脑机接口产品设计：从前沿性科学技术到创新型科技产品

脑机接口产品设计：从前沿性科学技术到创新型科技产品

 Product Design of BCI：from Advanced technology to Innovative tech product

前言

近年来，脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术的发展速度不断加快。从早期的医疗康复应用，到如今逐渐进入娱乐、教育和消费级市场，BCI 已经从实验室走向现实。然而，如何将这一高度前沿的技术真正转化为可用、可靠、具备市场竞争力的产品，仍然是设计师和工程师面临的重大挑战。本文将以“双钻模型”为主线，结合实际案例和市场需求，系统分析脑机接口产品的设计逻辑、难点和未来趋势。

设计框架：双钻模型的应用

双钻模型设计流程          

双钻模型包含 发现—定义—开发—交付 四个阶段，在 BCI 产品中尤为适用。

1.发现阶段：研究与洞察

与常规电子产品不同，BCI 产品由于技术和市场均未成熟，设计师在前期必须深入研究技术边界。首先，需要明确现阶段 BCI 能够实现的功能，以及相关脑区的信号特征。在了解技术原理与限制后，再进一步思考：在这些条件下，产品可以以哪些形态呈现，是否还能衍生出额外功能。例如，专注度监测依赖前额脑区信号，传统方案通常是头环。但如果转化为“智能眼罩”，不仅能实现同样的信号采集，还能融合睡眠场景，扩展产品价值。

除了技术驱动的探索，设计师还应关注市场案例。NextMind 曾推出基于 EEG 的意念操控器，后来被 Meta 收购，这证明了消费级市场对该类技术的潜在认可。这类案例可以帮助设计师从市场侧找到切入点，反向启发产品形态设计。

综上，在发现阶段，设计师应结合 技术驱动探索 与 市场驱动验证 两条路径，不断探寻可行的技术边界与用户需求，并在两者之间找到最佳切入点。

技术催生产品机会，需求催生市场机会，技术与市场共同催生出创新产品与体验          

2. 定义阶段：明确问题

在发现阶段完成技术边界和市场可能性的探索之后，接下来的关键是将模糊的研究结果转化为清晰的设计问题。这一过程不仅是“列出问题”，更是对未来产品方向的聚焦与取舍。

首先，设计师需要对目标用户群体进行精细化画像：他们是谁？他们的主要痛点是什么？他们所处的场景有哪些限制？对 医疗用户（如 ALS 患者），核心问题是如何通过便捷的交互来辅助改善基础生活技能，如移动，基础表达（冷、暖等）。对 娱乐用户（如 VR/AR 游戏玩家），则重点在于“交互的自然性与沉浸感”，如何在没有手柄的情况下实现零接触控制。

其次，需要把这些需求转化为可执行的设计约束。例如：硬件维度：电极数量与位置、佩戴舒适度、续航时长、重量控制。软件维度：交互界面逻辑、反馈机制、数据可视化方式。算法维度：信号采集的稳定性、AI 模型的个性化适配能力。在这一过程中，设计师往往要经历多轮讨论与迭代，平衡 用户价值、技术可行性与资源限制。

一些现有的产品也是遵循这样的逻辑来开发的，比如Emotiv 在早期 EEG 耳机设计中，就通过清晰的产品定义锁定目标用户为科研人员和开发者，而不是大众消费市场。这种明确的问题界定，帮助其在资源有限时优先满足了小众但刚需的客户群，从而建立起产品口碑。

产品定义思维导图          

3. 开发阶段：设计与原型

在完成产品定义之后，下一步就是将概念逐渐转化为可落地的产品方案。这一阶段既包括外观与交互等“看得见”的部分，也涉及结构设计、材料选择等“看不见”的细节。

首先是设计细化。设计师需要从外观、交互逻辑、人机工学等多个维度出发，保证产品在满足功能的同时，也具备良好的体验。例如，在设计一款 8 通道的 EEG 头戴设备时，不仅要确保电极点位与大脑区域精准对应，还要让佩戴过程足够便捷，避免复杂操作带来的挫败感。同时，重量控制、透气性、耐用性也必须纳入考虑。

