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中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院傳感器技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以腦機(jī)接口核心器件與系統(tǒng)為突破口，探索“自主研發(fā)+用戶服務(wù)”協(xié)同發(fā)展新路徑，精準(zhǔn)破解行業(yè)痛點(diǎn)，推動(dòng)前沿技術(shù)與腦科學(xué)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域深度融合，為我國腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化、從技術(shù)突破走向場景落地提供關(guān)鍵保障，成為激活新質(zhì)生產(chǎn)力的重要支撐。

當(dāng)前，腦機(jī)接口技術(shù)已成為全球前沿科技競爭的核心賽道，顛覆性技術(shù)的持續(xù)突破正加速重構(gòu)新一代產(chǎn)業(yè)發(fā)展版圖，其發(fā)展呈現(xiàn)出政策戰(zhàn)略化、技術(shù)多元化、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用場景化的鮮明趨勢，千億元級(jí)產(chǎn)業(yè)生態(tài)雛形漸顯，產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在進(jìn)入戰(zhàn)略機(jī)遇期。作為生命科學(xué)和信息科學(xué)融合發(fā)展的前沿技術(shù)，腦機(jī)接口通過在腦與機(jī)器之間建立信息通道，實(shí)現(xiàn)生物智能與機(jī)器智能的協(xié)同交互，正孕育著顛覆性突破，成為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合的重要領(lǐng)域。

在此背景下，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱“空天院”）構(gòu)建的腦機(jī)接口設(shè)計(jì)加工測試平臺(tái)，成為破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的核心抓手。

在空天院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任吳一戎的指導(dǎo)下，空天院傳感器技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了由蔡新霞研究員領(lǐng)銜的微納傳感技術(shù)創(chuàng)新研究群體，匯聚了羅金平、劉軍濤、宋軼琳、王蜜霞、徐兆杰、陸澤營、賈千里等一批優(yōu)秀的腦機(jī)接口核心器件與儀器系統(tǒng)青年交叉人才。該團(tuán)隊(duì)自2002年承擔(dān)國家863計(jì)劃納米重大專項(xiàng)以來，始終聚焦高分辨神經(jīng)信息檢測與精準(zhǔn)調(diào)控難題，長期深耕腦機(jī)接口核心器件和系統(tǒng)研發(fā)，探索了一條自主創(chuàng)新發(fā)明之路，構(gòu)建起從設(shè)計(jì)、制造、測試到臨床應(yīng)用的腦機(jī)接口全鏈條概念驗(yàn)證平臺(tái)，積淀了深厚的技術(shù)和平臺(tái)優(yōu)勢。

筑牢平臺(tái)建設(shè)核心基石

高品質(zhì)公共技術(shù)中心建設(shè)，是自主科技創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在需求，更是腦機(jī)接口平臺(tái)核心競爭力的重要支撐。空天院所級(jí)公共技術(shù)服務(wù)中心，是經(jīng)過整合原電子學(xué)研究所、光電院等3個(gè)所級(jí)中心資源組建而成，旨在建設(shè)高水平技術(shù)支撐平臺(tái)，提供共性通用技術(shù)服務(wù)和開放資源共享，為腦機(jī)接口平臺(tái)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)保障。

目前，該中心下設(shè)傳感器與微系統(tǒng)平臺(tái)、計(jì)量檢測中心、精密制造中心和檢驗(yàn)中心等六大平臺(tái)，配備各類設(shè)備206臺(tái)，其中173臺(tái)套對外開放共享，具備從核心器件與系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）工藝加工到機(jī)電一體化制備的全鏈條技術(shù)能力和多學(xué)科交叉科研優(yōu)勢，為腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展提供硬件支撐。

腦機(jī)接口核心器件等傳感器與微系統(tǒng)平臺(tái)，是擁有萬平方米包括國家級(jí)MEMS工藝超凈線、設(shè)計(jì)仿真區(qū)和測試區(qū)在內(nèi)的研發(fā)平臺(tái)，配備多功能鍍膜機(jī)、雙面光刻機(jī)、深刻蝕機(jī)等核心微納加工設(shè)備以及膜片鉗、激光共聚焦顯微鏡、多通道神經(jīng)信息記錄儀等腦機(jī)接口測試驗(yàn)證設(shè)備，形成了標(biāo)準(zhǔn)化加工工藝規(guī)范，具備硅基與非硅基微結(jié)構(gòu)器件加工測試能力，并能實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)元、腦片及在體神經(jīng)環(huán)路電活動(dòng)的高保真記錄與分析，為腦機(jī)接口研發(fā)提供一流設(shè)備基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)條件，從而可同時(shí)支撐侵入式、非侵入式等多元技術(shù)路線研發(fā)測試。

