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醫療行業應用解讀 | 腦機接口器件典型顯微分析應用
腦機接口（Brain-Computer Interface，簡稱BCI）技術作為“十四五”規劃綱要中重點發展的“腦科學與類腦研究”領域的關鍵技術之一，被形象地譽為大腦與外部設備之間的“信息高速公路”。2025年以來，隨著人工智能、神經生物學、傳感器等技術提升，一位漸凍癥患者僅憑腦電波，在屏幕上敲出 “我想活下去”，癱瘓病人通過腦機接口操控機械臂舉杯飲水，失去四肢的受試者用意念玩游戲 …… 這些曾出現在科幻電影里的場景，正逐步走進我們的生活。
隨著2025年8月工業和信息化部、國家發展改革委等七部門聯合發布《關于推動腦機接口產業創新發展的實施意見》，將從政策層面按下加速鍵，以推動腦機接口關鍵技術取得突破《意見》不僅為腦機接口行業的健康發展提供了有力保障，也為各參與主體指明了發展方向，其中五大任務攻關里面重點強調了要加強腦機接口基礎軟硬件攻關，創新腦機信號傳感元件，突破腦機關鍵芯片，夯實軟件算法底座技術等。蔡司工業質量解決方案聯合深圳市中科先見醫療科技有限公司（后簡稱“中科先見”）持續在腦機接口底層技術方面長期緊密合作，中科先見在腦機接口的芯片、封裝、注塑、無線傳輸、柔性電極、納米修飾，動物臨床實驗等方面有十余年的研發產業化沉淀；蔡司則為核心器件的檢測評估等發揮了重要價值。
腦機接口陶瓷封裝器件的
無損檢測技術需求
腦機接口（BCI）陶瓷器件（如氧化鋁、氧化鋯、氮化鋁等）因兼具高生物相容性、優異絕緣性及精密加工潛力，成為封裝基板、封裝外殼、絕緣層或信號傳輸元件的理想選擇。然而，其實際應用仍面臨多維度的質量挑戰，需從材料到工藝進行系統性優化。
腦機接口陶瓷器件的
核心挑戰及檢測需求
腦機接口陶瓷器件在燒結、加工、以及使用過程中可能產生內部缺陷（如孔隙、裂紋、夾雜物等），這些缺陷可嚴重影響其氣密性、結構完整性、長期可靠性和電氣性能，最終可能影響腦機接口器件性能，甚至對植入者造成風險。
然而，腦機接口陶瓷器件通常整體尺寸微小（毫米至厘米級），內部缺陷可極其細微（微米級甚至亞微米級）。陶瓷器件采用常規方法需先進行鑲嵌包埋、切割、研磨拋光等手段，再用顯微鏡進行觀察，整體操作流程復雜耗時，破壞后的樣品將無法用于后續檢驗或制造流程，且此類腦機接口器件價格昂貴應避免有損的物理切割。此外，陶瓷器件中集成了金屬饋通連接、電極或導線等，采用射線則需考慮金屬偽影影響，以避免干擾周邊陶瓷區域的成像質量及掩蓋附近的缺陷。因此，亟需一種既能保障樣品完好，又能高精度識別缺陷的檢測方案，以守住陶瓷器件的性能底線。
性能保障的核心解決方案：
X射線顯微鏡技術
X射線顯微鏡因其無損、高分辨率以及高襯度三維成像分析能力，在以上挑戰及需求中發揮著至關重要的作用，以 ZEISS Versa X 射線顯微鏡為典型代表，其可滿足陶瓷以及陶瓷與鉑金等饋通接合面的內部微孔隙分析要求，以確保內部結構的氣密性。
▲中科先見腦機接口小型化的陶瓷饋通件測試裝夾固定狀態，圖片來源：中科先見
采用X射線顯微鏡技術將避免對樣品進行復雜耗時的樹脂鑲嵌包埋及破壞性物理切割作業，確保樣品完好以便用于后續的測試流程，且能夠對整個樣品的外形和內部結構進行細致的掃描建模，后期可以選擇任意截面進行觀測，清晰顯示內部微細孔隙、裂紋、夾雜物等傳統檢測方法難以精確定位和表征的缺陷，對于集成金屬偽影，借助于射線硬化校正模塊可最大化降低偽影的影響。不僅如此，更可精準測量缺陷（如孔隙直徑、裂縫寬度及長度）的尺寸，達到微米甚至亞微米級別。
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此解決方案的技術特點主要體現于五個方面：
借助X射線計算機斷層掃描實現無損的三維成像分析；
閃爍體與光學物鏡耦合，實現幾何放大+光學放大的兩級放大系統，確保大樣品及大工作距離仍維持高分辨成像；
多個不同放大倍率的物鏡均配備優化的閃爍體，提供高襯度細節；
快速掃描模式實現高效的連續旋轉及圖像采集，顯著提升掃描速度；
結合多樣化的功能模塊包括射線硬化校正、深度學習技術提升圖像質量及成像效率。
▲蔡司Versa系列高分辨X射線顯微鏡
針對腦機接口關鍵器件（包括腦機接口電極、芯片、供電單元、結構件以及神經調控類產品元件等）的無損檢測分析要求，X射線顯微鏡提供了強大且難以替代的高分辨無損三維檢測能力。其可精準洞悉及量化孔隙、裂紋、夾雜物、分層等缺陷，對于優化制造工藝、進行失效分析、實施嚴格的質量控制。中科先見腦機接口團隊攜手蔡司，通過嚴格把控陶瓷封裝器件的缺陷閾值，可避免因性能失效導致的液體滲透、組織炎癥等風險，最終有助于提升腦機接口設備在人體內長期（10 年）安全可靠運行，為腦機接口走向臨床提供關鍵的性能保障。
