JP2016539698A - 検知および療法送達のための伸縮可能な集積回路を有するシステム、方法およびデバイス - Google Patents

検知および療法送達のための伸縮可能な集積回路を有するシステム、方法およびデバイス Download PDF

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Abstract

検知、診断および治療能力の強化のための能動デバイスのアレイを含む、伸縮可能なまたは柔軟な回路を統合するシステム、デバイスおよび方法が提示される。本発明は、管腔の内壁、または脳、または心臓の表面などの対象の組織とのコンフォーマルな検知接触を可能にする。そのような直接的なコンフォーマルな接触は、測定および療法の送達の精度を増大させる。さらに、本発明は、同じ基板上における検知デバイスと治療デバイスとの両方の組み込みを可能にし、病変組織の治療をより速くし、かつ同じ手順を実行するためのデバイスをより少なくすることができる。

Description

本発明は、検知もしくは治療デバイス内または検知もしくは治療デバイス上にある、拡大可能である柔軟なまたは伸縮可能な基板上のセンサまたはエフェクタアレイを備える拡大可能または伸縮可能な集積回路を利用するシステム、装置および方法に関する。
消化器系と関連付けられる状態、心循環系に関連する状態、神経系への損傷、癌などに関連するものを含む各種の病状の診断および治療では、高品質の医療データ検知および撮像が重要になった。現在の検知および治療デバイスは、検知、撮像および治療機能に関連する精巧さの欠如に起因する様々な欠点を抱えている。これらの欠点の１つは、そのようなデバイスでは、測定または治療されている身体の部位との直接的なまたはコンフォーマルな接触を実現できないことである。そのようなデバイスの直接的なまたはコンフォーマルな接触を実現できない原因は、部分的には、デバイスおよび付随回路の剛性という性質にある。この剛性により、デバイスは、容易に明らかであるように、形状およびサイズを変化できる、ならびに柔らかい、しなやかな、湾曲したおよび／または不規則な形状であり得る人間の組織に適合させることおよび／または直接接触させることができない。従って、そのような剛性により、測定の精度および治療の有効性が損なわれる。従って、柔軟なおよび／または伸縮可能なシステムを採用するデバイス、システムおよび方法が望ましい。
そのような柔軟なおよび／または伸縮可能な手法に従うカテゴリの例は、中でも特に、内視鏡検査、血管検査および治療、神経治療および検査、組織スクリーニング、心臓アブレーションおよびマッピング、コンフォーマルな外部組織検知およびマッピングを含む。制御された薬送達およびアブレーションなどの制御された送達療法もまた、本明細書で実証されるように、高度に統合された伸縮可能な電子機器から利益を得ることになる。
伸縮可能なおよび／または柔軟な電子機器は、上記および本明細書で説明される短所の多くを軽減するかまたは解決することができる。そのような技法は、上記の分野に適用することも、統合された検知および作動手段によって改善されるであろう生理学的検知、医療診断または治療の任意の分野に適用することもできる。本発明は、人間と動物との両方の治療に同様に適用される。ある実施形態では、本発明は、非医療分野にも適用することができる。
本明細書では、生理学的検知、健康関連パラメータの検出および治療措置の送達を含む、検知の改善のための伸縮可能なおよび／または柔軟な回路を採用する方法、システムおよびデバイスが開示される。実施形態では、回路は、伸縮可能な、柔軟な、拡大可能なおよび／または膨張可能な基板上に配置される。実施形態では、回路は、互いに電子的に連通する電子デバイス（能動デバイスであり得る）を備え、電子デバイスは、出力を生成し、そのような出力を表示すること、治療措置を送達すること、生理学的パラメータに関するデータを生成することおよび／または健康関連の状態についての判断を行うことを出力手段に行わせるようにプログラムされるかまたは構成される。本発明の実施形態は、処理手段と連通する格納手段を含み得る。処理手段は、能動デバイスによって生成されたデータおよび出力データの少なくとも１つを格納手段に格納させ、格納データに関連する出力データを生成することができる。処理手段は、能動デバイスによって生成されたデータおよび出力データの少なくとも１つを集計させ、集計データに関連する出力データを生成することができる。
以下では、すべてではないがいくつかの実施形態を要約する。
本発明の実施形態では、方法およびシステムは、対象の身体の組織の態様を検出および測定するための装置を含み、装置は、伸縮可能な回路がその上に配置される拡大可能な基板であって、回路が前記組織の表面に適合すると機能状態を維持するように構成され、前記回路が、前記組織とのコンフォーマルな接触を有する際に前記組織のパラメータを示すデータを検出するための検知デバイスであり得るデバイスおよび視覚データを生成する画像デバイスのアレイを含む、基板と、前記回路と電子的に連通し、前記組織のパラメータを示すデータおよび視覚データを受信する処理手段と、前記処理手段と電子的に連通する出力手段とを含む。処理手段は、前記組織のパラメータを示すデータから出力データを生成して表示するように構成される。
本発明の実施形態では、方法およびシステムは、対象の身体の組織の態様を測定および検出するための装置を含む。装置は、組織の表面に適合すると機能状態を維持するように構成された回路を含む伸縮可能な基板を含む。回路は、接触センサを含む検知デバイスの第１のアレイを含み、接触センサは、アレイが組織と接触していることを示すデータを生成し、接触エリアを示すデータを生成する。回路は、組織のパラメータを示すデータを検出する検知デバイスの第２のアレイをさらに含む。また、装置は、データを受信し、第２のアレイの検知デバイスを起動させるために回路と電子的に連通する処理手段も含む。
本発明の態様では、方法およびシステムは、組織に療法を送達するための装置を含む。装置は、回路を含む伸縮可能な基板を含み、回路は、療法を送達することができ、組織の表面に適合すると機能状態を維持するように構成される。装置は、療法を送達するための手段を起動するというオペレータからのコマンドを受信するように構成されたユーザインタフェースと、回路およびユーザインタフェース（オペレータからコマンドを受信し、そのコマンドに基づいて療法を送達するための手段を起動する）と電子的に連通する処理手段とを含む。
本発明の態様では、方法およびシステムは、組織に除去療法を送達するための装置を含む。装置は、伸縮可能な回路を含む伸縮可能な基板を含み、伸縮可能な回路は、除去療法を送達するための手段と、組織の導電を示すデータを生成するセンサのアレイとを含み、組織の表面に適合すると機能状態を維持するように構成される。装置は、除去療法を送達するための手段を起動するというオペレータからのコマンドを受信するように構成されたユーザインタフェースを含む出力手段を含む。装置は、組織の導電を示すデータに基づいて組織の導電経路のマップを生成して出力手段に表示させるための処理手段を含む。処理手段は、回路および出力手段と電子的に連通する。
実施形態では、処理手段は、除去療法を送達するように前記手段を起動するというオペレータからのコマンドに基づいて除去療法を送達するための手段を起動するようにさらに構成される。実施形態では、処理手段は、異常な特性を有する組織のエリアを決定するようにさらに構成される。さらに、実施形態では、組織は心臓組織であり、異常な特性は心臓組織の不整脈領域を含む。
実施形態では、処理手段は、除去療法を送達するための組織のエリアを推奨するようにさらに構成される。さらに、実施形態では、推奨は、組織の導電を示すデータに部分的に基づく。実施形態では、推奨は、異常な特性を有する組織のエリアに部分的に基づく。さらに、実施形態では、ユーザインタフェースは、オペレータに推奨を提供する。実施形態では、ユーザインタフェースは、除去療法を送達するための組織上のエリアを選択するための手段を備える。実施形態では、除去療法を送達するための組織上のエリアを選択するための手段は、除去療法を送達するための推奨されたエリアのグラフ描写である。
本発明の態様では、方法およびシステムは、個人の生理学的パラメータをモニタするためのデバイスを含み、デバイスは、シート状の基板を含み、シート状の基板には、個人の身体への取り付けのための接着剤が提供され、個人の身体の輪郭に適合させることができる。基板は、基板が個人の身体の輪郭に適合すると機能状態を維持するように構成された検知デバイスを含むデバイスのアレイを含む伸縮可能な回路を含む。デバイスは、処理手段を含み、処理手段は、検知デバイスと連通し、検知デバイスから受信されたデータに基づいて出力を生成する。
本発明の態様では、方法およびシステムは、テープ状の基板を含むフレキシブルＥＣＧモニタリングデバイスを含み、テープ状の基板には、個人の身体への取り付けのための接着剤が提供され、個人の身体の輪郭に適合させることができる。基板は、個人の心臓のＥＣＧ信号に関連するデータを生成するための電極を含む。デバイスは、個人の心臓のＥＣＧ信号に関連するデータをワイヤレスで送信するためのトランスミッタと、個人の心臓のＥＣＧ信号に関連するデータを受信するためのリモート処理ユニットとを含む。
本発明の別の態様では、方法およびシステムは、組織を除去するための方法を含む。方法は、組織とコンフォーマルな接触を有するようにアブレーション手段を備える伸縮可能な回路を配置するステップと、アブレーション手段が組織とコンフォーマルな接触を有する状態で、アブレーション手段を起動するステップとからなる。
本発明の別の態様では、方法およびシステムは、組織を正確に除去するための方法を含む。方法は、組織とコンフォーマルな接触を有するように導電センサのアレイおよびアブレーション手段を含むデバイスを配置するステップと、導電センサからのデータを用いて組織の異常を判断するステップと、異常な組織を除去するための前記アブレーション手段を起動するステップとからなる。
本発明の別の態様では、方法およびシステムは、組織を正確に除去するための方法を含む。方法は、組織とコンフォーマルな接触を有するように導電センサのアレイおよびアブレーション手段を含むデバイスを配置するステップと、導電センサからのデータを用いて組織の異常を判断するステップと、組織の異常の判断に基づいて除去するための組織のエリアに関する推奨を提供するステップと、除去するための組織のエリアを選択するためのインタフェースを提供するステップと、インタフェースで選択されたエリアに基づいて異常な組織を除去するためのアブレーション手段を起動するステップとからなる。
これらおよび他の発明は、以下の開示において明らかになるであろう。
本発明は、添付の図と併せて取り入れられる以下の説明および添付の請求項から、より詳細に明らかになるであろう。これらの図は単に本発明の例示的な実施形態を描写することを理解し、従って、それらの図は、その範囲を限定するものと見なしてはならない。本発明のコンポーネントは、本明細書の図で一般的に説明され示されるように、多種多様な異なる構成で配列および設計できることが容易に理解されよう。それにもかかわらず、本発明は、添付の図の使用を通じて、追加の特異性および詳細を用いて説明および解説されよう。
本発明の実施形態の概略的な描写である。 回路のあるノードが対象組織との接触に基づいて起動される本発明の実施形態を描写する。 組織上の対象のエリアをグラフで表すためおよび治療上の推奨を提供するための本発明の実施形態を描写する。 座屈した相互接続を描写する。 ３Ａ〜３Ｅは、伸縮可能な相互接続部を有するエラストマー基板上にマウントされた半導体アイランドを有する伸縮可能な電子機器構成を描写する。 極めて伸縮可能な相互接続部を描写する。 拡大可能なエラストマー基板との隆起した伸縮可能な相互接続部を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 エラストマースタンプ上の接着剤の制御のための方法を描写する。 ７Ａ〜７Ｂは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ７Ｃ〜７Ｄは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ７Ｅ〜７Ｆは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ７Ｇ〜７Ｈは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ７Ｉ〜７Ｊは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ７Ｋは、伸縮処理を介して画像センサを作成するプロセスを示す。 ＣＭＯＳアクティブピクセルの図解である。 第２のＣＭＯＳアクティブピクセルの図解である。 １つのアイランドあたり１つのピクセルを有する相互接続されたピクセルアレイの図解である。 １つのアイランドあたり４つのピクセルを有する相互接続されたピクセルアレイの一例の図解である。 １つのアイランドあたり４つのピクセルを有する相互接続されたピクセルアレイの別の例の図解である。 １つのアイランドあたり４つのピクセルを有する相互接続されたピクセルアレイの別の例の図解である。 ＣＭＯＳイメージャの典型的なアーキテクチャの図解である。 背面照射概念の図解を描写する。 背面照射概念の図解を描写する。 １６Ａ〜１６Ｂは、「伸縮処理された」撮像アレイをＢＧＡの湾曲面上に転写印刷するための方法およびＢＧＡパッケージ化された湾曲状の画像センサの製作に必要な後続ステップを概説する。 １６Ｃ〜１６Ｄは、「伸縮処理された」撮像アレイをＢＧＡの湾曲面上に転写印刷するための方法およびＢＧＡパッケージ化された湾曲状の画像センサの製作に必要な後続ステップを概説する。 １６Ｅ〜１６Ｆは、「伸縮処理された」撮像アレイをＢＧＡの湾曲面上に転写印刷するための方法およびＢＧＡパッケージ化された湾曲状の画像センサの製作に必要な後続ステップを概説する。 １６Ｇ〜１６Ｈは、「伸縮処理された」撮像アレイをＢＧＡの湾曲面上に転写印刷するための方法およびＢＧＡパッケージ化された湾曲状の画像センサの製作に必要な後続ステップを概説する。 伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作するための方法のステップを概説する。 伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作するための方法のステップを概説する。 １８Ａ〜１８Ｂは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、それをＢＧＡパッケージに組み込むための方法のステップを概説する。 １８Ｃ〜１８Ｄは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、それをＢＧＡパッケージに組み込むための方法のステップを概説する。 １８Ｅ〜１８Ｆは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、それをＢＧＡパッケージに組み込むための方法のステップを概説する。 伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、それをＢＧＡパッケージに組み込むための方法のステップを概説する。 伸縮処理された画像センサから製作された湾曲状の背面照射イメージャをＢＧＡパッケージに組み込むための方法を概説する。 伸縮処理された画像センサから製作された湾曲状の背面照射イメージャをＢＧＡパッケージに組み込むための方法を概説する。 伸縮処理された画像センサから製作された湾曲状の背面照射イメージャをＢＧＡパッケージに組み込むための方法を概説する。 ２１Ａ〜２１Ｂは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、次いで、それをＢＧＡパッケージに組み込むためのプロセスの概要である。 ２１Ｃ〜２１Ｄは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、次いで、それをＢＧＡパッケージに組み込むためのプロセスの概要である。 ２１Ｅ〜２１Ｆは、伸縮処理された画像センサから湾曲状の背面照射イメージャを製作し、次いで、それをＢＧＡパッケージに組み込むためのプロセスの概要である。 ２２Ａ〜２２Ｂは、カラーフィルタもマイクロレンズも有さない背面照射イメージャを作成するプロセスを示す。 ２２Ｃ〜２２Ｄは、カラーフィルタもマイクロレンズも有さない背面照射イメージャを作成するプロセスを示す。 ２２Ｅは、カラーフィルタもマイクロレンズも有さない背面照射イメージャを作成するプロセスを示す。 ２３Ａ〜２３Ｂは、カラーフィルタもレンズも有さない背面照射イメージャを作成するための第２の方法を示す。 ２３Ｃ〜２３Ｄは、カラーフィルタもレンズも有さない背面照射イメージャを作成するための第２の方法を示す。 ２３Ｅ〜２３Ｆは、カラーフィルタもレンズも有さない背面照射イメージャを作成するための第２の方法を示す。 ２４Ａ〜２４Ｂは、平面状の背面照射画像センサを作成するための方法を示す。 ２４Ｃ〜２４Ｄは、平面状の背面照射画像センサを作成するための方法を示す。 ２４Ｅ〜２４Ｆは、平面状の背面照射画像センサを作成するための方法を示す。 湾曲状の撮像アレイを使用してカメラモジュールを作成するための方法を示す。 湾曲状の撮像アレイを使用してカメラモジュールを作成するための方法を示す。 伸縮可能な相互接続部の非平面状の電子構造のための実施形態を描写する。 半導体要素の相互接続されたアイランドを使用する伸縮可能な非平面状の電子画像デバイスの製作プロセスのための実施形態を描写する。 伸縮可能な相互接続部を有する単一ピクセルの非平面状の電子撮像アレイのための実施形態を描写する。 伸縮可能な相互接続部を有する複数ピクセルの非平面状の電子撮像アレイのための実施形態を描写する。 平面状の電子画像デバイスを置き換えるための伸縮可能な非平面状の電子画像デバイスのための実施形態を描写する。 その表面が機械作動によって変化する伸縮可能な非平面状の電子撮像構造のための実施形態を描写する。 転写印刷を使用する伸縮可能な非平面状の電子画像デバイスの製作プロセスのための実施形態を描写する。 転写印刷を使用する平面状の電子背面照射画像デバイスの製作プロセスのための実施形態を描写する。 伸縮可能な回路がバルーンカテーテルに塗布される本発明の実施形態を描写し、バルーンカテーテルは収縮している。 図３４Ａに示される回路の拡大図である。 伸縮可能な回路がバルーンカテーテルに塗布される本発明の実施形態を描写し、バルーンカテーテルは膨張している。 バルーンの表面を包み込むＰＤＭＳ層を有するバルーンの側面図を示す。 カテーテル、バルーンの表面およびバルーンに塗布された薄いＰＤＭＳ層を示す断面図である。 伸縮可能な回路をカテーテルバルーンの表面に塗布するためのプロセスを描写する。 膨張状態にあるカテーテルバルーンの表面上の伸縮可能な回路の例を描写し、回路の相互接続部は、膨張によって基板と実質的に同一平面上にある。 収縮状態にあるカテーテルバルーンの表面上の伸縮可能な回路の例を描写し、回路の相互接続部は、座屈し、収縮によって課される圧縮力を受けている。 本発明の実施形態で利用される圧力センサの実施形態である。 本発明の実施形態による３管腔カテーテルの断面図である。 本発明の実施形態によるマルチプレクサを概略的に描写する。 基板が巻き付けられている本発明の実施形態を描写する。 基板が巻き付けられている本発明の実施形態を描写する。 対象の心臓の左心房に配備されている図４１Ａおよび４１Ｂのデバイスを描写する。 対象の心臓の左心房に配備されている図４１Ａおよび４１Ｂのデバイスを描写する。 対象の心臓の左心房に配備されている本発明の実施形態を描写し、基板は膨張可能である。 対象の心臓の左心房に配備されている本発明の実施形態を描写し、基板は膨張可能である。 対象の心臓に配備された折り畳み可能なおよび拡大可能なデバイスの実施形態を示す。 デバイスの心外膜の実施形態の展開の例を描写する。 デバイスの心外膜の実施形態の展開の別の例を描写する。 異常な活動を示すためおよび／または治療活動を推奨するためのインタフェースを有する本発明の実施形態を描写する。 神経補綴に関与する本発明の実施形態の概略的な描写である。 本発明の実施形態のための回路図である。 本発明の実施形態による電子デバイスのアレイを動作するためのプロセスを描写する。 神経補綴に関与する本発明の実施形態を描写する。 治療剤を保持および送達するための貯蔵所を、前記治療剤を送達するように回路によって制御されたバルブと共に有する本発明の実施形態を描写する。 本発明の実施形態による、曲線回路を組み立てるためのプロセスを描写する。 本発明の実施形態による、回路の曲線アレイを内視鏡デバイスに塗布するためのプロセスの例を描写する。 本発明の別の実施形態による、回路の曲線アレイを内視鏡デバイスに塗布するためのプロセスの別の例を描写する。 本発明による内視鏡デバイスの実施形態を描写する。 本発明の実施形態による組織スクリーニングデバイスを描写する。 本発明の実施形態の一部を形成し得るワイヤレスＲＦモジュールの概略図である。 ＥＣＧモニタとして使用するように構成された本発明の別の実施形態を描写する。 本明細書の原理による金属蛇行相互接続を有するコンフォーマル電極の高密度アレイを示す。 本明細書で説明される原理による装置および方法の心内膜への適用例を示す。 本明細書で説明される原理による装置および方法の心内膜への適用例を示す。 本明細書で説明される原理による装置および方法の心内膜への適用例を示す。 本明細書で説明される原理による、歪みセンサ／ゲージを含む装置の例を示す。 本明細書で説明される原理による、歪みセンサ／ゲージを含む装置の例を示す。 本明細書で説明される原理による、歪みセンサ／ゲージを含む装置の例を示す。 本明細書で説明される原理による、温度センサおよびワイヤレス通信用のＲＦコンポーネントを含む検知方法の例を示す。 本明細書で説明される原理による、温度センサおよびワイヤレス通信用のＲＦコンポーネントを含む検知方法の例を示す。 本明細書で説明される原理による、温度センサおよびワイヤレス通信用のＲＦコンポーネントを含む検知方法の例を示す。
本発明の詳細な実施形態が本明細書で開示されるが、開示される実施形態は本発明の単なる例示であり、様々な形態で具体化できることを理解されたい。従って、本明細書で開示される特定の構造上および機能上の詳細は、限定するものと解釈してはならず、単に、請求項の基礎として、および事実上適切に詳述された構造で本発明を様々に採用するための当業者への教示の代表的な基礎として解釈されたい。さらに、本明細書で使用される用語および語句は、限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明の理解可能な説明を提供することを意図するものである。
「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という用語は、本明細書で使用される場合は、１つまたは複数として定義される。「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」という用語は、本明細書で使用される場合は、少なくとも第２のまたはそれ以外のものとして定義される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および／または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合は、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（すなわち、開放移行）として定義される。「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」または「動作可能に結合された（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、本明細書で使用される場合は、接続されたとして定義され、必ずしも、直接的なものでなくともよく、必ずしも、機械的なまたは物理的なものでなくともよい。「電子的な連通（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」は、物理的接続、ワイヤレス接続またはそれらの組合せを通じて、データを運ぶかまたはそうでなければ送信することができる状態である。
本明細書で説明されるように、本発明は、柔軟な、拡大可能なまたは膨張可能な表面上の柔軟なおよび／または伸縮可能な電子回路を利用するデバイス、システムおよび方法を含む。本発明を参照すると、「伸縮可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）」という用語ならびにその語根および派生語は、回路またはそのコンポーネントを修正するために使用される際に、引き裂かれることも、壊れることもなく、長くするかまたは広くすることが可能な軟性または弾性特性を有する回路および／またはそのコンポーネントを説明し、伸縮するか、膨張するかまたはそうでなければ拡大するかをそれぞれ行う伸縮可能な、膨張可能なまたはそうでなければ拡大可能な表面に適用される際に伸縮可能な、膨張可能なまたは拡大可能な表面に順応して機能状態を維持できるように構成されたコンポーネントを有する回路（上記で述べられるように、コンポーネント自体が個別に伸縮可能であるかどうかにかかわらず）を包含することが意図される。「拡大可能な（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ）」という用語ならびにその語根および派生語もまた、回路またはそのコンポーネントを修正するために使用される際に、上記に帰する意味を有することが意図される。従って、「伸縮する（ｓｔｒｅｔｃｈ）」および「拡大する（ｅｘｐａｎｄ）」ならびにそれらのすべての派生語は、本発明を参照する際には交換可能に使用することができる。「柔軟な、フレキシブル、可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）」という用語ならびにその語根および派生語は、回路またはそのコンポーネントを修正するために使用される際に、壊れることもなく、屈曲することが可能な回路および／またはそのコンポーネントを説明し、曲がるかまたはそうでなければ屈曲する柔軟な表面に適用される際に柔軟な表面に順応して機能状態を維持できるように構成されたコンポーネントを有する回路（上記で述べられるように、コンポーネント自体が個別に柔軟であるかどうかにかかわらず）を包含することにもなっている。実施形態では、低性能の「伸縮可能な」では、これは、破砕することもなく、０．５％より大きく歪む材料につながり得、高性能では、電気性能を劣化することもなく、１００，０００％伸縮する構造につながり得る。「屈曲可能な（Ｂｅｎｄａｂｌｅ）」という用語ならびにその語根および派生語は、回路またはそのコンポーネントを修正するために使用される際に、曲線状にするかまたは角度を付けることが可能な（少なくとも部分的に）回路および／またはそのコンポーネントを説明し、本明細書では、場合により「柔軟な」と同義に使用することができる。
柔軟な、伸縮可能な電子機器は、剛性電子機器が対処できない性質において見られる数多くの用途に対処する。一例は、脳の表面上または心臓組織の一部の表面上のＥＥＧデータをマッピングするための柔軟な神経アレイである。剛性電子機器は、そのような表面に適合することはできない。
既存のシステムは、脳または心臓の表面、特に、そのようなシステムが高空間分解能で関連パラメータを迅速に評価できる（例えば、高密度マッピングを通じて）箇所など、環境に適した実装形態を提供することができない。
本明細書の様々な非限定的な例で提供されるコンフォーマル電子機器は、ポリマーおよびエラストマー表面（バルーンおよびシートを含む）に付着させることができ、信号劣化を引き起こすことなく、カテーテル管の先端部から機械的に広げることができる。本明細書で説明される例示的な実装形態は、検知要素の高密度配列で心内膜および心外膜空間にインビボで配備すべき複数の検知方法を促進する。本明細書で説明される電子機器の低い屈曲剛性は、ピンまたは別個の接着剤を必要とすることなく、軟組織（心臓のなど）への強いコンフォーマルな接触を促進する。それに従って、心房内の高密度マッピングが利用可能になり、持続性のＡＦの事例におけるロータおよび波面の分析を含めて、ＣＦＡＥ下でのメカニズムへの洞察が認められる。本明細書で説明される例示的な実装形態は、アブレーション手術の間に安全リスクを減少させ、臨床結果を改善しながら、著しく低減された電気マッピング時間でＡＦメカニズムの存在を検出するために使用することができる。
図１Ａは、本発明の実施形態の概略的な描写である。図１Ａのコンポーネントの各々のさらなる説明は、本明細書全体を通じて含まれる。回路１０００Ｓは、基板２００に塗布されるか、固定されるかまたはそうでなければ取り付けられる。実施形態では、基板２００は、本明細書で説明されるように、伸縮可能なおよび／または拡大可能なものである。従って、基板２００は、プラスチック材料で作るかまたはエラストマー材料で作ることができるか、あるいはそれらの組合せであり得る。「プラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）」という用語は、一般に、加熱したり、所望の形状に硬化させたりする際に、成形または造形することができる合成のもしくは天然素材の材料または材料の組合せを指し得ることに留意されたい。「エラストマー（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）」という用語は、天然素材の材料または合成の材料を指し得、また、実質的に永久変形することなく、伸縮または変形したり、元の形状に戻したりすることができるポリマー材料も指し得る。そのようなエラストマーは、実質的な弾性変形に対する耐性を有し得る。基板材料で使用されるエラストマーの例は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む、高分子有機ケイ素化合物（一般的に「シリコーン」と呼ばれる）を含む。
基板に適した他の材料は、ポリイミド、フォトパターン化可能シリコーン、ＳＵ８ポリマー、ＰＤＳポリダスチレン（ｐｏｌｙｄｕｓｔｒｅｎｅ）、パリレンおよびその派生物および共重合体（パリレン−Ｎ）、超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリウレタン（ＰＴＧ Ｅｌａｓｔｈａｎｅ（登録商標）、Ｄｏｗ Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標））、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、高分子複合材料（ＰＴＧ Ｐｕｒｉｓｉｌ Ａｌ（登録商標）、ＰＴＧ Ｂｉｏｎａｔｅ（登録商標）、ＰＴＧ Ｃａｒｂｏｓｉｌ（登録商標））、シリコーン／シロキサン（ＲＴＶ ６１５（登録商標）、Ｓｙｌｇａｒｄ １８４（登録商標））、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））、ポリアミド酸、ポリメチルアクリレート、ステンレス鋼、チタンおよびその合金、白金およびその合金、ならびに金を含む。実施形態では、基板は、回収する必要もなく、一定期間の間あるデバイスを生体（人体２０００と呼ばれる）に置いたままにすることができる特性を有する伸縮可能なまたは柔軟な生体適合性材料で作られる。本発明は、他の生体（特に、哺乳動物）にも適用され、人間に限定されると理解すべきではないことに留意すべきである。
上記で言及される材料のいくつか、特に、パリレンおよびその派生物および共重合体（パリレン−Ｎ）、超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリウレタン（ＰＴＧ Ｅｌａｓｔｈａｎｅ（登録商標）、Ｄｏｗ Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標））、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、高分子複合材料（ＰＴＧ Ｐｕｒｉｓｉｌ Ａｌ（登録商標）、ＰＴＧ Ｂｉｏｎａｔｅ（登録商標）、ＰＴＧ Ｃａｒｂｏｓｉｌ（登録商標））、シリコーン／シロキサン（ＲＴＶ ６１５（登録商標）、Ｓｙｌｇａｒｄ １８４（登録商標））、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ， Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））、ポリアミド酸、ポリメチルアクリレート、ステンレス鋼、チタンおよびその合金、白金およびその合金、ならびに金は、生体適合性である。その生体適合性を増大させる基板用のコーティングは、ＰＴＦＥ、ポリ乳酸、ポリグリコール酸および乳酸／グリコール酸共重合体を含み得る。
本明細書で基板２００のために開示される材料は、本明細書で開示される基板を必要とする実施形態のいずれにも適用されると理解することができる。また、剛性度、柔軟度、弾性度を含む材料の特性、または弾性率（ヤング率、引張率、体積弾性率、せん断弾性率などを含む）に関連するそのような特性、ならびに／あるいは材料の生分解性に基づいて材料を選べることにも留意すべきである。
基板２００は、任意の可能な数の形状または構成のうちの１つであり得る。実施形態では、基板２００は、実質的に平坦であり、いくつかの実施形態では、シートまたはストリップであるように構成される。さらに、基板２００のそのような平坦な構成は、幾多の幾何学形状のものでもあり得ることに留意すべきである。平坦な基板の他の実施形態については、テープ状またはシート構成を有する基板を含めて、以下で説明する。シートまたはそうでなければ実質的に平坦な構成を有する柔軟なおよび／または伸縮可能な基板２００は、基板２００を折り曲げるか、巻き付けるか、束ねるか、包み込むかまたはそうでなければ含めることができるように構成することができる。実施形態では、そのように構成された基板２００は、対象の身体２０００の狭い通路を通じて送達する間、折り曲げるか、巻き付けるか、束ねるか、折り畳むか（傘のような構成など）、包み込むかまたはそうでなければ含めることができ、次いで、展開位置に着いた時点で、折り曲がっていない、巻き付けられていない、折り畳まれていないなどの状態に展開することができる。非限定的な例として、検知デバイス１１００を備える回路１００Ｓを運ぶ巻き付けられた基板２００は、カテーテルを介して送達し、次いで、検知デバイスを心臓の表面（内側または外側）または肺静脈などの管腔の内面などの対象の組織に接触させることが望ましい際にそのようなポイントで広げることができる。実施形態では、基板２００は、レンズなどの凹面および凸面状に形成することもできる。そのような凸面および凹面の基板は、コンタクトレンズなどの目との接触に適した材料、または網膜もしくは角膜移植などの目への移植に適した材料で作ることができる。
また、基板２００は、三次元でもあり得る。三次元基板２００は、幾多の形状でもあり得る。そのような三次元基板は、固体または実質的な固体であり得る。実施形態では、三次元基板は、泡状もしくは柔軟な／伸縮可能な高分子の球状、卵状、円筒状、ディスク状、または他の三次元オブジェクトなど、依然として、その形態全体を通じて均質のまたは実質的に均質の材料を含む一方で、しなやかな、柔軟なおよび伸縮可能なものであり得る。実施形態では、三次元基板２００は、いくつかの材料から作ることができる。三次元基板２００に対して現在好ましい実施形態では、基板は、膨張可能なボディ（本明細書では、エラストマー容器とも呼ばれる）である。このタイプの膨張可能なボディは、バルーンなどの伸縮可能なものであり得るが、他の実施形態では、膨張可能なボディは、伸縮することなく膨張する。実施形態では、膨張は、気体または液体を介して実現することができる。ある実施形態では、粘性流体での膨張が好ましいが、そのような膨張に対して各種の気体、流体またはゲルを採用できることが明白であるべきである。バルーン状およびディスク状の膨張可能な基板を含む実施形態については、以下でさらに詳細に論じる。それらの実施形態と関係して論じられる膨張を実現するためのシステムは、本明細書の基板のすべての膨張可能な実施形態に適用される。
基板２００が伸縮可能なものである実施形態では、回路１０００Ｓは、本明細書で説明される適用可能な方法で、伸縮可能であるようにおよび／または基板２００のそのような伸縮に順応するように構成される。同様に、基板２００が柔軟なものであるが、必ずしも伸縮可能なものであるとは限らない実施形態では、回路１０００Ｓは、本明細書で説明される適用可能な方法で、柔軟であるようにおよび／または基板２００のそのような曲げに順応するように構成される。回路１０００Ｓは、例示的な実施形態と関係して説明されるものを含めて、以下で説明される適用可能な技法を使用して適用および／または構成することができる。
上記で言及されるように、本発明は、その実装形態において、複数の柔軟なおよび／または伸縮可能な電子機器技術のうちの１つまたは複数を採用することができる。従来、電子機器は、集積回路、ハイブリッド集積回路、フレキシブルプリント基板およびプリント基板上など、剛性構造上に製作されてきた。ＩＣ、マイクロ回路、マイクロチップ、シリコンチップまたはシンプルなチップとも呼ばれる集積回路は、従来、半導体材料の薄型基板上に製作され、無機半導体堆積のステップにおいて必要な高温度に主に起因して剛性基板に制約されてきた。ハイブリッド集積回路およびプリント基板は、セラミック、エポキシ樹脂または他の剛性非導電性表面上へＩＣをマウントすることを通じてなど、複数のＩＣを一緒に統合するための主要な方法とされてきた。これらの相互接続表面は、従来、基板への半田接合部および基板にわたる金属配線などの電気的相互接続方法が、曲げた際に、壊れることも、破砕することもないことを保証するため、剛性とされてきた。それに加えて、ＩＣ自体は、曲げると破砕し得る。従って、電子機器の分野は、剛性電子構造に大幅に制約され、それにより、本明細書で開示される実施形態に必要な柔軟性および／または伸縮性を必要とし得る電子機器用途が制約される傾向にあった。
フレキシブルプラスチック基板上の有機および無機半導体ならびに本明細書で説明される他の技術を用いてなど、柔軟な電子機器用途を可能にする柔軟なおよび屈曲可能な電子機器技術における進歩が明らかになった。さらに、フレキシブル基板上へのＩＣのマウントおよび伸縮可能な電気相互接続部の何らかの方法を通じた相互接続の使用ならびに本明細書で説明される他の技術を通じてなど、電子機器が伸縮可能である必要がある用途を可能にする伸縮可能な電子機器技術が明らかになった。本発明は、電子機器が曲がる、屈曲する、拡大する、伸縮するなどを行う必要がある用途など、剛性および平面ではないかまたは剛性および平面をとどめない構成で電子機器が動作する必要がある用途において、これらの柔軟、屈曲可能、伸縮可能などの技術のうちの１つまたは複数を利用することができる。
