JP6277130B2 - 医療用の装置およびそれの製造方法 - Google Patents

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ピー． リー、スティーブン
ピー． リー、スティーブン
エロランピ、ブライアン
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Description

本出願は、２０１１年１０月５日付で出願された、発明の名称"心臓マッピングのための共形電子機器を利用する心臓カテーテルの方法、装置及びシステム"と題する米国仮出願６１／５４３，７１３号と、同じく２０１１年１０月５日付で出願された、発明の名称"電極アレイを利用した共形電子機器（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）"と題する米国仮出願６１／５４３，７４８号の優先権を享受し、引用により本出願に各々組み込むものである。
既存のセンシング及び治療装置により、センシングと、画像処理と、治療機能に係る複雑さの欠如により、適用性が制限されてきた。センシングと、画像処理と、治療機能における精度及びスピードは、心房細動（ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ）のような、特定の心臓病を治療するために有益である。
いくつかの研究によれば、心房細動（ＡＦ）は、発展途上国において５００万の患者に影響し、心臓病患者における発作原因となっている。毎年最大４００，０００の症例が新しく診断されて、うっ血性心不全（ｃｏｎｇｅｓｔｉｖｅ ｈｅａｒｔ ｆａｉｌｕｒｅ）から突然死至る様々なタイプのＡＦ領域において、不運な結果がもたらされている。カテーテル・アブレーション技術は、ＡＦ、心室細動（ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ；ＶＦ）及び心室頻拍（ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｔａｃｈｙｃａｒｄｉａ；ＶＴ）を含む、不整脈（ｃａｒｄｉａｃ ａｒｒｈｙｔｈｍｉａ）の様々な形態を治療するための介入戦略（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ）として益々広く行われるようになっている。幾つかのカテーテル・アブレーション技術は、"逐一（ｐｏｉｎｔ−ｂｙ−ｐｏｉｎｔ）"流に、無線周波数（ＲＦ）電極により線形の障害を生成するが、そのような技術は、発作及び他の臨床における合併症（ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ）の危険性を最小化するために、その技術が、高いスキルの操作者が必要とするような一般的に冗長な過程を持つために、アブレーション対象が、余り良く定義されていないことが原因となっており、少なくともその一部において、持続性のＡＦを持つ患者に対し、効果的な成功率（ｓｕｃｃｅｓｓ ｒａｔｅ）を持つものではない。持続的なＡＦにおける現状アブレーション対象は、「コンプレックス細分化心房電位図（ｃｏｍｐｌｅｘ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ ａｔｒｉａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｇｒａｍｓ）」（ＣＦＡＥ）を示す領域を含んでいる。これらは、高度に無秩序な体裁を持つ電気的な記録である。ＣＦＡＥにおいて、駆動力（ロータ）近くからの急な電気的活動を示すということが信じられている。
高解像度光学マッピングを利用する摘出心臓（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｈｅａｒｔｓ）の研究により、ＡＦのための潜在的な機構として、ロータの存在（再入可能な回路）を明らかになってきている。ロータから発せられた高周波インパルスにより、ＡＦを特徴付ける表面上の無秩序な活動の結果を伴って、機能的かつ解剖学的な障害物の存在により引き起こされる空間的に分散した間欠的な閉塞（ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｂｌｏｃｋａｄｅ）を対象にする。このような、臨床学的設定におけるロータのデモは、高解像度電圧マッピングの欠如により制限を受けている。その結果として、カテーテル・アブレーションのような、治療戦略は、明確な目標を定義するには無力であるために、持続性のあるＡＦの場合に、余り重要でない効果しか残らない。
発明者は、センシング素子を有する膨張性本体（ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ ｂｏｄｙ）が、医療診断及び／または治療において有益であることを認識しているとともに、理解している。また、発明者は、センシング素子がフレキシブル基板のある一定の領域に選択的に配置される場合、そのようなシステムが、医療診断及び／または治療の環境における利用に対し強固であり、（組織との接触量を含んだ）組織の状態の測定に有用であり、最適な性能を維持しているということを認識している。上記の視点において、様々な例が、医療診断及び／または治療のための方法、機器及びシステムとして一般的に示されている。その方法、機器及びシステムは、フレキシブル基板と、センシング素子がフレキシブル基板の一定の領域に選択的に配置される、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子と、を有している。また、そのようなセンシング素子からの読み出し信号のための電気回路の分散配置が、提供される。
本開示により、フレキシブル基板と、その基板上に配置される中間バスと、フレキシブル基板上に配置される複数のセンシング素子とを有する、医療診断及び／または治療用装置の幾つかの例が提供される。複数のセンシング素子は、中間バスに結合される。複数のセンシング素子及び中間バスは、センシング素子が、フレキシブル基板上の最小曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）及び／または屈曲（ｆｌｅｘｉｎｇ）領域に配置されるように、フレキシブル基板上に配置される。
幾つかの例において、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子を有する装置が、医療診断及び／または治療のために提供されている。センシング素子が、収縮状態において膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、複数のセンシング素子が、膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置される。
装置例は、本発明に記載された原理による、医療診断及び／または治療のために提供される。その装置は、フレキシブル基板と、そのフレキシブル基板上に配置された少なくとも１つの中間バスと、少なくとも１つの中間バスの一端に近い密に充填された（ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ）アレイに配置される複数のセンシング素子と、を有する。複数のセンシング素子の各センシング素子は、少なくとも１つの中間バスと結合する。
様々な例において、センシング素子は、フレキシブル基板の最小曲げ及び／または屈曲領域に配置される。
ある例では、フレキシブル基板が、接着パッチまたは包帯となり得る。
ある例では、複数のセンシング素子の測定値が、膨張性本体と表面の間の接触量の測定値を提供するために利用することが出来る。
その表面とは、組織の一部である。ある例では、複数のセンシング素子からの測定値が、組織の不整脈の状態の指標を提供する。別の例では、複数のセンシング素子からの測定値が、組織の心房細動または心室細動の指標を提供する。
フレキシブル基板は、膨張性本体を形成することが出来る。そして、少なくとも１つの中間バスの一部が、膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置される。
膨張性本体は、カテーテル上に配置することが可能である。そして、複数のセンシング素子の測定値が、膨張性本体と組織の間の接触量の測定値を提供する。ある例では、複数のセンシング素子の測定値が、組織のマッピングを提供するために利用することが出来る。別の例では、複数のセンシング素子の測定値が、不整脈を空間的マッピング及び／または時間的にマッピングすることを提供するために利用することが出来る。
本発明に記載された原理による他の例において、ある装置が、医療診断及び／または治療のために提供され、その装置は、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、少なくとも１つの中間バスと、膨張性本体の末端領域に近いフレキシブル基板上にアレイ状に配置された複数のセンシング素子とを含んでいる。少なくとも１つの中間バスの一部は、膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置される。複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子は、少なくとも１つの中間バスに結合される。
ある例では、少なくとも１つの中間バスは、導電性である。幾つかの例において、少なくとも１つの中間バスの部分は、非導電性材料から形成することが出来る。
その装置は、膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置された少なくとも１つの結合構造を含むことが出来る。少なくとも１つの中間バスの一部は、少なくとも１つの結合バスの一部と結合することが出来る。
ある例では、結合構造は、非導電性構造となり得る。
ある例では、複数のセンシング素子が、膨張性本体の末端領域近い膨張性本体の最小曲率領域にアレイ状に配置され得る。
少なくとも１つの中間バスの各々は、電源と複数のセンシング素子における各々のセンシング素子を電気的に接続しても良い。
複数のセンシング素子は、膨張性本体の末端領域の四分円（ｑｕａｄｒａｎｔ）にアレイ状に配置することが出来る。
ある例では、中間バスは、蛇状バスの集合体になっている。そして、蛇状バスが、複数のセンシング素子と電気的に結合する。
また、その装置は、中間バス及び／または複数のセンシング素子上に配置されるカプセル化材料を有する。
ある例では、カプセル化層は、中立機械面（ｎｅｕｔｒａｌ ｍｅｃａｈｎｉｃａｌ ｐｌａｎｅ）にセンシング素子を配置する。
カプセル化材料は、ポリウレタンを有するもので良い。
ある例では、少なくとも１つの中間バスが、第１の中間バスと第２の中間バスと、を含む。第１の中間バスは、膨張性本体の末端領域の第１の四分円に配置される複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合する。第２の中間バスは、膨張性本体の末端領域の第２の四分円に配置される複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合する。第１の四分円は、第２の四分円とは相対して（反対側）配置される。また、別の例では、その装置が、第３の中間バスと第４の中間バスとを含むことが出来る。第３の中間バスが、膨張性本体の末端領域の第３の四分円に配置される複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合する。第４の中間バスが、膨張性本体の末端領域の第４の四分円に配置される複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合する。第３の四分円は、第４の四分円に相対して（反対側）配置される。そして、第３の四分円が、第１の四分円に対し、実質的に９０度に配置される。
膨張性本体が、軸の周りに配置され、その軸は、冷凍アブレーション装置（ｃｒｙｏａｂｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）、レーザ・アブレーション装置、高強度超音波（ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）及び／またはＲＦ装置を含む。
複数のセンシング素子が、少なくとも１つの圧力センサまたはインピーダンス・センサを含む。
複数のセンシング素子のうちの１つ以上センシング素子は、接触センサを含む。
その膨張性本体が、バルーンである。異なる例では、バルーンは、円筒形状（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ）、玉ねぎ形状（ｏｎｉｏｎ−ｓｈａｐｅｄ）、円錐形状（ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ）、ドッグボーン形状（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ）、及び樽形状（ｂａｒｒｅｌ−ｓｈａｐｅｄ）である。
センシング素子が、導電性材料から形成される。
本発明に記載の原理によるある例では、医療診断及び／または治療用装置を製造する方法が、提供される。その方法は、第１の中間バスと複数のセンシング素子をと含む電子構造体（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｔｒｕｃｕｔｕｒｅ）を提供するステップを含む。複数のセンシング素子のうち第１のセンシング素子が、第１の中間バスと結合することが出来る。その方法は、膨張性本体の第１の末端領域に第１の中間バスの一部を配置するステップと、第１の末端領域またはその周囲に近い膨張性本体の一部に複数のセンシング素子のうち第１のセンシング素子を配置するステップを含む。
ある例では、センシング素子が、膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、複数のセンシング素子は、末端領域またはその周囲に近い膨張性本体に配置される。
その方法は、膨張性本体またはその周囲に電子構造体を配置する前にキャリア基板から電子構造体を抜き取ることを含む。
膨張性本体またはその周囲に電子構造体を配置することにより、溶けるテープを利用して第１の中間バス及び／または複数のセンシング素子を適用することを含んでいる。
電子構造体は、結合構造を含み、第１の中間バスは、結合構造の一部と結合し、膨張性本体またはその周囲に電子構造体を配置することにより、膨張性本体またはその周囲に結合構造を配置することを含み、膨張性本体の末端領域に複数のセンシング素子を配置するように構成する。
その電子構造体は、ＣＭＯＳプロセスを利用して製造される。
ある例では、電子構造体は、第２の中間バスを含み、複数のセンシング素子のうち第２のセンシング素子が、第２の中間バスと結合する。
その方法は、第１の末端領域とは異なる膨張性本体の第２の末端領域に第２の中間バスの一部を配置し、第２の末端領域またはその周囲に近い膨張性本体の一部に複数のセンシング素子のうち第２のセンシング素子を配置するステップを含む。
その方法は、信号プロセッサに、第１の中間バスと第２の中間バスとを結合するステップを含み、電子構造体は、第１の中間バスと第２の中間バスとを介して少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。
本発明に記載された原理による別の例では、組織の医療診断及び／または治療を行う方法が、提供される。その方法は、膨張性本体と、少なくとも１つの中間バスと、その少なくとも１つの中間バスの一部が、膨張性本体の末端領域に配置され、膨張性本体の末端領域に近いフレキシブル基板上に配置される複数のセンシング素子とを含む装置を、組織近くに配置するステップを含む。複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子は、少なくとも１つの中間バスに結合される。その方法は、複数のセンシング素子うち少なくとも１つのセンシング素子による測定値を記録するステップを含み、その測定値
が、組織の状態の指標を提供する。
ある例では、その測定値が、組織部分の病状（ｄｉｓｅａｓｅ ｓｔａｔｅ）の指標を提供する。別の例では、その測定値が、複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子と、組織の部分の接触状態の指標を提供する。複数のセンシング素子が、膨張性本体の末端領域に近い膨張性本体の最小曲率領域にアレイ状に配置される。
本発明に記載された原理による別の例では、表面の接触をマッピングするためのシステムが説明される。そのシステムは、末端部分と、末端部分に近い膨張性本体上に配置される複数のセンシング素子と、少なくとも１つの中間バスと、複数のセンシング素子と電気的に結合する電子ディスプレイとを有する可膨張本体を含む。複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子が、少なくとも１つの中間バスと結合する。その電子ディスプレイは、膨張性本体の複数のセンシング素子の空間的定位（ｓｐａｔｉａｌ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を示す視覚的画像（ｖｉｓｕａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）と、電極により生成された電気信号における変化に応答して複数のセンシング素子における電極の視覚的属性の変化を提供する。電気信号における変化は、表面に関する電極の接触状態を識別するために、利用される。
その視覚的属性（ｖｉｓｕａｌ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）は、二進法表示（ｂｉｎａｒｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）または定量的画像（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）となる。
また、本開示により、フレキシブル相互接続と、フレキシブル相互接続と結合する複数のインピーダンス・ベースの電極ペアを含む伸縮可能な電子システム例を提供する。その電極ペアは、電極ペアの２つの電極間のインピーダンスを測定する。
ここに開示された例に基づいて、（ここに記載されたアブレーションを行うための回路及び素子を有する）治療設備（ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ ｆａｃｉｌｉｔｙ）における（電気、圧力、熱等の）共通配置した接触センサにより、染料の必要性を削減または無くし、その手順を終えるための時間を削減できる。さらに、ここに開示された例示のシステム及び装置が、アブレーション療法を行うために組み込まれ、同じ手順の間、同じ装置により、アブレーションを事後行う場所の導電性に係るデータを生成するように組み込むことが可能である。
本発明に記載された原理による様々な例は、フレキシブル基板と、フレキシブル基板と結合する複数の能動電気回路とを有する装置を含む。複数の能動電気回路は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合しても良い。複数の能動電気回路は、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成しても良い。
複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、少なくとも１つの電極を含んでも良い。複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、少なくとも１つの多重化トランジスタを含んでも良い。複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、少なくとも１つの増幅器を含んでも良い。複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、少なくとも１つのカレント・ミラーを含み、そのカレント・ミラーは、オフ状態とオン状態を切り替えることが出来る。
