投资指南｜脑机接口投资风潮——脑电极专利

【原创作者】龙文懋，华东政法大学知识产权学院教授、博士生导师。曾参与《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国促进科技成果转化法》、《国家知识产权战略》等政策、法律的制定、修订工作。持续关注科技创新与成果转化。 【原创作者】邓将富，专利律师 【原创作者】薛东，华东政法大学知识产权专业博士研究生

引言： 在全球科技向“智能融合”深度演进的时代浪潮中，脑机接口（BCI）作为连接生命科学与信息科技的核心枢纽，被誉为硬科技领域的“皇冠”。它深度交织神经科学、微纳制造、材料工程、生物医学、人工智能等多学科前沿成果，不仅重塑了人机交互的底层逻辑，更开启了人类探索大脑奥秘、突破机能边界的全新维度，已然成为衡量国家科技实力的核心标志与国际科技竞争的重要领域。作为脑机接口技术的核心载体，侵入式脑电极凭借细胞级时空分辨率与超高信噪比的神经信号捕获能力，成为破解大脑认知密码、实现人机跨域协同的关键支点，其技术迭代与专利布局直接关乎全球科技竞争的战略格局。本文以专利分析为核心视角，系统梳理侵入式脑电极的技术演进脉络，解析全球重点创新主体的布局策略，前瞻 未来核心创新方向，为行业高质量发展、国家科技竞争力提升提供理论参考与实践指引。

在人机协同与生命科学交叉创新的背景下，侵入式脑电极技术的发展始终围绕“精准捕获神经信号”与“兼容生物组织特性”两大核心命题展开。该技术通过将微电极直接植入大脑皮层，突破了非侵入式 EEG 技术在信号质量上的先天局限，实现了神经电生理信号的高保真解析，为脑科学研究、神经疾病治疗、人机智能融合等前沿领域提供了不可替代的技术支撑。根据植入深度，脑机接口可分为以下两类：

侵入式：电极直接嵌入皮层内部，以手术创伤为代价换取最优信号质量，但长期植入易引发免疫排斥、炎症反应及感染等并发症；

半侵入式：电极部署于颅骨下、皮层之上，在创伤程度与信号质量间达成动态平衡，成为衔接侵入式与非侵入式技术的过渡性优选方案。

电极形态的演进呈现从“刚性植入”转向“柔性融合”的规律。早期以 Utah 阵列为代表的硅基刚性电极，虽实现了神经信号采集的初步突破，但因与脑组织的机械特性失配，长期植入易导致机械损伤、炎症反应、神经元损伤等问题，难以满足临床长期应用需求。如今，柔性电极已成为全球研发的绝对主流方向，通过材料创新（如聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷及蚕丝蛋白等材料）与结构优化（如可拉伸网格、仿生褶皱、神经流苏设计），实现与脑组织的精准兼容，最大限度降低免疫反应与组织损伤，推动侵入式技术从“可植入”向“可长期稳定植入”的关键跨越。值得注意的是，非侵入式 EEG 技术起步较早，而侵入式电极的专利申请直至 2019 年才进入爆发式增长期，这一时间节点印证了技术成熟度与产业需求的深度耦合，也反映了全球科技资源向这一战略高地的集中汇聚。

在全球科技竞争日趋激烈的背景下，专利已然成为衡量创新实力、抢占市场话语权的核心载体。侵入式脑电极领域专利申请呈现鲜明的阶段性特征，2015 年与 2020 年的两波增长潮，对应着柔性电极、多功能集成探针等技术的爆发与产业的跟进。这一趋势不仅是技术演进与市场需求同步发展的直接体现，更是全球创新力量集聚侵入式脑电极技术的现实投射，反映出各国对脑科学与人工智能交叉领域战略主动权的争夺。

