2023脑机接口技术报告.docx

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1、脑机接口技术报告（2023年）2023年12月一、脑机接口产业全球发展欣欣向荣1（一）“脑机+”特点突出，加快融入诸多领域1（二）发达国家高度重视，创新政策陆续出台1（三）新生企业增速下降，中美集聚创新力量3（四）金融投资更加谨慎，系统方案商倍受关注5二、脑机接口标志性技术和产品创新涌现8（一）电极8（二）芯片14（三）神经外科手术机器人14（四）脑电采集设备15（五）超高场磁采集设备17（六）无创光采集设备17（七）分析设备19三、应用解决案例日渐丰富多元20（一）医疗应用仍为主流，非医疗应用多点开花20（二）医疗领域应用发展蓬勃，部分疾病诊疗效果喜人22（三）非医疗领域应用多点开花，主观人

2、为感受得以数字化31四、脑机接口迎来发展良机且未来可期37（一）五十载技术迭代终迎春，新阶段应用普及逢良机37（二）脑机接口前景未来可期，持续彰显科技创新价值39（三）联盟搭建平台发挥实效，跨界共协同仍需多方努力40图1国外政府资助的脑机接口立项金额（2013-2022期间）2图2历年各技术路线新增脑机接口企业数量4图3历年重点国家新增脑机接口企业数量5图4脑机接口企业获得投资金额趋势6图5植入式技术路线企业获投情况7图6非植入式技术路线企业获投情况8图7常规ECoG和ECoG阵列比较10图8HI1.1.C的光采集专利各受理局申请趋势19图9脑机接口下游应用解决方案企业研发方向21图10热点应

3、用方向的脑机接口企业国家分布21图11Orion的电极放置和植入部位24表目录表1脑机接口发展规律38一、脑机接口产业全球发展欣欣向荣（一）“脑机+”特点突出，加快融入诸多领域脑机接口技术能广泛适用于多种场景，并与多种外设结合。业界已广泛存在将脑机接口技术与安全帽、轮椅、外骨骼、无人机、汽车、虚拟现实头显等设备进行结合的案例。脑机接口技术与外部设备结合,一方面促成新产品诞生，比如脑控助眠仪、脑控鼠标、冥想脑状态监测等产品已经问世；另一方面为传统解决方案提供新思路，例如以神经反馈方式或神经刺激方式治疗疼痛、抑郁症、认知障碍等疾病。从全球实际应用情况看，脑机接口技术在医疗领域可辅助疾病诊断、预警发

4、病和疾病治疗，在教育领域能提升认知能力和协助职业规划；在工业生产领域能协助监测保障作业人员安全；在体育领域能辅助运动员和教练提高训练效果；在消费领域能客观评估用户体验和优化产品设计；在航天航空领域能辅助训练和客观反馈训练者感受。（二）发达国家高度重视，创新政策陆续出台全球科技发达国家高度重视发展脑机接口，长期给与立项和资金支持。2013年，美国启动“推进创新神经技术脑研究计划”（简称“脑计划”），2021年该项目公布了在分子水平上绘制的哺乳动物初级运动皮层细胞类型特征图，是迄今为止绘制哺乳动物大脑最全面细致的图谱。美国在2013年脑计划之后持续进行脑机接口的科研投入，国立卫生研究院（NIH）、

5、国家科学基金会（NSF）、国防高级研究计划局（DARPA）等政府部门资助了多家高校和公司开启脑机接口相关研究，科研项目数量和资助资金总额全球领先。欧盟2013年发起为期十年的“人脑计划（HumanBrainProject,HBP）”，投入近6.07亿欧元，截止2023年19个国家的155个研究机构参与该计划，在人脑图谱绘制、癫痫和帕金森治疗方面有所突破。日本在2014年启动为期十年的“综合神经技术用于疾病研究的脑图谱”计划，2018年绘制出武猴大脑的3D图谱。韩国、加拿大、澳大利亚也陆续开展类似资助计划。I1.日本maW来源：NIH、NSFEuropeanComission%kaken等，中国