複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、少なくとも１つの電流制限抵抗器（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）を含んでも良い。
複数の能動電気回路の中の１つ以上の能動電気回路は、オン状態からオフ状態に切り替えることが出来るカレント・ミラーとして構成された第３のトランジスタと結合する差動対トランジスタを含んでも良い。１つ以上の能動電気回路は、第３のトランジスタが、オン状態にある際、差動対を崩すように構成された第３のトランジスタと結合する抵抗を含むことが出来る。
様々な例において、複数の能動電気回路は、膨張性本体上に複数のアレイ状に配置される。
幾つかの例において、少なくとも１つの信号プロセッサは、各々の能動電気回路から多重化信号を受信するように構成される。
幾つかの例において、基板は、伸縮可能であり、また幾つかの例では、基板は、弾性がある。
幾つかの例では、導電性フレキシブル相互接続は、曲げることができ、また幾つかの例では、蛇状の幾何学的構成を有する。
能動電気回路は、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、及びダイオードを含むグループから選択された１つ以上の構成部品を有する。
幾つかの例では、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの回路が、温度センサ、圧力センサ、接触センサ、導電性センサ、歪みゲージ、ＣＭＯＳ、ＭＯＳＦＥＴ、発光ダイオード、電極、ｐＨセンサ、化学センサ、生物センサ、及びカルシウム・センサのうち少なくとも１つを有する。
幾つかの例では、プロセッサが、多重化信号の一部を、複数の能動電気回路の中の１つ以上の信号源能動電気回路と関連付けることにより、少なくとも１つの生理的パラメータのマップを構築するように構成される。
幾つかの例において、その装置は、１ｃｍ2当たり少なくとも６４個の能動電信回路の密度を持つ。幾つかの例において、その装置は、１ｃｍ2当たり２００〜５００個の範囲の能動電気回路の密度を持つ。
幾つかの例において、本発明に記載の原理により、本開示が、１つ以上の多重化信号を読み出すための装置を提供する。その装置は、フレキシブル基板と、分散配置される複数の能動電気回路を含み、その複数の能動電気回路は、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。複数の能動電気回路の少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電極に結合する少なくとも１つの差動対増幅器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｉｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とを含む。複数の能動電気回路は、その蔵置が、測定される表面の輪郭に合わせられるように、基板上に分散配置される。
フレキシブル基板は、膨張性本体の一部であり、複数の能動電気回路は、膨張性本体の最小曲率領域に分散配置される。
複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合する。
その装置は、少なくとも１つの導電性中間バスを含み、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスと結合する。
複数の能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスを介して、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。
複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、テール（ｔａｉｌ）を含み、少なくとも１つの差動対増幅器は、そのテールと結合する。
ある例では、複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電極と結合する少なくとも１つの差動対と、を含む。少なくとも１つの差動対の各々は、そのソースが、コモン・ソースを持つ共通接続で接続される１対のトランジスタを含む。１対のトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタである。トランジスタの各々が、電流制限抵抗器と直列接続される。
ある例では、少なくとも１つの差動対増幅器の各々が、テールと結合する。そのテールは、トランジスタであり、少なくとも１つの差動対増幅器のコモン・ソースは、そのテールのドレインと結合する。そのテールのゲートは、カレント・ミラーによって駆動される。
ある例では、少なくとも１つの電極が、ペア・トランジスタのうち１つのトランジスタのゲートと結合する。
ある例では、複数の能動電子は、行列配置（ｒｏｗ−ｃｏｌｕｍｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で読み込まれ、その行列配置の各々の行列要素は、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路に対応し、各々の能動電気回路の１対のトランジスタのうち第１のトランジスタのドレインが、各々の行列要素の列出力（ｃｏｌｕｍｎ ｏｕｔｐｕｔ）と結合する。各々の能動電気回路の１対のトランジスタのうち第２のトランジスタは、負荷抵抗器と結合する。行列配置における全ての列は、実質的に同時に読み込まれ、その行列配置における１つの行は、行列配置の列が、読み込まれる際に、活性化される。少なくとも２つの能動電気回路における１対のトランジスタのうち第１のトランジスタのドレインが、各々の行列要素と結合する。
ある例では、各々の能動電気回路における少なくとも１つの差動対増幅器の各々が、テールと結合し、行列配置の各々の行入力（ｒｏｗ ｉｎｐｕｔ）が、複数の能動電気回路の各能動電気回路のテールのゲートと結合する。行列配置の各々の行入力が、複数の能動電気回路の各能動電気回路のテールのゲートと結合する。
ある例では、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、２つの電極と、差動対増幅器とを含み、その２つの電極が、差動対増幅器と結合する。差動対増幅器は、そのソースが、コモン・ソースを持つ共通接続で接続される１対のトランジスタを含む。各々の電極は、１対のトランジスタにおける各々のトランジスタのゲートと結合する。少なくとも１つの能動電気回路の読み出しは、２つの電極からの信号の差異（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ）に基づいている。
また、別の例では、本開示により、１つ以上の多重化信号の読み出しのための方法を提供する。その方法は、表面近くに装置を配置するステップを含む。その装置は、フレキシブル基板上に分散配置された複数の能動電気回路を含み、複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、電極と、電極と結合する差動対増幅器と、差動対増幅器と結合するテールを含み、そのテールが、行制御スイッチ（ｒｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｗｉｔｃｈ）と結合し、差動対増幅器は、列出力と結合し、行制御スイッチを活性化することは、電極からの信号が、列出力に伝達されるように、差動対増幅器を活性化する。その方法は、行制御スイッチに電圧を印加するステップと、列出力で出力を読み出すステップとを含み、それにより、１つ以上の多重化信号を提供する。
複数の能動電気回路は、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と結合する。複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つのフレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合する。
ある例では、その方法は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路から少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するステップを含む。
その装置は、少なくとも１つの導電性中間バスを含み、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスと結合する。
ある例では、その方法は、少なくとも１つの導電性中間バスを介して、複数の能動電気回路から少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するステップを含む。
その電極は、差動対増幅器の第１のゲートと結合する。
その装置は、第２の電極を含み、差動対増幅器の第２のゲートが、第２の電極と結合する。
その装置は、第２の電極を含み、差動対増幅器の第２のゲートが、接地電位（ｇｒｏｕｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）にバイアスされている。
そのテールが、カレント・ミラーを介して、行制御スイッチと結合し、行制御スイッチを活性化することによりカレント・ミラーをバイアスする。それにより、差動対増幅器を活性化する。
少なくとも１つの能動電気回路は、２つの能動電気回路を含み、２つの能動電気回路の各々が、夫々の行制御スイッチと結合し、その２つの能動電気回路は、共通列出力と結合し、その行制御スイッチの１つが、共通列出力からの出力を読み込む間、活性化される。
別の例では、本開示により、１つ以上の多重化信号の読み出しのための装置が提供される。その装置が、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、フレキシブル基板上に配置された複数の能動電気回路とを含み、複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電極に結合する少なくとも１つのソース・フォロア増幅器とを含む。複数の能動電気回路は、その装置が、測定される表面の輪郭に合わせられるように、基板上に分散配置される。
複数の能動電気回路は、膨張性本体の最小曲率領域に分散配置される。
複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路に結合する。
その装置は、少なくとも１つの導電性中間バスを含み、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスと結合し、複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つのセンシング素子を含む。
複数の能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスを介して少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。
複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つのパス・スルー・スイッチを含み、少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器が、少なくとも１つのパス・スルー・スイッチと結合する。
複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電極に結合する少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器と、少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器に結合する少なくとも１つのパス・スルー・スイッチと、を含む。
少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器は、接地されたドレインを持つ入力トランジスタであり、パス・スルー・スイッチは、入力トランジスタに結合されたパス・スルー・トランジスタである。
入力トランジスタのソースが、パス・スルー・トランジスタのドレインに結合する。
パス・スルー・トランジスタのソースは、夫々のパス・スルー・トランジスタのドレインと結合し、各々の能動電気回路の少なくとも１つの電極の夫々が、夫々の入力トランジスタのゲートに結合する。
その入力トランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタである。
そのパス・スルー・トランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタである。
複数の能動トランジスタは、行列配置で読み込まれ、行列配置における各々の行列要素が、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路に対応する。
各々の能動電気回路のうちパス・スルー・トランジスタのソースは、各々の行列要素の列出力と結合する。
行列配置の全ての列は、実質的に同時に読み込まれ、行列配置の１つの行は、行列配置の列が、読み込まれる際に、活性化される。
少なくとも２つの能動電気回路のうちパス・スルー・トランジスタのソースは、各々の行列要素の列出力に結合する。
行列配置の各々の行入力は、複数の能動電気回路の各々の能動電気回路におけるパス・スルー・トランジスタのゲートに結合する。
入力トランジスタのゲートにおける電圧により、入力トランジスタのソースにおける電圧を決定する。
また、本開示により、１つ以上の多重化信号の読み出しのための方法を提供する。その方法は、表面近くに装置を配置するステップを含む。その装置は、膨張性本体を形成するフレキシブル基板上に分散配置された複数の能動電気回路を含み、複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成される。複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、電極と、電極と結合するソース・フォロワ増幅器と、ソース・フォロワ増幅器、行制御スイッチ及び列出力と結合するパス・スルー・スイッチと、を含む。行制御スイッチに印加された電圧は、電極から
の信号が、列出力に伝達されるように、パス・スルー・スイッチを活性化する。その方法は、行制御スイッチに電圧を印加するステップと、列出力における出力を読み込むステップとを含み、それにより、１つ以上の多重化信号を提供する。
複数の能動電気回路は、電極近くに分散配置される。
複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路に結合する。ある例では、その方法は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、複数の能動電気回路から少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するステップを含む。
その装置は、少なくとも１つの導電性中間バスを含み、複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの導電性中間バスと結合する。ある例では、その方法は、少なくとも１つの導電性中間バスを介して、複数の能動電気回路から少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するステップを含む。
その電極は、ソース・フォロワ増幅器のゲートに結合する。
少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器のソースは、少なくとも１つのパス・スルー・スイッチのドレインに結合し、パス・スルー・スイッチのゲートは、行制御スイッチと結合し、パス・スルー・スイッチのソースは、列出力と結合する。
ソース・フォロワ増幅器のドレインは、接地電位にバイアスされる。
少なくとも１つの能動電気回路は、２つの能動電気回路を含み、２つの能動電気回路の各々が、夫々の行制御スイッチに結合し、２つの能動電気回路が、共通列出力に結合し、電圧が、共通列出力からの出力を読み込む間、行制御スイッチの１つに印加される。
以下の出版物、特許及び特許出願は、引用により本出願に組み込むものである。
Ｋｉｍ等、「伸縮及び折り畳み可能なシリコン集積回路」、サイエンス・エクスプレス、２００８年３月２７日、サイエンスＩ、１０．１１２６、ｐ．１５４３６７
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米国特許出願番号２０１０／０００２４０２（Ａ１）号、公開日：２０１０年１月７日、出願日：２００９年３月５日、発明の名称：伸縮及び折り畳み可能な電子装置
米国特許出願番号２０１０／０８７７８２（Ａ１）号、公開日：２０１０年４月８日、出願日：２００９年１０月７日、発明の名称：伸縮可能な集積回路及びセンサ・アレイを有するバルーン・カテーテル
米国特許出願番号２０１０／１１６５２６（Ａ１）号、公開日：２０１０年５月１３日、出願日：２００９年１１月１２日、発明の名称：限界伸縮可能な電子機器
米国特許出願番号２０１０／０１７８７２２（Ａ１）号、公開日：２０１０年７月１５日、出願日：２０１０年１月１２日、発明の名称：非プレーナ型イメージ・アレイの方法
及び応用
米国特許出願番号２０１０／０２７１１９（Ａ１）号、公開日：２０１０年１０月２８日、出願日：２００９年１１月２４日、発明の名称：タイヤまたは道路表面状態を測定す
るために伸縮可能な電子機器を用いるシステム、装置、及び方法
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米国特許出願番号１２／７２３４７５号、発明の名称：伸縮可能な集積回路を有するセンシングと治療用システム、方法及び装置、出願日：２０１０年３月１２日
米国特許出願番号１２／６８６０７６号、発明の名称：非プレーナ型イメージ・アレイの方法及び応用、出願日：２０１０年１月１２日
米国特許出願番号１２／６３６０７１号、発明の名称：医療適用するための伸縮可能またはフレキシブルな電子機器を用いたシステム、方法及び装置、出願日：２００９年１２月１１日
米国特許出願番号２０１０／００６５９３７（Ａ１）号、公開日：２０１０年１月７日、出願日：２０１２年３月１５日、発明の名称：共形電子機器を介した装置、道具及び構成部品の技術パラメータを測定するための方法及び装置
米国特許出願番号１２／６１６９２２号、発明の名称：限界伸縮可能な電子機器、出願日：２００９年１１月１２日
米国特許出願番号１２／５７５００８号、発明の名称：伸縮可能な集積回路及びセンサ・アレイを有するバルーン・カテーテル、出願日：２００９年１０月７日
米国特許出願番号１３／３３６５１８号、発明の名称：センシングのための伸縮可能な集積回路を有し、治療を行うシステム、方法及び装置、出願日：２０１１年１２月２３日
更に、様々な概念の組み合わせ、一部の組み合わせが、以下に提供される。以下詳細に述べる（相互に矛盾しない概念として提供される）、このような概念の組み合わせ及び追加の概念全てが、ここに開示された発明の対象物の一部を成すものとして考慮されるということを理解すべきである。特に、本開示の最後にある番号付与されたクレームとして示される発明の対象の全ての組み合わせが、ここに開示された発明の対象の一部を成すものとして考慮される。また、図面、明細書本文及びクレームを含む、本開示により支持される発明の対象の全ての組み合わせが、たとえ番号付与されたクレームの１つとして明確に
列挙されていなくとも、発明の対象の一部を成すものとして考慮される。
以下詳細に述べる（相互に矛盾しない概念として提供される）、このような概念の組み合わせ及び追加の概念全てが、ここに開示された発明の対象の一部を成すものとして考慮されるということを理解すべきである。特に、本開示の最後に示される発明の対象の全ての組み合わせが、ここに開示された発明の対象の一部を成すものとして考慮される。ここに明示的に用いられ、引用として組み込まれた任意の開示に利用される、用語は、ここに開示された特定の概念に最も一致した意味するものであるとういことを理解すべきである。