（一）权利人格局：高校引领基础创新，区域集群彰显协同优势

专利申请主体结构清晰呈现“基础研究驱动”的行业特性，大学与研究机构的专利占比超半数，凸显了基础研究在硬科技领域的战略基石作用。工科院校凭借在微纳加工工艺、仿生结构设计、跨学科实验验证等领域的深厚积淀，量产了一批自主知识产权的专利，为技术产业化奠定了坚实基础。以上海交通大学为例，其研发团队曾通过精密的仿真与实验，优化电极末端的几何参数并获得发明专利，有效降低了植入损伤。在企业端，中国上海已形成初具规模的区域创新集群，凭借完善的产业链配套与创新生态，成为国内侵入式脑电极技术的核心阵地，展现出区域创新协同的强大活力。

（二）企业战略对比：专业化聚焦突出，全球化协同亟待突破

国内外企业的技术布局普遍呈现“精准聚焦、专业深耕”的鲜明特点，围绕核心工艺、关键材料、系统集成等细分领域构建技术壁垒，体现了企业创新对市场需求的精准响应。然而，从全球竞争视角看，行业普遍存在两大发展短板：一是国际化布局深度不足，多数企业专利申请集中于本土市场，缺乏通过PCT等途径构建全球专利网络的战略意识，难以在国际市场形成有效话语权，制约了技术的全球辐射力；二是产学研合作程度偏低，高校、科研机构及同行企业的合作研发专利占比极低，这种“闭门造车”式的发展模式，不仅制约了技术迭代速度，也削弱了应对复杂技术挑战的协同创新能力，难以适应全球科技竞争的新格局。

（三）美国案例启示：开放合作与全球布局的战略价值

美国创新企业的布局策略为行业提供了重要借鉴，以Neuralink和Paradromics为代表的领军企业，展现出“系统性布局、开放式创新、高价值专利构建”的核心竞争逻辑，其战略思维与操作路径值得中国创新主体深入研究：

布局时效：Neuralink的专利申请时间仅比中国领先企业早 1-2 年，但差距核心在于其系统性的全球布局 —— 通过 PCT 途径同步在美、欧、日、韩等主要技术市场和消费市场密集布局，构建了全方位、立体化的专利壁垒，形成“技术先发 + 全球保护”的双重优势，为其全球市场扩张奠定了坚实基础；

合作交易：Paradromics积极开展跨主体合作，多项核心专利采用联合申请模式，同时存在明确的专利交易记录，通过技术共享、资源整合，构建了活跃的开放式创新生态，实现了创新效率的最大化；

专利价值：Neuralink的专利组合估值显著高于行业平均水平，其高价值专利涵盖了柔性带状电极设计、微米级触点阵列制造等核心方向，形成难以逾越的技术高地，为企业构建了强大的市场竞争优势，也彰显了高价值专利对企业核心竞争力的支撑作用。

当前，侵入式脑电极领域的竞争已告别单纯的电极密度竞赛，转而聚焦“长期生物相容性”与“稳定信号获取”这一核心矛盾。未来技术演进的核心方向，是实现电子系统与生命组织的深度融合，构建“无感兼容、动态适配、功能集成”的仿生神经接口，这不仅是技术发展的内在逻辑，更是满足人类健康需求、推动人机智能协同的必然选择，具体呈现三大创新维度：

（一）材料与结构的智能化演进：从被动隔离到主动亲和

在生命科学与材料科学交叉创新的驱动下，电极与生物组织的交互模式正发生根本性变革，从“被动适应”转向“主动协同”：

电极界面功能升级：电极界面不再仅是惰性屏障，而是通过表面化学修饰、集成抗炎/促生长因子等方式，主动管理生物反应，降低免疫排斥与炎症反应，实现长期稳定植入，为技术的临床应用扫清关键障碍；

多维协同设计创新：技术突破不再局限于单一维度优化，而是走向材料（如纳米复合材料）、力学（如柔性可拉伸）、几何结构（如神经流苏）与植入策略（如低温辅助植入）的多维度协同创新，最大化兼容生物组织的动态特性，实现“技术性能”与“生物安全”的双重优化；