其次是原型制作。原型是概念走向现实的第一步，可以通过 3D 打印、功能模块拼装或高保真 UI 界面来实现。硬件原型帮助团队验证结构与电极接触的可靠性，软件原型则能测试界面流程和交互逻辑。低保真原型侧重快速验证思路，高保真原型则用于更接近真实体验的测试。          
   例如，在开发注意力检测头环时，先通过 3D 打印快速测试佩戴舒适度，再逐步迭代出轻量化的工业级模具版本，这种方式显著缩短了研发周期。

开发阶段的价值在于 把抽象的定义转化为可见、可用的形态，并通过持续迭代不断验证设计假设，确保产品具备进入下一阶段的条件。

4.交付阶段：测试与发布

当产品进入定型阶段，就需要经历多轮测试与优化，最终交付给用户。这个阶段不仅考验产品性能，还考验团队对细节的把控。

测试与优化 是交付前的关键环节。通常需要进行跨部门协作，包括：

•软件与算法联调：验证信号采集与识别的准确率，确保模型在不同用户身上都能稳定运行。

•软硬件联调：确认界面交互、信号传输与物理结构之间的协调性。

•用户测试：让目标用户群体参与试用，收集真实反馈，发现潜在问题。          
   例如，在设计Dreamgear时，我们会让不同性别年龄的体验者在不同的环境下佩戴体验产品入睡，通过软件数据和调查问卷来判断产品的稳定性与舒适度，设计团队则根据反馈优化佩戴方式和交互逻辑。

除了功能验证，品牌与发布准备 同样重要。这个阶段需要设计完整的品牌元素，包括产品 Logo、包装、宣传手册和使用说明书等，让用户在第一次接触产品时就能感受到清晰的定位和专业感。宣传视频和发布活动也能够帮助降低用户对新技术的陌生感，增强信任度。

最终的交付，不仅意味着一个功能完善的产品，更意味着一个能够被用户接受和信任的完整体验。从内部测试到市场发布，交付阶段是产品真正“从实验室走向生活”的关键一步。

关键设计维度

下面我来介绍一下BCI产品设计上的几个关键维度

1.用户体验设计

在脑机接口产品的设计过程中，用户体验是决定产品能否被接受的关键因素。与传统电子产品不同，BCI 产品不仅涉及全新的交互方式，还直接关系到用户的身体感受和心理接受度。因此，设计师必须从多维度进行更为细致和全面的考量，确保产品既能被顺利使用，又能被长期接受。

首先是用户画像的明确。
   BCI 产品的受众人群非常的广泛，从病患到游戏玩家，再到普通消费者，他们的需求完全不同的。对于 医疗用户，例如 ALS 患者或中风康复人群，他们的首要诉求是稳定性和低学习成本。身体受限让他们无法完成复杂的操作训练，因此产品需要做到“即插即用”，同时交互结果必须高度可靠，哪怕 1% 的错误都可能影响生活质量。对于 娱乐用户，例如游戏玩家或 AR/VR 用户，他们则追求沉浸感和外观设计感。设备必须酷炫、有未来感，同时不能破坏原本的沉浸体验。比如 VR 玩家希望设备能与头显兼容，而不是增加额外负担。至于 大众健康用户，他们更注重轻便和易用，希望设备能够像耳机、眼罩或发带一样自然地融入日常生活，而不是让人感觉戴着一台“医疗设备”。因此，过于冰冷的工业设计在这一类产品中往往不被接受。

其次是交互逻辑的优化。
   BCI 产品需要在头部与用户产生直接接触，这种陌生的体验容易让初次使用者产生不确定感甚至排斥感。设计师需要通过交互逻辑来降低这种心理和操作门槛。