当業者には、図面は、第１に図示する目的のものであり、本発明で開示する発明の対象の範囲に限定されるものでは無いということが、理解されるであろう。図面では、縮尺は合っておらず、幾つかの例では、本発明で開示する発明の対象の様々な側面が、異なる特徴を理解しやすいように誇張または拡大して図示されている。図面では、類似の参照符号が、一般的に類似の特徴と関係している（例えば、機能的に類似及び／または構造的に類似した素子など）。
本発明の課題を解決する手段は以下のとおりである。
［請求項１］
医療診断及び／または治療用装置であって、
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置された少なくとも１つの中間バスと、
前記少なくとも１つの中間バスの一端に近い密に充填されたアレイに配置される複数のセンシング素子と、を有し、
前記複数のセンシング素子の各センシング素子は、前記少なくとも１つの中間バスに結合することを特徴とする装置。
［請求項２］
前記センシング素子が、前記フレキシブル基板の最小曲げ及び／または屈曲領域に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
［請求項３］
前記フレキシブル基板が、接着パッチまたは包帯であることを特徴とする請求項１記載の装置。
［請求項４］
前記複数のセンシング素子の測定値が、膨張性本体と表面の間の接触量の測定値であることを特徴とする請求項１記載の装置。
［請求項５］
前記表面が、組織の一部であり、前記複数のセンシング素子からの測定値が、前記組織の不整脈状態の指標を提供することを特徴とする請求項４記載の装置。
［請求項６］
前記表面が、組織の一部であり、前記複数のセンシング素子からの測定値が、前記組織の心房細動または心室細動の指標を提供することを特徴とする請求項４記載の装置。
［請求項７］
前記フレキシブル基板は、膨張性本体を形成し、そして、前記少なくとも１つの中間バスの一部は、前記膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
［請求項８］
前記膨張性本体は、カテーテルに配置され、そして、前記複数のセンシング素子の測定値が、前記膨張性本体と組織間の接触量の測定値であることを特徴とする請求項７記載の装置。
［請求項９］
前記複数のセンシング素子が、前記組織をマッピングすることを特徴とする請求項８記載の装置。
［請求項１０］
前記複数のセンシング素子の測定値が、不整脈の空間的マッピング及び／または時間的マッピングを提供することを特徴とする請求項８記載の装置。
［請求項１１］
医療診断及び／または治療用装置であって、
膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、
少なくとも１つの中間バスと、
アレイにおける前記膨張性本体の末端領域に近い前記フレキシブル基板に配置された複数のセンシング素子と、
を含み、
前記少なくとも１つの中間バスの一部が、前記膨張性本体の末端領域またはその周囲に
配置され、
前記複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子が、前記少なくとも
１つの中間バスに結合することを特徴とする装置。
［請求項１２］
前記少なくとも１つの中間バスが、導電性であることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項１３］
前記少なくとも１つの中間バスの部分が、非導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
［請求項１４］
前記膨張性本体の末端領域またはその周囲に配置された少なくとも１つの結合構造をさらに有し、そして、前記少なくとも１つの中間バスの一部が、少なくとも１つの結合バスの一部と結合することを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項１５］
前記結合構造は、非導電性構造であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
［請求項１６］
前記複数のセンシング素子が、前記膨張性本体の前記末端領域に近い前記膨張性本体の最小曲率領域にアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１１の装置。
［請求項１７］
前記少なくとも１つの中間バス各々によって前記複数のセンシング素子の各々のセンシング素子が電源に電気的に接続されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項１８］
前記複数のセンシング素子が、前記膨張性本体の末端領域の四分円にアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項１９］
前記中間バスが、蛇状バスの集合体であり、そして、前記蛇状バスが、前記複数のセンシング素子に電気的に結合することを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項２０］
前記中間バスの一部及び／または前記複数のセンシング素子上に配置されたカプセル化材料をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項２１］
前記カプセル化材料が、ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項２０記載の装置。
［請求項２２］
前記少なくとも１つの中間バスが、第１の中間バスと、第２の中間バスと、を含み、
前記第１の中間バスが、前記膨張性本体の前記末端領域の第１四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
前記第２の中間バスが、前記膨張性本体の前記末端領域の第２四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、そして、
前記第１の四分円は、前記第２四分円と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項２３］
第３の中間バスと、第４の中間バスと、をさらに含み、
前記第３の中間バスが、前記膨張性本体の前記末端領域の第３四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
前記第４の中間バスが、前記膨張性本体の前記末端領域の第４四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
前記第３の四分円は、前記第４の四分円と反対側に配置され、そして、
前記第３の四分円は、前記第１の四分円に対し実質的に９０度に位置することを特徴とする請求項２２記載の装置。
［請求項２４］
前記膨張性本体は、軸の周りに配置され、そして、前記軸は、冷凍アブレーション装置、レーザ・アブレーション装置、高強度超音波及び／またはＲＦ装置を含むことを特徴とする請求項２２記載の装置。
［請求項２５］
前記複数のセンシング素子は、少なくとも１つの圧力センサ及び／または少なくとも１つのインピーダンス・センサを含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項２６］
前記複数のセンシング素子のうちの前記センシング素子１以上は、接触センサを含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項２７］
前記複数のセンシング素子上に配置されたカプセル化層をさらに含み、そして、前記カプセル化層が、中立機械面に前記センシング素子を配置することを特徴とする請求項１１
記載の装置。
［請求項２８］
前記カプセル化層は、ポリマを含むことを特徴とする請求項２７記載の装置。
［請求項２９］
前記膨張性本体は、カテーテルの末端近くに配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項３０］
前記カテーテルは、冷凍アブレーション装置、レーザ・アブレーション装置、高強度超音波及び／またはＲＦ装置を含むことを特徴とする請求項２９記載の装置。
［請求項３１］
前記膨張性本体は、バルーンであることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項３２］
前記バルーンは、円筒形状、玉ねぎ形状、円錐形状、ドッグボーン形状、または樽形状であることを特徴とする請求項３１記載の装置。
［請求項３３］
前記センシング素子は、導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項３４］
前記中間バスが、導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
［請求項３５］
医療診断及び／または治療用装置を製造するための方法であって、
第１の中間バスと、
複数のセンシング素子であって、前記複数のセンシング素子のうち第１のセンシング素子が前記第１の中間バスに結合した、数のセンシング素子と、
を含む電子構造体を提供するステップと、
膨張性本体の第１の末端領域に前記第１の中間バスの一部を配置するステップと、
前記第１の末端領域に近い前記膨張性本体の一部またはその周囲に前記複数のセンシング素子のうち前記第１のセンシング素子を配置するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
［請求項３６］
前記センシング素子が前記膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、前記複数のセンシング素子を前記末端領域に近い前記膨張性本体の一部またはその周囲に配置するステップを含むことを特徴とする請求項３５記載の方法。
［請求項３７］
前記膨張性本体またはその周囲に前記電子構造体を配置する前に、キャリア基板から前記電子構造体を抜き取るステップを含むことを特徴とする請求項３５記載の方法。
［請求項３８］
前記膨張性本体またはその周囲に前記電子構造体を配置するステップが、溶けるテープを利用して前記第１の中間バス及び／または前記複数のセンシング素子を適用するステップを含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
［請求項３９］
前記電子構造体は、結合構造をさらに含み、前記第１の中間バスは、前記結合バスの一部と結合し、前記膨張性本体またはその周囲に前記電子構造体を配置するステップが、前記膨張性本体またはその周囲に前記結合構造を配置するステップを含み、前記膨張性本体の末端領域に前記複数のセンシング素子を並べることを特徴とする請求項３５記載の方法。
［請求項４０］
前記電子構造体は、ＣＭＯＳプロセスを利用して製造されることを特徴とする請求項３５記載の方法。
［請求項４１］
前記電子構造体は、第２の中間バスを含み、そして、前記複数のセンシング素子のうち第２のセンシング素子が、前記第２の中間バスと結合することを特徴とする請求項３５記載の方法。
［請求項４２］
前記第１の末端領域と異なる前記膨張性本体の第２の末端領域に前記第２の中間バスの一部を配置するステップと、前記第２の末端領域に近い前記膨張性本体の一部またはその周囲に前記複数のセンシング素子のうち前記第２のセンシング素子を配置するステップとを、更に含むことを特徴とする請求項４１記載の方法。
［請求項４３］
前記第１の中間バス及び前記第２の中間バスを信号プロセッサに結合するステップをさらに含み、そして、前記電子構造体が、前記第１の中間バス及び前記第２の中間バスを介して、少なくとも１つの前記信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成されることを特徴とする請求項４２記載の方法。
［請求項４４］
組織に医療診断及び／または治療を行う方法であって、
膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、
少なくとも１つの中間バスと、
前記膨張性本体の末端領域に近い前記フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子と、
を含む装置を前記組織近くに配置するステップと、
前記複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子の測定値を記録するステップと、
を含み、
前記少なくとも１つの中間バスの一部が前記膨張性本体の末端領域に配置され、
前記複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子が、前記少なくとも１つの中間バスに結合し、
前記測定値が、前記組織の一部の状態の指標を提供する
ことを特徴とする方法。
［請求項４５］
前記測定値が、前記組織の一部における病状の指標を提供することを特徴とする請求項４４記載の方法。
［請求項４６］
前記測定値が、前記複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子により前記組織の一部における接触状態の指標を提供することを特徴とする請求項４４記載の方法。
［請求項４７］
前記複数のセンシング素子が、前記膨張性本体の前記末端領域に近い前記膨張性本体の最小曲率領域にアレイ状に配置されることを特徴とする請求項４４記載の方法。
［請求項４８］
表面との接触をマッピングするためのシステムであって、
末端部を有する膨張性本体と、
前記末端部に近い前記膨張性本体上に配置された複数のセンシング素子と、
少なくとも１つの中間バスと、
前記複数のセンシング素子に電気的に結合する電子ディスプレイと、
を含み、
前記複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子が、前記少なくとも１つの中間バスに結合し、
前記電子ディスプレイが、前記膨張性本体上の前記複数のセンシング素子の空間的定位
を示す視覚的画像を提供し、
前記電子ディスプレイは、電極により生成された電気信号における変化に応じて、前記複数のセンシング素子における電極の視覚的属性を変化させ、
前記電気信号における変化によって、前記表面に対する前記電極の接触状態を識別する
ことを特徴とするシステム。
［請求項４９］
前記視覚的属性は、二進法表示であることを特徴とする請求項４８記載のシステム。
［請求項５０］
前記視覚的属性は、定量的画像であることを特徴とする請求項４８記載のシステム。
［請求項５１］
１つ以上の多重化信号を生成する装置であって、
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に結合する複数の能動電気回路と、を含み、
前記複数の能動電気回路の各々が、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路に結合し、
前記複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成されることを特徴とする装置。
［請求項５２］
前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の前記能動電気回路が、少なくとも１つの電極を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５３］
前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の前記能動電気回路が、少なくとも１つの多重化トランジスタを有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５４］
前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の前記能動電気回路が、少なくとも１つの増幅器を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５５］
前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の前記能動電気回路が、少なくとも１つのカレント・ミラーを有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５６］
前記カレント・ミラーが、オフ状態とオン状態の間に切り替えることが可能である請求項５１記載の装置。
［請求項５７］
前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の前記能動電気回路が、少なくとも１つの電流制限抵抗器を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５８］
前記複数の能動電気回路が、前記フレキシブル基板上に複数のアレイ状に配置されることを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項５９］
前記少なくとも１つの信号プロセッサは、各々の能動回路から多重化信号を受信するように構成されることを特徴とする請求項５８記載の装置。
［請求項６０］
前記基板が、伸縮可能であることを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６１］
前記基板が、弾性を持つことを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６２］
前記導電性フレキシブル相互接続が曲げられることを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６３］
前記導電性フレキシブル相互接続が、蛇状の幾何学的構成を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６４］
前記能動電気回路が、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、及びダイオードからなる群から選択された１つ以上の構成部品を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６５］
前記複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの回路が、温度センサ、圧力センサ、接触センサ、導電性センサ、歪みゲージ、ＣＭＯＳ、ＭＯＳＦＥＴ、発光ダイオード、電極、ｐＨセンサ、化学センサ、生物センサ、及びカルシウム・センサのうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６６］
前記複数の能動電気回路が、前記フレキシブル基板上に１つ以上のアレイ状に配置されることを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６７］
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記多重化信号の一部を、前記複数の能動電気回路の中の１つ以上の信号源能動電気回路と関連付けることにより、少なくとも１つの生理的パラメータのマップを構築するように構成されることを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６８］
前記基板は、１ｃｍ2当たり少なくとも６４個の能動電信回路密度を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項６９］
前記基板は、１ｃｍ2当たり２００〜５００個の能動電気回路密度を有することを特徴とする請求項５１記載の装置。
［請求項７０］
１つ以上の多重化信号を生成するための方法であって、
体内表面に隣接してフレキシブル基板を配置するステップであって、前記フレキシブル基板が該基板に結合する複数の能動電気回路を有し、前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路に結合する、ステップと、
前記基板を、第１の配置から第２の配置へと移動させるステップと、
前記複数の能動電気回路から少なくとも１つの信号プロセッサに、１つ以上の多重化信号を伝達するステップと、
前記信号プロセッサにより受信された前記多重化信号に基づいて、少なくとも１つの生理的パラメータを特徴付けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