精密制造中心、計(jì)量檢測中心和檢驗(yàn)中心具備完善的檢測能力，可為中國科學(xué)院系統(tǒng)、各地高校以及社會(huì)其他科研機(jī)構(gòu)提供檢驗(yàn)檢測技術(shù)服務(wù)。其中，精密制造中心能滿足各類微傳感器對精密制造的需求；計(jì)量檢測中心和檢驗(yàn)中心擁有CMA、CNAS、DILAC等第三方檢測資質(zhì)，可提供環(huán)境模擬試驗(yàn)、校準(zhǔn)、項(xiàng)目驗(yàn)收評(píng)測和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，支撐建設(shè)貫通全鏈條的腦機(jī)接口研發(fā)與轉(zhuǎn)化平臺(tái)，適配行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展需求。

破解產(chǎn)業(yè)研發(fā)核心痛點(diǎn)

腦機(jī)接口技術(shù)從研發(fā)到成果轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新突破，離不開核心器件、算法開發(fā)、系統(tǒng)集成的全方位技術(shù)支撐，更需要打通從設(shè)計(jì)加工到測試驗(yàn)證的全流程鏈路。當(dāng)前，核心器件制備、標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證、跨場景適配成為產(chǎn)業(yè)核心需求，而研發(fā)難、轉(zhuǎn)化慢、落地險(xiǎn)等痛點(diǎn)仍制約發(fā)展。作為產(chǎn)業(yè)“基礎(chǔ)設(shè)施”，空天院腦機(jī)接口設(shè)計(jì)加工測試平臺(tái)聚焦痛點(diǎn)，構(gòu)建起覆蓋器件設(shè)計(jì)、微納加工、系統(tǒng)集成、合規(guī)測試的全鏈條技術(shù)支撐體系，成為技術(shù)創(chuàng)新的核心引擎。

空天院相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)整合多領(lǐng)域高端資源，依托國家重大項(xiàng)目沉淀的技術(shù)基礎(chǔ)，建立成熟的MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝體系，建成貫通“腦機(jī)接口器件設(shè)計(jì)與微納加工—性能與有效性測試—?jiǎng)游矧?yàn)證與安全性評(píng)價(jià)—臨床試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)”的全鏈條研發(fā)與轉(zhuǎn)化平臺(tái)，在百道到萬道核心器件、關(guān)鍵儀器研發(fā)方面取得國際領(lǐng)先原創(chuàng)性成果，為產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；l(fā)展提供了技術(shù)范本。

例如，基于MEMS技術(shù)，空天院在國際上首次研制出嚙齒類、非人靈長類雙模活體植入式神經(jīng)探針、高密度皮層電極、離體腦機(jī)接口微電極陣列等一系列核心器件，實(shí)現(xiàn)高密度微電極陣列等可控制備，推動(dòng)電極檢測向微型化、高時(shí)空分辨率、高通量方向發(fā)展，契合行業(yè)技術(shù)多元化趨勢。

針對長期穩(wěn)定性、高通量信號(hào)記錄等核心難題，空天院相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)研制的“多層次調(diào)控與高通量神經(jīng)信號(hào)同步檢測儀器”，在雙模檢測模式、高時(shí)空分辨率方面優(yōu)勢顯著，解決了細(xì)胞水平雙模神經(jīng)信號(hào)難檢測的國際難題，為打破國外壟斷、避免“卡脖子”奠定基礎(chǔ)，且經(jīng)多場景驗(yàn)證，可靠性突出，為腦機(jī)接口技術(shù)的全鏈條創(chuàng)新提供全方位、精準(zhǔn)化的技術(shù)支撐，夯實(shí)了產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，可有效支撐跨場景應(yīng)用的技術(shù)研發(fā)與驗(yàn)證。

目前，空天院相關(guān)團(tuán)隊(duì)研制腦機(jī)接口器件與系統(tǒng)的有效性，已在嚙齒類和非人靈長類等在體檢測實(shí)驗(yàn)中得到充分驗(yàn)證和規(guī)?；瘧?yīng)用。相關(guān)成果技術(shù)通過了中國電子學(xué)會(huì)科技成果鑒定，被認(rèn)定為“打破國外壟斷、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，核心技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先”；已在中國航天員科研訓(xùn)練中心、北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)所等35家國家級(jí) / 省部級(jí)重要科研基地和5家企業(yè)獲得推廣應(yīng)用，成功應(yīng)用于國際首次“地星二號(hào)”90天頭低位模擬失重人體實(shí)驗(yàn)，為航天醫(yī)學(xué)重大工程提供支撐。相關(guān)器件還通過了權(quán)威資質(zhì)機(jī)構(gòu)的安全性測試評(píng)價(jià)和多家三甲醫(yī)院倫理審批，在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院完成腦膠質(zhì)瘤手術(shù)臨床試驗(yàn)，為深部病變精準(zhǔn)手術(shù)導(dǎo)航提供了新技術(shù)，助力醫(yī)療成為腦機(jī)接口落地核心場景。

