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[数码讨论]研发成功!脑机接口植入有了“缝纫机”式机器人,精度超越人手、肉眼极限......[4P] [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 12小时前

据科技日报,记者4月28日从中国科学院自动化研究所获悉,该所科研团队成功研发脑机接口柔性微电极植入机器人——CyberSense。这台机器人能像缝纫机穿针引线一样,将比头发丝还细的柔性电极精准植入动物大脑,为脑机接口与脑科学研究提供关键支撑。

柔性脑皮层微电极植入机器人CyberSense。(图片来源:中国科学院自动化研究所

CyberSense是“缝纫机”式柔性电极自动植入机器人。“CyberSense具有自动化程度高、可植入数量多、空间定位准、时间效率高、使用方便快捷、灵活避让血管的优势,有效提高了成功率和植入效果。”CyberSense项目负责人、中国科学院自动化所副研究员秦方博说,CyberSense可适配多种型号的柔性微电极,应用于啮齿类、非人灵长类等动物的大脑皮层植入。

据上观新闻,植入机器人可以在其智能感知系统的引导下,以微米级的三维操作精度将多根厚度不到10微米、宽度不超过100微米的微丝状电极植入大脑皮层内,并灵活地避让脑血管。

动物大脑皮层多电极植入效果 图片来源:中国科学院自动化研究所

由于植入过程是利用一根硬质针不断上下穿梭、操作柔软的微丝,类似于缝纫机的工作过程,所以国内外学者称其为“缝纫机”式植入。

脑与类脑实验室主任、脑机接口与融合智能团队负责人余山研究员介绍,随着技术进步,植入式电极越来越微小和柔软,能大大降低植入创伤和排异反应,但同时植入难度也越来越大,远超人手和肉眼的能力极限,所以高度自动化的植入机器人成为了脑机接口领域的核心设备。

余山表示,目前,CyberSense已成功支持了中国科学院半导体研究所和微灵脑机等研制的多种规格的柔性微电极植入,服务于脑机接口和神经电生理研究。下一步,科研团队将继续开发柔性电极植入机器人系列产品,为促进国内脑机接口与脑科学的发展贡献力量。

图片来源:视觉中国

据央视新闻,脑机接口,就是在大脑与外部设备之间建立直接连接的通路。大脑在思维活动时产生脑电波,脑机接口则通过识别脑电波特征直接读取大脑意图,将其转化为计算机指令,实现人与机器或外部环境之间的交互联通,创造让瘫痪者行走、让失语者“说话”、让盲人“复明”等奇迹。

脑机接口技术主要分为非侵入式和侵入式两类,其中,非侵入式脑机接口是在头皮表面使用电极、传感器等设备,获取大脑活动信息。虽然获取信号的质量水平相对较低,但具有易操作、安全性高等特点。此次国家医保局立项指南新增非侵入式脑机接口适配费项目,就是为临床使用此类技术时,需要不断调试设备的服务项目而设。

专家介绍,大脑有800亿到1000亿个神经元,每个神经元又与上万个其他神经元连接,我们对大脑的认知还远远不够。现在最顶尖的电生理技术一次也只能记录1000个神经元,大规模记录和准确解码编码任重道远。另外,侵入式脑机接口对大脑的损伤不容忽视。植入电极需要开颅手术,电极在脑中时间长了有感染风险。为保障患者安全,脑机接口技术应列入医疗技术清单。

据证券时报,根据Precedence Statistics的统计与预测,2023年全球脑机接口市场规模约为23.5亿美元,至2033年将提升至108.9亿美元,对应2023年~2033年复合增速为17%。而国内脑机接口市场规模目前仅为10亿元左右,预计2040年将超过1200亿元,对应2024年~2040年复合增速为26%。

脑机接口产业链上游为软硬件设备供应,比如脑机接口芯片、数据库、相关算法等;中游为脑机接口产品供应,包括脑机采集平台和脑机接口设备等;下游为应用,涵盖范围广泛。

A股市场已有部分公司参与脑机接口技术的研究。二级市场表现方面,截至4月29日收盘,汉威科技涨8.23%,荣泰健康涨5.64%,九州通涨5.01%,创新医疗涨2.75%。

每日经济新闻综合央视新闻、科技日报、证券时报、上观新闻

免责声明:本文内容与数据仅供参考,不构成投资建议,使用前请核实。据此操作,风险自担。

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只看该作者 沙发  发表于: 12小时前
脑机接口柔性微电极植入机器人CyberSense详解