腦機接口柔性電極的
無損檢測技術需求
作為腦機接口（BCI）植入體最重要的器件之一，柔性微電極植入體內的時間長達十年之久，對其表面形貌及可靠性需要一個客觀精準的評估。
柔性電極的
核心技術挑戰及檢測需求
柔性微電極通常需要經過特殊表面處理工藝，以增強其導電性或連接穩定性。例如通過多種電化學方法，生長致密的納米鉑枝晶，實現足夠大的比表面積及最佳的機械強度，確保具備長期植入可靠性，滿足精準神經刺激/傳感要求，可以顯著地降低界面阻抗及提升電荷存儲容量(CSC)。電極幾何形狀、表面形貌對阻抗、信噪比、刺激效率至關重要，然而微觀形貌難以用常規手段觀察，尤其對于微納米尺度的界面表征及長期穩定性方面，例如枝晶結構通常在納米至微米級，且形貌具有高復雜性，此外，微電極制造過程中可能引入微細裂縫、微孔洞、以及涂層的均勻及完整性都需關注及分析驗證。
應用解決方案
因其高分辨率、表面形貌分析以及材料表征能力，中科先見腦機接口團隊借助蔡司的電子顯微鏡，在柔性電極的以上檢測需求中發揮著至關重要的作用，包括制造缺陷分析、斷口分析、腐蝕產物分析、涂層均勻性評估、黏附力分析，孔隙結構控制、微納米結構驗證等。
▲腦機接口柔性微電極陣列，圖片來源：中科先見
以ZEISS EVO / ZEISS Sigma蔡司掃描電鏡及ZEISS ZEN core 蔡司顯微鏡全面成像及分析軟件平臺為核心，實現 “優勢驗證 - 缺陷排查 - 工藝優化” 的閉環。可滿足多品類腦機接口電極表面微納修飾分析要求，僅需將各電極樣品放置于電鏡倉室樣品臺之上即可開啟高分辨的微納表面修飾分析之旅，從成像、微區形貌、能譜分析到AI處理，全方位解決腦機接口各類檢驗分析難題。
▲電極（提升電荷存儲，降低界面阻抗）微納表面修飾掃描電鏡效果圖，圖片來源：中科先見
此解決方案的技術特點主要體現于四個方面：
高穩定及高分辨成像能力，結合多探測器配置獲取形貌、成份、晶體取向等各層次的襯度信息；
支持多樣品測試的大樣品倉及多樣化電極樣品適用性（硬質電極、柔性電極、多功能集成電極）；
優化的能譜（EDS）探測幾何設計，確保更佳工作距離及更高效的能譜探測效率；
光鏡與電鏡的關聯分析，兼顧光電鏡優勢，無縫聯動，實現感興趣區域的高效分析。
▲蔡司鎢燈絲掃描電鏡ZEISS EVO及場發射掃描電鏡ZEISS Sigma
通過電子顯微鏡技術的微納米級表面形貌及成分分析，為微電極表面修飾提供更深層次的解析手段，可系統性解決柔性微電極從材料設計到長期植入中的關鍵挑戰，識別制造中潛在缺陷，提升制造良率，推動腦機接口器件向微型化、柔性化、高穩定性、長壽命、高通量集成等方向發展。點擊預約腦機接口樣件演示
覆蓋多應用場景的
整體解決方案
蔡司針對腦機接口及神經調控產品的研發、生產、質量實驗室等多元應用場景，整合光學顯微鏡、掃描電鏡、光學系統、坐標測量機、復合式測量機、X 射線及工業 CT 系統等多維度產品平臺，持續探索開發全新應用方向。覆蓋從微米到納米的尺度范圍、從二維到三維的觀測維度、從表面到內部的分析深度、從有損到無損的檢測方式，憑借豐富的檢測、測量及分析手段，為腦機接口器件制造商、科研和檢驗機構的提供高效研發和高質量生產的核心賦能。
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蔡司工業質量解決方案
及中科先見介紹
蔡司醫療行業質量解決方案覆蓋金屬加工、注塑及增材制造等多種工藝，在醫療行業各個應用領域提供全方位工業質量解決方案，滿足醫療產業對產品質量管控各環節所提出的多樣化需求，賦能客戶跨越醫療質量保證難關，助力客戶追尋精準醫療的奧秘，為生命健康護航！同時，蔡司擁有豐富的產品線，包含顯微鏡，藍光掃描儀，三坐標，工業CT，助力全面解決醫療行業客戶面臨的質量挑戰與痛點。
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中科先見視覺重見團隊，由兩院院士領銜的廣東省創新團隊與深圳市孔雀團隊聯合組建而成。依托國內外超億元資金投入，經過十余年持續技術攻關，中科先見腦機接口團隊從芯片設計與生產、陶瓷封裝、硅膠注塑、無線傳輸、柔性電極、納米修飾、到動物臨床實驗等全流程底層工程化技術，為腦機接口及三類植入體領域的中下游企業與機構，提供覆蓋研發到應用的全鏈條技術支持與服務。
▲中科先見視覺重見產品技術圖譜，圖片來源：中科先見
如需獲取腦機接口零部件相關解決方案，歡迎咨詢蔡司 IQS 代理商蘇州匯芯技術有限公司工作人員。
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