JP2019051321A - コンフォーマル電子機器を使用した生体内での電気生理学 - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
Description
式中、Eはヤング係数、L0は平衡長さ、ΔLは応力印加時の長さ変化、Fは印加力、Aは力が加えられる面積である。ヤング係数はまた、次式によってラメ定数として表されてもよい。
式中、λ及びμはラメ定数である。高いヤング係数(若しくは「高モジュラス」)及び低いヤング係数(若しくは「低モジュラス」)は、所与の材料、層、又はデバイスのヤング係数の大きさの相対的な記述子である。いくつかの実施形態では、高いヤング係数は低いヤング係数よりも大きく、好ましくはいくつかの用途では10倍、より好ましくは他の用途では100倍、更により好ましくは更に他の用途では1000倍である。「異質性のヤング係数」は、空間的に変動する(例えば、表面位置とともに変化する)ヤング係数を有する材料を指す。異質性のヤング係数を有する材料は、任意に、材料層全体に対して「体積」又は「平均」ヤング係数として説明されてもよい。
[00192]標準の臨床的電気生理学(EP)デバイスを用いた不整脈のマッピングは、特に心外膜表面全体にわたる、単調で長期に及ぶプロセスであり得る。少数(4〜10)の広い間隔を空けた(2〜5mm)受動電極を備えたプローブは、心筋を手動で動かしながら、対象領域全体にわたって地点ごとに心筋の小さな面積から電気的活性を連続的に記録する。各電極は外部プロセッサへの別個の接続を必要とするので、空間分解能及びマッピング速度は、デバイスに嵌合することができる電極及びワイヤの数と構成に対する現実的な制約によって制限される。この実施例は、これらの制約を排除する高分解能で高速のシステムについて記載する。デバイスは、完全に集積されたコンフォーマル電子回路(2,000超過の単結晶シリコンナノリボントランジスタで構築される)を使用して、内蔵増幅器をそれぞれ有する288の多重化(16:1)チャネルから同時に記録する。デバイスの曲げ剛性が低いため、物理的積層によって、ピン又は接着剤を用いることなく、鼓動している心臓の動的な三次元(3D)表面に接着することができる。この集積システムは、人間が介入することなく、一回のパスで広い面積にわたって高い空間分解能(サブmm)及び時間分解能(サブms)で活性をマッピングする。この機能性は、ブタのモデルの生体内での自発的な活性化波面及びペーシングした活性化波面から、心室減極の伝播をマッピングすることによって実証され、それによって、新時代の知的で埋込み可能な医療用デバイスのプラットフォームが導入される。
式中、
及び
はそれぞれ、PI及びSU8の単純な歪み係数である。回路の曲げ剛性は次式の通りである
式中、Rbは回路の曲げ曲率半径である。機械中立軸の位置はy0=26.5μmとして計算される。式(VII)によって与えられる曲げ剛性を用いて、式(VIII)からγ>8.7mJ/m2が得られる。曲げ半径Rb=5cmの場合、Si及びSiO2の最大歪みはそれぞれ、〜0.001%及び〜0.0001%であり、4つのAu層の歪みはそれぞれ、〜0.001%、0.004%、0.03%、及び0.05%である。
[00219]図1は、心臓電気生理学マッピング向けの能動コンフォーマル電子部品を作製するステップに対応する概略図及び画像、並びに完成したデバイスの写真である。図1aは、単位セルにおけるドープシリコンナノ膜の集合体の概略図(左側)及び光学顕微鏡写真(右側)である。図1bは、多重化アドレシングに適した相互接続及び列電極を有する、ソース、ドレイン、及びゲート接点の作製後の構成を示す図である。図1cは、行出力電極を含む第2の金属層の作製後の構成を示す図である。右側の画像にある注釈は、多重化トランジスタ、及び増幅器の様々な構成要素を示す。図1dは、封入層を堆積させ、心臓組織に接合する接触電極を作製した後の最終レイアウトを示す図である。図1eは、わずかに屈曲した状態の完成したデバイスの写真である。下側の挿入図は、一対の単位セルの拡大図を示す。
[00243]封入によって達成される1つの利点は、電子回路構成から食塩水などの周囲の導電性溶液への漏れ電流を防ぐとともに、負荷トランジスタのゲートに接続された接触型金属電極が表面に露出して、曲線状で柔軟な心臓組織にコンフォーマルで緊密に接触することである。この実施例は、漏れ電流の防止を改善する多層封入構造について記載する。
[00252]図26Aは、生物学的環境にある組織の感知又は作動に関するコンフォーマル電子デバイス実施形態の概略断面図を示す。形状適合型のデバイス100は、センサ、アクチュエータ、電極アレイ、LEDアレイ、光源、集積回路、多重化回路、及び/又は増幅器を含む電子デバイス構成要素など、複数の無機半導体回路素子120を備える可撓性又は伸縮性の電子回路を支持する可撓性又は伸縮性の基板110を備える。可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層130は、防湿層、熱障壁、電磁障壁、電気的障壁、磁気障壁、選択的に透過性若しくは不透過性の障壁、又はこれらの任意の組み合わせを提供してもよい。いくつかの実施形態では、可撓性の基板、可撓性又は伸縮性の電子回路、及び障壁層は、デバイスが生物学的環境にある組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、デバイスの正味の曲げ剛性又は曲げ剛さをもたらす。いくつかの実施形態では、コンフォーマル接触は、デバイス100の外表面135と生物学的環境にある組織との間で確立される。
[00256]この実施例は、種々の材料及びフォーマットの基板に集積するための、極端な機械的変形モードに適応するシステムにおける無機LED及びPDのアレイを達成する、新しい分野及び装置の機械的に最適化されたレイアウトについて検討する。それに加えて、材料及び設計戦略によって、食塩水、生体液、臨床医学に関連する溶液、及び石鹸水に完全に浸漬しても動作が可能になり、それによって、光電子工学と生物医学及びロボット工学システムとを完全に統合させる、新しく従来にない可能性が開かれる。薄い埋込み可能なシート(即ち、LEDの入れ墨が実施例を提供する)。具体的には、この実施例は次の順序で進歩について記載する。(1)柔軟でエラストマー性の膜、帯、及びコーティング上のLED及びPDの自由に変形可能な相互接続された集合体を可能にする、機械的設計の実験的及び理論的態様。(2)積層多層構成を使用して、これらのシステムの高い実効充填率を達成するための戦略。(3)種々の基板及び多様な幾何学形状におけるデバイス例。(4)主な機械的性質を保存すると同時に、生体に統合するか又は埋め込んだときの堅牢な動作を可能にする、低モジュラスの生体適合性封入材料。(5)動物モデルにおける生体内での実証を伴う、生体臨床医学向けの可撓性の光電構成要素。
印刷中の状態における経線方向及び円周方向の歪みは次式によって与えられる。
上述の分析モデルを確認するため、有限要素法(FEM)を使用してこのプロセスを検討した。膨張状態の経線方向及び円周方向の歪みの輪郭はそれぞれ、図48bの左上フレーム及び左下フレームに示される。結果を、図48bの右側の解析解である式(S1)及び(S2)と比較し、良好な合致が見られる。従って、解析公式である式(S1)及び(S2)を使用して、異なる膨張でのPDMS歪みを予測し、更にバルーン表面でのデバイスの歪みを評価することができる。図48cは、現状印刷状態の経線方向(左上フレーム)及び円周方向(左下フレーム)歪みの輪郭と、式(S3)及び(S4)から得られる解析解との比較を示す(右側フレーム)。解析解はやはり、いずれのパラメータが適合しなくても、FEMシミュレーションと良好に合致する。
GaAsの最大歪みは、
であり、式中、Rbは曲げ半径である。従って、基板上のLEDアレイの最小曲げ半径は、
であり、式中、εfaipure=1%はGaAsの破断歪みである。布地基板の場合、完全に折り畳まれたときであってもGaAsの最大歪みはわずかに0.34%であり、即ち最小曲げ半径は厚さ0.8mmと同じになる。落ち葉及び紙の場合、最小曲げ半径は1.3mm及び3.5mmである。
[00299]最新の半導体技術の全出力を、動物の、例えばヒトの、柔軟で流体にまみれ、曲線状で移動する表面と緊密に統合する能力は、ヒトの健康にとって、診断、治療、及び外科的用途に関して重要な意味合いを持つ。一般に、高性能電子デバイスの現行の形態は、生体組織との緊密で大面積の接合を確立することと本質的に両立しない形で、半導体ウェハの硬質、剛性、及び脆弱な表面上に構築される。可撓性及び伸縮性の電子プラットフォームは、これらの制限を回避する可能性を有する。特に生物学的用途向けに作製された可撓性の高密度能動電極の一例は、2009年9月17日に公開された、「Flexible and Scalable Sensor Arrays for Recording and Modulating Physiologic Activity」という名称の、同一出願人による国際公開第2009/114689号パンフレットに開示されており、その全体を参照により本明細書に組み込む。
[00311]本明細書に記載する1つの用途は、心臓再同期に関する。
[00329]生体組織の表面の解剖学的及び生理学的マッピングは、重要な用途を有する。例えば、シャガス病及び心室性頻脈性不整脈(VT)をもつ患者で最初に実証されたような、経皮的な心膜穿刺による心外膜表面のマッピングは、心外膜下の筋肉に位置するリエントリ回路の重要な部分を含むVT回路のアブレーションに有用であることが分かっている。外科的データは、心筋梗塞後VTの少なくとも15%が、かかる心外膜下の回路に依存することを示唆しており、この比率は非虚血性心筋疾患及びVTをもつ患者でははるかに高い傾向にある。
[00345]図67A、67B、及び67Cを参照して、次に生体内の実験からのデータについて記載する。生体内の実験は、二頭の正常な80〜90ポンドのヨークシャー種の雄ブタで行った。心臓は、胸骨正中切開及びそれに続く心嚢心膜切開によって外科的に露出させた。図67Aに示されるような直接視覚化した状態で、アレイデバイス100を心外膜の表面に置いた。デバイスは、心臓が活発に動いている間及び高頻度ペーシングの間も、心臓の曲線状表面に接着させた。図67Bは、心周期の様々な段階における動画のスナップ写真を示し、コンフォーマル接触を維持するため、アレイデバイスが心臓の表面形状の動的変化に適合していることが分かる。生体内の実験中は毎分脈拍(BPM)約77の平均心拍があり、記録時間が約137分であったことを所与として、デバイスから、この実験中の10,000超過の曲げサイクルにわたって信頼性の高いデータが得られた。
[00354]図68は、アレイデバイス100の一例を示す。アレイデバイスは、図68に示される例では電極であって、それぞれ関連する前置増幅器120に結合された素子110のアレイを含む。各前置増幅器の出力は、アナログスイッチ140を通して行ライン130に連結される。特定の列信号145を活性化させるとともに他の(N−1)列信号を非活性化することによって、選択された列増幅器の出力で行ライン130を駆動することができるようになる。このようにして、N列のいずれか1つを選択して行増幅器150を駆動することができる。この行増幅器150は追加の利得を供給して、信号の範囲を行アナログデジタル変換器160の入力範囲に一致させる。行アナログデジタル変換器160は、電極チャネルからのアナログ信号をデジタル値に変換する。行アナログデジタル変換器160のデジタル出力は、デジタルバッファ170に接続され、N個のデジタルバッファ170(行ごとに1つずつ)全ての出力は互いに接続される。各行信号120は、N個の行選択信号180によって個別に選択される。このようにして、N個の行アナログデジタル変換器160からのデータを組み合わせて、集積マイクロプロセッサ190に対する1つのデジタル入力にすることができる。
[00362]本発明は、他の様々な特性を被検体の身体及び/皮膚から電気生理学的にマッピングし感知するための、皮膚装着型電子デバイスを提供する。しかし、従来の心臓センサなどの他の埋込み可能なデバイスとの主な違いは、本発明のこの皮膚装着型電子デバイスは非侵襲性であるという点である。例えば、この態様のデバイスは、皮膚上に位置付けられ、即ち非侵襲性であるものの、心臓、筋肉、及び脳組織からそれぞれ、心電図記録、筋電図記録、脳波記録(EKG、EMG、及びEEG)測定を行うことができる。
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[00440]本出願全体を通して引用される全ての参照文献、例えば、発行済み及び付与済みの特許とその等価物を含む特許文献、特許出願公開、並びに非特許文献又は他の資料は、各参照文献が本出願の開示と少なくとも部分的に一致しない範囲で、参照により個別に組み込まれるものとして、それらの全体を参照により本明細書に組み込む(例えば、部分的に一致しない参照文献は、その参照文献の部分的に一致しない部分を除いて参照により組み込まれる)。
また、下記が開示される。