実施形態では、本発明の回路は、以下で説明される技法およびプロセスを利用することによって、部分的にまたは全体的に作ることができる。伸縮可能なおよび／または柔軟な電子機器を実現するための様々な方法の以下の説明は、限定することを意図せず、当業者の範囲内の適切な変形形態および／または変更形態を包含することに留意されたい。従って、本出願は、その各々の全体が参照により本明細書に組み込まれる以下の米国特許および特許出願、すなわち、２００９年７月７日に発行された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」という名称の米国特許第７，５５７，３６７号明細書（「‘３６７特許」）、２００９年４月２９日に発行された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｏｎ Ｒｕｂｂｅｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の米国特許第７，５２１，２９２号明細書（「‘２９２特許」）、２００７年９月６日に出願された「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ ａｎｄ Ｎａｎｏ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許出願公開第２００８０１５７２３５号明細書（「‘２３５出願」）、２００９年３月５日に出願された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ ａｎｄ Ｆｏｌｄａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許出願第１２／３９８，８１１号明細書（「‘８１１出願」）、２００３年３月２８日に出願された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ ａｎｄ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ」という名称の米国特許出願公開第２００４０１９２０８２号明細書（「‘０８２出願」）、２００６年１１月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ Ｄｉｅｓ」という名称の米国特許出願公開第２００７０１３４８４９号明細書（「‘８４９出願」）、２００７年９月１２日に出願された「Ｅｘｔｅｎｄａｂｌｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ」という名称の米国特許出願公開第２００８００６４１２５号明細書（「‘１２５出願」）、２００９年９月７日に出願された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国仮特許出願第６１／２４０，２６２号明細書（「‘２６２出願」）、２００９年１１月１２日に出願された「Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許出願第１２／６１６，９２２号明細書（「‘９２２出願」）、２００８年１２月９日に出願された「Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ」という名称の米国仮特許出願第６１／１２０，９０４号明細書「‘９０４出願」、２００４年１２月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という名称の米国特許出願公開第２００６０２８６４８８号明細書、２００７年３月２７日に発行された「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という名称の米国特許第７，１９５，７３３号明細書、２００６年６月９日に出願された「Ｐａｔｔｅｒｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｂｙ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ａｄｈｅｓｉｏｎ ｔｏ ａｎ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ Ｓｔａｍｐ」という名称の米国特許出願公開第２００９０１９９９６０号明細書、２００６年６月１日に出願された「Ｐｒｉｎｔａｂｌｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ」という名称の米国特許出願公開第２００７００３２０８９号明細書、２００７年９月２０日に出願された「Ｒｅｌｅａｓｅ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」という名称の米国特許出願公開第２００８０１０８１７１号明細書、および２００７年２月１６日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｎｋ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という名称の米国特許出願公開第２００８００５５５８１号明細書を参照する。
「デバイス」としても知られている「電子デバイス」は、本明細書では、広範の機能性を有する集積回路を包含するために、広義に使用される。実施形態では、電子デバイスは、例示的な実施形態との関係を含めて、本明細書で説明されるように、デバイスアイランド配列で配置されたデバイスであり得る。デバイスは、集積回路、プロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、ダイオード、コンデンサ、電力貯蔵要素、アンテナ、ＡＳＩＣ、センサ、撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ撮像素子）、増幅器、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、関連差動増幅、バッファ、マイクロプロセッサ、集光器、電気機械トランスデューサを含むトランスデューサ、圧電アクチュエータ、ＬＥＤを含む発光電子機器、論理素子、メモリ、クロック、能動マトリクススイッチングトランジスタを含むトランジスタ、ならびにそれらの組合せであり得るか、またはデバイスの機能性は、集積回路、プロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、ダイオード、コンデンサ、電力貯蔵要素、アンテナ、ＡＳＩＣ、センサ、撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ撮像素子）、増幅器、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、関連差動増幅、バッファ、マイクロプロセッサ、集光器、電気機械トランスデューサを含むトランスデューサ、圧電アクチュエータ、ＬＥＤを含む発光電子機器、論理素子、メモリ、クロック、能動マトリクススイッチングトランジスタを含むトランジスタ、ならびにそれらの組合せを含み得る。標準ＩＣ（実施形態では、単結晶シリコン上のＣＭＯＳ）を使用する目的および利点は、周知のプロセスで既に一般的に大量生産されており、受動手段によって生産されたものよりはるかに優れた様々な機能性およびデータの生成を提供する、高品質、高性能および高機能の回路コンポーネントを有することおよび使用することである。電子デバイスまたはデバイス内のコンポーネントは、本明細書で説明されており、上記で説明されるそれらのコンポーネントを含む。コンポーネントは、上記で説明される電子デバイスのうちの１つまたは複数であり得、ならびに／あるいはフォトダイオード、ＬＥＤ、ＴＵＦＴ、電極、半導体、他の集光／検出コンポーネント、トランジスタ、デバイスコンポーネントとの接触が可能な接触パッド、薄膜デバイス、回路要素、制御要素、マイクロプロセッサ、相互接続部、接触パッド、コンデンサ、抵抗器、誘導子、記憶素子、電力貯蔵要素、アンテナ、論理素子、バッファおよび／または他の受動もしくは能動コンポーネントを含み得る。デバイスコンポーネントは、金属蒸発、ワイヤボンディング、固体または導電性ペーストの塗布など、当技術分野で知られているような１つまたは複数の接触パッドに接続することができる。
別の電気信号によって電流を制御することが不可能なコンポーネントは、受動デバイスと呼ばれる。抵抗器、コンデンサ、誘導子、変圧器およびダイオードはすべて、受動デバイスと見なされる。
本発明の目的のため、能動デバイスは、電子の流れを電気的に制御する能力を有するいかなるタイプの回路コンポーネントでもある。能動デバイスは、これらに限定されないが、真空管、トランジスタ、増幅器、論理ゲート、集積回路、半導体センサおよび撮像素子、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）および交流三極管（ＴＲＩＡＣ）を含む。
「超薄型」は、柔軟性を呈する薄い形状のデバイスを指す。
「機能層」は、何らかの機能性をデバイスに与えるデバイス層を指す。例えば、機能層は、半導体層などの薄膜であり得る。あるいは、機能層は、支持層によって分離された複数の半導体層などの複数の層を含み得る。機能層は、デバイス／受取パッド間に広がる相互接続部などの複数のパターン要素を含み得る。
回路を作るために使用できる半導体材料は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、導電性酸化物、カーボンアノテートおよび有機材料を含み得る。
本発明のいくつかの実施形態では、半導体は、フレキシブルプラスチック基板上に印刷され、屈曲可能なマクロ電子、マイクロ電子および／またはナノ電子デバイスを作成する。プラスチック上のそのような屈曲可能な薄膜電子デバイスは、従来の高温処理方法によって製作された薄膜電子デバイスのものと同様のまたはそれを超える電界効果性能を呈し得る。それに加えて、プラスチック構造上のこれらのフレキシブル半導体は、プラスチック基板上での室温処理など、低温におけるフレキシブル基板の大きなエリア上での効率的なハイスループット処理との互換性を有する屈曲可能な電子デバイスを提供することができる。この技術は、プラスチック基板上に広範の高品質の半導体（単結晶Ｓｉリボン、ＧａＡｓ、ＩＮＰワイヤおよびカーボンナノチューブを含む）を堆積させることによって屈曲可能な薄膜電子デバイスを組み立てることが可能なドライ転写接触印刷技法を提供することができる。フレキシブル基板上のこの高性能印刷回路は、多岐にわたる用途を有する電子構造を可能にする。‘３６７特許および関連開示は、この方法で屈曲可能な薄膜電子デバイスを製作するための例示的な一連のステップを示す（例えば、‘３６７特許の図２６Ａを参照）。
プラスチック上での半導体構造の製作が可能なことに加えて、ＧａＡｓマイクロワイヤなどの印刷可能なワイヤアレイでプラスチック基板上に金属半導体電子デバイスを形成できることが実証されている。同様に、他の高品質の半導体材料は、Ｓｉナノワイヤ、マイクロリボン、プレートレットなどを含めて、プラスチック基板上に転写されることが示されている。それに加えて、エラストマースタンプを使用する転写印刷技法を採用することができる。‘３６７特許は、エピタキシャルチャネル層および統合されたホルミウム接点を有する、単一のワイヤ（この例では、ＧａＡｓワイヤ）のアレイを使用する電子デバイスをフレキシブルプラスチック基板上に製作するための主要なステップの例示的な図解を提供する（‘３６７特許の図４１を参照）。一例では、半絶縁性ＧａＡｓウエハは、マイクロワイヤを生成するための原料を提供することができる。各ワイヤは、結果として得られた電子デバイスのチャネル長を画定する間隙によって分離される複数のオーム抵抗ストライプを有し得る。ワイヤへの平坦なＰＤＭＳのエラストマースタンプの接触により、ファンデルワールス結合が形成される。この相互作用により、スタンプが剥離される際に、すべてのワイヤをウエハからＰＤＭＳの表面に除去することが可能になる。次いで、ワイヤを伴うＰＤＭＳスタンプが未硬化プラスチックシートに押し付けられる。硬化後、ＰＤＭＳスタンプを剥離することで、プラスチック基板の表面上に埋め込まれた露出しているオーム抵抗ストライプを有するワイヤが残る。プラスチック基板上のさらなる処理は、電子デバイスのソース、ドレインおよびゲート電極を形成するためにオーム抵抗ストライプを接続する電極を画定することができる。結果として得られたアレイは、プラスチック基板およびワイヤの屈曲性に起因して機械的に柔軟なものである。
実施形態では、一般に、伸縮可能な電子機器は、多重化チップおよびデータ取得システムに接続されるものなどの電極を組み込むことができる。一例では、電極は、製作、設計、転写、および任意選択により、カプセル化を行うことができる。実施形態では、製作は、ＳＩウエハ、接着層（例えば、ＨＭＤＳ接着層）のスピンコーティング、酸素ＲＩＥなどのシャドウマスクによってパターン化されたスピンコーティング（例えば、ＰＭＭＡ）、ポリイミドのスピンコーティング、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２の堆積、スピン１８１３レジストのフォトリソグラフィパターン化、金属蒸発（例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなど、または前述の組合せ）、金エッチャント、高温アセトンリフトオフ、ポリイミドのスピン、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２、スピン１８１３レジストのフォトリソグラフィパターン化、ＲＩＥエッチングなどを利用することおよび／または含むことができる。この実施形態では、製作ステップは、Ｓｉウエハ上の電極で完了することができる。次いで、実施形態では、Ｓｉウエハは、ＰＩポストにより電極をＳｉウエハの表面に付着した状態を維持しながら、接着層を取り外すために、１００Ｃでおよそ１時間など、高温アセトン浴に浸すことができる。実施形態では、電極は、複数の形状に設計し、複数の分散パターンに分散することができる。電極は、図１Ａおよび／または本明細書の例示的な実施形態と関係して説明される手段／要素のいずれかを含む、電子機器、多重化電子機器、インタフェース電子機器、通信手段、インタフェース接続などに相互接続することができる。実施形態では、電極は、ＳｉウエハからＰＤＭＳスタンプなどの転写スタンプに転写することができ、転写スタンプの材料は、完全に硬化すること、部分的に硬化することなどができる。例えば、部分的に硬化されたＰＤＭＳシートは、約３５０ｎｍであり得、ＰＤＭＳは、３００ｒｐｍで６０秒間回転させ、６５Ｃで２５分間硬化させ、ＰＤＭＳシートから電極をリフトオフするために使用された。それに加えて、電極は、ＰＤＭＳ層の少なくとも１つを部分的に硬化した状態で支持ＰＤＭＳ層と第２のＰＤＭＳ層との間に電極を挟むなど、カプセル化することができる。
実施形態では、伸縮可能な電子機器構成は、電極および／またはデバイスへの接続のため、ならびにインタフェース電子機器への（データ取得システム（ＤＡＱ）へのなど）接続のため、フレックス印刷、チップフリップ構成（ＰＣＢ上に接合されるなど）など、フレックスＰＣＢ設計要素を組み込むことができる。例えば、フレックスＰＣＢは、異方性導電膜（ＡＣＦ）接続によって電極と結合することができ、半田接合部は、導電性ワイヤなどを介してフレックスＰＣＢをデータ取得システムに接続することができる。実施形態では、電極は、接着剤として部分的に硬化したエラストマー（例えば、ＰＤＭＳ）を採用することによって、表面上に接続することができる。
実施形態では、伸縮可能な電子機器は、伸縮可能な電子機器のシートに形成することができる。実施形態では、伸縮可能なシートは、およそ１００μｍなどの薄型のものであり得る。任意選択により、マイクロ流体冷却でなど、接触エリアを実質的に加熱することなく、増幅および多重化を実装することができる。
実施形態では、電極を備える電子デバイスのアレイを有するシートは、異なる形状に切断し、電極シートの形状を決定する電極アイランドとの連通を通じてなど、機能状態を維持することができる。電極は、デバイスアイランド配列で配置され（本明細書で説明されるように）、回路の処理手段（本明細書で説明される）が他のそのようなアイランドの識別および場所をリアルタイムで判断できるように、アイランド間の伸縮可能な相互接続部を介して互いに連通するように設計された能動回路を含み得る。このように、１つのアイランドが欠陥となった場合に、アイランドは、依然として、残りのアレイから調整された多重化されたデータを送信することができる。そのような機能性により、用途のサイズ制約に基づいて、そのようなアレイを切断および造形することができる。シートひいては回路は、側面を減らすことができ、回路は、どれが残っているかを判断するために残りの電極および／またはデバイスをポーリングし、相応に較正を修正する。この機能性を含む伸縮可能な電子シートの例は、総面積２０×２０ｍｍ２のｌｍｍピッチの白金電極の２０×２０アレイなどの電極幾何学、ｌｋｈｚで５ｋΩ（調整可能）などの電極インピーダンス、総厚５０μｍおよびポリイミドでカプセル化されたなどのフレキシブルシートの構成、１つのチャネルあたり２ｋＨｚなどのサンプリングレート、＋／−６ｍＶなどの電圧ダイナミックレンジ、ｄｃ遮断による−２．５〜５Ｖなどのｄｃ電圧オフセットレンジ、０．００２ｍＶなどの電圧雑音および３０００などの最大信号対雑音比、ＩＥＣ規格などを満たすように通常で０．３μＡおよび最大で１０μＡなどの漏れ電流、５Ｖの動作電圧、２ｍＷ未満（調整可能）などの１つのチャネルあたりの動作電力、電力、接地、低インピーダンス接地、データ線などのためのインタフェースワイヤの数、１５０などの電圧利得、１ｍｍなどの機械的な屈曲半径、最大で１℃だけ局部組織を加熱するなどの局部加熱能力、２週間などの生体適合性継続時間、差動増幅器およびマルチプレクサ（例えば、１つのチャネルあたり１０００のトランジスタ）などの能動電子機器、データログインおよびリアルタイムのスクリーンディスプレイを有する２μＶ未満の雑音の５００ｋＨｚのサンプリングレートの１６ビットＡ／Ｄ変換器を備えるデータ取得システム、ＩＥＣ１０６０１へなどの安全性順守などを含み得る。
本発明の実施形態では、機械的な柔軟性は、多くの用途に対するプラスチック基板上などのデバイスの重要な特徴を表し得る。統合されたオーム抵抗接点を有するマイクロ／ナノワイヤは、多岐にわたるデバイス基板上に直接構築することができる高性能のデバイスのための独特のタイプの材料を提供する。あるいは、他の材料を使用して、金属相互接続線の有無にかかわらず、薄型のポリマーブリッジによる電気的および／または機械的接続など、電気コンポーネントを共に接続することができる。
実施形態では、カプセル化層を利用することができる。カプセル化層は、デバイスまたはデバイスの一部のコーティングを指し得る。実施形態では、カプセル化層は、不均質のおよび／または空間的に異なる弾性率を有し得る。カプセル化層は、機械的保護、デバイス隔離などを提供することができる。これらの層は、伸縮可能な電子機器に対して著しい利益を有し得る。例えば、低弾性率のＰＤＭＳ構造は、伸縮範囲を著しく増大することができる（‘８１１出願で詳細に説明される）。また、カプセル化層は、保護または電気的絶縁のためのデバイスの上面のパッシベーション層として使用することもできる。実施形態では、低弾性率の歪み隔離層の使用は、高性能電子機器の統合を可能にすることができる。デバイスは、機械的保護および環境に対する保護を提供するために、カプセル化層を有し得る。カプセル化層の使用は、高い歪みにおける著しい影響を有し得る。低弾性率のカプセル材料は、最も優れた柔軟性を提供することができ、従って、最も優れたレベルの伸縮性を提供することができる。‘８１１出願において言及されるように、ＰＤＭＳの低弾性率の定式化は、少なくとも６０％から伸縮範囲を増大することができる。また、カプセル化層は、歪み誘起による故障を起こし易いデバイスの機能層上など、電子デバイス上の歪みおよび応力を緩和することもできる。実施形態では、異なる弾性率を有する材料での層形成を使用することができる。実施形態では、これらの層は、ポリマー、エラストマーなどであり得る。実施形態では、カプセル化は、組織と接触する電子デバイスの絹カプセル化など、移植される伸縮可能な電子システムに対する生体適合性界面を作成する上で役立てることができる。
本発明で利用できる柔軟なおよび伸縮可能な電子機器技術に戻ると、エラストマー基板上の電子機器の一部として、ＧａＡｓまたはシリコンなどの座屈したおよび波状の半導体リボンを製作できることが示されている。サブミクロン範囲の厚さ、ならびに良く画定された「波状」および／または「座屈した」形状を有するものなどの半導体リボンが実証されてきた。エラストマー基板の表面上のまたはエラストマー基板に埋め込まれた結果として得られた構造は、１０％より大きな歪みに対する可逆的伸縮性および圧縮性を呈することが示されている。これらの構造化されたＧａＡｓリボン上でオーム抵抗接点を統合することにより、高性能の伸縮可能な電子デバイスを実現することができる。‘２９２特許は、ＰＤＭＳで作られたエラストマー基板上に伸縮可能なＧａＡｓリボンを製作するためのステップを示し、リボンは、複数のエピタキシャル層を有する高品質の大量のＧａＡｓウエハから生成される（‘２９２特許の図２２を参照）。解放されたＧａＡｓリボンを有するウエハは、リボンを伸縮方向に沿って位置合わせした状態で、事前に伸縮されたＰＤＭＳの表面と接触させる。母体ウエハからＰＤＭＳを剥離することで、すべてのリボンがＰＤＭＳの表面に転写される。ＰＤＭＳの予歪みを緩和することにより、リボンに沿った大規模な座屈／波状構造の形成へとつながる。リボンの幾何学は、スタンプに印加された予歪み、ＰＤＭＳとリボンとの相互作用、リボンの曲げ剛性などに依存し得る。実施形態では、座屈および波は、例えば、デバイス構造と関連付けられる厚さの変動に起因して、その長さに沿って単一のリボンに含めることができる。実用的な用途では、それらの伸縮性を維持する方法でリボンおよびデバイスをカプセル化することが有益であり得る。エラストマー基板上の半導体リボンは、高性能電子デバイス、半導体の複数層の積層の座屈したおよび波状のリボン、ならびに著しい圧縮性／伸縮性を呈するデバイスを製作するために使用することができる。実施形態では、本発明は、伸縮可能な波状の相互接続部を有するＣＭＯＳインバータのアレイなど、半導体リボンを利用するデバイスのアレイを生産するための製作プロセスを利用することができる。また、最上層カプセル化の戦略を使用して、歪みから回路を隔離することができ、それにより、亀裂を回避することができる。
実施形態では、複数層の積層の機械上の中立面（ＮＭＰ）は、歪みがゼロである位置を画定することができる。例えば、異なる層は、支持層、機能層、機械上の中立表面調整層、機能層と一致するものなどの結果として得られた機械上の中立表面を有するカプセル化層などを含み得る。実施形態では、機能層は、柔軟なまたは弾性デバイス領域および剛性アイランド領域を含み得る。実施形態では、ＮＭＰは、本発明で利用されるように、伸縮可能な電子機器のいかなる用途でも実現することができる。
実施形態では、半導体リボン（また、マイクロリボン、ナノリボンなど）は、集積回路および電気／電子コンポーネント間の電気相互接続性を実装するために、ならびに電気／電子システムの一部としての機械的支持のためにさえも使用することができる。従って、半導体リボンは、電子機器あるいは柔軟なおよび／または伸縮可能な電子機器につながるアセンブリの相互接続部分のために使用されたり、フレキシブル基板上の柔軟なおよび／または伸縮可能な電子機器を形成するリボンの相互接続アレイとして使用されたりするなど、柔軟なおよび伸縮可能な電子機器の構成／製作において多種多様な方法で利用することができる。例えば、ナノリボンは、プラスチック基板上の電子機器のフレキシブルアレイを形成するために使用することができる。アレイは、電極／電子機器セルのアレイを表し得、ナノリボンは、事前に製作され、次いで、設置され、メタライゼーションおよびカプセル化層を通じて相互接続される。この構成の最終的な構造は、本明細書で説明されるように、プラスチック上に直接製作されるため、電子デバイスアレイと同様であるが、半導体リボンによって可能になる高い電子機器集積密度を有し得ることに留意されたい。それに加えて、この構成は、湿潤環境から構造を隔離することができるカプセル化層および製作ステップを含み得る。柔軟性および伸縮性と関連付けられる多種多様な用途で半導体リボンを使用できるため、この例は、いかなる方法でも半導体リボンの使用を限定することを意図しない。例えば、このアレイのセルは、代わりに、回路の柔軟性および／または伸縮性を改善するために、ワイヤ、屈曲相互接続によって接続すること、エラストマー基板上にマウントすることなどができる。
波状の半導体相互接続部は、「屈曲」相互接続部と呼ぶことができる（いくつかの事例では）柔軟なおよび伸縮可能な相互接続部の広範のクラスのほんの１つの形態であり、材料は、リボン、バンド、ワイヤ、配線などに形成された半導体、金属または他の導電性材料であり得る。屈曲構成は、１つまたは複数の折り曲げられた領域を有するものなど、力を印加することによって得られる湾曲した形状を有する構造を指し得る。これらの屈曲相互接続は、各種の方法で、および予歪みが印加されたエラストマー基板上に相互接続部材料が配置され、歪みが解放されると屈曲形態が作成される実施形態で、形成することができる。実施形態では、予歪みは、事前伸縮または事前圧縮すること、１つ、２つまたは３つの軸に提供すること、均一にまたは不均一に提供することなどができる。波状のパターンは、予歪みが印加された波状のパターンに沿って形成すること、「ポップアップ」ブリッジとして形成すること、エラストマー上にマウントされた他の電気コンポーネントで使用すること、または別の構造に転写印刷することができる。あるいは、エラストマー基板への力または歪みの印加を介する「ポップアップ」または座屈コンポーネントの生成の代わりに、コンポーネント材料を受取表面に塗布することによって、伸縮可能なおよび屈曲可能な相互接続部を作ることができる。屈曲構成は、表面上に転写するか、またはエラストマー基板上になど、電子機器コンポーネントと併せて波状の相互接続部パターンを製作することによってなど、マイクロワイヤから構築することができる。
半導体ナノリボンは、本明細書で説明されるように、予歪みが印加されたエラストマー基板上への屈曲相互接続の形成の使用を通じて、波状の「屈曲」相互接続を形成する方法を利用することができ、この技法は、複数の異なる材料に適用することができる。波状の相互接続部の別の一般クラスは、相互接続材料の制御された座屈を利用することができる。この事例では、基板との物理的な接触を維持する接合領域（変形後）および基板との物理的な接触を維持しない他の領域が存在するように、接合材料を選択されたパターンで塗布することができる。予歪みが印加された基板は、ウエハ基板から取り除くことができ、基板が弛緩されると、制限されない相互接続部は、非接合（または弱く接合された）領域で座屈（「ポップアップ」）する。それに従って、座屈した相互接続部は、コンポーネント間の電気接触を壊すことなく、構造に伸縮性を与え、それにより、柔軟性および／または伸縮性を提供する。図２は、２つのコンポーネント２０２Ｓおよび２０８Ｓ間の座屈した相互接続２０４Ｓを示す簡易図を示す。
実施形態では、本明細書で説明される相互接続スキームの各々のいずれか、すべてまたは組合せは、屈曲相互接続部をプラスチックまたはエラストマー基板などのフレキシブル基板に塗布するなど、電子機器支持構造をより柔軟なまたは屈曲可能なものにするために塗布することができる。しかし、これらの屈曲相互接続部構造は、伸縮可能な電子構造の別の一般クラスの実質的により拡大可能なまたは伸縮可能な構成を提供することができ、剛性半導体アイランドは、エラストマー基板上にマウントされ、複数の屈曲相互接続部技術のうちの１つと相互接続される。この技術は、ここで提示され、その全体が参照により組み込まれる‘２６２出願でも提示されている。また、この構成は、システム内でカプセル化された剛性コンポーネント上の歪みを低減するために、本明細書で説明されるような機械上の中立面設計も使用する。これらのコンポーネントデバイスは、所望の用途に対応する厚さまで薄くするか、またはまさに得られた通りに組み込むことができる。次いで、デバイスは、電気的に相互接続し、環境からデバイスを保護して柔軟性および伸縮性を強化するためにカプセル化することができる。
実施形態では、本明細書で説明されるような伸縮可能なおよび柔軟な電子機器を作成するためのプロセスの第１のステップは、必要な電子デバイスおよびコンポーネントならびに機能層のための導電性材料を得ることを伴う。次いで、裏面研削プロセスを使用することによって電子機器を薄くする（必要な場合）。ウエハを５０ミクロンまで確実に縮小することができる多くのプロセスが利用可能である。研削プロセスの前にプラズマエッチングを介してチップをダイシングすることにより、厚さをさらに低減することができ、厚さ２０ミクロンまでチップを縮小することができる。薄化に対して、通常、チップの処理部分上に特殊テープが配置される。次いで、機械的および／または化学的手段の両方を使用してチップの底面を薄くする。薄化後、チップは、受取基板に転写することができ、受取基板は、伸縮可能な相互接続部をその上に製作することができる平面であり得る。図３は、例示的なプロセスを示し、犠牲層３０４Ｓでコーティングされたキャリア３０８Ｓ上にフレキシブル基板３０２Ｓを作成し（図３Ａ）、フレキシブル基板上にデバイス３１０Ｓを配置し（図３Ｂ）、受取基板の上面をダイ表面のものと同じ高さにするために平坦化ステップを実行する（図３Ｃ）ことから始まる。それから、相互接続部製作プロセスが続く。受取基板上に堆積されたデバイス３１０Ｓは相互接続され（３１２Ｓ）、それにより、あるデバイスから別のデバイスに接合パッドが結合される（図３Ｄ）。実施形態では、これらの相互接続部３１２Ｓは、１０ミクロン〜１０センチメートルと異なり得る。次いで、ポリマーカプセル化層３１４Ｓを使用して、相互接続された電子デバイスおよびコンポーネントのアレイ全体をコーティングすることができる（図２Ｅ）。次いで、溶媒を用いて犠牲材料をエッチング除去することによって、相互接続された電子デバイスが基板から取り外される。次いで、デバイスは、伸縮処理を受ける準備が整っている。デバイスは、剛性キャリア基板からＰＤＭＳなどのエラストマー基板に転写される。新しい基板への転写の直前には、デバイス／コンポーネントアイランドが表面に優先的に付着し、カプセル化された相互接続部が受取基板に垂直に自由に変位できるように、アレイは前処理される。
実施形態では、相互接続部システムは、２つ以上の接合パッドを接続する真っすぐな金属線である。この事例では、電子機器アレイは、予歪みが印加されたエラストマー基板に転写される。この基板が弛緩されると、相互接続部は、基板に垂直に変位し、従って、外方への座屈を生み出す。この座屈は、システムの伸縮を可能にする。
別の実施形態では、相互接続部は、導電性金属の蛇行パターンである。これらのタイプの相互接続アレイは、予歪みが印加されたエラストマー基板上に堆積させる必要がない。システムの伸縮性は、相互接続部の巻線形状によって可能になる。
伸縮可能な／柔軟な回路は、これらに限定されないが、従来のフォトリソグラフィ技法、スパッタリング、化学気相成長、インクジェット印刷またはパターン化技法と組み合わせた有機物堆積を含む技法を用いて、紙、プラスチック、エラストマーまたは他の材料上に形成することができる。回路を作るために使用することができる半導体材料は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、導電性酸化物、カーボンナノチューブおよび有機材料を含み得る。実施形態では、相互接続部は、エラストマーまたはプラスチック材料上など、導電膜、ストライプ、パターンなどから形成することができ、膜は、本明細書で説明されるように、座屈、変形、伸縮などができるように作ることができる。実施形態では、相互接続部は、柔軟なおよび／または伸縮可能な基板またはプラスチック上のもの、あるいは柔軟なおよび／または伸縮可能な基板またはプラスチックに埋め込まれたものなどの複数の膜で作ることができる。
実施形態では、デバイスアイランド４０２Ｓの相互接続は、図４に示されるものおよび‘９２２出願で開示される様々な構成などの極めて伸縮可能な相互接続部４０４Ｓを利用することができる。相互接続部４０４Ｓの幾何学および寸法は、それらを厳密に準拠するようにするものである。各相互接続部４０４Ｓは、その構造形態が、比較可能なサイズであり得る（それらの比または逆比が約１０倍以下など）および好ましくは等しいサイズであり得る幅および厚さ寸法を有するように、パターン化され、エッチングされる。実施形態では、相互接続部は、長バー４０８Ｓおよび短バー４１０Ｓを効果的に含むように牛耕式で形成することができる。この独特の幾何学は、ワイヤの効果的な形状を有するため、後に伸縮される際に相互接続部で生成される応力を最小限に抑え、１つの寸法が他の２つの寸法を大幅に超える（例えば、プレート）相互接続部フォームファクタとは非常に異なる形で挙動する。プレートタイプの構造は、主に、座屈を介して単軸の周りの応力しか緩和せず、亀裂前の微量のせん断応力に対する耐性しか有さない。この発明は、せん断および他の任意の応力を含むすべての３つの軸の周りの応力を緩和することができる。それに加えて、相互接続部は剛性材料から作ることができるため、伸縮後、相互接続部は復元力を有し得、非伸縮状態に再圧縮する際に、そのワイヤ状の形態が絡まることももつれることもないようにする上で役立てることができる。牛耕式幾何学の別の利点は、アイランド間の初期の分離距離を最小限に抑えることである。実施形態では、相互接続部は、モノリシックに（すなわち、デバイスアイランドと同じ半導体材料から）形成するかまたは別の材料から形成することができる。
別の実施形態では、エラストマー基板は、図５に示されるものなど、高さ５１２Ｓによって分離される２つの層を含み得る。上層の「接触」層は、デバイスアイランド５０２Ｓと接触し、デバイスアイランド５０２Ｓは、本明細書で説明される相互接続スキームのうちの１つと相互接続される（５０４Ｓ）。それに加えて、下層は、エラストマー製作の間に基板５０８Ｓに成形された波５１４Ｓまたは矩形波を含む「波状の」層であり得る。これらの波は、追加の伸縮を可能にし、その程度は、エラストマーにパターン成形された波の振幅５１０Ｓおよび波長に依存し得る。
実施形態では、デバイスアイランドは、いかなる事前に製作された集積回路（ＩＣ）でもあり得、ＩＣは、柔軟なおよび／または伸縮可能な基板上、柔軟なおよび／または伸縮可能な基板内部、柔軟なおよび／または伸縮可能な基板間などにマウントすることができる。例えば、追加のエラストマー層は、図５に示されるように、保護、強度増加、柔軟性増大などのために構造をカプセル化するため、構造上に追加することができる。電気コンポーネントに埋め込まれる電気接点は、第２の電気相互接続層などからエラストマー層を通じて、埋め込み層にわたって提供することができる。例えば、ＩＣは、可撓性材料でカプセル化することができ、相互接続部は、‘８４９出願で説明されるように、アクセス可能にすることができる（例えば、‘８４９出願の図１を参照）。この例では、埋め込みＩＣは、最初に、剛性キャリアなどのキャリア上にＩＣを配置することによって製作され、ＩＣは、薄型ＩＣであり得る（キャリア上へのマウントの前に薄くするかまたはキャリア上にある間に薄くする）。第２のステップは、ＩＣ上に流すことができる何らかの接着剤、エラストマーまたは他の絶縁材料でのＩＣのコーティングを伴い得る。第３のステップは、レーザドリリングまたは当技術分野で知られている他の方法によってなど、ＩＣの電気接点へのアクセスを得ることであり得る。第４のステップは、開口部に導体を流し込み、従って、ＩＣの電気接続への電気的アクセスを確立することであり得る。最終的に、こうして完全に包まれたＩＣをキャリアから取り外すことができる。今や、構造は、電気接続性を維持しながら、より容易にフレキシブル基板に埋め込むことができる。実施形態では、この構造は、ＩＣの薄さ、周辺構造の弾性特徴、拡張された電気接点の弾性構成などに起因して、フレキシブル構造であり得る。
伸縮可能な電子機器技法の多くが、例えば、ＰＤＭＳスタンプを用いる転写印刷プロセスを利用することに留意すべきである。実施形態では、本発明は、ここで説明されるものおよび‘９０４出願で開示されるものなど、転写印刷スタンプの表面接着を動的に制御する方法を含み得る。転写印刷スタンプは、多くの用途を有し、その１つは、ある表面（「初期の表面」）から薄膜材料（「対象物」）を持ち上げ、それらを別の表面（「最終的な表面」）上に堆積させることである。持ち上げは、転写印刷スタンプを対象物と接触するように押し付け、スタンプと対象物との間にファンデルワールス結合を生成するようにある圧力を印加し、対象物を伴うスタンプを剥離することによって実現することができ、次いで、対象物を伴うスタンプを別の表面と接触するように配置し、圧力を印加し、対象物を伴わないスタンプを剥離し、従って、対象物は最終的な表面上にとどまる。最終的な表面が転写スタンプより高い対象物との接合強度を有する場合は、転写スタンプが剥離されると、対象物は最終的な表面上にとどまる。あるいは、対象物とスタンプおよび対象物と最終的な表面の接合力比を変更するため、転写スタンプの剥離レートを調整することができる。本発明は、対象物が持ち上げられた後に転写スタンプの表面接着を変更することによって対象物を堆積させるための新規の方法を説明する。このことは、対象物を伴うスタンプが最終的な表面と接触している間に行うことができる。実施形態では、接着制御は、水または他の流体をスタンプの中からスタンプの表面にポンプ注入し、それにより、粘着性から非粘着性に表面接着を変更することができるように、マイクロ流体チャネルを転写スタンプに導入することによって行うことができる。
実施形態では、本発明は、表面を濡らすかまたは化学的に機能化させるために流体（液体または気体）をスタンプの表面にポンプ注入し、従って、スタンプ表面の表面接着を変更できるようにマイクロ流体チャネルで形成されている転写印刷スタンプを使用することによって転写印刷を遂行することができる。転写印刷スタンプは、これらに限定されないが、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）およびその派生物を含む、いかなる材料からでも作ることができる。非限定的な一実施形態では、スタンプは、直方体状に形成されたＰＤＭＳの断片であり、約１マイクロメートル〜１メートルの寸法を有し得る。この例の場合、直方体は、１ｃｍ×１ｃｍ×０．５ｃｍ（長さ、幅、厚さ）である。直方体の一面１ｃｍ×１ｃｍは、スタンプ面として設計される。フォトリソグラフィマスクまたはステンシルマスクを使用することによって、縦穴（チャネル）のパターンは、スタンプ面からスタンプの対向面までエッチングされる。このことは、酸素活性イオンエッチングで行うことができる。これらの穴は、マイクロ流体チャネルであり、直径は約０．１〜１０マイクロメートルであり得る。それらの穴は、約１〜５０マイクロメートル離間することができる。ＰＤＭＳの別の断片は、貯蔵所の形状（例えば、１ｃｍ×１ｃｍ×０．５ｃｍの直方体であり、その一面からはより小さな直方体（約０．８ｃｍ×０．８ｃｍ×０．３ｃｍ）が切り抜かれている）に形成することができる。この形状は、ＰＤＭＳを鋳型に流し込み、それを硬化し、それを鋳型から取り除くことによって形成することができる。次いで、ＰＤＭＳのこの追加の断片は、ＰＤＭＳの第１の断片と接触するように配置し、２つの断片が図６のステップＡに示される形状を形成するように接合することができる（このことは、２つの断片を接触させる前に、ＰＤＭＳの紫外線オゾン暴露または酸素プラズマ暴露を介して行うことができる）。次いで、流体パイプがスタンプへの水のポンプ注入に適合できるように、１つまたは複数の穴を貯蔵所の上面に開けることができる。別の非限定的な実施形態では、スタンプは、ＰＤＭＳの第１の断片が成形によってマイクロ流体チャネルを有するように形成されることを除いて、上記で説明されるように構築される。ＰＤＭＳ成形は、周知の技術分野である。最初に、所望の形状を反転したものである鋳型が作成される。この事例では、鋳型は、４つの壁を有する基部上の垂直ポストのアレイである。次いで、ＰＤＭＳを流し込むことによって、この鋳型をＰＤＭＳで満たし、ＰＤＭＳを硬化させ（高温でのものであり得る）、次いで、ＰＤＭＳを取り除くことができる。別の非限定的な実施形態では、スタンプ面もまた、浅くエッチングされた表面チャネルのアレイでパターン化することができる。実施形態では、これらのチャネルは、約１００〜１００００ｎｍの幅であり、ＰＤＭＳに１００〜１００００ｎｍエッチングすることができる。それらのチャネルは、線形アレイまたは碁盤の目状を形成することができる。チャネルの目的は、スタンプの表面の周りに垂直マイクロ流体チャネルからの液体を分配する上で役立てることである。それに加えて、これらのチャネルは、スタンプの表面に液体を押し出すために置換しなければならない空気が出られるようにする上で役立つ。使用できる液体の例は、これらに限定されないが、水（スタンプの表面を濡らし、その接着性を低下させる）を含む。気体流体の事例では、これらの表面チャネルは、必ずしも必要とは限らない。ＰＤＭＳの表面接着を低下することができる気体の例は、ジメチルジクロロシラン（ＤＤＭＳ）、ペルフルオロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）、ペルフルオロデシルトリス（ジメチルアミノ）シラン（ＰＦ１０ＴＡＳ）、ペルフルオロデカン酸（ＰＦＤＡ）などである。