［請求項７１］
１つ以上の多重化信号を読み出すための装置であって、
膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置された複数の能動電気回路と、を含み、
前記複数の能動電気回路は、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成され、
前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、前記少なくとも１つの電極に結合する少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器と、を含み、
前記装置が測定されるべき表面の輪郭に合わせられるように、前記複数の能動電気回路は、前記基板上に分散配置される
ことを特徴とする装置。
［請求項７２］
前記複数の能動電気回路は、前記分散配置において、前記膨張性本体の最小曲率領域に配置されることを特徴とする請求項７１記載の装置。
［請求項７３］
前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合することを特徴とする請求項７１記載の装置。
［請求項７４］
少なくとも１つの導電性中間バスをさらに含み、前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路が、前記少なくとも１つの導電性中間バスと結合し、そして、前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つのセンシング素子を含む
ことを特徴とする請求項７１記載の装置。
［請求項７５］
前記複数の能動電気回路が、前記少なくとも１つの導電性中間バスを介して前記少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上多重化信号を伝達するように構成されることを特徴とする請求項７４記載の装置。
［請求項７６］
前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路が、少なくとも１つのパス・スルー・スイッチをさらに含み、そして、前記少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器が、前記少なくとも１つのパス・スルー・スイッチと結合することを特徴とする請求項７１記載の装置。
［請求項７７］
前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つの電極と、前記少なくとも１つの電極に結合する少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器と、前記少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器と結合する少なくとも１つのパス・スルー・スイッチと、を含むことを特徴とする請求項７１記載の装置。
［請求項７８］
前記少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器は、接地されたドレインを持つ入力トランジスタであり、そして、前記パス・スルー・スイッチは、前記入力トランジスタに結合されたパス・スルー・トランジスタであることを特徴とする請求項７７記載の装置。
［請求項７９］
前記入力トランジスタのソースが、前記パス・スルー・トランジスタのドレインと結合することを特徴とする請求項７８記載の装置。
［請求項８０］
前記パス・スルー・トランジスタのソースは、各々の前記パス・スルー・トランジスタの前記ドレインと結合し、そして、各々の前記能動電気回路のうち少なくとも１つの前記電極の各々が、各々の前記入力トランジスタのゲートと結合することを特徴とする請求項７９記載の装置。
［請求項８１］
前記入力トランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項７９記載の装置。
［請求項８２］
前記パス・スルー・トランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項７９記載の装置。
［請求項８３］
前記複数の能動電気回路は、行列配置で読み込まれ、前記行列配置の各々の行列要素が、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路に対応することを特徴とする請求項７９記載の装置。
［請求項８４］
各々の能動電気回路における前記パス・スルー・トランジスタの前記ソースは、各々の行列要素における列出力と結合することを特徴とする請求項８３記載の装置。
［請求項８５］
前記行列配置の全ての列は、実質的に同時に読み込まれ、そして、前記行列配置の前記列が読み込まれる際に、前記行列配置の１つの行が活性化されることを特徴とする請求項８４記載の装置。
［請求項８６］
少なくとも２つの能動電気回路における前記パス・スルー・トランジスタの前記ソースは、各々の行列要素における前記列出力と結合することを特徴とする請求項８４記載の装置。
［請求項８７］
前記行列配置における各々の行入力は、前記複数の能動電気回路の各能動電気回路におけるパス・スルー・トランジスタのゲートと結合することを特徴とする請求項８４記載の装置。
［請求項８８］
前記入力トランジスタのゲートにおける電圧により、前記入力トランジスタの前記ソースにおける電圧が決定されることを特徴とする請求項８４記載の装置。
［請求項８９］
１つ以上の多重化信号を読み出すための方法であって、
ある表面近くに装置を配置するステップであって、前記装置は、膨張性本体を形成するフレキシブル基板上に分散配置される複数の能動電気回路を含み、前記複数の能動電気回路は、少なくとも１つの信号プロセッサに、１つ以上の多重化信号を伝達するように構成され、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、電極と、前記電極と結合するソース・フォロワ増幅器と、前記ソース・フォロワ増幅器、行制御スイッチ、及び、列出力と結合するパス・スルー・スイッチと、を含み、かつ、前記電極からの信号が前記列出力に伝達されるように、前記行制御スイッチに印加された電圧が前記パス・スルー・スイッチを活性化する、ステップと、
前記行制御スイッチに電圧を印加するステップと、
前記列出力において、出力を読み込んで、前記１つ以上の多重化信号を提供するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
［請求項９０］
前記複数の能動電気回路が、前記分散配置により、前記電極近くに配置されることを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９１］
前記複数の能動電気回路の各能動電気回路は、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合することを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９２］
少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路から前記少なくとも１つの信号プロセッサに前記１つ以上の多重化信号を伝達するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９１記載の方法。
［請求項９３］
前記装置が、少なくとも１つの導電性中間バスをさらに含み、前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路が、前記少なくとも１つの導電性中間バスと結合することを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９４］
前記少なくとも１つの導電性中間バスを介して、前記複数の能動電気回路から前記少なくとも１つの信号プロセッサに前記１つ以上の多重化信号を伝達するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９３記載の方法。
［請求項９５］
前記電極は、前記ソース・フォロワ増幅器のゲートに結合することを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９６］
前記少なくとも１つのソース・フォロワ増幅器のソースが、前記少なくとも１つのパス・スルー・スイッチのドレインと結合し、前記パス・スルー・スイッチのゲートが、前記行制御スイッチと結合し、そして、前記パス・スルー・スイッチのソースが、前記列出力と結合することを特徴とする請求項９５記載の方法。
［請求項９７］
前記ソース・フォロワ増幅器のドレインが、接地電位にバイアスされていることを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９８］
前記少なくとも１つの能動電気回路が、２つの能動電気回路を含み、前記２つの能動電気回路の各々が、各々の行制御スイッチと結合し、前記２つの能動電気回路が、共通する列出力と結合し、そして、前記共通する列出力からの出力を読み込む間、前記電圧が、前記行制御スイッチの１つに印加されることを特徴とする請求項８９記載の方法。
［請求項９９］
１つ以上の多重化信号を読み出すための装置であって、
フレキシブル基板と、
分散配置により前記基板に配置される複数の能動電気回路と、を含み、
前記複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成され、
前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、
少なくとも１つの電極と、前記少なくとも１つの電極と結合する少なくとも１つの差動対増幅器と、を含み、
前記装置が、測定されるべき表面の輪郭に合わせられるように、前記複数の能動電気回路が前記基板上に分散配置されることを特徴とする装置。
［請求項１００］
前記フレキシブル基板は、膨張性本体の一部であり、そして、前記複数の能動電気回路は、分散配置により、前記膨張性本体の最小曲率領域に配置されることを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１０１］
前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路の中の少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合することを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１０２］
少なくとも１つの導電性中間バスを更に含み、前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路は、前記少なくとも１つの導電性中間バスと結合することを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１０３］
前記複数の能動電気回路が、前記少なくとも１つの導電性中間バスを介して、前記少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成されることを特徴とする請求項１０２記載の装置。
［請求項１０４］
前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路が、テールをさらに含み、そして、前記少なくとも１つの差動対増幅器が、前記テールと結合することを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１０５］
前記複数の能動電気回路の各前記能動電気回路は、少なくとも１つの電極と、前記少なくとも１つの電極と結合する少なくとも１つの差動対増幅器と、を含むことを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１０６］
前記少なくとも１つの差動対増幅器の各々が１対のトランジスタを含み、そして、前記１対のトランジスタのソースが、共通接続にて接続されて、コモン・ソースを提供することを特徴とする請求項１０５記載の装置。
［請求項１０７］
前記１対のトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１０６記載の装置。
［請求項１０８］
前記トランジスタの各々は、電流制限抵抗器と直列接続されることを特徴とする請求項１０６記載の装置。
［請求項１０９］
前記少なくとも１つの差動対増幅器の各々が、テールと結合することを特徴とする請求項１０６記載の装置。
［請求項１１０］
前記テールは、トランジスタであり、そして、前記少なくとも１つの差動対増幅器の前記コモン・ソースが、前記テールのドレインと結合することを特徴とする請求項１０９記載の装置。
［請求項１１１］
前記テールのゲートが、カレント・ミラーにより駆動されることを特徴とする請求項１０９記載の装置。
［請求項１１２］
前記少なくとも１つの電極が、前記１対のトランジスタのうちの一つのトランジスタのゲートと結合することを特徴とする請求項１０６記載の装置。
［請求項１１３］
前記複数の能動電気回路が、行列配置で読み込まれ、前記行列配置の各々の行列要素が、前記複数の能動電気回路うち少なくとも１つの能動電気回路に対応し、各々の能動電気回路における前記１対のトランジスタのうち第１のトランジスタのドレインが、各々の行列要素における列出力と結合することを特徴とする、請求項１０６記載の装置。
［請求項１１４］
各々の能動電気回路における前記１対のトランジスタのうち第２のトランジスタが、負荷抵抗器と結合することを特徴とする請求項１１３の装置。
［請求項１１５］
前記行列配置の全ての列が、実質的に同時に読み込まれ、そして、前記行列配置の前記列が読み込まれる際に、前記行列配置の１つの行が活性化されることを特徴とする請求項１１３記載の装置。
［請求項１１６］
少なくとも２つの能動電気回路における前記１対のトランジスタのうち前記第１のトランジスタの前記ドレインは、各々の行列要素における前記列出力と結合することを特徴とする請求項１１３記載の装置。
［請求項１１７］
各々の能動電気回路における前記少なくとも１つの差動対増幅器の各々は、テールと結合し、行列配置の各々の行入力が、前記複数の能動電気回路の各能動電気回路のテールのゲートと結合することを特徴とする請求項１０６記載の装置。
［請求項１１８］
前記行列配置の各々の行入力が、前記複数の能動電気回路のうちの各々の能動電気回路のテールのゲートと結合することを特徴とする請求項１１７記載の装置。
［請求項１１９］
前記複数の能動電気回路のうち前記少なくとも１つの能動電気回路は、２つの電極と、差動対増幅器と、を含み、そして、前記２つの電極は、前記差動対増幅器と結合することを特徴とする請求項９９記載の装置。
［請求項１２０］
前記差動対増幅器が１対のトランジスタを含み、そして、前記１対のトランジスタのソースが、共通接続にて接続されて、コモン・ソースを提供することを特徴とする請求項１１９記載の装置。
［請求項１２１］
各々の電極が、前記１対のトランジスタの各トランジスタのゲートと結合することを特徴とする請求項１２０記載の装置。
［請求項１２２］
前記少なくとも１つの能動電気回路の読み出しが、前記２つの電極から信号の差異に基づくことを特徴とする請求項１２１記載の装置。
［請求項１２３］
１つ以上の多重化信号を読み出すための方法であって、
ある表面近くに装置を配置するステップであって、前記装置は、分散配置により、基板に配置される複数の能動電気回路を含み、前記複数の能動電気回路が、少なくとも１つの信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成され、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路は、電極と、前記電極に結合する差動対増幅器と、前記差動対増幅器と結合するテールと、を含み、前記テールは、行制御スイッチと結合し、前記差動対増幅器は、列出力と結合し、前記電極から信号を前記列出力に伝達するように、前記行制御スイッチを活性化することにより、前記差動対増幅器を活性化する、ステップと、
前記行制御スイッチに電圧を印加するステップと、
前記列出力において出力を読み込んで、前記１つ以上の多重化信号を提供するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
［請求項１２４］
前記複数の能動電気回路は、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と結合することを特徴とする請求項１２３記載の方法。
［請求項１２５］
前記複数の能動電気回路の各能動電気回路が、少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの隣接する能動電気回路と結合することを特徴とする請求項１２３記載の方法。
［請求項１２６］
前記少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続を介して、前記複数の能動電気回路から前記少なくとも１つの信号プロセッサに前記１つ以上の多重化信号を伝達するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１２５記載の方法。
［請求項１２７］
前記装置が、少なくとも１つの導電性中間バスをさらに含み、前記複数の能動電気回路のうち少なくとも１つの能動電気回路が、前記少なくとも１つの導電性中間バスと結合することを特徴とする請求項１２３記載の方法。
［請求項１２８］
前記少なくとも１つの導電性中間バスを介して、前記複数の能動電気回路から前記少なくとも１つの信号プロセッサに前記１つ以上の多重化信号を伝達することをさらに含むことを特徴とする請求項１２７記載の方法。
［請求項１２９］
前記電極は、前記差動対増幅器の第１のゲートに結合することを特徴とする請求項１２３記載の方法。
［請求項１３０］
前記装置が、第２の電極を含み、そして、前記差動対増幅器の第２のゲートが、前記第２の電極と結合することを特徴とする請求項１２９記載の方法。
［請求項１３１］
前記装置が、第２の電極を含み、そして、前記差動対増幅器の第２のゲートが、接地電位にバイアスされることを特徴とする請求項１２９記載の方法。
［請求項１３２］
前記テールが、カレント・ミラーを介して、前記行制御スイッチと結合し、そして、前記行制御スイッチを活性化することにより、前記カレント・ミラーをバイアスして、前記差動対増幅器を活性化することを特徴とする請求項１２３記載の方法。
［請求項１３３］
前記少なくとも１つの能動電気回路が、２つの能動電気回路を含み、前記２つの能動電気回路の各々が、各々の行制御スイッチと結合し、前記２つの能動電気回路が、共通列出力と結合し、前記共通列出力から前記出力を読み込む間、前記行制御スイッチの１つが活性化されることを特徴とする請求項１２３記載の方法。