(項目1)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路からの正味の漏れ電流を、組織に悪影響を及ぼさない量まで制限し、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目2)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と前記生物学的環境にある組織との間の物理的接触、熱接触、光通信、或いは電気通信を選択的に調整するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目3)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境にある組織への伝熱を、前記生物学的環境にある前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限し、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目4)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記生物学的環境から前記可撓性又は伸縮性の電子回路へ、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境へと標的分子を輸送できるように、1つ若しくは複数の前記標的分子を選択的に透過する1つ又は複数の透過性領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目5)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記生物学的環境から前記可撓性又は伸縮性の電子回路へ、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境へと標的分子を輸送できないように、1つ若しくは複数の前記標的分子を透過しない1つ又は複数の不透過性領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目6)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、予め選択された波長分布を有する紫外、可視、又は近赤外電磁放射線を前記可撓性又は伸縮性の電子回路との間で伝達する、1つ若しくは複数の透明領域を提供するようにパターニングされるか、或いは、前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路との間での、紫外、可視、又は近赤外電磁スペクトル領域の予め選択された波長分布を有する電磁放射線の伝達を実質的に防ぐ、1つ若しくは複数の不透明領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目7)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持されるとともに、複数のセンサ及びアクチュエータ、又はアレイ状に構成されたセンサ及びアクチュエータと、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子とを備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路と連通するとともに、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から入力信号を受信し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を送信するコントローラであって、前記センサからの1つ若しくは複数の測定値に対応する入力信号を受信し分析し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に対する1つ若しくは複数の感知又は作動パラメータを制御或いは提供する出力信号を生成するコントローラと、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目8)
前記生物学的環境が生体内の生物学的環境である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目9)
前記生物学的環境は伝導性イオン溶液を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目10)
前記デバイスが、前記生物学的環境にある前記組織を感知又は作動するためのものである、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目11)
前記生物学的環境にある前記組織が、心臓組織、脳組織、皮膚、筋組織、神経系組織、繊管束組織、上皮組織、網膜組織、鼓膜、腫瘍組織、消化器系構造、又はこれらの任意の組み合わせを含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目12)
前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織と物理的に接触して置かれると、前記デバイスが原位置で前記組織とのコンフォーマル接触を確立し、前記組織又は前記デバイスが移動する際、前記生物学的環境にある前記組織との前記コンフォーマル接触が維持される、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目13)
前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織と電気的に接触しており、前記組織が移動する際又は前記デバイスが移動するとき、前記生物学的環境にある前記組織との前記電気的接触が維持される、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目14)
前記基板、前記電子回路、及び前記障壁層が、1×10 8 GPaμm 4 以下の前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目15)
前記基板、前記電子回路、及び前記障壁層が、1×10 −4 Nm以下の前記デバイスの正味の曲げ剛さを提供する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目16)
前記基板が可撓性の基板であり、前記電子回路が柔軟性の電子回路である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目17)
前記基板が伸縮性の基板であり、前記電子回路が伸縮性の電子回路である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目18)
前記デバイスが中立機械平面を有し、前記無機半導体回路素子の少なくとも一部分が前記中立機械平面に近接して位置付けられる、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目19)
前記障壁層の厚さ及び前記可撓性又は伸縮性の基板の厚さが、前記無機半導体回路素子の少なくとも一部分を前記中立機械平面に近接して位置付けるように選択される、項目18に記載のデバイス。
(項目20)
前記障壁層が、前記電子回路の少なくとも一部分にわたって0.25μm〜1000μmの範囲で選択された厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目21)
前記障壁層が、前記電子回路全体にわたって1000μm以下の平均厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目22)
前記障壁層が、0.5KPa〜10GPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目23)
前記障壁層が平均厚さを有し、前記可撓性又は伸縮性の基板が平均厚さを有し、前記障壁層の前記平均厚さと前記可撓性又は伸縮性の基板の前記平均厚さとの比が0.1〜10の範囲で選択される、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目24)
前記障壁層が平均厚さを有し、前記可撓性又は伸縮性の基板が平均厚さを有し、前記障壁層の前記平均厚さと前記可撓性又は伸縮性の基板の前記平均厚さとの比が0.5〜2の範囲で選択される、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目25)
前記障壁層が、ポリマー、無機ポリマー、有機ポリマー、エラストマー、生体ポリマー、セラミック、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目26)
前記障壁層がエラストマーを含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目27)
前記障壁層が、PDMS、ポリイミド、SU−8、パリレン、パリレンC、炭化シリコン(SiC)、又はSi 3 N 4 を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目28)
前記障壁層が生体適合性材料又は生体不活性材料である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目29)
前記障壁層が、1つ若しくは複数のナノ構造化又は微細構造化された開口部、チャネル、任意に伝達性の領域、任意に不透明の領域、又は1つ若しくは複数の標的分子を透過する選択的に透過性の領域を有する微細構造化或いはナノ構造化領域である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目30)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.25μm〜1000μmの範囲で選択された平均厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目31)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、100μm以下の平均厚さを有する可撓性の薄膜である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目32)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記電子回路全体にわたってほぼ均一な厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目33)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記電子回路全体にわたって1つ又は複数の横寸法に沿って選択的に変化する厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目34)
前記可撓性又は伸縮性の基板が可撓性又は伸縮性のメッシュ構造である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目35)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.5KPa〜10GPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目36)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、ポリマー、無機ポリマー、有機ポリマー、プラスチック、エラストマー、生体ポリマー、熱硬化性樹脂、ゴム、布地、紙、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目37)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、PDMS、パリレン、又はポリイミドを含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目38)
前記可撓性又は伸縮性の基板が生体適合性材料又は生体不活性材料である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目39)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の無機半導体構造を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目40)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、単結晶無機半導体又はドープ単結晶無機半導体を含む、項目39に記載のデバイス。
(項目41)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ100μm以下の平均厚さを有する、項目39に記載のデバイス。
(項目42)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、250nm〜100μmの範囲で選択された平均厚さを有する、項目39のデバイス。
(項目43)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、1×10 −4 Nm以下の正味の曲げ剛さを有する、項目39に記載のデバイス。
(項目44)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、1×10 8 GPaμm 4 以下の正味の曲げ剛性を有する、項目39に記載のデバイス。
(項目45)
前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ独立に、可撓性又は伸縮性の半導体ナノリボン、半導体膜、半導体ナノワイヤ、又はこれらの任意の組み合わせである、項目39に記載のデバイス。
(項目46)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の誘電体構造を更に備え、前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造の少なくとも一部分が前記誘電体構造の1つ若しくは複数と物理的に接触している、項目39に記載のデバイス。
(項目47)
前記可撓性又は伸縮性の誘電体構造がそれぞれ100μm以下の厚さを有する、項目46に記載のデバイス。
(項目48)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の電極を更に備え、前記可撓性又は伸縮性の半導体構造の少なくとも一部分が前記電極の1つ又は複数と電気的に接触している、項目39に記載のデバイス。
(項目49)
前記可撓性又は伸縮性の電極がそれぞれ500μm以下の厚さを有する、項目48に記載のデバイス。
(項目50)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の電子的に相互接続されたアイランド及びブリッジ構造を含む、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目51)
前記アイランド構造が1つ又は複数の半導体回路素子を含む、項目50に記載のデバイス。
(項目52)