実施形態では、スタンプは、図６Ａ〜６Ｆに示されるように動作することができる。最初に、スタンプは、持ち上げるべき対象材料またはデバイスを有する基板と接触するように押し付けられる（図６Ａ）。対象材料は、周知の通り、対象材料自体とスタンプとの間のファンデルワールス力によって持ち上げられる（図６Ｂ、Ｃ）。対象材料は、最終的な基板と接触するように配置され、接触するように押し付けられる（図６Ｄ）。接着を低減するために、流体（例えば、水）がスタンプ表面にポンプ注入される（図６Ｅ）。スタンプは、水がスタンプ表面を完全に濡らすのに必要な時間の限り、この状態（水と接触した状態）にとどめておくことができる。最終的に、スタンプが取り除かれ、対象材料が最終的な基板上に残る（図６Ｆ）。図６Ａ〜６Ｆでは、明確にするために、以下のラベル、すなわち、流体入口６０１Ｓ、ＰＤＭＳスタンプ６０２Ｓ、流体分配貯蔵所６０３Ｓ、スタンプ表面まで続くマイクロ流体チャネル６０４Ｓ、接着スタンプ表面６０５Ｓ、持ち上げられて転写印刷されるデバイス６、初期の基板６０７Ｓ、最終的な基板６０８Ｓ、ポンプ注入する水６０９Ｓ（従って、転写スタンプの表面接着を変更し、デバイスを取り外すため、水は、マイクロ流体チャネルの末端に達する）が作られる。スタンプ表面上のいかなる表面チャネルも図示せず、図は必ずしも原寸に比例するとは限らないことに留意されたい。
伸縮可能な回路を可能にするための構成の別の例は、拡張可能な相互接続部と関係して‘１２５出願で説明されるようなものである（‘１２５出願の図３を参照）。電気コンポーネントは、複数の相互接続ノードのうちの１つと考えることができ、その相互接続は、下層のフレキシブル基板が拡大するにつれて拡大／拡張する。実施形態では、柔軟なおよび伸縮可能な電子機器は、基板、電気コンポーネント、電気相互接続部などを伴う構成、ならびにそれらの開発および実装において電気的、機械的および化学的プロセスを伴う構成を含めて、多種多様な方法で実装することができる。
伸縮可能なまたは柔軟な回路を組み立てるための技法が以下の例示的な実施形態と関係して論じられるが、上記で説明される技法は、本明細書で説明される実施形態を有する伸縮可能なまたは柔軟な回路を実現するために、単独でまたは組み合わせて適用するものと理解すべきである。
本明細書で十分に論じられるように、ＣＭＯＳデバイスは、検知、撮像、処理、論理、増幅器、バッファ、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、クロックおよび能動マトリクススイッチングトランジスタを含む各種の高度な機能性を提供する。本発明の伸縮可能な／柔軟な回路の電子デバイスまたは「デバイスアイランド」は、デバイスであり得、それ自体が本明細書で説明される機能性またはその一部分を実行することが可能なものである。
実施形態では、デバイスおよびデバイスアイランド、デバイスは、上記で説明されるように、「能動型」であり得る。
実施形態では、電子デバイスは、本明細書で説明されるように、任意選択により、デバイスアイランド配列で配置される。従って、回路１０００Ｓひいては電子デバイスに関して本明細書で説明される機能性は、電子デバイス自体に存在するか、電子デバイスおよび／またはデバイスコンポーネントのアレイにわたって広がるか、あるいは電子的な連通を介して、他の電子デバイスおよび／またはデバイスコンポーネントと協働して実現することができ、各電子デバイス（または電子デバイスとデバイスコンポーネントの組合せ）は、この開示から明らかになるであろう別々のまたは追加の、ただし補足的な機能を有する。実施形態では、そのような電子的な連通は、ワイヤレスであり得る。従って、前記デバイスは、そのようなワイヤレス送信が可能なトランスデューサ、トランスミッタまたはレシーバを備え得る。
図１Ａに戻ると、この図は、回路１０００Ｓ（ひいては電子デバイス、デバイスコンポーネントまたはそれらの組合せ）の機能性を概略的に描写する。電子デバイス、デバイスコンポーネントまたはそれらの組合せを含む要素１１００〜１７００ならびにそれらのサブ要素およびコンポーネントは、個別にまたは適用可能な場合は任意の組合せで回路１０００Ｓに存在し得る。以下では、ある組合せについて論じるが、以下の論考は、単に、本発明の例示的な実施形態を描写するものであり、従って、その範囲を限定するものと見なしてはならない。回路１０００Ｓの要素は、本明細書で一般的に説明されるように、多種多様な異なる構成で配列および設計できることが容易に理解されよう。それにもかかわらず、本発明は、追加の特異性および詳細を用いて説明および解説される。
回路１０００Ｓは、温度および赤外線などの熱パラメータ、光学パラメータ、ｐＨ、酵素活動、血液ガスおよび血中グルコースを含む血液成分、イオン濃度、タンパク質濃度などの電気化学および生化学パラメータ、抵抗、導電率、インピーダンス、ＥＫＧ、ＥＥＧおよびＥＭＧなどの電気パラメータ、音、圧力、触覚、表面特徴、または組織を含む対象材料の他の局所的な特徴を含む、対象の身体の様々なパラメータを検出するためのセンサ（本明細書では「センサデバイス」とも呼ばれる）１１００を備える。従って、上記で言及されるパラメータの検出を実現するため、センサは、サーミスタ、熱電対、シリコンバンドギャップ温度センサ、薄膜抵抗温度デバイス、ＬＥＤ放射体、光検出器を含む光センサ、電極、圧電センサ、超音波放射体およびレシーバを含む超音波センサ、イオン感受性電界効果トランジスタ、ならびに極微針を含み得る。実施形態では、有機体の病気状態を含む特定の状態のインジケータを含む、タンパク質、酵素および他の生物マーカの存在を検出するための蛍光検出器（例えば、ＣＭＯＳイメージャ）のアレイ。上記のセンサのうちの１つまたは複数を使用するか、あるいは上記のパラメータのうちの１つまたは複数を検出および／または測定するための例示的な実施形態については、以下で論じる。
センサ（例えば、センサデバイスアイランド）間の分離距離は、製造可能な任意のものであり得、有益な範囲は、これらに限定されないが、１０μｍ〜１００００μｍであり得る。実施形態では、センサ１１００は、センサ回路として特徴付けることができる。個々のセンサは、差動増幅器、バッファおよび／またはアナログ／デジタル変換器と結合することができる。結果として得られたセンサ回路は、センサ自体と同じまたは異なるデバイス上に形成することができる。回路は、複数のセンサ１１００からの読取値が、１つまたは少数の増幅器／論理回路に切り替えられ、１つまたは少数の増幅器／論理回路によって処理されるような方法で配置することができ、それは、実施形態では、能動アレイまたはマトリクス形式である。センサ１１００のアレイからの信号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２００９年３月１２日に出願された国際公開第２００９／１１４６８９号パンフレットで説明されているものを含む多重化技法を使用して処理することができる。マルチプレクサコンポーネント回路は、基板２００上の回路１０００Ｓ上もしくは回路１０００Ｓ内、または例えば、カテーテルガイドワイヤもしくはバルーンの基部になど、デバイスの動作への支障を回避する場所に配置することができる（基板がカテーテルバルーンである実施形態において関係があるが、動作への支障を回避する他のエリアも明らかであろう）。
本発明の利点は、ＣＭＯＳならびにマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのセンサおよび撮像アレイを利用する能力にある。ＭＥＭＳおよびＣＭＯＳベースの回路は、単なる検知を越えた各種の検知および撮像用途ならびに電気エネルギー用途の使用を可能にする。これらのタイプのトランジスタベースのコンポーネントは、受動電極のシンプルなアレイの性能を越えて進歩したアクティブフィードバックメカニズムおよび高性能処理速度（約ナノ秒の分解能）を採用する。
上記で論じられるように、複数のセンサ１１００は、オンとオフを切り替えることおよび／または選択的に操作することができ、読取値、および処理手段１２００または１２００Ａ内に含めることができる１つまたは少数の増幅器／論理回路によって処理することができる。同様に、これらに限定されないが、センサ、エフェクタ、薬送達メカニズムおよび刺激電極を含む、本明細書で説明される治療手段１７００を含む回路の要素は、オンとオフを切り替えることまたはそうでなければ選択的に操作することができる。このように、回路のデバイスおよびデバイスコンポーネントは、選択的におよび動的に起動／作動することができる。選択的に起動／操作された回路の要素は、機能ノードと見なすことができる。従って、処理手段１２００、１２００Ａは、インタフェースを介するユーザ入力コマンドに基づいて、または回路の他の機能ノード（そのようなノードは、これらに限定されないが、センサまたは他の電子デバイスを含む）からのデータの処理後の閉ループシステムで、ノードを選択的に操作する能力を有し得る、例えば、ドライバを含むようにプログラムすることができる。従って、複数のノードを選択的に操作する能力に基づいて、システムは、回路で操作されている電気デバイスの数を効果的に変更または選択するか、回路のあるエリアで操作されている電子デバイスの数を変更または選択するか、あるいは回路で操作されている電気デバイスの空間パターンを変更または選択する能力を有するようになる（例えば、検知および／または効果付与）。そうすることで、動作密度を変更または選択することができる。例えば、密度は、単位面積あたりのアクティブなノードの数を増加することによって増加することができる。さらに、ノードを選択的に操作する能力により、特定の機能ノードが動作するように選択することができる。例えば、回路は、デバイスが対象の組織とのコンフォーマルな接触を有する回路上のそれらの場所にのみ除去療法を送達するように構成することができ、コンフォーマルな接触を有するそのようなエリアは、センサが検出または生成したデータに基づいて決定される。制御（代替としてまたは密度制御で）。別の例は、実施形態では、検知ノード（処理手段と組み合わせて）が、対象の領域の最も近くで活動に取り組むかどうかを治療上アクティブなノードに信号伝達できるようにする方法を含む。例えば、検知ノードは、アブレーションが完了したかどうかを示し、関連センサノードが活動の完了を示さない領域と他のノードが関連付けられる箇所で他のノードをアクティブな状態に維持したまま、冷凍または加熱ノードが活動を停止するように信号伝達することができる。
上記は、用途ごとに異なるエネルギーおよび処理電力を節約するために有益であり得る。
図１Ｂは、上記で説明されてきたものの実施形態を示す。ステップ１２１０では、回路が配備される。配備（カテーテルベースの送達など）の様々な方法は、以下で説明および適用される。しかし、デバイスの配備は、対象の組織と接触するように配置することである。接触は、部分的なものであり得る。また、接触は、組織とのコンフォーマルな接触でもあり得、それは、本明細書で説明される伸縮可能な回路構成によって可能である。また、接触は、電気的な接触でもあり得、それは、本明細書で説明され、本明細書で説明される回路の特定の実装形態によって可能である。また、接触は、検知接触でもあり得、それは、対象の組織のパラメータの一貫した検出が得られるようにデバイスのセンサが対象の組織に対して配向される際のものである。配備された時点で、処理手段１２００または１２００Ａは、デバイスのどのノードが対象の組織と接触しているかを判断し、それは、ステップ１２２０で示される。閉ループシステムでは、デバイスは、接触しているノードを起動することができ、それは、１２３０で示される。起動は、接触している場所の特定のセンサまたは前記対象の組織と接触していると判断された治療手段の一部分を起動することを含み得る。デバイスオペレータ（例えば、臨床医）用に設計されたシステムでは、処理手段は、デバイスオペレータがユーザインタフェースを介して起動すべきノード（１２３０で示される）を選択する能力を提供するように構成することができる。そのような選択は、接触しているノードによって通知することができ、接触しているノードは、実施形態では、デバイスオペレータに伝達される。実施形態では、接触しているノードから検出されたデータは、本明細書で説明される様々な方法のいずれかによることを含めて、分析することができる（ステップ１２４０で示される）。上記の能力は、すべての検知、効果付与、刺激、治療手段の実施形態を含む、本明細書のすべての実施形態に適用される。この能力を利用するある例示的な実施形態について以下で論じるが、本来は限定するものではない。
検知能力の別の例は、螢光ＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫吸着検定）テストの使用を伴う。実施形態では、回路は、単位空間にわたる酵素活動のマップを生成するために（本明細書で説明される方法で）、各ノードにおける蛍光強度を測定するためのセンサを備え得る。
回路１０００Ｓは、処理手段１２００（または本明細書では「プロセッサ」、「処理」および真下で言及される用語と呼ばれる）を備え、その上に格納されるかまたはそれにアクセス可能なプログラムコードまたはプログラム命令の実行を直接または間接的に促進することができる信号プロセッサ、デジタルプロセッサ、埋め込みプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣなどを含み得る。それに加えて、処理手段１２００は、複数のプログラム、スレッドおよびコードの実行を可能にすることができる。スレッドは、処理手段１２００の性能を強化するために、およびアプリケーションの同時操作を容易にするために、同時に実行することができる。実装形態を通じて、本明細書で説明される方法、プログラムコード、プログラム命令などは、１つまたは複数のスレッドで実装することができる。スレッドは、スレッドと関連付けられて優先順位が割り当てられた他のスレッドを生成することができる。処理手段１２００は、優先順位に基づいて、またはプログラムコードで提供される命令に基づく他の任意の順位に基づいて、これらのスレッドを実行することができる。処理手段１２００（および／または一般に回路１０００Ｓ）は、本明細書および他で説明されるように、方法、コード、命令およびプログラムを格納するメモリを含むか、またはメモリと電子的に連通することができる。処理手段１２００は、本明細書および他で説明されるような方法および機能性を実行するために、インタフェースを通じて、方法、コードおよび命令を格納することができる記憶媒体にアクセスすることができる。処理手段１２００は、電子デバイスおよび／またはデバイスコンポーネントを含む回路１０００Ｓの他の要素に含まれるか、あるいは回路１０００Ｓの他の要素と電子的に連通することができる。非搭載処理手段１２００Ａは、いくつかまたは上記で説明される機能性を備えるが、それと電子的に連通する回路１０００Ｓから物理的に分離される。
処理手段は、回路内にあるかもしくはリモートに位置して回路と電気的に連通するかまたはそれらの何らかの組合せであるメモリ１８００と連通する。メモリは、履歴分析および追跡（本明細書の実施形態で説明されるような）のために処理手段が使用できる、本明細書の様々な実施形態によって生成された検出データおよび分析データの格納を含む本明細書で説明されるすべての格納機能を実行することができる。
データ収集手段１３００（および非搭載データ収集手段１３００Ａ）は、各々が独立してまたは両方が回路１０００Ｓおよびその要素（撮像手段１６００（以下で論じる）および治療手段１７００（以下で論じる）を含む）によって生成されたデータを収集および格納するように構成される。データ送信手段１５００は、処理手段１２００または非搭載処理手段１２００Ａにセンサ情報を送信する手段（ＲＦおよび／または有線）を含む。また、要素１１００〜１７００の各々は、互いに電子的に連通するようにも構成され、必ずしもデータ送信手段１５００を通じて通信するとは限らない。実施形態では、回路１０００Ｓおよび／またはデータ送信手段１５００は、出力手段３００と電子的に連通し、出力手段３００は、実施形態では、処理手段１２００Ａまたは別個の処理手段と電子的に連通することができる。検知パラメータに基づくビジュアルマップなど、本明細書で説明される様々な出力は、出力手段３００から発するものと理解すべきであり、出力手段３００は、実施形態では、コンピューティングデバイスのディスプレイであり得る。
本発明のグラフ提示およびマッピング機能性は、本明細書の他の実施形態と関係して説明され、すべての実施形態において、図１Ｃの１２５０で示されるように、対象の組織と接触するように回路を配置することを含むと理解すべきである。接触は、部分的なものであり得る。また、接触は、組織とのコンフォーマルな接触でもあり得、それは、本明細書で説明される伸縮可能な回路構成によって可能である。また、接触は、電気的な接触でもあり得、それは、本明細書で説明され、本明細書で説明される回路の特定の実装形態によって可能である。また、接触は、検知接触でもあり得、それは、対象の組織のパラメータの一貫した検出が得られるようにデバイスのセンサが対象の組織に対して配向される際のものである。マッピングに対する実施形態では、回路は、センサ１１００を備え、また、処理手段１２００を備えるかまたは処理手段１２００Ａと連通する。センサ１１００は、本明細書で開示されるいかなるセンサも任意の組合せで含み得、対象の組織からのデータを検出することができる（ステップ１２６０で示される）。処理手段は、センサからデータを受信する。ステップ１２７０では、処理手段は、心臓の異常な電気活動のエリアなどの治療関心エリアのグラフ描写を含み得る検出データを含むグラフ描写を生成するようにプログラムされる。グラフ描写は、任意の時間の単位において履歴的に検知されたデータのプロット、チャートまたはグラフを含み得る。検知パラメータに関するデータは、回路上のどのデバイスおよび／またはどの場所が検知データを生成したかに関連するデータを含み得る。実施形態では、センサは、基板上のその場所が知られているように識別される。このように、検知パラメータは、回路における場所または基板上の場所と相関させることができる。対象の組織に対する回路（およびそのコンポーネント）の場所に関するデータと組み合わせて、そのようなデータは、処理手段が格納および使用することができ、そのようにプログラムされた場合、処理手段は、マップの形態で、検知パラメータと関連付けられたデータの視覚描写を生成することができる。マップは、二次元でも三次元でもよい。そのようなマップは、対象の組織の導電率、インピーダンスまたは抵抗のマップを含み得る。そのようなマップは、対象の組織の熱特性のマップを含み得る。他の実施形態では、接触、圧力または触覚センサを利用することで、マップは、これらに限定されないが、対象の組織の温度、圧力、導電率、ｐＨ、化学および／または酵素活動を含む、組織およびアイテムの機械的なまたは局所的な特性を表し得る。治療関心エリアが表示される実施形態では、処理手段は、例えば、除去療法をどこへ導くかを示すマーカなどの治療上の推奨を一般的にステップ１２９０で提供することができる（図示される）。本発明のマッピングおよび治療上の推奨能力ならびに／あるいはそのようなマップの性質の他の特定の態様は、以下の特定の実施形態と関係して論じられる。
回路１０００Ｓは、上記で説明される方法を含む物理的な接続によって、およびアクセス可能な場所またはデバイスの動作への支障を回避する場所に回路１０００Ｓ上の導電性パッドを提供し、異方性導電膜（ＡＣＦ）コネクタを導電性パッドにインタフェース接続することによって、外部／別個のデバイスおよびシステムに接続するか、またはそうでなければ外部／別個のデバイスおよびシステムと電子的に連通することができる。また、回路１０００Ｓおよび／または関連デバイス１０１０Ｓは、ワイヤレス送信が可能なトランスデューサ、トランスミッタ、トランシーバまたはレシーバも備え、従って、外部／別個のデバイスおよびシステムとワイヤレス通信することができる。それに加えて、回路１０００Ｓアイランドは、以下で説明されるものなどの導波管を下って来る光データ通信を実行するように作ることができる。
電源４００は、極めて光学的な、導波管を有し、回路の残りの部分に加えて伸縮可能な／柔軟なフォーマットで作られたＰＶセルを有するものを含む、幾多の方法で回路１０００Ｓに電力を供給することができる。他の実施形態では、薄膜バッテリを使用して、回路１０００Ｓに給電することができ、それにより、装置を身体内に残し、オペレータと通信することができる。あるいは、装置上のＲＦ通信回路は、回路内のデバイス間および／または外部／別個のシステムへのワイヤレス通信を容易にするためだけに使用されるわけではなく、ＲＦ電力を受信して回路に給電することもできる。そのような手法を使用することで、外部の電気インタフェースの必要性を排除することができる。
回路１０００Ｓは、治療手段１７００を含み、治療手段１７００は、本発明の実施形態では、所望の療法を達成するための様々な要素を含む。実施形態では、回路は、起動されると身体の局所部位に化学剤（抗炎症薬など）を放出する熱または光活性薬送達ポリマーを備え得る。従って、実施形態では、熱または発光電子機器（ＬＥＤなど）は、薬送達ポリマーを起動させるために利用することができる。実施形態では、治療手段は、ＬＥＤアレイを使用してポリマー結合を分解すること（解重合反応）によって、ポリマーからの光活性薬放出を起動し、ポリマーマトリクスから貯蔵された薬を放出することができる。さらに、治療手段は、ポリマー、ゲルおよび他の適用可能な薬投入可能材料の機械電気変調を採用することができる。実施形態では、治療手段における電極からの電気刺激は、その中に薬が組み込まれたペプチドベースのナノファイバーヒドロゲルなどの材料の細孔サイズ変調を生成する。次いで、物理的変化は、例えば、細孔サイズにつながり、それにより、周辺の組織に薬が送達される。
他の実施形態では、治療手段１７００は、イオン導入法を採用することができる。本発明の治療手段は、半透過性基板に埋め込むかまたは半透過性基板上もしくは半透過性基板内に組み込むことができる。治療手段の電子機器は、電界を生み出す制御可能な電極（本明細書で説明される方法で制御される）を備え得る。電界は、半透過性基板にまたは半透過性基板の近くに配置された荷電またはイオン流体に力を誘導する。電界の強度は、半透過性基板にわたる流速を制御するために変更することができる。実施形態では、基板の細孔サイズおよび／または物理的設計の変更を使用して、基板を横断するイオン流体をさらに制御することができる。流体は、薬を含むか、または流体が薬と接触した時点で薬を制御可能に放出する。
治療手段のそのような薬送達実施形態は、受動型（例えば、ポリマーマトリクスの時間ベースの劣化による薬の放出）でも能動型（アクチュエータを使用して貯蔵所開放、光活性化、機械電気貯蔵所、イオン導入、金属箔の蒸発で貯蔵所開放）でもよい。例示的な薬送達実施形態について以下で説明するが、本来は限定するものと見なすべきではない。
他の療法は、配備の間に心臓組織に除去療法を送達するように構成された回路など、治療手段１７００を有する回路１０００Ｓによって投与／達成することができる。アブレーション療法を送達する実施形態は、「除去手段」または「アブレーション手段」と呼ぶことができる。治療手段１７００の他の例示的な実施形態は、本明細書で説明される。治療手段のためのそれらの例示的な構成および方法は、範囲を限定するものと見なしてはならず、従って、説明されている特定の例示的な実施形態に独特におよび排他的に適用されるものと見なすべきではなく、むしろ、治療手段１７００を利用するすべての実施形態に適用されるものと見なすべきである。
本発明の実施形態では、回路１０００Ｓは、撮像回路１６００を備える。撮像回路１６００は、実施形態では、アクティブピクセルセンサが詰まったアレイを備える。アレイの各ピクセルは、単結晶シリコンの単一の断片（５０×５０μｍ２、厚さ１．２μｍ）に形成された光検出器、ｐｎ接合遮断ダイオード、能動増幅器およびアナログ／デジタル変換器を含み得る。実施形態では、撮像回路１６０００は、接触応力誘起による損傷を防止するために、ＰＤＭＳなどのポリマー層でカプセル化することができる。撮像回路１６００は、対象の身体２０００内の対象の部位のごく近くに配置された基板２００上の光検出器のアレイを備え得、光検出器のアレイは、組織への光検出器の近接に起因して、レンズベースの焦点調節の必要なく、高空間分解能撮像を提供することができる。撮像回路１６００は、対象の組織の撮像のために光検出器への照射を提供するために、光ファイバもしくはＬＥＤを備えるかまたは光ファイバもしくはＬＥＤに接続される光源を備える。
従って、上記の構成、設計および技法により、回路は、身体の組織と直接接触すること、およびいくつかの事例では、身体の組織に適合させることができる。そのような組織とのコンフォーマルな接触により、本明細書で開示される医療デバイス、方法およびシステムの能力が強化される。
センサ１１００、処理１２００、１２００Ａ、出力３００および治療手段１７００方法ならびに製作技法を含む回路１０００Ｓのための例示的な構成は、参照番号１０００Ｂ、１０００Ｎ、１０００Ｔおよび１０００Ｅと共に、以下で説明され、以下の論考で言及される。しかし、本明細書で説明される回路（ひいてはその電子デバイス、コンポーネントおよび他の機能要素）の実施形態は、例示的な実施形態のいずれにも適用されることを理解すべきである。例示的な構成および技法は、範囲を限定するものと見なしてはならない。本発明の回路要素、構成および製作技法は、本明細書で一般的に説明されるように、多種多様な異なる方法で利用、配列またはそうでなければ実装できることが容易に理解されよう。また、明確にするため、本明細書で説明されるすべての例示的な実施形態に対して説明される回路構成および機能要素ならびに製作技法は、本明細書で開示される実施形態の各々またはいずれかに適用されると見なされるものとし、従って、説明されている特定の例示的な実施形態に独特におよび排他的に適用されるものと見なすべきではない。
ここでは、撮像手段１６００の実施形態について論じる。撮像手段１６００は、回路に組み込むかまたはそうでなければ本明細書で説明される実施形態のいずれかと併せて使用できることに留意すべきである。そのような実施形態は、柔軟なおよび伸縮可能な電子コンポーネントからなる非平面状の電子撮像アレイを伴い得る。アレイの柔軟性および伸縮性により、湾曲状の構成が可能になる。伸縮可能な電子コンポーネントは、主に、能動および／または受動ピクセルアレイの形態であり、上記で詳述される撮像システムに組み込むことができる。電子コンポーネントは、アイランド（すなわち、デバイスアイランド配列）で配列することができ、アイランドは、必要な回路を収容し、相互接続部を介して機械的におよび電子的に相互接続される。相互接続部は、今度は、優先的に歪みを吸収し、従って、デバイスアイランドから離れた箇所に破壊力を導く。相互接続部は、力が印加されると集積回路を伸縮したり曲げたりすることができるメカニズムを提供する。本発明は、主に、撮像目的のための１つまたは複数のピクセルユニットからなるデバイスアイランドについて言及する。しかし、「アイランド」に組み込むことができる伸縮可能な電子デバイスおよびデバイスコンポーネントは、この説明に限定されない。デバイスアイランドおよび相互接続部は、転写印刷によって、最終製品またはシステムレベルデバイスの構造に組み込むことができる。このことは、本明細書でさらに説明する。電子デバイスのカプセル化およびシステム／デバイス相互接続部統合は、このプロセスの多くの段階のいずれでも実行することができる。
撮像アレイで使用される回路および付属の電子デバイスは、標準ＩＣセンサ、トランスデューサ、相互接続部および演算／論理要素を備え得る。これらのデバイスは、通常、所望の機能性を実装する回路設計に従って、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウエハ上に作られる。あるいは、半導体素子は、容易に除去できる層（例えば、ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）によって支持された超薄型半導体の最上層を提供する適切なキャリアウエハ上で処理することができる。これらのウエハは、アイランドおよび相互接続部配置を特定の用途の要件に合わせて調整した状態で、標準プロセスによって、曲がる／伸縮するＩＣの製作に使用される。
本発明に従って電子デバイスを作成する際に利用される製作ステップの代表的な非限定的な例は次の通りである。当業者であれば、本発明に従って非平面状の画像デバイスを作成する際に、本明細書で説明されるような他の伸縮可能な電子機器方法を代替として適用できることが理解されよう。
実施形態では、電気デバイスは、デバイス「アイランド」配列で配置することができる。本発明の一実施形態では、デバイスアイランドは、通常、１μｍ×１μｍ〜１０００μｍ×１０００μｍの面積であり得る。しかし、必要に応じて、他の特徴サイズを利用することができる。これらのアイランドは、光検知材料および関連回路（例えば、アクティブピクセルアレイの事例では、トランジスタ）を含み得る少なくとも１つのピクセルを収容することができる。より大きなアイランドは、複数のコンポーネントまたはピクセルを保持する容量を有し得る。アイランドは、バッファおよび／または増幅器に接続することができる。アイランドは、能動マトリクススイッチ、Ａ／Ｄ変換器、デジタル信号を読み取り、それらを処理することが可能な論理回路を収容することができ、データを出力するかまたはメモリセルにデータを格納することが可能である。それに加えて、いくつかのアイランドは、単に、金属接触パッドとして設計および使用される。少なくとも１つの電気的および／または機械的相互接続が、各アイランド間で見られる。
図７Ａに示されるように、画像センサは、標準ＣＭＯＳ製作技術を使用して平面状のＳＯＩウエハ（例えば、厚さ１００ｎｍ〜１００μｍの厚さ、この例は、厚さ１．２μｍの上層Ｓｉ、厚さ１μｍの埋め込み酸化物である）上に製作することができる。また、画像センサは、ゲルマニウム、ガリウム砒素、リン化インジウム、硫化鉛などの非シリコン材料を使用して製作することもできる。
図８に示されるように、各ピクセル８００ＮＰは、アレイ８０２ＮＰで配置することができる。示されるように、ピクセルは、ビット８０４ＮＰおよびワード８０８ＮＰ選択ならびに電力（Ｖｃｃ）８１０ＮＰおよびリセット８１２ＮＰに対するものなど、制御および電力接点を有し得る。アレイは、１μｍ×１μｍアイランドアレイでなど、任意の隣接アイランドから１〜１００μｍ離間してなどで配置することができる。伸縮処理後、このアイランド間間隙は、アレイ全体の収縮に起因して縮む場合がある。ピクセル寸法は、アイランドサイズの限度内で異なり得る（例えば、例示的なピクセルピッチが約２μｍの１μｍ×１μｍ〜１０００μｍ×１０００μｍの面積、従って、１００μｍ２のアイランドは約２５のピクセルを含む）。図９は、マイクロレンズ９０２ＮＰ、増幅器トランジスタ９０４ＮＰ、バストランジスタ９０８ＮＰ、シリコン基板９１０ＮＰ、リセットトランジスタ９１２ＮＰなどを含む、使用することができる追加のアクティブピクセル設計を示す。
撮像アレイの一実施形態は、２金属層プロセスを使用して作られたＣＭＯＳアクティブピクセルアレイである。アレイは、システムへの機械的ブリッジおよび電気的相互接続部の組み込みに対して指定された規則を使用して設計される。画像センサグリッドは、間隙によって分離されたＳＯＩウエハ上に製作される（図７Ｂ）。これらの間隙は、後の段階における伸縮可能な相互接続部の形成を容易にする。次いで、各間隙の下のシリコンは、画像センサアイランドを隔離するためにエッチング除去される（図７Ｃ）。撮像アレイの最終的な非平面状の形状を考慮する際は、この間隔は重要であり得る。最終的な非平面状の形状においてピクセルを等しく離間するため、ピクセル／アイランド分離は、平面状のレイアウトにおいて不均等である必要があり得る。従って、アイランド間の相互接続部は、異なる長さのものであり得る。計算は、非平面状の撮像アレイにおけるピクセルの均一な密度を実現するため、平面状の設計におけるアイランドの最適なレイアウトを決定するように、ケースバイケースで行われる。例えば、画像センサ間の間隔は、１００ｎｍ〜１００μｍであり得る。
一例では、画像センサアイランドは第１のポリイミド（ＰＩ）パッシベーション層によって保護され、次いで、アイランドの下を部分的に切り取るために、短ＨＦエッチングステップが適用される（図７Ｄ）。第１のパッシベーション層が取り除かれ、次いで、酸化物層が約５μｍの幅の領域を除くデバイスアイランド間の間隔の大部分を覆うように、リフトオフ手順と組み合わせてＰＥＣＶＤまたは他の堆積技法によって、ＳｉＯ２の薄膜（厚さ１００ｎｍ）が堆積され、パターン化される（図７Ｅ）。この酸化物層の目的は、ＨＦエッチングにおいてデバイスが浮遊しない程度の十分な接着力を有するが、高収率転写印刷を妨げるほどの過剰な接着力を有さない、小さな約５ｍ幅の領域の下層のシリコンにのみ、次のステップで堆積されるＰＩが付着するように、最終的なエッチングステップの間に犠牲層の役割を果たすことである。
アイランド間の相互接続部ワイヤ／ブリッジの形状を形成するために、第２のポリイミド層を回転させ、パターン化する（図７Ｆ）。通常、１つのブリッジは、あるアイランドエッジの中心から別のアイランドエッジの中心まで延在することができる。この設計は、受動マトリクス撮像アレイで使用された。あるいは、２つのブリッジは、デバイスアイランドの各角部から２つの異なるデバイスアイランド角部まで延在することができる。また、特に、最終的な伸縮可能なシステムにおける全体的な機械的歪みを低減することを目的とする設計に対して（機械モデリングによって決定される）、他のブリッジ構成を利用することもできる。１つの例示的な相互接続部設計は、密に詰められた蛇行レイアウトを有し、アイランドのある角部から隣接アイランドの角部に接続される。実施形態では、相互接続部ブリッジは、約１００ｎｍ〜５００μｍの幅であり、複数の電気線を収容することができる。
第２のポリイミド層は、デバイスアイランドの下部を切り取った箇所を部分的に充填する。これは、後の取り外しプロセスでアイランドを安定させ、そのマイグレーションを防止する上で役立つ。金属相互接続部を作るために、ビアが第２のＰＩ層にエッチングされる。次に、回路と接触するように、およびあるアイランドから別のアイランドへワード、ビット、リセットおよびｖｃｃ線を接続するように、第３の金属層がパターン化される（図７Ｇ）。本発明の一実施形態では、アイランドは、各々が、１つのピクセルで構成されている。この例では、第３の金属層は、図１０に示されるように、ビアを通じてポイント１〜８と接触する。ビアは、必要に応じて、下方の第１および／または第２の金属層まで作られ、センサのワード、ビット、リセットおよびＶｃｃ線と第３の金属層との間の電気接触を容易にする。本発明の別の実施形態では、アイランドは、複数のピクセルからなる。図１１〜１３は、複数のピクセルとアイランドを相互接続する上で有益であり得る多くの設計を示す。
次いで、画像センサの一実施形態では、カラーフィルタアレイ（例えば、ベイヤーカラーフィルタアレイ）が各ピクセル上に堆積される（図７Ｈ）。このことは、従来のカラーフィルタ堆積で行われるように、色素注入フォトレジスト（例えば、ジアゾナフトキノンＤＮＱノボラック）を使用することによって遂行される。カラー画像を必要としない用途の場合は、このステップを省略することができる。
第３のＰＩ層を回転させることができる（ワイヤおよび他のすべてを覆う）（図７Ｉ）。次いで、本発明の一実施形態では、（図７Ｊ）に示されるように、マイクロレンズのアレイを作成するために、レーザアブレーションおよび熱リフローを使用して第３のＰＩ層を処理することができる。
次いで、Ｏ２ ＲＩＥにおいて堆積させたＳｉＯ２ハードマスクでエッチングすることによって、第２および第３のＰＩ層が隔離される。デバイスアイランドおよびブリッジの外側に位置するＰＩがエッチングされ、外部から電気的にインタフェース接続することが意図されるエリアおよび下層の酸化物につながる小さなエリアを覆うＰＩもエッチングされる。
エッチング穴は、必要に応じて形成し、次いで、ウェットおよび／またはドライエッチングによってシリコンまたは金属層を通じて移動させることができる。デバイスを解放するために、ＨＦエッチャントを使用して、下層の埋め込み酸化物がエッチング除去され、デバイスは、デバイスアイランドの周りの境界近くでハンドルウエハと接触する第２のポリイミドパッシベーション層に起因して、ハンドル基板に付着したままである（図７Ｋ）。
ＨＦエッチングが十分に制御可能ではなく、ＰＩ絶縁層の下方に漏れ、それにより、ＣＭＯＳデバイスが攻撃される場合は、自然酸化物を取り除くために、第２のＰＩパッシベーションの前に、簡易なアルゴンスパッタリングを行い、それに続いて、アモルファスシリコンスパッタリングを行い、それに続いて、ＰＩパッシベーションおよび残りの処理を行うことができる。洗い流した後、デバイスを空気乾燥させる。最終的に、金属およびポリマー相互接続部システムによって接続されたアイランドのネットワークを得る。これらのアイランドは、１つまたは複数のピクセルを含む。
上記で説明されるもの以外の技法、上記でリストされる技法の組合せおよび上記で説明される技法からの小さな逸脱を使用して伸縮可能な回路を実現できることが理解されている。例えば、伸縮可能な回路は、スパッタリング、化学気相成長、インクジェット印刷またはパターン化技法と組み合わせた有機材料堆積によって、プラスチック、エラストマーまたは他の伸縮可能な材料上に形成することができる。回路を作るために使用することができる半導体材料は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、導電性酸化物、カーボンナノチューブおよび有機材料を含み得る。伸縮可能な回路を可能にするための上記で説明される方法のすべては、本明細書では、「伸縮可能な処理」と呼ぶことができる。
