首例商业化手术落地!3大维度解密脑机接口电极技术

最近，脑机接口迎来历史性时刻。

植入式脑机接口手部运动功能代偿系统（NEO）获批上市后，首例植入手术在上海成功完成。这不仅标志着临床与算法的突破，更是一场硬件制造从实验室走向真实人体的工程胜利。

脑机接口能否真正发挥作用，核心在于能否稳定、清晰、高效地采集神经信号。而信号采集能力的背后，是电极设计、植入方式和微纳制造工艺的综合博弈。

脑机接口技术本质：有效信号点位越多，解析越准确

脑机接口，简单理解，就是在人脑神经系统与外部设备之间建立一条信息通道。它不是单纯依靠算法“读懂大脑”，而是先通过硬件采集神经信号，再经过放大、处理和解码，转化为外部设备可以理解的控制指令。

那么怎么更大化采集信号呢？主要看两个维度：

1. 通道数。通常对应一个电极位点、一条信号路径，以及后端独立的处理电路。通道数越高，系统能够独立采集和区分的神经信号就越多，解码出的运动意图或感觉反馈就越精细。

2. 植入方式。一个关于精度与安全性的博弈。半侵入式选择“隔着一层膜听音”；全侵入式相当于“怼”到神经元表面，分辨率更高，但制造和生物相容性挑战也更大。

主流技术路线：不同植入方式，不同电极形态

通道数是脑机接口能力的重要评判指标，但通道背后的物理基础，是电极。

不同脑机接口电极形态示意。电极从头皮表面、皮层表面到脑组织内部逐步接近神经元，信号分辨率通常提升，但制造难度、生物相容性和长期稳定性挑战也随之增加。图片改绘自：Advanced Science, 2022, 9(12), DOI: 10.1002/advs.202104701，

主流厂商技术简析

目前国内脑机接口企业更多围绕系统集成、脑电采集、神经康复、临床应用和算法解码展开；国际生态中除了系统级公司，也能看到更细分的电极、植入式连接、封装等细分供应商。脑机接口竞争正在从系统方案逐步延伸到底层部件和制造能力。

制造挑战：高通道电极背后的微纳加工难题

无论是丝状电极、薄膜电极，还是网格电极和支架式电极，它们最终都会回到三个制造关键词：柔性、高密度、长期稳定。

柔性材料加工：电极的基层依赖聚酰亚胺、硅胶等柔性基底。这些材料柔软易变形，传统加工容易导致热损伤、微裂纹或表面粗糙，影响生物相容性和贴附稳定性。

高密度集成：高通道数要求低阻抗和高信噪比，数千通道需要在极小空间内实现精密线束集成和高密度电极点位，对微纳级图案化和对准精度要求极高。

维持时长：脑组织搏动和免疫反应容易导致电极移位或信号衰减，对机械顺应性和长期稳定性提出极高要求。

场景探索:飞秒激光能为BIC制造解决什么？

以Neuralink 的手术机器人钨针为例，为了将厚度仅 4~6 微米的柔性电极缝入大脑，其针尖直径被压缩到了 25 微米，并要求±1μm的极限加工公差,靠的就是超快激光铣削设备。

Neuralink 手术机器人钨针像“缝纫机”一样高速把柔性电极带入脑组织，针尖上加工有微观几何结构。

飞秒激光的价值不在于替代所有工艺，而在于为复杂材料、微米级结构和快速研发迭代提供灵活加工可能性。

针对行业相关制造难题，飞秒激光技术将热影响控制在1个微米以内，在保证微米级公差的同时具备高洁净度，无需额外后处理，优势显著。可以在以下场景中提供工艺支持。

1、柔性电极薄膜精密切割

脑机接口电极常使用柔性聚合物薄膜，比如聚酰亚胺，作为基底。还包含铂、金、铱、钛、铂铱合金等导电层。飞秒激光在多材料微加工中具有较强适应性，可实现“冷加工”，避免熔边、碳化、卷曲和热变形风险。

飞秒激光聚酰亚胺群孔加工

2、绝缘层开窗

神经电极通常需要在绝缘层上打开微小窗口，使金属电极位点暴露出来，用于采集神经信号。飞秒激光能进行选择性去除，实现微米级开孔、柔性电路局部绝缘层剥离等工艺，不损伤下方几微米厚的导电层。

飞秒激光复合材料切割、开孔

3、封装或连接界面微结构

对于集成器件的陶瓷封装零件或连接界面，飞秒激光适合加工微槽、微孔，可在陶瓷基底上实现微米级通孔，无应力损伤，从而提升器件的长期气密性和使用寿命。

飞秒激光压电陶瓷线路刻蚀

脑机接口常常被描述为“人与AI的直接连接”。

但真正走向临床时，它不仅仅是医学问题，而是一套极其严苛的工程系统。神经信号微弱、人体环境复杂、长期植入充满不确定性，决定了脑机接口能否广泛应用，不只取决于算法、芯片和手术方案，也离不开制造工艺的同步升级。