投資指南｜腦機接口投資風潮——腦電極專利

【原創作者】龍文懋，華東政法大學知識產權學院教授、博士生導師。曾參與《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國促進科技成果轉化法》、《國家知識產權戰略》等政策、法律的制定、修訂工作。持續關注科技創新與成果轉化。 【原創作者】鄧將富，專利律師 【原創作者】薛東，華東政法大學知識產權專業博士研究生

引言： 在全球科技向“智能融合”深度演進的時代浪潮中，腦機接口（BCI）作為連接生命科學與信息科技的核心樞紐，被譽為硬科技領域的“皇冠”。它深度交織神經科學、微納制造、材料工程、生物醫學、人工智能等多學科前沿成果，不僅重塑了人機交互的底層邏輯，更開啟了人類探索大腦奧秘、突破機能邊界的全新維度，已然成為衡量國家科技實力的核心標志與國際科技競爭的重要領域。作為腦機接口技術的核心載體，侵入式腦電極憑借細胞級時空分辨率與超高信噪比的神經信號捕獲能力，成為破解大腦認知密碼、實現人機跨域協同的關鍵支點，其技術迭代與專利布局直接關乎全球科技競爭的戰略格局。本文以專利分析為核心視角，系統梳理侵入式腦電極的技術演進脈絡，解析全球重點創新主體的布局策略，前瞻 未來核心創新方向，為行業高質量發展、國家科技競爭力提升提供理論參考與實踐指引。

在人機協同與生命科學交叉創新的背景下，侵入式腦電極技術的發展始終圍繞“精準捕獲神經信號”與“兼容生物組織特性”兩大核心命題展開。該技術通過將微電極直接植入大腦皮層，突破了非侵入式 EEG 技術在信號質量上的先天局限，實現了神經電生理信號的高保真解析，為腦科學研究、神經疾病治療、人機智能融合等前沿領域提供了不可替代的技術支撐。根據植入深度，腦機接口可分為以下兩類：

侵入式：電極直接嵌入皮層內部，以手術創傷為代價換取最優信號質量，但長期植入易引發免疫排斥、炎癥反應及感染等并發癥；

半侵入式：電極部署于顱骨下、皮層之上，在創傷程度與信號質量間達成動態平衡，成為銜接侵入式與非侵入式技術的過渡性優選方案。

電極形態的演進呈現從“剛性植入”轉向“柔性融合”的規律。早期以 Utah 陣列為代表的硅基剛性電極，雖實現了神經信號采集的初步突破，但因與腦組織的機械特性失配，長期植入易導致機械損傷、炎癥反應、神經元損傷等問題，難以滿足臨床長期應用需求。如今，柔性電極已成為全球研發的絕對主流方向，通過材料創新（如聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚二甲基硅氧烷及蠶絲蛋白等材料）與結構優化（如可拉伸網格、仿生褶皺、神經流蘇設計），實現與腦組織的精準兼容，最大限度降低免疫反應與組織損傷，推動侵入式技術從“可植入”向“可長期穩定植入”的關鍵跨越。值得注意的是，非侵入式 EEG 技術起步較早，而侵入式電極的專利申請直至 2019 年才進入爆發式增長期，這一時間節點印證了技術成熟度與產業需求的深度耦合，也反映了全球科技資源向這一戰略高地的集中匯聚。

在全球科技競爭日趨激烈的背景下，專利已然成為衡量創新實力、搶占市場話語權的核心載體。侵入式腦電極領域專利申請呈現鮮明的階段性特征，2015 年與 2020 年的兩波增長潮，對應著柔性電極、多功能集成探針等技術的爆發與產業的跟進。這一趨勢不僅是技術演進與市場需求同步發展的直接體現，更是全球創新力量集聚侵入式腦電極技術的現實投射，反映出各國對腦科學與人工智能交叉領域戰略主動權的爭奪。