エッチングの下、上記で説明される方法のうちの１つによって製作された超薄型の部分的または完全に処理された回路は、本明細書で説明されるように、転写印刷を介して、それらのシリコン母体ウエハから所望の表面へ転写することができる。
非平面状の撮像アレイの一実施形態は、ＣＭＯＳ撮像システムを備える。この撮像システムは、能動型でも受動型でもよい。ＣＭＯＳ撮像システムのコンポーネントは、当技術分野に知られているように、ＣＭＯＳセンサデバイスが画像をデジタル画像に変換する従来のＣＭＯＳ撮像技術に従う。センサは、一般的に、トランジスタおよびフォトダイオードなどのいくつかの検知要素を有するピクセルアレイを含む。ＣＭＯＳ画像センサは、光を検知するための光検知手段と、検知された光をデータにするために電気信号に処理するためのＣＭＯＳ論理回路とからなり、読み出し回路は各ピクセルセルに接続される。能動マトリクス撮像アレイを作成する方法の１つは、図８および９に示されるものと同様に、ピクセルユニットとアイランドを結合することによって行われる。図１０は、伸縮性および非平面状の構成に適合するというアレイの能力を最終的に可能にする相互接続部によって結合されるアレイを形成するために、１つのＣＭＯＳアクティブピクセルをどのように直列の近隣ピクセルに接続できるかを示す。図１１Ａ〜Ｃは、ポリイミドなどのポリマーサポート間に挟まれた金属線を介して接続されたアイランド上に複数のピクセルユニットが存在する例を示す。カラーカメラ用途では、センサは光強度のみを測定するため、カラーフィルタが必要である。マイクロレンズもまた、各ピクセルに焦点を合わせる光の量を増大させるために使用される。これらの層は、周知の技法によって非平面状のピクセルアレイに容易に組み込むことができる。最終的に、ＣＭＯＳ撮像アレイは、カメラモジュールなどのより大きなシステムに組み込まれ、画像ピクセル１００２ＮＰ、タイミング１００４ＮＰ、バイアス回路１００８ＮＰ、Ａ／Ｄ変換器１０１０ＮＰ、増幅器１０１２ＮＰ、カラムマルチプレクサ１０１８ＮＰ、行アクセス１０１４ＮＰなどを含む、図１４に示されるものなど、有益な情報を作成するためのサポートハードウェアを必要とするようになる。
ＣＭＯＳアレイの別の実施形態は、背面照射構成である。この構成は、オリジナルの設計の態様を組み込むが、金属層を通じて来る画像からの光を有する代わりに、アレイが反転され、光は背面から各ピクセル上に導かれる（検知要素のより近く）。この設計は、図１５Ａに示されるような従来の正面照射イメージャにおいて起こるほど、金属相互接続部および誘電体層によって光があまり阻止されないため（ピクセルビネット）、フォトダイオードに到達する光の量を著しく増大する。この背面照射構成積層設計は図１５Ｂで見られる。従来の上面照射画像センサと同様に、背面照射ピクセルは、カラー画像を生成するためにカラーフィルタを必要とし、積層の上面にマイクロレンズアレイを有することから、より多くの光をイメージャの感光性部分に誘導するという利益を得る。
これらの逆検出器を製造することにより、フォトダイオード／レンズ／カラーフィルタアラインメント、パッド接触形成およびウエハ薄化における重要な課題があらわになり、これらはすべて必要なプロセスである。この発明で説明される伸縮可能な処理技法は、これらの課題のいくつかを克服することができる方法を提供する。それは、厚さの低減に伴う著しいセンサ収率の低減に直面する従来のウエハ薄化プロセスの代替案として特に効果的である。現在の発明は、薄型デバイスを作成するためおよびデバイスの裏面研削の必要性を回避するために、アンダーカットエッチングおよびポリマーカプセル化を採用する方法を説明する。
背面照射撮像アレイを作成するため、図７Ｇに示されるように、ピクセル間金属相互接続部を堆積させるポイントまで、正面照射アレイ（従来の）と同じプロセスに従うことができる。最終的な金属層の堆積後、酸化物層にドリルでビアを開け、画像センサアイランドの下部を切り取る。このアンダーカットにより、母体ウエハからアイランドが取り外されるが、アイランドはその下に位置するＰＩポストによって支持される。次いで、図１７Ａ〜Ｂに示されるような幾何学転写スタンプを使用して、伸縮処理された画像センサを反転する。カラーフィルタアレイおよびマイクロレンズアレイは、図１８Ａ〜Ｆに示されるように、犠牲層の上面に積層する一方で、従来の技法を介して製作することができる。カラーフィルタアレイおよびマイクロレンズアレイは、図１９に示されるように、センサアレイと位置合わせし、両方共に接合し、デバイス構築を完了する。次のステップは、必要な湾曲状の形状を形成するための幾何学スタンプの弛緩を伴う。次いで、図２０Ａ〜Ｃに示されるように、湾曲状のセンサがパッケージ化される。背面照射イメージャを作成するための他の潜在的なプロセスフローは、図２１〜２３に示される。
実施形態では、本発明は、平面状の背面照射イメージャを製作するための方法を提供することができる。図２４Ａ〜Ｆに示されるように、背面照射イメージャを作成するためのプロセスは、剛性キャリア基板によって支持される犠牲層の上面にフォトダイオードを作成することから始まる。この例では、シリコンフォトダイオードは、ＳＯＩウエハ上に製作される。次いで、画像センサの製作を完了するために、誘電体および金属線がフォトダイオードの上面に製作される。従来の画像センサ設計は、以前に言及されたステップに活用することができる。次いで、ポリマー材料を使用して、画像センサの表面を不動態化する。このポリマー材料は、機械的支持を提供する。その後、エッチングステップが続き、犠牲層（例えば、ＳＯＩ酸化物層）にアクセスするための小さな穴が作成される。次いで、化学作用によって犠牲層が取り除かれる。ここで、画像センサアレイは、好ましくは、エラストマースタンプを使用して、反転する準備が整っている。スタンプは、そのキャリア基板から画像センサを持ち上げ、それを別のスタンプに転写し、それにより、反転が完了する。その後、さらなる処理のために、画像センサをクリーンな第２のキャリア基板上に堆積させる。この段階では、当業者に知られている技法を使用して、カラーフィルタおよびマイクロレンズを製作することができる。
非平面状の撮像アレイを獲得するための本明細書で説明される方法は、他の多くの撮像アレイ／ピクセル設計に適用することができる。市販のＣＭＯＳ撮像アレイ設計は、メガピクセルイメージャ、フルフレームイメージャ、ラインイメージャ、ＣＭＯＳイメージャ、ＣＣＤイメージャなどの非平面状の撮像アレイフォーマットを与えるために、本発明者らの伸縮可能な処理方法を使用して修正することができる。修正は、アイランドの接続を伴い、アイランドの各々は、少なくとも１つの撮像ピクセルを含み、上記で説明されるように、直列の金属およびポリマー相互接続部を有する。接続は、ビアを通じて行うことができ、ビアは、埋め込み金属層にアクセスし、システムの変形を可能にするピクセル間相互接続部ネットワークにそれらを結合する手段を提供する。
本発明の実施形態によれば、非平面状の撮像システムは、医療イメージャ、内視鏡、血流イメージャ、核医学イメージャ、赤外線カメラおよび他のイメージャ、高解像度撮像用のアクティブピクセルアレイ、Ｘ線イメージャ、ガンマ線イメージャ、超音波撮像、熱撮像などの多くの製品／用途に組み込むことができる。各用途における画像センサの実施形態は、パッケージ化された画像センサ、カメラモジュール（光学コンポーネントおよびイメージャ）またはより完全なカメラ（用途特有の性能のために必要なすべてのソフトウェアおよびハードウェアを有する自給できる画像デバイス）の形態であり得る。
画像センサは、様々な方法によって組み込むことができる。１つの方法は、所望のシステムのカメラへの撮像アレイの直接的な組み込みを伴い、それにより、平面状の撮像アレイが上記の実施形態で説明されるような非平面状の撮像アレイに置き換えられる。このことは、画像センサの接合パッドをその支持基板の外縁に接続するための金属線を堆積させ、次いで、異方性導電膜（ＡＣＦ）コネクタをこれらの金属線から受取システムのコンピューティングモジュールへ接合することによって行われる。画像処理のための回路に接続することができる撮像アレイから出る少なくとも１つのＡＣＦコネクタが存在する。撮像アレイのレイアウトの導電性パッドは、アレイの外周に近い容易にアクセス可能な領域の便利な箇所に配置される。パッドがＰＤＭＳなどのカプセル化層によって覆われている場合は、パッドは、ウェットまたはドライ化学エッチング、材料の機械的除去（これらに限定されないが、ドリリングを含む）を介してまたはレーザ／熱アブレーションによってアクセスすることができる。
湾曲状のセンサアレイを製品に組み込むための別の方法は、図１６Ａ〜Ｆおよび２０Ａ〜Ｃに示されるようなボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）など、画像センサをより従来のチップスケールパッケージにパッケージ化することである。上記の実施形態によれば、金属線は、画像センサの接合パッドをその支持基板の外縁と接触するように作成される。その後、ＡＣＦコネクタは、これらの金属線と融合し、外部コンポーネントとの通信のためにＢＧＡ積層体にリンクされた３２ピン接点に接続される。ＢＧＡ基板は、通常、２つ以上の絶縁金属層（銅覆ビスマレイミドトリアジン（ＢＴ）積層体）からなる。積層体は、その下側の直列の銅ボールと接合される。３２ピン接触パッドと導電性ボールとの直接経路を促進するために、ビアは、基板にドリルで開けられ、銅ボールまで続く。湾曲状の撮像アレイおよびそのＡＣＦ相互接続部の下側を安定させて固定するため、保護エポキシ樹脂を塗布することができる。湾曲状のイメージャのＢＧＡ形態は、数多くの製品により容易に受け入れ可能となり、独特の形状のイメージャ用に具体的には設計されていないアドレスシステムの可能性を開く可能性がある。当業者によってよく理解されているようなものなど、他のタイプのＢＧＡを使用することができる。
図２５Ａ〜Ｂに示されるようなカメラモジュールに組み込まれた非平面状の画像センサについて言及する本発明の実施形態によれば。パッケージ化された画像センサ（例えば、ＢＧＡ）は、画像処理デバイス、ランダムアクセスメモリおよびインタフェース接続論理ハードウェアを含むコンポーネントを収容する回路基板に直接組み込まれる。このことは、ＢＧＡの底面のボール接点を回路基板の接点と位置合わせし、次いで、ボールに熱を印加し、溶かして永久接合を作ることによって行われる。
最終的に、少なくとも１つのレンズを含むレンズ鏡筒が画像センサと位置合わせされる。レンズ鏡筒は、焦点を変更するためにレンズと撮像アレイとの間の距離を変更することができる調整可能なマウントを含む。３つのコンポーネントは、別々に生産し、次いで、組み立てることができる。レンズ鏡筒は、可動マウント上に少なくとも１つのレンズを有する。このレンズは、ガラスまたはプラスチックであり得る。レンズは、アセンブリの間、可動マウントに容易にはめ込むことができるように設計される。一実施形態では、レンズおよびそのプラスチックホルダは、共に押し出すことができる。
カメラモジュールの一実施形態は、レンズ鏡筒への挿入前に、様々な湾曲およびサイズに合うように容易に作成することができる少なくとも１つの射出成形プラスチック光学機器／レンズを有する。金属鋳型は、半液体状のポリマーを注入することによって満たされるレンズ形状の空洞で製作される。ポリマーは、鋳型を開けて部分を取り除く前にセットまたは硬化することが可能である。このプロセスは、高圧の下で行われ、ポリマーレンズは、レンズ鏡筒の可動マウント上の場所にセットする前に、仕上げ作業をほとんど必要としない。さらに、カメラモジュールの別の実施形態は、その湾曲を変更することができるレンズを有する。このことは、異なる半径方向引張力の下に置くことができ、それにより、レンズの湾曲を変更することができるカプセル化された液体またはゲルベースのレンズを使用することによって実現される。この方法でレンズの湾曲を変更することにより、より優れた焦点調節能力をカメラモジュールに与える。半径方向引張力は、レンズが支持される可動マウントを介して管理することができる。
本発明の別の実施形態は、カメラモジュールの残りの部分に取り付けられている間に動的に屈曲することができる非平面状の撮像アレイに関する。このことは、厚い（約１ｍｍ）フレキシブルＰＤＭＳ基板で画像センサをカプセル化することによって実現される。ＰＤＭＳ層は、イメージャ性能にほとんどまたは全く影響を及ぼすことなく、イメージャの偏向を可能にする。そのようなイメージャの主な目的は、ちょうどレンズ系を調整して焦点および画像拡大を調整するように、異なる光学機器頭部に対して形態変化させることである。湾曲の変更は、上記で論じられる実施形態においてレンズ湾曲を調節する際の可動マウントのものと同様のアクチュエータによって実行することができる。イメージャにおける引張力の印加により、その形状が変化し、従って、カメラモジュールの焦点が変化する。等しい半径方向引張力の印加は、撮像アレイの外縁に締め付けられる機械ジグを使用して実現することができ、対称性を失うことなくアレイの湾曲を変更するためにすべての方向に等しく拡大または収縮することができる。そのような実施形態では、撮像アレイを支持する基板もまた伸縮可能でなければならない。
用途特有の要件（例えば、異なるイメージャ湾曲度）を満たすために、撮像アレイの湾曲を最適化する必要性が存在する。これらの非平面状のアレイの形状に対する標準構成は、半球、楕円体および回転放物体を含む。しかし、システム歪みがその最大容量を超えない限り（１５０％を超えると実証されている）、アレイは、多種多様な対称および非対称形状に製作することができる。また、各システムにおけるレンズの形状および数を最適化する必要性も存在する。最終的に、イメージャの数またはレンズおよび形状を変更する際は、小規模な空間再設計が必要であり得る。この修正は、小規模と見なすことができ、著しい量のイノベーションを必要とすることは恐らくない。
実施形態では、本発明は、非平面状の撮像アレイを製作するための改善方法を提供することができる。非平面状のまたは湾曲状の撮像アレイの利点は、少数の光学要素（ひいては重量、サイズ、コスト、複雑性の低減）、非点収差およびコマ収差を含む収差の低減、軸外輝度および鮮鋭度の増大、視野の増大などを含めて、当技術分野ではよく理解されている。本発明は、例えば、単結晶半導体から作られたＣＭＯＳ撮像素子またはＣＣＤ撮像素子など、それにより本明細書で説明されるように標準半導体プロセスによって作られた画像センサを利用して非平面状の撮像アレイを製作することができる方法を提供する。次いで、本発明は、本明細書で説明されるように、伸縮可能な電子機器技術から画像センサを製作し、非平面状の撮像アレイに組み込み、画像センサの標準高品質半導体処理と、伸縮可能な電子機器技術の利用を通じて実現されるような非平面状の撮像アレイの利点の両方から利益を得る光学系の作成を可能にする。これらの利益は、本明細書でリストされるものなどの多数の光学系において、特に、例えば、内視鏡検査などの医療視覚システムなどの重量およびサイズの低減ならびに視野の増大が重要なところで実現することができる。
実施形態では、例えば、図５０〜５３と関係して以下で説明される内視鏡検査について言及するものを含めて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１０年１月１２日に出願された同時係属の「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｎｏｎ−ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｒｒａｙｓ」という名称の正規の米国特許出願第１２／６８６，０７６号明細書で開示されるように、本明細書で説明される実施形態のいずれかにおいてなど、医療視覚システムを実装することができる。
本明細書で説明されるような内視鏡イメージャを参照すると、内視鏡または撮像内視鏡カプセル上にマウントされた非平面状のイメージャを本発明で実装できることが分かる。ここでは、非平面状のイメージャは、凹面または凸面構成でなど、内視鏡または内視鏡カプセルの表面上に提示することができる。これらのデバイスのうちの１つを利用する手術から返送された画像を読み取る技術者は、ここでは、視野の増大（湾曲状の画像表面に部分的に起因する）、画質の増大（非平面状の撮像の利益および高品質画像センサからの利益に部分的に起因する）、暗い光条件における性能の増加（高品質画像センサに部分的に起因する）などを含む、本発明によって提供されるすべての利益を有する。本発明の非平面状のイメージャにより、撮像アレイは、異なるプローブ、カテーテル、移植物などの上にマウントするなど、複数の医療デバイス表面上に形成することができ、依然として、高品質画像製品を維持することができる。実施形態では、本発明は、医療画像デバイスにおける画質と視野の両方への改善を提供することができる。
実施形態では、本発明は、平面状のイメージャおよび関連光学機器を現在利用している任意の画像システムのサイズ、重量およびコストを低減する方法を提供することができる。従って、本発明は、いかなる光学システムにも一般的な利益を提供することができる。
図２６を参照すると、実施形態では、本発明は、伸縮可能な相互接続２６０８と電気的に相互接続された半導体撮像セル２６０４を含む伸縮可能な非平面状の電子撮像構造２６０２を備える撮像アレイ構造を提供することができる。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図２７を参照すると、実施形態では、本発明は、単結晶半導体基板から半導体撮像アイランド２７０４のアレイを製作するステップと、撮像アイランドを伸縮可能な相互接続２７０８と相互接続するステップとを含む撮像アレイ製作プロセス２７０２方法を提供することができる。半導体撮像アイランドは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図２８を参照すると、実施形態では、本発明は、伸縮可能な非平面状の電子撮像アレイ２８０２を備える撮像アレイ手段を提供することができ、アレイは、複数の単一ピクセル半導体撮像素子２８０８で構成され得、複数の単一ピクセル半導体撮像素子２８０８は、伸縮可能な相互接続２８１０と電気的に相互接続され、エラストマー基板２８０４上にマウントされる。単一ピクセル半導体撮像素子の各々は、支持電子機器を含み得る。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図２９を参照すると、実施形態では、本発明は、伸縮可能な非平面状の電子撮像アレイ２９０２を備える撮像アレイ手段を提供することができ、アレイは、複数の複数ピクセル半導体撮像素子２９０８で構成され得、撮像素子は、伸縮可能な相互接続２９１０と電気的に相互接続され、エラストマー基板２９０４上にマウントされる。複数ピクセル半導体撮像素子の各々は、支持電子機器を含み得る。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。
図３０を参照すると、実施形態では、本発明は、伸縮可能な非平面状の電子画像デバイス３００４を備える画像デバイス置換方法３００２を提供することができ、構造は、半導体撮像セル３００８を含み得、半導体撮像セル３００８は、伸縮可能な相互接続３０１０と電気的に相互接続され、撮像手段の撮像性能を改善するために撮像手段３０１２の電子画像デバイス３０１４を置き換える。置換は、撮像手段、撮像手段内の画像センサなどと統合された置換であり得る。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図３１を参照すると、実施形態では、本発明は、伸縮可能な非平面状の電子撮像構造３１０２を備える撮像手段を提供することができ、構造は、伸縮可能な相互接続３１０８と電気的に相互接続された半導体撮像セル３１０４と、撮像構造に取り付けられた少なくとも１つの機械作動デバイス３１１２とを含み得、作動デバイスは、撮像構造の撮像表面３１１０の形状の変更が可能であり得る。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図３２を参照すると、実施形態では、本発明は、半導体撮像素子３２０４のアレイを製作するステップと、素子を伸縮可能な相互接続３２０８と相互接続するステップと、予歪みが印加されたエラストマースタンプ３２１２を有するアレイを第２の非平面状の表面３２１４に転写印刷するステップ３２１０とを含む撮像アレイ製作プロセス３２０２方法を提供することができる。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図３３を参照すると、実施形態では、本発明は、半導体背面照射撮像素子３３０４の撮像アレイを製作するステップを含む撮像アレイ製作プロセス３３０２方法を提供することができ、撮像アレイの製作は、エッチングおよび転写印刷３３０８ステップ、すなわち、（１）第１の半導体基板上に撮像アレイを製作する第１のステップ３３１０であって、撮像アレイ構造が、酸化物層によって第１の半導体基板から分離される、ステップと、（２）酸化物層の外側部分をエッチングする第２のステップ３３１２と、（３）撮像アレイの正面上の第１のエラストマースタンプでの転写印刷を利用して、第１の半導体基板から撮像アレイを分離してリフトオフする第３のステップ３３１４と、（４）撮像アレイを撮像アレイの背面に接触する第２のエラストマースタンプに転写する第４のステップ３３１８と、（５）撮像アレイを第２の半導体基板に転写する第５のステップ３３２０であって、撮像アレイの背面が、ここでは、照射のために露出している、ステップとを含み得る。実施形態では、マイクロレンズなどのレンズは、背面照射撮像素子の少なくとも１つに取り付けることができる。カラーフィルタなどのフィルタは、背面照射撮像素子の少なくとも１つに取り付けることができる。半導体は、単結晶半導体であり得る。半導体は、アモルファスシリコン材料、多結晶シリコン材料、単結晶シリコン材料、導電性酸化物材料、有機材料、カーボンナノチューブ材料など、光検出に使用される非単結晶シリコン材料であり得る。半導体撮像セルは、少なくとも１つの撮像ピクセルと、少なくとも１つの撮像ピクセルからの画像を制御および読み出すための支持電子機器とを含み得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの正面に衝突し得る。光は、非平面状の電子撮像構造で提供されるように、撮像セルの背面に衝突し得、撮像セルは、撮像セルの背面上に転写印刷されたカラーフィルタおよびマイクロレンズの少なくとも１つを有する。撮像構造は、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。チップスケールパッケージ化、ボールグリッドアレイなど、湾曲状の撮像システムイメージャパッケージ化を提供することができる。撮像セルの製作は、製作構造をシリコン、次いで、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、次いで、ポリイミド（ＰＩ）、次いで、シリコンの順に層状にすることができるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）および剛性積層の少なくとも１つ上にすることができる。撮像セルは、カラー画像能力を提供するためになど、カラーフィルタを含む。撮像セルは、強化された画質を提供するためになど、マイクロレンズを含み得る。撮像セルは、１つのセンサアイランドあたり１つのピクセルからなるかまたは１つのセンサアイランドあたり複数のピクセルからなるなど、センサアイランドとして配列させることができる。撮像アレイは、回転放物体、半球、楕円体など、対称の非平面状の幾何学に造形することができる。撮像アレイ構造は、可動マウント上の少なくとも１つのレンズを有するレンズ鏡筒ならびに画像処理および送信のための回路を含むものなどのカメラモジュールを作成するために使用することができる。カメラモジュールは、プラスチック成形レンズなどのレンズを含み得る。レンズ形状は、半径方向引張力、半径方向圧縮力などの力の印加を介して変更することができる。撮像アレイは、撮像構造の湾曲を変更するためになど、作動することができる。
図３４Ａは、回路１０００Ｂが、伸縮可能であり、拡大可能な／伸縮可能な基板２００Ｂ上にあり、基板２００Ｂは、この実施形態では膨張可能なボディである、本発明の実施形態を示す。いくつかの実施形態（図３４Ａに示されるものなど）では、膨張可能なボディは、カテーテル２２０Ｂ上のバルーンである。当業者であれば、バルーンおよびカテーテルは共に、「バルーンカテーテル」２１０Ｂと呼ぶことができ、膨張可能なバルーンがその先端にあり、身体内の狭い開口部または通路を拡大するためになど、様々な医療手術のためのカテーテル挿入手術の間に使用されるタイプのカテーテルであることが理解されよう。収縮されたバルーンカテーテル２１０Ｂが配置され、次いで、必要な手術を実行するために膨張され、取り除くために再び収縮される。
図３４Ａは、この実施形態では動脈である管腔２０１０Ｂに挿入された、弛緩状態または収縮状態のバルーンカテーテル２１０Ｂを示す。また、図３４Ａは、動脈２０１０Ｂの内壁上に形成された動脈プラーク２０２０Ｂも示す。伸縮可能な電子回路１０００Ｂは、伸縮可能な回路の様々な実施形態を参照して上記で説明される方法で構成され、従って、上記で説明される適用可能な技法によって基板（すなわち、膨張可能なボディ２００Ｂ）の表面に塗布される。実施形態では、回路１０００Ｂは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術を利用する。
図３４Ｂは、デバイスが収縮状態または未展開状態にある間の回路１０００Ｂの詳細図を示す。上記で言及されるように、本発明の回路１０００Ｂは、図３４Ａおよび３４Ｂで離散デバイス１０１０Ｂとして描写される少なくとも１つのデバイスを備える。上記で説明されるように、実施形態では、電子デバイスは、少なくとも１つの他のデバイス１０１０Ｂと電子的に連通する。実施形態では、デバイスは、本明細書で説明されるように、「デバイスアイランド」配列で配列され、それ自体、図１Ａの要素１１００〜１７００（以下の例示的な実施形態）またはその部分に対して説明されているものを含む、本明細書で説明される回路またはその部分の機能性のいずれの実行も可能である。従って、実施形態では、デバイス１０１０Ｂ（または本明細書の任意のそのような電子デバイス）のそのような機能性は、集積回路、物理的センサ（例えば、温度、ｐＨ、光、放射線など）、生物学的および／または化学的センサ、増幅器、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、光学コレクタ、電気機械トランスデューサ、圧電アクチュエータ、ＬＥＤを含む発光電子機器、ならびにそれらの組合せを含み得る。
実施形態では、カテーテルバルーン２１０Ｂなどの拡大可能なおよび伸縮可能な基板２００Ｂの需要に、剛性であり得るデバイス１０１０Ｂを順応させるため、離散的に位置し、「デバイスアイランド」に隔離され、伸縮可能な相互接続部１０２０Ｂまたは拡大可能なもしくは伸縮可能な表面に順応するように構成された相互接続部と電気的に相互接続されるように、デバイス１０１０Ｂが製作される。回路１０００Ｂのすべての要素と同様に、相互接続部１０２０Ｂは、本明細書で説明される技法に従って製作することができ、従って、この例示的な実施形態を参照して描写および説明されるものとは異なるように構成することができる。
この例示的な実施形態では、相互接続部１０２０Ｂは柔軟であり、従って、バルーン２１０Ｂの膨張（図３４Ｃに示される）によって引き起こされる伸縮に順応できることが分かる。従って、回路１０００Ｂは、拡大可能なまたは伸縮可能なものである。図３４Ｂに示される実施形態では、基板２００Ｂが収縮状態にある際は、相互接続部１０２０Ｂは座屈するかまたは同一平面上にない。膨張されると（図３４Ｃに示されるように）、相互接続部１０２０Ｂは、膨張時のデバイス１０１０Ｂ間の距離の増加に順応するように、同一平面上にあるかまたは座屈していない。そのように座屈した同一平面上にない相互接続部および同様の特性を有する回路は、本明細書の他の場所で説明され、本明細書で開示されるこの実施形態および他の実施形態に適用される。
上記で言及されるように、実施形態では、デバイス間および／または前記デバイスと別個の（例えば、外部の）デバイスとの間の電子的な連通は、ワイヤレスであり得る。従って、前記回路１０００Ｂおよび／または関連デバイス１０１０Ｂは、そのようなワイヤレス送信が可能なトランスデューサ、トランスミッタまたはレシーバを備え得る。
そのような回路の特定の製作方法は、デバイスに組み込むことが望ましい特定の回路クラスおよび回路の特定の特徴（デバイス、相互接続部などのものを含み、これらに限定されないが、この例示的な実施形態に関して開示されるものを含む）に依存し得る。本発明の例示的な実施形態（すなわち、センサおよび／またはエフェクタあるいは対象の組織の表面（特に、心臓の表面）に適合できるセンサおよび／またはエフェクタを備える伸縮可能な／柔軟な回路を備える基板が装備されたカテーテルバルーン）の完全な製作ステップの非限定的な例については、以下の段落で説明する。以下で説明される実施形態は、いくつかの事例では、膨張可能なシステム（具体的には、カテーテルバルーン）について言及することに留意すべきである。当業者であれば、実施形態の動作の原理が理解され、その製造は、回路が塗布される基板が伸縮可能なまたは拡大可能なものであるが膨張可能なものではない状況、あるいは基板が膨張可能なものであるが必ずしも図１Ａを参照しておよび基板の論考において上記で説明されるような伸縮可能なものとは限らない状況に適用される。また、特定のステップまたは要素が膨張可能な基板にのみ適用される場合は、当業者は、そのような事実を理解するであろう。
これらに限定されないが、バルーンカテーテル、心臓アブレーションデバイス、神経束補綴、内視鏡検査、組織スクリーニング、およびコンフォーマルセンサテープまたはシートに対して本明細書で説明されるものを含む本明細書の実施形態では、温度センサ、導電率センサ、圧力センサ、電気刺激子、ならびに関連差動増幅器、バッファ、Ａ／Ｄ変換器、論理、メモリ、クロックおよび能動マトリクススイッチングトランジスタを含み得るデバイスのアレイは、「デバイスアイランド」配列で配置することができる。デバイスアイランドは、１μｍ〜５０μｍ×１〜５０μｍの正方形であり得、１つまたは複数のセンサユニットまたは回路（例えば、それ自体が増幅器に接続されたバッファに接続された温度センサ）を収容することができる。温度センサが含まれる場合は、以下でさらに詳細に説明されるように、温度センサは、抵抗性の、ダイオードベースのものなどであり得、温度（または温度変化）を反映する信号を供給することができる。さらに、残りのセンサ回路は、後続の処理のために信号を調節する。
これらに限定されないが、バルーンカテーテル、心臓アブレーションデバイス、神経束補綴、内視鏡検査、組織スクリーニング、およびコンフォーマルセンサテープまたはシートに対して本明細書で説明されるものを含む本明細書の実施形態では、デバイスのいくつかは、能動アレイまたはマトリクススイッチ、およびアナログ信号をデジタル形式（例えば、温度）に変換するためのＡ／Ｄ変換器を収容することができ、従って、いくつかのデバイスは、デジタル信号の読み取りおよびその処理（例えば、検知された温度または温度変化に値を割り当てるため）が可能な論理回路を収容する。これらの回路は、センサ読取値を別のモジュールに出力することができ、データの出力または搭載メモリセルへの格納が可能である。
これらに限定されないが、バルーンカテーテル、心臓アブレーションデバイス、神経束補綴、内視鏡検査、組織スクリーニング、およびコンフォーマルセンサテープまたはシートに対して本明細書で説明されるものを含む本明細書の実施形態では、回路は、好ましくは、約１つのみであるが、好ましくは、約１００以下の電気相互接続が任意の２つのデバイスアイランド間で必要とされるように配列および設計される。次いで、実施形態では、回路は、標準ＣＭＯＳ製作技術を使用してＳＯＩウエハ（ただし、標準ウエハを使用できることを理解すべきである）（厚さ１．２μｍの上層Ｓｉ、厚さ１μｍの埋め込み酸化物）上に製作され、各アイランド間のシリコン間隔は、各アイランドを隔離するためにエッチング除去される。回路は、ポリイミドパッシベーション層によって保護され、次いで、アイランドの下を部分的に切り取るために、短ＨＦエッチングステップが適用される。パッシベーション層が取り除かれ、次いで、酸化物層が約５μｍの幅の各デバイスアイランドの周りの領域を除くデバイス（デバイスアイランドとしても知られている）間の間隔の大部分を覆うように、リフトオフ手順と共にＰＥＣＶＤまたは他の堆積技法によって、ＳｉＯ２の薄膜が堆積され、パターン化される（厚さ１００ｎｍ）。別のポリイミド層を回転させ、相互接続部の形状にパターン化する。通常、１つの相互接続部は、あるデバイスの中心から別のデバイスの中心まで延在することができる。あるいは、２つの相互接続部は、デバイスの各角部から２つの異なるデバイス角部まで延在することができる。あるいは、１つの相互接続部は、あるアイランドエッジの中心から別のアイランドエッジの中心まで延在することができる。相互接続部ブリッジは、約２５μｍの幅であり、複数の電気線を収容することができる。ポリイミドは、デバイスアイランドの下部を切り取った箇所を部分的に充填する。これは、後の取り外しプロセスでアイランドを安定させ、そのマイグレーションを防止する上で役立つ。次のステップでパターン化される金属ワイヤが回路と接触し、あるアイランドを別のアイランドに接続できるように、ビアがＰＩ層にエッチングされる（このステップは、第１のセットの上方に位置する追加のワイヤのセットを形成するために繰り返すことができる）。別のＰＩ層を回転させる（ワイヤおよび他のすべてを覆う）。次いで、ＰＩ（両方の層）がＯ２ ＲＩＥにおいて堆積されたＳｉＯ２ハードマスクでエッチングすることによって隔離される。デバイスおよびブリッジの外側に位置するＰＩがエッチングされ、外部から電気的にインタフェース接続することが意図されるエリアおよび下層の酸化物につながる小さなエリアを覆うＰＩもエッチングされる。エッチング穴は、必要に応じて形成し、次いで、ウェットおよび／またはドライエッチングによってシリコンまたは金属層を通じて移動させることができる。デバイスを解放するために、ＨＦエッチャントを使用して、下層の埋め込み酸化物がエッチング除去され、デバイスは、デバイスの周りの境界近くでハンドルウエハと接触する第１のポリイミドパッシベーション層に起因して、ハンドル基板に付着したままである。
ＨＦエッチングが十分に制御可能ではなく、ＰＩ絶縁層の下方に漏れ、それにより、ＣＭＯＳデバイスが攻撃される場合は、自然酸化物を取り除くために、第１のＰＩパッシベーションの前に、簡易なアルゴンスパッタリングを行い、それに続いて、アモルファスシリコンスパッタリングを行い、それに続いて、ＰＩパッシベーションおよび残りの処理を行うことができる。洗い流した後、デバイスを空気乾燥させる。次いで、デバイスは、ソフトフォトリソグラフィツールを介して、デバイスのシリコン母体ウエハから所望の表面へ転写することができる。回路は、エラストマースタンプ（例えば、ＰＤＭＳ）で持ち上げ、ポリマー基板上に直接に転写印刷するかまたは薄いＰＤＭＳ層でコーティングされたポリマー表面上もしくは別個の薄いＰＤＭＳ層上（実施形態では、適用可能な場合は、後に、膨張可能な基板または三次元の基板を包み込むことができる）に転写印刷することができる。
また、本明細書で開示される本発明の実施形態の回路は、以下の通り製造することができる。
ＳＯＩウエハ（１μｍの埋め込み酸化物上の厚さ３００ｎｍの上層のシリコン層）から始めて、上層シリコンのエリアは、所望のデバイスに基づいて、ｎ型およびｐ型のドーパントで適切にドープされる。回路を含むこのエリアの周りは、ＲＩＥプロセスによって境界が形成される。
同じステップにおいて、エッチング穴がエリア内に画定される。ドープされた領域を有するシリコン膜を形成するために、フォトレジストマスクが依然としてシリコンの上面にある状態で、ＨＦを使用して、回路エリアの下方のすべての埋め込み酸化物の下部を切り取る。この膜は、ポリマーベースの犠牲剥離層を有する別の基板上に転写印刷される。この例では、基板は、ＰＭＭＡの１００ｎｍコーティングを有し、その上にポリイミド（ＰＩ）の１μｍコーティングを有するシリコンウエハである。この構成では、ＰＭＭＡは犠牲層であり、ＰＩは部分的に硬化される。シリコンの膜は、ＰＩに転写印刷され、シリコンの上面のフォトレジストは、アセトンで洗い流され、その後、ＰＩは、完全に硬化される。次に、ＲＩＥがＰＩ層上で停止するように、ＲＩＥを使用して、シリコン膜が離散的な相互接続されていないデバイスアイランドにエッチングされる。下層のポリマー層との互換性を保証するために約３００℃より低い温度で処理を行わなければならないという警告と共に、ゲート酸化物および他の必要な処理を含めて、回路製作が完了する。従って、ゲート酸化物に対して、ＰＥＣＶＤを使用することができる。次いで、導電性相互接続部（通常、金属）がデバイスアイランド間に形成される。これらの導電性相互接続部は、デバイスアイランドの表面上のいかなるポイントからも接続することができ、必要に応じて、標準パッシベーション層で隔離することができる。別の１μｍのＰＩコーティングは、回路全体をコーティングし、ＰＭＭＡを通じてシリコンまでパターン化されてエッチングされる。パターンは、デバイスアイランドおよび相互接続部を包含し、他の場所のすべてのＰＩを取り除く。また、エッチング穴は、必要に応じて、このステップで形成することもできる。
デバイスは、高温アセトンに浸漬することによって取り外すことができ、それにより、下層のＰＭＭＡが取り除かれる。基板が取り除かれ、次いで、デバイスおよび相互接続部がＰＤＭＳスタンプによって持ち上げられる。この時点では、デバイスおよび相互接続部は、その上面および底面はＰＩによって完全にカプセル化されている。
いくつかの実施形態と関係して、乾燥後、デバイスは、ＰＤＭＳスタンプによって持ち上げ、基板の表面（例えば、カテーテルバルーン２１０Ｂなど）上、薄いＰＤＭＳ層でコーティングされた基板の表面上または別個の薄いＰＤＭＳ層（後に、基板を包み込むことができる）上のいずれかに転写印刷することができる。図３５Ａは、バルーンの表面を包み込むＰＤＭＳ層２３０Ｂを有するバルーン基板の側面図を示す。図３５Ｂは、カテーテル２２０Ｂ、バルーン２１０Ｂの表面およびバルーンに塗布された薄いＰＤＭＳ層２３０Ｂを示す断面図である。
実施形態では、転写印刷方法は、受取基板の形状の薄いエラストマー鋳型の使用を伴う。このエラストマー鋳型は、伸縮可能な回路を所望の形状に造形するという目的を果たすため、幾何学スタンプと呼ぶことができる。エラストマー鋳型は、材料の外側境界線の周りの単軸力を供給する機械ジグによって伸縮して平坦になるように製作される。基板の最終的な実施形態の拡大度は、このステップにおける拡大度に依存する。従って、デバイスアイランドの高弾性マトリクスを有するため、幾何学基板／スタンプは、同様に高い程度まで伸縮しなければならない。次いで、この平面状のスタンプは、エッチング下のウエハから伸縮処理された回路を回収するために使用されるか、または回路は、エラストマー転写ポストを使用することによって平面状のスタンプ上に転写することができる。平面状のスタンプは、その初期の形状を再現するために、歪みから解放される。この作用により、非平面状のスタンプの形状に合うアイランド／相互接続部ネットワークが圧縮される。次いで、スタンプは、適切な接着剤を使用して受取基板上に組み込むことができる。
