脑机接口技术和假肢灵巧手在医学领域的应用

今天，我们将开始第二次关于“脑接口和假肢灵巧手”的报告。此前，我们已经介绍了三个特殊的案例分析，每个通过大约100页的PPT，详细介绍了灵桥在航空、航关、医疗和科研中的应用。今天，我们的门将结合脑机接口技术和假肢灵巧手在医学领域的应用，对这两个话题进行了深入的解读。报告主要分为两部分：第一部分是脑电信号和机电信号的分析，第二部分是脑接口在医学领域的假肢应用，并结合现有案例进行讨论。此外，我们还将提供投资建议，分析潜在风险。

在报告开始时，我们引用了埃隆·马斯克的Neuralink公司的最新进展。据新华社等媒体报道，该公司已成功种植入侵传感器，该传感器由数微米厚的电线组成，共有3000多个电极，连接96根电线。因为它非常小，所以需要“RE机器人将这些芯片植入大脑的相应区域。这些芯片负责记录大脑信号，通过无线传输到运动解码程序，然后通过应用程序解码信号，最终通过蓝牙控制外部设备。在我看来，脑机接口的核心是解耦三个部分：信号的产生、传输和执行。这可以分为三个步骤：第一，信号的产生是大脑的功能；第二，信号的传播和传播是脊髓和神经的功能；第三，信号的执行，即手脚肌肉的功能。根据马斯克发表的论文，我们可以看到这个过程的详细描述。一旦实现了大脑信号的产生、传输和执行，我们就可以控制大脑信号来完成各种任务。例如，信号可以传递给机器人或假肢。对于一些肌肉完好但截肢的患者，大脑信号仍然可以传输到截肢的未端进行检测和应用。

在此，我们重点关注硬件需求激增带来的投资机会。脑接口的概念可分为狭义和广义。狭义的脑机接口强调从大脑中收集信号，并通过处理、过滤和解码将其传输到机器人或假肢等外设。广义的脑接口不仅包括信号提取，还包括信号反馈。两者都是通过传感器实现的，但后者在难度和技术壁垒上更加复杂，以前没有取得显著进展。

对于医疗假肢控制，核心是提取大脑或肌肉中的生物电信号，并将其传输给执行器，如电动假肢。广义脑接口的实现不仅需要将信号传输到执行器，还需要将执行器的反馈（如触觉）上传到大脑，这仍然是一个技术挑战。

2.侵入式和非侵入式

目前，人们普遍认为脑机接口在感觉反馈方面仍然相对粗糙。反馈通常是通过刺激肌肉，如捏或按压来产生的。然而，有效地将这些感觉反馈给大脑仍然具有挑战性。以前的肌肉控制信息采集技术分为侵入式和非侵入式两种。入侵包括植入电极的方式，其深度分为表面植入和深层直接通过头盖骨植入大脑。在不植入电极到肌肉的情况下，非侵入性可以通过识别表面电流来收集信号。

肌肉控制的收集和脑接口的分类遵循标准的划分方法。所谓的侵入性是将电极植入大脑或肌肉中以提取信号。至于非侵入性设备，头部使用类似的头环设备，手臂或脚在皮肤表面使用环形设备来提取信号。

有两种技术可以实现大脑运动控制信号的提取：一种是机电信号（EMG），另一种是脑电信号（EEG）。为了获得更准确的大脑运动意图识别，可以同时使用这两种方法。国内有一家叫BrainCo的公司，专注于非侵入性脑机技术，不同于马斯克的侵入式植入电极。由于非侵入性方法很容易被普遍接受，虽然信号识别比侵入性方法模糊，不如准确性、分辨率和延迟，但用户更容易接受，因为它的脑损伤风险较低。在Brainco产品框架中，首先是信号提取，其次是灵巧手的功能及其价值。公司的主要产品之一，在杭州亚运会残疾人运动会上，残疾人运动员使用非侵入性产品举起火炬，点燃火炬，我们可以观察到，在现有的脑接口初创公司，许多正在开发医疗假肢产品，因为该领域的需求更加紧迫。目前，市场对此类产品的需求非常迫切。

3.脑机智能假肢投资前瞻性

手的运动可以通过腰部或肩部的旋转来实现，最先进的方法是通过大脑或手臂的电信号来控制，这就是所谓的王动假肢。由于消费水平高，客户基础庞大，海外市场处于领先地位。尽管如此，这类产品的价格仍然很贵，通常单价为2-3欧元，而国内市场的价格一般在30万元以上。然而，英国AirtechRSLStep、德国Vincent等一些公司已经成为非常成熟的商业运营实体。这些公司从二战后开始，需求增加的残疾老兵推动了假肢市场。随着时间的推移，许多假肢企业逐渐被淘汰，只留下技术不断提高的企业。国内假肢手的商业化相当普遍，但普遍知名度不高，比如上海奥义信息的领先产品，深圳新流科技的brainrobotics。、上海假机、丹阳假肢厂等。这些产品在功能上可以与国际水平相媲美，也可以接收大脑或肌肉电信号，并通过电机传输实现手指运动。例如，杭州的桌子公司也相当成熟，但总的来说，这些先进产品的商业应用在海外更受欢迎，主要是因为它们的价格很高。

