近日,由复旦大学与国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心联合编制的《2025年脑机接口专利关键技术白皮书》正式发布。该报告对全球脑机接口领域的专利态势、技术热点与竞争格局进行了系统梳理,揭示了该领域在科研与产业应用方面的迅猛发展与激烈竞争。
白皮书显示,脑机接口已成为全球科技竞争的前沿阵地。截至2024年底,该领域全球累计专利申请量已达6.6万余项,整体呈现快速增长态势。从技术分支来看,信号解码、信号采集、神经调控、脑控外设和接口器件五大板块中,信号解码相关专利申请数量最多,达3.6万余项,信号采集紧随其后。
从地域分布看,美国仍是全球脑机接口专利布局的重要技术来源地,其专利申请的同族覆盖范围广,显示出较强的国际布局意图。而中国近十年来表现尤为亮眼,已成为单一市场内专利申请量最高的国家,尤其在信号解码、信号开云电竞官网采集、脑控外设与接口器件四个技术分支上,中国已成为全球最大的专利申请来源地。
在国内专利申请方面,中国创新主体成为推动专利申请量迅猛增长的主要力量。数据显示,近十年来中国专利申请量中超过85%来自国内机构。清华大学、天津大学等高校在多个技术分支中表现活跃,是国内脑机接口技术研发的中坚力量。
值得注意的是,在神经调控这一技术门槛较高的领域,尽管美国企业仍占据优势,但来自中国的专利申请自2021年起已呈现超越美国的趋势,显示出国内在该领域的快速进步。此外,国内科研院所向企业转让专利的比例为8.85%,其中神经调控领域的转让比例最高,达到10.37%,体现出该方向较强的产业化潜力。
在信号采集技术中,脑电采集是专利布局的重点。其中,非侵入式脑电采集因安全性高、操作简便,专利申请占比最高;而侵入式脑电采集因具有更高的时空分辨率,近年来专利申请增幅显著,成为研究热点。
在侵入式脑电采集方面,电极技术经历了从硬质电极到柔性电极的演进。以美国Neuralink公司和国内武汉衷华脑机为代表的企业,正积极布局以聚酰亚胺、蚕丝蛋白等材料为基础的柔性电极技术,其在生物相容性和长期稳定性方面展现出明显优势。此外,集成信号采集与神经调控功能的多功能电极,以及通过血管植入的电极支架,也成为技术发展的新方向,在提高精度的同时有效降低了手术创伤。
在神经调控领域,有创神经调控技术占据专利优势,其中脑深部刺激和脊髓电刺激是两大热点。美国企业美敦力、波士顿科学在该领域专利申请量遥遥领先,呈现出较高的技术集中度。
脊髓电刺激已进入闭环感知调控阶段,基于“诱发复合动作电位”信号的感知调控成为技术关键。美敦力、萨鲁达等公司在此方向已有产品获批上市,形成了较高的专利壁垒。值得关注的是,ECAP信号的应用正从脊髓电刺激向脑深部刺激拓展,适应症也从疼痛管理向运动障碍、癫痫等领域延伸,这或将成为国内企业实现技术突破的新赛道。
在脑深部刺激方面,美敦力通过BrainSense技术实现闭环调控,波士顿科学则凭借方向性电极实现精准刺激,而Neuropace公司则专注于基于反应性神经刺激的癫痫预测。随着人工智能技术的发展,其在神经信号识别与疾病预测中的应用日益广泛,为脑机接口的精准化、个性化发展提供了新的可能。
报告指出,尽管我国在部分技术领域仍面临海外企业的专利壁垒,但在人工智能、柔性电子、芯片设计等关联技术方面具备产业基础。国内创新主体应进一步增强专利意识,聚焦如柔性电极、ECAP新应用、人工智能解码等前沿方向,构建高质量的专利生态,以提升在未来国际竞争中的技术控制力与产业话语权。
随着脑机接口从实验室走向临床与消费市场,其技术发展不仅关乎医疗健康的变革,也将深刻影响下一代人机交互模式的演进。中国在该领域的快速崛起,正为全球脑科学创新注入新的活力。