一、研发背景与意义

近日,中国科学院自动化研究所传来好消息,该所科研团队成功研发出脑机接口柔性微电极植入机器人——CyberSense。这一创新成果不仅为脑机接口与脑科学研究提供了关键支撑,还展示了我国在高端医疗科技领域的实力。CyberSense的研发,标志着在微小、柔软的电极植入方面,我们已经突破了传统技术的限制,实现了高度自动化、精准化的操作。

二、CyberSense的技术特点

1. 自动化程度高:CyberSense能够自主完成电极的植入过程,减少了人工操作的复杂性和不确定性。
2. 可植入数量多:由于采用了先进的植入技术,CyberSense能够一次性植入多根电极,提高了研究效率。
3. 空间定位准:以微米级的三维操作精度,确保电极精准植入目标区域,为脑科学研究提供了精确的数据支持。
4. 时间效率高:相比传统手动植入方式,CyberSense大大缩短了植入时间,提高了实验效率。
5. 使用方便快捷:CyberSense设计合理,操作简便,易于科研人员掌握和使用。
6. 灵活避让血管:在植入过程中,CyberSense能够智能感知并避让脑血管,降低了植入风险。

三、CyberSense的应用范围

CyberSense可适配多种型号的柔性微电极,广泛应用于啮齿类、非人灵长类等动物的大脑皮层植入。这一技术的应用,不仅有助于深入研究大脑的工作机制,还为脑机接口技术的发展提供了重要支撑。

四、脑机接口技术的展望与挑战

1. 技术展望:
   - 随着脑机接口技术的不断发展,我们有望实现更高级别的人机交互,如让瘫痪者行走、让失语者“说话”、让盲人“复明”等。
   - 脑机接口技术将在医疗、康复、教育、娱乐等多个领域发挥巨大作用,为人类社会带来前所未有的变革。

2. 面临挑战:
   - 大脑结构的复杂性使得我们对大脑的认知还远远不够,大规模记录和准确解码编码仍是一个巨大的挑战。
   - 侵入式脑机接口对大脑的损伤和风险不容忽视,需要不断研发更安全、更有效的植入技术。
   - 脑机接口技术的伦理和法律问题也需要得到妥善解决,以确保技术的健康发展。

五、市场前景与投资机会

据统计,全球脑机接口市场规模正在快速增长,预计未来十年将保持较高的复合增速。国内脑机接口市场虽然目前规模较小,但增长潜力巨大。随着技术的不断突破和应用领域的不断拓展,脑机接口市场将迎来爆发式增长。对于投资者来说,这是一个值得关注的新兴领域,有望带来丰厚的投资回报。

六、总结

CyberSense的成功研发是脑机接口技术发展的重要里程碑。它不仅提高了电极植入的精准度和效率,还为脑科学研究提供了强大的工具支持。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,我们有理由相信,脑机接口技术将为人类带来更加美好的未来。同时,我们也应关注技术发展过程中可能面临的挑战和风险,确保技术的健康、可持续发展。
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只看该作者 板凳  发表于: 10小时前
关于中科院自动化所研发的"缝纫机"式脑机接口植入机器人CyberSense,综合多方报道整理核心信息如下:

一、技术突破与原理
微米级植入精度
该机器人通过智能感知系统引导,能以微米级三维操作精度(相当于头发丝的1/10)植入多根厚度不到10微米、宽度不超过100微米的柔性电极,且可灵活避开脑血管。

缝纫机式工作机制
采用硬质针上下穿梭操控柔软微丝电极,模拟缝纫机穿针引线过程,突破人手和肉眼操作极限。此设计兼顾电极柔软性(减少排异反应)与植入精准度。

二、应用价值与进展
科研支撑作用

已支持中科院半导体所、微灵脑机等机构完成啮齿类/灵长类动物实验,服务于神经信号采集和脑活动调控研究
可覆盖更多神经元(单次植入多电极),提升信号丰富度
临床转化前景
为瘫痪者意念控制、失语者语言合成、盲人视觉重建等医疗场景提供技术基础,未来计划开发系列产品推动产业化

三、行业背景与挑战
市场规模预测
全球脑机接口市场预计从2023年23.5亿美元增至2033年108.9亿美元(CAGR 17%);中国市场2040年或超1200亿元(CAGR 26%)

技术瓶颈

当前顶尖电生理技术仅能记录约1000个神经元(人脑有千亿级神经元)
侵入式接口存在开颅感染风险,需严格医疗监管
四、产业链布局
上游:芯片/算法开发(如微丝电极制造技术)
中游:脑机采集设备(如CyberSense机器人)
下游:医疗康复、神经科学研究等应用

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