上記の方法によれば、幾何学スタンプの代わりに、長方形エラストマー薄膜（例えば、ＰＤＭＳ）を使用することができる。長方形シートは、電子機器アレイを受け入れる前に予歪みを印加してもしなくともよい。回路を受け入れた後、長方形シートが弛緩され（予歪みが印加されている場合）、次いで、適切なポリマー接着剤を用いて基板を包み込む（基板が三次元であるかまたは膨張可能なものである場合）。基板は（仮に膨張可能なボディであったならば）、通常、この時点では、その収縮状態にあるが、特定の用途に対する拡大要件に基づいて、様々な膨張度を考慮することができる。
実施形態では、転写印刷の別の方法は、基板の表面への回路の直接転写を伴う。回路は、取り外した後、母体ウエハから持ち上げられ、次いで、シャドウマスク蒸発によってアイランドの背面が３ｎｍのＣｒ／３０ｎｍのＳｉＯ２層で選択的にコーティングされる（次いで、相互接続部に対するそれらの付着を改善するために、ＵＶオゾンで硬化される）。その後、デバイスおよび相互接続部のアレイが基板の表面上に転写印刷され、基板の表面は（適用可能な場合は）、相互接続部がどのように特定の量の圧縮または引張歪みに順応するように設計されたかに応じて、膨張、収縮または部分的に膨張状態であり得る。優先的には、アイランドは基板に張り付くが、相互接続部は張り付かず、相互接続部は自由に伸縮および圧縮可能である。
１つまたは複数の実施形態では、電子アイランドアレイを膨張可能な基板の内面に転写することが有利であり得る。このことは、上記で説明されるものと同様の印刷方法を使用して行われる。
膨張可能な基板を有する実施形態では、薄いＰＤＭＳ鋳型が、伸縮して平坦化し、平坦な状態の時に薄いＰＤＭＳ鋳型上に回路を転写し、次いで、半バルーン形状に弾けて戻るように解放できるように、薄いＰＤＭＳ鋳型を半バルーン（膨張した）形状（実施形態では、膨張可能なボディを伴う）で作ることが可能である。次いで、この半バルーンは、実質のバルーンに容易に取り付けることができ、接着することさえ可能である。回路がバルーンの外面にあるいくつかの事例では、ブリッジ（本明細書では、相互接続部および物理的な電気接続とも呼ばれる）は、デバイスが圧縮されるかまたはそうでなければ消費可能な／膨張可能なボディが弛緩状態もしくは収縮状態にある際は、飛び出すかまたは外方へ座屈することが述べられている。膨張状態では、ブリッジ１０２０Ｂは、全く座屈していないおよび／または基板２００Ｂの表面と同一平面上にあるはずであり、その結果、収縮状態では、ブリッジ１０２０Ｂは、著しい圧縮応力に順応するように座屈し得る。
あるいは、このプロセスは、バルーンの収縮状態で作られた鋳型で繰り返すことができ、鋳型は、著しく拡大するように平面を越えて伸縮し、その結果、回路は、転写されて鋳型が取り外された後に著しく圧縮する。この事例では、バルーンが完全に拡大されている際に回路を実際のバルーンに転写した後、ブリッジが、ほぼ平坦であるかまたは完全に拡張し、ほとんど座屈していない状態であるほど十分に、回路は圧縮しているはずである。
回路が基板に直接転写される実施形態では、ＰＤＭＳスタンプは、薄くすべきであり（約１００〜５００μｍの厚さ）、それにより、対象の組織（例えば、心腔または身体管腔）の形状に適合できるほど十分に準拠する。ＰＤＭＳコンプライアンスをさらに増大するため、硬化剤（ＰＤＭＳを構成する成分）に対するエラストマーの重量比は、より多くのエラストマー（２０：１および／または最大で５０：１まで）を選択することによって変更することができる。
回路が最初に別個の薄いＰＤＭＳに転写される実施形態では、ＰＤＭＳ層は、転写を容易にできるように、剛性基板上にあり得る。次いで、ＰＤＭＳ層は、基板から剥離し、回路が予歪みが印加されている状態で転写されたかまたはそうでないかに応じて、膨張または収縮状態で（適用可能な場合）基板を包み込むことができる。２Ｄアレイよりむしろ、１Ｄアレイで回路を作ることが望ましい場合がある。このように、薄いＰＤＭＳ層は、基板の表面全体を覆うために膨張可能な基板を容易に包み込むことができる長く狭いリボンである。あるいは、回路が基板に対して内側を向くことが望ましい場合は、基板は、ＰＤＭＳキャリア基板上の回路の平面状のアレイに沿って直接回転させることができる。膨張可能な場合は、基板は、その後、収縮および／または再膨張させることができる。収縮により、回路の相互接続部は、座屈し、収縮によって課される圧縮力を受ける可能性がある。バルーンカテーテルに適用されたこれらのスタンプ方法は、以下で説明される実施形態のすべてにおける電子回路のスタンプに適用できることを理解すべきである。
従って、実施形態では、回路を塗布するため、バルーン２１０Ｂは、図３６に示されるように、ＰＤＭＳキャリア基板２０４Ｂ上の回路１０００Ｂの平面状のアレイに沿って直接回転させることができる。その後、バルーンは、収縮および／または再膨張させることができる。図３７Ｂに示されるように、収縮により、回路の相互接続部は、座屈し、収縮によって課される圧縮力を受ける可能性がある一方で、膨張により、相互接続部は、基板と実質的に同一平面上にあるようになる（図３７Ａに示されるように）。この原理は、本明細書の膨張可能な、伸縮可能なおよび柔軟な実施形態に適用することができる。さらに、バルーンカテーテルに適用された説明されるスタンプ方法は、本明細書で説明される実施形態のすべてにおける電子回路のスタンプに適用できることを理解すべきである。
実施形態では、回路は、ＰＤＭＳの別の層でカプセル化するか（実施形態では、その圧縮状態の間に）、または流体カプセル化を行うために、ＰＤＭＳの液体層でカプセル化し、それに続いて、上層の固体ＰＤＭＳでカプセル化することができる。
回路がバルーンに対して外側を向く実施形態では、回路は、バルーンの基部に位置するように設計すべきである導電性パッドで外部から電気的にインタフェース接続することができる。異方性導電膜（ＡＣＦ）コネクタを使用して、膜をパッドに押し付けて加熱することによって、これらの導電性パッドとインタフェース接続することができる。次いで、膜は、非常に薄く柔軟であるため、カテーテルの長さ分広げることができる。
回路がカプセル化（絶縁）される実施形態では、それ（前記回路）は、接触パッドを露呈するように、カプセル化層の選択的なエッチングによって、電子接点によるアクセスが可能となるようにすることができる。ここでは、ＡＣＦは、これらの露出している接触パッドと接合することができる。あるいは、ＡＣＦは、カプセル化の前に、伸縮可能な回路の接触パッドと接合されている場合がある。
上記で説明されるように、実施形態では、回路は、導波管としてカテーテル管を使用し、回路の残りの部分に加えてＰＶセルを伸縮可能なフォーマットにすることによって、外部から光学的に給電することができる。太陽電池は、身体外からの光エネルギーを利用し、基板（例えば、バルーンカテーテルまたはシート）上の伸縮可能な回路に電力を導くことができる。また、カテーテル管は、導波管として使用し、回路の残りの部分に加えてＰＶセルをカテーテルのバルーン部分上の伸縮可能なフォーマットにすることができる。それに加えて、ＬＥＤアイランドは、カテーテル導波管を下って来る光データ通信を実行するように作成することができる。あるいは、薄膜バッテリを使用して、回路に給電することができる。あるいは、デバイス上のＲＦ通信回路を使用して、身体外でワイヤレス通信することができ、また、回路に給電するためにＲＦ電力を受信することもできる。これらの手法を使用することで、外部の電気インタフェースの必要性を低減または排除することができる。
これらに限定されないが、現在説明されているバルーンカテーテルまたは心臓アブレーションデバイスの例示的な実施形態を伴う本発明の装置の実施形態では、基板（この実施形態では、カテーテルバルーン２１０Ｂ）は、デバイス２１０Ｂのアレイを有する伸縮可能な回路１０００Ｂで覆われ、対象の身体の管腔２０１０Ｂに挿入することができる。デバイスは、温度センサを含み得る。温度センサは、例えば、シリコンダイオードからなるシリコンバンドギャップ温度センサであり得る。これらのシリコンダイオードの順電圧は、温度の変化に対する感度が高い。あるいは、異なる熱電材料間の温度変化を検知する電気抵抗または熱電対回路における温度誘導変化に基づいて温度を測定する白金薄膜抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）を利用することができる。熱抵抗器の場合、抵抗（Ｒ）における正規化された変化、抵抗器の温度係数（α）は、以下の式によって温度（Ｔ）変化に関連する。
ΔＲ／Ｒ＝αＴ
白金（５００Å）およびクロム（１５０Å）の接着層は、個々のＲＴＤセンサを画定するために、ｅビームを介する熱蒸発を使用して、ＳＯＩウエハ上にパターン化され、堆積される。ＲＴＤセンサは、以前に説明されるように、同じデバイスアイランド上のＣＭＯＳベースの増幅器、トランスデューサ、演算論理要素およびＡ／Ｄ回路と統合することができる。
いくつかの実施形態において回路が基板に転写された時点で、バルーンカテーテル２１０Ｂを伸縮し、楽でない複数の方向への引張もしくは圧縮歪みの印加が可能な機械屈曲段階で、または反復膨張および収縮ロードサイクルによって、疲労テストを実行することができる。機械屈曲段階は、回路半導体と結合される電気プロービングステーション（Ａｇｉｌｅｎｔ、５１５５Ｃ）と並行して機能することができる。実施形態では、回路の性能を評価するため、加熱および冷却テストの複数のサイクルを実行することができる。回路は、１６０℃まで５分間加熱し、その後、各電気測定の前後に冷却することができる。
外部の損傷から回路を保護することが望ましい実施形態および他のものでは、カプセル化ポリマー薄層は、以下の説明および本明細書で説明される他の適用可能なカプセル化方法に従って、回路が膨張可能なボディに塗布された後、膨張可能なボディの表面上を含めて、回路に塗布することができる。このカプセル化ポリマー層は、センサとの直接接触が必要ではない領域の選択的な硬化を可能にするため、極めて薄く（＜１００ｕｍ）、光硬化性であり得る。従って、対象の組織との直接的なまたはコンフォーマルな接触が必要なデバイスのエリアを露出させることができる。そのような選択的なカプセル化は以下で説明するが、本明細書で説明される選択的なカプセル化のためのいかなる技法も適用することができる。選択的なカプセル化のすべての方法は、本明細書で開示されるいかなる実施形態にも適用されることに留意すべきである。
実施形態では、ＲＴＤ温度センサは、優先的には、光硬化の間、直接接触のために露出させることができる。カプセル化層の優先的な光硬化に使用することができるいくつかのポリマーがあり、これらに限定されないが、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン光開始剤を有するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む。光硬化性ＰＥＧカプセル化は、紫外線光に暴露された時点で硬化する。ＡＵＴＯＣＡＤを使用して設計されたフォトマスクは、膨張可能なボディの表面の優先的な硬化を可能にするために印刷することができる。これらのマスクは、フィルタとして、広範の励起ＵＶフィルタと結合されたＵＶ光源段階に挿入することができる。位置合わせされたマスクを用いる暴露は、膨張可能なボディの戦略領域における重合を可能にする。重合の間のビジュアルアライメントは、ＣＣＤカメラで実現することができる。
実施形態では、基板は、温度センサまたはセンサもしくはエフェクタを備え得る電極などのセンサを備えるデバイスのアレイが装備され、対象の組織または表面（実施形態では、膨張可能なボディの膨張時の管腔のプラークの表面であり得る）との直接接触および／またはコンフォーマルな接触を有するように温度センサが配置されるように配備することができる。この実施形態ならびに本明細書で説明される柔軟なおよび／または伸縮可能な回路を有する他の実施形態で実現される重要な利点は、性能の大幅な改善を実現するために、回路（ひいてはセンサなどのそのデバイス）が、対象の表面または組織（例えば、管腔のプラークおよび内面、心臓の内面または外面）と直接接触するようにできるばかりでなく、輪郭および／または表面もしくは組織の表面特徴とのコンフォーマルな接触を実現することもできることである。
実施形態では、センサ間の分離距離は、製造可能な任意のものであり得、有益な範囲は、これらに限定されないが、１０μｍ〜１００００μｍであり得る。個々のセンサは、差動増幅器、バッファおよび／またはアナログ／デジタル変換器と結合することができる。これらの回路は、センサまたはエフェクタと同じまたは異なるデバイス上に形成することができる。回路は、複数の温度センサからの読取値が、１つまたは少数の増幅器／論理回路に切り替えられ、１つまたは少数の増幅器／論理回路によって処理されるように、能動アレイまたはマトリクス形式で配置することができる。これらのセンサアレイは、基板表面とカテーテル管との間の接合部近くに堆積された金属電極を使用して、基板の表面からガイドワイヤおよびプロセッサに導くことができる入力信号を記録する。あるいは、ワイヤボンダを使用して、基板上の回路をカテーテルガイドワイヤの表面に取り付けるために金の金属ワイヤを使用することができる。センサのアレイからの信号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２００９年３月１２日に出願された国際公開第２００９／１１４６８９号パンフレットで説明されているものを含む多重化技法を使用して処理することができる。カテーテルガイドワイヤの基部に位置するマルチプレクサコンポーネント回路は、このタイプのデータ分析／処理を容易にすることができる。
図１Ｂと関係して上記で論じられるものに関連して、本明細書で開示されるそのような多重化技法により、回路（またはオペレータ）は、どの能動デバイスを利用すべきかまたは能動デバイスのどのようなパターンが機能しているべきかを選択することができる。処理手段は、オペレータが前記選択または調整を行えるように、出力手段上にユーザインタフェースを生成するように構成される。いくつかの事例では、利用されている能動デバイスのアイデンティティまたはパターンは、デバイスが対象の組織と電気的またはコンフォーマルな接触にあるかどうか（またはその度合い）に基づく。従って、本明細書のすべての実施形態は、すべての電子デバイスが組織上の対象のエリアと完全に接触しているわけではなく、部分的な接触のみである時でさえ、有益な量のデータを生成することができる。
実施形態では、デバイスオペレータは、ガイドワイヤがプラーク場所の領域に達した時点でバルーンカテーテルを展開するために、Ｘ線血管造影の間に光学式ガイダンスを使用することができる。カテーテルバルーンの変形可能なおよび伸縮可能な性質により、動脈管腔および堆積プラーク（図３４Ａおよび３４Ｂの２０２０Ｂとして示される）のものなどの一様でない表面輪郭上の複数の接触ポイントにおける温度測定が可能になる。回路のコンフォーマルな能力により、そのような能力が可能になる。展開された時点で、本明細書で説明される処理手段は、送信された信号を処理し、管腔内のプラークの空間温度マップを生成する。このデータは、プラークに沿った温度の不均一性の存在を検出し、プラークタイプを判断するために、デバイスオペレータが使用することができる。プラークタイプが判断され、表面輪郭が特徴付けられた時点で、バルーンカテーテルを収縮し、取り除くことができる。
本発明の別の実施形態では、伸縮可能な回路１０００Ｂは、圧力センサアレイを備える。そのようなセンサアレイは、シリコンベースであり、圧電抵抗または容量検知を利用するか、あるいはポリマーベースまたは光学ベースであり得る。実施形態では、圧力センサは、用途に適した動作範囲およびサイズを有し、本明細書で説明されるように、用途に従い、経験するであろう伸縮力に対する耐性を有するものであるべきである。
図３７は、圧力センサまたは接触センサを必要とする本明細書で説明されるいかなる実施形態でも利用できる１つの例示的な圧力／接触センサを示す。圧力センサは、薄い単結晶シリコン、ポリシリコンおよび／または窒化ケイ素薄膜など、可撓性材料の柔軟なおよび浮遊ダイヤフラム６００を備える。ダイヤフラム６００は、ＳＯＩウエハから抽出された金属電極層からなるドープされたシリコンの基層の真上に浮遊させることができる。ポリシリコンダイヤフラム層は、最初に、ＳｉＯ２層をシリコン電極６１０上に堆積させることによって、浮遊層として形成することができる。次いで、ポリシリコンをＳｉＯ２層上に堆積させ、今度は、選択的にエッチングすることができる。このエッチングステップにより、浮遊した柔軟なポリシリコン構造の形成が可能になる。制御された厚さを有するダイヤフラムを生成するため、ＨＦを使用する正確なエッチングレートを使用しなければならない。既知の厚さ（厚さ２〜１０μｍ）、材料係数および表面面積を有するこのダイヤフラムならびに下層のシリコン電極は、平行板コンデンサを集合的に形成する。センサキャパシタンスは、最上層ポリシリコンと下層のシリコン電極との間の距離の関数である。キャパシタンス記録は、ダイヤフラム偏向（力Ｐによって引き起こされる）をキャパシタンスの変化と関連付ける。
本発明の実施形態では、伸縮可能な回路は、接触センサのアレイを備える。いくつかの実施形態では、接触センサは、印加圧力が既定の閾値を超える際に例えば動脈壁と接触していることを示す電気信号をセンサが提供するように、圧力に応答してオン／オフ電気抵抗変化を提供するように設計される。接触センサを形成する方法の１つの例は、ある導体が別の導体に機械的に押し付けられるシンプルな機械電気スイッチを作ることである。表面バルーン上に位置する下方の導体は、開回路を形成するために１つまたは複数の場所において非連続的な金属ワイヤからなる。この開回路の周りでは、ＰＤＭＳから形成されたダイヤフラムがカプセル化される。ＰＤＭＳは、ダイヤフラム形状に成形またはエッチングすることができる。ダイヤフラムの上壁は、フォトリソグラフィパターン化、電気化学エッチング、エッチング、シャドウ蒸発などの標準手段によって、金属導体でコーティングされる。ダイヤフラムは、バルーンの表面と位置合わせされ、接合される。ダイヤフラムは、ある圧力が印加されると上方の導体が下方の非連続導体と接触したり下方の非連続導体を短絡したりできるようにダイヤフラムが下方に屈曲するように設計される。このことは、ダイヤフラムの幾何学（高さおよび幅）の制御および材料によって行われる。さらなる別の非限定的な例では、ダイヤフラムは、犠牲二酸化シリコン層を有し、その上にポリシリコンブリッジを有するなど、ＭＥＭＳ技法で作ることができる。
本発明の実施形態では、相対圧力を測定するため、各圧力センサは、基準センサユニットと結合することができ、基準センサユニットは、著しく低い圧力感度を除いて、同一の電気特徴を有する。センサと基準ユニットとの間の圧力測定値の違いにより、多くの寄生効果の補償が可能になる。基準ユニットは、パッシベーション層をポリシリコン電極の表面上に残すことによって作成することができる。圧力センサユニットと共に基準ユニットを有することにより、差圧記録が可能になる。配備された時点で、そのようなセンサアレイは、中でも特に、組織の存在および機械特性（動脈管腔およびその中のプラークの存在および特性など）を判断するために回路が使用できるデータを生成することができる。基板がバルーンである実施形態では、そのようなデータを使用して、バルーンおよび管腔の直径を推定し、この時点でバルーン膨張を終わらせるためにデバイスオペレータにフィードバックを提供することもできる。このタイプの検知は、単回の配備試みの間に組織の機械および熱特性の徹底的な評価を提供するために、温度センサアレイと組み合わせることができる。
実施形態では、そのような圧力検知によって生成されたデータにより、動脈プラークなどの材料の表面輪郭の触覚画像マップの作成も可能になる。さらに、バルーンカテーテル実施形態におけるこのタイプの機械的撮像は、バルーンが膨張した際にステントの展開に成功したかどうかを示すことができる。
治療手段１７００を含む本発明の実施形態では、温度センサによって生成されたデータを用いてプラークタイプが最初に決定され、その直後、薬送達ポリマーおよびバルーンポリマーに埋め込まれた回路が起動され、炎症が存在するプラーク上の局所部位への局所冷却および／または化学剤（抗炎症薬など）の放出が行われる。実施形態では、治療手段１７００は、薬送達ポリマーを起動させるために利用することができる発光電子機器（ＬＥＤなど）を備える。
本発明の実施形態では、回路は、本明細書で説明される撮像回路１６００を備える。従って、実施形態では、回路は、本明細書で開示される検知デバイス、エフェクタデバイスおよび画像デバイスのいくつかの組合せを備え得る。そのような実施形態では、処理（１２００または１２００Ａ）は、回路と電子的に連通し、従って、出力手段によって出力される出力データ、検知データ、画像デバイスによって出力されたデータまたはその両方を生成するようにプログラムまたは構成される。そのような実施形態では、回路は、光源（例えば、ＬＥＤであり得る）も備え得る。画像センサからの出力は、組織の高解像度画像を提供するために使用することができる。処理手段は、複合グラフ提示を作成するために、検知データとデータを重畳するかまたはそうでなければ組み合わせるようにプログラムすることができる。
本発明の実施形態では、基板は、プラークおよび動脈管腔の横方向深部組織画像の生成に使用されるデータを生成するために、超音波トランスデューサで覆われる。
本発明の実施形態では、基板は、プラーク導電率の測定に使用される刺激および記録電極で覆われる。不安定プラークは、安定プラークおよび動脈組織よりも導電率が著しく低いため、この形態のセンサアレイは、プラークの測定導電率に基づいてプラークタイプを判断する上で役立てることができる。膨張可能なボディが配備された時点で、電極は、プラーク堆積物との直接接触および／またはコンフォーマルな接触を有するように配置され、導電率が測定される。この場合もやはり、このデバイスは、複数の検知および治療機能を並行して提供するために、伸縮可能な膨張可能なボディに埋め込まれた他のセンサアレイタイプと組み合わせることができる。
プラークの部位でセンサによって収集されたデータは、管腔内のプラークが存在しない異なる場所で同じ膨張可能なボディ（または同じカテーテル上の第２の膨張可能なボディ）を配備することによって確立されたベースラインに対して解釈することができる。
本発明の実施形態では、デバイスのアレイは、柔軟なおよび伸縮可能なポリマーベースのバルーンカテーテル基板において集合的に製作された温度センサ、圧力センサおよび光検出器を含む。これらの能動デバイスコンポーネントは、０．６μｍ以下の設計特徴分解能を使用して設計することができる。能動デバイスコンポーネントは、単結晶シリコンの断片（５０×５０μｍ２、厚さ１．２μｍ）であるデバイス上に組み込むことができる。バルーンが動脈管腔内に挿入された時点で、デバイスオペレータは、バルーンをプラーク場所へ導くガイドワイヤをナビゲートする。バルーンの展開は、血流を断続的に停止する可能性がある。ガイドワイヤは、好ましくは、光ファイバまたはＬＥＤに装着される。光源からの光は、アレイ間の相互接続部間隙領域を通過し、管腔／プラーク中に散乱し、光検出器に直接達することができるため、管腔への撮像アレイの密接な接触により、光学レンズアレイの必要性が回避される。
この実施形態では、圧力センサアレイは、膨張可能なボディが最初にプラークに接触した際にそれを検出し、展開の成功を保証するために接触の領域全体を空間的にマッピングするために使用されるデータを生成する。回路は、センサによって生成されたデータを連続的に記録し、動脈プラークにおいて炎症およびマクロファージ堆積が存在し得る場所を検出する方法として温度を空間的にマッピングする。デバイスオペレータは、データを検査し、薬送達措置、ステント配備またはさらなるプラークテストを通じて即時の行動を取るかどうかを決定することができる。また、デバイスオペレータは、光撮像を利用してプラークを可視化することもできる。温度センサに加えて、バルーン上の統合された圧力センサおよび画像センサアレイを有することにより、バルーンがプラークと接触する領域の詳細な触覚、熱およびビジュアルマップの作成が可能になる。圧力センサおよび光検出器のアレイでのこのタイプの分散型機械検知および撮像は、ステントおよび／またはバルーンがプラークの表面全体と接触することを保証する。
実施形態では、管腔は、肺静脈であり得る。そのような実施形態では、回路１０００Ｂは、肺静脈の電気活動に関連するデータを生成するセンサを有するデバイスを備え、肺静脈の電気活動に関連するデータは、今度は、処理施設が肺静脈の円周電気活動のマップを生成するために使用することができる。他の実施形態では、センサは、能動電極を含み得る。そのような実施形態は、肺静脈の電気活動をマッピングするためのデータを生成することができる。さらに、実施形態は、電気活動をマッピングするために肺静脈に配備される予定のバルーン上の不均一検知のための圧力センサおよび温度センサも含み得る。肺静脈に対して説明されるそのような実施形態は、いかなる管腔にも適用することができる。他の実施形態の間は、センサは、隔壁、心房壁もしくは表面および／または心室表面の電気活動をマッピングするために使用されるデータを生成するための能動電極を含み得る。
他の実施形態は、膨張可能なボディが膨張している間に電気活動をマッピングするためのデータを生成するように構成された能動電極を含み得、以下でさらに詳細に論じられるような同時マッピングおよびアブレーションを可能にする。実施形態では、アブレーションは、レーザを介してまたはＲＦエネルギーを介して極低温で達成することができる。
他の実施形態では、接触センサ（熱接触センサまたは圧力センサを含む）は、膨張可能なボディ（すなわち、バルーン）がアブレーションの間に口を閉塞しているかどうかを判断するために使用できる肺静脈口に印加される単位面積あたりの力を決定する処理デバイスによって使用されるデータを生成する。
実施形態では、本明細書の膨張可能なボディは、指定温度の流体で膨張させることができる。流体の温度に関連するデータは、回路が生成することができ、従って、電子機器の熱出力を調節するかまたはセンサを較正するために使用される。
バルーンカテーテルの実施形態は、バルーンの能動検知および撮像領域に合うステントで配備することができる。
カテーテルを利用する実施形態は、本明細書で説明される本発明のカテーテルを利用することができる。図３９は、３つの管腔、すなわち、ガイドワイヤ管腔７００２（ガイドワイヤを収容する）、流体注入管腔７００６（バルーンの膨張および／またはバルーン表面上の電極もしくは能動デバイスの温度制御に使用される流体用のチャネル）および回路管腔７００４（ＤＡＱに接続されるフレキシブルＰＣＢおよび配線を収容する）を含むカテーテル７０００を示す。カテーテルシステムのアセンブリにおいて、フレキシブルＰＣＢは、ＤＡＱへの接続のために配線され、また、伸縮可能な電極アレイに電気的に接続される。次いで、このユニットは、示されるような３管腔押出の回路管腔に螺入され、最初にＤＡＱに向かうワイヤが入り、ＤＡＱへの接続のためにカテーテルの基端部を通じて出る。
バルーンカテーテルの例示的な実施形態と関係してマルチプレクサの例示的な実施形態について説明するが、マッピングおよびアブレーションを伴うものを含む他の実施形態にも適用されることを理解すべきである。図４０は、単一の無線リンク上で１６（しかし、他の数でもあり得る）の非同期チャネルを集中させるワイヤレスカテーテル統計マルチプレクサを示す。図４０では、Ｉ０〜Ｉ１５は、バルーンカテーテル電極である。多重化のために３つのクロスポイントスイッチが使用される。多重化後、Ｘ倍のアンプが採用される。これは、ＣＰＵのＡ／Ｄに供給され、次いで、ワイヤレス送信される。給電および接地のために２つのワイヤが必要とされる（５〜７．５ｍＡにおいて３〜５Ｖ）。
非同期ポートは、５７．６Ｋｂｐｓの速度に個別にセットすることができる。ハードウェア（ＣＴＳ／Ｂｕｓｙ高低）またはソフトウェア（Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ偶数、奇数、マーク、スペースまたは透明）フロー制御もポートごとにセットされる。
ワイヤレスカテーテル統計マルチプレクサ複合は、５７．６Ｋｂｐｓで実行するワイヤレスリンクである。それは、ライセンスフリーのＩＳＭまたはＭｅｄＲａｄｉｏバンド上で送信する。リンク無線モジュールは、ネットワーク管理ポートまたはポートワンに接続された端末またはＰＣを使用して容易に構成される。距離は、約１．２ｍ〜約１．８ｍ（４〜６フィート）または任意選択の外部リピータ（図示せず）を用いて最大で約３０５ｍ（１０００フィート）までである。
ネットワーク管理ポートは、ローカルおよびリモート構成コマンドを含む。ｓｈｏｗ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎコマンドにより、システムマネージャは、ローカルおよびリモートの両方のマルチプレクサの構成設定を閲覧することができる。ネットワーク管理機能は、ポートおよび複合ループバック、リモートまたはローカルポートのキャプチャ、個々のローカルまたはリモートポートへのテストメッセージの送信、ノード識別のためのマルチプレクサＩＤのセット、ならびにローカルマルチプレクサにおける送信または受信線のモニタリングを可能にする内蔵「データラインモニタ」を含む。マルチプレクサの独特の機能は、ｃｏｐｙコマンドである。このコマンドにより、ホストサイトのトレーナは、ユーザが入力しているものを正確に閲覧するために、いかなるローカルまたはリモートポートも「コピー」することができる。
そのような多重化技法により、回路（またはオペレータ）は、どの能動デバイスを利用すべきかまたは能動デバイスのどのようなパターンが機能しているべきかを選択することができる。いくつかの事例では、利用されている能動デバイスのアイデンティティまたはパターンは、デバイスが対象の組織と電気的またはコンフォーマルな接触にあるかどうか（またはその度合い）に基づく。従って、本明細書のすべての実施形態は、すべての電子デバイスが組織上の対象のエリアと完全に接触しているわけではなく、部分的な接触のみである時でさえ、有益な量のデータを生成することができる。その上、そのような多重化技法により、回路の選択された部分の起動が可能になる。これは、以下で論じられるように、目標とされる療法の送達、目標とされる検知および電力管理にとって有益である。
特定の実施形態では、基板は、心腔に入ると展開することができる。センサ（接触、圧力、熱または音響）のアレイは、バルーンの表面が心臓の壁と接触した時点でバイスオペレータに通知することができる。組織壁の電気特性は、電極センサで特徴付けることができ、電極センサは、不整脈の原因となる場所を正確に示すために導電経路をマッピングする。刺激電極は、治療手段内に含めることができ、従って、例えば、ＭＨｚレジームでＲＦエネルギーを印加して、異常領域を除去させることができる。ＲＦアブレーションに加えて、心臓の不整脈領域は、熱ショック、マイクロ波エネルギー、超音波および／またはレーザアブレーションに暴露することができる。三次元マッピングなどのマッピングを効果的に使用して心臓の領域を突き止める能力は、複数のカテーテルの必要性を最小限に抑え、電力使用を最適化するが、その理由は、組織と直接接触するように電極を配置することができるため、およびデバイスオペレータによって治療が必要と考えられる心臓の特定の領域の組織のみを電流が通過するためである。さらなる詳細については、以下で論じる。
図４１Ａおよび４１Ｂは、基板が二次元であり、カテーテル送達システムを介して挿入されるが、展開の際は膨張させるよりむしろ広げた状態または開いた状態である、本発明の実施形態を示す。展開の他の実施形態については、本明細書および以下で十分に説明する。図に見られるように、伸縮可能な回路１０００Ｃは、基板２００Ｃ上に配置される。上記および本明細書で説明される多くの実施形態と同様に、回路１０００Ｃは、相互接続部またはブリッジ１０２０Ｃによって接続されたデバイス１０１０Ｃのアレイを備える。図４１Ａは、その未展開状態のそのような実施形態を示し、図４１Ｂは、その巻き付けられている状態のデバイスを示し、これは、カテーテル送達デバイスを介する送達の際にそうでなければならない状態である。
図４２Ａは、心臓２０５０に配備されている図４１Ａおよび４１Ｂに示される実施形態を描写する。４つのすべての心腔が示されて描写され、ＬＡは左心房、ＲＡは右心房、ＲＶは右心室、およびＬＶは左心室である。心臓２０５０およびその心腔は、図４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ、４４Ｂおよび４４Ｃで示されるようなものである。図４２Ａおよび図４２Ｂに示されるように、巻き付けられデバイスは、カテーテル送達システムを介して心腔内部の対象領域に配置される。実施形態では、このカテーテルは、経中隔刺針を介して左心房に入る（明示的に図示せず）。図４２Ｂに示されるように、基板２２０は、広げられ、つまり、展開され、つまり、本明細書で説明されるいかなる方法でも動作する。
図４３Ａおよび４３Ｂは、基板がカテーテルバルーンなどの膨張可能なボディである実施形態における心臓での配備を示す。配備は、伸縮可能な回路１０００Ｃとの心臓の表面のコンフォーマルな接触または部分的なコンフォーマルな接触を含み得る。実施形態では、回路１０００Ｃは、心臓の一様でない表面輪郭上の複数の接触ポイントで電気測定値を生成するためのセンサ１１００を備える。また、回路１０００Ｃは、対象の組織との接触度または回路およびその治療手段要素を含むデバイスのどの部分が対象の組織と接触しているかを判断するための圧力または接触センサも備える。図４３Ｂでは、デバイスは、口を円周方向に隔離するために、肺静脈の口２０８５に展開される。展開された時点で、処理手段１２００または１２００Ａは、送信信号を処理し、出力を生成し、出力は、実施形態では、対象の組織の表面、対象の組織の導電率または対象の組織の熱特性のマップを含み得る。実施形態では、本発明の処理手段１２００は、心臓内の導電活動の入力として取り入れることによってマップを部分的に生成する。
上記で言及されるように、実施形態では、接触センサ（熱接触センサまたは圧力センサを含む）は、肺静脈の口２０８５に印加される単位面積あたりの力を決定するための処理手段によって使用されるデータを生成する。そのような情報は、膨張可能なボディ（すなわち、冷凍バルーン）が手術前または手術中に口２０８５を閉塞したかどうかを判断するために使用することができる。接触センサを介する閉塞の判断は、以前の方法に対する著しい進歩である。具体的には、それは、閉塞が起こったかどうかを判断するための注入可能な蛍光透視染料の必要性を排除または低減する。詳細に述べるため、それは、バルーン表面が口および／または肺静脈と接触しているかどうかおよびどの程度接触しているか、ならびに対象の組織が完全に除去されることを保証するために、除去療法の送達前または除去療法の送達中に口または肺静脈が閉塞しているかどうかおよびどの程度閉塞しているかを臨床医が判断しなければならない除去手術の間である場合が多い。完全とは言えないアブレーションをもたらし得るため、部分的な閉塞は望ましくない。そのようなものは、特に、冷凍アブレーション手術中の事例である。
実際には、臨床医は、通常、心臓における除去デバイスの二次元表現を見る（例えば、Ｘ線血管造影を介して）。そのような二次元表現は、口または肺静脈が閉塞しているかどうかを判断するには不十分である場合が多い。従って、染料が部位の上流に注入される場合が多い。染料が心臓に入らない場合は、閉塞が起こっており、アブレーションの送達を開始するかまたは続行することができる。接触センサ（圧力、熱または別のもの）を治療手段（本明細書で説明されるアブレーションを送達するためのいかなる回路および要素も含み得る）と共同場所に置くことにより、染料の必要性が排除され、手術の完了に要する時間を削減することができる。さらに、本発明は、除去療法を送達することと、アブレーションが成功したかどうかを判断するために、同じ手術の間に同じデバイスでアブレーション後の部位の導電率に関するデータを生成することの両方を行う能力を有する。
また、１つのデバイスにすべての能力を有することで、複数の経中隔刺針を行う必要性が排除される。例えば、各肺静脈隔離手術に続いて、マッピング技法は、隔離を評価するために、左心房から肺静脈まで（その逆も同様）の電気活動を検定することができる。従って、以前のバルーンアブレーション手術は、第２の経中隔刺針を通じて左心房に挿入しなければならないマッピングカテーテル（例えば、ラッソーマッピングカテーテル）と結合される必要があった。
本開示の例によるコンフォーマルセンサアレイおよびデータ取得コンソールは、急性ＡＦを患う生きた羊のモデルにおける測定を行うために使用可能である。心房信号は、正常なリズムの場合および急性の場合のＡＦの間、急速な心房ペーシングおよび必要に応じてイソプロテレノールの注入によって急性ＡＦが誘起される箇所で測定することができる。この戦略により、インビボでのＡＦの実証的マッピングが可能になり、ＡＦのロータメカニズムへの洞察を提供する。左心房の構造は複雑であるため、様々な例において、心房の異なるエリアをマッピングするための異なるカテーテル設計を実装することができる。肺静脈口を取り囲む領域のマッピングにはバルーンベースのカテーテルが最適ではあるが、バルーンベースのカテーテルは、心房壁に沿った領域のマッピングには不適切であり得る。その結果、変形可能なシートを含むカテーテルを使用することができる。これらのバルーンおよびシートベースのカテーテルは、機械および電気性能を評価するために、心内膜に使用することができる。
非限定的な例として、本明細書の原理によるシステムまたは装置は、適正な接触フィードバックで表面（これに限定されないが、心臓組織など）をマッピングするために、１ｃｍ２あたり約４８〜約６４のパッキング密度で配列された検知要素を提示することができる。
表面の電気マッピングに加えて、インピーダンスベースの接触センサである本明細書で説明される検知要素は、フレキシブル基板と測定すべき表面との間の接触を評価するために使用することができる。
非限定的な例では、本明細書の原理によるシステムおよび方法は、高密度のコンフォーマルセンサの能力を実証するために、ランゲンドルフ灌流心において実装することができる。非限定的な例では、１ｃｍ２あたり２８８を超える能動回路を使用するコンフォーマルセンサは、生きた豚の心臓における脱分極波面への洞察を提供するために使用される。本開示の例は、１ｃｍ２あたりおよそ２００〜５１２の能動回路密度を使用して実装することができる。そのようなシステムから得られたデータは、カスタムデータ取得を使用して分析することができる。