降低学习成本：UI 界面必须直观清晰，用户能快速判断佩戴是否正确、信号是否正常，不需要额外的学习成本。提供渐进式体验：初次使用时不必让用户马上上手复杂功能，可以先通过“专注度反馈”等简单场景建立信心，再逐渐引导他们尝试更高级的操作，甚至可以通过一些小的BCI游戏来帮助用户直观的了解产品功能。增强心理安全感：无论是硬件造型还是界面视觉，都应避免冰冷的“医疗感”，多采用柔和的线条和色彩，让产品看上去更像一件生活用品。例如在电极的设计上，尽量弱化“金属”与“器械感”，让它看起来柔和且舒适。

最后是人体工学的考量。
   BCI 产品往往需要长时间佩戴，因此人体工学设计直接影响最终体验。舒适性：重量尽可能轻，电极避免压迫皮肤，同时减少使用可能引发过敏的材料。在睡眠场景中，还要考虑用户平躺或侧躺时的舒适度，将电路等硬件尽量布置在头顶或前额位置。适配性：用户的头型、发量差异很大，设计需支持伸缩调节、柔性电极，甚至提供可替换配件，确保每个用户都能找到合适的佩戴方式。环境适应性：产品可能会在出汗、运动甚至高温环境下使用，因此需要具备透气性和防汗功能。在睡眠场景下，部分结构还要支持拆洗，保证卫生。

一些现有产品也为我们提供了启示。比如 Emotiv 的 EEG 耳机就刻意采用“耳机化”的外观，既降低了学习成本，又让用户心理负担更小，不会因为看起来像医疗设备而产生排斥。这种设计理念在消费级 BCI 产品中尤为重要。

综上所述，用户体验设计绝不是简单的“美观”或“易用”，而是涵盖了用户画像、交互逻辑和人体工学的系统性工程。只有当这三个层面同时达标，BCI 产品才能真正走出实验室，融入市场和用户的日常生活。

2.硬件设计

多技术整合的硬件设计          

BCI 产品的硬件部分往往决定了产品能否顺利走出实验室，进入日常生活。对于用户来说，硬件首先要保证信号采集的可靠性，这直接影响到设备能否真正“读懂”大脑；其次，还要兼顾佩戴舒适度和外观的可接受度，否则即使功能再强大，也很难赢得用户的长期使用。

电极与传感器是硬件设计的核心。电极的材质和形式直接决定了信号的质量。医疗级产品常常选择湿电极，因为它们在保证信噪比和稳定性方面优势明显，但问题在于湿电极寿命短，部分湿电极使用时需要涂抹导电胶，不仅繁琐而且成本高。这种方式在医院或科研场景中尚可接受，但放到消费级市场对用户的使用体验影响太大了。因此我们更多会选择干电极方案，例如金属电极、柔性电极等，它们虽然在信号精度上略逊一筹，但在使用便利性和可维护性上却更贴近日常需求。另一方面，不同功能对应的脑区并不相同，这也给硬件形态提出了严格限制。比如常见的专注度检测主要依赖前额区域的脑电信号，因此设备往往以头环或眼罩的形式出现；而运动意图识别则需要覆盖到运动皮层区域，产品形态就必须延伸到头顶部甚至后脑。

各种形态和材质的电极设计          

佩戴结构是另一大关键点。与手机、耳机等常规消费电子不同，头部佩戴产品需要面对极大的个体差异。不同用户的头围、头型、发量差异都可能导致佩戴不稳或电极接触不良。因此在设计阶段，往往需要为产品预留足够的调节空间，甚至规划不同的尺寸型号，以适配更广泛的用户群体。在材料选择上也有讲究。头部皮肤敏感且容易出汗，设计师必须在舒适度与功能性之间找到平衡，例如采用柔软、透气的织物，同时考虑清洁和维护的便利性。有些产品甚至需要支持水洗，以应对长期佩戴带来的卫生问题。

最后，随着消费级市场的推进，整合设计逐渐成为趋势。用户并不希望自己像戴着一台医疗设备那样出现在公共场合，因此设计师要尽量提高产品的集成度和美观度，让它更像一副耳机、一顶帽子或一款眼罩。在不牺牲核心功能的前提下缩小体积、隐藏复杂结构，可以显著降低用户的心理负担，让他们更容易在生活场景中自然使用。

