄及分析軟件等產品，這一系列產品不僅為解決神經科學問題提供全棧式解決方案，還將應用于人體功能修復、疾病治療、機能增強等醫療場景和醫學研究中。
AUFEIS植入手術機器人系統
公司簡介
上海階梯醫療科技有限公司創立于2021年8月，是植入式腦機接口領域的先鋒科創企業。階梯醫療致力于植入式腦機接口技術的研發與突破，技術與產品將可應用于人體功能修復、疾病治療、機能增強等醫療場景及相關科研工作。
6、CereCube 高通量神經信號采集系統，上海腦虎科技有限公司
CereCube是一款模塊化、高性能、高通量的神經信號采集系統,由腦虎科技自主研發,最多可同時記錄 2048 個通道的神經信號。該系統可同時采集局部場電位(LFP)和單神經元的動作電位(Spike)，可采集腦皮層電信號(ECOG)，可用于長期跟蹤記錄神經元的活動，在細胞水平上研究感覺、認知等大腦功能的神經機制，研究腦疾病的發病機理。
系統由神經信號處理器、神經信號放大器、神經信號記錄分析軟件、配套電源適配器及放大器連接線組成。神經信號處理器最高配置配備8個放大器接口,每個接口可處理256通道信號。神經信號放大器(headstage)可選型號包括256通道記錄headstage、128通道記錄headstage、64通道記錄headstage和16通道記錄/刺激headstage，神經信號處理器和放大器通過纖細靈活的放大器連接線相連。
該產品具備以下優勢：
通道數高：單設備最高可支持2048通道，兼具電刺激功能，支持多動物同時采集，兼容其他品牌電極，可滿足多種實驗需求；
數據分析智能化：軟件(MindExplorer)可在線更改數據的采樣率，可實時查看每個通道的電極阻抗，軟件還支持高通量神經信號數據一鍵sorting功能；
通道數升級便捷：最高支持8個信號輸入端口，升級簡單，無需更換原有設備，也無需增加外部設備，即可解鎖更高通量。
產品應用場景
公司簡介
腦虎科技成立于2021年11月，是一家國內領先的通過柔性腦機接口技術來保護及探索大腦的生命科技公司，聚焦最具想象空間的侵入式腦機接口設備研發。自主研發微創侵入式高通量柔性腦機接口技術，打破國外技術壟斷，并在柔性電極、生物材料、芯片設計、核心算法、數字腦庫、植入方式、臨床應用及生態建設等多環節全面領先。
7、植入式腦機接口系統，深圳微靈醫療科技有限公司
目前，微靈醫療在高密度超柔順神經傳感器陣列、采集刺激一體閉環神經電子芯片等底層器件層面，數千通道級微型化腦機信息交互儀、腦信息無線收發器、高通量神經信號實時解析與轉碼器、類腦智能解算與控制器等腦機融合核心基礎模塊層面，均已擁有較成熟的技術。
植入式腦機接口系統，建立在腦科學、材料學、微電子學、信息學、人工智能、機器人和臨床醫學等多重學科深度融合的基礎上，將記錄到的人腦運動皮層的神經信號，轉變為計算機可以加工的數字信號，經過算法實時解碼，推算出人的運動意圖。最后，將人的運動意圖轉碼成屏幕上光標的移動、機械臂的抓握、輪椅的前進，或者語音的生成、文字的書寫，更進一步，機械手臂上觸覺感受器感應的信息可以轉換成微電流，回傳給感覺皮層，讓人擁有“觸摸”的感覺。
底層器件
高密度超柔順神經傳感器陣列：微米級超薄結構，復合納米技術，有效提高神經相容性、導電性。
高密度超柔順神經傳感器陣列
神經電子信號芯片：采集刺激一體，閉環式神經調控
神經電子信號芯片
基礎模塊
高通量神經信號實時解析與轉碼器
概念圖
數千通道腦神經信號采集器
原型機
類腦智能解算與控制器
在系統平臺層面，團隊已經完整搭建了基于非人靈長類的植入式腦機接口臨床前研究范式和功能評估系統，并成功完成了多只腦機接口獼猴的植入手術，正在進行腦機智能融合訓練實驗。
微靈醫療的猴子用意念控制機械臂投喂自己
目前，微靈醫療的技術成果包括：