前記ブリッジ構造が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の電気的相互接続を含む、項目50に記載のデバイス。
(項目53)
前記可撓性又は伸縮性の電気的相互接続の少なくとも一部分が、蛇行状の幾何学形状を有する、項目52に記載のデバイス。
(項目54)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、可撓性又は伸縮性のトランジスタ、可撓性又は伸縮性のダイオード、可撓性又は伸縮性の増幅器、可撓性又は伸縮性のマルチプレクサ、可撓性又は伸縮性の発光ダイオード、可撓性又は伸縮性のレーザー、可撓性又は伸縮性のフォトダイオード、可撓性又は伸縮性の集積回路、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目55)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記可撓性又は伸縮性の基板の上に空間的に配列された複数の感知又は作動素子を更に備え、各感知又は作動素子が、前記複数の可撓性の半導体回路素子の少なくとも1つと電気的に連通している、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目56)
前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触しているとき、前記複数の感知又は作動素子の少なくとも1つが前記組織と電気的に連通又は光学的に連通している、項目55に記載のデバイス。
(項目57)
前記作動素子が、電極素子、電磁放射素子、発熱素子、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された回路素子を含む、項目55に記載のデバイス。
(項目58)
前記感知又は作動素子の少なくとも一部分が前記障壁層によって封入される、項目55に記載のデバイス。
(項目59)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の電極、多重化回路構成、及び増幅回路構成を含む伸縮性又は可撓性の電極アレイである、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目60)
前記伸縮性又は可撓性の電極アレイが複数の電極単位セルを備える、項目59に記載のデバイス。
(項目61)
前記伸縮性又は可撓性の電極アレイが50以上の電極単位セルを備える、項目60に記載のデバイス。
(項目62)
前記電極アレイの隣接した電極単位セルが、50μm以下の距離、互いから分離される、項目60に記載のデバイス。
(項目63)
前記電極アレイの前記電極単位セルが、10mm 2 〜10,000mm 2 の範囲の前記可撓性又は伸縮性の基板の面積に配置される、項目60に記載のデバイス。
(項目64)
前記電極アレイの各電極単位セルが、接点パッド、増幅器、及びマルチプレクサを備え、前記接点パッドが、前記組織に対する電気的接合を提供し、前記増幅器及び前記マルチプレクサと電気的に連通している、項目60に記載のデバイス。
(項目65)
前記単位セルの前記増幅器及び前記マルチプレクサが複数のトランジスタを備える、項目64に記載のデバイス。
(項目66)
前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの前記単位セルがそれぞれ、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される1つ又は複数の半導体層、1つ又は複数の誘電体層、及び1つ又は複数の金属層を備える多層構造を備える、項目60に記載のデバイス。
(項目67)
前記多層構造の前記半導体層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路の前記中立機械平面に近接して位置付けられる、項目66に記載のデバイス。
(項目68)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備える、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイである、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目69)
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイがアイランド・ブリッジ構造であり、前記発光ダイオードが、前記アイランド・ブリッジ構造のアイランドを形成し、前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続が、前記アイランド・ブリッジ構造のブリッジ構造を形成する、項目68に記載のデバイス。
(項目70)
前記発光ダイオードが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路の前記1つ又は複数の無機半導体回路素子を備える、項目69に記載のデバイス。
(項目71)
前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続がそれぞれ、ポリマー層に封入された金属膜を含む、項目69に記載のデバイス。
(項目72)
前記金属膜が、前記伸縮性の相互接続の前記中立機械平面に近接して位置付けられる、項目71に記載のデバイス。
(項目73)
前記アレイの発光ダイオードを物理的に接続する追加のブリッジ構造を更に備え、前記追加のブリッジ構造がポリマー構造を備える、項目69に記載のデバイス。
(項目74)
前記電気的相互接続及び前記発光ダイオードが、前記障壁層、前記可撓性又は伸縮性の基板、或いは前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板の両方によって完全に封入される、項目68に記載のデバイス。
(項目75)
前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続の少なくとも一部分が、蛇行状の、屈曲した、又は座屈した幾何学形状を有する、項目68に記載のデバイス。
(項目76)
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイが、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される複数の個別に封入されたLEDアレイ層を備える多層構造を備える、項目68に記載のデバイス。
(項目77)
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイが、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される2〜1,000の個別に封入されたLEDアレイ層を備える、項目68に記載のデバイス。
(項目78)
前記個別に封入されたLEDアレイ層が、1×10 −6 超過の充填率をもたらすように横方向にオフセットされる、項目76に記載のデバイス。
(項目79)
前記個別に封入されたLEDアレイ層が、1×10 −6 〜1×10 −3 の範囲で選択された充填率をもたらすように横方向にオフセットされる、項目76に記載のデバイス。
(項目80)
前記アレイの前記発光ダイオードが、10mm 2 〜10,000mm 2 の範囲の前記可撓性又は伸縮性の基板の面積に配置される、項目68に記載のデバイス。
(項目81)
前記アレイが、1LEDmm −2 〜1000LEDmm −2 の範囲から選択された発光ダイオードの密度を有する、項目68に記載のデバイス。
(項目82)
前記障壁層が防湿層である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目83)
前記障壁層が、前記デバイスから前記組織への漏れ電流を制限するように選択的にパターニングされる、項目82に記載のデバイス。
(項目84)
前記障壁層が、前記デバイスからの正味の漏れ電流を10μA以下に制限する、項目82に記載のデバイス。
(項目85)
前記障壁層が、前記デバイスからの正味の漏れ電流を0.1μA/cm 2 以下に制限する、項目82に記載のデバイス。
(項目86)
前記障壁層が、前記デバイスからの平均漏れ電流を10μA以下に制限する、項目82に記載のデバイス。
(項目87)
前記障壁層が、前記デバイスからの放電を1秒間当たり10μC以下に制限する、項目82に記載のデバイス。
(項目88)
前記障壁層が、前記生物学的環境の湿気が前記可撓性又は伸縮性の電子回路に達するのを制限するように選択的にパターニングされる、項目82に記載のデバイス。
(項目89)
前記障壁層が熱障壁である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目90)
前記障壁層が、熱絶縁体、ヒートスプレッダ、又は熱絶縁体とヒートスプレッダの組み合わせを含む、項目89に記載のデバイス。
(項目91)
前記熱障壁が、前記デバイスから前記組織への伝熱を防いで、前記組織の温度が0.5℃以上上昇するのを防ぐ、項目89に記載のデバイス。
(項目92)
前記熱障壁と熱的に連通して位置付けられた能動冷却構成要素を更に備える、項目89に記載のデバイス。
(項目93)
前記障壁層が0.3W/m・K以下の熱伝導性を有する、項目89に記載のデバイス。
(項目94)
前記障壁層が、3〜1000K・m/Wの範囲で選択された熱抵抗性を有する、項目89に記載のデバイス。
(項目95)
前記障壁層が電磁放射障壁である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目96)
前記障壁層の少なくとも一部分が、前記紫外、可視、又は近赤外電子スペクトル領域の選択された波長分布を有する電磁放射に対して部分的に透明である、項目95に記載のデバイス。
(項目97)
前記障壁層の少なくとも一部分が、100nm〜2000nmの範囲で選択された波長を有する電磁放射に対して部分的に透明である、項目95に記載のデバイス。
(項目98)
前記障壁層の少なくとも一部分が不透明であり、100nm〜2000nmの範囲の波長を有して選択された電磁放射を阻害する、項目95に記載のデバイス。
(項目99)
前記障壁層が光障壁である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目100)
前記障壁層が、1つ又は複数の透明領域及び1つ又は複数の不透明領域を提供するように選択的にパターニングされ、前記1つ又は複数の透明領域が、予め選択された波長分布を有するUV、可視、近IR、又はIR領域の電磁放射に対して少なくとも部分的に透明であり、前記1つ又は複数の不透明領域が、前記UV、可視、近IR、又はIR領域の電磁放射を阻害する、項目99に記載のデバイス。
(項目101)
前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方が、電気的又は静電気障壁である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目102)
前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方が電界を阻害する、項目101に記載のデバイス。
(項目103)
前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方がファラデー遮蔽を含む、項目101に記載のデバイス。
(項目104)
前記障壁層が電気的絶縁体を含む、項目101に記載のデバイス。
(項目105)
前記障壁層の少なくとも一部分が、10 14 Ω・m以上の電気抵抗性を有する材料を含む、項目101に記載のデバイス。
(項目106)
前記障壁層が磁気障壁である、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目107)
前記障壁層が磁界を阻害する、項目106に記載のデバイス。
(項目108)
前記障壁層が磁気遮蔽を含む、項目106に記載のデバイス。
(項目109)
前記障壁層が、1つ又は複数の標的分子に対して選択的に透過性である、1つ又は複数の選択的に透過性の領域を提供するようにパターニングされる、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目110)
前記標的分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、タンパク質、ステロイド、糖ペプチド、脂質、代謝物質、又は薬物である、項目109に記載のデバイス。
(項目111)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路と連通しているコントローラを更に備え、前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を供給し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から入力信号を受信し、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を供給するとともに前記可撓性又は伸縮性の電子回路への入力信号を受信するように構成される、項目1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目112)
前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と電気的に連通又は無線で連通している、項目111に記載のデバイス。
(項目113)
前記出力信号が、前記生物学的環境にある前記組織の作動又は感知を制御するように、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に入力を供給する、項目111に記載のデバイス。
(項目114)
前記出力信号が、前記コントローラから前記可撓性又は伸縮性の電子回路に感知又は作動パラメータを供給する、項目111に記載のデバイス。
(項目115)
前記入力信号が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記コントローラに測定パラメータを供給する、項目111に記載のデバイス。
(項目116)