加速產(chǎn)業(yè)高效迭代落地

腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)從原型到產(chǎn)品化、從臨床前研究到市場化的高效迭代?？仗煸阂詳?shù)據(jù)賦能為突破口，整合多維度核心數(shù)據(jù)，打造快速打樣與小批量試制能力，避免傳統(tǒng)研發(fā)長周期循環(huán)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)原型快速迭代；構(gòu)建從離體測試、動(dòng)物模型在體測試到臨床前驗(yàn)證的全階段評(píng)估體系，為產(chǎn)品研發(fā)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐；依托大數(shù)據(jù)與人工智能，精準(zhǔn)預(yù)判研發(fā)問題與落地風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，打造合規(guī)測試體系，為相關(guān)產(chǎn)品通過NMPA、FDA等認(rèn)證提供支撐，打通轉(zhuǎn)化通道，推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)品快速走向市場。

腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，離不開產(chǎn)學(xué)研醫(yī)的深度協(xié)同創(chuàng)新?？仗煸罕帧百Y源共享、協(xié)同創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)集聚、生態(tài)共生”理念，探索多主體協(xié)同運(yùn)營模式，成為推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研醫(yī)深度協(xié)同的核心樞紐。同時(shí)，橫向貫通高校、科研院所、龍頭企業(yè)資源，縱向聯(lián)通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，開放高端設(shè)備與技術(shù)成果，降低中小企業(yè)研發(fā)門檻，避免重復(fù)投資；聯(lián)合多方開展協(xié)同創(chuàng)新，搭建技術(shù)交流、成果轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)平臺(tái)，培育復(fù)合型人才，形成“研發(fā)—測試—轉(zhuǎn)化—產(chǎn)業(yè)化”的良性循環(huán)。

依托我國臨床資源豐富、醫(yī)療服務(wù)納入多地醫(yī)保的優(yōu)勢，空天院推動(dòng)技術(shù)與臨床深度融合，加速醫(yī)療場景落地；積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)器件性能、測試標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范完善，助力產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，吸引上下游企業(yè)集聚，構(gòu)建完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力，契合“政產(chǎn)學(xué)研醫(yī)用”協(xié)同發(fā)展趨勢。

激活新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展動(dòng)能

作為連接前沿技術(shù)與規(guī)?；涞氐暮诵臉屑~，空天院腦機(jī)接口設(shè)計(jì)加工測試平臺(tái)通過全鏈條技術(shù)支撐、全周期迭代驗(yàn)證、全生態(tài)資源整合，大幅縮短技術(shù)產(chǎn)業(yè)化周期，在醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)智造、特種作業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用突破，精準(zhǔn)契合行業(yè)場景化發(fā)展趨勢。在醫(yī)療領(lǐng)域，為腦卒中康復(fù)、神經(jīng)退行性疾病治療等產(chǎn)品提供研發(fā)測試支撐，推動(dòng)臨床轉(zhuǎn)化；在工業(yè)領(lǐng)域，助力腦控機(jī)械臂等產(chǎn)品創(chuàng)新，推動(dòng)工業(yè)智能化升級(jí)，并依托航天醫(yī)學(xué)技術(shù)積累為極端環(huán)境下的人機(jī)協(xié)同提供技術(shù)支撐，持續(xù)拓展技術(shù)應(yīng)用邊界。

截至目前，該平臺(tái)已為由空天院牽頭并與浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海瑞金醫(yī)院共同參與的國家交叉重大項(xiàng)目以及國家科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目的實(shí)施提供了重要條件平臺(tái)，并與天壇醫(yī)院、宣武醫(yī)院、中日友好醫(yī)院、北京大學(xué)第一醫(yī)院、哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院等多家三甲醫(yī)院成功開展腦機(jī)接口臨床前與臨床試驗(yàn)，加速核心技術(shù)與產(chǎn)品落地，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集聚，帶動(dòng)人才就業(yè)與技術(shù)創(chuàng)新，示范效應(yīng)日益凸顯。

空天院腦機(jī)接口設(shè)計(jì)加工測試平臺(tái)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，未來，將持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新，完善企業(yè)全生命周期服務(wù)生態(tài)，精準(zhǔn)破解技術(shù)創(chuàng)新、場景落地等發(fā)展難題，聚焦核心器件自主可控、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、跨場景適配三大方向，助力產(chǎn)業(yè)突破瓶頸、構(gòu)建完善生態(tài)，為新質(zhì)生產(chǎn)力注入持久動(dòng)能，推動(dòng)我國腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)在全球競爭中占據(jù)制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)從醫(yī)療剛需到全民普惠的跨越。

作為腦機(jī)接口領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的“孵化器”、成果轉(zhuǎn)化的“加速器”與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“黏合劑”，該平臺(tái)有效破解了核心器件制備難、轉(zhuǎn)化周期長、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)高等行業(yè)發(fā)展瓶頸，精準(zhǔn)適配產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，為我國在全球腦機(jī)接口賽道牢牢占據(jù)技術(shù)制高點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)主動(dòng)權(quán)提供堅(jiān)實(shí)支撐，成為推動(dòng)科技賦能產(chǎn)業(yè)、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的重要典范。

（中國科學(xué)院空天院供稿、供圖）