机械自动化
【天工开物 智创津南】“跨界”博导正在天开津
日期:2025-11-04 06:32

  做学问靠不了命运,更没有捷径,只要最“苦”、最“笨”的体例才能出成就。这段履历不只让段峰收成了博士学位,也为他此后的科研创业打下了的底层逻辑。“有了这段经验后,我似乎就控制了‘跨界’的能力和技巧,后来无论是医学、电子、材料、软件等等,我都能敏捷地进修并把握,最终能让学问实正地为需求所用。”。

  段峰,博士生导师,南开大学医学院副院长、天津市介入脑机取智能康复沉点尝试室从任。要想晓得他有多“跨界”,让我们先来看看他的简历:本硕均就读机械工程学院内燃机专业,且保送硕士研究生并提前半年结业;之后留学日本东京大学攻读硕士和博士学位,转为细密机械工学专业,针对人工智能机械人方面展开研究,并获得日本文部科学省的全额学金;学成回国后,起头处置朝气电一体化机械人研发,并沉点关心脑机交互,正在全球范畴内初次实现了介入脑机接口灵长类动物尝试;取此同时,自从研发了垂曲起降喷气动力飞翔器,填补了国内垂曲起降喷气式动力飞翔器设想及节制范畴的空白…。

  “提到脑机接口,大师都感觉科幻奇异,其实正在领会道理之后你就不会感觉它很奥秘了。”说着,段峰向记者展现了一段视频,一名手臂带有电极片的须眉正正在“批示”机械小车前后摆布行进。“这是操纵肌电信号节制的,电极采集到人手上肌肉勾当发生的电信号,之后再通过一些手艺手段的处置,生成节制指令,就能够‘批示’小车了。”段峰向记者引见说,有一些医学常识的人该当都晓得肌电信号,这并不是什么新颖事,正在医学等范畴曾经有成熟的规模使用了,“现正在抢手的脑电信号就取肌电信号雷同,但只不外它是由大脑发出的,所以采集起来有难度,而跟着近几年的科技成长,我们才正在此有所冲破。”取保守的侵入式和非侵入式采集脑信号判然不同,段峰的“冲破”完满是本人“另辟门路”, “这还要从我上学时的履历起头说起。”。

  段峰:2022年6月25日,我们团队牵头完成了国内首款介入式脑机接口动物羊试验,冲破了介入式脑电电极、血管内脑电采集等焦点手艺,完成了支架、导管等神经介入器械产物研制,处理了保守侵入式脑机接口对脑区形成不成逆毁伤的短处。2023年5月4日,我们又完成了全球首例灵长类动物介入式脑机接面试验,实现了介入式脑电信号从被动采集到自动节制的手艺飞跃,冲破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等焦点手艺。本年8月,我们初次将介入式脑机接口授感器及无线传输模块平安取出,这标记着介入式脑机接术的平安性有了主要提拔,为该手艺的临床使用供给了保障。

  正在日本攻读博士学位期间,段峰就留意到本地生齿老龄化所带来的一系列社会问题,所以他研究的机械人就方向于陪同、康复以及办事等标的目的。“其时我就认识到我国正在不久的未来也会有如许的问题,于是正在学成后我要回国开展研究。”回国后段峰发觉,不只是老龄化,生齿基数大以致的医疗资本严重、大夫超负荷工做等问题也日益严峻,因而他将创业的标的目的转到了医疗器械范畴。“最后,我们只是做一些简单的康复医治仪器,后来取医患接触多了,我们领会到了良多问题和需求。”段峰举例说,好比脑梗的介入手术,对于大夫来说需要CT制影辅帮,这种长时间的辐射累积会风险到大夫的身体健康;而对于患者来说,手术需要的进口取栓支架费用昂扬,很多家庭承担不起。“于是,我们有针对性地开辟出了一种新型医疗器械,它不只能够大大缩短大夫的手术时间,费用还相较之前有了大幅降低。”说着,段峰从背包里拿出一根软管,向记者进行了展现,“介入式脑机接口就是由它拓展而来的,你看,软管抽出后,里面的金属伸缩网随即显露并同时打开,到这一步时我们就完成脑梗手术的环节步调了。介入脑机接口就是正在此根本上的‘升级’,我们将电极片附着正在网格的接头处,通过介入手术留正在血管内,就能够由此采集到脑电信号了。”。