本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、フレキシブルかつ伸縮可能な電子及び光電子装置である。 本発明に記載された原理による、電子構造体の製造方法及び設計の制限されない例である。 本発明に記載された原理による、電子構造体の製造方法及び設計の制限されない例である。 本発明に記載された原理による、電子構造体の製造方法及び設計の制限されない例である。 本発明に記載された原理による、電子構造体の製造方法及び設計の制限されない例である。 本発明に記載された原理による、膨張性本体の例である。 本発明に記載された原理による、膨張性本体の例である。 本発明に記載された原理による、電子構造体のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）図である。 本発明に記載された原理による、膨張性本体上の図５Ｂの電子構造体の配置である。 本発明に記載された原理による、電子構造体の例である。 本発明に記載された原理による、制限されない装置の実装例である。 本発明に記載された原理による、制限されない装置の実装例である。 本発明に記載された原理による、制限されない装置の実装例である。 本発明に記載された原理による、制限されない装置の実装例である。 本発明に記載された原理による、製造ウェハ上に複数の電子構造体を製造するための画像例である。 本発明に記載された原理による、製造された電子構造体を集積化する方法の例である。 本発明に記載された原理による、インピーダンス・ベースの接触センサであるセンシング素子の動作例である。 本発明に記載された原理による、インピーダンス・ベースの接触センサであるセンシング素子の動作例である。 本発明に記載された原理による、インピーダンス・ベースの接触センサであるセンシング素子の動作例である。 本発明に記載された原理による、インピーダンス・ベースの接触センサであるセンシング素子の動作例である。 本発明に記載された原理による、フレキシブル基板に配置されたセンシング素子を利用した実装例の結果である。 本発明に記載された原理による、フレキシブル基板に配置されたセンシング素子を利用した実装例の結果である。 本発明に記載された原理による、フレキシブル基板に配置されたセンシング素子を利用した実装例の結果である。 本発明に記載された原理による、多機能装置とシステムの制限されない例である。 本発明に記載された原理による、多機能装置とシステムの制限されない例である。 本発明に記載された原理による、多機能装置とシステムの制限されない例である。 本発明に記載された原理による、多機能装置とシステムの制限されない例である。 本発明に記載された原理による、多機能装置とシステムの制限されない例である。 本発明に記載された原理による、図１１Ｂの前記装置の拡大図である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、図１２の原理に基づく装置例をモデリングした結果である。 本発明に記載された原理による、ウサギの心臓から得られたＥＧＭの心外膜記録，温度及び歪みの読み出し値である。 本発明に記載された原理による、装置例である。 本発明に記載された原理による、装置例である。 本発明に記載された原理による、装置例である。 本発明に記載された原理による、多重化回路を持つフレキシブル高密度電極アレイとその測定結果である。 本発明に記載された原理による、蛇状の金属相互接続を持つ共形電極の高密度アレイである。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、バルーン・カテーテルの制限されない例と、これらのカテーテルを利用した測定結果である。 本発明に記載された原理による、回路要素の配置例である。 本発明に記載された原理による、回路要素を分散配置した制限されない例である。 本発明に記載された原理による、能動電気回路例である。 本発明に記載された原理による、能動電気回路の別の例である。 本発明に記載された原理による、図２１に示される能動電気回路の特徴を示す。 本発明に記載された原理による、複数の能動電気回路例である。 本発明に記載された原理による、複数の能動電気回路例である。 本発明に記載された原理による、能動電気回路例の特徴を示す。 本発明に記載された原理による、能動電気回路例の特徴を示す。 本発明に記載された原理による、複数の能動電気回路例である。 本発明に記載された原理による、複数の結合した能動電気回路のためのＤＣ動作点の例である。 本発明に記載された原理による、トランジスタの特性を示すグラフである。 本発明に記載された原理による、電流−電圧曲線である。 本発明に記載された原理による、ソース・フォロワとパス・スルー・トランジスタ・アレイ設計の模式図である。 本発明に記載された原理による、ソース・フォロワとパス・スルー・トランジスタ・アレイ設計の模式図である。 本発明に記載された原理による、ソース・フォロワとパス・スルー・トランジスタ・アレイ設計の模式図である。 本発明に記載された原理による、図３２Ａの模式図のための出力例である。 本発明に記載された原理による、図３２Ｃの模式図のための出力例である。 本発明に記載された原理による、神経アレイにおける単一ユニット・セルの例である。 本発明に記載された原理による、図３５のアレイからの出力例である。 本発明に記載された原理による、２×２の回路アレイの模式図例である。 本発明に記載された原理による、２×２の回路アレイの模式図例である。 本発明に記載された原理による、図３７Ａ及び３７Ｂの２×２アレイにおける出力例である。 本発明に記載された原理による、グラフィカル・ユーザ・インタフェース例の一連のスクリーン・ショット例である。 本発明に記載された原理による、測定結果を視覚化した別の例である。 本発明に記載された原理による、測定結果を視覚化した別の例である。 本発明に記載された原理による、ユーザ・インタフェースの別の例である。
様々な例の特徴及び利点は、図とともに述べる詳細な説明からより明らかとなるであろう。
以下、バルーン・カテーテル及び他の形式のカテーテルを利用する本発明のシステム、方法及び装置に係る様々な概念及び例に関するより詳細な説明を行う。そのシステム、方法及び装置は、高密度マッピングと、センシング素子の多重化読み出しのために利用される。開示された概念が、実施の特定の方法に制限されないため、上記で紹介され、以下に詳細に説明する様々な概念が、様々な手段で実施することができると解すべきである。特定の実施及び適用の例は、図示の目的を第一に提供されるものである。
本発明で利用した、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」という用語は、含むという意味であるが、これに限定されず、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」という用語は、含んでいるという意味であるが、これに限定されるものでは無い。用語「ｂａｓｅｄ ｏｎ」は、少なくとも部分的に基づくという意味である。
本発明で利用した、「ｄｉｐｏｓｅｄ ｏｎ」または「ｄｉｓｐｏｓｅｄ ａｂｏｖｅ」という用語は、少なくとも部分的に組み込まれる（うめこまれる）という意味を含むものとして定義される。
フレキシブルかつ伸縮可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）電子機器は、強固な電子機器では、不可能な、見つけることが当たり前の多数の適用先に利用できる。ある例では、脳表面、または心臓組織の部分におけるＥＥＧデータをマッピングするためフレキシブルな神経アレイがある。強固な電子機器では、そのような表面に合わせることが出来ない。
既存のシステムでは、脳または心臓の表面のような環境に適した組み込みを提供することがうまくいかない。そのようなシステムでは、（例えば、高密度マッピングを介して）高空間分解能で、関連パラメータに高速にアクセスする場合などで顕著となる。
本開示により、フレキシブル基板と、基板に配置された中間バスと、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子を含む、医療診断及び／または治療のための幾つかの装置例を提供する。複数のセンシング素子は、中間バスに結合される。複数のセンシング素子及び中間バスは、センシング素子が、フレキシブル基板上の最小曲率及び／または曲げ領域に配置されるように、フレキシブル基板上に配置される。
ある例では、センシング素子は、少なくとも１つの中間バスの一端近くに、密に充填されたアレイ状に配置される。例えば、センシング素子は、各々のセンシング素子が、単一の中間バスと接続または通信する電気接続を含んで、四角形、円形、三角形、ダイヤモンド形状の配置、または任意の他の密に充填された配置で形成される。
ある例では、フレキシブル基板は、膨張性本体の一部である。フレキシブル基板または膨張性本体は、適宜任意のフレキシブル及び／または伸縮可能な材料から形成される。制限の無い例では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン、及びナイロンを含む。
ある例では、可膨張本体は、カテーテルの一端近くに配置された拡張可能部（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）として構成することが可能である。制限の無い例において、膨張性本体は、バルーン・カテーテルである。例えば、膨張性本体は、円筒形態、円錐形態またはドッグボーン形態、玉ねぎ形態（例えば、Ｘ軸とＹ軸方向が異なる曲率を示す形態）、または樽形態を持つバルーンである。別の例では、膨張性本体は、複合形状を持っても良い。例えば、膨張性本体は、一定部分において丸みが有っても、平らになっている少なくとも一部分を有しても良い。別の例では、膨張性本体は、拡張されるかつぶれる平らで伸縮性のある部分として構成しても良い。ある実施例では、膨張性本体のそのような平らな部分は、例えば、組織内腔の一部として、組織の一部と実質的に完全接触するように配置されても良い。
ある例では、膨張性本体が、カテーテルの先端が、膨張性本体の実質的に平らにされた末端領域を超えて突出しないように、カテーテルに取付けられる。例えば、先端を超えて延びるカテーテルを通常持つ膨張性本体が、首状部が内側に飛び出すように、反転される。反転された可膨張本体は、カテーテルの内部同軸導線（ｉｎｎｅｒ ｃｏａｘｉａｌ ｇｕｉｄｅｗｉｒｅ）に張り付き、カテーテルの先端が、膨張性本体の実質的に平らにされた部分を超えて延びないように、カテーテル上に取付けられる。内部導線は、反転された膨張性本体を利用するために延ばされ、その後引き込まれて平らにされた表面を形成する。
ここに記載された任意の例における原理による、組織内腔の制限されない例は、制限されるものでは無いが（動脈または静脈を有する）血管または臓器の中空部内の空洞のように、筒状組織構造内に腸、口空洞、心臓、腎臓または耳道等のチャネルを有している。
ある例では、中間バスは、センシング素子と外部回路の間の電気通信を容易にする導電部を有する。例えば、その外部回路は、信号プロセッサを含む。高い導電性が有益となる適用例では、制限されるものでは無いがアルミニウムまたは（銅、銀、金、プラチナ、亜鉛、ニッケル、クロム、パラジウム、またはそれらの組み合わせを含む）遷移金属、及び任意の適用可能な金属合金（炭素を含む合金を含む）、等の金属又は金属合金が利用されても良い。適切な導電性材料は、半導体ベースの導電性材料、（例えば、シリコン・ベースの導電性材料）、インジウムスズ化合物、または（ＧａＡｓを含む）第ＩＩＩ属−第ＩＶ属の導電体を含んでも良い。
別の例では、中間バスは、そのような導電部と非導電部を有する。そのような非導電性部は、中間バスの対称形状及び／または重量配分を得るため、中間バスとセンシング素子のシステムに機械的安定性を導入するため、センシング素子からのコネクタと中間バスの間の接続における歪みを減少または無くすため、電気的及び／または機械的安定性の性能を示す導電部をカプセル化するため、及び／または医療診断及び／または治療手順において利用するシステムに加えられる外部歪みから導電部を隔離するため、に利用される。非導電性部は、制限されるものでは無いが、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはポリウレタンのような、高分子材料である。適用可能な高分子材料の他の制限されない例では、プラスチック、エラストマ、サーモプラスチック（熱可塑性）・エラストマ、エラスト・プラスチック（弾性可塑性物）、サーモスタット、サーモプラスチック（熱可塑性物）、アクリレート、アセタールポリマ、生分解性ポリマ、セルロースポリマ、フッ素ポリマ、ナイロン、ポリアクリロニトリルポリマ、ポリアミド−イミドポリマ、ポリアリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、共重合ポリエチレン、改質ポリエチレン、ポリケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド類、ポリフェニレンサルファイド類、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン系樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂またはこれらの材料の任意の組み合わせを含む。ある例では、ポリマは、ＤＹＭＡＸポリマ（ダイマックス・コーポレーション、トリントン、コネチカット州）または他の紫外線硬化性ポリマである。
ある例では、複数のセンシング素子は、制限されるものでは無いが、（バイポーラ電極を有する）インピーダンス・センサ、横歪みセンサ、温度センサ、心内電位図（ＥＧＭ）センサ、マイクロＬＥＤを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）、（スイッチを含む）トランジスタ、マルチプレクサ、記録電極、（ＲＦアブレーション電極を含む）無線周波数（ＲＦ）電極及び／またはインピーダンス・ベースの接触センサを含む）接触センサを有する。
ある例では、複数のセンシング素子は、異なるセンサ形式の組み合わせを有する。ある例では、複数のセンシング素子は、ペーシング電極、ＥＧＭ電極及びバイポーラ電極のような部品を有する。別の例では、複数のセンシング素子は、インピーダンス電極及び接触センシング電極のような部品を有する。別の例では、複数のセンシング素子は、アブレーションを実施する部品のような、電力制御部品を有する。別の例では、複数のセンシング素子は、例えば、バッファリングするため、または信号利得（ゲイン）を得るために、局在化した信号振幅を取得する部品のような、能動部品（ａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を有する。センシング素子が能動部品を含む任意の例において、能動部品の活性化と能動部品からの測定値が、多重化される。
ここに記載された原理による任意の例において、電極を含む、センシング素子は、屈曲性及び／または伸縮性を有して配置された表面の形状及びまたは動きに合わせるような、共形部品（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）として形成される。
本発明に記載されたシステム及び装置の例は、フレキシブル基板に埋め込まれたセンサ電子機器（センシング素子）の薄い、共形アレイを利用している。そのようなフレキシブル基板の制限されない例は、シリコンまたはポリウレタン基板を含む。本発明に記載された原理により、ここに記載されたシステム及び装置の例が、制限されるものでは無いが利用可能なシート及びバルーン（膨張性本体）のような、フレキシブル基板上に、半導体ベースの電子機器に沿って共形センサを集積化する。本発明に記載されたシステム及び装置の例は、システムまたは装置ボード上に増幅、論理及びスイッチング能を集積化することを容易にし、これにより、センシングの最適化及び装置またはシステム内の配線領域を最小化する。
医療診断及び／または治療用装置を製造するための方法を、説明する。センサ素子が、膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、例示の方法では、複数のセンシング素子に結合する中間バスを提供するステップ、膨張性本体の領域周辺に中間バスを配置するステップ、膨張性本体の末端部に複数のセンシング素子を配置するステップ、を含む。
本発明に記載された任意の例において、最小曲率領域は、膨張性本体の低及び／または最小歪み領域に対応及び／または近くに存在する。例えば、フレキシブル基板は、膨張性本体の一部であり、最小曲率領域は、収縮状態における膨張性本体の低及び／または最小歪み領域に対応及び／または近くに存在する。
ある例では、最小曲率領域は、膨張性本体の繰り返し折り畳む際の特性、及び別の種類のフレキシブル基板の屈曲または曲げ特性を決定するような、膨張性本体の応力歪み特性の理解に基づいて決定される。別の例では、フレキシブル基板の応力歪み特性の有限要素解析（Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ）により、機械的な最適化を可能とする。本発明に記載されたセンシング素子、中間バス、能動電気回路及びフレキシブル相互接続のような、機能的素子（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）は、フレキシブル基板上の、（膨張性本体を含む）伸縮可能な基板の最小曲率領域に、配置される。これにより、手術中における故障モード（ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ）が最小化される。別の例では、膨張性本体において、機能的素子を最小曲率領域に、または近くに配置することにより、組織の関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）近くで利用される前に、組織内腔（ｔｉｓｓｕｅ ｌｕｍｅｎ）に導入される時、故障モードが、手術中に最小化される。別の例では、本発明に記載された回路素子の分散配置により、表面に対するシステムまたは装置の適応性を助けるために、曲げまたは屈曲応力が影響する領域から離れたフレキシブル基板の領域に配置される。
医療診断及び／または治療用装置を製造するための方法例において、本発明に記載された膨張性本体の領域周辺に中間バスを配置するより前に、キャリア基板から中間バスと複数のセンシング素子を抜き取ることを含む。ある例では、膨張性本体の領域周辺に中間バスを配置することにより、溶けるテープ（ｄｉｓｓｏｌｖａｂｌｅ ｔａｐｅ）・バッキングを利用する結合バスを適用することを含む。
ある例では、複数の電極素子は、バイポーラ電極、心内電位図（ＥＧＭ）電極、記録電極、及び（ＲＦアブレーション電極を含む）無線周波数（ＲＦ）電極を有する。
ある例では、ここに記載された原理により、任意のシステムまたは装置により、（本発明に記載された任意のポリマ材料を含む）ポリマ材料のような、カプセル化材料によって全体または少なくとも一部がカプセル化される。カプセル化材料は、任意の電子または他の種類の部品を含む、本発明に記載されたシステムまたは装置の少なくとも１つ部品において、薄く引き伸ばされるか、平坦化されるか、ケースに入れられて利用される。例えば、ここに記載された原理により、任意のシステムまたは装置を製造する方法は、システムまたは装置をカプセル化するステップを含む。ある例では、カプセル化材料が、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、中間バスと、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子とを含む装置上に配置、または適用される。様々な例において、カプセル化材料は、単に複数のセンシング素子、及び／または中間バス上に配置、または適用される。ある例では、ポリウレタンは、カプセル化材料として利用される。別の例では、カプセル化材料は、フレキシブル基板のために使われる材料と同じ材料である。本発明に記載されたシステムまたは装置の任意の箇所をカプセル化することは、システムまたは装置の機械的な安定性と強固性を高める、またはシステムまたは装置を利用している間に加わるストレスまたは歪みに対してシステムまたは装置の電気部品の電気的性能を維持することに役立つ。
ある例では、ここに記載された原理により、任意のシステムまたは装置は、膨張性本体上に配置される。システムまたは装置の機能層が、システムまたは装置の中立機械平面（ＮＭＰ）または中立機械表面（ＮＭＳ）に置かれている。ＮＭＰまたはＮＭＳは、システムまたは装置のための装置層の厚さを介して、任意に加えられた歪みが、最小化または実質的に０となる、位置に置かれる。ある例では、本発明に記載された原理によるシステムまたは装置の機能層が、複数のセンシング素子、及び／または中間バスを含む。
ＮＭＰまたはＮＭＳの位置は、システムまたは装置の様々な層において、歪み分離を支持する材料の導入を通して、システムまたは装置の層構造に関連して変化する。様々な例において、本発明に記載されたポリマ材料は、歪み分離材料として提供するために導入される。例えば、上記のカプセル化材料は、たとえば、カプセル化材料の種類及び／または厚さが様々であることに応じて、ＮＭＰまたはＮＭＳを位置付けるため、例えば、本発明に記載された機能層上（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｌａｙｅｒ）に配置されたカプセル化材料の厚さは、機能層にＮＭＰまたはＮＭＳの位置を変えることができる、システムまたは装置全体の厚さに関して機能層を押圧するために、修正（例えば、減少または増加）しても良い。別の例では、カプセル化の種類は、カプセル化材料の弾性（ヤング）率の任意の差を含んでいる。
