暖芯迦林科：國產(chǎn)生物芯片如何追趕國際水平？

在早早布局的前提下，暖芯迦以高精度、多功能靈活性為“利劍”，刺向這個(gè)主要被歐美國家壟斷的市場(chǎng)。

圖 | 暖芯迦副總裁林科

生物芯片，一個(gè)“低調”的千億級規模市場(chǎng)。

它的落地場(chǎng)景有很多，比如垂直醫療場(chǎng)景下的各類(lèi)檢測項目，又比如趨于日常的可穿戴設備，還有備受關(guān)注的腦機接口應用……

比如可穿戴設備，前不久蘋(píng)果就被曝出無(wú)創(chuàng )血糖傳感技術(shù)取得重要里程碑，僅需利用激光照射血管引發(fā)血液熒光現象，通過(guò)檢測血液熒光的持續時(shí)間即可測出血糖濃度。不可否認，這一原理在實(shí)操上對生物傳感器提出了嚴苛的要求，譬如熒光信號的讀取等，但在另一面，這也為生物傳感器的未來(lái)市場(chǎng)賦予了更多想象空間。

圖 | 蘋(píng)果無(wú)創(chuàng )血糖傳感技術(shù)原理

就在國內，也有這么一家公司部署有類(lèi)似產(chǎn)品，它就是成立于2014年的暖芯迦，其生物芯片搭配不同電極和探頭，可用于實(shí)時(shí)檢測葡萄糖、乳酸、尿酸等多種生理參數。

當前，暖芯迦旗下核心產(chǎn)品主要分為兩條線(xiàn)，分別是神經(jīng)接口芯片和生物傳感芯片，已經(jīng)實(shí)現百萬(wàn)級別的出貨量。

圖 | 暖芯迦技術(shù)布局

這之后，帶著(zhù)對生物芯片的更多探索，鎂客網(wǎng)也有幸與暖芯迦副總裁林科進(jìn)行了一次交流。

國產(chǎn)生物芯片——起步較晚，但發(fā)展迅速

“在生物芯片領(lǐng)域，國外廠(chǎng)商起步較早，我國生物芯片盡管起步較晚，但是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在一些領(lǐng)域上已經(jīng)取得了較大成就。”林科表示。

比如腦機接口芯片，向前追溯國際上最早在1924年，德國精神科醫生漢斯·貝格發(fā)現了腦電波的存在，認識到意識是可以轉為電子信號被讀取的，自此開(kāi)啟了長(cháng)久以來(lái)人類(lèi)對于腦部意識的研究。

這之后在1969年，人類(lèi)首次在靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物身上應用侵入式腦機接口技術(shù)，這也是人類(lèi)歷史上第一個(gè)真正的腦機接口實(shí)驗；1998年，先是Emory大學(xué)團隊為閉鎖綜合征患者植入“運動(dòng)神經(jīng)假體”，做到控制電腦光標，再是布朗大學(xué)團隊用電線(xiàn)將人腦和大型主機，進(jìn)而遠程控制其他設備……越來(lái)越多的實(shí)驗證明了腦機接口的可行性。

相對而言，我國在腦機接口方面的研究晚了一步，最早可追溯到上世紀90年代，之后相繼有論文發(fā)表、建立相關(guān)實(shí)驗室。迄今雖然不過(guò)20多年，卻也在研究上多有建樹(shù)和突破，包括浙江大學(xué)團隊腦機接口團隊在2020年成功將腦電微電極植入高齡患者大腦皮層，實(shí)現“意念”控制外部機械臂和機械手進(jìn)行抓取、喂食等動(dòng)作，還有去年南開(kāi)大學(xué)完成了國內首例自主研發(fā)的介入式腦機接口動(dòng)物實(shí)驗……

圖 | 浙江大學(xué)腦機接口實(shí)驗：患者通過(guò)意念控制機械臂抓住可樂(lè )瓶

不過(guò)生物芯片產(chǎn)業(yè)不僅僅只有腦機接口芯片，從整體來(lái)看，“我國生物芯片還處于起步階段，有很多技術(shù)壁壘還需要突破。”林科表示。

作為一項前沿技術(shù)，生物芯片研發(fā)本身就需要大量的交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)人士和資金投入，周期也比較長(cháng)。而當脫離實(shí)驗室、走進(jìn)市場(chǎng)，“還需要和應用場(chǎng)景緊密結合。”

當前的生物芯片市場(chǎng)中，因為大健康理念的驅動(dòng)，以及馬斯克的“名人效應”，生物傳感芯片和腦機接口芯片已然成為當下生物芯片賽道廣受關(guān)注的“熱門(mén)”，早早布局的暖芯迦也等來(lái)一個(gè)機會(huì )。

2大方向4小分支，9年規劃11款產(chǎn)品

截至目前，基于這神經(jīng)接口、生物傳感兩大業(yè)務(wù)線(xiàn)，暖芯迦共規劃有11款產(chǎn)品（芯片及應用），其中有6款已經(jīng)實(shí)現商用，5款正在研發(fā)中。

具體來(lái)看，神經(jīng)接口領(lǐng)域包含神經(jīng)刺激技術(shù)和神經(jīng)記錄技術(shù)兩大類(lèi)，自2019年發(fā)布首款產(chǎn)品元神TENS-NS4以來(lái)，暖芯迦已經(jīng)相繼推出多功能神經(jīng)刺激芯片、可編程高密度神經(jīng)刺激芯片、可編程通用刺激芯片等多個(gè)系列產(chǎn)品：