本明細書で説明される例示的なシステムおよび装置で実装される検知要素および相互接続部の超薄型幾何学は、通常は剛性および脆性である材料に柔軟性を与えることができる。機械上の中立面レイアウトにおける、薄いポリイミドおよびエラストマー基板（例えば、およそ５０〜１００μｍの基板）に埋め込まれるかまたは薄いポリイミドおよびエラストマー基板と結合される、例えば、およそ２５０ｎｍの超薄型コンフォーマルナノ膜センサは、約１ｍｍより大きい湾曲半径での機械的耐久性に順応することができる。そのような設計を有するコンフォーマルセンサを実現するため、電極が密集したアレイは、シリコンウエハ上に形成するか（０．６μｍ ＣＭＯＳプロセス）、または従来の半導体ウエハ（シリコンウエハなど）を薄化することによって形成することができる。リソグラフィ処理および垂直トレンチウェットエッチング技法は、「アンカー」構造を通じて下層のウエハにつながれたままである隔離されたチップレット（例えば、およそ０．１×０．１ｍｍ２およびおよそ１〜５μｍの厚さのチップレット）を生じさせるために使用することができる。このプロセスは、軟性のエラストマースタンプを用いて取り除いて対象基板上に配置できるというそれらの能力に起因して「印刷可能」と呼べる、電極、温度センサ、接触センサおよび集積回路までも生じさせるために使用することができる。この方法で形成された個々のセンサおよびトランジスタの測定値は、高性能を示す。電極は、一般に、１００〜３００オームの特性インピーダンスを有し、Ｓｉベースのトランジスタは、従来の電子機器と同様に、相対的に比較的高い電子および正孔移動度（およそ５３０およびおよそ１５０ｃｍ２／Ｖｓ、１０５より大きいＯＮ／ＯＦＦ比）を有していた。これらのプロセスは、カテーテルに沿って伸びるワイヤの数を著しく低減するために、様々な例による増幅器およびマルチプレクサの開発へのルートを提供する。
様々な例による高密度マッピングシステムのためのデータ取得システムの非限定的な例は、最大１０２４の個々のチャネルから差分信号を取得することができる。温度検知および圧力検知モジュールならびに電気生理学的マッピングモジュールを含むデータ取得コンソールのスイートを提供することができる。温度および圧力検知回路は、そのそれぞれのセンサ端子間を通過する制御されたプログラム可能電流を送る。フィードバックのＭＭＢＴ５０８８のＡＤ８６３９演算増幅器は、電圧制御された定電流を生成する。スイッチは、２つの電流範囲間で切り替わる。これらのセンサ間の電圧変化は、ＮＩ ＰＸＩ−６２８９およびＰＸＩｅ−１０７３１データ取得ボードによってモニタされる。
電極アレイによって検出された電気生理学信号は、多重化生体電位増幅器アレイであるＩｎｔａｎ ＲＨＡ１０１６で調整される。ＲＨＡ１０１６は、コモンモード阻止、利得、５ｋＨでのローパスフィルタリングおよび多重化を提供する。Ｒｉｐｐｌｅ Ｇｒａｐｅｖｉｎｅシステムは、ＲＨＡ１０１６からの多重化アナログ信号（３２〜６４チャネル）をデジタル出力に変換する。Ｒｉｐｐｌｅ Ｇｒａｐｅｖｉｎｅシステムは、３００ｋｓｐｓでＲＨＡ１０１６の出力をサンプリングし、信号を１ｋｓｐｓに間引く。それに加えて、Ｒｉｐｐｌｅ Ｇｒａｐｅｖｉｎｅシステムは、デジタル５０／６０Ｈｚノッチフィルタを信号に適用する。予備データは、Ｃｙｂｅｒｋｉｎｅｔｉｃｓ ＮＥＶ２．２ ＮＳ２フォーマットで記録することができる。次いで、データは、カスタムＭＡＴＬＡＢ（商標）ソフトウェアなどのソフトウェアを用いて閲覧することができる。この実装形態は、５１２を超える双極電極チャネルを有するより大きなマルチチャネルシステムを構築するための基盤を提供する。
数百〜数千のチャネルを含むデータ取得システムを実現する例は、フレキシブル基板上のローカル行および列選択機能性を有する回路を実装することができる。能動電極が信号を得て多重化した後、信号は、ＤＣオフセットを取り除くために、カスタム信号調整ボード上でハイパスフィルタリングすることができる。次いで、信号は、高い、帯域外の周波数を取り除くために、多極線形位相ローパス／アンチエイリアシングフィルタを通過する。３２の１．３ＭＳＰＳ ＳＡＲ ＡＤＣは、１０２４のチャネルをオーバーサンプリングできるほど十分な変換速度を有する場合は、信号を同時にサンプリングすることができ、依然として、２ｋＨｚ帯域幅のデジタルフィルタリングされた信号を提供することができる。リアルタイムデジタルフィルタリングは、鮮明度を提供し、脱分極波面の可視化を改善するために、Ｘｉｌｉｎｘ Ｖｉｒｔｅｘ５ ＦＰＧＡによって実行することができる。それに加えて、ＦＰＧＡは、能動電極アレイの行／列多重化およびデータ逆多重化を制御することができる。収集された時点で、データは、逆多重化、格納およびカスタムＭＡＴＬＡＢ（商標）ソフトウェア（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ）での表示を行うことができる。ＡＦの間の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、周波数勾配および優位周波数分析は、このプラットフォームによってサポートされる。
図４４Ａは、展開の代替の方法を示す。この図では、デバイスは、左心房で展開され、そうすることで、回路１０００Ｃは、左心房の内面とのコンフォーマルな接触を有するようになる。カテーテル送達システム２２０は、基板がそれに取り付けられた拡大可能なニチノールアセンブリ２８９を含む。カテーテルから出た時点で、アセンブリ２８９は拡大し、従って、基板２００Ｃを開放する。次いで、オペレータは、基板を適所に配置することができ、検知、治療および／またはマッピング機能を開始することができる。
図５７は、様々な例による薄いポリマーシート上の金属蛇行相互接続を有するコンフォーマル電極の高密度アレイを示す。高弾性シートと結合されたシンプルなニチノールかご設計は、心臓アブレーションカテーテルのための新しいプラットフォームを提供する（図５７）。その基端部には、図５７に示されるカテーテルは、シンプルなかごを含み、シンプルなかごは、基端部においてカテーテルシャフトに取り付けられ、その先端部においてコンフォーマル電極を含むポリマーシートに取り付けられる。金属トレースおよび配線は、ニチノールアームに沿って薄いフレックスリボンを介して経路制御し、カテーテルシャフト内でより大きなリボンを形成するようにまとめることができる（およそ１０Ｆ）。シートは、ポリマー材料が圧縮し（５０〜８０％）ガイドシースの内側で折り曲がるように内向きに折り曲げることによってカテーテルシャフトに引っ込めることができる。予備テストは、このカテーテル設計と互換性を有する方法で巻いたり広げたりするのに十分な耐久性で、鼓動を打つ心臓の変形可能な形状にコンフォーマルセンサを含むシートを適合させることができることを示す。この手法は、肺静脈の外側のエリアにおける心房信号をマッピングするために、カテーテルシステムの先端部からコンフォーマルセンサを展開する新しい方法を提供する。
図５７に示される例示的なプラットフォームは、センサの集合体を統合し、ニチノールかご設計で展開可能である。下層の基板は、薄く（＜１００μｍ）、絹などの生体吸収性材料で作ることができる。絹は、本明細書で開示される様々な心外膜の例に対する一時的なサポートとして機能し得る。
図５８Ａ〜５８ＣのＥＫＧセンサアレイは、１６の電極を含む。この密度は、例えば、実証された同じ技術を使用して、数千まで増加することができる。絹基板は、数分以内に溶解し、鼓動を打つ心臓とコンフォーマル電子機器のアレイの背面との間の密接な機械的結合を可能にする。ＥＫＧおよび他の検知タイプの場合、心臓の表面とのデバイスのこの物理的結合は、有益であり得る。密接な物理的接触から利益を得る別の例は、心臓の多方向の動きを記録する横歪みセンサのアレイである。
図５９Ａ〜５９Ｃは、歪みセンサ／ゲージを含むそのようなシステムの例を示す。具体的には、図５９Ａは、相互接続されたアレイにおいて伸縮可能なシリコンを実装する歪みゲージを示し、図５９Ｂは、ＥＣＯＦＬＥＸ．ＲＴＭ（ＢＡＳＦ，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，Ｎ．Ｊ．）基板上の８つ（８）のグループのセンサの画像を示す。図５９Ｃは、鼓動を打つ心臓の心外膜上のアレイの画像を示す。
横歪みゲージの能力の１つは、心臓のリズミカルな動作をモニタすることにある。センサは、多方向の動きを特徴付け、心拍数の増加、不規則性または心臓がストレスを感じる領域を検知することができる。その上、歪みセンサは、心臓のボリュームがその正常な状態を上回って増大する際にそれを検出することができ、それは、心臓が心筋梗塞に苦しんでいるという表示であり得る。このシステムは、移植可能なデバイスのための「心臓スリーブ」の役割を果たすことができるか、またはデバイスが心臓の壁と接触した際にそれを検知するために心内膜に配備することができる。
図６０Ａ〜６０Ｃは、温度センサおよびワイヤレス通信用のＲＦコンポーネントを含む他の例示的な検知方法を示す。図６０Ａは、検知要素（電極を含む）と共同場所に置かれた温度センサアレイを示す。温度センサは、ＲＦアブレーションの間に適用される低温（冷凍温度まで）および高温を追跡するために使用することができる。図６０Ｂは、低温測定のための絹基板上の温度センサおよび電極アレイを示す。図６０Ｃは、凍傷およびＲＦ損傷に関する方法および装置の適用例を示す。
本明細書で開示される様々な例では、治療装置は、本明細書で説明される方法で、マイクロ波エネルギー、熱エネルギー、レーザまたは無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）放射線を含む、電磁放射線の様々な形態を放出することが可能な要素を含み得る除去療法を提供するように構成される。
他の例では、要素は、超音波アブレーションのための超音波放射体を備える。そのような例では、治療手段（またはその要素）は、超音波トランスデューサ（例えば、圧電結晶）のアレイを備える。各アイランドは、メガヘルツ周波数で組織を通じて音響波を送るソース放射体によって生成された音響反射を検知するレシーバを備える。
さらに他の例では、デバイスは、冷凍アブレーションを提供するように構成される。さらに、本明細書で説明される方法で送達チャネルおよびマイクロバルブを選択的に動作可能な回路と結合することにより、治療手段またはその選択された部分によって冷凍アブレーションを送達することができる。
除去例では、基板は、上記および本明細書で開示されるような伸縮可能なものであり得、基板には、本明細書で説明される伸縮可能な回路を提供することができる。また、本明細書で説明されるように、伸縮可能な回路は、組織の表面に適合すると機能状態を維持することができ、それは、アブレーションの例では、肺静脈の口、静脈もしくは動脈の任意の表面、心臓の隔壁、心臓の心房の表面、または心臓の心室表面を含む、心臓または心臓血管系の何らかの表面とのコンフォーマルな接触を含むことになる。
図４４Ｂおよび４４Ｃは、本発明の心外膜に焦点を置く実施形態を示し、伸縮可能なコンフォーマルな基板２００Ｃには、回路１０００Ｃが装着され、回路１０００Ｃは、本明細書で説明される電極、センサ、エフェクタ、他の治療手段コンポーネントのアレイまたはそれらの組合せを備える（本明細書のいかなる回路での事例でもあり得るように）。そのような実施形態は、心臓の外面の少なくとも一部分を覆う。電子デバイスは、信号をモニタするため、または電気パルスで心臓表面を刺激するために使用することができる。実施形態では、このことは、図４１Ａおよび４１Ｂと関係して上記で説明されるものなどの電子シートを使用して遂行することができる。この電子シートを開いたり巻いたりすることは、センサアレイを心臓２０５０の表面上に配置する際に支援するシンプルなアーティキュレーションコンポーネント２８２Ｃによって支援することができる。このアレイの送達は、剣状突起下経皮的手法などの低侵襲カテーテル治療介入によって行われる。あるいは、冠動脈バイパス手術の間に心外膜心臓モニタを配備することができる。
他の実施形態では、この心外膜デバイスは、回路１０００Ｃを備える伸縮可能な基板２００Ｃを備え、基板は、図４４Ｂおよび４４Ｃに示されるように、心臓２０５０またはその一部分を包み込むことができる。このデバイスは、この場合もやはり、剣状突起下経皮的非侵襲手法を介してまたは開胸手術の間に送達することができる。基板２００（実施形態ではシースである）は、深刻な心臓合併症を患っている患者に対する機械および電気調整心臓サポートを提供するための一時的なまたは永久的な構造として採用することができる。また、シースは、本明細書で説明されるようなアブレーションなどの療法を送達することもできる。手術終了後にシースが身体内に残される事例では、電力、ワイヤレス情報通信のための追加のデバイスが必要とされ得る。
上記で説明される心外膜の実施形態と同様に、本発明は、表面マッピングおよびアブレーションを含む、他の臓器に関する関連データを検出するかまたは他の臓器に療法を送達するための低侵襲方法を提供する。本明細書で説明される回路を有する適合可能な基板、シートは、身体内に挿入し、関心があれば臓器を包み込むかまたは対象の空洞もしくは管腔に確認することができる。同様に、デバイスは、外部の身体部位の周りで使用することができる。検知データは、表面における電荷密度および電圧を含み得る。従って、デバイスは、侵襲型または穿通型の検知デバイス、電極などを使用することなく、臓器および身体部位についてのデータを得るための方法を提供する。
本明細書で頻繁に言及されているため理解しているはずであるが、本発明の実施形態はすべて、複数の検知および治療機能性を並行して提供するために、伸縮可能なポリマー基板（例えば、バルーン）に埋め込まれた他のセンサアレイタイプと組み合わせることができる。
実施形態では、治療手段は、本明細書で説明される方法で、マイクロ波エネルギー、熱エネルギー、レーザおよびＲＦを含む、電磁放射線の様々な形態を放出することが可能な要素を含み得る除去療法を提供するように構成される。従って、要素は、衝撃加熱またはレーザ利用を行うことができる。実施形態では、レーザアブレーションは、高電力レーザダイオードを有する回路を提供することによって実現することができる。
他の実施形態では、要素は、超音波アブレーションを放出するための超音波放射体を備える。そのような実施形態では、治療手段（またはその要素）は、超音波トランスデューサ（例えば、圧電結晶）のアレイを備える。各アイランドは、メガヘルツ周波数で組織を通じて音響波を送るソース放射体によって生成された音響反射を検知するレシーバを備える。
さらに他の実施形態では、デバイスは、冷凍アブレーションを提供するように構成される。さらに、本明細書で説明される方法で送達チャネルおよびマイクロバルブを選択的に動作可能な回路と結合することにより、治療手段またはその選択された部分によって冷凍アブレーションを送達することができる。
除去実施形態では、基板は、上記および本明細書で開示されるような伸縮可能なものであり得、基板には、本明細書で説明される伸縮可能な回路を提供することができる。また、本明細書で説明されるように、伸縮可能な回路は、組織の表面に適合すると機能状態を維持することができ、それは、アブレーションの実施形態では、肺静脈の口、静脈もしくは動脈の任意の表面、心臓の隔壁、心臓の心房の表面、または心臓の心室表面を含む、心臓または心臓血管系の何らかの表面とのコンフォーマルな接触を含むことになる。
実施形態では、処理手段は、オペレータからコマンドを受信するようにプログラムされたインタフェースを生成するか、またはインタフェースと連通する。治療手段は、そのようなコマンドを受信するとすぐ起動し、従って、除去療法を送達するように構成され、それは、例えば、上記で説明される要素の起動であり得る。
実施形態では、生成されたマップまたは検知データは、心臓の異常な導電経路または心臓組織の不整脈領域などの異常な特性を検出するためにデバイスオペレータが使用することができる。実施形態では、異常な（例えば、不整脈）領域が位置付けされ、特徴付けられた時点で、デバイスオペレータは、異常な領域において局所的に刺激電極の選択されたアレイ（回路１０００Ｃ内に含まれる）を起動するために、インタフェースを介してコマンドを提供することができる。従って、より正確で制御されたアブレーションを達成することができる。
図４４Ｄ（および一般に図１Ｃ）に示されるように、本明細書で開示されるデバイスのいずれかの展開および起動後、処理手段は、異常マップを生成するようにプログラムされる。図４４Ｄは、出力デバイス上に表示されたマップを示し、出力デバイスは、この事例では、デバイスと結合されたディスプレイである。患者データが右側に示されている。実施形態では、マップは、導電を含む本明細書のセンサのいずれかに基づき、出力手段に表示させることができる。検出された異常領域は、２０５１として示されている。他の実施形態では、処理手段は、任意の異常またはそのような異常の度合いを含む組織の導電に関する療法ベースデータを組織のどのエリアに送達するかに関する推奨を生成するようにプログラムされる（２０５１においてＸで示される）。例えば、処理手段は、推奨されるアブレーションのエリアをグラフ描写するようにプログラムすることができる。デバイスオペレータは、推奨に従うように選択するか、または療法を送達する修正エリアをグラフ上で選択するためのインタフェースを使用することができ、そのインタフェースは、１２７５として示され、アブレーションの選択エリアが適合するサイズ変更可能なウィンドウを含む。
図１Ｂの文脈に戻ると、実施形態では、回路は本明細書で開示される圧力および／または接触センサのいずれも備え得ることが述べられている。また、実施形態では、事前にセットされたある閾値を上回る圧力測定値は、電気記録を開始するように回路を起動させるように処理手段をトリガすることおよび／または所定の圧力センサに電気的に隣接することができる。配備された時点で、そのようなセンサアレイは、対象の組織の存在および機械特性を検知することができる。
実施形態では、そのようなセンサは、処理手段によって、心臓の輪郭または導電経路のマップを生成し、デバイスオペレータにフィードバックを提供するためのものでもあり得る。そのようなフィードバックは、除去療法をどこへ送達するか、および導電異常を補正した時点でアブレーションをいつ終えるかに関するガイダンスを提供するために使用することができ、例えば、アブレーション後に電極が電気信号の正常なパターン（または電気信号の不在）を示す場合は、プロセスは成功したと考えることができる。
実施形態では、圧力または接触センサは、回路が対象の組織と接触していること、およびその場合に、回路のいずれの部分が組織と接触しているかを示すために処理手段が使用できるデータを生成する。閉塞は、上記で論じられるこの方法で判断することができる。上記で言及されるように、接触センサは、心エコー検査または染料注入なしで静脈の閉塞がいつ起こるか（ある手術の間に関連するもの）を特定するために、処理手段によって使用されるデータを生成することができる。従って、本発明は、染料によって生じ得る副作用を低減し、また、任意の所定の手術で使用しなければならないカテーテルの数を最小限に抑えることもできる。
デバイスが対象の組織と接触しているかどうか、ならびに除去療法がより効果的に正確に送達される可能性およびその結果をより正確に測定できる可能性を高める重要な進歩はどの程度かに関するデータが効果的かつ正確に提供され、その結果をより正確に測定することができる。実施形態では、温度センサおよび／または音響センサは、接触に関するそのような接触データを提供するために使用することができる。例えば、接触センサ（例えば、温度センサ）は、治療手段を備える前記回路またはその一部分が対象のエリアと接触していることを示すことができる。このように、回路は、回路またはその関連部分が対象のエリアと接触しているかどうかに基づいて論理またはオペレータが回路（治療手段、センサまたは両方）を選択的に起動できるようにするため、電力使用を管理する。
接触センサが前記組織の機械特性のデータを生成する実施形態では、処理手段１２００または１２００Ａは、そのようなデータから穿孔リスクなどのパラメータを決定するようにプログラムすることができる。さらに、そのような実施形態では、接触センサおよび／または音響センサは、療法の送達の間に回避すべき組織のエリアを決定するために処理手段が処理することができるデータを生成する。そのようなエリアは、除去プロセスの間の静脈および動脈を含み得る。
さらに、アブレーション先端の接触圧力（または力）は、アブレーションによって生み出される損傷のサイズを決定する極めて重要な因子である。この接触圧力は、冷凍アブレーション（冷却アブレーション）およびＲＦアブレーション（熱誘導アブレーション）における損傷の形成にとって極めて重要である。接触圧力が低過ぎる場合は、アブレーション手術は、完了に過度の時間を要し得る。逆に、接触圧力が高過ぎる場合は、穿孔リスクが増大し得る。
本明細書で説明される伸縮可能な回路を使用することで、圧力／接触センサは、療法（例えば、アブレーション）が送達されている組織に印加された接触力を測定するために、基板の表面上に組み込むことができる。熱センサは、接触（力ではない）判断のみが必要な際に、基板の表面上に配列させることができる。そのような接触センサ（好ましくは、圧力）は、接触力（例えば、１〜５０ｇの圧力）に基づいて、損傷の深さ（例えば、１．５ｍｍ〜３ｍｍ）のデータを生成する。損傷の深さの決定は、効力および安全を改善する。
本発明のデバイスは、不整脈の影響を受けている心臓の領域を迅速に正確に示すことができる。電極の線形アレイを有する従来のアブレーションカテーテルは、通常、除去すべき組織エリアを位置付けるためにカテーテルの先端部の操作を必要とする。線形電極のこの特徴は、本発明に必要な時間よりはるかに多くの時間を必要とし得る。
本明細書で開示されるすべての実施形態に関連する電力管理に関する本発明の別の態様は、ＣＭＯＳベースのコンポーネントの使用を伴う。ＣＭＯＳ回路は、従来、最小静的電力消費を有し、それは、基板上のセンサおよび／または治療手段の密度の最大化ならびに回路に印加されている電流の量の最適化に役立てることができる。
本発明の別の実施形態では、回路は、アブレーションを引き起こせるほど十分に高いエネルギーで、心臓組織の横方向深部組織画像を生成するための超音波放射体およびレシーバを備える。
除去療法を送達するように治療手段が構成される他の実施形態では、上記の技法は、対象の尿道に／対象の尿道上に配備することができる。マッピングおよび／またはアブレーションシート／バルーンは、失禁の治療、膀胱制御のために、カテーテルを介して尿道を通じて膀胱ボリュームに挿入することができ、健康（ｐＨバランス、細菌感染）をモニタするために二重に使用することができる。
治療手段を介する療法の送達は、冷却剤を送達するようにデバイスを構成することを伴い得る。実施形態では、冷却剤は、カテーテル送達システムにおける専用管腔を介して送達することができる。この目的のための公知の冷却剤の例は、亜酸化窒素である。また、不凍材料も、この設定では通常本明細書のネットワークチャネルを有するカテーテルバルーンであるカテーテルまたは基板の内部の冷却剤の凍結を制御または防止するために使用することができ、ネットワークチャネルは、実施形態では、以下の実施形態と関係しておよび図４９を参照して論じられるＭＥＭＳバルブなどのバルブを選択的に作動することによって選択的にアクセスされる。基板のチャネルは、これらに限定されないが、上記で説明されているものを含む、マイクロ流体チャネルであり得る。本明細書で説明される回路の一部分、ノードなどのすべての選択的な作動は、この選択的な作動にあてはまる。マッピングおよび接触検知と関係して上記で説明される実施形態は、上記で提供される方法でマップを生成することによって、そのような冷却剤アブレーション（および本明細書の療法のすべての送達）の効力を改善する。デバイスによって生成されたマップまたはデータは、基板の正しい配置を決定するために使用することができる。例えば、基板（すなわち、バルーンカテーテル）上の電極および圧力センサは、肺静脈のマッピングのため、およびカテーテルの正しい配置を実現するために使用される（造影剤の使用とは対照的に）。バルーンカテーテルが肺静脈の口に配置されると、組織を除去できるバルーン全体に冷却剤を送達することができる。この方法は、バルーンが組織と接触しているエリアの完全なアブレーションをもたらす。選択的なアブレーションが望ましい場合は、冷却剤は、デバイスオペレータからのコマンドに基づいて、またはどのエリアを起動するかに関するプロセッサによって生成されたデータに基づく閉ループシステムで、前記バルブを作動するようにプログラムされた処理手段と動作可能に結合されたＭＥＭＳバルブの実施形態を介して、基板の選択されたチャネルにアクセスすることによって、そのように起動することによってバルーンの特定のチャネル／領域に送達することができる。処理手段が採用し得るシンプルなアルゴリズムは、デバイスのどのエリアが接触しているかを判断すること、およびそれらのエリアへの直接的なアブレーションを起動することである。別のシンプルなアルゴリズムは、損傷の深さおよびデバイスに対する場所を決定することができ、損傷の深さが事前に選択された所望の量より少ない場合は、そのエリアへの直接的なアブレーションを続行する。
また、冷却は、他の文脈にも有益であり、従って、アブレーションに限定されない。そのようにプログラムされた回路が装備された基板は、この場合もやはり高熱プロファイルを用いて低温流体を部位に送達するためのマイクロ流体チャネル（本明細書で開示されるものなど）の使用を含み得る、局所冷却技法を達成することができる。実施形態では、マイクロ流体チャネルは、上記および本明細書で説明されるように、選択的にアクセスされる。この方法で、組織および臓器と接触する電子シートは、デバイスと熱接触している臓器（例えば、腎臓、脳など）の表面に治療冷却を送達することができる。そのような用途は、初期対応または緊急事態の設定で特に有益であり得る。
図１Ａに戻ると、本発明の別の実施形態は、神経束の切断端部間の小さな開口部によって挿入することができる補綴デバイスであるか補綴デバイスを備える基板２００（以下のある実施形態を参照して２００Ｎとして示される）を伴う。補綴デバイスの外面には、本明細書の開示による回路を提供することができ、回路は、増幅および刺激回路と結合された微小電極を備え得る。
補綴デバイスは、神経束の形状に適合するように、伸縮、膨張またはそうでなければ拡大することができる。この拡大は、神経束のブリッジ間隙に応じたそのような方法でデバイス上に戦略的に配置される微小電極の配向を容易にすることができる。その上、回路（および実施形態では、治療手段１７００）は、搭載論理コンポーネントの補助によってまたは本明細書で説明される方法で回路にインタフェース接続された外部デバイスを利用するオペレータからの手動入力によって、複数の神経間の接続を選択的に作成することができる。これらの動作の実行は、電極の移動またはさらなる物理的介入なしで起こり得る。
この特定の実施形態の利益は、多くの個々の神経を直接操作する必要なく電気的に再接続し、低侵襲手術を使用することによって神経損傷の悪化を低減する能力、およびその後にさらなる外科手術なしで１回または複数回接続を「再配線する」能力を含む。それに加えて、この実施形態は、信号増幅を採用し、特定の神経線維の特徴および機能に各「再接続」の入力および出力を適応させるように調整するという利点を有する。
この実施形態では、回路は、上記で説明される方法に従って製作される。本明細書で説明される他の実施形態のように、デバイス「アイランド」配列でデバイスを配置できることに留意すべきである。デバイスは、約５０μｍ×５０μｍ２の正方形であり、そのほとんどがバッファに接続されたおよび増幅器にも接続された１つまたは複数のコンポーネントを収容する。いくつかのデバイスは、能動マトリクススイッチおよびＡ／Ｄ変換器を収容し、いくつかのアイランドは、デジタル信号の読み取りおよびその処理が可能な、ならびにデータの出力またはメモリセルへのデータの格納が可能な論理回路を収容する。また、回路は、金属接触パッドを備えるデバイスコンポーネントも含み得る。デバイス上の回路は、好ましくは、約１つのみであるが、約１００以下の電気相互接続が任意の２つのデバイスアイランドまたはデバイス間で必要とされるように構成および設計される。
実施形態では、基板は、エラストマー容器（本明細書では「膨張可能なボディ」とも呼ばれる）を備える。ある実施形態では、そのような基板は、ディスクの形状であり、前記容器は、本明細書で説明される柔軟なおよび／または伸縮可能な回路で覆われ、数多くの電極を有する。ディスクは、「収縮」構成における小さな開口部の通過、および後続の切断または損傷した神経束間の間隙への配備を可能にするように変形することができる。粘性流体での膨張が好ましいが、各種の気体、流体またはゲルを採用できることを明確にすべきである。本明細書で説明される方法によれば、柔軟なおよび／または伸縮可能な回路は、露出している小型電極が周辺の組織と相互作用できるように、露出している小型電極で密閉されている。各電極は、検知電極または刺激電極（本明細書では「エフェクタ」とも呼ばれ、実施形態では、治療手段１７００を備えると考えられる）として機能し得、デバイス構成に応じて検知または刺激増幅器に接続される。信号は、検知電極から信号処理回路を通じて刺激電極に経路制御される。この実施形態では、いかなる電極も、その時点で有効な動的構成に応じて刺激または検知電極の役割を果たすことができる。そのような電極は、電気的に接触している間および／または直接的に物理的に接触している間、データを生成することができる。「電気的な接触」は、電極が、必ずしも直接的に物理的に接触しているとは限らない間も、対象の組織に関するデータを生成している状況を包含することを意味する。「機能的な接触」または「検知接触」も同様に、検知デバイスが、必ずしも直接的に物理的に接触しているとは限らない間も、対象の組織に関するデータを生成している状況を包含することを意味することに留意すべきである。
図４５は、本発明の例示的な実施形態における単一の神経パルスの経路を示す。電極１０２２Ｎは、デバイスの表面上の所定の場所で神経終末２０３０Ｎと接触している。電気活動は、電極における電流または電位に影響を及ぼし、検知増幅器１０１２Ｎによって増幅され、次いで、任意選択により、ブロック１０１４Ｎによるさらなる信号調整を受ける。そこから、電気信号は、マルチプレクサ１０１６Ｎに流れ、マルチプレクサ１０１６Ｎは、所望の臨床結果にとって最も有益な方法で神経信号の送信元および送信先を一致させるように構成される。マルチプレクサ１０１６Ｎは、デバイスとは反対側にある適切な場所に信号を発信し、その反対側では、この場合もやはり、刺激増幅器１０１３Ｎによって増幅され、最終的に、電極１０２４Ｎを通じて神経終末２０３２の神経活動を達成する。図４６は、上記で説明した実施形態に対する複数のチャネルを示す回路図を示す。
好ましい実施形態は、数千のそのような経路を含み、柔軟な／構成可能な方法で神経間隙を横断する多くの神経の相互接続を可能にする。特に、２つの末端間の接続は、デバイスの位置によって決定されることも、移植時に決定されることもなく、本発明の寸法を変更することによって、手術の間に変更することも、その後いつでも変更することもできる。神経信号のルーティングを変更する理由の中には、様々な神経のマッピングについての観察、患者の回復もしくは神経可塑性の効果の進み具合、または動作もしくは生理学的プロセスの過程における電極および組織の相対位置のシフトが含まれるであろう。装置を構成する自動手段の１つは、以下の通りである。
図４７に示されるように、初期の配備では、すべての電極および関連増幅器は、検知モードであるようにセットされる（３０１０）。次いで、電極は、電位のデータを検出する（３０２０）。電極は、電極の隣の神経の活動によって個別におよび集合性影響を受ける。次いで、これらは、電気活動の存在または度合い３０３０を判断するために、増幅および処理され（本明細書で説明される任意の適用可能な処理手段によって）、次いで、電気活動の存在または度合い３０３０は、次の方法でチャネルを構成するために使用される。ステップ３０４０に示されるように、高い電気活動の電極それらの領域は、検知モードのまま放置される。ステップ３０５０は、低いがゼロではない活動の領域の電極は刺激モードに切り替えられることを示す。ステップ３０６０では、活動なしの領域の電極は、電力を節約し、干渉を回避するために、オフにされる。電気信号の完全な性質は、それらの振幅および周波数を含めて、接触している神経組織のオリジナルの解剖学的な機能を推測するために、この実施形態によって任意選択により利用される。
実施形態では、回路は、電極間の導電率の測定を行う。これらの測定は、生理学的構造の電気活動と相関され、従って、導電率の等高線マップを作成するために、回路または外部の処理手段１２００Ａが使用することができる。実施形態では、そのようなマップは、電極の構成および多重化戦略を強化するために使用することができる。
本明細書の他の場所で言及されるように、センサは、温度もしくはｐＨセンサまたは配向センサも含み得、それらのセンサから得られた測定値は、接続を改善するために使用される。
他の実施形態では、デバイスは、単に、電極の１対１の対応を提供するだけではない。所定の出力電極の刺激は、複数のセンサおよび／または複数の入力（検知）電極からの信号に基づくか、あるいは多くの電極の刺激は、１つのみの入力電極からの信号に基づき得る。
初期の構成の後、開示される本発明は、その後、身体の外側からデバイスへのワイヤレス制御リンクを確立することによって（本明細書で説明される方法で）、および最も良い構成について決定するための追加の情報を使用することによって、１回または複数回再構成することができる。例えば、臨床医は、患者とコミュニケーションを取り、患者に対し、ある筋肉を動かすことを試みるように、またはある感覚の不在もしくは存在を報告するように求めることができる。上記で言及されるように、基板は生体適合性であるため、再構成は、患者の知覚麻痺も、さらなるトラウマもなく、外科的切開がうまく治癒した後に行うことができ、それにより、一定期間にわたって最大の利益のためにゆっくり最適化すべき神経間の接続が可能になる。本発明の利益は、これらの調整にはいかなる物理的なまたは外科的な操作も必要とされないことであり、従って、患者のさらなるリスクおよび苦しみを回避することができる。その上、後続の構成は、包括的なリハビリテーションプログラムに組み込むことができる。
回路は、基板全体にわたって分散され、それにより、特定の解剖学的場所に最も有利な各種のサイズおよび形状で本発明の実現を可能にする一方で、高密度の電極が提供される。回路の柔軟な／伸縮可能な性質により、回路は、切断された神経線維の不規則な表面との密接な接触を実現（および維持）することができ、個別に配置しなければならないかまたは本来ならば一般的には見つからない神経が平坦な平面状の表面である必要がある電極システム上の大きな利点を提供する。明示的な外科的配置なしで（数千の個々の神経に対しては実用的ではない）または完全に平坦な表面なしで初期の接触を可能にすることに加えて、本発明は、装置を満たす流体によってほぼ一様な圧力が電極のすべてに印加されるため、身体の動き、生理学的プロセス（炎症または瘢痕など）または時間の経過にもかかわらず、大多数の神経との接触（電気的または物理的）を維持するという利益を有する。
図４８は、神経損傷を有する対象の脊椎に移植されたデバイスを示す。２０３６Ｎおよび２０３７Ｎは、脊椎骨である。軟骨性円板２０３８Ｎ円板もまた示される。回路１０００Ｎを有する膨張可能なディスク２１２Ｎは、損傷エリアに挿入されて示されている。適所に配置された時点で、ディスク２１２Ｎが膨張し、従って、上記で説明されるように神経と接触する。
上記で説明される実施形態は、生体適合性であり、従って、移植可能であり得る基板上に提供することができる。一時的な使用の実施形態もまた企図される。てんかんの治療との特定の関連性を有する実施形態では、基板は、上記で説明される形状および方法で提供することができる。本明細書で説明される検知、効果付与および治療機能性が装備された回路は、発作を検出するために使用することができる。センサは、電気脳活動の振幅の突然の増加および周波数の変化を検出することによって発作を特定することができる。データは、発作に関連するデータを追跡するために、本明細書で提供される方法で追跡および格納することができる。また、デバイスは、本明細書で説明される方法で発作活動のマップを生成することもできる。マップを含む検出されたデータは、例えば、デバイスオペレータに提供されたユーザインタフェースを介して、治療するエリアを選択するために使用することができる。しかし、閉ループシステムも企図され、閉ループシステムでは、処理手段は、異常な電気活動を認識し、例えば、説明される方法でデバイス上のエフェクタ／刺激電極を起動することによって、必要な時に刺激を提供するようにプログラムされる。実施形態では、回路（すなわち、治療手段）は、次の通り、すなわち、脳の異常な電気活動の邪魔をすると考えられる電流の周期的パルス（例えば、迷走神経刺激：１０〜３０Ｈｚ、１〜５ｍＡ、オン／オフ３０ｓ／３００ｓ、脳深部刺激：５０〜１００μｓパルス幅、１００〜１５０Ｈｚおよび１〜１０Ｖの振幅）によって、刺激パターンを送達するように構成することができる。好ましい実施形態は、電力および制御システムにリンクするための外部コネクタで脳の表面上にワイヤのアレイ（例えば、ニチノール材料）を展開するカテーテルを介して低侵襲手段によって送達することができるコンフォーマルシートの形態の基板を備える。実施形態では、シートは、充電可能な電力貯蔵ユニットおよび内蔵マイクロプロセッサを有し得る。シートは、その最適なサイズを実現するために、以下で提供される方法で切断および再造形することができる。
すべての実施形態では、刺激のための電極の利用は単極または双極の両方であり得ることに留意すべきである。単極電極は、電極において高エネルギー密度を生み出し、任意の接地ポイントにおいて低密度を生み出す。電流は、定義されていない経路でこれらの２つのポイント間を流れる。電極対を用いることで、導電経路がうまく画定される（２つの電極間）。従って、双極システムにより、その方向性送達設計に起因して、例えば、組織表面の下方におけるエネルギーのより効果的な印加が可能になる。従って、実施形態では、所望の組織の深さまで療法を送達することができる。
また、上記で説明され、また、この開示全体を通じても説明される実施形態における治療手段は、光活性ニューロンに光療法を送達するために装備できることも留意すべきである。例えば、ニューロン発射を制御するためのイオンチャネルの光活性化は、治療効果のために使用することができる。遺伝子チャネルロドプシン−２は、脳のニューロンで発現されると青色の光に反応してニューロンの活動電位を生成する感光イオンチャネルである。従って、治療手段には、そのような療法を送達するために、ＬＥＤを装備することができる（実施形態では、伸縮可能な構成において）。
上記で説明されるように、他の実施形態は、治療手段（図１Ａで説明される１７００など）を含み得、本発明は、電極アレイと共に薬送達能力も組み込むであろう。図４９は、そのような実施形態を示す。電極１０２２Ｎを備える回路１０００Ｎは、例えば、ディスク２００Ｎの外面上に提供され、ディスク２００Ｎは、膨張可能であっても膨張可能でなくともよい。薬貯蔵所２１４Ｎが提供され、薬貯蔵所２１４Ｎは、チャネル２１６Ｎによってディスク２００Ｎの表面と連通する。チャネル２１６Ｎの末端は、バルブ２１８Ｎであり、バルブ２１８Ｎは、実施形態では、ＭＥＭＳバルブであり、治療手段１７００を備える回路１０００Ｎに接続され、回路１０００Ｎによって制御される。補充線２１９Ｎは、貯蔵所に接続され、それにより、実施形態では、貯蔵所２１４Ｎの補充が可能になる。そのような能力の利益の１つは、組織と装置との間の界面における阻止または瘢痕形成を低減するために薬を送達することである。薬の放出は、ＭＥＭＳバルブ２１８Ｎによって制御し、そのように構成することによって、多大な利益を有するものであることを以前の測定値（温度または導電率など）が示すと処理手段が判断したエリアにのみ送達することができる。他の実施形態は、消費されるとさらなる薬療法が望ましい場合にデバイスの交換を必要とする薬を含む個々の空洞を含む。