前記入力信号が、複数の電圧測定、電流測定、電磁放射強度若しくは電力測定、温度測定、圧力測定、組織加速度測定、組織移動測定、標的分子濃度測定、時間測定、位置測定、音響測定、又はこれらの任意の組み合わせに対応する測定パラメータを供給する、項目111に記載のデバイス。
(項目117)
前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記入力信号を受信し分析し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路への感知若しくは作動パラメータを制御又は供給する出力信号を発生させる、項目111に記載のデバイス。
(項目118)
前記コントローラが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、コンピュータ、又は固定論理デバイスである、項目111に記載のデバイス。
(項目119)
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方に対応する転写基板を更に備える、項目1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
(項目120)
前記転写基板が、前記可撓性又は伸縮性の基板と物理的に接触しているか又は結合される、項目119に記載のデバイス。
(項目121)
前記転写基板が除去可能な基板であり、前記転写基板が、前記生物学的環境にある前記組織に適用された後で部分的又は完全に除去される、項目119に記載のデバイス。
(項目122)
前記除去可能な基板が溶解可能な基板であり、前記除去可能な基板が、前記生物学的環境にある前記組織に適用された後で部分的又は完全に溶解される、項目119に記載のデバイス。
(項目123)
前記転写基板が、100μm〜100mmの範囲から選択された厚さを有するポリマー層である、項目119に記載のデバイス。
(項目124)
生物学的環境にある組織から電気生理学データを収集するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
1つ又は複数の無機半導体回路素子と、前記半導体回路素子の少なくとも一部分と電気的に連通して位置付けられた複数の電極素子とを備える可撓性又は伸縮性の電極アレイであって、前記1つ又は複数の無機半導体回路素子が多重化回路構成及び増幅回路構成を含み、電極アレイが前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、電極アレイと、
前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの少なくとも一部分を封入して、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供し、それによって、前記複数の電極素子の少なくとも1つを前記生物学的環境にある前記組織と電気的に連通させて位置付ける、デバイス。
(項目125)
生物学的環境にある組織から電気生理学データを収集する方法であって、
形状適合型の電子デバイスを用意するステップであり、
可撓性又は伸縮性の基板と、
1つ又は複数の無機半導体回路素子と、前記半導体回路素子の少なくとも一部分と電気的に連通して位置付けられた複数の電極素子とを備える可撓性又は伸縮性の電極アレイであり、前記1つ又は複数の無機半導体回路素子が多重化回路構成及び増幅回路構成を含み、電極アレイが前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、電極アレイと、
前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの少なくとも一部分を封入して、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、電子デバイスを用意するステップと、
前記組織を前記形状適合型の電子デバイスと接触させ、それによって、前記複数の電極素子の少なくとも一部分が前記生物学的環境にある前記組織と電気的に連通して位置付けられるように、前記コンフォーマル接触を確立するステップと、
前記複数の電極素子の少なくとも一部分で前記生物学的環境にある前記組織と関連する電圧を測定するステップとを含む、方法。
(項目126)
前記組織と関連する前記電圧は、前記電極素子の空間的配列に対応する空間的配列を有する、項目125に記載の方法。
(項目127)
生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備え、前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイと、
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイの少なくとも一部分を封入して、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目128)
発光ダイオードの埋込み可能な又は皮膚装着型のアレイを備える、項目127に記載のデバイス。
(項目129)
発光ダイオードのアレイを被検体の組織と接合させる方法であって、
生物学的環境にある組織と接合する形状適合型のデバイスを用意するステップであり、 可撓性又は伸縮性の基板と、
複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備え、前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイと、
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイの少なくとも一部分を封入して、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイから前記組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイスを用意するステップと、
前記形状適合型のデバイスを被検体の前記組織と接触させ、それによって、前記生物学的環境にある前記組織との前記コンフォーマル接触を確立するステップとを含む、方法。
(項目130)
生物学的環境にある組織を感知又は作動する方法であって、
前記生物学的環境にある前記組織を有する被検体を用意するステップと、
形状適合型のデバイスを用意するステップであり、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される可撓性又は伸縮性の電子回路であり、複数のセンサ及びアクチュエータ、又はアレイ状に構成されたセンサ及びアクチュエータの両方を備え、前記センサ又は前記アクチュエータが1つ又は複数の無機半導体回路素子を備える、可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路からの正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量に制限するか、或いは、前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と前記生物学的環境にある前記組織との間の物理的接触、熱接触、光通信、又は電気通信を選択的に調整するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記形状適合型のデバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイスを用意するステップと、
前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させ、それによって、前記複数のセンサ及びアクチュエータ、又は前記アレイのセンサ及びアクチュエータの両方が、前記生物学的環境にある前記組織との物理的接触、電気通信、光通信、流体連通、又は熱的連通の状態になるように、前記コンフォーマル接触を確立するステップと、
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動するステップとを含む、方法。
(項目131)
前記生物学的環境が生体内の生物学的環境である、項目130に記載の方法。
(項目132)
前記生物学的環境にある前記組織が、心臓組織、脳組織、筋組織、皮膚、神経系組織、繊管束組織、上皮組織、網膜組織、鼓膜、腫瘍組織、消化器系構造、又はこれらの任意の組み合わせを含む、項目130に記載の方法。
(項目133)
前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、前記形状適合型のデバイスの1つ又は複数の接触面と、10mm 2 〜10,000mm 2 の範囲から選択された前記組織の面積との間でコンフォーマル接触を確立する、項目130に記載の方法。
(項目134)
前記生物学的環境にある前記組織の表面に沿って前記形状適合型のデバイスを移動させるステップを更に含む、項目130に記載の方法。
(項目135)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を発生させるサブステップ、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を感知するサブステップ、 或いは、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を感知し、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を発生させるサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目136)
前記電圧が−100V〜100Vの範囲から選択される、項目135に記載の方法。
(項目137)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を発生させるサブステップ、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を感知するサブステップ、 或いは、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を感知し、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を発生させるサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目138)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面で電磁放射を感知するサブステップ、
前記組織の表面で電磁放射を発生させるサブステップ、
或いは、前記組織の表面で電磁放射を感知し、前記組織の前記表面で電磁放射を発生させるサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目139)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織の少なくとも一部分を切除するサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目140)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面から前記可撓性又は伸縮性の電子回路に標的分子を輸送するサブステップ、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記組織の表面に標的分子を輸送するサブステップ、
或いは、前記組織の表面から前記可撓性又は伸縮性の電子回路に標的分子を輸送し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記組織の表面に標的分子を輸送するサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目141)
前記標的分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、タンパク質、ステロイド、糖ペプチド、脂質、代謝物質、及び薬物から成る群から選択される、項目140に記載の方法。
(項目142)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の領域の温度を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の領域の圧力を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の位置を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の領域で電界を感知するか又は発生させるサブステップ、
或いは、前記組織の領域で磁界を感知するか又は発生させるサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目143)
前記被検体に治療薬を投与するステップを更に含み、前記治療薬が前記組織で局所化し、前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織で前記治療薬を活性化させるサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目144)
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織からの電気生理学信号を測定するサブステップ、前記組織からの電磁放射の強度を測定するサブステップ、前記標的組織における標的分子の濃度変化を測定するサブステップ、前記組織の加速度を測定するサブステップ、前記組織の移動を測定するサブステップ、或いは、前記組織の温度を測定するサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目145)
前記組織が心臓組織であり、前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、複数のペーシング刺激を前記心臓組織に同時に適用するサブステップを含む、項目130に記載の方法。
(項目146)