神經信號傳感的納米增強技術：在提升聚合物傳感器對神經信號感應性能的同時保證結構更穩固，使用壽命更長；
2022年9月，微靈醫療與合作團隊披露了新型光納米神經遙控技術（2022年9月5日發表在Nature子刊），實現了腦機接口設備微器件化，可靈活精創植入，使用壽命可控，以及無線交互信息。據悉，這一神經康復領域的前沿腦機接口技術，不但由中國學者首創并持續引領，并將逐漸從實驗室走向臨床。
公司簡介
深圳微靈醫療科技有限公司成立于2019年4月，主要從事醫療級全植入式無線腦機接口系統研發。公司創始團隊是目前國際領先的掌握微創植入式腦機接口全鏈條自主技術的團隊，是一支代表腦機接口技術國際前沿水平的科技團隊。未來將持續聚焦于全植入式運動腦機接口系統的臨床解決方案設計、工程實現與臨床實踐，期望能優先服務運動失能患者（如中風、脊髓損傷，漸凍癥等）群體，實現運動功能替代與康復。
8、AirDream醫療級單通道腦貼，浙江柔靈科技有限公司
醫療級單通道腦貼是柔靈科技的核心產品，腦電柔性貼片是一款輕型醫療級柔性腦機接口設備，無感佩戴，頂級腦電信號捕捉能力，便攜式設計，適用任意醫療場景。
該產品具備以下特點：
長續航：一次充電可用10h+；
精準腦電采集：采集腦電波；
藍牙連接：適配大部分智能設備；
柔性材質：5mm厚度，超薄超輕；
弧形設計：符合人體工程學，佩戴舒適；
無感佩戴：水凝膠材質，親膚柔軟。
額貼式睡眠監測軟件是一款配合醫療級單通道腦貼使用的終端系統，可對患者腦電相關數據進行實時采集與干預，事后生成專業化醫療級睡眠報告，輔助臨床醫生進行決策診斷。
柔靈科技奠定了“腦機接口+人機交互”的戰略布局，并圍繞材料與算法發力，重點規劃了三大產品線：
其一，是柔靈科技在腦電領域打造的醫療級柔性腦電睡眠貼片系列產品。
基于柔性腦電睡眠貼片的第一代腦電睡眠監測儀產品目前已獲批上市，第二代多模態類PSG產品正在注冊中。而在實現精準睡眠監測的基礎上，柔靈科技也在進一步基于聲音靶向刺激實現對睡眠的精準干預，目前正在開展臨床。此外，面向院內，基于前期臨床研究數據，柔靈科技也在進一步拓展腦電睡眠貼片的醫療應用場景：諸如睡眠與疾病共病的諸如認知、情緒、疼痛等的量化監測識別等。
其二，是柔靈科技布局未來的侵入式柔性腦機接口產品。
其侵入式腦機接口產品，目前正在與多家國內頂尖醫院開展合作，柔靈科技意識到，結合適應性的解碼器設計與神經學習的類腦智能技術將產生下一代腦機接口系統：具備高性能、高魯棒性，并更具普遍性。其獨有的材料、芯片、系統架構、解碼算法以及醫療能力，也助力著柔靈科技侵入式腦機接口上的突破。目前，其重點推進著ALS病人書寫、視覺植入等場景中侵入式腦機接口的應用。
其三，是柔靈科技的肌電產品。
與腦電產品研究邏輯的相似性，使得柔靈科技可以快速進行拓展。在面向未來元宇宙打造全新交互方式的同時，柔靈科技也在進行商業化落地的嘗試：目前其已經與某國內汽車大廠合作，進行基于肌電的人機交互解決方案的驗證，開拓全新的商業化應用。
公司簡介
柔靈科技成立于2020年3月，是專注非侵入式腦機接口技術研究的公司。柔靈科技專注于非侵入式腦機接口技術研究及其在消費電子領域和醫療領域的應用，主要的產品研發方向為柔性電極EEG用于腦電監測、基于Metaverse的神經3D交互系統，涉及柔性材料、算法、AI等諸多科學領域。能夠對互聯網醫療背景下的睡眠監測、心理問題篩查和慢病康復管理、VR/AR交互、游戲等領域提供技術應用和服務，推動賦能企業，進而創造更大的社會價值。
9、介入式腦機接口平臺，深圳市應和腦科學有限公司
應和腦科學現擁有一支涵蓋機械、電子、軟件、芯片、系統、科學家等的跨學科團隊，在有源醫療器械相關領域擁有豐富的經驗和技術攻關能力。目前應和腦科學在腦科學醫療器械領域的技術管線主要有兩條，分別是神經調控技術平臺與介入式腦機接口平臺。