不同通道数的多种佩戴结构设计          

3.软件与交互

如果说硬件是脑机接口的“桥梁”，那么软件就是赋予这座桥梁意义的“语言”。硬件能够准确采集信号，但如果没有直观的交互方式和易懂的反馈，用户依然无法理解自己的脑电活动，也无法真正建立与设备的信任感。因此，软件和交互设计往往决定了产品最终的使用体验。

在界面设计方面，直观性是第一要务。大多数用户对脑电信号完全陌生，如果界面过于复杂，他们很容易产生畏惧和挫败感。因此，UI 需要足够简洁，首次使用时要有清晰的引导，帮助用户完成从“陌生”到“可控”的过渡。例如，一些界面上运用动态进度条或颜色变化来提示大脑活动水平，让用户直观地看到自己的思维如何转化为交互结果，这种可视化反馈更容易让用户接受。

在交互模式上，EEG 信号本身是单向的输入，因此需要与其他反馈形式结合对用户进行一些反馈，来帮助用户建立更稳定的感知体验。常见的方式包括声音提示、震动反馈，甚至在部分实验性产品中尝试电刺激反馈。这些反馈手段与脑电信号的结合，可以让用户更快理解交互逻辑，并在操作中获得即时的正向强化。

数据与算法则是软件层面的底层支撑。以往的BCI产品对用户信号采集的连续性以及准确性有极高的要求，现在结合AI算法，使得我们可以将BCI产品面向消费端推出。通过在前期采集大量样本进行训练，算法能够在实际使用中更快地适配不同用户的脑电特征，从而提升识别的准确率和稳定性。换句话说，用户无需经历冗长的校准过程，在保证隐私的前提下就能够直接获得较为精准的交互体验。

在国内的一些睡眠辅助类产品中，软件设计就强调“极简化”的思路。通过简洁的 APP 界面和直观的反馈提示，用户能够在第一次使用时快速理解产品逻辑，从而降低心理负担。这种“低门槛”的交互方式，为 BCI 技术进入大众市场提供了借鉴。

用户使用引导界面          

4.品牌与美学

由于BCI产品现阶段还是一个技术指导形的产品，因此品牌与美学常常被放在最后一步，但它的重要性丝毫不亚于硬件与软件。对于普通用户来说，他们往往并不直接理解 EEG 信号的原理，也不会去关心算法模型的复杂度，而是通过产品的视觉形象和使用感受来建立第一印象。换句话说，品牌与美学设计决定了用户是否愿意尝试这类新兴的科技产品，并在心理上接纳它。          
视觉语言方面，BCI 产品要在“科技感”与“日常感”之间找到平衡。如果过于强调未来感与实验室风格，容易让人联想到医疗设备，产生疏离感；但如果完全抹去科技元素，又可能失去该类产品应有的创新气质。因此，在视觉语言上需要谨慎拿捏。例如，使用简洁的几何线条和低饱和度的配色，可以传达理性与专业；例如电极区域如何处理外观？是裸露出来，还是通过织物与外壳巧妙隐藏？这些选择既影响产品的美观，也影响用户的心理接受度。同样，交互提示灯光的设计不仅是美学元素，还承担着反馈和提醒的作用。通过把美学元素与功能设计融合，既能保持产品的实用性，也能增强使用过程中的愉悦感。

传播与体验延伸同样的重要，除了产品本身，品牌还体现在包装、说明书、宣传视频甚至售后服务中。包装是否让人觉得专业可靠？说明书是否通俗易懂？宣传内容是否传递了积极的生活方式？这些都影响用户对产品的整体认知。对于脑机接口这种新兴产品，良好的品牌传播尤为重要，它不仅能降低用户的陌生感，还能在潜移默化中建立信任。

