腦機(jī)接口帶火的傳感器領(lǐng)域，可以關(guān)注哪些國(guó)產(chǎn)廠商？

此前，馬斯克在社交媒體平臺(tái)X上宣布，人類(lèi)首次實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口（Neuralink）芯片植入，植入者恢復(fù)良好，引發(fā)了媒體重點(diǎn)關(guān)注。2月2日，科技部官方網(wǎng)站公布我國(guó)首部《腦機(jī)接口研究倫理指引》，以指導(dǎo)腦機(jī)接口研究合規(guī)開(kāi)展。以上種種，都揭示了腦機(jī)接口將成為科技面向未來(lái)，造福人類(lèi)的一大關(guān)鍵渡口。

腦機(jī)技術(shù)能提供多種功能，主要分為五類(lèi)：監(jiān)測(cè)、替代、改善/恢復(fù)、增強(qiáng)和補(bǔ)充。當(dāng)前，醫(yī)療健康為腦機(jī)的主要應(yīng)用場(chǎng)景，但其作為一項(xiàng)新興的人機(jī)交互的重要形式，正在基于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域走向更廣闊的下游應(yīng)用領(lǐng)域，拓展到情緒識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲等非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

若說(shuō)此前還只是科技巨頭參與開(kāi)發(fā)底層技術(shù)，近年來(lái)，腦機(jī)接口正基于AI所帶來(lái)的生產(chǎn)力革命刮向互聯(lián)網(wǎng)界，阿里、百度、科大訊飛、米哈游等公司正基于自身產(chǎn)品線陸續(xù)推出人工智能腦計(jì)劃?？梢哉f(shuō)，站在生物科學(xué)與計(jì)算科學(xué)前沿的腦機(jī)接口即將成為下一個(gè)爆發(fā)賽道，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)值得關(guān)注。

而作為人機(jī)連接，感知信息的關(guān)鍵，傳感器占據(jù)了腦機(jī)接口硬件環(huán)節(jié)的價(jià)值前列。筆者基于此對(duì)柔性傳感產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)行簡(jiǎn)要梳理。

柔性傳感器應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性，可以自由彎曲甚至折疊。柔性傳感器采用了柔性基板，其本質(zhì)上是一種薄膜，通常采用聚酰亞胺（PI）、聚酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料制成。

從剛性到柔性的突破，極大拓展了傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景，也為柔性傳感器行業(yè)提供了更廣闊的發(fā)展空間。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)研數(shù)據(jù)，2021年至2028年全球柔性傳感器市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.8%，預(yù)計(jì)2028年可達(dá)84.7億美元。2022年，我國(guó)本土企業(yè)柔性傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3.12億元，同比增長(zhǎng)31.6%。

從智能穿戴到健康監(jiān)測(cè)，基于柔性傳感器技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品形態(tài)可以不斷迭新。在此之中，機(jī)器人和腦機(jī)接口被視為柔性傳感器爆發(fā)的兩大超級(jí)應(yīng)用。

根據(jù)Data Bridge Market Research數(shù)據(jù)顯示，2022年腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模為17.40億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)56.92億美元。

按照外科手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，腦機(jī)接口設(shè)備可分為侵入式、非侵入式、半侵入式三種。其中，侵入式腦機(jī)接口是國(guó)際主流的腦機(jī)接口技術(shù)路線，非侵入式易穿戴， 但信號(hào)空間分辨率較差，而半侵入式則是將腦機(jī)接口植入頭皮與大腦皮層之間，侵入式腦機(jī)接口的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)更大，技術(shù)要求與資金門(mén)檻更高，其主要包括猶他陣列電極、血管支架電極與柔性腦機(jī)接口，其中，柔性腦機(jī)接口有1024條通道，機(jī)器人自動(dòng)植入。

當(dāng)前，站在柔性腦機(jī)接口研究前線的Neuralink成功推出了腦部可植入式傳感器芯片N1，該芯片可以將細(xì)胞膜表面電位記錄下來(lái)，并通過(guò)濾波等處理將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

N1的體積僅為硬幣大小，由電池供電，可進(jìn)行無(wú)線充電。

而在Neuralink獲批開(kāi)展人體臨床實(shí)驗(yàn)之前，Cyberkinetics公司的猶他陣列電極于2004年獲得FDA上市，并開(kāi)展了首次關(guān)于運(yùn)動(dòng)皮層腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)，嘗試通過(guò)運(yùn)動(dòng)意圖來(lái)完成對(duì)機(jī)械臂的控制；2021年，Synchron公司的血管支架電極獲得FDA批準(zhǔn)在美國(guó)開(kāi)始人體試驗(yàn)，并于2022年7月宣布在美國(guó)首次植入腦機(jī)接口。至此，柔性腦機(jī)接口終于與大部隊(duì)匯合，三種技術(shù)路線的侵入式腦機(jī)接口均已介入人體臨床。

在機(jī)器人領(lǐng)域，電子皮膚得到青睞，其將各種電子元器件集成在柔性基板之上從而形成皮膚狀的電路板，能賦予機(jī)器人類(lèi)似人類(lèi)皮膚的敏感性，以及觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感知能力。目前，對(duì)于電子皮膚的應(yīng)用暢銷(xiāo)主要是手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，醫(yī)生佩戴電子皮膚可使手術(shù)機(jī)器人獲取實(shí)時(shí)信息讓手術(shù)更精準(zhǔn)，而特斯拉推出人形機(jī)器人后，電子皮膚在機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度有望進(jìn)一步被加快。