應和腦科學依托應脈醫療成熟的血管支架技術和神經調控技術，專注于介入式腦機接口技術的開發。介入式腦機接口通過微創手術將血管支架電極植入，直接采集顱內相應腦區的信號。這種方式不需要進行開顱手術，但接收到的腦電信號質量又高于隔著顱骨的非侵入式腦機接口，國內外已有幾家公司開展這種技術路線的動物實驗及人體試驗。應和腦科學的介入式腦機接口設備不僅擁有完全自主的知識產權，在實現相同信號采集精度的同時，實現了針對不同腦區的特異性刺激，而且該產品具有更低的成本，更長的電池使用壽命等領先優勢。
目前應和腦科學在研發路徑與落地應用方面主要有以下三大優勢：
應和腦科學的介入式腦機接口是通過微創介入方式，將血管穿刺小口，通過類似心臟支架的微創手術實現腦機連接。相比開顱布置電極，這項術式經過十余年的發展，具有較高的成熟度和安全性，如腦卒中治療領域的介入式取栓術就可作為血管介入電極的放置手段之一；
應和腦科學通過將電極“綁”在血管支架上的方式來探測腦信號，并給予神經刺激，實現了傳統腦機接口難以做到的閉環治療。而血管支架是這項技術平臺的基礎。背靠應脈醫療，應和腦科學無論是在介入支架還是神經調控技術都積累了行業領先的技術落地基礎；
腦機接口是一個交互過程，不僅要讀懂腦信號，還要能進行干預和治療，但“讀”信號難，“寫”信號的臨床落地更難。應和腦科學未來商業化的第一款神經調控產品便聚焦在腦深部電極刺激術（Deep brain stimulation，DBS），利用腦信號的“讀”和“寫”來治療相關疾病。
目前DBS針對的適應癥主要有帕金森病、肌張力障礙和原發性震顫等。應和腦科學在研的新一代DBS產品具有感知功能和閉環算法，可以直接測量病理性腦活動，并根據讀取到的信號提供自適應可調節的刺激，以治療與腦電功能異常相關的神經和精神疾病。
未來，應和腦科學也將基于公司在神經調控領域的腦信號讀寫技術平臺，進一步拓展介入式腦機接口產品這類微創植入式療法在運動障礙類疾病以及神經精神類疾病的治療應用。
公司簡介
應和腦科學分拆自應脈醫療，立足中國，面向世界，以臨床需求為導向開發新一代神經調控及腦機接口技術和產品，多款在研產品均對標全球前沿創新技術，實現技術突破，填補產業空白。截至目前，研發團隊已攻克了自主系統設計、電極設計、芯片設計、信號采集及解碼、算法開發、MRI兼容等領域的技術壁壘，建立了匯聚目前全球范圍內最前沿技術的通用型神經調控平臺，數款在研產品實現國內首創，即將進入動物實驗和臨床實驗階段。
10、柔性腦機接口設備，和澤科技
10月24日，腦機接口初創公司和澤科技(Symbionics)宣布完成3000萬元天使輪融資，本輪融資由昆侖資本獨家投資。本輪融資資金將主要用于團隊擴充、基礎平臺搭建、技術產品定型，推動柔性腦機接口技術發展，為人類帶來更多的便利和福祉。
和澤科技專注于研發柔性腦機接口設備，成立于2023年，距離1973年“Brain-Computer Interfaces”腦機接口概念正式被提出恰好過去了50年。早期受限于各方技術，腦機接口的發展較為緩慢，近些年隨著材料科學、納米技術的不斷進步，真正能夠鏈接碳基生命與硅基設備，實現二者間的直接通訊，拓展人腦能力邊界的新一代腦機接口已經走進現實。
神經電極是整個腦機系統中需要長期植入人腦的關鍵元器件，理想的神經電極需要滿足長期穩定地收集高質量神經信號。和澤科技的柔性電極技術目前已經實現長期穩定收集高質量單細胞分辨的神經信號，完美的逃逸活體排異反應，植入電極展現出極高的生物相容性和神經界面穩定性，解決了傳統硬質電極的諸多問題。
和澤科技團隊首席科學家戴小川和CTO高騰深耕柔性神經電極領域多年，是神經元擬態電極的開拓者，為腦機接口關鍵底層技術奠定了堅實的基礎。他們師從全球納米材料和生物電子領域奠基人、四院院士、哈佛大學Charles M. Lieber教授，兩位科學家歸國后分別在清華大學和中國科學院建立獨立實驗室，專注于腦機接口技術在腦科學研究和臨床應用方面的持續研發與轉化。和澤科技創始團隊核心成員畢業于哈佛大學、麻省理工學院、哥倫比亞大學等世界頂尖高校。