品牌与美学的价值在于为冰冷的技术注入温度。一个具备科技感而又亲和的外观设计，一个让人安心的品牌调性，一种能延伸至日常生活的视觉语言，都能帮助脑机接口产品突破心理壁垒，让用户愿意真正使用并持续使用。最终，品牌与美学不仅是产品的“外衣”，更是推动这类前沿科技走向大众的重要力量。

Dreamgear绘梦仪在硬件、包装及软件上统一的品牌风格          

脑机产品设计的难点

1.原创性

与手机、耳机等常规消费电子不同，脑机接口产品几乎没有可直接参考的范式。设计师无法依赖现有产品去做改良或升级，而是必须“从零出发”。这意味着设计师不仅要具备扎实的工业设计能力，还要拥有跨学科的创新思维，能够把神经科学原理、信号处理方法与日常生活中的实际场景结合起来。举例来说，在为注意力检测设计头环时，没有现成的“最佳方案”可借鉴，设计师需要自己探索电极布局、外观造型与佩戴舒适度之间的平衡，这种高度原创的设计压力是前所未有的。

2.学科交叉性

脑机接口是一个典型的“交叉学科产物”，它融合了神经科学、信号处理、工程学与设计学等多个领域。设计师往往无法单独完成所有环节的工作，而是必须与医生、神经科学家、硬件工程师、算法团队紧密协作。一个成功的产品需要在信号稳定性、结构工程、用户体验等多个层面同时达标，任何一个环节薄弱都会拖累整体进展。对设计师而言，这种跨学科合作要求他们既要能理解不同领域的语言，又要在团队中起到“翻译”和“整合”的作用，把各方资源汇聚成完整的产品方案。

3.结构复杂性

脑机接口产品是一个高度耦合的系统。从硬件层面的传感器、电极、信号处理电路和无线通信模块，到软件层面的 AI 算法、交互界面与数据反馈，所有环节都环环相扣。任何一个环节的缺陷都会影响最终体验：如果电极接触不良，算法再先进也无用；如果通信延迟过高，用户的大脑意图就无法顺畅转化为交互结果。相比普通电子产品的模块化设计，脑机接口的耦合度更高，这给系统稳定性和产品可量产性都带来了巨大挑战。设计师必须具备系统化的思维，能够同时把握整体架构和细节落地，否则很容易在研发过程中陷入反复试错的困境。

结语

脑机接口（BCI）产品的设计，绝非 “将实验室技术简单封装为硬件” 的单向任务，而是一项需打通技术、体验、工程与伦理的跨学科、跨场景系统工程。这要求设计师在技术前沿性、用户体验友好度、工程落地可行性与伦理合规安全性四大核心维度间，找到精准的平衡支点，为产品从 “技术可行” 迈向 “场景可用” 奠定基础。

未来，随着人工智能（AI）的深度赋能、多模态交互技术的成熟迭代，以及柔性电子、生物相容性材料等前沿材料科学的突破，BCI 产品将彻底摆脱 “高科技实验品” 的标签，以多元化形态深度融入生产与生活场景：在医疗领域，它可能是贴合头皮的柔性电极片，为运动功能障碍者重建神经信号通路；在工业场景，它或许是轻量化头戴设备，让工程师通过脑电信号精准操控精密机械；在日常消费领域，它甚至可能是集成于眼镜、耳机的微型模块，实现 “意念控设备” 的无感交互。

而设计师的核心使命，正是让这项重构人机关系的颠覆性技术，以更舒适的佩戴体验、更直观的交互逻辑、更具美学价值的外在形态，自然渗透到生产协作与日常生活的每一个细节中 —— 既为制造业、医疗健康、消费电子等行业注入 “人机协同” 的新动能，也为普通人的生活带来更便捷、更个性化的智能体验，真正实现从 “技术赋能” 到 “价值普惠” 的跨越。

未来脑机接口（BCI）产品畅想          

联系我们

商务合作

bp@maschinerobot.com

简历投递

hr@maschinerobot.com

关注智姬公众号

获取更多精彩内容