別の例では、歪み分離（ｓｔｒａｉｎ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を提供し得る材料の中間層の少なくとも一部分を、機能層に関してＮＭＰまたはＮＭＳの位置づけるために、機能層とフレキシブル基板の間に配置することができる。ある例では、中間層は、本発明に記載された任意のポリマ材料、エアロゲル材料または弾性機械的な特徴を適用可能な任意の他の材料から形成される。
本発明に記載された原理に基づき、ＮＭＰまたはＮＭＳは、限定されるものでは無いが機能層のような、歪み感応部品（ｓｔｒａｉｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を有するシステムまたは装置の層の近くに、一致または隣接して配置される。もし、加えられた歪みのレベルに応じて壊れやすい場合、またはその性能が悪化する場合、その層は、「歪み感応（ｓｔｒａｉｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）」であることを考慮することが可能である。ＮＭＰまたはＮＭＳが、歪み感応部品と一致した場所にあるよりむしろ歪み感応部品の近くにある例において、ＮＭＰまたはＮＭＳの位置は、歪み分離層の無い歪み感応部品に加えられる歪みを実質的に下げるように、歪み感応部品に対し機械的な利点を提供するものである。様々な例において、ＮＭＰまたはＮＭＳ層は、例えば、膨張性本体が膨張する際に、加えられた歪みによる歪み感応部品における歪みを少なくとも１０％、２０％、５０％または７５％に減少させるように、歪み感応部品の近くに置くことが考慮される。
制限されない例によれば、（制限されるものでは無いが、厚さ凡そ５０μｍから１００μｍの薄いポリイミドまたはエラストマ製基板のような）基板の中立機械面に埋め込まれた、（約２５０ｎｍのサイズの）超薄型共形ナノ薄膜センサ（ｕｌｔｒａｔｈｉｎ ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｎａｎｏｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｎｓｏｒｓ）は、凡そ１ｍｍより小さい曲率半径に対し顕著な機械的耐性を許容するものである。
様々な例において、カプセル化材料及び／または中間層材料は、機能層を含む、歪み感応部品と一致する場所に配置される。例えば、カプセル化材料及び／または中間層材料の部分に、機能層内の位置を含む歪み感応部品を点在させる。
ある例では、ここに記載されたシステム、装置及び方法により、医療診断及びまたは治療の間に組織に対する治療法の種類を管理することに利用される。そのシステム、装置及び方法により、膨張性本体と、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング素子で形成するフレキシブル基板とを有する装置、または、フレキシブル環状相互接続と、フレキシブル環状接続に結合する複数の電極とを有する伸縮可能な電子システムに基づいている。その伸縮性のシステムは、膨張性の本体上に配置される。例えば、ここに記載された任意の膨張性本体は、カテーテルの末端部近くに配置され、治療法の種類により、医療診断及び／または治療の際に、組織の領域に導入される。ある例では、治療法の種類は、カテーテルの軸を通して導入される。ある例では、治療は、アブレーション療法及び／または薬剤管理であっても良い。アブレーション療法の制限されない例は、冷凍アブレーション、レーザ・アブレーション、及び高強度超音波を含む。
組織上で医療診断及び／または治療を行う方法の例は、膨張性本体、結合バス、結合バスと結合する複数のセンシング素子により形成するフレキシブル基板を有する装置を組織に隣接して配置することを含む。複数のセンシング素子のうちの１つ以上は、接触センサを含む。結合バスは、膨張性基板の末端部近くに配置され、複数のセンシング素子は、センシング素子が、膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、膨張性本体周辺に配置される。その方法は、複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子の測定値を記録するステップを含む。その測定値は、組織の一部の状態の指標を提供する。
ある例では、その測定値は、組織の病状の指標を提供することに利用される。別の例において、その測定値は、複数のセンシング素子のうち少なくとも１つのセンシング素子により組織の接触状態の指標を提供することに利用される。
機器及びユーザ・インタフェースの例は、（制限されるものでは無いが組織内腔のような）表面近くに配置される複数のセンシング素子または能動電気回路の測定結果の画像を表示することに利用できる。ある例では、本発明に記載された機器及びユーザ・インタフェースは、表面と複数のセンシング素子または能動電気回路との間の接触をマッピングするために利用される。その測定値またはマッピング・データは、複数のセンシング素子または能動電気回路を支援する膨張性本体と表面との間の接触の程度を示す画像を提供することに利用される。機器及び／またはユーザ・インタフェースの例では、ここに記載されたシステム、方法または装置の任意の例を利用することができる。
また、装置の例により、組織の医療診断及び／または治療の間に表面近くに配置される複数のセンシング素子または能動電気回路による測定結果の画像を表示するために説明される。この例では、その装置は、機械可読な命令を格納するメモリと、機械可読な命令を実行するための１つ以上のプロセッサ・ユニットとを有する。機械可読な命令の実行により、測定結果の画像の表示を行う。その画像は、複数の第１の指標と複数の第２の指標を含む。第１の指標の各々は、しきい値より下の信号を測定する複数のセンシング素子（または能動電気回路）のセンシング素子に対応する。第２の指標の各々は、しきい値より上の信号を測定する複数のセンシング素子（または能動電気回路）に対応する。
ある例では、しきい値より下の測定値は、複数のセンシング素子（または能動電気回路）のうち対応するセンシング素子が、組織と接触していないことを示す指標として利用される。
ある例では、しきい値より上の測定値は、複数のセンシング素子（または能動電気回路）のうち対応するセンシング素子が、組織と接触していることを示す指標として利用される。
ある例では、第１のしきい値より下の測定値が、センシング素子に対し「非接触」または「測定不可」の状態を示すために利用される。別の例では、第２のしきい値より上の測
定値が、センシング素子に対し「接触（完全接触）」または「測定可」の状態を示すために利用される。別の例では、第１のしきい値と第２のしきい値の間の測定値は、センシング素子（または能動電気回路）に対し「接触不良（不完全接触）」または「測定不良」の状態を示すことに利用される。
ある例では、第１の空間画像の各々または第２の空間画像の各々は、対応するセンシング素子が、しきい値より上の信号を測定する場合、第１の指標を表示する。別の例において、第１の空間画像の各々または第２の空間画像の各々は、対応するセンシング素子が、しきい値より下の信号を測定する場合、第２の指標を表示する。
ある例では、ここに記載されたシステムが、表面との接触をマッピングするために利用される。そのシステムは、膨張性本体と、膨張性本体に結合する複数の電極と、複数の電極に電気的に結合する電子ディスプレイと、を有する。電子ディスプレイは、膨張性本体上の複数の電極の空間的定位を視覚的に再生することを提供する。また、その電子ディスプレイは、電極により生成された電気信号における変化に応じて複数の電極における電極の視覚的属性を変化させる。電気信号の変化は、表面に関する電極の接触状態を識別することに利用される。
ある例では、視覚的属性は、２値の画像または定量的画像となる。
別の例では、本発明に記載された能動電気回路またはセンシング素子は、フレキシブル相互接続と、フレキシブル相互接続と結合する複数のインピーダンス・ベースの電極ペアとを含む。その電極ペアは、電極ペアの二つの電極の間のインピーダンスを測定するように構成されている。
例えば、組織が、心臓組織であり、内空洞は、対象の肺動脈である。
例を用いて記載される本開示により、冷凍バルーンアブレーション過程を含む、膨張性及び／または拡張可能本体を利用する医療診断及び／または治療の過程に関連する接触センシングの有用性を示す結果を示す。
ここに開示されたシステム及び装置の例は、フレキシブル基板上に配置された、１以上の電極、フォトダイオード、サーミスタ、マイクロＬＥＤ、及び／または力センサ、または１以上の電極のアレイ、フォトダイオードのアレイ、サーミスタのアレイ、マイクロＬＥＤのアレイ、及び／または力センサのアレイを含む、部品の融合したもので良い。ここの原理によるシステム及び装置は、医療装置産業における幅広い適用範囲を持つ。
冷却熱エネルギー（ｃｒｙｏｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ）に基づく治療法の例により、不整脈を含む、特定の病状を治療するための無線周波数（ＲＦ）に代替アブレーション治療法を示す。冷凍バルーンシステムは、液相から気相へ亜酸化窒素（ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ）の遷移を介して冷却熱エネルギーを伝達することが可能である。この導入例では、液相から気層への亜酸化窒素の遷移が、冷凍アブレーション過程における圧力の増大を伴う−５０℃への温度低下により生じる。肺静脈の隔離が、発作性のＡＦ患者におけるアブレーションのための器質的な目標（ｓｔｒｕｃｔｕａｌ ｔａｒｇｅｔ）となる。肺静脈空洞近くを隔離することは、冷凍バルーンを伴う効果的な傷害情報（ｌｅｓｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を得ることを支援する。
本発明の様々な制限されない例で提供される共形電子機器は、（バルーンとシートを含む）ポリマ及びエラストマ製の表面と接着し、信号の減衰を引き起こすこと無く、カテーテル・チューブの末端から機械的に広げられる。本発明に記載された実装例は、高密度配置されたセンシング素子において心内膜及び心外膜の空間の生体内で利用されるように、複数のセンシング様式を容易にするものである。本発明に記載された電子機器の低い撓み剛性（ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）は、ピンまたは別の接着剤を必要とすること無しに、（心臓のような）柔らかい組織に対し強い共形接触（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）を容易にするものである。従って、心房内の高密度マッピングが、与えられ、ＣＦＡＥを基礎とするメカニズム中の洞察を行うことが、ロータ析と、持続的なＡＦの前面における波形の分析とを含めて、許容される。本発明に記載された実装例では、電気的マッピング時間を顕著に削減して、ＡＦメカニズムの存在を検出することに利用される一方で、アブレーション過程中に、安全上のリスクを減らし、治療の結果を改善するものである。
膨張性本体の例は、バルーン・カテーテルの種類に関してここに記載される。しかしながら、膨張性本体は、制限されるものでは無いが、ここに記載されたシステム、方法及び装置が適用される。ここに記載された伸縮可能な電子システム上の（拡張可能本体を含む）膨張性本体の任意の種類に適した原理が、開示されるということを理解される。
図１Ａ〜１Ｆは、本発明に記載された原理に基づいて実装されるフレキシブルかつ伸縮可能な光電子装置例である。図１Ａは、本発明に記載された様々な例で実装されるＰ型（右）及びＮ型（左）金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の顕微鏡画像である。図１Ａの下枠は、Ｉ−Ｖ特性と伝達特性を含む、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴの特性である。図１Ｂは、２５μｍポリイミド基板上のＮ型及びＰ型トランジスタ（左）、ＣＭＯＳインバータ（右）及び３段リング・オシレータ（中央）を含む、様々な例を実装するフレキシブル装置例である。図１Ｃは、プラスチック基板上に配置された３次元多層能動電気回路例であり、図１Ｄは、エラストマ基板上の２次元波状、伸縮可能なＣＭＯＳ回路の例である。図１Ｄに示された波状の伸縮可能な実装例は、基板中央で押し下げることにより、その形状が変形される。図１Ｅは、本開示にける模式図例に基づいて、曲げられたまたは飛び出た相互接続を持つ、変形（最上部）及び非変形（底部）のＣＭＯＳインバータ・アレイの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。本開示における実装例では、厚さ凡そ１ｍｍであるエラストマのような、薄いエラストマ上に存在している。図１Ｆは、様々な伸縮可能な例に基づいて、３６０度及び７２０度ねじれた状態における蛇状の飛出し相互接続を介して、接続されるＧａＡｓのｉＬＥＤアレイの実装例である。図１Ａ〜１Ｆに示された相互接続、基板及び能動電気回路または能動電気回路の構成部品の各々が、診断及び／または治療目的のため、本発明に記載された原理によるシステム、方法及び装置例において実装される、構成部品を示している。
制限されない例において、本発明に記載されたシステム、方法及び装置の例の高解像度マッピング能力により、"コンプレックス細分化心房電位図"（ＣＦＡＥ）、ロータ及び持続的なＡＦとその治療の基礎を成す原因の理解を深める助けとなっている。例えば、ＣＦＡＥは、近傍の駆動力（ロータ）からの急速な電気活動を示すと信じられている。この知識は、制限されるものでは無いが心室細動を含む、他の複雑な不整脈を診断し、治療するために実装される。本発明で開示されたシステム、方法及び装置の例は、不整脈のより短く、安全で、より効果的な診断及び治療を行うための道筋を提供するために利用される。
図２Ａ〜２Ｄは、本発明に記載された原理に基づく、製造方法及び設計の制限されない例である。本開示の様々な例により提供される高密度マッピング技術は、超薄かつ、フレキシブルで伸縮可能な単結晶ナノ材料に適用可能な微細製造加工技術を利用して達成される。これらの工程は、図２Ａで示すように、（１１１）シリコンの高品質単結晶ウェハ（最上部）、（１００）シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）（中央）、またはエピタキシャル成長ＩＩＩ−Ｖ属半導体（底部）を含む、シリコンに基づくものである。リソグラフィ及び様々なエッチング技術が、複雑なパターンを定義するために、様々な例に適用され、製造ウェハから（例えば、数１００ｎｍの厚さの）超薄膜に実質的に利用されている。
利用されたナノ構造は、転写技術を利用してフレキシブル基板に集積化される。図２Ｂは、幾つかの実施例において、ファン・デル・ワールス力を介してナノ材料を回復する（ポリ）ジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）と呼ばれる柔らかく、ゴム状のスタンプで始まる転写プロセスである。図２Ｂの最上枠で示すように、スタンプは、製造ウェハから製造した構造を抜き取るために利用される。図２Ｂの底枠に示すように、スタンプは、本発明に記載されたフレキシブル基板のような、第２の基板と、第２の基板上に置かれた製造された構造とに接触する。この転写プロセスは、平らなスタンプを利用する仕切られたナノ薄膜センサの大部分の領域上に、または構造化されたスタンプを利用する選択的な領域上で実行される。抜き取られたナノ薄膜センサは、（図２Ｂの底枠に示す）微細スケールの精度で所定の位置に選択的に配置される。より良い接着強度と高い歩留を実現するため、接着剤が、フレキシブル基板に製造された構造を実装するために利用される。例えば、ポリイミドまたはエポキシのような、接着層が、接着剤として利用される。その概念を曲面上で示す代表するＧａＡｓナノ薄膜アレイの画像が、図２Ｃの挿入図に示される。図２Ｄは、「矢筈模様（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）」構造（図２Ｄの最上部枠）、曲げられた構造（図２Ｄの中枠）及び非コプレーナ型蛇状構造（図２Ｄの底枠）を含む、本発明に記載された電子構造体を形成するために利用されるナノ構造の例である。
図３Ａ及び３Ｂは、本発明に記載された原理による、システム、または装置に適用可能な膨張性本体の制限されない例である。図３Ａは、収縮した状態における膨張性本体３００であり、図３Ｂは、部分的に膨張した状態における膨張性本体３００である。また、膨張性本体は、実質的に平らな部分、例えば、バルーンの他の領域に比較して少ないまたは最小曲率の部分３０４を含む（図３Ｂ参照）。この制限されない例では、膨張性本体は、バルーンである。上記の通り、膨張性本体は、円筒形態、円錐形態、ドッグボーン形態、「玉ねぎ」形態（すなわち、Ｘ及びＹ方向に異なる曲率を示す形状）、または樽形態を持つ。別の例では、膨張性本体これらの形状の任意の組み合わせを持つ。
図３Ｂの制限されない例において、膨張性本体３００は、カテーテル３０２上に配置される。図３Ａに示すように、カテーテル３０２の内部導線は、組織内腔で配置するための膨張性本体を収縮するために引き伸ばされる。図３Ａに示すように、カテーテル３０２の内部導線は、膨張性本体を膨張させるため、及び実質的に平らな表面３０４を形成するために引き込まれる。膨張性本体３００は、完全に膨張した際に、より円形になる。本発明に記載された原理により、表面のマッピングを行うための方法の例において、膨張性本体は、マッピングのために利用される一方で、部分的に膨張するだけである。部分的に膨張した状態において、実質的に平らな表面３０４のほとんどが、マッピングされる細胞または他の表面の近くに配置され、実質的に接触させられる。
図４は、本発明に記載された原理による、電子構造体４００のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）図の制限されない例である。電子構造体４００は、中間バス４０２及びセンシング素子４０４を含む。中間バス４０２は、多くのセンシング素子４０４と結合する。例えば、図４に示すように、中間バス４０２は、電子構造体４０４の四分円において、センシング素子４０４と結合する。
図４の制限されない例において、電子構造体４００は、４つの中間バス４０２を含む。その各々が、多くのセンシング素子４０４と結合し、４つの四分円に配置される。別の例では、電子構造体は、１つの中間バス、２つの中間バス、３つの中間バス、またはそれ以上の中間バスから形成される。また、センシング素子は、異なった対称性を持って配置される。
図４の例で示す通り、中間バス４０２の一部は、結合構造４０６と結合する。他の例では、結合構造４０６は、削除される。結合構造４０６は、非導電性ポリマ・ベースの材料を含む、非導電性材料から形成される。
図５Ａは、膨張性本体５０２上の（図５Ｂに示す）電子構造体５００の配置例である。図５Ａに示す通り、電子構造体５００は、膨張性本体５０２表面の末端領域に配置される。この例では、電子構造体５００は、（図３Ｂに示すような）膨張性本体５０２の実質的に平らな部分に配置される。電子構造体５００の中間バス５０４の一部は、膨張性本体５０２の末端領域周辺に配置され、センシング素子５０６は、末端領域に近い膨張性本体上にアレイ状に配置される。
図５Ａ及び５Ｂの例で示す通り、電子構造体５００は、膨張性本体５０２の末端領域周辺に配置された結合構造５０８を含む。結合構造５０８は、キャリア基板から抜き取られて、及び／または膨張性本体上に配置される一方で、電子構造体に機械的な安定性を提供するために利用される。また、結合構造５０８は、膨張性本体を持つ電子構造体５００を整列することを助ける。例えば、結合構造５０８は、膨張性本体が取り付けられるカテーテルの一端周辺に配置される中空リング構造として形成される。