薬貯蔵所を備えるそのような実施形態は、今度は各貯蔵所に複数の薬およびいくつかの事例では異なる薬を含み得る貯蔵所を備え得る。貯蔵所は、別個のノードとして見ることができ、本明細書で説明される方法で選択的に制御することができる。デバイスの他の実施形態と同様に、薬貯蔵所は、所望の薬の送達が有利である状態を検出するためにセンサを利用する閉ループの一部であり得る。本発明によって提供される利点は、伸縮可能なフォーマットが高度に局在する領域への薬送達の空間分解能を著しく改善することである。
上記の貯蔵所／送達の実施形態は、上記で説明される冷凍アブレーション手術に関連する冷却剤の選択的な送達のために使用することができる。
本発明の別の実施形態では、実質的に平坦な基板（実施形態では、伸縮可能なおよび／または柔軟な電子機器を備えるシート）上の電極は、脳、皮膚の外層のパッチ、神経束、内臓などに刺激を送達することができる。高密度電極（＜１ｃｍ間隔など）は、電極のアレイ内に増幅および多重化能力を含めることなどによって、手段を各電極または電極群と連通させることを含めて、配線複雑性を低減することによって可能にすることができる。
本発明の他の実施形態は、電力およびボリュームの観点から改善された設計効率を有する内視鏡画像デバイスを伴う。本発明の実施形態は、ボリューム縮小、撮像向上および機能性の増大の目的のためにコンフォーマルな曲線電子コンポーネントを組み込む。
以下で説明される実施形態の手法は、従来のチューブ状内視鏡検査デバイスおよびカプセル内視鏡検査デバイスに適用でき、本明細書で説明されるＣＭＯＳイメージャに含まれる光検出器の湾曲状の焦点面アレイを利用するいかなるデバイスにも適用できることが理解されよう。そのような湾曲状の焦点面アレイは、本明細書で説明されるいかなる実施形態とも併せて利用でき、含む回路およびその要素に関連するものを含む本明細書で説明される他のすべての実施形態は、以下で説明される内視鏡検査法の実施形態で適用可能な場合は利用されることが意図されることに留意すべきである。湾曲状のシリコン光センサアレイは、従来の平面状のアレイより大きな利点を有する。これらの利点は、光学要素の数の低減、非点収差およびコマ収差を含む収差の低減、ならびに軸外輝度および鮮鋭度の増大を含む。
本発明の実施形態では、内視鏡検査デバイスには、例えば、その外面上に、センサおよび／またはトランスデューサの曲線アレイが装備され、それにより、デバイスの必要なボリュームを低減する。この手法は、内視鏡検査デバイスの全体的なサイズを低減する際に特に有利であり、本明細書で説明されるものを含む追加の診断、治療および／または検知機能性、ならびに次の例、すなわち、超音波、圧力検知、温度検知、ｐＨ、化学的検知、目標とされる薬送達、電気メス、生検、レーザおよび加熱）の統合を可能にし、許容バッテリサイズを増大する。カプセル内視鏡検査デバイスの電力貯蔵の増大は、画質、画像圧縮、伝送速度、キャプチャする画像の数およびＬＥＤによって生成される照度の改善につながり得る。
本発明の実施形態では、カプセル内視鏡検査デバイスおよびその内部回路は両方とも、当業者にとって明白な他の生体適合性材料を含む、基板に対して説明される材料のいずれかから作られる柔軟なおよび／または伸縮可能なものにされている。そのような柔軟な／伸縮可能な内視鏡検査デバイスは、ＧＩ管に沿った動作の容易性を高め、実行可能なボリュームも増大したと考えられる。他の実施形態では、デバイスは、カプセルの内側および／または外側のシェルにコンフォーマルに装着された電子機器を有する剛性のカプセル状の構造を有し得る。露出表面（剛性楕円シェルまたは柔軟なもしくは伸縮可能な層）は、内視鏡検査デバイスが遭遇する厳しい消化環境に対する耐性を有する材料ではあるが、生体適合性でもあり、患者の内部構造に無害でもある材料から製作される。外面の生体適合性の他の特性も本明細書で説明される。
内視鏡検査デバイスの伸縮可能な電子コンポーネントは、すべての実施形態における回路の論考と関係して、本明細書で説明してきた。実施形態では、回路は、ＧＩ管などの身体空洞および管腔の内側の特徴をモニタするための検知および撮像アレイを備える。上記で説明されるように、機能性は、デバイスアイランドを備え得るデバイスを備える回路に存在し得る（その逆も同様である）。アイランドは、必要な回路を収容し、本明細書で説明されるものなどの相互接続部を介して機械的および電子的に相互接続される。相互接続部は、今度は、優先的に歪みを吸収し、従って、デバイスアイランドから離れた箇所に破壊力を導く。相互接続部は、力が印加されると集積回路がそれにより伸縮したり曲げたりすることができるメカニズムを提供する。デバイスアイランドおよび相互接続部は、以下で説明されるように、転写印刷によって内視鏡検査デバイスのケーシングまたはカプセル化シェルに組み込むことができる。電子デバイスのカプセル化およびシステム／デバイス相互接続部統合は、このプロセスにおける多くの段数のいずれでも実行することができる。
本明細書で説明される他の実施形態と同様に、電子デバイスで使用される回路は、標準ＩＣセンサ、トランスデューサ、相互接続部および演算／論理要素を備え得る。実施形態では、電子デバイスは、通常、所望の機能性を実装する回路設計に従って、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウエハ上に作られる。半導体素子は、容易に除去できる層（例えば、ＰＭＭＡ）によって支持された超薄型半導体の最上層を提供する適切なキャリアウエハ上で処理することができる。これらのウエハは、特定のアイランドおよび相互接続部配置を特定の用途の要件に合わせて調整した状態で、標準プロセスによって、曲がる／伸縮するＩＣの製作に使用される。デバイスは、極度の屈曲性を呈する超薄型の形状を有する。それらは、通常、１０μｍ未満の厚さである。
回路の製作の上記の論考は、内視鏡検査法の実施形態に適用される。しかし、以下の論考は、内視鏡検査法に関連する実施形態の転写ステップについて説明する（しかし、必ずしもそれに限定されるとは限らない）。そのような実施形態では、回路は、主に、デバイスの撮像システムを強化するために使用される。
湾曲状の光センサアレイ（平面状のアレイの代わりに）での撮像は、レンズ、照射ＬＥＤ、バッテリ、コンピューティングユニット、アンテナおよび無線トランスミッタと併せて使用される。有線テレメトリは、従来のチューブ内視鏡検査法に対して使用される。受動または能動マトリクス焦点面アレイは、上記で説明される伸縮可能な処理技法のうちの１つを使用して製作される。アレイは、単結晶シリコン光検出器および電流阻止ｐ−ｎ接合ダイオードを含む。アレイを使用してキャプチャされた画像は、搭載演算によって最小限に処理され、さらなる処理のために外部レシーバに送信される（有線またはワイヤレス）。
以下で説明される焦点面アレイは、上記で説明される任意の撮像手段の一部と考えることができる。個々の光検出器は、本発明による相互接続部システムを介してネットワーク接続することができる。これらのデバイスは、アイランド上に見られ、本明細書で説明されるそれらの相互接続部などの相互接続部によって接続される。実施形態では、ポリイミドの膜は、ある領域を支持し、システム全体をカプセル化する。従って、そのような焦点面アレイは、内視鏡検査デバイスに組み込むことができる。
図５０は、そのような焦点面アレイを作るプロセスを示す。第１のステップは、この実施形態では焦点面アレイである必要な回路１０００Ｅを製作するステップであり、それは、このプロセスを容易にするための適切な幾何学転写スタンプの作成である。この実施形態では、回路は、本明細書では、１０００Ｅと表される（ただし、この回路１０００Ｅは、本明細書で説明される他の回路の実施形態に関連し、本明細書で説明される他の回路の実施形態と共に使用できることが企図されることを理解すべきである）。
ステップ１６００Ａでは、湾曲の半径が一致する対向する凸レンズと凹レンズ（１６２１Ｅと１６２２Ｅのそれぞれ）との間の間隙におけるポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）の鋳造および硬化によって適切なスタンプ（転写要素とも呼ばれる）２４０Ｅが作成される。湾曲の半径は、同一平面上にないイメージャに有益な最適な放物線状の湾曲を反映すべきである。ステップ１６００Ｂでは、硬化された湾曲状の転写要素２４０Ｅ（レンズスタンプメカニズムからのその除去は図示せず）は、平面状の予歪みが印加された幾何学転写要素を作成するためにスタンプの縁に沿って半径方向外向きの力（実施形態では、等しい外向きの力）を提供する特別に設計されたメカニズムを使用して伸縮することができる。転写要素は、弛緩されると、その初期のサイズに戻るべきである。また、転写要素２４０Ｅは、その平面状の構成において、ドナー基板上の電子デバイスアイランドのエリア全体と接触できるほど十分大きなものであるべきである。
この実施形態における回路１０００Ｅのコンポーネントは、相互接続部１０２０Ｅによって結合された処理電子デバイスである。ステップ１６００Ｃでは、回路１０００Ｅは、平面状の転写要素２４０Ｅと接触させ、平面状の転写要素２４０Ｅは、十分に強いファンデルワールス相互作用を介して前者に付着する。転写要素２４０Ｅは、剥離され、それにより、１６００Ｄに示されるように、そのハンドルウエハ１６２６から焦点面アレイ（すなわち、回路１０００Ｅ）が取り除かれる。ハンドルウエハから焦点面アレイ１０００Ｅが取り除かれた後、スタンプにおける引張力が解放され、接触層（すなわち、焦点面アレイとスタンプの両方）は、スタンプの初期の幾何学形状を取る（１６００Ｅに示される）。焦点面アレイ１０００Ｅは圧縮し、アレイのネットワーク接続された相互接続部１０２０Ｅは歪みに順応して座屈する。次いで、座屈した焦点面アレイ１０００Ｅは、その最終的な基板に転写され（ステップ１６００Ｆ〜Ｈに示される）、最終的な基板は、一致する湾曲の半径を有し、電気接触を介してバッテリ、アンテナおよび無線トランスミッタとの連通も行う。この転写は、両方の表面に接触することによって起こり、光硬化性接着剤の使用によって支援される。接着剤は、ＰＤＭＳスタンプが取り除かれると、光検出器の曲線アレイが取り外され、撮像システムポート上に配置されるように、十分な引力を提供する。次いで、湾曲状の焦点面アレイは、アレイの外周上の電極接触パッドを介して撮像電子コンポーネントの残りの部分に接続される。
図５１に示される別の実施形態では、バッテリの形態の電力３００Ｅ、処理手段１２００Ｅおよびデータ送信手段１５００Ｅを備えるおよび内視鏡検査デバイス１６８０Ｅが示される。ステップ１６０１Ａは、例えば幾何学転写スタンプ２４５Ｅによって、内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの外側のシェルに付着される凸面焦点面アレイ１０００Ｅを示す。平面状の予歪みが印加されたＰＤＭＳでハンドルウエハから焦点面アレイをリフトオフした後（前の図５０と関係して説明されるように）、弛緩させ、内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの先端部上に直接堆積させることができ、内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの先端部は、例えば光硬化性接着剤を有する受取基板２４６Ｅで提供される。内視鏡検査デバイス１６８０Ｅ上への堆積後（１６０１Ｂとして示されるステータス）、アレイ１０００Ｅから内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの内部回路への電気接触が形成される。１６０１Ｃでは、露出回路はすべて、適切なポリマーおよび／または金属層（例えば、パリレン、ポリウレタン、白金、金）２４７Ｅで密閉することができる。
マイクロレンズアレイは、そのような光学アレイシステムのために必要であり得る。しかし、適切な照射、および光学アレイと撮像されている表面との間のごくわずかな距離（例えば、近距離撮像）を用いることで、この要件を無効にすることができる。
さらなる別の実施形態では、回路１０００Ｅとも呼ばれる焦点面アレイ（上記で説明されるような）は、デバイスの長軸から半径方向外向きの方向を指し示すように、内視鏡検査デバイスをコンフォーマルに包み込む。このことは、上記で言及される同じ平面状の伸縮可能な処理ステップを完了し、異なる特別なポリマースタンプで回路を転写することによって実現される。転写スタンプは、平面状の長方形ストリップの形態を取り得る。各ポリマーストリップは、熱膨張（１６０℃程度まで加熱する）によってまたは一様な半径方向歪みを印加することによって、予歪みが印加される。次いで、この予歪みが印加されたポリマーは、処理された焦点アレイと直接接触するように配置される。その後、エラストマーは、そのハンドルウエハからアレイを取り除くために剥離される。次いで、スタンプは、室温まで冷却することまたは機械的に誘起された歪みを徐々に解放することを介して弛緩される。この歪みの解放により、エラストマーは、その初期の形状に戻り、それにより、今度は、アレイのデバイスアイランドがより近くに引き付けられる。実施形態では、相互接続部は、強制的に座屈され、伸縮および屈曲特徴を可能にする。実施形態では、アレイを付着することが意図されるエリアは、光硬化性接着剤で事前に処置される。あるいは、ＰＤＭＳ層を使用して接着を強化することができる。
図５２は、回路を内視鏡検査デバイスに転写するためのプロセスの実施形態について詳述する。転写は、内視鏡デバイス１６８０Ｅなどの曲線表面上にデバイスアイランドの平面状のアレイおよび相互接続部をスタンプすることによって達成される。１６０２Ａは、薄いＰＤＭＳシェルまたは粘着性の外層２５０Ｅを有する内視鏡検査デバイスを示す。１６０２Ｂは、キャリア基板２０１Ｅ上の回路１０００Ｅを示す。１６０２Ｃは、デバイスアイランドの平面状のアレイを含む基板２０１Ｅ上で単回転の周りで内視鏡デバイス１６８０Ｅを回転させるステップを示し、光検出器のアレイおよび相互接続部は、優先的には、ステップ１６０２Ｄに示されるように、曲線状に内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの表面に付着する。
別の実施形態では、マイクロレンズアレイは、最適な焦点調節および画質のために必要であり得る。しかし、適切な照射、および光学アレイと撮像されている表面との間のごくわずかな距離を用いることで、この要件を無効にすることができる。マイクロレンズアレイが必要な事例では、マイクロレンズアレイは、伸縮可能な処理の間に光検出器アレイのカプセル化層として直接作成することができる。また、マイクロレンズアレイは、内視鏡デバイスが作られた後でスタンプすることもできる。次いで、この光学アレイは、カプセル化され、内視鏡デバイスの残りの部分と次の方法で電子的に統合される。伸縮のために処理されている電子デバイスは、平面状の予歪みが印加されたＰＤＭＳスタンプで持ち上げることができる。次いで、予歪みが印加されたＰＤＭＳスタンプは、弛緩され、転写印刷のためにアクセプタ表面と接触させる。このアクセプタ表面は、内視鏡検査法バイスの表面であり得、前記表面は、薄いＰＤＭＳ層または後に内視鏡を包み込むことができる別個の薄い適切に造形されたＰＤＭＳ層でコーティングされる。デバイスが内視鏡検査デバイス基板上で外側を向く事例では、デバイスは、ＰＤＭＳの別の層でカプセル化するか（デバイスが圧縮した状態で）、または流体カプセル化を行うために、ＰＤＭＳの液体層でカプセル化し、それに続いて、上層の固体ＰＤＭＳでカプセル化することができる。また、他の材料／方法も適用することができる。デバイスが内視鏡検査デバイス基板上で外側を向く事例では、デバイスは、便利な場所に位置するように設計すべきである導電性パッドで外部から電気的にインタフェース接続することができる。異方性導電膜（ＡＣＦ）コネクタを使用して、膜をパッドに押し付けて加熱することによって、これらの導電性パッドとインタフェース接続することができる。
デバイスが完全にカプセル化されるか、または内側を向く事例では、デバイスは、ウェットもしくはドライ化学エッチングを通じて導電性パッド上のカプセル化ポリマーの一部を最初に取り除くことによってまたは材料の物理的な機械的除去（これに限定されないが、ドリリングを含む）によって、外部から電気的にインタフェース接続することができる。この時点で、ＡＣＦを組み込むことができる。あるいは、伸縮可能な電子機器は、転写またはカプセル化プロセスの前に、ＡＣＦに電気的にインタフェース接続することができる。
実施形態では、回路１０００Ｅは、図５３に示されるように、内視鏡検査デバイス１６８０Ｅの外面上に柔軟なＬＥＤアレイを含み得る。そのようなアレイは、光学画像キャプチャに必要な照射を提供する。柔軟なＬＥＤシステムを作成するための代表的なプロセスは以下の通りである。
ＬＥＤは、ＧａＡｓ基板上の量子井戸（ＱＷ）構造から作られる。ＧａＡｓ基板とＱＷ構造との間には、ＡｌＡ犠牲層がある。ＱＷ構造は、例えば、エッジ上の１０〜１０００μｍであり得る隔離された正方形アイランドを形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で犠牲層までエッチングされる。ＨＦエッチングでのアイランドの部分的な取り外し／アンダーカットが実行される。フォトレジストは、基板上に回転させ、アイランドの角部の周りに正方形を形成するようにパターン化され、アンカーとして機能させる。完全なＨＦ取り外しエッチングは、ＧａＡｓバルク基板からアイランドを解放するために実行される。フォトレジストアンカーは、エッチング、洗い流しおよび乾燥ステップの間にアイランドが浮遊しないようにする。エラストマースタンプ（例えば、ＰＤＭＳ）は、アイランドを持ち上げ、別の基板に転写するために使用される。転写は、幾何学的に配列し直すために、一度にＧａＡｓアイランドのほんの一部を持ち上げることによって、複数のステップで行うことができる。さらなる処理のためにアイランドが転写される基板は、後に剥離できるガラス基板上のＰＥＴ（ポリエチレンプラスチック）の層、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）犠牲層の上面のポリイミドの層、またはＰＤＭＳの層などであり得る。次いで、ＬＥＤアイランドの一部がパターン化され、ウェットエッチングされ、その結果、底面のｎ型が露出する。このことは、例えば、Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２０２組合せで行うことができる。アイランドの一部はエッチングされず、その結果、上方のｐ型材料を電気的に接触させることもできる。次に、ポリイミドの平坦化層を回転させ、ビアがデバイスのｐおよびｎ型接触領域まで延在するようにパターン化する。薄膜ワイヤを堆積させ、ｐ型領域へのワイヤが一方向に伸び、ｎ型領域へのワイヤが直交方向に伸びるようにパターン化する。他のワイヤのうちの１つは、クロス回路とならないように間隙を有するべきである。この間隙は、その上で別の平坦化層を回転させ、間隙の両側にビアでパターン化することによってブリッジ接続され、接続を形成するために平坦化層上で金属がパターン化される。ブリッジおよびアイランドはポリマーでカプセル化されたままであるが、介在エリアは完全にエッチング除去されるように、別のパッシベーション層をその上で回転させ、積層全体をエッチングする。これにより、ブリッジを柔軟なものにすることができる。ＰＭＭＡ犠牲層の下部を切り取るかまたはＰＥＴ層を剥離し、ＰＤＭＳスタンプによって回路を伴うシート全体を再び持ち上げ、反転することができる。下方のポリイミドの背面または回路の底面は、Ｃｒ／ＳｉＯ２でコーティングされ、ブリッジのコーティングは、シャドウマスク蒸発手順を使用して回避される。サンプルは、ＳｉＯ２にダングリングボンドを与えるためにＵＶオゾン処理し、回路が転写される次の基板との共有結合の形成を促進する。この最終的な基板は、熱的にまたは機械的に予歪みが印加されたＰＤＭＳであり得、その結果、転写後、歪みは緩和され、デバイスは互いにより近くなり、歪みに順応してブリッジは飛び出し、座屈する。
伸縮可能なＬＥＤアレイは、円筒状の光センサアレイのものと同様の方法で、内視鏡検査デバイスに転写される。次いで、伸縮可能なＬＥＤアレイは、マイクロレンズアレイと関係して本明細書で説明される方法に従って、デバイスレベルでカプセル化および統合される。図５３は、内視鏡検査デバイス１６８０Ｅを示し、回路１０００Ｅは、光検出器のアレイおよびＬＥＤのアレイ（１０３０Ｅとして個別に示される）を備える。ＬＥＤアレイは、手術中に対象のエリアのみを照射し、電力節約メカニズムとして使用しない時はオフにできるように、論理素子の形態で処理１２００Ｅを利用することができる。また、デバイスは、外部デバイスとのワイヤレス通信を行うためのＲＦアンテナ１５０２Ｅを含むデータ送信手段も含む。
本発明の別の実施形態では、内視鏡検査デバイスには、センサのアレイが装備され、センサのアレイは、１１００の論考と関係するものを含む本明細書のものから選択することができる。ｐＨ、化学薬品の存在および／または酵素活動をモニタするために回路１０００Ｅと併せて機能する前記センサ。実施形態では、このセンサアレイによって収集されたデータは、ローカルコンピューティングデバイスによって処理され、さらなる分析のためにＲＦアンテナまたは有線テレメトリを介して外部レシーバに送信される。
アレイにおけるセンサの少なくともいくつかは、イオン濃度の変化に関連するデータを生成するイオン感受性電界効果トランジスタ（ＩＳＬＥＴ）を備え得る。出力信号は、通常、電圧および／または電流差、検知イオン（例えば、ヒドロニウムイオン）および／または酵素の変化と共に変化する大きさである。また、他のタイプの化学センサも使用できるか、またはその代わりに使用できる。
本発明の別の実施形態は、空間を節約するためにカプセルシェルの内壁および／または外壁にコンフォーマルに装着された複数の電子コンポーネントを有するカプセル内視鏡検査デバイスに関連する。コンフォーマルコンポーネントは、本明細書で説明されるように、適切な材料上で伸縮可能な処理を最初に実行することによって作成される。そのような内視鏡検査デバイスの基本コンポーネントは、受動または能動マトリクス焦点面アレイ、レンズ、照射ＬＥＤ、バッテリおよびテレメトリデバイス（アンテナおよび無線トランスミッタ）を含む。任意選択のコンポーネントは、超音波トランスデューサ、圧力センサ（例えば、物理的な偏向を測定する、圧電抵抗もしくは容量検知メカニズムを利用するシリコンベースのデバイス、ポリマーベースのセンサおよび／または光学ベースのセンサ）、温度センサ（例えば、シリコンバンドギャップ温度センサ、Ｐｔ抵抗温度デバイス）、Ｐｈ／酵素／化学センサ（例えば、上記で論じられるようなＩＳＬＥＴ）、目標とされる薬送達コンポーネント、電気メスデバイス、生検デバイス、レーザおよび加熱デバイスを含む本明細書で説明されるセンサを含み得る。ＧＩ壁および流体との接触から利益を得るコンポーネント（例えば、化学センサ、ＬＥＤ、光学アレイ）は、外の環境と流体的に連通できるかまたは光学的に連通できるように位置する。このことは、例えば、カプセルの外面上にコンフォーマルにデバイスを配置するか、または外の領域からカプセルの内側に情報を中継する電極の使用を通じてデバイスを配置することによって遂行することができる。残りのコンポーネント（例えば、バッテリ、テレメトリデバイス）は、好ましくは、カプセルの内側に配置される。
伸縮可能な焦点面アレイを作成し、それらを所望の基板に組み込むための方法が上記で説明される。焦点面アレイの処理および転写（伸縮可能な処理）に使用される同じ方法は、機械的変形および伸縮を順応させる方法で回路が配置される（例えば、ＣＡＤツールを使用して）様々な単結晶シリコンベースの電子デバイス（例えば、アンテナ、ＲＦトランスミッタ、ＩＳＦＥＴ）に対して採用することができる。
異種集積回路（非シリコンベースのデバイス）を組み込むことが望ましい実施形態では、わずかに異なる手法を採用することができる。異種統合（例えば、ＬＥＤ）を必要とするデバイスを作成する際は、回路は、通常、異なる基板上に作成される。伸縮可能な処理の後、電子デバイスは、以前に説明されるスタンプ方法を使用して同じ基板上に組み合わせる。この基板は、デバイス（製品統合）の最終目的地であるか、または代わりに、中間物（すなわち、後の時間に製品に組み込まれる剛性、柔軟なまたは伸縮可能な材料）であり得る。この時点では、相互接続部は、異種コンポーネントのすべてを電気的に連通している状態で維持する必要があり得る。これらは、正確なアラインメント（＜５μｍ）でのソフトリソグラフィまたは別の衝撃が少ない低温処理（＜４００℃）方法を使用して提供することができる。次いで、集積回路は、適切にカプセル化され、システム／デバイス相互接続部統合は、マイクロレンズアレイと関係して上記で説明されるように実行することができる。
上記で言及されるように、本明細書の実施形態で使用される基板のための材料は、生体適合性であり得る。そのようなものは、内視鏡検査デバイスの外側のコーティングを含む基板での事例である。生体適合性に加えて、イメージャアレイとモニタされているオブジェクトとの間にくるものを収容するデバイスのいかなる部分も、好ましくは、透明のものである。さらに、内視鏡検査デバイスの外側シェルの材料は、ＧＩ管中の容易な移動を促進する。生体適合性材料の適切な例は、上記で与えられている。
上記で説明されるデバイスのハウジングは、基板でもあり得る（その逆も同様である）ことを理解されたい。従って、当業者であれば、基板の材料に関連するある論考は、ある実施形態では、前記ハウジングにも適用されるものと理解できることが理解されよう。
アレイセンサを備える回路を基板に装着でき、前記センサは圧力センサを含み得ることを本発明の実施形態と関係して本明細書で説明してきた。また、回路は、他の能力の中でも特に、処理１２００および１２００Ａ、データ収集１３００、増幅器１４００ならびにデータ送信１５００も備え得る。従って、触診に基づく組織の定量的検査を容易にする別の実施形態について説明する。実施形態では、デバイスは、自己検査用に構成される。デバイスは、特に、胸部自己検査に適している。しかし、例示的な実施形態の以下の開示にもかかわらず、この例示的な実施形態と関係して開示されるデバイスおよび方法は、身体の各種の組織およびエリアの検査に適用され、そのような検査は必ずしも触診のみに基づくわけではないことが理解されよう。
そのような装置は、身体の伸縮および屈曲にもかかわらず動作を続ける圧力トランスデューサのアレイに装着された適合可能なおよび伸縮可能なポリマーを備える。ポリマー基板は、組織の表面の一部または全体を覆うことができ、複数の離散ポイントで機械的剛性を測定するために使用される。処理手段と結合された圧力トランスデューサは、触診の間に組織の表面に及ぼす既知の歪みに応答して組織の機械的剛性を測定することができる。本発明の他の実施形態と同様に、装置であり得る回路の電子デバイスは、マルチプレクサ、データ取得およびマイクロプロセッサ回路を備え得、これらは、電子機器配線を介してポリマー基板を覆う感覚回路に接続される。組織の異常に硬い領域の検出は、最初に圧力トランスデューサのアレイを身体部位（例えば、胸部）の表面に押し付けることによって開始される。実施形態では、デバイスは、身体部位（例えば、胸部）の表面アリア全体に合わせ、従って、身体部位の剛性のプロファイルを高空間分解能でマッピングすることができる。
本発明の実施形態は、生体組織の異常に堅い領域の存在および空間範囲を決定し、健康な組織と癌の組織の相対剛性を区別し、適切な場合に、即時の局所的な治療措置を促進する。胸部組織の機械的特性は本質的には不均一であるため、本発明は、検査組織の健康な状態を正確にマッピングするために、時間をかけて規則的に使用することができ、それにより、構造の異常および／または経時的な偏差の検出が可能になる。
本発明の実施形態は、生体組織の材料、機械的および／または光学的特性を測定するための柔軟なおよび伸縮可能な電子センサおよび撮像アレイに装着された計装ポリマー膜を伴う。本発明は、生体組織の温度、圧力および導電率などのパラメータの測定に適した柔軟なおよび伸縮可能な回路を利用する。より具体的には、胸部領域は、そのような組織調査の対象のエリアの１つである。電子コンポーネントは、必要な回路を収容し、相互接続部を介して機械的および電子的に相互接続されたアイランド状に配列することができる。相互接続部は、今度は、優先的には、歪みを吸収し、従って、センサアレイが、極度の伸縮に対する耐性を有し得るように、および生体組織の一様でない形状に適合するようにする。デバイスアイランドおよび相互接続部は、以下で説明されるように、転写印刷によってデバイスに組み込むことができる。電子デバイスのカプセル化およびシステム／デバイス相互接続部統合は、このプロセスの多くの段階で実行することができる。
本明細書で十分に非難されるように、バッファに接続され、増幅器にも接続された、本明細書で説明される１つまたは複数の電子デバイスおよび／またはデバイスコンポーネント（例えば、圧力、光および放射線センサ、生物学および／または化学センサ、増幅器、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、光学コレクタ、電気機械トランスデューサ、圧電アクチュエータ）を含み得るデバイスのアレイは、デバイス「アイランド」配列で配置される。デバイスアイランドは、そのほとんどが、約５０μｍ×５０μｍ２の正方形である。いくつかのアイランドは、能動マトリクススイッチおよびＡ／Ｄ変換器を収容し、いくつかのアイランドは、デジタル信号の読み取りおよびその処理が可能であり、データの出力またはメモリセルへのデータの格納が可能な論理回路を収容する。これらのアイランド上の回路は、好ましくは、約１つのみであるが、約１００以下の電気相互接続が任意の２つのデバイスアイランド間で必要とされるように構成および設計される。回路は、デバイスのデバイスアイランド配列に対して説明される方法を含む、上記で説明される方法に従って作成および適用される。
図５４は、人間の胸部に適応させた本発明の実施形態を示す。本発明の実施形態では、単一の人間の胸部２０４０Ｔの形状の適合可能なポリマー膜２００Ｔ。膜２００Ｔには、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術に基づくセンサおよび／または撮像アレイを備える回路１０００Ｔが塗布されている。実施形態では、アレイ１０００Ｔは、（ポリ）ジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのポリマーの胸部状に造形された膜２００Ｔの表面に物理的に組み込まれる。このスタンプ手順は、本明細書で定義される転写印刷プロセスによって行うことができる。本明細書で説明されるように、アレイ１０００Ｔは、ＣＭＯＳデバイスで作ることができ、圧力検知、光撮像および経皮薬送達を含む（ただし、これらに限定されない）各種の高度な検知、撮像および治療機能を提供する。デバイスアレイ１０００Ｔは、本明細書で説明されるような効果的な回路レイアウトおよび相互接続部設計の使用によって伸縮および屈曲に対する耐性を有するように設計される。
実施形態では、ブラジャー２７５Ｔの形態またはブラジャーに組み込まれた形態で組織スクリーナを作成することができる。
実施形態は、配列された圧力センサを備える回路／アレイ１０００Ｔを含み得る。従って、電子デバイス１０１０Ｔは、圧力センサを含み得る。各圧力センサアイランドは、柔軟なダイヤフラム膜を備え、柔軟なダイヤフラム膜は、偏向に応答してキャパシタンスの変化を記録することができる。圧力センサは、直列の圧電抵抗歪みゲージおよび／または導電性ポリマーで作ることができる。各電子デバイスは、各アイランド上のローカル信号処理を提供するための増幅器およびＡ／Ｄトランジスタを含み得る。センサアイランドは、相互接続部および回路を保護するために、ポリマーの薄層（厚さ約１００μｍ）でカプセル化される。薄層を含む表面は、手術の間、胸部組織と直接接触するように配置される。センサとは反対側にある表面は、空気で満たされた間隙を有するエンクロージャとして形成される追加のポリマー層（厚さ３００〜５００μｍ）に装着することができる。この空気で満たされた空間を既知の量だけ膨張させることにより（蠕動ポンプで）、胸部組織への既知の歪みの印加を促進する。従って、胸部組織は、空気で満たされた空間を膨張させることによって、その表面全体にわたって固定量だけ押圧することができ、各場所の圧力は、圧力センサで記録される。
別の実施形態では、各デバイス１０１０Ｔは、オン／オフスイッチトランジスタを含み、オン／オフスイッチトランジスタは、前記圧力センサと結合され、圧力が印加された時点で起動する。このオン／オフメカニズムを使用することで、デバイスは、検知の間にどのセンサが押し付けられ、例えば、外部デバイス上のグラフィカルユーザインタフェースを介して、あるいはセンサが起動されているかもしくは起動されていない点灯エリアなどの視覚的手段または作動の触覚インジケータを介して、そのようなものをユーザに伝達したかを判断することができる。オン／オフフィードバックを有するセンサアレイを使用する主な利点の１つは、胸部に手の力を及ぼした事例においてセンサアレイのいずれかの部分が押圧されなかった場合にそれをユーザに警告することである。従って、オン／オフフィードバックを有するセンサアレイの使用は、指診の間に胸部の領域を見落とす可能性を排除する。従って、実施形態では、各電子デバイスは、胸部検査の間に圧力検知メカニズムが正しく起動されなかった場合にフィードバックを提供することができる。
本発明の別の実施形態では、デバイスは、２７５Ｔのものと同様のストラップで胸部にしっかりと固定される。従って、使用の際、ユーザは、ブラジャーのように装置を身に着けることができる。実施形態では、デバイスは、図５４ではラップトップコンピュータ１２０４Ｔに存在するものとして描写される外部の処理手段１２００Ａに接続するためのポート（図示せず）を有する。また、ワイヤレス通信も可能であり、図で描写されている。外部デバイスは、電力を提供することができ、スクリーニングの間のデータの受信も行う。実施形態では、処理手段１２０４Ｔは、回路と電子的に連通し、ブラジャーが身に着けられていることを検出するように構成され、胸部検査を開始するようにユーザに促す。胸部とは反対側にあるデバイスの外面は、以前の実施形態で説明されるように、ポリマーの薄いカプセル化層によって覆うことができる。この外面と装置の表面との間の空間は、蠕動空気ポンプを使用して、空気で密閉したり、空気で満たしたりすることができる。空気でこの空間を満たすことにより、胸部の表面全体に沿って一様な圧力を印加することが可能になり、それにより、今度は、胸部にどれほどの歪みを印加するかについての制御を提供する。
本発明の別の実施形態では、伸縮可能な材料２００Ｔは、超音波トランスデューサ（例えば、圧電結晶）のアレイを有する回路１０００Ｔを備える。各デバイス１０１０Ｔは、メガヘルツ周波数で組織を通じて音響波を送るソース放射体によって生成された音響反射を検知するレシーバを備える。この実施形態は、胸部組織の異常領域をさらに位置付けて撮像するための圧力センサを含む本明細書で言及される他のセンサと組み合わせることができる。本明細書のすべての実施形態と同様に、センサは、前記センサからデータを受信して、本明細書で説明される方法に従ってそれを処理し、さらに、本明細書で説明されるように出力を出力デバイスに生成させる処理手段を含む、回路または外部のデバイスの他の手段、電子デバイス、コンポーネントおよび要素と電子的に連通することができる。
また、回路１０００Ｔは、赤外線放射体および検出器（例えば、ボロメータ）のアレイも備え得る。赤外線波長は、癌の組織の吸収に対する健康な組織の吸収の比率を最小化するように選択される。放射体は、胸部を照射し、検出器は、放射線を撮像する。この実施形態は、精度を増加するために、前述の検知概念のいずれとも組み合わせたり統合したりすることができる。
また、回路１０００Ｔは、組織の電気インピーダンスの空間マップを生成するための刺激および記録電極のアレイも備え得る。癌の組織の導電率および誘電特性は、健康な組織のものとは異なり得る。局部の癌組織の存在によって誘起される電気インピーダンスの変化を検出するため、既知のＡＣ電流を既知の場所に注入することができ、記録電極のアレイによって定義される多くのポイントで電圧が記録される。この実施形態では、ポリマーのカプセル化層は、電極の接触領域以外のすべてを覆う。フォトパターン化可能ポリマーは、このステップを実現するために使用することができる。
電気インピーダンス走査は、胸部組織内深くの異常な癌細胞の存在を予測するための検知ツールとして使用することができる広範な周波数にわたる複素インピーダンスおよび誘電率の３Ｄ空間マップを可能にするためのデータを提供する。この実施形態は、精度を増加するために、前述の方法および概念のいずれとも組み合わせたり統合したりすることができる。
センサのアレイによって収集されたデータは、回収のために格納すること、および／または組織の健康の時間ベースの追跡のために外部システムに送信することができる。
実施形態では、圧力トランスデューサのアレイ１０００Ｔからのセンサデータは、増幅し、各センサのレベルでデジタル形式に変換し、次いで、マルチプレクサに送信することができる。あるいは、各デバイス１０１０Ｔのレベルでアナログ回路を含めることができ、デジタル処理回路をポリマーから取り出すことができる。各ポイントからデータが収集され、コンピュータ端末に送信された時点で、検査が完了したことをユーザに促すことができる。ユーザは、ユーザ自身でデータを検査すること、および／またはさらなるレビューのために（一例として）それをユーザの医師に送信することができる。
従って、実施形態では、デバイスの回路は、デバイスからデータを受信して、検査に関連するデータのグラフ提示またはそうでなければ視覚提示を出力手段（３００として図１Ａと関係して以前に論じられる）に生成させるように構成された処理手段と電子的に連通することが明らかであろう。例えば、本明細書で説明されるような組織マップは、本明細書で開示されるすべてのセンサデータから作成し、出力手段上で提示することができる（１２０４Ｔにおいて示されるように）。回路によって生成されたデータに関連するテキストおよびグラフデータは、ユーザに提示することができる。処理手段は、毎日、毎週、毎月または他の任意の有益な間隔での読取値、チャート、リポートなどを含む各種の方法で、回路によって生成された履歴データを格納、集計および提示させるように構成することができる。
デバイス自体の物理的な特徴に戻ると、デバイスは、女性の胸部が見えないように不透明のものであり得る。この特徴は、硬化前にエラストマーに不透明（例えば、黒）染料を追加することによって実現することができる。この実施形態では、センサのアレイは、女性の素の胸部を露出する必要なく、胸部との密接な接触を維持する。ＰＤＭＳのようなポリマーの生体適合性のため、このタイプのデバイスは、便宜上、通常のブラジャー内に装着することができる。
本発明の一実施形態では、電子機器は、胸部の輪郭を描くエラストマー材料に組み込まれる。この形状は、意図されるユーザの胸部サイズに応じて、異なるサイズで再現可能である。胸部状のデバイスを作成するプロセスは、第１の胸部状の鋳型の作成から始まる。次いで、第１のものの湾曲と一致するように第２の逆向きに造形された鋳型が作られる。薄膜（２ｍｍ未満）を作成するために、ＰＤＭＳなどのエラストマー材料を２つの鋳型の間に流し込む。この層を硬化して、上記で説明される転写印刷プロセスによって電子機器をスタンプするエラストマー材料の固体の胸部状の膜を作成する。この印刷ステップを遂行するため、エラストマー材料を平面状に伸縮し、既に「伸縮処理された」電子機器と接触するように配置する。電子機器は、優先的には、ファンデルワールス力によってまたは化学的支援手段によってエラストマーの表面に付着させる。その後、電子機器が埋め込まれたエラストマーが弛緩され、電子機器アレイの相互接続部内で座屈が起こり、伸縮性が可能になる。