6、信息通信研究院图1国外政府资助的脑机接口立项金额（2013-2022期间）我国政府陆续发文为脑机接口指引发展方向和重点。2016年我国“十三五”规划纲要将“脑科学与类脑研究”列为“国家重大科技创新和工程项目”，标志“中国脑计划”全面展开。近年来从中央到地方就发展脑机接口密集释放重要信号，指明发展重点和发展方向,并将脑机接口纳入未来产业。在发展方向方面：工业和信息化部在2023年8月22日发布了新产业标准化领航工程实施方案（20232035年），脑机接口作为未来产业代表之一，是标准化工作的重点方向。工业和信息化部在9月13日发布工业和信息化部办公厅关于组织开展2023年未来产业创新任务揭榜挂帅工

7、作的通知，脑机接口芯片、系统和多方向应用被纳入揭榜挂帅的任务清单。在发展重点方面：多省市将脑机接口纳入本省十四五规划，提出开展脑机接口基础研究，推动成果转化和广泛应用。个别省市还发布了区县级的脑机接口相关行动方案。上海浦东区科技和经济委员会在浦东新区培育发展未来产业行动方案中提出到2030年形成若干具有国际竞争力的未来产业集群，未来产业产值达3000亿元左右，脑机接口赫然在列。北京市经济和信息化局在2023年9月印发北京市促进未来产业创新发展实施方案，脑机接口是重点发展的20个方向之一，将进行技术攻关、创新平台搭建，以及加快脑机接口创新成果在临床医学、航空航天、智慧生活领域的成果转化和产业应用

8、。（三）新生企业增速下降，中美集聚创新力量截至2023年第一季度，全球脑机接口代表性企业超500家。其中，上游占8%,包括生产制造和销售电极、芯片、外设、相关核心器件的企业；中游占30%,包括生产制造和销售医用及科研用工具、分析软件和采集设备的企业；下游占62%,其中提供应用解决方案的植入式技术路线企业占比9%,非植入式技术路线企业占比53%o从增长趋势看，企业新增速度下降。美国“脑计划”的启动时间以2013年为分水岭，此时间节点之后脑机接口技术被业界看好，全球新增企业数量快速增长并持续到2018年。2019年以后受疫情波及，供应链和合作交流一度受限，脑机接口技术应用前景尚不明朗，经济衰退导致

9、投资人投资态度更加谨慎，轻资产特点的脑机接口企业获得资金渠道受限，部分企业倒闭以及新增企业数量放缓。从技术路线看，非植入式技术路线企业居多。全球500余家脑机接口相关企业中，20%从事植入式技术研发，80%从事非植入式技术研发。中游,30%非植入式植入式年份来源：Crunchbase,CB,中国信息通信研究院图2历年各技术路线新增脑机接口企业数量从地域看，美国和中国是脑机接口企业重要来源国。全球脑机接口相关企业活跃在40余个国家，美国和中国企业数量破百，处于全球第一梯队，加拿大、英国和以色列的企业数量处于第二梯队，均超过20家。5050505044332211幅蕊寸今以三51.20132014

10、20152016201720182019202020212022成立时间美国中国加拿大英国以色列来源：Crunchbase,CB,中国信息通信研究院图3历年重点国家新增脑机接口企业数量（四）金融投资更加谨慎，系统方案商倍受关注脑机接口领域投资行为更加谨慎。2013年至2023年第三季度，全球脑机接口领域风险投资累计近800笔，总金额超过100亿美元规模，获投企业近300余家，投资阶段包括天使轮、种子轮和A轮等，形式上还有债权和众筹等方式。2019年至2021年期间脑机接口吸引大笔投资，投资额增速加快，2022年以后年投资总金额有所回落，部分原因在于受疫情和经济衰退影响，脑机接口领域受全行业市场

11、投资悲观预期拖累。此外也有部分原因在于个别投资交易信息不公开，无法纳入数据统计。不过脑机接口是未来最有可能取得突破的前沿科技，也是提升人类福祉的刚需，投资方对脑机接口技术落地前景总体而言持乐观态度，盈利期望寄托在具有较成熟系统解决方案的下游企业身上，因此虽然整体投资额度回落，但此类企业中研发进展较快的企业被资本竞相热投，单笔金额动辄破亿，估值来源：Crunchbase,CB,中国信息通信研究院图4脑机接口企业获得投资金额趋势植入式技术个别企业融资轮次和规模不断升级。2013年至2023年第三季度，植入式领域风险投资超过40亿美元，全球获投企业超过50家。2021年之后创新进展较快的植入式脑机接