図５Ａの例を含む、本発明に記載された幾つかの例は、膨張性勢本体の一部であるフレキシブル基板上に配置される電子構造体に関連して説明される。しかしながら、フレキシブル基板は、膨張性本体に限定されるものでは無い。すなわち、他の例では、電子構造体は、可膨張本体の一部ではないフレキシブル基板上に配置される。例えば、中間バス及びセンシング素子を含む、電子構造体は、パッチ、包帯、または他の実質的に平坦な構造の一部であるフレキシブル基板上に配置される。
図６Ａ〜６Ｄは、本発明に記載された原理による、装置の制限されない実装例である。図６Ａは、膨張状態における膨張性本体６０２である。少なくとも２つの中間バス６０４及び多くのセンシング素子６０６は、膨張性本体６０２の末端部分、またはその近くで、膨張性本体表面部分の上に配置される。
図６Ｂは、図６Ａに示された装置の異なる斜視図である。図６Ｂは、冷凍アブレーション装置を含む、他の診断及び／または治療装置が、配置されたポート６１０である。
図６Ｃは、部分的に膨張した状態におけるその装置である。図６Ｄは、収縮した状態におけるその装置である。図６Ｃ及び６Ｄは、膨張性本体が、収縮した際に、（様々なセンサを含む）センシング素子及び（中間バスを含む）相互接続がどのように圧縮されるかを示す。図６Ｃに示す通り、センシング素子を含む膨張性本体の末端部分は、異なった収縮段階において、膨張性本体の他の部分より少なく曲率を持っている。
本発明に記載された任意の例によって、電子構造体は、本発明に記載されたプロセスにより製造される。電子構造体のセンシング素子は、ユニポーラ電極またはバイポーラ電極を含む、電極と、接触センサまたは他の種類のセンサと、集積回路とを含んで製造される。図２Ｂ及び２Ｃに関して説明した通り、柔らかい、弾性スタンプを利用する対象となる基板上から取り除かれ、そして配置され、膨張性本体上に移動させられる能力により、電子構造体は、印刷可能となる。この製造アプローチは、（制限されるものでは無いが異常な、心房の表面の粗さのような）異なる輪郭を持つ組織内腔に適合させる機械的な屈曲性のための超薄回路のレイアウトを容易にする。また、この製造アプローチにより、単一システムを利用して、いろいろな形態のセンシングを行う能力を促進する。制限されない例の通り、単一システムは、本発明に記載された例による電子構造体と、制限されるものでは無いが冷凍アブレーション装置のような、別の診断及び／または治療装置と、を含む単一カテーテルである。
図７は、製造ウェハ上の多数の電子構造体の製造のための画像例である。電子構造体例の各々は、少なくとも１つの中間バス７０４と、少なくとも１つのセンシング素子７０６のアレイとを含む。電子構造体は、製造ウェハ上の、図７に示されるような、充填配置で製造される。ある例では、リソグラフィ・プロセス及び垂直トレンチ・ウェット・エッチング技術が、制限されるものでは無いが約０．１ｍｍ×０．１ｍｍの面積と１〜５μｍの厚さを持つチップレットのような、「錨」構造を介して基礎となる製造ウェハに繋ぎとめたままにする、独立したチップレットを生成するために利用される。このプロセスは、中間バス及び（電極、接触センサ及び他のセンサを含む）センシング素子と、集積回路とを生成するために利用される。これらの構造は、スタンプを利用することのような、製造ウェハから抜き取り、膨張性本体、パッチまたは包帯の一部を含むフレキシブル基板のような、対象基板上に配置されることが可能なように、印刷可能である。
図７に示す通り、電子構造体は、結合構造７０８とともに製造される。結合構造７０８は、非導電性材料から形成される。ある例では、結合構造７０８は、スタンプを利用する抜き取りの間に電子構造体に機械的安定性をもたらすことを支援する。ある例では、結合構造７０８は、膨張性本体に配置される際、電子構造体を整列することを助ける。別の例では、結合構造７０８は、導電性部を含む。これらの導電部は、電子構造体のある部分に配置されるセンシング素子が、電子構造体の異なる部分に配置されるセンシング素子及び／または中間バスと電気的に結合するように、導電性の配線経路として利用される。
図８は、より多くのセンシング素子を持つ集積化した電子構造体８６０を形成する製造された電子機器８２０及び８４０を集積化する方法例である。例えば、電子構造体８２０は、電子構造体８４０に関連して回転され、集積化した電子構造体８６０を提供するために共に結合される。集積化した電子構造体８６０は、膨張性本体、パッチ、包帯または他のフレキシブル構造の一部のような、フレキシブル基板上に配置される。また、集積化した電子構造体８６０の中間バスは、集積化した電子構造体８６０を形成する複数のセンシング素子からの信号が、センシング素子における測定値から１つ以上の多重化信号を提供
するために読み込まれるように、１つ以上の信号プロセッサと結合する。
ある実装例では、図４〜８の電子構造体は、表面のマッピングのために利用される。図４〜８の電子構造体に基づくシステム及び装置の例は、表面の高密度マッピングを得るために利用される。すなわち、本発明に記載された原理による、マッピングの実装は、表面上のまばらな点における電気的な情報を集めるためにバイポーラ電極のまばらなアレイを利用する電気マッピング・カテーテルまたは他のシステムと比較して、より大きなマッピング能力とＳ／Ｎ比の向上をすることが出来る。バイポーラ電極のまばらなアレイに基づくシステムにおいて、多数の、連続的な記録は、ソフトウェアを介して、関心領域に亘る電気活動の静的な画像を提供するために、重ね合される。この連続したアプローチは、医療適用下において時間が掛かり、（心房の一部をマッピングするために利用している間に発作が起こるリスクのような）臨床の合併症のリスクを増大させる。本発明に記載された原理によるシステムまたは装置を利用するマッピングの実装は、表面の動的で、高密度なマップを提供するために、関心表面のサンプリングしたデータ点の密度から１つ以上の多重化信号を提供する。
制限されない例の通り、本発明に記載された原理によるシステムまたは装置は、（制限されるものでは無いが心臓組織のような）表面を適切な接触フィードバックでマッピングするために、凡そ４８〜６４／ｃｍ2の充填密度の範囲で配置されたセンシング素子を示す。
表面の電気的マッピングに加えて、本発明に記載された、インピーダンス・ベースの接触センサである、センシング素子は、フレキシブル基板と測定される表面との間の接触を評価するために利用される。
電気的マッピング活動をモニタする際、接触センシングを行うことは、強い能力（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を提供するものである。単一プラットフォームにおいて、そのような能力は、制限されるものでは無いが心臓マッピングのような、マッピング手順の安全性と効力を向上する。図９Ａ〜９Ｄは、インピーダンス・ベースの接触センサであるセンシング素子の動作例である。インピーダンス・ベースの接触センサは、バイポーラ電極である。この例では、センシング素子９０４は、膨張性本体９０２上に配置される。図９Ａは、膨張状態における、可膨張本体９０２であり、図９Ｂは、収縮状態における膨張性本体９０２である。図９Ｃは、表面の測定結果における接触及び非接触状態を示す膨張性本体のＸ線画像である。この例では、その表面は、生きた豚のモデルにおける上大静脈の近くである。この制限されない例におけるインピーダンス・ベースの接触センサは、単純かつ薄い（５μｍより小さい）縦断面と、高い感度の提供と、高速応答及び（医療適用におけるＥＧＭマッピング能力を含む）マッピング能力を有している。他の実装例では、センシング素子は、圧力の定量測定を提供する導電性シリコン・パッドを含む。
インピーダンス・ベースの接触センサを含むセンシング素子の動作例において、（１０μＡより小さい）少ない量のＡＣ電流は、バイポーラ電極の２つの終端を介して注入され、囲まれた媒体表面の導電性における差異により引き起こされる電圧変化が、測定される。例示の結果は、オン／オフの接触におけるインピーダンスの変化である。例えば、図９Ｄは、インピーダンス接触センサの測定結果である。膨張と収縮サイクルは、接触イベントと同時に起こる、インピーダンス値における突然の変化と一致しているように思われる。
本発明に記載された原理による、システム、装置、または方法は、高性能センサと駆動装置の異種集合体のためのプラットフォームとして利用される。システム、装置、または方法は、高いセンサ密度を持って多目的な動作モデルを提供する。例えば、本発明に記載された原理による、システム、装置、または方法は、表面における電気生理学活動の測定と、単一機器を利用した接触センシングの評価を容易にするために利用される。ある例では、本発明に記載されたようなフレキシブル基板上に配置された中間バスとセンシング素子を含む、システム、装置、または方法は、信号忠実度（ｓｉｇｎａｌ ｆｉｄｅｌｉｔｙ）を提供するために、被覆を介して配置され、アブレーション手順を実行するために利用される。
本発明に記載された装置またはシステムの任意の例は、複数のセンシング素子の測定値から１つ以上の多重化信号の測定値及び／または集合のためにデータ取得システムと結合する。本発明に記載された原理によるデータ取得システムの例は、電圧マッピングを行うユーザ・インタフェースと結合する。センシング素子からの信号は、１つ以上の中間バスを利用するデータ取得システムに伝達する。
制限されない実施例において、データ取得システムは、接触及び心電図を測定する２つのモジュールを含む。制限されるものでは無いがＭＭＢＴ４４０３ＰＮＰトランジスタのような、トランジスタは、電圧制御電流源を作成するために、制限されるものでは無いがＡＤ８６７１オペアンプのような、オペアンプのフィードバック・パスに配置される。接触センシングのため、多チャネル・ソフトウェア制御電流源が、センシング素子のアレイを駆動するために利用される。カスタムＬＡＢ・ＶＩＥＷソフトウェアで制御される、ナショナル・インスツルメント製ＰＸＩ−６２８９データ取得カードは、センシング素子の電圧を制御する。励磁電圧は、５０μＡから１ｍＡ間のＤＣ電流を利用することにより提供される。センシング素子アレイにより検出された電気生理学的信号により、インタン・テクノロジ製ＲＨＡ１０１６多重化生体電位増幅器の条件付けを行う。デジタル信号処理システム（グレープバイン・システム、リップル社）は、ＲＨＡ１０１６からの多重化アナログ信号をデジタル出力に変換することに利用される。ＲＨＡ１０１６生体電位増幅器の出力は、独立チャネルのために、３００ｋｓｐｓでサンプリングされ、１ｋｓｐｓで消去される。また、グレープバイン・システムは、信号に対し、５０／６０Ｈｚのデジタル・ノッチ・フィルタを適用するために利用される。そのデータは、サイバーキネティクス社のＮＥＶ２．２ＮＳ２フォーマットで記録され、電圧のリアルタイム分析のためのカスタムＭａｔｌａｂソフトウェアと、脱分極／過分極波形前面の等時性マップで観測される。別の例では、心電図のデータは、商用ＧＥプルッカ・カルディオラボ・システム（ユニポーラ及びバイポーラモード）で処理される。欠落またはノイズの多い心電図は、波動方程式ベース（ＷＥＢ）の補間戦略（ｉｎｔｅｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ）で合成される。心電図は、時空間の電圧と位相のマッピング・アルゴリズムを利用して後で分析され、視覚化される。
図１０は、表面の測定を行うために膨張性本体のフレキシブル基板上に配置されたセンシング素子を利用する実装例の結果を示す。センシング素子からの１つ以上の多重化信号は、１つ以上の中間バスを介してデータ取得システムに伝達される。図１０Ａは、膨張性本体の４つの四分円においてバイポーラ電極として構成され、その各々の四分円が、凡そ１２から１６のバイポーラ電極を含む。図１０Ｂは、上大静脈に近い右心房内に配置される膨張性本体のＸ線画像である。図１０Ｃは、同時に測定された４つの異なるスナップショットを表す、右心房内の４つの等電位マップである。の図１０Ｃのパネルにおける活動パターンは、１．５ｍ／ｓでの前波面の伝搬である。心電図は、波動方程式ベースの補間を利用して合成される。
制限されない実装例において、本発明に記載された原理による膨張性本体は、可動の被覆を有するカテーテルに取り付ける。可動の被覆は、膨張性本体と電子構造体とを含むカテーテルに、（制限されるものでは無いが心房の壁のような）表面と実質的に完全接触することを達成することを許容するものである。一度接触が、確立すると、（制限されるものでは無いが電気的センシングのような）センサ測定のモードが、ユニポーラ電極及びバイポーラ電極の心電図を測定することから、単相性活動電位（ｍｏｎｏｐｈａｓｉｃ ａｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ；ＭＡＰｓ）を測定することを繰り返すトグルとなっている。ＭＡＰ構成において、細胞外の測定は、遠方の干渉に対する増大した頑健性、分極／脱分極のタイミングの局所的な識別、実質的に活動電位持続時間（ａｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ）の正確な記録を含む、ユニポーラ／バイポーラの記録に亘る改善した能力を提供するために利用される。良い接触においてマッピングする電極を持つことは、波形振幅が、印加された圧力に比例して近づけるように、安定したＭＡＰ記録を得ることを容易にする。（平らな表面の幾何学的形状のような）本開示の原理による、膨張性本体及び電子構造体を含むカテーテルは、既存の装置と比較して良い性能を提供し、いろいろな形態のセンシング（電気的マッピング及び接触センシング）を提供する。本発明に記載された原理による、装置、システム及び方法を利用して実行された測定値は、フィルタリング、時間周波数解析（ｔｉｍｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ）、瞬時位相特異点追跡（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｐｈａｓｅ ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ ｔｒａｃｋｉｎｇ）のような高度信号処理技術を提供する。これらの高密度多感覚応用マッピング及びアブレーション能力は、単一装置による持続的なＡＦの識別と治療を容易にする。
図１１Ａ〜１１Ｃは、本発明に記載された原理による、多機能装置及びシステムの制限されない例である。図１１Ａ〜１１Ｃは、膨張性本体上に配置されたセンシング素子のアレイの例である。装置及びシステムの制限されない例は、フレキシブル基板上に埋め込まれたセンシング素子の薄い、共形アレイを利用している。図１１Ａは、カテーテル・バルーンのような、膨張性本体上に取り付けられた多機能センサ・アレイの画像である。図１１Ｂは、図１１Ａの装置の拡大図である。膨張性本体が、凡そ１２０％に可膨張的に引き伸ばされ、その表面に配置された電子構造体を含んでいる。図１１Ｃは、外部照明が無い場合における、収縮及び膨張状態における図１１Ａ及び１１Ｂに示される多機能装置の別の斜視図である。図１１Ｃの装置例は、温度センサ及びｍ−ＩＬＥＤの伸縮可能なアレイを含む。ある例では、多機能装置は、本発明に記載された複数のセンシング素子と、少なくとも１つの他の装置を含む。様々な例において、制限されるものでは無いが電気生理学（ＥＰ）電極、無線周波数（ＲＦ）アブレーション電極、温度センサ、接触センサ、ｉＬＥＤのアレイのような、装置は、例示の装置またはシステムの中または上に取り付けられる。
図１１Ｄは、生きた豚の心臓と直接的な機械的接触を持つ膨張したバルーン基板からの心電図記録の例である。この動作モードは、バルーン・アブレーション・カテーテルために利用され、バルーンの評価は、分離した診断装置を必要とすること無しに、即座に実施される。電気的及び温度センサに加え、インピーダンス・ベースの接触センサ及び刺激電極が、様々な例の装置内または上に含まれている。接触センサは、膨張性本体（バルーンの表皮）及び測定される表面（心臓内の細胞）の間の接触時間及び／または程度を報告するために利用され、それにより心臓内の細胞との最適な接触を達成するために、膨張性本体をいかに調節し、動かすかを（Ｘ線画像無しに）フィードバックすることを提供する。
図１２は、図１１Ｂの装置の拡大図である。１つ以上の多重化信号を生成するための装置は、フレキシブル基板１２００と、フレキシブル基板１２００と結合する複数の能動電気回路１２０２を含む。図１２に示す通り、各々の能動電気回路１２０２は、少なくとも１つの導電しフレキシブル相互接続１２０４を介して別の能動電気回路１２０２と結合する。複数の能動電気回路は、１つ以上の多重化信号を少なくとも１つの信号プロセッサに伝達するように構成される。
この制限されない構造例において、能動センサ回路は、本発明に記載された原理に基づいて、蛇状相互接続を介して接続される。制限されない例において、能動電気回路１２０２は、フレキシブル基板に統合された電気的マッピングのための電極を含む。
図１３Ａ〜１３Ｆは、図１２の原理による、装置例をモデリングした結果である。モデリングしたシミュレーションを利用して、共形センサ・アレイ及びバルーンの動的な材料及び機械的特性が特徴付けられる。バルーン・カテーテルに張り付けられた伸縮可能な電子機器のメカニクスの解析的有限要素モデリングが、実行される。また、図１３Ａ〜１３Ｆは、様々な例に基づいて、歪みに対する伸縮の影響と、伸縮可能な基盤上に配置された能動電気回路の配置を示す。解析的、計算機的モデリングを介してえられた歪みの分布は、様々な例の電子層における変形の本質を、定量的に、捉える。センサ回路領域と蛇状相互接続における実行的な歪みと、置換分布の特徴が、重大な破壊的な歪み及び曲げの現象における洞察を与える。そのような共形センサの特徴は、高度にフレキシブルな基板上の伸縮可能な電子器機器を実装する方法を改善する。また、そのモデリングは、カテーテルを生体内に配置する際に含まれる機械的な応力を概算するために利用される。
制限されない例において、本発明に記載された原理による、システム及び方法は、高密度共形センサの性能を示すために、ランゲンドルフ潅流した心臓に実装される。制限されない例において、１ｃｍ2あたり２８８個以上の能動電気回路を利用する共形センサは、生きた豚の心臓における脱分極した前波面における洞察を提供するために利用される。本開示の例は、１ｃｍ2当たり凡そ２００から５１２の範囲の能動電気回路密度を利用して実装される。そのようなシステムから得られたデータは、カスタム・データ取得を利用して解析される。
本発明に記載されたシステム及び装置の例において実装されたセンシング素子及び相互接続の超薄の幾何学的形状は、その他の点で硬く壊れやすい材料に屈曲性を与える。中立機械面レイアウトに、例えば、凡そ５０〜１００μｍの基板となる、薄いポリイミドで、弾性のある基板に取り付けられるか、結合する、例えば凡そ２５０ｎｍの、超薄ナノ薄膜センサは、凡そ１ｍｍより大きい曲率半径をもつ機械的耐性を受け入れる。濃密に充填された電極アレイのような設計を持つ共形センサを達成するために、（０．６μｍのＣＭＯＳプロセスの）シリコン・ウェハ上、または（シリコン・ウェハのような）既存の半導体ウェハを薄くすることにより形成される。リソグラフィ・プロセス及び垂直トレンチ・ウェット・エッチング技術が、「錨」構造を介して基礎となる製造ウェハに繋ぎとめたままにする、例えば凡そ０．１×０．１ｍｍ2で、厚さ１〜５μｍの厚さの、独立したチップレットを生成するために利用される。このプロセスは、電極、温度センサ、接触センサ及び、柔らかく、弾性のあるスタンプで、対象基板から取り除かれ、及び配置される可能性により、「印刷可能」として参照される、集積化回路を生成するために利用される。この方法で形成された独立したセンサ及びトランジスタによる測定値は、高い性能を示す。電極は、一般的に１００〜３００Ωの特性インピーダンスと、既存の電子機器と同じく、比較的高い電子とホールの移動度（凡そ５３０と１５０ｃｍ2／Ｖｓ；オン／オフ比が１０５より大きい）を持つシリコン・ベースのトランジスタと持つ。これらのプロセスは、カテーテルに沿って走る多数のワイヤを顕著に削減するために、様々な例に基づいて増幅器とマルチプレクサを改善するための道筋を提供する。