其中，正是基于高密度可編程神經(jīng)刺激芯片及相關(guān)技術(shù)，暖芯迦研發(fā)出腦機接口神經(jīng)應用——高分辨率人工視網(wǎng)膜。依據介紹，該視網(wǎng)膜產(chǎn)品是當前國際上分辨率最高的人工視覺(jué)技術(shù)，采用完全生物封裝技術(shù)，植入只需一次眼底手術(shù)。

屆時(shí)，體外佩戴裝置在把實(shí)時(shí)圖像信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸至已經(jīng)植入眼球內部的高密度刺激芯片，通過(guò)神經(jīng)編解碼將圖像信息轉化為電刺激信號，通過(guò)電極陣列刺激視網(wǎng)膜上的神經(jīng)元，最后經(jīng)視神經(jīng)通路傳至大腦皮層來(lái)重現圖像，從而幫助盲人或中心視力缺失患者恢復功能性視力。

圖 | 高分辨率人工視網(wǎng)膜應用原理

目前，這款高分辨率人工視網(wǎng)膜產(chǎn)品成功入選國家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項計劃，即將進(jìn)入臨床試驗階段。

根據暖芯迦在神經(jīng)接口領(lǐng)域的布局，可以注意到在產(chǎn)品的研發(fā)上，暖芯迦的核心理念之一就在于“多功能”。如果說(shuō)神經(jīng)接口芯片產(chǎn)品是通過(guò)多通道、可編程來(lái)實(shí)現“多功能”，生物傳感芯片則是借助于多種信號的高集成。

當下在生物傳感芯片業(yè)務(wù)上，暖芯迦聚焦于生命體征參數檢測芯片、生物分子信號處理芯片等產(chǎn)品，共規劃有5款芯片產(chǎn)品，包括已經(jīng)推出的，可同時(shí)監測心電（ECG)、脈搏（PPG）、腦電（EEG）和肌電信號（EMG）的可穿戴多參數健康監測設備解決方案芯片SoC——九感EPC001芯片。

圖 | 九感EPC001芯片

林科介紹稱(chēng)，暖芯迦自主研發(fā)多種生物分子信號處理芯片九感BMS系列具有高度集成一體化設計，傳感器體積小、線(xiàn)程范圍大、安裝方便，可搭配不同的電極和傳感器實(shí)現對血糖、尿酸、乳酸、電解質(zhì)等各種生物分子的檢測，給臨床醫學(xué)和家庭應用提供有用的幫助。

而在生命體征參數檢測芯片方面，公司自主研發(fā)多種人體健康檢測芯片并定制標準模組，以國際專(zhuān)利算法為支撐，實(shí)現如血氧、心率、呼吸率、焦慮指數、體脂率、心率變異性等數十項人體核心健康指標的快速精準檢測和實(shí)時(shí)監控，并可根據需求定制更多參數。

微型化、集成化、多樣化……生物芯片未來(lái)趨勢

前面也有提到，因為可穿戴設備、腦機接口應用的備受關(guān)注，生物芯片也等來(lái)了一個(gè)風(fēng)口。這一點(diǎn)也體現在資本市場(chǎng)。

依據貝哲斯咨詢(xún)的統計，2022年全球生物芯片市場(chǎng)規模達到1467.57億人民幣，且該數值到2028年將增長(cháng)至5422.06億人民幣，年復合增長(cháng)率達到24.34%。

在融資層面，以腦機接口為例，2021年之前國內融資事件維持在7-10起，但在2021年，該數字一下飆升至18起，即便是在整體大環(huán)境不是很好的2022年，其發(fā)展勢頭也依舊很好，“神經(jīng)調控領(lǐng)域在2022年的融資達到了歷史高位，受到了機構投資者的青睞。”林科說(shuō)道。以及在生物傳感領(lǐng)域，整體的發(fā)展勢頭向好，在檢測方向也出現了較大幅度的增長(cháng)。

而站在國際角度，生物芯片市場(chǎng)中依舊是國外企業(yè)和團隊數量居多，技術(shù)也主要被歐美等發(fā)達國家所壟斷。對此，暖芯迦選擇直面追趕，林科表示：“暖芯迦團隊既有十幾年的芯片研發(fā)經(jīng)驗，又深耕于生物醫療領(lǐng)域的研究，對于生物芯片市場(chǎng)需求有著(zhù)更加深刻的認識。”

比如神經(jīng)刺激芯片，林科向鎂客網(wǎng)說(shuō)到，該市場(chǎng)技術(shù)壁壘高，競爭對手相對較少，而且暖芯迦產(chǎn)品有更多的刺激通道，以及更高的靈活度，適用于絕大部分的神經(jīng)調控應用場(chǎng)景，有很好的競爭力。

至于生物傳感方向，林科則將暖芯迦的優(yōu)勢聚焦在信號檢測的精準度，“團隊有技術(shù)能力可以采集PPG和ECG毫伏級別的，EEG百微伏或幾十微伏級別的，神經(jīng)元信號微伏甚至納伏級別的、還有納安級別的電流的檢測。目前能夠做到的團隊比較少。”

對于未來(lái)生物芯片的走向，林科指出，微型化、集成化、多樣化、微量化、全自動(dòng)化、數據庫完善化等方向將是接下來(lái)的發(fā)展趨勢。這一前提下，暖芯迦也有多款產(chǎn)品正在研發(fā)中。

而作為一項前沿科技，生物芯片的研發(fā)離不了高投入。這方面，林科透露稱(chēng)，暖芯迦即將在近期啟動(dòng)新一輪融資，“我們一直偏好長(cháng)期耕耘在相關(guān)領(lǐng)域的投資人，可以很好地理解我們的應用場(chǎng)景和公司屬性，同時(shí)能夠提供產(chǎn)業(yè)上的協(xié)同。”

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