前記組織が心外膜組織である、項目145に記載の方法。
(項目147)
前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、外科的技術によって実施される、項目130の方法。
(項目148)
前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、カテーテルを使用して実施される、項目130の方法。
(項目149)
前記形状適合型のデバイスが、それ自体の上に折り畳まれ、巻き取られ、又は巻き付けられ、前記カテーテルに挿入され、前記カテーテルが前記組織にほぼ位置付けられ、前記形状適合型のデバイスが前記カテーテルから解放され、それによって前記形状適合型のデバイスを前記組織の表面に送達する、項目148に記載の方法。
(項目150)
前記形状適合型のデバイスが、前記カテーテルから解放されると、前記組織とのコンフォーマル接触を確立するように形状を変化させる、項目149に記載の方法。
(項目151)
診断又は治療処置を含む、項目130に記載の方法。
(項目152)
前記診断又は治療処置が、解剖学的マッピング、生理学的マッピング、及び再同期治療から成る群から選択される、項目151に記載の方法。
(項目153)
前記診断又は治療処置が、心筋収縮能、心筋壁変位、心筋壁応力、心筋移動、又は虚血性変化の測定を含む、項目151に記載の方法。
(項目154)
前記診断又は治療処置が、心臓マッピング又は心臓再同期治療を含む、項目151に記載の方法。
(項目155)
前記診断又は治療処置が心臓アブレーション治療を含む、項目151に記載の方法。
(項目156)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、組織特性を判定又は判別する複数のセンサと、前記組織の1つ若しくは複数の領域を切除するアブレーション源を備える1つ又は複数のアクチュエータとを備える、項目155に記載の方法。
(項目157)
組織特性を判定又は判別する前記センサが、病変、心外膜筋、心筋、心外膜下脂肪、冠状動脈、及び神経から成る群から選択された前記組織の1つ若しくは複数の構成要素を区別する、項目156に記載の方法。
(項目158)
前記アブレーション源が、前記組織の前記病変構成要素を選択的に切除する、項目157に記載の方法。
(項目159)
被検体の皮膚との接合を確立するデバイスであって、
1MPa以下の平均モジュラスを有する可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路、前記可撓性又は伸縮性の基板、或いは前記可撓性又は伸縮性の回路及び基板の両方の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記障壁層、及び前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記デバイスが前記被検体の前記皮膚とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。
(項目160)
前記可撓性又は伸縮性の基板が500KPa以下の平均モジュラスを有する、項目159に記載のデバイス。
(項目161)
前記可撓性又は伸縮性の基板が100KPa以下の平均モジュラスを有する、項目159に記載のデバイス。
(項目162)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.5KPa〜100KPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、項目159に記載のデバイス。
(項目163)
前記可撓性又は伸縮性の基板が500μm以下の厚さを有する、項目159に記載のデバイス。
(項目164)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、1〜500μmの範囲で選択された厚さを有する、項目159に記載のデバイス。
(項目165)
前記可撓性又は伸縮性の基板が低モジュラスポリマーである、項目159に記載のデバイス。
(項目166)
前記可撓性又は伸縮性の基板が、低モジュラスゴム又は低モジュラスシリコーン材料である、項目159に記載のデバイス。
(項目167)
前記可撓性又は伸縮性の基板がエコフレックス(登録商標)である、項目159に記載のデバイス。
(項目168)
前記可撓性又は伸縮性の基板が生体不活性又は生体適合性材料である、項目159に記載のデバイス。
(項目169)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数のセンサ又はアクチュエータを備える、項目159に記載のデバイス。
(項目170)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の増幅器又は多重化回路を備える、項目159に記載のデバイス。
(項目171)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ又は複数の電極、トランジスタ、発光ダイオード、フォトダイオード、温度センサ、心電図記録センサ、筋電図記録センサ、脳波記録センサ、サーミスタ、ダイオード、容量センサ、或いはこれらの任意の組み合わせを備える、項目159に記載のデバイス。
(項目172)
前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ又は複数の単結晶無機半導体構造を含む、項目159に記載のデバイス。
(項目173)
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方を支持する転写基板を更に備える、項目159に記載のデバイス。
(項目174)
前記転写基板が前記可撓性又は伸縮性の基板と物理的に接触している、項目173に記載のデバイス。
(項目175)
前記転写基板が除去可能な基板であり、前記転写基板が、前記デバイスを前記被検体の前記皮膚と接触させる際に前記デバイスがコンフォーマル性を確立した後で部分的又は完全に除去される、項目173に記載のデバイス。
(項目176)
前記除去可能な基板が溶解可能な基板であり、前記除去可能な基板が、前記デバイスを前記被検体の前記皮膚と接触させた後に部分的又は完全に溶解される、項目173に記載のデバイス。
(項目177)
前記転写基板がポリマー層を備える、項目173に記載のデバイス。
(項目178)
前記転写基板が生体不活性材料又は生体適合性材料を含む、項目170に記載のデバイス。
(項目179)
電子デバイスを被検体の皮膚と接合させる方法であって、
前記被検体の前記皮膚を用意するステップと、
形状適合型の電子デバイスを用意するステップであり、
1MPa以下の平均モジュラスを有する可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層と、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方を支持する転写基板とを備えるデバイスを用意するステップと、
前記形状適合型の電子デバイスを前記皮膚の受入れ面に接触させるステップであり、接触の際に、前記可撓性又は伸縮性の電子回路が前記皮膚と前記可撓性又は伸縮性の基板との間に位置付けられるステップと、
前記転写基板を少なくとも部分的に除去するステップであり、前記転写基板を少なくとも部分的に除去する際に、前記可撓性又は伸縮性の基板、前記障壁層、及び前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記デバイスが前記被検体の前記皮膚とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供し、それによって前記電子デバイスを前記被検体の前記皮膚と接合させるステップとを含む、方法。
(項目180)
前記転写基板を少なくとも部分的に除去する前記ステップが、前記転写基板を完全に除去するサブステップを含む、項目179に記載の方法。
(項目181)
前記転写基板を少なくとも部分的に除去する前記ステップが、前記形状適合型の電子デバイスを前記皮膚の前記受入れ面に接触させる前記ステップの後に、前記転写基板を溶解するサブステップ、或いは前記転写基板と前記可撓性又は伸縮性の基板とを分離するサブステップを含む、項目179に記載の方法。
(項目182)
前記被検体の組織を感知又は作動するステップを更に含む、項目179に記載の方法。
(項目183)
前記被検体の前記組織が、前記被検体の心臓、筋肉、又は脳である、項目182に記載の方法。
(項目184)
前記被検体の心電図記録測定、筋電図記録測定、又は脳波記録測定を行うステップを更に含む、項目182に記載の方法。
(項目185)
前記被検体の前記組織に電磁放射を供給するステップを更に含む、項目182に記載の方法。
(項目186)
前記被検体の前記組織の温度を測定するステップを更に含む、項目182に記載の方法。
(項目187)
前記被検体の前記組織の1つ若しくは複数の電圧測定、電流測定、電磁放射強度又は出力測定、温度測定、圧力測定、組織加速度測定、或いは組織移動測定を行うステップを更に含む、項目182に記載の方法。
Claims (187)
- 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路からの正味の漏れ電流を、組織に悪影響を及ぼさない量まで制限し、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と前記生物学的環境にある組織との間の物理的接触、熱接触、光通信、或いは電気通信を選択的に調整するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境にある組織への伝熱を、前記生物学的環境にある前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限し、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記生物学的環境から前記可撓性又は伸縮性の電子回路へ、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境へと標的分子を輸送できるように、1つ若しくは複数の前記標的分子を選択的に透過する1つ又は複数の透過性領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、前記生物学的環境から前記可撓性又は伸縮性の電子回路へ、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記生物学的環境へと標的分子を輸送できないように、1つ若しくは複数の前記標的分子を透過しない1つ又は複数の不透過性領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層が、予め選択された波長分布を有する紫外、可視、又は近赤外電磁放射線を前記可撓性又は伸縮性の電子回路との間で伝達する、1つ若しくは複数の透明領域を提供するようにパターニングされるか、或いは、前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路との間での、紫外、可視、又は近赤外電磁スペクトル領域の予め選択された波長分布を有する電磁放射線の伝達を実質的に防ぐ、1つ若しくは複数の不透明領域を提供するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持されるとともに、複数のセンサ及びアクチュエータ、又はアレイ状に構成されたセンサ及びアクチュエータと、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子とを備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路と連通するとともに、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から入力信号を受信し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を送信するコントローラであって、前記センサからの1つ若しくは複数の測定値に対応する入力信号を受信し分析し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に対する1つ若しくは複数の感知又は作動パラメータを制御或いは提供する出力信号を生成するコントローラと、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 