智能状态转变机制：采用可降解聚合物载体等创新设计，使电极在植入过程中保持刚性以保障操作便利性，植入后通过体液降解等方式实现从刚性到柔性的动态转变，完美平衡手术安全性与长期生物相容性。

（二）系统集成与功能拓展：从单一功能到多功能交互平台

在人工智能与系统工程技术的支撑下，侵入式脑电极正从“单一信号采集工具”向“多功能神经交互平台”演进，其应用边界不断拓展：

多材料异质集成：单一材料难以满足信号传导、生物兼容、环境防护、机械支撑等多重需求，未来电极将普遍采用“三明治”式结构，例如聚酰亚胺基底+Parylene防潮层+水凝胶生物界面，通过多材料协同实现性能的全方位优化，为多功能集成奠定基础；

多功能单元集成：电极将突破“记录 / 刺激”的单一功能定位，集成微流体通道（用于靶向给药）、微型 LED（用于光遗传学）等功能单元，成为集“感知-调控-干预-反馈”于一体的多功能神经交互平台，极大拓展应用场景边界，为疾病精准治疗、大脑功能增强等领域提供全新解决方案。

(三）制造工艺：将围绕“微纳工艺的极限” 与 “材料革命的颠覆” 两条主线展开：

当前柔性脑电极制造呈现出三条清晰且互补的技术路径：

①“体外精密制造”路径（当前主流与产业基础）

以微纳加工为核心，无论是阶梯医疗的超薄设计、神经流苏的自组装，还是Neuralink的半导体工艺，都属于此范畴。该路径技术最成熟，是实现高通道数、长期记录的产业支柱。

②“体内原位成型”路径（前沿颠覆性探索）

以可注射凝胶为代表，追求极致的生物相容性与最小植入损伤。它虽处于实验室前沿且稳定性待突破，但代表了未来工艺范式变革的可能性。

③“植入使能”路径（临床转化的关键桥梁）

包含临时硬化法和手术机器人，它们不直接制造电极，却是所有先进电极设计能否安全、精准植入大脑的决定性环节。

总结展望

目前，“微纳精密加工”与“机器人辅助植入” 的结合构成了从实验室走向临床的主流方案。而可注射凝胶等原位成型技术，则是极具潜力的未来方向。制造工艺的竞争，正围绕提升现有工艺的极限性能与探索颠覆性的新材料路径两条主线展开。

侵入式脑电极技术的终极愿景，是在动态、柔软的生命组织与稳定、刚性的电子系统之间，搭建一座永久通畅、生物兼容、无感交互的“跨域桥梁”，它不仅是脑科学研究的“技术革新”，更是人机智能融合的“基础工程”，对人类健康、科技进步以及社会发展具有深远意义。从技术演进过程来看，其发展已历经“刚性植入-柔性适配-生物融合”的三次范式跃迁，未来的行业竞争将不再是单一技术指标的比拼，而是生物相容性创新、精密制造工艺突破与全球化专利布局能力的综合较量，是国家科技综合实力的直接体现。

对于创新主体而言，需把握三大核心发展方向：一是以生物融合为核心，聚焦长期相容性技术瓶颈，推动材料、结构与生物医学的深度交叉创新，夯实技术根基；二是以开放式创新为路径，加强产学研协同与跨主体合作，构建多元共生的创新生态，提升创新效率；三是以全球化布局为支撑，构建全面立体 的专利保护网络，掌握国际市场话语权，参与全球科技规则制定。唯有在这三大维度形成系统性突破，才能在下一代仿生神经接口技术的全球竞争中占据主导地位，推动脑机接口技术从实验室走向临床应用，为疾病治疗、人机智能融合等领域开辟新的广阔空间，为全球科技进步与人类福祉提升作出重要贡献。

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