12、口公司备受资本关注，获得多轮融资且单笔金额过亿。2023年8月马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink获得2.8亿美元的D轮融资，11月再次获投4300万美元。美国脑机接口公司SaludaMedical从2015年至2023年融资6轮，2023年筹得两笔资金均过亿。我国深圳市应和脑科学有限公司、上海脑虎科技有限公司（以下简称脑虎科技）、北京优脑银河科技有限公司融资金额也破亿。丰厚的资金持续注入推动公司创新加速；Neuralink已经启动人体临床试验；SaludaMedical的脊髓刺激系统获CE认证（欧盟监管批准）且已商用，脑虎科技在颍叶难治性癫痫患者上开展柔性神经电极人体临床试验，实现单神

13、经元放电信号记录。来源：Crunchbase,CB,中国信息通信研究院图5植入式技术路线企业获投情况大量非植入式技术企业吸引到投资。2021年后投资方对非植入式技术信心加强，2013年至2023年第三季度，非植入式技术风险投资超过60亿美元，全球超过200家企业获得投资。2021年非植入式技术融资向好，为企业发展注入“源头活水”。非植入式领域2021年投资额超过23亿美元，相对上一年翻四倍以上，进入A轮、B轮和C轮的资金明显增多，部分企业甚至进入D轮融资。非植入式来源：Crunchbase,CB,中国信息通信研究院图6非植入式技术路线企业获投情况二、脑机接口标志性技术和产品创新涌现（一）电极1

14、.非植入式电极非植入式脑电采集设备的采集信号质量受核心器件电极影响显著。就非植入式电极最新研发进展看，包括：一是改进材料以提升导电率，浙江大学在电极的导电层中加入纳米粘土，改变了水凝胶与皮肤的接触特性，实现电极与皮肤紧密耦合。日本电子元器件制造商MURATAMANUFACTURING（株式会社村田制作所）利用具有层状结构的二维过渡金属碳或/和氮化物（MXeneS）给电极镀薄膜，薄膜中的金属阳离子使得电荷转移现象易于发生，从而使电极具有较低表面阻抗和良好导电率I。二是改进结构以促进电极与皮肤充分接触，美国初创公司NIURACORP将传统的脑电采集耳塞主体I株式会社村田制作所申请的专利，公开号为W

15、O2023233783A1.材料由硅胶替换为导电丝等导电材料，增加了电极接触耳内的表面积。谷歌子公司XDEVE1.OPMENT1.1.C设计的入耳式电极放置在具有弓形曲率的C形弹性支架上，从而保障电极与皮肤充分接触，并且不影响佩戴者聆听外部声音2。苏州意忆计科技有限公司将材料创新与结构创新结合，用多聚糖制成高弹性水凝胶电极，电极的“子弹头”结构适于有发区使用，用后无需清洗头发和脑电帽，使脑电采集设备广泛应用成为可能。2.颅内皮层电极颅内皮层电极（ECoG）成为脑机接口临床试验常用对象。当前很多研究团队利用ECOG电极开展脑机接口植入式技术研究。北京华科恒生医疗科技有限公司和德国植入电极供应商CorTec等多家厂商销售ECoG电极。当前研发所聚焦方向一是改进植入方式以减小植入损伤。美国脑机接口初创公司PrecisionNeuroscience提出狭缝插入法，用振荡刀片在头骨上做出400微米宽切口（大约四根人类头发的宽度）以插入电极。此电极获得FDA的“突破性设备”认定，已在手术中临时植入人体，未来朝可长期植入目标发展。我国博睿康科技（常州）股份有限公司（以下简称博睿康）联合清华大学也开展了相关探索和科研，已实现自主研发的低损伤植入ECOG脑机接口系统的产品化，目前正在开展人体试验。二是积极研发微型颅内皮层