国产生物芯片如何追赶国际水平？

图 | 暖芯迦副总裁林科

在早早布局的前提下，暖芯迦以高精度、多功能灵活性为“利剑”，刺向这个主要被欧美国家垄断的市场。

作者 | 来自镁客星球的韩璐

文章导视

企业简介：

• 公司名称：杭州暖芯迦电子科技有限公司
• 公司地址：浙江省杭州市
• 所属行业：半导体
• 主营业务：生物医疗芯片

本文核心观点：

• 在生物芯片领域，国外厂商起步较早，我国生物芯片尽管起步较晚，但是技术和产业发展迅速，在一些领域上已经取得了较大成就；
• 在神经接口、生物传感两大业务线，暖芯迦共规划有11款产品（芯片及应用），其中有6款已经实现商用，5款正在研发中；
• 随着经济大环境的转好，2023年，神经调控和生物传感还将迎来新的快速发展周期；
• 微型化、集成化、多样化、微量化、全自动化、数据库完善化等方向，是生物芯片未来的发展趋势。

生物芯片，一个“低调”的千亿级规模市场。

它的落地场景有很多，比如垂直医疗场景下的各类检测项目，又比如趋于日常的可穿戴设备，还有备受关注的脑机接口应用……

比如可穿戴设备，前不久苹果就被曝出无创血糖传感技术取得重要里程碑，仅需利用激光照射血管引发血液荧光现象，通过检测血液荧光的持续时间即可测出血糖浓度。不可否认，这一原理在实操上对生物传感器提出了严苛的要求，譬如荧光信号的读取等，但在另一面，这也为生物传感器的未来市场赋予了更多想象空间。

图 | 苹果无创血糖传感技术原理

就在国内，也有这么一家公司部署有类似产品，它就是成立于2014年的暖芯迦，其生物芯片搭配不同电极和探头，可用于实时检测葡萄糖、乳酸、尿酸等多种生理参数。

当前，暖芯迦旗下核心产品主要分为两条线，分别是神经接口芯片和生物传感芯片，已经实现百万级别的出货量。

图 | 暖芯迦技术布局

这之后，带着对生物芯片的更多探索，镁客网也有幸与暖芯迦副总裁林科进行了一次交流。

国产生物芯片——起步较晚，但发展迅速

“在生物芯片领域，国外厂商起步较早，我国生物芯片尽管起步较晚，但是技术和产业发展迅速，在一些领域上已经取得了较大成就。”林科表示。

比如脑机接口芯片，向前追溯国际上最早在1924年，德国精神科医生汉斯·贝格发现了脑电波的存在，认识到意识是可以转为电子信号被读取的，自此开启了长久以来人类对于脑部意识的研究。

这之后在1969年，人类首次在灵长类动物身上应用侵入式脑机接口技术，这也是人类历史上第一个真正的脑机接口实验；1998年，先是Emory大学团队为闭锁综合征患者植入“运动神经假体”，做到控制电脑光标，再是布朗大学团队用电线将人脑和大型主机，进而远程控制其他设备……越来越多的实验证明了脑机接口的可行性。

相对而言，我国在脑机接口方面的研究晚了一步，最早可追溯到上世纪90年代，之后相继有论文发表、建立相关实验室。迄今虽然不过20多年，却也在研究上多有建树和突破，包括浙江大学团队脑机接口团队在2020年成功将脑电微电极植入高龄患者大脑皮层，实现“意念”控制外部机械臂和机械手进行抓取、喂食等动作，还有去年南开大学完成了国内首例自主研发的介入式脑机接口动物实验……

不过生物芯片产业不仅仅只有脑机接口芯片，从整体来看，“我国生物芯片还处于起步阶段，有很多技术壁垒还需要突破。”林科表示。

作为一项前沿技术，生物芯片研发本身就需要大量的交叉学科专业人士和资金投入，周期也比较长。而当脱离实验室、走进市场，“还需要和应用场景紧密结合。”

当前的生物芯片市场中，因为大健康理念的驱动，以及马斯克的“名人效应”，生物传感芯片和脑机接口芯片已然成为当下生物芯片赛道广受关注的“热门”，早早布局的暖芯迦也等来一个机会。

2大方向4小分支，9年规划11款产品

截至目前，基于这神经接口、生物传感两大业务线，暖芯迦共规划有11款产品（芯片及应用），其中有6款已经实现商用，5款正在研发中。

具体来看，神经接口领域包含神经刺激技术和神经记录技术两大类，自2019年发布首款产品元神TENS-NS4以来，暖芯迦已经相继推出多功能神经刺激芯片、可编程高密度神经刺激芯片、可编程通用刺激芯片等多个系列产品：