11、腦機接口 BMI VR 一體機，杭州回車電子科技有限公司
杭州回車科技推出一款腦機接口 BMI VR一體機。該產品將XR技術與生理參數識別技術相結合，不僅能夠讓用戶深度沉浸在虛擬現實環境中，還能通過生理數據實時分析和生物反饋，為用戶提供個性化的健康管理和教育狀態反饋。
目前，該產品主要應用于醫療健康和教育領域。在醫療健康領域，該產品主要用于輔助診斷和治療失眠、兒童多動癥、認知障礙等心理健康問題。在教育領域，該產品能夠識別使用者的注意力等大腦狀態，便于分析教學效果，進一步提升教學質量。
該產品在現有虛擬現實（VR）技術基礎上，融合了腦電和心率傳感器，實現了對七種不同情感狀態的準確識別，包括注意力、放松度、壓力水平、愉悅度、激活度、和諧度以及睡眠狀態。
該產品具備便捷的開發接口，快速實現VR應用對接。
回車科技的 BMI VR 一體機提供了三項核心能力，以滿足市場的需求。
實時情感數據展示功能：該產品能夠實時展示使用者的七大情感狀態，并可以將數據連接到手機、平板等設備上，在VR外展示，方便用戶和管理者了解產品功能及使用者的實時狀態。
七大情感狀態的準確識別
生物反饋賦能：通過實時識別的七大情感狀態，結合人工智能技術，BMI VR可以智能調整VR內容，使其更加個性化。例如，在輔助入睡的產品過程中，根據用戶實時的睡眠狀態，系統可以智能地調整VR中的畫面和聲音，以實現更加個性化的高效干預。同樣地，在孩子的學習過程中，根據注意力等狀態的實時變化，系統可以智能地調整教學內容的難度和進度，以達到每個孩子最佳的學習節奏。
報告生成和長期數據記錄：無論是在健康場景還是教育場景中，用戶的使用都是長期且多次的。該產品可以記錄下用戶每一次使用VR時的情感狀態，并通過多次記錄生成直觀的報告，展示用戶在一段時間后的成長與變化。
公司簡介
回車科技是一家集硬件、軟件和算法全流程國產化的腦機接口公司。回車科技將腦電、心率等多維度生理信號與元宇宙VR、AR等新形態產品相融合，創造出一系列應用于心理健康及教育領域的產品，涵蓋失眠干預、認知障礙康復、抑郁癥干預、高效教學等領域。
12、personalized Brain Function Sectors (pBFS)，北京優腦銀河科技有限公司
優腦銀河的“個體化腦功能區剖分技術（personalized Brain Function Sectors，pBFS®）”，是目前全球唯一能夠精準解析個體腦功能分布的方法。
基于pBFS®技術，優腦銀河研發的針對多種重大腦疾病治療的個體化干預方法——“ Point 療法 （優點療法）”，可實現對腦疾病的精準治療。以自閉癥為例，作為全球范圍內的一個嚴峻挑戰，此前缺乏對其機制的理解，也沒有任何具體的醫療手段可以對應治療。通過pBFS®技術，優腦銀河能從個體功能層次看到每個自閉癥患者的腦功能網絡病變，了解其機制，從而有效治療。
POINT流程：個體化經顱磁刺激靶點治療
昌平實驗室劉河生教授團隊和中國康復研究中心北京博愛醫院張皓教授團隊在國際著名學術期刊《腦刺激》（Brain Stimulation）發表了關于卒中后失語癥新療法的論文。這項隨機對照臨床試驗顯示，針對個體化功能影像引導的額上回語言區（superior frontal gyrus, SFG）靶點進行經顱磁刺激對卒中后失語的語言功能康復具有顯著療效。這是首篇關于優點療法（parcellation-oriented individualized neuromodulatory therapy, POINT）治療卒中后失語癥的論文。
研究成果發表在國際知名學術期刊Brain Stimulation