第二部分重点介绍的第一家公司是一家致力于脑机接口技术突破的企业，旨在为残疾人提供康复计划，为自闭症、抑郁症等脑相关疾病提供治疗，建立大脑与外部设备之间的信号传输渠道。康复领域是其主要应用之一，通过解码大脑的运动意图并将其传递给电机，实现运动恢复。然而，尽管信号提取技术相对成熟，但信号回传仍然具有挑战性。从某公司的产品布局来看，康复仍然是重中之重，涵盖了灵巧的假肢手、假腿和配套设备。其在健康领域的产品类似于小米手镯，可以从睡眠中提取脑电波来评估睡眠质量，但脑接口技术的应用尚未得到充分展示。相反，假肢领域，尤其是灵巧的手，是以往技术落地效果最好的领域。比如bn扣品牌的假肢手，标准版价格在10万元左右。

另一个介绍是成立于1971年，并于1999年在冰岛证券交易所上市的外国公司Ossur。该公司通过战略收购实现扩张，其假肢产品包括灵巧的手和假腿，45%的收入来自此类产品。此外，19%的产品来自一些支持和护套，36%的收入来自护理。因此，其年收入达到7.2亿美元，约三分之二来自价值产品。还有一家公司叫AutoBock，成立于1919年，主要产品是灵巧的手和假腿。其2022年收入为13亿欧元，主要产品包括米开朗基罗和毕加索仿生灵巧手。脑接口的技术突破本质上解耦了人类运动意图的产生、传输和执行，从而实现了复杂的动作控制，而无需机器人具有独立的运动意图。这种技术无疑会促进人形机器人硬件需求的增长，提高这类产品着陆的紧迫性和可行性，对残疾人和瘫痪者极具吸引力。

最重要的是降低成本。在北美、欧洲等消费能力较强的地区，此类产品的普及率较高；在中国市场，残疾人总数约为8万人，其中400万人适合佩戴假肢。即使只有5%的人能负担得起价格降至10万或5万的产品，他们也可以预期至少有10%的转化率。这意味着假肢市场有巨大的潜在销售机会，预计将达到数百万的销售水平。

4.发展假肢市场和脑机接口

以前大家可能还是觉得脑机接口技术离我们很远，觉得应用场景还不成熟，缺乏实际落地。然而，仅在假肢市场上，就有多达500万潜在客户。这表明对硬件改进的巨大需求对我们的投资决策产生了深远的影响。该技术的核心是信号提取，包括相关芯片和算法；中间过程是信号分析和处理，主要是脑接口设备；最后一个环是应用层，主要是执行器。自前常用的执行器用于假肢，它们可以响应用户的自然指令。

与医疗假肢领域的灵巧手和通常概念中的灵巧手相比，存在许多差异。首先，医疗假肢的设计中有明确的重量约束：人手平均重量约为400克。因此，假手的重量一般不应超过500-600克。假肢过重，用户的舒适性和体验会大大降低。因此，从重量的角度来看，医疗假肢的设计受到灵活性、电机数量和所用材料的限制。第二个区别在于假肢驱动模式的选择，医疗假肢一般不使用电缆驱动。众所周知，电缆驱动、连杆和齿轮是设计师最方便、应用最广泛的设计选择 友好。但这些方法最大的缺点是它们会导致一定程度的延迟和精度的损失。因此，在医学领域，我们看到的假肢通常由连杆驱动。

在执行器的数量方面，科研领域的假肢可能配备高达20或30台电机，但在医疗假肢中，由于重量的限制，数量一般为6或更少。同时，由于驱动器数量有限，自由度相对有限，基本的掌握功能通常只能实现。

总的来说，我们认为人形机器人正在不断发展，未来有着广阔的应用前景。脑接口的突破性进展直接促进了硬件需求的显著改善。仅在中国市场，就有400万到500万的潜在客户。如果价格适中，按20%的转化率计算，潜在销量为100万。这一数据已接近我们对中期人形机器人硬件的预期需求。

因此，这一领域值得我们高度重视。与其他应用场景相比，医疗假肢市场对产品着陆的紧迫性和需求的刚性更强。然而，与假腿相比，对灵巧手和假肢的需求可能不那么紧迫，但它们也有额外的需求驱动作用。

在投资建议方面，我们的典型制造商，包括空心杯电机，如明智电器、丁志伟创、拓邦等行星减速器和传感器领域的优秀上市公司。记录私人圈