（一）權利人格局：高校引領基礎創新，區域集群彰顯協同優勢

專利申請主體結構清晰呈現“基礎研究驅動”的行業特性，大學與研究機構的專利占比超半數，凸顯了基礎研究在硬科技領域的戰略基石作用。工科院校憑借在微納加工工藝、仿生結構設計、跨學科實驗驗證等領域的深厚積淀，量產了一批自主知識產權的專利，為技術產業化奠定了堅實基礎。以上海交通大學為例，其研發團隊曾通過精密的仿真與實驗，優化電極末端的幾何參數并獲得發明專利，有效降低了植入損傷。在企業端，中國上海已形成初具規模的區域創新集群，憑借完善的產業鏈配套與創新生態，成為國內侵入式腦電極技術的核心陣地，展現出區域創新協同的強大活力。

（二）企業戰略對比：專業化聚焦突出，全球化協同亟待突破

國內外企業的技術布局普遍呈現“精準聚焦、專業深耕”的鮮明特點，圍繞核心工藝、關鍵材料、系統集成等細分領域構建技術壁壘，體現了企業創新對市場需求的精準響應。然而，從全球競爭視角看，行業普遍存在兩大發展短板：一是國際化布局深度不足，多數企業專利申請集中于本土市場，缺乏通過PCT等途徑構建全球專利網絡的戰略意識，難以在國際市場形成有效話語權，制約了技術的全球輻射力；二是產學研合作程度偏低，高校、科研機構及同行企業的合作研發專利占比極低，這種“閉門造車”式的發展模式，不僅制約了技術迭代速度，也削弱了應對復雜技術挑戰的協同創新能力，難以適應全球科技競爭的新格局。

（三）美國案例啟示：開放合作與全球布局的戰略價值

美國創新企業的布局策略為行業提供了重要借鑒，以Neuralink和Paradromics為代表的領軍企業，展現出“系統性布局、開放式創新、高價值專利構建”的核心競爭邏輯，其戰略思維與操作路徑值得中國創新主體深入研究：

布局時效：Neuralink的專利申請時間僅比中國領先企業早 1-2 年，但差距核心在于其系統性的全球布局 —— 通過 PCT 途徑同步在美、歐、日、韓等主要技術市場和消費市場密集布局，構建了全方位、立體化的專利壁壘，形成“技術先發 + 全球保護”的雙重優勢，為其全球市場擴張奠定了堅實基礎；

合作交易：Paradromics積極開展跨主體合作，多項核心專利采用聯合申請模式，同時存在明確的專利交易記錄，通過技術共享、資源整合，構建了活躍的開放式創新生態，實現了創新效率的最大化；

專利價值：Neuralink的專利組合估值顯著高于行業平均水平，其高價值專利涵蓋了柔性帶狀電極設計、微米級觸點陣列制造等核心方向，形成難以逾越的技術高地，為企業構建了強大的市場競爭優勢，也彰顯了高價值專利對企業核心競爭力的支撐作用。

當前，侵入式腦電極領域的競爭已告別單純的電極密度競賽，轉而聚焦“長期生物相容性”與“穩定信號獲取”這一核心矛盾。未來技術演進的核心方向，是實現電子系統與生命組織的深度融合，構建“無感兼容、動態適配、功能集成”的仿生神經接口，這不僅是技術發展的內在邏輯，更是滿足人類健康需求、推動人機智能協同的必然選擇，具體呈現三大創新維度：

（一）材料與結構的智能化演進：從被動隔離到主動親和

在生命科學與材料科學交叉創新的驅動下，電極與生物組織的交互模式正發生根本性變革，從“被動適應”轉向“主動協同”：

電極界面功能升級：電極界面不再僅是惰性屏障，而是通過表面化學修飾、集成抗炎/促生長因子等方式，主動管理生物反應，降低免疫排斥與炎癥反應，實現長期穩定植入，為技術的臨床應用掃清關鍵障礙；

多維協同設計創新：技術突破不再局限于單一維度優化，而是走向材料（如納米復合材料）、力學（如柔性可拉伸）、幾何結構（如神經流蘇）與植入策略（如低溫輔助植入）的多維度協同創新，最大化兼容生物組織的動態特性，實現“技術性能”與“生物安全”的雙重優化；

