隨著(zhù)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化為核心的新時(shí)代來(lái)臨，腦機接口技術(shù)已躍升為全球主要經(jīng)濟體競相布局的關(guān)鍵領(lǐng)域，旨在催生經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，并構筑起國際競爭的新高地。與傳統制造方法相比，3D打印可以顯著(zhù)降低腦機接口技術(shù)的生產(chǎn)成本，快速推動(dòng)原型制作和測試迭代，加速腦機接口技術(shù)的創(chuàng )新和改進(jìn)，為其在人工智能、生物醫療、疾病康復、增強現實(shí)和虛擬現實(shí)等領(lǐng)域的應用提供了新的可能性。

現狀與趨勢-技術(shù)帶動(dòng)發(fā)展 創(chuàng )新賦能未來(lái)

腦機接口技術(shù)是指通過(guò)在人腦神經(jīng)與電子或者機械設備間建立直接連接通路，來(lái)實(shí)現神經(jīng)系統和外部設備間信息交互與功能整合的技術(shù)。典型的腦機接口系統一般分為四部分，即腦電信號的采集，腦電信號的分析，依據腦電信號控制實(shí)施的行為，以及外界的反饋。其中的關(guān)鍵核心技術(shù)包括采集腦電信號的電極、神經(jīng)接口芯片、信號解碼等一系列前沿科技。

根據Grand View Research數據表明，2023年全球腦機接口的市場(chǎng)規模已達到20億美元，并預計從2024年至2030年將以17.8%的年復合增長(cháng)率快速增長(cháng)。隨著(zhù)神經(jīng)假體設備的疾病流行率的增加、全球老年人口基數的上升，龐大的患者群體基數帶動(dòng)需求擴張，政策上大力支持腦科學(xué)與類(lèi)腦研究的發(fā)展，技術(shù)上“產(chǎn)學(xué)研醫"緊密協(xié)同，腦機接口行業(yè)在多因素促進(jìn)下有望邁入發(fā)展快車(chē)道。

在傳統制造技術(shù)面臨挑戰的背景下，3D打印不僅能夠實(shí)現復雜電極的精確制造，顯著(zhù)降低生產(chǎn)成本，快速原型制作和設計迭代，為研究人員提供了一個(gè)高效的平臺，使他們能夠迅速地進(jìn)行設計測試和優(yōu)化，從而加速腦機接口技術(shù)的創(chuàng )新與改進(jìn)。這種靈活性和快速響應能力，對于不斷發(fā)展的腦機接口領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是推動(dòng)其技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。

Exaddon AG，作為一家專(zhuān)注于微納金屬增材制造（µAM）技術(shù)創(chuàng )新性解決方案提供商，其CERES 3D打印系統可實(shí)現在室溫條件下直接生產(chǎn)和修復微納金屬物體，且整個(gè)過(guò)程無(wú)需任何后處理步驟。該技術(shù)的應用之一，便是制造用于腦機接口的微型電極，這些電極旨在植入大腦，實(shí)現外部計算能力與大腦的直接連接。這一突破性的應用為帕金森病或阿爾茨海默癥等嚴重神經(jīng)退行性疾病患者的生活質(zhì)量改善提供了可能性，通過(guò)精準的神經(jīng)信號讀取和調控，助力于恢復或增強他們的認知與運動(dòng)功能。

Exaddon AG的CERES系統憑借其基于電化學(xué)沉積的金屬增材制造技術(shù)（μAM），不僅確保了金屬電極的高導電性和優(yōu)異的生物相容性，為植入設備提供了關(guān)鍵保障，而且賦予了電極微觀(guān)結構設計超高靈活性，使得研究人員能夠根據需求定制電極，以?xún)?yōu)化提高與生物組織的互動(dòng)及信號采集效率。

挑戰與未來(lái)-原創(chuàng )技術(shù)賦能 突破研發(fā)壁壘

當然，腦機接口技術(shù)并非簡(jiǎn)單的即插即用，涉及到可植入技術(shù)，通常稱(chēng)為皮層電圖（ECoG），直接貼合大腦表面，提供比外部電極更為精確的信息。然而，其安裝過(guò)程相對復雜，需要能夠從大腦傳導電信號的生物相容微型電極，這些電極必須足夠精密微小，以便能夠長(cháng)期穩定地植入體內。其中“μECoG"技術(shù)（微型電極），是近期的一項重大創(chuàng )新，正以迅猛的速度逐步成為領(lǐng)域內的關(guān)注焦點(diǎn)。

現有可植入技術(shù)的關(guān)鍵局限性之一是“傳統硬質(zhì)電子材料與人體動(dòng)態(tài)、柔軟且彎曲的特性之間的機械不匹配"。這種不匹配引發(fā)了使用者在長(cháng)期使用設備時(shí)對舒適度和耐久性的擔憂(yōu)。同時(shí)，為了實(shí)現高保真信號傳導，所用材料必須具備優(yōu)異的導電性，這在非金屬材料中尤其具有挑戰性。目前的技術(shù)方案主要依賴(lài)于金或鉑電極，而基底材料的選擇涵蓋了銥、鉑、聚酰亞胺、金等。

為了解決這一問(wèn)題，研究人員研發(fā)了一種具有微柱陣列的柔性基底。Malliaras等研究者利用Exaddon的μAM技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種PEDOT:PSS微針陣列，其電極覆蓋區域為10 × 10 µm2，電極間的中心距離為60 µm。這些創(chuàng )新的研究成果不僅為神經(jīng)科學(xué)和生物醫學(xué)工程領(lǐng)域提供了新的思路，而且有望在未來(lái)為腦機接口技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎。

瑞士Exaddon AG已與摩方精密建立長(cháng)期戰略合作伙伴關(guān)系。根據協(xié)議，摩方精密作為Exaddon AG中國市場(chǎng)的服務(wù)提供商及主要推廣合作伙伴，專(zhuān)注于推廣微納金屬3D打印技術(shù)，提供設備支持并拓展市場(chǎng)。雙方共同致力于將微納3D打印技術(shù)廣泛應用于人工智能、腦機接口、生物醫藥、半導體封裝與測試等多個(gè)領(lǐng)域，共同推動(dòng)技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。