さらなるカプセル化およびデバイス統合が必要であり得る。このことは、伸縮可能な電子機器アレイ上の容易にアクセス可能なエリア（例えば、その外周上）にあるように設計される接合パッドに異方性導電膜（ＡＣＦ）を接続する（手動でまたは電子自動化による）ことによって行うことができる。このＡＣＦは、電力供給、電気接触を必要とする他のタスクの情報の中継の責任を有するデバイスに電子機器埋め込みエラストマーを接続する。
１つまたは複数の実施形態によれば、伸縮可能な電子機器は、ブラジャー状の基板上に直接組み込まれる。このことは、エラストマー基板（例えば、ＰＤＭＳ）でブラジャー状の物品をコーティングし、上記で説明される伸縮可能な電子機器アレイを新たにコーティングされたブラジャー状の物品に付着させることによって実現することができる。
図５４と関係して上記で説明される実施形態と同様の静脈では、本発明の基板は、身体上にコンフォーマルに装着させて巻き、対象の身体部位または対象の基本組織に関する情報を証明するためのコンフォーマルシートまたはテープを備え得る。非医療用途でセンサテープを使用できる（車両および土木構造物の構造のモニタリングを含めて、モニタリングは多種多様な分野における用途を有し得るなど）ことに留意すべきである。そのような実施形態は、本明細書では、「センサテープ」と呼ぶことができる。しかし、テープは本明細書で説明される平坦なコンフォーマル基板のいずれも含み得ることを認識すべきである。センサテープには、医療および非医療用途で使用できるいずれのタイプのセンサまたはセンサ構成方法も含む本明細書で説明される回路の機能性のいずれも装備することができる。
複雑な形状へのこれらのセンサテープの組み込みに対して、伸縮性の度合いが必要とされる。それに加えて、ある高性能用途（バイタルサインモニタリング）は、信頼できる性能が可能な材料を採用する必要がある。歪み耐性および性能の組合せは、先行技術では完全には解決されていない重要な課題である。
センサを備えることに加えて、デバイスは、電源、テレメトリユニット、プロセッサ手段またはアクチュエータなどのリモートユニットと連通することができる。本発明の一実施形態は、人間のバイタルサインを測定する目的で使用されるセンサテープについて言及する。戦場で、自動車事故でまたは火災緊急時に負った傷およびトラウマには、避難および病院での診療のための移送前に、人の健康の迅速で正確な評価が必要とされる。心電計（ＥＣＧ）の測定が可能なモニタは、この目的のための最も強力な技術のうちの１つを表している。ポリマーまたは有機電子材料を利用するデバイスは、低価格の屈曲可能なデバイスの何らかの可能性を有する。しかし、それらのひどい電気性能により、現代の信号増幅方法または無線周波数機能性の使用が妨げられる。それに加えて、基本的な回路を実現する未だ証明されていない能力および既存の有機電子機器技術の不確かな信頼性は、重大なリスクを招く。アモルファスまたはレーザアニールされた多結晶シリコンは、代替案を提供するが、並みのレベルのデバイス一様性および現実的レベルの機能性を有する集積回路を実現する制限された能力は、重大な課題を提起する。
従って、そのような実施形態は、本明細書で説明される他のものの中で特に、表面トポロジ、温度、圧力、導電率、ｐＨ、化学および／または酵素活動に関するデータを提供することができるセンサアレイを含み得る。本発明の実施形態では、センサテープには、平坦なまたは湾曲状の表面の撮像に使用される光検出器の高密度アレイ（本明細書で開示されるような）を装着することができる。撮像されている表面と光検出器との間の直接接触により、焦点調節の目的のためのレンズアレイの必要性を除外することができる。しかし、必要であれば、マイクロレンズアレイを回路設計に含めることができる。追加の光源が必要とされる場合がある。本明細書で説明される撮像手段１６００を使用することができる。
本発明の実施形態では、伸縮可能なテープ状の基板は、超音波トランスデューサ（例えば、圧電結晶）のアレイによって覆われる。各デバイスアイランドは、メガヘルツ周波数で組織を通じて音響波を送るソース放射体によって生成された音響反射を検知するレシーバを備える。そのような実施形態実施形態は、組織の異常領域（または非医療実施形態における構造および車両）をさらに位置付けるかまたは撮像するための圧力センサと組み合わせることができる。また、センサテープの非医療実施形態では、構造シフトまたは動きの検出も企図される。
実施形態では、センサテープは、着用可能なバイタルサインモニタである。本明細書で説明される伸縮回路に加えてまたはその代替として、機械上の中立面レイアウトで超薄型ＡＳＩＣ（約５μｍ）を薄型の変形可能な基板（ポリマー、紙ベースの約５０μｍ）に組み込むことができる。ＳＯＩウエハ上のＡＳＩＣが密集したアレイが形成される（０．６μｍ処理）。リソグラフィ処理および垂直トレンチエッチング、およびそれに続く埋め込み酸化物の除去により、周辺に戦略的に位置する「アンカー」構造を通じてＳＯＩウエハにつながれたままである隔離されたチップレット（約０．５×０．５ｍｍ２および約５μｍの厚さ）が生じる。このプロセスは、軟性のエラストマースタンプを用いて取り除いて対象基板上に配置できるというそれらの能力に起因して「印刷可能な」と呼ばれるＡＳＩＣを生じさせる。上記で説明される転写印刷のための方法は、これらのフレキシブルＡＳＩＣで使用することができる。この手法の魅力的な特徴は、機械的柔軟性および従来の相互接続部に対する平面処理によって形成されたメタライゼーションとの互換性のためのコストが削減された超薄型回路レイアウトのためのＣＭＯＳ ＳＯＩウエハの効率的な利用を含む。上記の処理技法は、コンフォーマル検知／治療デバイスが望ましい本明細書で説明されるいかなる実施形態でも使用できることに留意すべきである。
着用可能なセンサテープは、磁気的に結合されたレシーバおよびトランスミッタ回路と共にそのようなＩＣを含む。従って、着用可能なセンサテープは、医療グレード性能を提供する。測定された特性は、ＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ ＥＣ−１３規格で概説される診断要件およびＥＣ ６０６０１−１で説明される安全パラメータを満たす。回路は、除細動および漏れテストに対する要件をさらに満たす。これらの耐クロストーク特徴は、蘇生手術などのミッションクリティカルな用途における患者の安全を保証する。回路全体では、３Ｖで約３００μＡを引き込み、Ｓｏｌｉｃｏｒｅ Ｉｎｃ．によって製造されたものなどの１４ｍＡ／ｈｒ Ｌｉ薄膜バッテリで約３日間機能する能力を有することが推奨される。
ＡＳＩＣは、信号対雑音比を最適化するために、プラスチックテープ基板上のＲＦ誘導コイルコンポーネントおよび受動フィルタ（抵抗器、コンデンサ）に接続される。受動コンポーネントを「オフチップ」に移動するこの戦略は、ＡＳＩＣのサイズおよびコストを削減する。
図５５は、レシーバおよびトランスミッタ回路（５６０２および５６０４のそれぞれ）を示すワイヤレスＲＦモジュールの概略図である。これらのコンポーネントは、集合的に、ワイヤレスモードで信号の受信および送信を行えるセンサテープ実施形態を構成する。
実施形態では、センサテープは、誘導結合トランシーバ、すなわち、インダクタベースのレシーバおよびトランスミッタコイルからなるシンプルな無線周波数回路を含む。設計は、最小コストのインダクタコイルおよび受動コンポーネントの対を特徴とする。能動コンポーネント（マイクロプロセッサ、ディスプレイドライバおよびメモリ）はすべて、リモートユニットに存在する。兵士は複数の層からなる装甲および衣類を身に着けている場合が多く、それにより、素の胸部上に位置するデバイスへのおよびデバイスからの信号送信が低減される恐れがあるため、誘導結合は、ＥＧＣモニタなどの実施形態の送信モードとして魅力的である。短距離誘導結合は、金属層を通じて送信する能力および信号強度を有し、それにより、他の形態の無線信号が失敗し得る信号送信限度を克服する。ＲＦ信号の形態の高周波ＡＣ電流（＜５０ＭＨｚ）は、サイズ調整可能な磁場を誘導するための誘導コイルおよびコンデンサからなる共振ネットワークに供給される。この磁場は、今度は、送信コイルにエネルギーを結合する。レシーバコイルは、巻数１９．５（直角直径：２．５ｃｍ）および２０μＨのインダクタンスの５６ＡＷＧスパイラル導体を含む。トランスミッタコイルは、巻数１６の長方形のレイアウト（９×３ｃｍ２）で２２０μＨのインダクタンスを有する。大きなサイズのトランスミッタコイルは、重要なサイズ制約をテープに加える。この特定のアンテナ設計は、センサテープの外周に沿って広がり（図５６に示される）、それにより、十分なサイズと巻数を提供する。
コンデンサが並列で配線されることを特徴とするリモートユニットに位置するより小さなコイルは、共振レシーバ回路を形成する。適切な電力レベルは、より小さなレシーバコイルがセンサテープのトランスミッタの約１．５ｍ〜約３ｍ（５〜１０フィート）内にある際に送信することができる。リモートモニタ内での整流およびフィルタリング後、レシーバＲＦ信号は、ＤＣ電圧に戻すことができ、次いで、１６ビットの分解能でデジタル化し、従来のマイクロプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌ ＡＲＭ９）で相応に分析することができる。プロトタイプ回路での研究所実験は、６ボルト、２２ｍＡで電力の９４％を約１ｃｍの比較的短い距離にわたって転送できることを示している。シミュレーションは、上記で説明されるＬｉバッテリなどの搭載バッテリで能動的に回路に給電することによって、約１．５ｍ〜約３ｍ（５〜１０フィート）にわたってこの効率を維持できることを示している。
超薄型ＡＳＩＣのアセンブリは、上記およびその全体が参照により本明細書に組み込まれる２００９年３月３１日に出願された「Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ ａｎｄ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国仮特許出願第６１／１６４，９２０号明細書で引用されている付属書で論じられる転写印刷技法で実現することができる。
このプロセスは、センサテープに対するＳＯＩウエハからプラスチックシートへの超薄型ＡＳＩＣの並列の高速転写を伴う。各転写ステップでは、数千の個々のＡＳＩＣチップがＳＯＩウエハからプラスチックシート上のまばらなアレイへ移動される（図２）。このシートを切断して他の要素を形成したり、他の要素と統合したりすることでテープが完成する。転写プロセスにおけるスタンプへの付着は、ファンデルワールス力によって提供される。受取基板上の薄い接着剤層（例えば、ポリイミド）は、転写を容易にする。この手法の極めて重要な特徴は、それが、削減されたコストでＣＭＯＳの使用を効率的なものにすること、超薄型チップレットに対する互換性を有すること、低コストのプラスチック基板のフレキシブルシートで使用できることである。
図５６は、ＥＣＧモニタであるように構成され、「ＥＣＧテープ」と呼ばれるセンサテープの概略図を提供し、センサテープは、プラスチック基板上に印刷された受動コンポーネントおよび誘導結合回路と共に超薄型ＡＳＩＣからなり、実施形態では、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）である。実施形態では、ポリイミドのカプセル化層は、ＡＳＩＣの操作における屈曲誘起による変化を最小限に抑える機械上の中立面設計の実現に役立つ。実施形態では、テープは、約３００〜５００μｍの厚さであり得、フレキシブルＬｉバッテリ、プラスチック基板および最上層のカプセル化層がその厚さを占める。図５６では、５６５６はトランスミッタアンテナであり、５６５７はコンポーネント間の相互接続部である。例示的な実施形態では、全寸法は、心房から心室まで心臓導電経路を通過する強力な電気信号をキャプチャできるほど十分なＡｇ／ＡｇＣｌセンサ電極（５６５０は正であり、５６５１は負であり、５６５２は接地である）間の間隔（約８ｃｍ）を可能にするように決定される。電極の周りの表面エリアを保存するため、大きなトランスミッタアンテナ５６５５（実施形態では、約３×９ｃｍ２の長方形レイアウト）がテープの外周に配置される。また、テープは、およそ２４時間（最高３日間の可能性を有する）の最低電池寿命を有する超薄型のＬｉバッテリ５６５３も保持し得る。センサテープの主要なオフチップコンポーネントについては、以下でさらに詳細に説明する。Ｌｉバッテリ：薄膜３Ｖ Ｌｉイオンバッテリ（Ｓｏｌｉｃｏｒｅ Ｉｎｃ．が製造）は、寸法（０．３８ｍｍ×２６ｍｍ×２９ｍｍ）を有し、ここで提案されるＥＣＧテープシステムに適した電力出力を有する。これらのバッテリは、柔軟であり、従って、テープ基板上の共同場所に置くことができる。印刷された金属線は、誘導結合回路およびＡＳＩＣからバッテリ陽極（金属リチウム）および陰極（ＭｎＯ２）接点への電気接続を提供する。
受動要素：ＥＣＧ回路のＴＬ０６２演算増幅器の周りに構築された受動フィルタは、大きなキャパシタンス（ピコファラッドよりかなり大きい値）で低いＲＣ時定数を有さなければならない。ＡＳＩＣのサイズを最小限に抑え、それにより、機械的柔軟性を増大し、ＥＣＧテープのコストを削減するため、テープ基板上に受動フィルタが形成される。そのようなコンポーネントは、薄膜処理を直接使用することによって形成することができるか、または低価の在庫コンポーネント（Ｖｅｎｋｅｌ Ｌｔｄ．が製造した０４０２サイズ）を従来の表面実装技術に取り付けることができる。１０Ω〜１ＭΩの抵抗を有する抵抗器（典型的な寸法は１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．３５ｍｍ）および０．１ｐＦ〜１００μＦのキャパシタンスを有するコンデンサ（典型的な寸法は１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．３〜０．５ｍｍ）は、テープのフォームファクタとの互換性を有する。あるいは、銅およびベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）に基づく薄膜受動フィルタを使用することができる。
金属相互接続部、ＲＦアンテナおよび電極：オフチップ金属相互接続部、アンテナおよび電極は、フレキシブル基板上に堆積させることができる。金属導電層（図５７に示されるような）は、ポリイミドの薄層（厚さ１〜１．５μｍ）上に堆積された３層のパターン化された金属（クロム：金：クロム；３：１５０：３ｎｍ）からなる。これらの金属層は、従来の金属蒸発技法を使用してプラスチック基板上に堆積させることができる。ＲＦアンテナコイルは、１８μｍおよび２００μｍのそれぞれのトレース厚さおよび幅を有するプラスチック基板上に蒸発させた銅金属を含み得る。同様に、３つのＡｇ／ＡｇＣｌ薄膜電極ディスク（約１０μｍの厚さ、約１．５ｃｍの直径）もプラスチック基板上に堆積させることができる。クロム（約５００ｎｍ）の接着層は、下層の基板への薄膜電極の取り付けを促進する。電極／皮膚界面における低インピーダンス（＜１０ｋΩ）を保証するため、および接合電位を最小化するため、電極ディスクは各々、処理およびパッケージ化後、刺激の少ない３Ｍ ＮａＣｌゲルの薄層（約０．５ｍｍ）でコーティングされる。この薄い塩ゲル層は、電極における接合電位を最小化し、それにより、電気信号対雑音比を改善する。
説明される本発明と関係して説明されるある方法およびシステム（以後、「対象方法およびシステム」と呼ぶ）は、本明細書で説明される電子回路と統合されるかまたは別々のプロセッサ上でコンピュータソフトウェア、プログラムコードおよび／または命令を実行するマシンを通じて部分的にまたは全体的に配備することができる。前記ある方法およびシステムは、当業者には明らかであり、以下のいずれも、既に開示されているものを限定することを意図しないが、むしろ、それを補完することを意図する。
本明細書で説明される伸縮可能なまたは柔軟な能動回路は、完全にまたは部分的に対象方法およびシステムの配備に必要なマシンと考えることができるか、あるいは別々に位置するマシンは、全体的にまたは部分的に対象方法およびシステムを配備することができる。従って、本明細書で言及される「マシン」は、上記で説明される回路、別個のプロセッサ、別個のインタフェース電子機器、またはそれらの組合せに適用することができる。
本発明の対象方法およびシステムは、マシン上の方法として、マシンの一部としてのまたはマシンに関連するシステムまたは装置として、あるいは１つまたは複数のマシン上で実行するコンピュータ可読媒体で具体化されるコンピュータプログラム製品として実装することができる。実施形態では、プロセッサは、サーバ、クライアント、ネットワークインフラ、モバイルコンピューティングプラットフォーム、固定コンピューティングプラットフォームまたは他のコンピューティングプラットフォームの一部であり得る。プロセッサは、プログラム命令、コード、バイナリ命令などの実行が可能ないかなる種類の演算または処理デバイスでもあり得る。プロセッサは、信号プロセッサ、デジタルプロセッサ、埋め込みプロセッサ、マイクロプロセッサまたはコプロセッサなどの任意の変形形態（数学コプロセッサ、グラフィックコプロセッサ、通信コプロセッサなど）ならびにその上に格納されたプログラムコードまたはプログラム命令の実行を直接的または間接的に容易にし得る同様のものであり得るか、あるいはそれらを含み得る。それに加えて、プロセッサは、複数のプログラム、スレッドおよびコードの実行を可能にすることができる。スレッドは、プロセッサの性能を強化するため、およびアプリケーションの同時操作を容易にするために、同時に実行することができる。実装形態を通じて、本明細書で説明される方法、プログラムコード、プログラム命令などは、１つまたは複数のスレッドで実装することができる。スレッドは、スレッドと関連付けられて割り当てられた優先順位を有し得る他のスレッドを生成することができる。プロセッサは、優先順位に基づいて、またはプログラムコードで提供される命令に基づく他の任意の順位に基づいて、これらのスレッドを実行することができる。プロセッサまたはそれを利用するマシンは、本明細書および他で説明されるように、方法、コード、命令およびプログラムを格納するメモリを含み得る。プロセッサは、本明細書および他で説明されるように、インタフェースを通じて、方法、コードおよび命令を格納することができる記憶媒体にアクセスすることができる。コンピューティングまたは処理デバイスによる実行が可能な方法、プログラム、コード、プログラム命令または他のタイプの命令を格納するためにプロセッサと関連付けられる記憶媒体は、これらに限定されないが、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリ、ハードディスク、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、キャッシュなどのうちの１つまたは複数を含み得る。この段落または以下の段落のいずれも、本明細書で説明されるおよび全体を通じて説明される処理手段の説明を限定または否定することを意図しない。
プロセッサは、マルチプロセッサの速度および性能を強化することができる１つまたは複数のコアを含み得る。実施形態では、プロセスは、デュアルコアプロセッサ、クアドコアプロセッサ、他のチップレベルのマルチプロセッサ、および２つ以上の独立したコアを組み合わせた同様のもの（ダイと呼ばれる）であり得る。
本明細書で説明される対象方法およびシステムは、サーバ、クライアント、ファイアウォール、ゲートウェイ、ハブ、ルータあるいは他のそのようなコンピュータおよび／またはネットワーキングハードウェア上でコンピュータソフトウェアを実行するマシンを通じて部分的にまたは全体的に配備することができる。ソフトウェアプログラムは、ファイルサーバ、プリントサーバ、ドメインサーバ、インターネットサーバ、イントラネットサーバ、ならびに二次サーバ、ホストサーバ、分散型サーバなどの他の変形形態を含み得るサーバと関連付けることができる。サーバは、メモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、ポート（物理的および仮想）、通信デバイス、有線もしくはワイヤレス媒体を通じて他のサーバ、クライアント、マシンおよびデバイスにアクセスできるインタフェースなどのうちの１つまたは複数を含み得る。本明細書および他で説明されるような方法、プログラムまたはコードは、サーバによって実行することができる。それに加えて、本出願で説明されるような方法の実行に必要な他のデバイスは、サーバと関連付けられるインフラの一部と見なすことができる。
サーバは、限定なく、クライアント、他のサーバ、プリンタ、データベースサーバ、プリントサーバ、ファイルサーバ、通信サーバ、分散型サーバなどを含む他のデバイスへのインタフェースを提供することができる。それに加えて、この結合および／または接続は、ネットワークにわたるプログラムの遠隔実行を容易にすることができる。これらのデバイスのいくつかまたはすべてのネットワーク接続は、本発明の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の場所におけるプログラムまたは方法の並列処理を容易にすることができる。それに加えて、インタフェースを通じてサーバに取り付けられるデバイスのいずれも、方法、プログラム、コードおよび／または命令の格納が可能な少なくとも１つの記憶媒体を含み得る。中央レポジトリは、異なるデバイス上で実行されるプログラム命令を提供することができる。この実装形態では、リモートレポジトリは、プログラムコード、命令およびプログラムのための記憶媒体の役割を果たし得る。
対象方法およびシステムがソフトウェアプログラムで具体化される場合は、ソフトウェアプログラムは、ファイルクライアント、プリントクライアント、ドメインクライアント、インターネットクライアント、イントラネットクライアント、ならびに二次クライアント、ホストクライアント、分散型クライアントなどの他の変形形態を含み得るクライアントと関連付けることができる。クライアントは、メモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、ポート（物理的および仮想）、通信デバイス、有線もしくはワイヤレス媒体を通じて他のクライアント、サーバ、マシンおよびデバイスにアクセスできるインタフェースなどのうちの１つまたは複数を含み得る。本明細書および他で説明されるような方法、プログラムまたはコードは、クライアントによって実行することができる。それに加えて、本出願で説明されるような方法の実行に必要な他のデバイスは、クライアントと関連付けられるインフラの一部と見なすことができる。
クライアントは、限定なく、サーバ、他のクライアント、プリンタ、データベースサーバ、プリントサーバ、ファイルサーバ、通信サーバ、分散型サーバなどを含む他のデバイスへのインタフェースを提供することができる。それに加えて、この結合および／または接続は、ネットワークにわたるプログラムの遠隔実行を容易にすることができる。これらのデバイスのいくつかまたはすべてのネットワーク接続は、本発明の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の場所におけるプログラムまたは方法の並列処理を容易にすることができる。それに加えて、インタフェースを通じてクライアントに取り付けられるデバイスのいずれも、方法、プログラム、アプリケーション、コードおよび／または命令の格納が可能な少なくとも１つの記憶媒体を含み得る。中央レポジトリは、異なるデバイス上で実行されるプログラム命令を提供することができる。この実装形態では、リモートレポジトリは、プログラムコード、命令およびプログラムのための記憶媒体の役割を果たし得る。
本明細書で説明される対象方法およびシステムは、ネットワークインフラを通じて部分的にまたは全体的に配備することができる。ネットワークインフラは、当技術分野で知られているようなコンピューティングデバイス、サーバ、ルータ、ハブ、ファイアウォール、クライアント、パーソナルコンピュータ、通信デバイス、ルーティングデバイス、ならびに他の能動および受動デバイス、モジュールおよび／またはコンポーネントなどの要素を含み得る。ネットワークインフラと関連付けられるコンピューティングおよび／または非コンピューティングデバイスは、他のコンポーネントは別として、フラッシュメモリ、バッファ、スタック、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶媒体を含み得る。本明細書および他で説明されるようなプロセス、方法、プログラムコード、命令は、ネットワークインフラ要素のうちの１つまたは複数によって実行することができる。
本明細書および他で説明される対象方法およびシステムに関連する方法、プログラムコードおよび命令は、複数のセルを有するセルラネットワーク上で実装することができる。セルラネットワークは、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）ネットワークまたは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークであり得る。セルラネットワークは、モバイルデバイス、セルサイト、基地局、リピータ、アンテナ、タワーなどを含み得る。セルネットワークは、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、３Ｇ、ＥＶＤＯ、メッシュまたは他のネットワークタイプであり得る。
本明細書および他で説明される対象方法およびシステムに関連する方法、プログラムコードおよび命令は、モバイルデバイス上でまたはモバイルデバイスを通じて実装することができる。モバイルデバイスは、ナビゲーションデバイス、セルフォン、モバイルフォン、携帯情報端末、ラップトップ、パームトップ、ネットブック、ポケベル、電子書籍リーダ、音楽プレーヤなどを含み得る。これらのデバイスは、他のコンポーネントは別として、フラッシュメモリ、バッファ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶媒体および１つまたは複数のコンピューティングデバイスを含み得る。モバイルデバイスと関連付けられるコンピューティングデバイスは、その上に格納されたプログラムコード、方法および命令を実行できるようにすることができる。あるいは、モバイルデバイスは、他のデバイスと共同して命令を実行するように構成することができる。モバイルデバイスは、サーバとインタフェース接続された基地局と通信することができ、プログラムコードを実行するように構成することができる。モバイルデバイスは、ピアツーピアネットワーク、メッシュネットワークまたは他の通信ネットワーク上で通信することができる。プログラムコードは、サーバと関連付けられる記憶媒体上に格納することができ、サーバ内に埋め込まれたコンピューティングデバイスによって実行することができる。基地局は、コンピューティングデバイスおよび記憶媒体を含み得る。記憶装置は、基地局と関連付けられるコンピューティングデバイスによって実行されるプログラムコードおよび命令を格納することができる。
対象方法およびシステムに関連するコンピュータソフトウェア、プログラムコードおよび／または命令は、何らかの時間間隔の間の演算に使用されるデジタルデータを保持するコンピュータコンポーネント、デバイスおよび記録媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）として知られている半導体ストレージ、光学ディスク、磁気記憶装置（ハードディスク、テープ、ドラム、カードおよび他のタイプのような）の形態などの通常はより永久的な格納のための大容量記憶装置、プロセッサレジスタ、キャッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＣＤ、ＤＶＤなどの光学記憶装置、フラッシュメモリ（例えば、ＵＳＢスティックまたはキー）、フロッピーディスク、磁気テープ、紙テープ、パンチカード、スタンドアロンＲＡＭディスク、Ｚｉｐドライブ、取り外し可能な大容量記憶装置、オフラインなどの取り外し可能媒体、ダイナミックメモリ、スタティックメモリ、読み取り／書き込み記憶装置、可変記憶装置、読み取り専用、ランダムアクセス、シーケンシャルアクセス、場所アドレス可能、ファイルアドレス可能、コンテンツアドレス可能、ネットワーク接続型記憶装置、ストレージエリアネットワーク、バーコード、磁気インクなどの他のコンピュータメモリを含み得る機械可読媒体上に格納することおよび／または機械可読媒体上でアクセスすることができる。
本明細書で説明される対象方法およびシステムは、物理的および／または無形のアイテムをある状態から別の状態に変換することができる。また、本明細書で説明される方法およびシステムは、物理的および／または無形のアイテムを表すデータをある状態から別の状態に変換することもできる。
本明細書で説明および描写される要素ならびにその機能は、モノリシックソフトウェア構造として、スタンドアロンソフトウェアモジュールとして、または外部のルーチン、コード、サービスなどもしくはこれらの任意の組合せを採用するモジュールとして、その上に格納されたプログラム命令の実行が可能なプロセッサを有するコンピュータ実行可能媒体を通じてマシン上で実装することができ、そのようなすべての実装形態は、本開示の範囲内であり得る。そのようなマシンの例は、これらに限定されないが、携帯情報端末、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、モバイルフォン、他のハンドヘルドコンピューティングデバイス、医療機器、有線またはワイヤレス通信デバイス、トランスデューサ、チップ、計算機、衛星、タブレットＰＣ、電子書籍、ガジェット、電子デバイス、人工知能を有するデバイス、コンピューティングデバイス、ネットワーク接続機器、サーバ、ルータなどを含み得る。その上、フローチャートおよびブロック図で描写される要素または他の任意の論理コンポーネントは、プログラム命令の実行が可能なマシン上で実装することができる。従って、前述の説明は開示されるシステムの機能上の態様について記載するが、これらの機能上の態様を実装するためのソフトウェアの特定の構成は、他で明示的に述べられていない限りまたは文脈から明白でない限り、これらの説明から推測すべきではない。同様に、上記で特定および説明される様々なステップを変更することができ、ステップの順番は本明細書で開示される技法の特定の用途に適応させることができることが理解されよう。そのようなすべての変形形態および変更形態は、この開示の範囲内に入ることが意図される。従って、様々なステップの順番の描写および／または説明は、特定の用途で必要とされない限り、あるいは他で明示的に述べられていない限りまたは文脈から明白でない限り、それらのステップに対する特定の実行順番を必要とするものと理解すべきではない。
対象方法およびシステムならびにそれと関連付けられるステップは、特定の用途に適したハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの任意の組合せで実現することができる。ハードウェアは、汎用コンピュータならびに／あるいは専用コンピューティングデバイスまたは特定のコンピューティングデバイスまたは特定のコンピューティングデバイスの特定の態様もしくはコンポーネントを含み得る。プロセスは、内部および／または外部メモリと共に、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、埋め込みマイクロコントローラ、プログラム可能デジタル信号プロセッサまたは他のプログラム可能デバイスで実現することができる。また、プロセスは、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイ論理、または電子信号を処理するように構成することができる他の任意のデバイスもしくはデバイスの組合せでも具体化するか、またはそれらの代わりに具体化することができる。プロセスのうちの１つまたは複数は、機械可読媒体上での実行が可能なコンピュータ実行可能コードとして実現できることがさらに理解されよう。
コンピュータ実行可能コードは、上記のデバイスのうちの１つ、ならびにプロセッサの異種の組合せ、プロセッサアーキテクチャ、異なるハードウェアおよびソフトウェアの組合せまたはプログラム命令の実行が可能な他の任意のマシン上で実行するために格納、コンパイルまたは解釈することができる、Ｃなどの構造化プログラミング言語、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、または他の任意の高レベルもしくは低レベルのプログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語ならびにデータベースプログラミング言語および技術を含む）を使用して作成することができる。
従って、一態様では、対象システムおよび方法と関係して上記で説明される方法およびそれらの組合せは、１つまたは複数のコンピューティングデバイス上で実行するとそのステップを実行するコンピュータ実行可能コードで具体化することができる。別の態様では、方法は、そのステップを実行するシステムで具体化することおよび多くの方法でデバイスにわたって分散することができるか、あるいはすべての機能性は、専用のスタンドアロンデバイスまたは他のハードウェアに組み込むことができる。別の態様では、上記で説明されるプロセスと関連付けられるステップを実行するための手段は、上記で説明されるハードウェアおよび／またはソフトウェアのいずれも含み得る。そのようなすべての並べ替えおよび組合せは、本開示の範囲内に入ることが意図される。
ある好ましい実施形態と関係して本発明について説明してきたが、当業者であれば、他の実施形態が理解され、それらは本明細書に包含される。
従って、本明細書で言及されるすべての文献は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (28)

  1. 医療診断および／または治療のための装置であって、
    フレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板と結合された拡大可能なアセンブリであって、未展開構成から展開構成に前記フレキシブル基板を調整するように動作可能である拡大可能なアセンブリと、
    前記フレキシブル基板上に配置された伸縮可能な回路であって、組織の表面に適合すると機能状態を維持するように構成された伸縮可能な回路と
    を備える、装置。
  2. 前記フレキシブル基板が、前記展開構成では実質的に平坦である、請求項１に記載の装置。
  3. 前記フレキシブル基板が、シートである、請求項１に記載の装置。
  4. 前記シートが、多角形として造形される、請求項３に記載の装置。
  5. 前記フレキシブル基板が、４つの側面を有する、請求項１に記載の装置。
  6. 前記拡大可能なアセンブリが、複数のサポートを備え、各サポートが、前記フレキシブル基板の角部と結合される、請求項１に記載の装置。
  7. 前記複数のサポートの各々が、前記フレキシブル基板の中心から前記フレキシブル基板のそれぞれの角部まで延在する、請求項６に記載の装置。
  8. 前記フレキシブル基板が前記未展開構成の際は前記フレキシブル基板が折り曲げられ、および前記フレキシブル基板が前記展開構成の際は前記フレキシブル基板が折り曲がっていないように、前記フレキシブル基板が折り曲げ可能である、請求項１に記載の装置。
  9. 前記フレキシブル基板が、ポリマーからなる、請求項１に記載の装置。
  10. 前記拡大可能なアセンブリが、ニチノールからなる、請求項１に記載の装置。
  11. 前記伸縮可能な回路が、複数の電極を備える、請求項１に記載の装置。
  12. 前記複数の電極の少なくとも１つが、記録電極として構成される、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記複数の電極の少なくとも１つが、刺激電極として構成される、請求項１１に記載の装置。
  14. 前記伸縮可能な回路が、少なくとも１つのセンサをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
  15. 前記少なくとも１つのセンサが、接触センサ、圧力センサ、インピーダンスセンサおよび温度センサの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記伸縮可能な回路が、第１の組織パラメータを検知するように構成された第１の複数のセンサと、前記第１の組織パラメータとは異なる第２の組織パラメータを検知するように構成された第２の複数のセンサとをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
  17. 前記伸縮可能な回路が、前記複数の電極の少なくともいくつかを電気的に相互接続するための複数の伸縮可能な相互接続部をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
  18. 前記伸縮可能な回路が、１ｃｍ２あたり少なくとも１６の能動電気回路の能動電気回路密度を有する、請求項１に記載の装置。
  19. 前記伸縮可能な回路が、１ｃｍ２あたり約４８の能動電気回路から１ｃｍ２あたり約５１２の能動電気回路までの範囲の能動電気回路密度を有する、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記能動電気回路が、電極およびセンサの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の装置。
  21. 前記伸縮可能な回路が、複数のセンサを備える、請求項１に記載の装置。
  22. 前記複数のセンサが、接触センサ、圧力センサ、インピーダンスセンサおよび温度センサの少なくとも１つを備える、請求項２１に記載の装置。
  23. 前記フレキシブル基板が、生体吸収性材料からなる、請求項１に記載の装置。
  24. 前記生体吸収性材料が、絹である、請求項２３に記載の装置。
  25. 基端部から先端部まで延在するカテーテルシャフトを有するカテーテルをさらに備え、前記拡大可能なアセンブリが、前記カテーテルシャフトの前記先端部と結合される、請求項１に記載の装置。
  26. 前記カテーテルが、前記カテーテルシャフトの前記先端部と結合されたシースを含み、前記フレキシブル基板が前記未展開構成の際は、前記拡大可能なアセンブリが、前記フレキシブル基板を前記シースに引っ込めるように動作可能である、請求項２５に記載の装置。
  27. 前記伸縮可能な回路が、除去療法を送達するための手段を備える、請求項１に記載の装置。
  28. 除去療法を送達するための前記手段が、冷凍アブレーションデバイス、レーザアブレーションデバイス、高強度超音波デバイス、マイクロ波デバイスおよび無線周波数デバイスの少なくとも１つを備える、請求項２５に記載の装置。
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