智能狀態轉變機制：采用可降解聚合物載體等創新設計，使電極在植入過程中保持剛性以保障操作便利性，植入后通過體液降解等方式實現從剛性到柔性的動態轉變，完美平衡手術安全性與長期生物相容性。

（二）系統集成與功能拓展：從單一功能到多功能交互平臺

在人工智能與系統工程技術的支撐下，侵入式腦電極正從“單一信號采集工具”向“多功能神經交互平臺”演進，其應用邊界不斷拓展：

多材料異質集成：單一材料難以滿足信號傳導、生物兼容、環境防護、機械支撐等多重需求，未來電極將普遍采用“三明治”式結構，例如聚酰亞胺基底+Parylene防潮層+水凝膠生物界面，通過多材料協同實現性能的全方位優化，為多功能集成奠定基礎；

多功能單元集成：電極將突破“記錄 / 刺激”的單一功能定位，集成微流體通道（用于靶向給藥）、微型 LED（用于光遺傳學）等功能單元，成為集“感知-調控-干預-反饋”于一體的多功能神經交互平臺，極大拓展應用場景邊界，為疾病精準治療、大腦功能增強等領域提供全新解決方案。

(三）制造工藝：將圍繞“微納工藝的極限” 與 “材料革命的顛覆” 兩條主線展開：

當前柔性腦電極制造呈現出三條清晰且互補的技術路徑：

①“體外精密制造”路徑（當前主流與產業基礎）

以微納加工為核心，無論是階梯醫療的超薄設計、神經流蘇的自組裝，還是Neuralink的半導體工藝，都屬于此范疇。該路徑技術最成熟，是實現高通道數、長期記錄的產業支柱。

②“體內原位成型”路徑（前沿顛覆性探索）

以可注射凝膠為代表，追求極致的生物相容性與最小植入損傷。它雖處于實驗室前沿且穩定性待突破，但代表了未來工藝范式變革的可能性。

③“植入使能”路徑（臨床轉化的關鍵橋梁）

包含臨時硬化法和手術機器人，它們不直接制造電極，卻是所有先進電極設計能否安全、精準植入大腦的決定性環節。

總結展望

目前，“微納精密加工”與“機器人輔助植入” 的結合構成了從實驗室走向臨床的主流方案。而可注射凝膠等原位成型技術，則是極具潛力的未來方向。制造工藝的競爭，正圍繞提升現有工藝的極限性能與探索顛覆性的新材料路徑兩條主線展開。

侵入式腦電極技術的終極愿景，是在動態、柔軟的生命組織與穩定、剛性的電子系統之間，搭建一座永久通暢、生物兼容、無感交互的“跨域橋梁”，它不僅是腦科學研究的“技術革新”，更是人機智能融合的“基礎工程”，對人類健康、科技進步以及社會發展具有深遠意義。從技術演進過程來看，其發展已歷經“剛性植入-柔性適配-生物融合”的三次范式躍遷，未來的行業競爭將不再是單一技術指標的比拼，而是生物相容性創新、精密制造工藝突破與全球化專利布局能力的綜合較量，是國家科技綜合實力的直接體現。

對于創新主體而言，需把握三大核心發展方向：一是以生物融合為核心，聚焦長期相容性技術瓶頸，推動材料、結構與生物醫學的深度交叉創新，夯實技術根基；二是以開放式創新為路徑，加強產學研協同與跨主體合作，構建多元共生的創新生態，提升創新效率；三是以全球化布局為支撐，構建全面立體 的專利保護網絡，掌握國際市場話語權，參與全球科技規則制定。唯有在這三大維度形成系統性突破，才能在下一代仿生神經接口技術的全球競爭中占據主導地位，推動腦機接口技術從實驗室走向臨床應用，為疾病治療、人機智能融合等領域開辟新的廣闊空間，為全球科技進步與人類福祉提升作出重要貢獻。

點個在看支持一下??