該領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)廠商

在柔性傳感器領(lǐng)域，目前有以下多家代表企業(yè)：

• 能斯達(dá)科技

國(guó)內(nèi)企業(yè)中，漢威科技子公司能斯達(dá)在柔性壓電傳感器領(lǐng)域掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。

目前，能斯達(dá)已建立了穩(wěn)定的納米敏感材料體系，掌握了柔性壓阻、柔性壓電、柔性溫濕度、柔性電容四大核心技術(shù)，確立了柔性壓力傳感器、柔性壓電傳感器、柔性織物、柔性應(yīng)變傳感器、柔性溫濕度傳感器、柔性熱敏傳感器、柔性電容傳感器七大產(chǎn)品系列，擁有百余項(xiàng)核心專(zhuān)利，擁有一條年產(chǎn)1000萬(wàn)支柔性傳感器的超凈印刷線和組裝線。

據(jù)了解，其相關(guān)產(chǎn)品目前已在三甲醫(yī)院進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，其柔性微納傳感器業(yè)已在智能機(jī)器人領(lǐng)域得到應(yīng)用，該技術(shù)與電子皮膚兼容。

• 鈦深科技（TacSense）

鈦深科技是一家致力于工業(yè)、消費(fèi)電子、健康、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)高精度和超柔性壓力傳感器方案的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，成立于2018年。

TacSense開(kāi)發(fā)并擁有全球最靈敏、最柔性的觸覺(jué)傳感技術(shù)-柔性離電式傳感技術(shù)（FITS），能夠提供實(shí)時(shí)的、高質(zhì)量的、低噪聲的觸覺(jué)/壓力信號(hào)，并擁有全柔性、光學(xué)透明及超薄封裝等物理特性，致力于解決各行業(yè)壓感及壓力分布需求的痛點(diǎn)。

• 三三智能科技

三三智能科技（蘇州）有限公司是一家以柔性薄膜傳感技術(shù)為核心，集材料研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟硬件開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)銷(xiāo)售、技術(shù)服務(wù)于一體的高科技企業(yè)，致力于高分子材料、智能控制、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，專(zhuān)注于聲學(xué)超聲、醫(yī)療健康、航空航天、智能交通、人機(jī)交互、控制檢測(cè)、可穿戴設(shè)備等行業(yè)領(lǐng)域的深度應(yīng)用開(kāi)發(fā)，是智能柔性傳感技術(shù)及行業(yè)應(yīng)用解決方案提供商。

• 柔宇科技

柔宇科技成立于2012年，擁有自主研發(fā)的核心柔性電子技術(shù)生產(chǎn)全柔性顯示屏和全柔性傳感器。柔宇科技推出全球最薄彩色柔性顯示屏、建立全球首條全柔性顯示屏大規(guī)模量產(chǎn)線。

柔宇具有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)傳感器由柔性顯示技術(shù)衍生而來(lái)，應(yīng)用于移動(dòng)終端、智能交通、智能家居、運(yùn)動(dòng)時(shí)尚、辦公教育、文娛傳媒等眾多領(lǐng)域。其柔性電子智能背包曾斬獲CES 2017“健康運(yùn)動(dòng)生物科技”創(chuàng)新產(chǎn)品國(guó)際大獎(jiǎng)。

• 慧聞納米

蘇州慧聞納米科技有限公司是一家從事智能傳感器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，同時(shí)提供人工嗅覺(jué)解決方案的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司于2014年成立，目前已研發(fā)出針對(duì)多種有毒有害氣體（如甲醛、酒精、氨氣、一氧化碳、氮氧化物、硫化氫、甲烷、TVOC 等）的傳感器芯片及相應(yīng)的檢測(cè)模塊，在昆山建成了MEMS氣體傳感器、熱電堆溫度傳感器、柔性壓力傳感器、紅外CO2傳感器模組、激光PM２.５傳感器生產(chǎn)線，

目前，慧聞納米在不斷拓展傳感器檢測(cè)氣體種類(lèi)的同時(shí)，還將在精準(zhǔn)識(shí)別、精確檢測(cè)上不斷完善，讓微型模塊化的“電子鼻”系統(tǒng)能夠集成到越來(lái)越多的智能終端設(shè)備中，積極拓展在人工嗅覺(jué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

應(yīng)用爆發(fā)，還需解決幾個(gè)問(wèn)題

自21世紀(jì)初以來(lái)，柔性傳感器的發(fā)展已經(jīng)非常成熟。但目前柔性傳感器在走向市場(chǎng)的發(fā)展中并未達(dá)到預(yù)期水平，主要受制于以下因素：

• 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性對(duì)于傳感器至關(guān)重要，柔性傳感器的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)通常源于其制造過(guò)程中使用的有機(jī)和聚合材料，這些材料往往會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化，并且其特性很容易被環(huán)境因素改變。

此外，包含生物受體的可穿戴生物傳感器面臨額外的生物不穩(wěn)定性，例如柔性傳感器所處的降解環(huán)境，例如存在極端物理化學(xué)應(yīng)力的體內(nèi)組織和生物流體，深海和高海拔地區(qū)等，都加劇了這一挑戰(zhàn)。

• 生物接口

柔性傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是能夠完整地附著在非平面上，并在使用過(guò)程中承受動(dòng)態(tài)變形。此功能使柔性傳感器非常適合測(cè)量生物對(duì)象，包括人類(lèi)、動(dòng)物、植物，甚至組織和細(xì)胞開(kāi)發(fā)生物界面材料最重要的考慮因素是生物相容性。

• 供電問(wèn)題

  
  

電源是傳感系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著柔性傳感器在更多用例中具有更先進(jìn)的功能和多樣化的外形尺寸，在可持續(xù)和可靠地為傳感系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)供電方面出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。