隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為核心的新時代來臨，腦機接口技術已躍升為全球主要經(jīng)濟體競相布局的關鍵領域，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(tǒng)制造方法相比，3D打印可以顯著降低腦機接口技術的生產(chǎn)成本，快速推動原型制作和測試迭代，加速腦機接口技術的創(chuàng)新和改進，為其在人工智能、生物醫(yī)療、疾病康復、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等領域的應用提供了新的可能性。

現(xiàn)狀與趨勢-技術帶動發(fā)展 創(chuàng)新賦能未來

腦機接口技術是指通過在人腦神經(jīng)與電子或者機械設備間建立直接連接通路，來實現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)和外部設備間信息交互與功能整合的技術。典型的腦機接口系統(tǒng)一般分為四部分，即腦電信號的采集，腦電信號的分析，依據(jù)腦電信號控制實施的行為，以及外界的反饋。其中的關鍵核心技術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(jù)Grand View Research數(shù)據(jù)表明，2023年全球腦機接口的市場規(guī)模已達到20億美元，并預計從2024年至2030年將以17.8%的年復合增長率快速增長。隨著神經(jīng)假體設備的疾病流行率的增加、全球老年人口基數(shù)的上升，龐大的患者群體基數(shù)帶動需求擴張，政策上大力支持腦科學與類腦研究的發(fā)展，技術上“產(chǎn)學研醫(yī)"緊密協(xié)同，腦機接口行業(yè)在多因素促進下有望邁入發(fā)展快車道。

在傳統(tǒng)制造技術面臨挑戰(zhàn)的背景下，3D打印不僅能夠?qū)崿F(xiàn)復雜電極的精確制造，顯著降低生產(chǎn)成本，快速原型制作和設計迭代，為研究人員提供了一個高效的平臺，使他們能夠迅速地進行設計測試和優(yōu)化，從而加速腦機接口技術的創(chuàng)新與改進。這種靈活性和快速響應能力，對于不斷發(fā)展的腦機接口領域來說，無疑是推動其技術進步的關鍵因素。

Exaddon AG，作為一家專注于微納金屬增材制造（µAM）技術創(chuàng)新性解決方案提供商，其CERES 3D打印系統(tǒng)可實現(xiàn)在室溫條件下直接生產(chǎn)和修復微納金屬物體，且整個過程無需任何后處理步驟。該技術的應用之一，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，實現(xiàn)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，通過精準的神經(jīng)信號讀取和調(diào)控，助力于恢復或增強他們的認知與運動功能。

Exaddon AG的CERES系統(tǒng)憑借其基于電化學沉積的金屬增材制造技術（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鍵保障，而且賦予了電極微觀結構設計超高靈活性，使得研究人員能夠根據(jù)需求定制電極，以優(yōu)化提高與生物組織的互動及信號采集效率。

挑戰(zhàn)與未來-原創(chuàng)技術賦能 突破研發(fā)壁壘

當然，腦機接口技術并非簡單的即插即用，涉及到可植入技術，通常稱為皮層電圖（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，以便能夠長期穩(wěn)定地植入體內(nèi)。其中“μECoG"技術（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域內(nèi)的關注焦點。

現(xiàn)有可植入技術的關鍵局限性之一是“傳統(tǒng)硬質(zhì)電子材料與人體動態(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)了使用者在長期使用設備時對舒適度和耐久性的擔憂。同時，為了實現(xiàn)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(zhàn)性。目前的技術方案主要依賴于金或鉑電極，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技術開發(fā)了一種PEDOT:PSS微針陣列，其電極覆蓋區(qū)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)科學和生物醫(yī)學工程領域提供了新的思路，而且有望在未來為腦機接口技術的進一步發(fā)展奠定堅實的基礎。

瑞士Exaddon AG已與摩方精密建立長期戰(zhàn)略合作伙伴關系。根據(jù)協(xié)議，摩方精密作為Exaddon AG中國市場的服務提供商及主要推廣合作伙伴，專注于推廣微納金屬3D打印技術，提供設備支持并拓展市場。雙方共同致力于將微納3D打印技術廣泛應用于人工智能、腦機接口、生物醫(yī)藥、半導體封裝與測試等多個領域，共同推動技術革新與產(chǎn)業(yè)進步。