針對難以確定個體化語言靶點這一問題，來自昌平實驗室和中康北京博愛醫院的研究團隊通過優腦銀河的BrainSector Cloud集成的個體化腦功能區剖分技術（pBFS）對患者的大腦進行了個體化腦功能剖分，為每位患者制定出213個個體化腦功能分區，并以此為基礎，確定了位于額上回的個體化精準語言靶點。如圖中的綠點所示，每個患者的治療靶點都不相同，據此可實現更好的個體化治療。
每個患者的個性化刺激靶點（綠點）
研究結果表明，相較于傳統以額下回為靶點的治療方案，本實驗中以額上回為靶點的治療方案對語言能力分數的提升效應幅度更為顯著，接受優點療法治療的患者語言評分（西部失語量表）平均提高20.6分，而僅接受傳統康復治療的患者語言評分僅提升5.8分。
iTBS和cTBS均在卒中后失語癥患者中治療效果更佳
研究結果驗證了基于優點療法的無創經顱磁刺激治療在卒中后失語癥治療的有效性和安全性。針對卒中后失語患者的額上回個體化經顱磁刺激的療效顯著，且無明顯不良反應，患者的治療依從性更好。相較于傳統言語訓練療法，患者言語恢復速度提升明顯，整體療程得以縮短。該實驗還首次確認了對右腦語言區的抑制性刺激也可取得與對左腦語言區興奮性刺激類似的療效，為將來探索左右腦聯合治療打下了基礎。
公司簡介
優腦銀河(Neural Galaxy)是腦科學領域的前沿科技公司，公司成立于2019年7月，以“突破腦認知、攻克腦疾病”為使命，致力成為全球最具社會價值的腦科技公司。基于突破性的腦科學研究成果，個體精準腦功能圖譜技術，優腦銀河的“腦認知”、“腦醫療”、“腦機交互”三位一體研發體系，幫助人類深度認識大腦、理解高層次的智能、并形成強大的產品力。由頂尖科學家、臨床研究人員、軟硬件工程師、設計師等優秀人才組成的跨學科綜合專業團隊，正利用新型軟硬件技術快速推進科研成果的轉化。
13、腦機接口智能康復整體解決方案，西安臻泰智能科技有限公司
目前腦機接口技術都在探索不同的落地場景，臻泰智能專攻認知運動意圖的解碼，在認知和運動意圖的多模態自適應解碼方面，積累了豐富的研究經驗。首次提出了“通用腦機接口（General Brain-Computer Interface，GBCI）”概念，即實現對大腦意圖90%以上的識別準確率，對不同患者實現90%以上的個體適用率以及1秒鐘以內的交互響應時間，才能更好地應用在醫療康復場景，產生更好的康復治療效果，臻泰堅定布局腦機康復賽道，致力于成為腦機智能康復行業的領導者。
同時，臻泰智能提出行業首創的“BCI+VR+機器人”腦機智能康復的整體解決方案。目前在PT（physical therapy，物理治療）、OT（occupational therapy，作業治療）、ST（speech therapy，言語認知治療）三大領域，臻泰智能都推出了腦機接口相關智能康復產品。
臻泰智能腦機接口上下肢康復訓練系統集成“BCI+VR+機器人”三項技術于一體，通過虛擬現實場景視覺刺激，激發患者主動運動想象意圖，再通過特殊算法識別患者的運動意圖，將被動運動轉換成主動運動，實現患者自身“意念控制”上下肢的主被動協同康復訓練。
腦機接口上下肢康復訓練系統
臻泰智能目前有兩大產品線，一條線是腦機接口技術的底層硬件平臺，另一條線是腦機智能康復的整體解決方案。臻泰智能提供標準化的腦機接口的電極、芯片和通用化的算法模型，為客戶提供技術解決方案。
關于腦機接口智能康復的解決方案，目前臻泰智能主要打造的是面向腦卒中的認知和運動功能康復治療系統，具體包括面向物理治療領域（PT）的腦機接口上下肢康復訓練系統、面向作業治療領域（OT）的腦機接口手功能康復訓練系統，以及面向言語認知康復領域（ST）的腦機接口認知康復訓練系統。
腦機接口認知康復訓練評估系統
公司簡介