  单看进修履历曾经跨度很大了,再看他所处置的范畴,无论是脑机接口仍是飞翔器,每个都需要多学科交叉融合,而段峰却能够同时正在这两个范畴取得如斯耀眼的成就,很难不让人感应惊讶。正在被问及是若何做到能通晓工科、医科、软件、材料等多个学科时,他笑着回覆道:“由于有用,所以就学了呗!”!

  正在试验过程中,尝试动物未呈现排异反映,且正在介入式脑机接口授感器被取出后仍然健康。此次试验的成功,不单验证了无线传输设备取介入式脑机接口系统的平安性和生物兼容性,并且验证了介入式脑机接口授感器能够正在不毁伤脑组织和血管的环境下被平安取出,为将来介入式脑机接术的临床使用供给了根本。所以,此次试验不单正在脑机接术研究方面取得了主要进展,并且展现了介入式脑机接口正在平安性和使用上的庞大潜力。

  采访段峰是正在他津南区海棠众创大街的办公室里,说是办公室,其实更像一个小“工场”:形形色色的机械设备、器材零件分门枚举,整个空间没有任何隔档,只要几个办公桌简单地拼正在一路。记者到访时,段峰正坐正在角落的电脑前分心地工做,也就由他现正在做的项目展开。

  段峰:脑机接口,简单来说,就是绕过外周神经和肌肉,间接正在大脑取外部设备之间成立全新的通信取节制通道。它通过捕获大脑信号并将其转换为电信号,实现消息的传输和设备节制。1924年发觉了脑电信号,但曲到上世纪90年代当前,才起头有阶段性的脑机节制呈现。侵入式,即通过打开或钻透颅骨的体例正在脑内植入电极。想采集某方面的信号,就把电极植入到响应的脑区。凡是,半年内,通过侵入式脑机接口采集到的信号比力精确,人机互动的结果也比力好,好比,节制机械臂抓取物品之类的完成度就比力高。但半年之后就欠好说了,由于电极正在脑部有必然的性,可能会排异,电极四周容易构成瘢痕组织的储蓄积累,线也会发生必然的热,容易激发炎症,对人体的也比力大。所以,它的可持续性很差,后期采集的脑电信号也会变弱,以至采不到信号,这也是侵入式脑机接口的一个致命短板。好比,网上会商比力多的,马斯克公司的试验采纳的就是侵入式,他们的试验对象是山公,后来死了。我之前也做过不异的试验,对象变成了老鼠,但老鼠半年当前也死了。所以,我认为这个侵入式的路子正在持久平安方面是有较大问题的。

  “脑机接口”近两年几次正在旧事报道中呈现,对于大部门人来说,它是“科幻且奥秘的”,正在天开津南园,天津赋力博智能科技无限公司创始人段峰(左四)率领团队,深切摸索介入式脑机接口范畴,近年来已获得多项主要进展。他“跨界”多个范畴,且正在每个范畴都大放异彩。其范畴之广,让人不由惊讶:一小我到底能有多“跨界”?!

