植入式脑机接口(BCI)是连接大脑神经与外部设备的核心通道,传统刚性电极存在脑组织损伤、信号衰减、生物相容性差等瓶颈。太空微重力、强辐射、宽温变、电磁复杂噪声等极端条件,对器件稳定性、信噪比、长期可靠性提出严苛要求。本次在轨验证填补了太空植入式BCI环境适应性的国际技术空白,为航天医学、深空驻留、神经工程提供关键数据支撑。
一、核心技术与在轨验证方案
1. 三维锥形碳基柔性电极阵列
采用软底软针一体化MEMS设计,碳基材料弹性模量与脑组织高度匹配,可无创贴合大脑皮层褶皱;相比传统金属电极,信号精度与稳定性提升数百倍,具备超高场核磁兼容、低阻抗、长寿命优势,已通过医疗器械生物相容性认证。
2. 在轨微系统配置
搭载32通道柔性MEMS深脑电极+16通道软性碳基皮层电极,集成自研神经信号采集芯片与低功耗无线传输模块,在模拟脑脊液环境中实现长时程连续神经信号采集,具备长期在轨稳定运行能力。
3. 双舱对照验证设计
- 实验组:AI天地孪生小鼠太空实验舱(AiTEM),复现航天器舱内真实噪声环境
- 对照组:密闭独立舱,实现全干扰隔绝
通过同步比对,精准提取太空环境基线噪声、电磁干扰、器件漂移等关键参数,建立在轨BCI可靠性评价体系。
二、在轨关键成果
- 系统成功经受微重力、空间辐射、极端温变全工况考验,全程稳定工作、数据连续回传;
- 完成离体状态下神经信号高保真采集,建立噪声水平、采样稳定性、长期服役性能一手数据库;
- 完成无线供能、低功耗传输、抗辐射封装等航天级工程化验证,为后续在体试验奠定坚实基础。
三、应用价值与产业影响
航天领域
实现航天员脑健康实时监测、认知疲劳评估与神经状态预警,支持意念操控舱载设备、应急人机交互,构建太空神经适应性评价体系,为载人登月、火星驻留等长期深空探测任务提供生命保障支撑。
医疗领域
推动瘫痪肢体重建、失语神经解码、帕金森与癫痫疾病精准调控技术落地,依托柔性无创、高生物兼容、可长期植入等优势,加速高端神经医疗装备临床转化与普惠应用。
前沿交叉领域
形成天地一体化BCI技术链路,实现脑科学、微纳制造、航天工程跨界融合创新,相关成果入选IEEE MEMS 2026国际顶会,标志我国柔性MEMS与脑机接口技术达到全球领先水平。
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从地面试验到太空在轨验证,中国柔性脑机接口完成技术突破、工程验证与学术引领三重跨越,既是航天科技的重要里程碑,也是神经工程与生命科学迈向深空的关键一步。
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