前記生物学的環境が生体内の生物学的環境である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記生物学的環境は伝導性イオン溶液を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが、前記生物学的環境にある前記組織を感知又は作動するためのものである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記生物学的環境にある前記組織が、心臓組織、脳組織、皮膚、筋組織、神経系組織、繊管束組織、上皮組織、網膜組織、鼓膜、腫瘍組織、消化器系構造、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織と物理的に接触して置かれると、前記デバイスが原位置で前記組織とのコンフォーマル接触を確立し、前記組織又は前記デバイスが移動する際、前記生物学的環境にある前記組織との前記コンフォーマル接触が維持される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織と電気的に接触しており、前記組織が移動する際又は前記デバイスが移動するとき、前記生物学的環境にある前記組織との前記電気的接触が維持される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記基板、前記電子回路、及び前記障壁層が、1×108GPaμm4以下の前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記基板、前記電子回路、及び前記障壁層が、1×10−4Nm以下の前記デバイスの正味の曲げ剛さを提供する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記基板が可撓性の基板であり、前記電子回路が柔軟性の電子回路である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記基板が伸縮性の基板であり、前記電子回路が伸縮性の電子回路である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが中立機械平面を有し、前記無機半導体回路素子の少なくとも一部分が前記中立機械平面に近接して位置付けられる、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層の厚さ及び前記可撓性又は伸縮性の基板の厚さが、前記無機半導体回路素子の少なくとも一部分を前記中立機械平面に近接して位置付けるように選択される、請求項18に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記電子回路の少なくとも一部分にわたって0.25μm〜1000μmの範囲で選択された厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記電子回路全体にわたって1000μm以下の平均厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、0.5KPa〜10GPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が平均厚さを有し、前記可撓性又は伸縮性の基板が平均厚さを有し、前記障壁層の前記平均厚さと前記可撓性又は伸縮性の基板の前記平均厚さとの比が0.1〜10の範囲で選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が平均厚さを有し、前記可撓性又は伸縮性の基板が平均厚さを有し、前記障壁層の前記平均厚さと前記可撓性又は伸縮性の基板の前記平均厚さとの比が0.5〜2の範囲で選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、ポリマー、無機ポリマー、有機ポリマー、エラストマー、生体ポリマー、セラミック、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層がエラストマーを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、PDMS、ポリイミド、SU−8、パリレン、パリレンC、炭化シリコン(SiC)、又はSi3N4を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が生体適合性材料又は生体不活性材料である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、1つ若しくは複数のナノ構造化又は微細構造化された開口部、チャネル、任意に伝達性の領域、任意に不透明の領域、又は1つ若しくは複数の標的分子を透過する選択的に透過性の領域を有する微細構造化或いはナノ構造化領域である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.25μm〜1000μmの範囲で選択された平均厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、100μm以下の平均厚さを有する可撓性の薄膜である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記電子回路全体にわたってほぼ均一な厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記電子回路全体にわたって1つ又は複数の横寸法に沿って選択的に変化する厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が可撓性又は伸縮性のメッシュ構造である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.5KPa〜10GPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、ポリマー、無機ポリマー、有機ポリマー、プラスチック、エラストマー、生体ポリマー、熱硬化性樹脂、ゴム、布地、紙、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、PDMS、パリレン、又はポリイミドを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が生体適合性材料又は生体不活性材料である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の無機半導体構造を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、単結晶無機半導体又はドープ単結晶無機半導体を含む、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ100μm以下の平均厚さを有する、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、250nm〜100μmの範囲で選択された平均厚さを有する、請求項39のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、1×10−4Nm以下の正味の曲げ剛さを有する、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ、1×108GPaμm4以下の正味の曲げ剛性を有する、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造がそれぞれ独立に、可撓性又は伸縮性の半導体ナノリボン、半導体膜、半導体ナノワイヤ、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の誘電体構造を更に備え、前記可撓性又は伸縮性の無機半導体構造の少なくとも一部分が前記誘電体構造の1つ若しくは複数と物理的に接触している、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の誘電体構造がそれぞれ100μm以下の厚さを有する、請求項46に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の電極を更に備え、前記可撓性又は伸縮性の半導体構造の少なくとも一部分が前記電極の1つ又は複数と電気的に接触している、請求項39に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電極がそれぞれ500μm以下の厚さを有する、請求項48に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の電子的に相互接続されたアイランド及びブリッジ構造を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記アイランド構造が1つ又は複数の半導体回路素子を含む、請求項50に記載のデバイス。
- 前記ブリッジ構造が、1つ若しくは複数の可撓性又は伸縮性の電気的相互接続を含む、請求項50に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電気的相互接続の少なくとも一部分が、蛇行状の幾何学形状を有する、請求項52に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、可撓性又は伸縮性のトランジスタ、可撓性又は伸縮性のダイオード、可撓性又は伸縮性の増幅器、可撓性又は伸縮性のマルチプレクサ、可撓性又は伸縮性の発光ダイオード、可撓性又は伸縮性のレーザー、可撓性又は伸縮性のフォトダイオード、可撓性又は伸縮性の集積回路、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記可撓性又は伸縮性の基板の上に空間的に配列された複数の感知又は作動素子を更に備え、各感知又は作動素子が、前記複数の可撓性の半導体回路素子の少なくとも1つと電気的に連通している、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触しているとき、前記複数の感知又は作動素子の少なくとも1つが前記組織と電気的に連通又は光学的に連通している、請求項55に記載のデバイス。
- 前記作動素子が、電極素子、電磁放射素子、発熱素子、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された回路素子を含む、請求項55に記載のデバイス。
- 前記感知又は作動素子の少なくとも一部分が前記障壁層によって封入される、請求項55に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の電極、多重化回路構成、及び増幅回路構成を含む伸縮性又は可撓性の電極アレイである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記伸縮性又は可撓性の電極アレイが複数の電極単位セルを備える、請求項59に記載のデバイス。
- 前記伸縮性又は可撓性の電極アレイが50以上の電極単位セルを備える、請求項60に記載のデバイス。
- 前記電極アレイの隣接した電極単位セルが、50μm以下の距離、互いから分離される、請求項60に記載のデバイス。
- 前記電極アレイの前記電極単位セルが、10mm2〜10,000mm2の範囲の前記可撓性又は伸縮性の基板の面積に配置される、請求項60に記載のデバイス。
- 前記電極アレイの各電極単位セルが、接点パッド、増幅器、及びマルチプレクサを備え、前記接点パッドが、前記組織に対する電気的接合を提供し、前記増幅器及び前記マルチプレクサと電気的に連通している、請求項60に記載のデバイス。
- 前記単位セルの前記増幅器及び前記マルチプレクサが複数のトランジスタを備える、請求項64に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの前記単位セルがそれぞれ、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される1つ又は複数の半導体層、1つ又は複数の誘電体層、及び1つ又は複数の金属層を備える多層構造を備える、請求項60に記載のデバイス。
- 前記多層構造の前記半導体層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路の前記中立機械平面に近接して位置付けられる、請求項66に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備える、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイがアイランド・ブリッジ構造であり、前記発光ダイオードが、前記アイランド・ブリッジ構造のアイランドを形成し、前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続が、前記アイランド・ブリッジ構造のブリッジ構造を形成する、請求項68に記載のデバイス。
- 前記発光ダイオードが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路の前記1つ又は複数の無機半導体回路素子を備える、請求項69に記載のデバイス。
- 前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続がそれぞれ、ポリマー層に封入された金属膜を含む、請求項69に記載のデバイス。
- 前記金属膜が、前記伸縮性の相互接続の前記中立機械平面に近接して位置付けられる、請求項71に記載のデバイス。
- 前記アレイの発光ダイオードを物理的に接続する追加のブリッジ構造を更に備え 前記追加のブリッジ構造がポリマー構造を備える、請求項69に記載のデバイス。
- 前記電気的相互接続及び前記発光ダイオードが、前記障壁層、前記可撓性又は伸縮性の基板、或いは前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板の両方によって完全に封入される、請求項68に記載のデバイス。
- 前記伸縮性又は可撓性の電気的相互接続の少なくとも一部分が、蛇行状の、屈曲した、又は座屈した幾何学形状を有する、請求項68に記載のデバイス。
- 前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイが、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される複数の個別に封入されたLEDアレイ層を備える多層構造を備える、請求項68に記載のデバイス。
- 前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイが、多層が積み重ねられた幾何学形状で提供される2〜1,000の個別に封入されたLEDアレイ層を備える、請求項68に記載のデバイス。
- 前記個別に封入されたLEDアレイ層が、1×10−6超過の充填率をもたらすように横方向にオフセットされる、請求項76に記載のデバイス。
- 前記個別に封入されたLEDアレイ層が、1×10−6〜1×10−3の範囲で選択された充填率をもたらすように横方向にオフセットされる、請求項76に記載のデバイス。
- 前記アレイの前記発光ダイオードが、10mm2〜10,000mm2の範囲の前記可撓性又は伸縮性の基板の面積に配置される、請求項68に記載のデバイス。
- 前記アレイが、1LEDmm−2〜1000LEDmm−2の範囲から選択された発光ダイオードの密度を有する、請求項68に記載のデバイス。
