暖芯迦林科:國產生物芯片如何追趕國際水平?

韓璐 11個月前 (04-13)

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”,刺向這個主要被歐美國家壟斷的市場。

暖芯迦林科:國產生物芯片如何追趕國際水平?

圖 | 暖芯迦副總裁林科

生物芯片,一個“低調”的千億級規模市場。

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

比如可穿戴設備,前不久蘋果就被曝出無創血糖傳感技術取得重要里程碑,僅需利用激光照射血管引發血液熒光現象,通過檢測血液熒光的持續時間即可測出血糖濃度。不可否認,這一原理在實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市場賦予了更多想象空間。

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圖 | 蘋果無創血糖傳感技術原理

就在國內,也有這么一家公司部署有類似產品,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,可用于實時檢測葡萄糖、乳酸、尿酸等多種生理參數。

當前,暖芯迦旗下核心產品主要分為兩條線,分別是神經接口芯片和生物傳感芯片,已經實現百萬級別的出貨量。

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圖 | 暖芯迦技術布局

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

國產生物芯片——起步較晚,但發展迅速

“在生物芯片領域,國外廠商起步較早,我國生物芯片盡管起步較晚,但是技術和產業發展迅速,在一些領域上已經取得了較大成就。”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,自此開啟了長久以來人類對于腦部意識的研究。

這之后在1969年,人類首次在靈長類動物身上應用侵入式腦機接口技術,這也是人類歷史上第一個真正的腦機接口實驗;1998年,先是Emory大學團隊為閉鎖綜合征患者植入“運動神經假體”,做到控制電腦光標,再是布朗大學團隊用電線將人腦和大型主機,進而遠程控制其他設備……越來越多的實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,之后相繼有論文發表、建立相關實驗室。迄今雖然不過20多年,卻也在研究上多有建樹和突破,包括浙江大學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,實現“意念”控制外部機械臂和機械手進行抓取、喂食等動作,還有去年南開大學完成了國內首例自主研發的介入式腦機接口動物實驗……

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圖 | 浙江大學腦機接口實驗:患者通過意念控制機械臂抓住可樂瓶

不過生物芯片產業不僅僅只有腦機接口芯片,從整體來看,“我國生物芯片還處于起步階段,有很多技術壁壘還需要突破。”林科表示。

作為一項前沿技術,生物芯片研發本身就需要大量的交叉學科專業人士和資金投入,周期也比較長。而當脫離實驗室、走進市場,“還需要和應用場景緊密結合。”

當前的生物芯片市場中,因為大健康理念的驅動,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注的“熱門”,早早布局的暖芯迦也等來一個機會。

2大方向4小分支,9年規劃11款產品

截至目前,基于這神經接口、生物傳感兩大業務線,暖芯迦共規劃有11款產品(芯片及應用),其中有6款已經實現商用,5款正在研發中。

具體來看,神經接口領域包含神經刺激技術和神經記錄技術兩大類,自2019年發布首款產品元神TENS-NS4以來,暖芯迦已經相繼推出多功能神經刺激芯片、可編程高密度神經刺激芯片、可編程通用刺激芯片等多個系列產品:

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

屆時,體外佩戴裝置在把實時圖像信號通過無線傳輸至已經植入眼球內部的高密度刺激芯片,通過神經編解碼將圖像信息轉化為電刺激信號,通過電極陣列刺激視網膜上的神經元,最后經視神經通路傳至大腦皮層來重現圖像,從而幫助盲人或中心視力缺失患者恢復功能性視力。

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圖 | 高分辨率人工視網膜應用原理

目前,這款高分辨率人工視網膜產品成功入選國家重點研發專項計劃,即將進入臨床試驗階段。

根據暖芯迦在神經接口領域的布局,可以注意到在產品的研發上,暖芯迦的核心理念之一就在于“多功能”。如果說神經接口芯片產品是通過多通道、可編程來實現“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務上,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品,共規劃有5款芯片產品,包括已經推出的,可同時監測心電(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。

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圖 | 九感EPC001芯片

林科介紹稱,暖芯迦自主研發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、線程范圍大、安裝方便,可搭配不同的電極和傳感器實現對血糖、尿酸、乳酸、電解質等各種生物分子的檢測,給臨床醫學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,公司自主研發多種人體健康檢測芯片并定制標準模組,以國際專利算法為支撐,實現如血氧、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時監控,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注,生物芯片也等來了一個風口。這一點也體現在資本市場。

依據貝哲斯咨詢的統計,2022年全球生物芯片市場規模達到1467.57億人民幣,且該數值到2028年將增長至5422.06億人民幣,年復合增長率達到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,即便是在整體大環境不是很好的2022年,其發展勢頭也依舊很好,“神經調控領域在2022年的融資達到了歷史高位,受到了機構投資者的青睞。”林科說道。以及在生物傳感領域,整體的發展勢頭向好,在檢測方向也出現了較大幅度的增長。

而站在國際角度,生物芯片市場中依舊是國外企業和團隊數量居多,技術也主要被歐美等發達國家所壟斷。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經驗,又深耕于生物醫療領域的研究,對于生物芯片市場需求有著更加深刻的認識。”

比如神經刺激芯片,林科向鎂客網說到,該市場技術壁壘高,競爭對手相對較少,而且暖芯迦產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調控應用場景,有很好的競爭力。

至于生物傳感方向,林科則將暖芯迦的優勢聚焦在信號檢測的精準度,“團隊有技術能力可以采集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、全自動化、數據庫完善化等方向將是接下來的發展趨勢。這一前提下,暖芯迦也有多款產品正在研發中。

而作為一項前沿科技,生物芯片的研發離不了高投入。這方面,林科透露稱,暖芯迦即將在近期啟動新一輪融資,“我們一直偏好長期耕耘在相關領域的投資人,可以很好地理解我們的應用場景和公司屬性,同時能夠提供產業上的協同。”

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