其中，正是基于高密度可编程神经刺激芯片及相关技术，暖芯迦研发出脑机接口神经应用——高分辨率人工视网膜。依据介绍，该视网膜产品是当前国际上分辨率最高的人工视觉技术，采用完全生物封装技术，植入只需一次眼底手术。

届时，体外佩戴装置在把实时图像信号通过无线传输至已经植入眼球内部的高密度刺激芯片，通过神经编解码将图像信息转化为电刺激信号，通过电极阵列刺激视网膜上的神经元，最后经视神经通路传至大脑皮层来重现图像，从而帮助盲人或中心视力缺失患者恢复功能性视力。

目前，这款高分辨率人工视网膜产品成功入选国家重点研发专项计划，即将进入临床试验阶段。

根据暖芯迦在神经接口领域的布局，可以注意到在产品的研发上，暖芯迦的核心理念之一就在于“多功能”。如果说神经接口芯片产品是通过多通道、可编程来实现“多功能”，生物传感芯片则是借助于多种信号的高集成。

当下在生物传感芯片业务上，暖芯迦聚焦于生命体征参数检测芯片、生物分子信号处理芯片等产品，共规划有5款芯片产品，包括已经推出的，可同时监测心电（ECG)、脉搏（PPG）、脑电（EEG）和肌电信号（EMG）的可穿戴多参数健康监测设备解决方案芯片SoC——九感EPC001芯片。

图 | 九感EPC001芯片

林科介绍称，暖芯迦自主研发多种生物分子信号处理芯片九感BMS系列具有高度集成一体化设计，传感器体积小、线程范围大、安装方便，可搭配不同的电极和传感器实现对血糖、尿酸、乳酸、电解质等各种生物分子的检测，给临床医学和家庭应用提供有用的帮助。

而在生命体征参数检测芯片方面，公司自主研发多种人体健康检测芯片并定制标准模组，以国际专利算法为支撑，实现如血氧、心率、呼吸率、焦虑指数、体脂率、心率变异性等数十项人体核心健康指标的快速精准检测和实时监控，并可根据需求定制更多参数。

微型化、集成化、多样化……生物芯片未来趋势

前面也有提到，因为可穿戴设备、脑机接口应用的备受关注，生物芯片也等来了一个风口。这一点也体现在资本市场。

依据贝哲斯咨询的统计，2022年全球生物芯片市场规模达到1467.57亿人民币，且该数值到2028年将增长至5422.06亿人民币，年复合增长率达到24.34%。

在融资层面，以脑机接口为例，2021年之前国内融资事件维持在7-10起，但在2021年，该数字一下飙升至18起，即便是在整体大环境不是很好的2022年，其发展势头也依旧很好，“神经调控领域在2022年的融资达到了历史高位，受到了机构投资者的青睐。”林科说道。以及在生物传感领域，整体的发展势头向好，在检测方向也出现了较大幅度的增长。

而站在国际角度，生物芯片市场中依旧是国外企业和团队数量居多，技术也主要被欧美等发达国家所垄断。对此，暖芯迦选择直面追赶，林科表示：“暖芯迦团队既有十几年的芯片研发经验，又深耕于生物医疗领域的研究，对于生物芯片市场需求有着更加深刻的认识。”

比如神经刺激芯片，林科向镁客网说到，该市场技术壁垒高，竞争对手相对较少，而且暖芯迦产品有更多的刺激通道，以及更高的灵活度，适用于绝大部分的神经调控应用场景，有很好的竞争力。

至于生物传感方向，林科则将暖芯迦的优势聚焦在信号检测的精准度，“团队有技术能力可以采集PPG和ECG毫伏级别的，EEG百微伏或几十微伏级别的，神经元信号微伏甚至纳伏级别的、还有纳安级别的电流的检测。目前能够做到的团队比较少。”

对于未来生物芯片的走向，林科指出，微型化、集成化、多样化、微量化、全自动化、数据库完善化等方向将是接下来的发展趋势。这一前提下，暖芯迦也有多款产品正在研发中。

而作为一项前沿科技，生物芯片的研发离不了高投入。这方面，林科透露称，暖芯迦即将在近期启动新一轮融资，“我们一直偏好长期耕耘在相关领域的投资人，可以很好地理解我们的应用场景和公司属性，同时能够提供产业上的协同。”

审核编辑黄宇