- 前記障壁層が防湿層である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記デバイスから前記組織への漏れ電流を制限するように選択的にパターニングされる、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記デバイスからの正味の漏れ電流を10μA以下に制限する、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記デバイスからの正味の漏れ電流を0.1μA/cm2以下に制限する、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記デバイスからの平均漏れ電流を10μA以下に制限する、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記デバイスからの放電を1秒間当たり10μC以下に制限する、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、前記生物学的環境の湿気が前記可撓性又は伸縮性の電子回路に達するのを制限するように選択的にパターニングされる、請求項82に記載のデバイス。
- 前記障壁層が熱障壁である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、熱絶縁体、ヒートスプレッダ、又は熱絶縁体とヒートスプレッダの組み合わせを含む、請求項89に記載のデバイス。
- 前記熱障壁が、前記デバイスから前記組織への伝熱を防いで、前記組織の温度が0.5℃以上上昇するのを防ぐ、請求項89に記載のデバイス。
- 前記熱障壁と熱的に連通して位置付けられた能動冷却構成要素を更に備える、請求項89に記載のデバイス。
- 前記障壁層が0.3W/m・K以下の熱伝導性を有する、請求項89に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、3〜1000K・m/Wの範囲で選択された熱抵抗性を有する、請求項89に記載のデバイス。
- 前記障壁層が電磁放射障壁である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層の少なくとも一部分が、前記紫外、可視、又は近赤外電子スペクトル領域の選択された波長分布を有する電磁放射に対して部分的に透明である、請求項95に記載のデバイス。
- 前記障壁層の少なくとも一部分が、100nm〜2000nmの範囲で選択された波長を有する電磁放射に対して部分的に透明である、請求項95に記載のデバイス。
- 前記障壁層の少なくとも一部分が不透明であり、100nm〜2000nmの範囲の波長を有して選択された電磁放射を阻害する、請求項95に記載のデバイス。
- 前記障壁層が光障壁である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、1つ又は複数の透明領域及び1つ又は複数の不透明領域を提供するように選択的にパターニングされ、前記1つ又は複数の透明領域が、予め選択された波長分布を有するUV、可視、近IR、又はIR領域の電磁放射に対して少なくとも部分的に透明であり、前記1つ又は複数の不透明領域が、前記UV、可視、近IR、又はIR領域の電磁放射を阻害する、請求項99に記載のデバイス。
- 前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方が、電気的又は静電気障壁である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方が電界を阻害する、請求項101に記載のデバイス。
- 前記障壁層、前記可撓性の基板、又はそれら両方がファラデー遮蔽を含む、請求項101に記載のデバイス。
- 前記障壁層が電気的絶縁体を含む、請求項101に記載のデバイス。
- 前記障壁層の少なくとも一部分が、1014Ω・m以上の電気抵抗性を有する材料を含む、請求項101に記載のデバイス。
- 前記障壁層が磁気障壁である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記障壁層が磁界を阻害する、請求項106に記載のデバイス。
- 前記障壁層が磁気遮蔽を含む、請求項106に記載のデバイス。
- 前記障壁層が、1つ又は複数の標的分子に対して選択的に透過性である、1つ又は複数の選択的に透過性の領域を提供するようにパターニングされる、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記標的分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、タンパク質、ステロイド、糖ペプチド、脂質、代謝物質、又は薬物である、請求項109に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路と連通しているコントローラを更に備え、前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を供給し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から入力信号を受信し、或いは前記可撓性又は伸縮性の電子回路に出力信号を供給するとともに前記可撓性又は伸縮性の電子回路への入力信号を受信するように構成される、請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と電気的に連通又は無線で連通している、請求項111に記載のデバイス。
- 前記出力信号が、前記生物学的環境にある前記組織の作動又は感知を制御するように、前記可撓性又は伸縮性の電子回路に入力を供給する、請求項111に記載のデバイス。
- 前記出力信号が、前記コントローラから前記可撓性又は伸縮性の電子回路に感知又は作動パラメータを供給する、請求項111に記載のデバイス。
- 前記入力信号が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記コントローラに測定パラメータを供給する、請求項111に記載のデバイス。
- 前記入力信号が、複数の電圧測定、電流測定、電磁放射強度若しくは電力測定、温度測定、圧力測定、組織加速度測定、組織移動測定、標的分子濃度測定、時間測定、位置測定、音響測定、又はこれらの任意の組み合わせに対応する測定パラメータを供給する、請求項111に記載のデバイス。
- 前記コントローラが、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記入力信号を受信し分析し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路への感知若しくは作動パラメータを制御又は供給する出力信号を発生させる、請求項111に記載のデバイス。
- 前記コントローラが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、コンピュータ、又は固定論理デバイスである、請求項111に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方に対応する転写基板を更に備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記転写基板が、前記可撓性又は伸縮性の基板と物理的に接触しているか又は結合される、請求項119に記載のデバイス。
- 前記転写基板が除去可能な基板であり、前記転写基板が、前記生物学的環境にある前記組織に適用された後で部分的又は完全に除去される、請求項119に記載のデバイス。
- 前記除去可能な基板が溶解可能な基板であり、前記除去可能な基板が、前記生物学的環境にある前記組織に適用された後で部分的又は完全に溶解される、請求項119に記載のデバイス。
- 前記転写基板が、100μm〜100mmの範囲から選択された厚さを有するポリマー層である、請求項119に記載のデバイス。
- 生物学的環境にある組織から電気生理学データを収集するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
1つ又は複数の無機半導体回路素子と、前記半導体回路素子の少なくとも一部分と電気的に連通して位置付けられた複数の電極素子とを備える可撓性又は伸縮性の電極アレイであって、前記1つ又は複数の無機半導体回路素子が多重化回路構成及び増幅回路構成を含み、電極アレイが前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、電極アレイと、
前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの少なくとも一部分を封入して、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供し、それによって、前記複数の電極素子の少なくとも1つを前記生物学的環境にある前記組織と電気的に連通させて位置付ける、デバイス。 - 生物学的環境にある組織から電気生理学データを収集する方法であって、
形状適合型の電子デバイスを用意するステップであり、
可撓性又は伸縮性の基板と、
1つ又は複数の無機半導体回路素子と、前記半導体回路素子の少なくとも一部分と電気的に連通して位置付けられた複数の電極素子とを備える可撓性又は伸縮性の電極アレイであり、前記1つ又は複数の無機半導体回路素子が多重化回路構成及び増幅回路構成を含み、電極アレイが前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、電極アレイと、
前記可撓性又は伸縮性の電極アレイの少なくとも一部分を封入して、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電極アレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、電子デバイスを用意するステップと、
前記組織を前記形状適合型の電子デバイスと接触させ、それによって、前記複数の電極素子の少なくとも一部分が前記生物学的環境にある前記組織と電気的に連通して位置付けられるように、前記コンフォーマル接触を確立するステップと、
前記複数の電極素子の少なくとも一部分で前記生物学的環境にある前記組織と関連する電圧を測定するステップとを含む、方法。 - 前記組織と関連する前記電圧は、前記電極素子の空間的配列に対応する空間的配列を有する、請求項125に記載の方法。
- 生物学的環境にある組織と接合するデバイスであって、
可撓性又は伸縮性の基板と、
複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備え、前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイと、
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイの少なくとも一部分を封入して、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイから組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 発光ダイオードの埋込み可能な又は皮膚装着型のアレイを備える、請求項127に記載のデバイス。
- 発光ダイオードのアレイを被検体の組織と接合させる方法であって、
生物学的環境にある組織と接合する形状適合型のデバイスを用意するステップであり、
可撓性又は伸縮性の基板と、
複数の伸縮性又は可撓性の電気的相互接続と電気的に連通している複数の発光ダイオードを備え、前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイと、
前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイの少なくとも一部分を封入して、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイから前記組織への正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量まで制限する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記発光ダイオードの伸縮性又は可撓性のアレイ、及び前記障壁層が、前記デバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイスを用意するステップと、
前記形状適合型のデバイスを被検体の前記組織と接触させ、それによって、前記生物学的環境にある前記組織との前記コンフォーマル接触を確立するステップとを含む、方法。 - 生物学的環境にある組織を感知又は作動する方法であって、
前記生物学的環境にある前記組織を有する被検体を用意するステップと、
形状適合型のデバイスを用意するステップであり、
可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される可撓性又は伸縮性の電子回路であり、複数のセンサ及びアクチュエータ、又はアレイ状に構成されたセンサ及びアクチュエータの両方を備え、前記センサ又は前記アクチュエータが1つ又は複数の無機半導体回路素子を備える、可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記障壁層及び前記可撓性又は伸縮性の基板が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路からの正味の漏れ電流を、前記組織に悪影響を及ぼさない量に制限するか、或いは、前記障壁層が、前記可撓性又は伸縮性の電子回路と前記生物学的環境にある前記組織との間の物理的接触、熱接触、光通信、又は電気通信を選択的に調整するようにパターニングされ、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、及び前記障壁層が、前記形状適合型のデバイスが前記生物学的環境にある前記組織とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイスを用意するステップと、
前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させ、それによって、前記複数のセンサ及びアクチュエータ、又は前記アレイのセンサ及びアクチュエータの両方が、前記生物学的環境にある前記組織との物理的接触、電気通信、光通信、流体連通、又は熱的連通の状態になるように、前記コンフォーマル接触を確立するステップと、