臻泰智能是一家腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI，人腦和機器實現信息交互）技術驅動的創新型企業，致力于將腦機接口技術落地醫療行業，主要研發腦機接口康復機器人及BCI-VR/AR系統，從而幫助腦卒中、脊髓損傷、老年癡呆以及精神、心理等方面疾病患者獲得更好的康復治療方式。
14、介入式腦機接口，上海心瑋醫療科技股份有限公司
2023年5月4日，全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功。試驗在猴腦內實現了介入式腦機接口腦控機械臂，對推動腦科學領域研究具有重要意義，標志著我國腦機接口技術躋身國際領先行列。
介入式腦機接口非人靈長類動物試驗手術實景
此次試驗由南開大學段峰教授團隊牽頭，與中國人民解放軍總醫院（301醫院）、上海心瑋醫療科技股份有限公司聯合完成，實現了介入式腦電信號從被動采集到主動控制的技術飛躍，突破了血管內腦電信號采集、介入式腦電信號識別等核心技術。
段峰教授團隊牽頭研發的介入式腦機接口，通過介入手術將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上，無需開顱手術即可采集到顱內腦電信號，相較于傳統侵入式和非侵入式腦機接口，兼顧了安全性、識別穩定性。
試驗通過介入式腦機接口實現動物主動控制機械臂
采用神經介入法將電極植入腦深部是該次試驗的重大技術亮點。神經介入是指在醫學影像設備即數字減影血管造影（DSA）系統的支持下，經血管或經皮穿刺途徑對頭頸部和脊柱脊髓病變進行診斷或治療的技術。傳統侵入式腦機接口需通過開顱手術將電極置入大腦皮層或更深位置，這種方法往往會對人體造成較大損傷，并可能出現炎性反應、排異反應等。神經介入法作為完全侵入式和非侵入式之間的折中選擇，其通過頸部血管將電極植入到大腦內部相關功能區域下，然后與血管壁進行融合固定，一方面繞過了侵入式必須的開顱手術，減少對人體的損傷，風險大大降低；另外一方面也能采集到較為清晰的腦信號，能夠滿足在一定場景下的應用需求。
介入式腦機接口加速了腦機接口產品落地應用的可能性。介入式腦機接口在侵入式和非侵入式兩種類別之間找到了很好的平衡：一方面介入式腦機接口避免開顱的植入方式不會給人體帶來較大的損傷，這導致其安全性風險大大降低，更容易被監管機構批準進行臨床試驗，因此可加速腦機接口產品的落地速度；另外一方面，介入式腦機接口在信號采集質量方面要大大優于非侵入式腦機接口，這會大大豐富其應用場景（如假肢控制、癱瘓交流等），也會進一步推動相關產品的落地。此次在北京成功完成的實驗研究同時利用了非人靈長類動物非常接近人類及神經介入方法的優勢，對于縮短腦機接口研發到落地應用具有重要意義，有望在腦卒中、漸凍癥和抑郁癥等疾病的診療中大大提高患者生活質量。
公司簡介
上海心瑋醫療科技股份有限公司成立于 2016 年，公司致力于提高創新醫療技術的可及性，守護生命健康。六年時間，心瑋醫療在神經介入領域開拓性地打造了的卒中治療及預防一站式解決方案，擁有從急性缺血性卒中和神經血管狹窄治療、缺血性卒中預防、出血性卒中治療到介入通路器械的全產品管線，申請專利超過 300 項，銷售渠道覆蓋了國內除香港，澳門和臺灣地區以外的全部省份。
基于現有的領先優勢，心瑋醫療將繼續專注于普及新興的醫療術式，著眼于中國未被滿足的臨床醫生和患者需求，運營包括神經介入、全心治療、肺部介入和計算機輔助技術在內的多個新興業務板塊，期待在這些具有龐大潛力的醫療領域中，不斷推出定義新興術式的創新介入器械，降低重大疾病死亡率并改善患者預后。
參考資料： 動脈網、蛋殼研究院《2022年腦機接口行業研究報告：關注提升，場景落地，技術迭代》、三聯生活周刊、中關村全球高端智庫聯盟等
作者簡介：醫療IP君，知識產權學者。