  记者:虽然“脑机接口”近两年几次正在旧事报道中呈现,但大部门人仍认为其是“科幻且奥秘的”,可否请您从专业的角度,引见一下脑机接口。

  将来,无线传输手艺的使用将帮帮介入式脑机接口系统变得愈加便携和易用,通过识别活动皮层脑电信号节制康新生动辅帮机械人工做,为脑卒中、脑毁伤、截瘫等运能妨碍患者带来,大大提拔患者的糊口质量。我相信,这项手艺将通过医工连系打制高端医疗设备平易近族品牌,为脑疾病医疗康复范畴带来广漠的市场前景和深远的社会效益。

  段峰:正在脑机接口方面,这个范畴范畴很大,需求也大。举一个例子,好比康复医疗,患者人数多,正在脑机接话柄现的根本上加以一些辅帮的器械,就能实现失能肢体的部门或者完全活动,所以市场潜力比力大。正在我看来,康复医疗次要有两个链条,一个立异链,一个是财产链。财产链就是把高端手艺低端化,变成产物下沉,下沉当前就能普适更多的人。普适更多的人当前,正在科研上才有更多的数据,有了更多的数据当前,反馈到立异链,就能构成更好的手艺和更好的产物。我目前的方针就是搭建如许一个双链轮回的平台。所以没有焦急去做具体的产物,而是静下心来把电极搞起来,电极从动化做完当前,能够办事于良多产物。脑机接口的概念很是热,而能实正沉下心来做却很难。底层研发需要大量的资金手艺支撑,手艺还不是某一范畴的,我们需要更多的跨范畴、复合型人才,好比,正在材料、加工、机械、电、医学等范畴,至多要有两个以上的范畴交叉。所以,我但愿大师能用安然平静的心态去对待这个新颖事物,同时也欢送更多无情怀、有能力的人插手到这个范畴,大师一路踏结壮实地把脑机接口成长好。

  我们取脑机接口同时进行的项目还有垂曲起飞的智能飞翔器、大鼠的人工冬眠。正在飞翔器初次试飞成功后,我们有针对性地对其进行了优化,好比飞翔高度、续航里程、载沉限度等等,都比最后一代要更为适用。由于我们做的是载人飞翔器,为此我还特地去学了飞翔员的执照,但愿项目成功后,我能够做第一个起飞的人。将来,我们期望这个飞翔器能够正在严沉天然灾祸、复杂恶劣救援中获得推广使用。

  比拟较来说,非侵入式脑机接口由于无创就比力平安。它次要是采集汇聚到头皮概况的神经放电信号,因为这种信号采集要通过甚骨和层层组织细胞,而头皮的干扰信号也比力多,所以采集到的脑电信号不是很不变,采集一些大动做脑电信号还能够,可是时间一长,或者识别精细一些的动做,就不可了。这类我们之前也做过,用驾驶员的脑电信号来开车,试验成果很是成功,正在短时间的封锁场地内汽车能够平稳行进。但也如适才所说,时间一长,头皮出汗、排泄油脂、导电膏水分挥发、车波动导致的电极松动等要素就影响了脑电信号。

  近年来,我率领团队深切摸索介入式脑机接口范畴,已获得多项主要进展。次要的内容包罗,将无线传输设备植入尝试动物皮下,并将采集到的介入式脑电信号通过无线传输设备传出,实现了不变、高效的信号传输;通过介入手术将先前导入羊颅内血管壁上的介入式脑机接口授感器平安取出,整个过程正在DSA制影指导下进行,确保了手术过程的平安性。

  胡适曾说:“怕什么谬误无限,进一步有一步的欢喜;怕什么前漫漫,走一步有一步的欣喜。”正在记者看来,这句话用来描述段峰再合适不外。没有什么苍茫和忧愁,有用就去学、有需要就去做,这种活力取动力使得段峰正在十几年中一直不竭有原创性科研产出。而“跨界”对于他来说亦是过程,不、不设限,永久正在为逃求现实需要而步履着。

  大鼠的人工冬眠目前还正在试验阶段,后续我们打算将这个项目跟介入式脑机接口连系,把特殊刺激信号通过血管内的电极刺激,来影响全脑。我们等候能通过这种体例大脑,让人“冬眠”, 从而为大夫争取更多的救治时间,提高伤患者的率。



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