前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動するステップとを含む、方法。 - 前記生物学的環境が生体内の生物学的環境である、請求項130に記載の方法。
- 前記生物学的環境にある前記組織が、心臓組織、脳組織、筋組織、皮膚、神経系組織、繊管束組織、上皮組織、網膜組織、鼓膜、腫瘍組織、消化器系構造、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項130に記載の方法。
- 前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、前記形状適合型のデバイスの1つ又は複数の接触面と、10mm2〜10,000mm2の範囲から選択された前記組織の面積との間でコンフォーマル接触を確立する、請求項130に記載の方法。
- 前記生物学的環境にある前記組織の表面に沿って前記形状適合型のデバイスを移動させるステップを更に含む、請求項130に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を発生させるサブステップ、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を感知するサブステップ、
或いは、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を感知し、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電圧を発生させるサブステップを含む、請求項130に記載の方法。 - 前記電圧が−100V〜100Vの範囲から選択される、請求項135に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を発生させるサブステップ、
前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を感知するサブステップ、
或いは、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を感知し、前記組織の表面上の複数の異なる領域で1つ又は複数の電流を発生させるサブステップを含む、請求項130に記載の方法。 - 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面で電磁放射を感知するサブステップ、
前記組織の表面で電磁放射を発生させるサブステップ、
或いは、前記組織の表面で電磁放射を感知し、前記組織の前記表面で電磁放射を発生させるサブステップを含む、請求項130に記載の方法。 - 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織の少なくとも一部分を切除するサブステップを含む、請求項130に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の表面から前記可撓性又は伸縮性の電子回路に標的分子を輸送するサブステップ、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記組織の表面に標的分子を輸送するサブステップ、
或いは、前記組織の表面から前記可撓性又は伸縮性の電子回路に標的分子を輸送し、前記可撓性又は伸縮性の電子回路から前記組織の表面に標的分子を輸送するサブステップを含む、請求項130に記載の方法。 - 前記標的分子が、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、タンパク質、ステロイド、糖ペプチド、脂質、代謝物質、及び薬物から成る群から選択される、請求項140に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、
前記組織の領域の温度を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の領域の圧力を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の位置を感知又は変更するサブステップ、
前記組織の領域で電界を感知するか又は発生させるサブステップ、
或いは、前記組織の領域で磁界を感知するか又は発生させるサブステップを含む、請求項130に記載の方法。 - 前記被検体に治療薬を投与するステップを更に含み、前記治療薬が前記組織で局所化し、前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織で前記治療薬を活性化させるサブステップを含む、請求項130に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、前記組織からの電気生理学信号を測定するサブステップ、前記組織からの電磁放射の強度を測定するサブステップ、前記標的組織における標的分子の濃度変化を測定するサブステップ、前記組織の加速度を測定するサブステップ、前記組織の移動を測定するサブステップ、或いは、前記組織の温度を測定するサブステップを含む、請求項130に記載の方法。
- 前記組織が心臓組織であり、前記形状適合型のデバイスと接触している前記組織を感知又は作動する前記ステップが、複数のペーシング刺激を前記心臓組織に同時に適用するサブステップを含む、請求項130に記載の方法。
- 前記組織が心外膜組織である、請求項145に記載の方法。
- 前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、外科的技術によって実施される、請求項130の方法。
- 前記組織を前記形状適合型のデバイスと接触させる前記ステップが、カテーテルを使用して実施される、請求項130の方法。
- 前記形状適合型のデバイスが、それ自体の上に折り畳まれ、巻き取られ、又は巻き付けられ、前記カテーテルに挿入され、前記カテーテルが前記組織にほぼ位置付けられ、前記形状適合型のデバイスが前記カテーテルから解放され、それによって前記形状適合型のデバイスを前記組織の表面に送達する、請求項148に記載の方法。
- 前記形状適合型のデバイスが、前記カテーテルから解放されると、前記組織とのコンフォーマル接触を確立するように形状を変化させる、請求項149に記載の方法。
- 診断又は治療処置を含む、請求項130に記載の方法。
- 前記診断又は治療処置が、解剖学的マッピング、生理学的マッピング、及び再同期治療から成る群から選択される、請求項151に記載の方法。
- 前記診断又は治療処置が、心筋収縮能、心筋壁変位、心筋壁応力、心筋移動、又は虚血性変化の測定を含む、請求項151に記載の方法。
- 前記診断又は治療処置が、心臓マッピング又は心臓再同期治療を含む、請求項151に記載の方法。
- 前記診断又は治療処置が心臓アブレーション治療を含む、請求項151に記載の方法。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、組織特性を判定又は判別する複数のセンサと、前記組織の1つ若しくは複数の領域を切除するアブレーション源を備える1つ又は複数のアクチュエータとを備える、請求項155に記載の方法。
- 組織特性を判定又は判別する前記センサが、病変、心外膜筋、心筋、心外膜下脂肪、冠状動脈、及び神経から成る群から選択された前記組織の1つ若しくは複数の構成要素を区別する、請求項156に記載の方法。
- 前記アブレーション源が、前記組織の前記病変構成要素を選択的に切除する、請求項157に記載の方法。
- 被検体の皮膚との接合を確立するデバイスであって、
1MPa以下の平均モジュラスを有する可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路、前記可撓性又は伸縮性の基板、或いは前記可撓性又は伸縮性の回路及び基板の両方の少なくとも一部分を封入する障壁層とを備え、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記障壁層、及び前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記デバイスが前記被検体の前記皮膚とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供する、デバイス。 - 前記可撓性又は伸縮性の基板が500KPa以下の平均モジュラスを有する、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が100KPa以下の平均モジュラスを有する、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、0.5KPa〜100KPaの範囲で選択された平均モジュラスを有する、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が500μm以下の厚さを有する、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、1〜500μmの範囲で選択された厚さを有する、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が低モジュラスポリマーである、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が、低モジュラスゴム又は低モジュラスシリコーン材料である、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板がエコフレックス(登録商標)である、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板が生体不活性又は生体適合性材料である、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数のセンサ又はアクチュエータを備える、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ若しくは複数の増幅器又は多重化回路を備える、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ又は複数の電極、トランジスタ、発光ダイオード、フォトダイオード、温度センサ、心電図記録センサ、筋電図記録センサ、脳波記録センサ、サーミスタ、ダイオード、容量センサ、或いはこれらの任意の組み合わせを備える、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、1つ又は複数の単結晶無機半導体構造を含む、請求項159に記載のデバイス。
- 前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方を支持する転写基板を更に備える、請求項159に記載のデバイス。
- 前記転写基板が前記可撓性又は伸縮性の基板と物理的に接触している、請求項173に記載のデバイス。
- 前記転写基板が除去可能な基板であり、前記転写基板が、前記デバイスを前記被検体の前記皮膚と接触させる際に前記デバイスがコンフォーマル性を確立した後で部分的又は完全に除去される、請求項173に記載のデバイス。
- 前記除去可能な基板が溶解可能な基板であり、前記除去可能な基板が、前記デバイスを前記被検体の前記皮膚と接触させた後に部分的又は完全に溶解される、請求項173に記載のデバイス。
- 前記転写基板がポリマー層を備える、請求項173に記載のデバイス。
- 前記転写基板が生体不活性材料又は生体適合性材料を含む、請求項170に記載のデバイス。
- 電子デバイスを被検体の皮膚と接合させる方法であって、
前記被検体の前記皮膚を用意するステップと、
形状適合型の電子デバイスを用意するステップであり、
1MPa以下の平均モジュラスを有する可撓性又は伸縮性の基板と、
前記可撓性又は伸縮性の基板によって支持される、1つ若しくは複数の無機半導体回路素子を備える可撓性又は伸縮性の電子回路と、
前記可撓性又は伸縮性の電子回路の少なくとも一部分を封入する障壁層と、
前記可撓性又は伸縮性の基板、前記可撓性又は伸縮性の電子回路、或いはそれら両方を支持する転写基板とを備えるデバイスを用意するステップと、
前記形状適合型の電子デバイスを前記皮膚の受入れ面に接触させるステップであり、接触の際に、前記可撓性又は伸縮性の電子回路が前記皮膚と前記可撓性又は伸縮性の基板との間に位置付けられるステップと、
前記転写基板を少なくとも部分的に除去するステップであり、前記転写基板を少なくとも部分的に除去する際に、前記可撓性又は伸縮性の基板、前記障壁層、及び前記可撓性又は伸縮性の電子回路が、前記デバイスが前記被検体の前記皮膚とのコンフォーマル接触を確立するのに十分に低い、前記デバイスの正味の曲げ剛性を提供し、それによって前記電子デバイスを前記被検体の前記皮膚と接合させるステップとを含む、方法。 - 前記転写基板を少なくとも部分的に除去する前記ステップが、前記転写基板を完全に除去するサブステップを含む、請求項179に記載の方法。
- 前記転写基板を少なくとも部分的に除去する前記ステップが、前記形状適合型の電子デバイスを前記皮膚の前記受入れ面に接触させる前記ステップの後に、前記転写基板を溶解するサブステップ、或いは前記転写基板と前記可撓性又は伸縮性の基板とを分離するサブステップを含む、請求項179に記載の方法。
- 前記被検体の組織を感知又は作動するステップを更に含む、請求項179に記載の方法。
- 前記被検体の前記組織が、前記被検体の心臓、筋肉、又は脳である、請求項182に記載の方法。
- 前記被検体の心電図記録測定、筋電図記録測定、又は脳波記録測定を行うステップを更に含む、請求項182に記載の方法。
- 前記被検体の前記組織に電磁放射を供給するステップを更に含む、請求項182に記載の方法。
- 前記被検体の前記組織の温度を測定するステップを更に含む、請求項182に記載の方法。
- 前記被検体の前記組織の1つ若しくは複数の電圧測定、電流測定、電磁放射強度又は出力測定、温度測定、圧力測定、組織加速度測定、或いは組織移動測定を行うステップを更に含む、請求項182に記載の方法。
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