図１４は、様々な例を介してウサギの心臓から得られたＥＧＭの心外膜記録，温度及び歪みの読み出し値である。図１４に示された例は、生きたウサギの心臓の心外膜表面に配置された金電極（１６チャネル）を実装している。これらのアレイは、電気マッピングのためのバイポーラ電極を含む。より詳細には、図１４は、生きたウサギの心臓上にある電極の写真である。また、図１４は、通常のペーシング及び異常リズムの際の活動を示すＥＧＭ記録である。脱分極の表面輪郭マップにより、１６チャネルは、低密度の共形センサにおける前波面伝搬についての洞察を提供するということが示される。また、図１４は、通常、異常及びペーシングのリズムにおける心臓のリズミカルな鼓動に利用される２４チャネルの歪みゲージセンサを示す。また、図１４は、バイポーラ電極を持つ（１６チャネルの）共形温度センサレイを示す。また、図１４は、冷凍損傷（ｃｒｙｏｌｅｓｉｏｎ）を形成する際にウサギの心臓における心外膜表面で測定される温度である。−５０℃に低下する温度が、共形センサで記録される。このアプローチの魅力的な特徴は、（１）心房の異常な、表面の粗さに適合させる機械的な屈曲性ための超薄回路レイアウトと、（２）定常電流を印加し、電圧の変化を記録することにより操作するため、接触センサ及び温度センサに沿って、多くの行列電極と交差するデータを選択し、処理するカスタム・データ取得システムとを含む。
様々な例に基づく高密度マッピングを行うシステムのためのデータ取得システムの制限されない例は、最大１０２４の独立チャネルから差動信号（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）を取得する。一式のデータ取得コンソールは、温度センシングと圧力センシング・モジュール及び電気生理学マッピング・モジュールとを含んで提供される。温度及び圧力センシング回路は、それぞれのセンサ端末に制御されたプログラム可能な電流を送る。フィードバックにＭＭＢＴ５０８８を持つＡＤ８６３９のオペアンプは、電圧制御定電流を生成する。スイッチは、２つの電流範囲の間を繰り返すトグルとなる。これらのセンサに渡る電圧変化は、ＮＩ社のＰＸＩ−６２８９及びＰＸＩｅ−１０７３１データ取得ボードによりモニタされる。
電極アレイにより検出された電気生理学上の信号は、多重化生体電位増幅器・アレイである、Ｉｎｔａｎ社のＲＨＡ１０１６で条件付けされる。ＲＨＡ１０１６は、コモン・モード除去と、ゲインと、５ｋＨｚでのローパス・フィルタと、多重化とを提供する。リップル社のグレープバイン・システムは、ＲＨＡ１０１６からデジタル出力に多重化したアナログ信号（３２〜６４チャネル）を変換する。３００ＫｓｐｓでＲＨＡ１０１６の出力をサンプリングし、その信号を１ｋｓｐｓで消去する。また、その信号に５０／６０Ｈｚのデジタル・ノッチ・フィルタを適用する。予備データは、サイバーキネティクス社のＮＥＶ２．２ＮＳ２フォーマットで記録される。そのデータは、カスタムＭＡＴＬＡＢソフトウェアのような、ソフトウェアで視覚化される。この実装は、５１２以上のバイポーラ電極チャネルで、より大きな多チャネルのシステムを構築するための基礎を提供する。
１００から１０００個のチャネルを含むデータ取得システムを達成する例は、フレキシブル基板上の機能を選択するように局所的な行例に回路を実装する。能動電極が、信号を取得し、多重化した後に、その信号が、ＤＣオフセットを取り除くためカスタム信号条件づけボード上ハイパス・フィルタリングされる。その信号は、高い、帯域外の周波数を取り退くために、多極線形位相ローパス／アンチ・エイリアス・フィルタを通過する。３２ビット１．３ＭＳＰＳのＳＡＲ−ＡＤＣは、１０２４チャネルをオーバ・サンプリングし、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ための十分な変換スピードで、信号を同時にサンプリング出来る。リアルタイムのデジタル・フィルタリングは、脱分極前波面の視覚化を明確にし、改善するために、ザイリンクス社のＶＩｒｔｅｘ５のＦＰＧＡにより実行される。また、そのＦＰＧＡは、能動電極アレイの行列多重化及びデータの逆多重化を制御することが出来る。一度収集されると、データは、逆多重化され、蓄積され、（マス・ワークス社の）カスタムＭＡＴＬＡＢソフトウェア表示される。ＡＦの際の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、周波数勾配及び主周波数解析は、このプラットフォームにより支援される。
高密度電極及びデータ取得システムの性能は、空間的及び時間的に不整脈をマッピングするために実装される。図１５Ａ及び１５Ｂは、本発明に記載された原理による、２８８個の電極を含む装置例である。テスティングの際、その装置は、通常のリズム及びペーシング時に心外膜表面に配置される。ユニポーラ電圧のデータは、上記のサンプリング及び多重化戦略により２８８個の電極から記録される。基礎データは、心室上の多数の位置におけるアレイを持つ洞リズム（ｓｉｎｕｓ ｒｈｙｔｈｍ）で集められる。また、ハートをペーシングする一方で、データは、記録される。アレイからのペーシング電極の距離は、予備実験の際、２〜５ｃｍで変化する。
図１５Ａ〜１５Ｃは、様々な例により、フレキシブルな電気生理学上のマッピング装置の写真である。図１５Ａは、表面の張力を介して心臓組織と合わせるフレキシブル装置である。図１５Ａの挿入図は、異なる角度から見た拡大図である。図１５Ｂは、心臓リズムの際に、組織と親密かつ共形な接触を維持する方法において、曲げるための装置の性能を示すために、心臓の収縮サイクルの際、異なる時間で収集された一連の映像フレームである。点線は、装置に沿って曲げられる程度を強調している。既存のペーシング電極は、最も左のフレーム（黒矢印）で示される。図１５Ｃは、脱分極の相対時間を重ねたカラー・マップで、ＬＡＤ環状動脈（矢印）上の装置の写真である。
図１５Ａ〜１５Ｃで示されたシステムは、心室を凡そ１ｃｍ2の面積カバレッジで覆う前波面の伝搬を検出するために十分な（２８８本の電極による）分解能を持っている。同じデータ取得構造を持つバイポーラ電極が、ランゲンドルフの心臓における鋭いＡＦの際に、視覚的なマップ活動を示すために利用される。
生きた脳の表面で行われた他の関連した予備測定において、例により、てんかんが起きている際に、ロータと前波面の存在をマッピングする能力を示される。この働きは、不整脈をマッピングすることに特に関連する極端に高い時空間の分解能を示す。図１６は、脳表面のロータと前波面の詳細なマップを生じる高密度シートの能動電気回路（１ｃｍ2当たり凡そ３６０個の回路）である。従って、本発明に記載された様々な例により示される、これらの高密度における心臓内及び心外膜のマッピング能力は、心房内壁表面と直接接触することを容易にする。
図１６は、様々な例に基づいて、多重化回路を持つフレキシブル高密度電極アレイと一緒に撮影された測定結果である。脳で実施され、図１６で示される予備測定結果は、類を見ない時空間分解能でロータと前波面の電気的なパターンをマッピングするための様々例において真の能力を示す。このユニークな能力は、ＡＦの基礎を成すメカニズムにおける重要な洞察を提供する。
本開示の例による共形センサ・アレイ及びデータ取得コンソールは、鋭いＡＦを持つ生きた羊のモデルにおける測定を可能にする。心房の信号は、通常のリズムとＡＦの鋭い場合の際に測定され、鋭いＡＦは、もし必要であれば、急速な心房のペーシングと、イソプロテレノールの注入により、誘導される。この戦略は、生体内でＡＦのマッピングを示すことを許容し、ＡＦのロータ・メカニズムにおける洞察を提供する。左心房の構造が複雑であるため、異なるカテーテルの設計が、心房内の異なる領域をマッピングするために、様々な例で実装される。バルーン・ベースのカテーテルは、肺静脈の心門を取り囲む領域をマッピングするために最適であるが、心房壁に沿った領域をマッピングするためには適していない。その結果、変形可能なシートを含むカテーテルが、利用される。これらのバルーン及びシート・ベースのカテーテルは、機械的、電気的性能を評価するために心臓内で利用される。
図１７は、様々な例による薄いポリマ・シート上の蛇状の金属相互接続と共形電極の密集アレイである。高弾性シートと結合する単純なニチノール籠（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。近位端において、図１７に示すカテーテルは、近位端のカテーテル軸と、末端の共形電極を含むポリマ・シートに取り付けられた単純な籠（かご）を有する。金属の掃引線とワイヤは、ニチノールの腕に沿った薄い屈曲リボンを介して配線が可能であり、カテーテル軸（凡そ１０Ｆ）内でおより大きなリボンを形成するために一本に集中することが出来る。ポリマ材料が、（５０〜８０％に）圧縮し、ガイド被覆内に折り畳むように、これらのシートは、内側に折り畳むことによりカテーテル軸内に引き込まれる。予備のテストによると、このカテーテル設計と互換性のある方法で包み、展開するために、共形センサを含むシートが、十分な耐性（図１４）を持つ拍動する心臓の変形可能な形状に合わせることが出来るということが示される。このアプローチは、肺静脈の外側領域において、心房の信号をマッピングするためにカテーテル・システムの末端から共形センサを配置するために新しい方法を提供する。
図示された例によるバルーン・ベースのカテーテルは、肺静脈の心門を取り囲む領域をマッピングするために利用される。バルーン・カテーテル設計は、高性能半導体装置及びセンサの異種の集合のためのプラットフォームを提供する。その結果とは、高いセンサ密度を持つ多目的な動作モデルを提供する心臓カテーテルである。電極、温度及び圧力センサを埋め込んだバルーン・カテーテルの制限されない例が、図１１及び図１８Ａ〜１８Ｆで示される。これらのカテーテルで行われた測定結果は、心房及び心室の信号を収集できるということを示す（図１８Ｃ及び１８Ｅ）。また、心房壁に合わせる非標準のバルーン形状（アドバンスド・ポリマ社）を利用して、共形センサと合わせるカテーテルが、様々な例で実装される。これらの共形センサの耐久性は、被覆を介して以下の配置でテストされ、信号忠実度が、機械的な移動の際に評価される。左右心房に配置された共形電極アレイ（図１８Ｄ）を利用する予備測定は、十分耐久性がある。共形センサと軸に沿って走る薄いワイヤと連結するフレックス・リボン・コネクタは、曲げとねじれ応力に耐えるために強力な接着性を提供する。
電気回路
また、システム及び装置が、１つ以上の多重化信号を読み出すために本発明に記載される。その装置は、フレキシブル基板と、基板上に配置された複数の能動電気回路を有する。複数の能動電気回路は、１つ以上の多重化信号を信号プロセッサに伝達するように構成されている。制限されないある例では、能動電気回路は、電極と、電極と結合する差動対増幅器を含む。制限されない別の例では、能動電気回路は、電極と電極とを結合するソース・フォロワ増幅器を含む。本発明に記載された原理により、複数の能動電気回路は、その装置が、測定される表面の輪郭に合わせるように、分散した回路配置でフレキシブル基板上に配置される。
図１９は、構成要素が、与えられた領域上でグループ化される、回路要素の配置例である。図１９に示す通り、電極１９０２と結合する集積化回路（ＩＣ）の構成要素１９００は、一般的に局所領域でグループ化される。例えば、その回路要素は、局所領域が、いくつかの増幅器を取り囲むように、配置される。この種の配置は、ＩＣ製造プロセスを単純化し、製造コストを安くするために、伝統的な強固なシステムにおいて、幾つかの利点を持っている。
本発明に記載されたシステム及び装置のような、フレキシブル基板フレキシブル・システムに基づく装置またはシステムにおいて、そのような局所領域における配置は、その装置の潜在的な故障個所を示す。例えば、局所ＩＣ領域が、基板の曲げ及び／または屈曲領域に配置される可能性がある（図１９の領域１９０８参照）。例えば、膨張性本体の不歴シンブル基板の部分は、膨張性本体が、収縮する際に、非常に高いレベルの応力と曲げにさらされる（例えば、図３Ａ及び図６Ｄ参照）。また、パッチ、包帯、または他の類似のシステムの一部となるフレキシブル基板は、固定システムにおいて遭遇しない曲げ、屈曲または折り畳み応力にさらされる。もし、これらの応力が、ＩＣ構成部品の耐久力を超えた場合、これらの応力により、局所ＩＣ領域における構成部品の機械的及び／または電気的故障を引き起こす。図１９に示す通り、幾つかの重要なＩＣ構成部品が、一度にダメージを受けるので、そのような故障領域は、電気回路全体の機能に破滅的な影響をもたらす。これらのＩＣ構成部品は、電気回路のより大きなアレイのうちの幾つかのユニット・セルを提供しており、その結果として、アレイの大きな領域の機能が、電気回路アレイの故障を引き起こして、破壊される。さらに、１つのチップまたはチップの１つの領域において多数のトランジスタまたは他の回路構成部品を集積化するより伝統的な回路設計により、表面の輪郭に適合または適合可能ではない大きな領域が生み出される。
本発明に記載されたシステム及び方法により、能動電気回路は、蜘蛛の巣状またはメッシュ状の回路構成部品において、回路要素を分散配置される。図２０は、回路要素の分散配置した制限されない例である。電極２００２は、フレキシブル基板の領域にまたがり分散される。また、装置またはシステムのＩＣ構成部品は、分散される。例えば、増幅器２００４は、フレキシブル基板をまたがり分散される。また、そのシステムまたは装置は、（信号プロセッサのような）他の構成部品にＩＣ構成部品を結合する相互接続２００６、またはＩＣ構成部品２００４に電極２００２（または他の類似のセンシング素子の構成部品）を結合する相互接続２００７のような、（本発明に記載された）多数の相互接続を含む。これらの相互接続は、制限されない例として、図１２の構成部品１２０４、または図４、５Ｂ及び６Ａの中間バスとして示される。
図２０に示す通り、よりデリケートな構成部品が、フレキシブル基板の高い曲げまたは屈曲応力領域２００８において劣化するリスクを顕著に少なくするように、回路要素の分散した配置により、フレキシブル基板に配置される装置またはシステムを提供する。回路要素の分散した配置は、測定される表面の輪郭に合わせる、より共形な装置またはシステムを支援する蜘蛛の巣状またはメッシュ状の回路構成要素を提供する。本発明に記載された回路要素の分散配置により、制限されるものでは無いが蛇状相互接続のような、相互接続により分離された回路領域に回路全体を分割する。これは、曲げ及び／または屈曲応力に対しより弾力がある共形システムをもたらす。分散した配置は、回路領域の分割を許容することにより、より屈曲性を与える。分散した回路要素は、信頼性を改善するために、フレキシブル基板の低応力領域に選択的かつ戦略的に配置される。すなわち、分散配置が、回路領域の戦略的な配置を許容し、より高い応力／より高い屈曲の領域の外側のフレキシブル基板上に配置される。
また、本発明に記載された回路要素の分散した配置は、任意の１つ以上の領域で故障に対しより弾力がある。回路要素の分散配置における単一セルのダメージは、与えられたセルの行列読み出しを失敗させるが、回路要素の分散した配置のアレイにおける残りのセルは、通常通りに動作を続けることが出来る。
回路要素の分散配置における構成部品が以下の通り記載される。回路要素の分散配置は、センシング素子及び／または能動電気回路が、以下に記載される電極を含むアレイを含め、センシング素子の任意のアレイを利用する。例えば、回路要素の分散配置は、本発明に記載された原理により、図４〜８のうち任意のものに関連して記載される通り、複数のセンシング素子及び少なくとも１つの中間バスの領域に配置される。別の例の通り、回路要素の分散配置は、本発明に記載された原理により、図１１〜１３のうち任意のものに関連して記載される通り、複数の能動電気回路と少なくとも１つの導電性フレキシブル相互接続の領域に配置される。さらに、本発明の下記の回路構成部品からの１つ以上の多重化信号の読み出し値は、本発明の上記のセンシング回路と能動電気回路からの読み込み値を得るために利用される。
図２１は、本発明に記載された原理により、実装された能動電気回路である。神経フレキシブル電子機器の応用に利用される、この回路は、図１に示すような多重化のためのパス・スルー・トランジスタを持つソース・フォロワを有する。
図２２は、本発明に記載された原理により実装された別の能動電気回路である。この制限されない例では、その回路が、テールを持つ正またはＰ型金属酸化膜半導体（ＰＭＯＳ）差動対増幅器を含むものとして図示される。また、この回路は、神経フレキシブル電子機器への適用において利用される。いくつかの例では、テールはカレント・ミラーとして機能するトランジスタである。
図２３は、図２１で示される能動電気回路の特徴を示す。図２１の能動電気回路は、電極入力信号をバッファし、出力に渡す。トランジスタＭ１は、適切にサイズが決められ、バイアスされると、ゲインが凡そ１になる。多重化トランジスタＭ２は、パス・スルー・トランジスタとして提供される。動作の際、Ｍ２は、Ｍ１のソースにおける信号を出力Ｖｏｕｔに通過することを許容するために、ＯＮされる。従って、Ｍ２は、信号をＶｏｕｔに通過することを許すスイッチとして機能する。Ｍ１のドレインは、漏れ電流から回路を保護することを助けるために接地される。医療適用において、例えば、もし、例えば漏れた食塩水と接触すると、（たとえ回路が、カプセル化形態であっても）そのような電流が患者に漏れてしまう。Ｍ１のドレインが接地またはバイアスされるように回路を構成することにより、フレキシブル基板と電気回路が配置された表面間における電位差を最小化する。制限されない例では、その表面は、脳、心臓、または他の内部または外部体表面である。
いくつかの例において、入力トランジスタＭ１の領域は、最大化され、Ｍ１のゲート長に対するゲート幅の比（Ｗ／Ｌ）は、ノイズを低減するために増大される。
図２４及び２５は、本発明に記載された原理に基づいて電気的に結合する図２１の複数の能動電気回路である。図２４及び２５に示されたアレイは、ｍ個の行（ｉ１，．．．，ｉｍ）とｎ個の列（ｊ１，．．．，ｊｎ）を含む。ある実装例では、全てのｎ個の列は、同時に読み込まれる。この例では、データ取得システムが、各々の列から出力を読み込む際、行からのただ１つのデータを送るように、ただ１つの行が、一度に活性化される。１つの行は、一度にスイッチされ、列からの全ての出力が、同時に読み込まれる。図２４及び２５の図は、行１が活性化（ＯＮ）され、他の全ての行が、非活性化（ＯＦＦ）される。従って、行１からのｎ個の電極は、同時に読み込まれる。（ｍ列×ｎ行構成において）図２４及び２５に示されるように構成された複数の回路のための露出したポートの全数は、行の数に列／出力数を足した数より、（単一ソース側電源では）１つ以上大きくなる。
表１：ｍ×ｎアレイにおける露出したポートの数
上記に示す通り、図２１の能動電気回路は、マルチプレクサとして提供されるパス・スルー・スイッチにより追従されるフォロワとして構成される。ゲートの電位により、入力トランジスタＭ１のソースを決定する。従って、電極の電位は、ソースにおける電位を決定する。定常電流は、負荷として与えられ、入力トランジスタと、パス・スルー・トランジスタＭ２のためのドレイン電流を提供する。以下に示す式（１）を利用し、Ｍ１とＭ２の、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、計算される。
式（１）：ゲート・ソース間電圧式
図２６及び２７は、シングル・エンド接続（図２６）及び差動接続（図２７）で示される図２２の能動電気回路の特徴を示す。上記で示す通り、図２１、２３及び２４で示された能動電気回路は、ソース・フォロワ構成である。図２２、２６及び２７の回路構成は、差動信号を取得し、ノイズ除去を支援する。もし、ｇｍＲｓが、式（２）の関数式で支配的になると、ゲインは、１よりわずかに小さくなる。図示された例では、ＲｓはＭ１に基づき、能動負荷から生成された負荷は、Ｍ２の抵抗と直列となる。図２１及び２２で示された構成におけるボルテージ・フォロワのゲインは、式（２）を利用して計算される。
式（２）：ボルテージ・フォロワのゲイン
利用されたトランジスタが、幾つかの例において、ノイズを減らすために大きなＷ／Ｌ持つために、低い電流（例えば、１０μＡ）が、サブスレッショルド・レベルで装置働かせることに利用される。従って、ｇｍは、式（３）でより与えられる弱反転方程式を利用して計算される。
式（３）：弱反転におけるｇｍの計算
図２２、２６及び２７の能動電気回路は、図２１、２３及び２４の回路のゲインより、異なる順序を利用してゲインを得る。図２２、２６及び２７の能動電気回路は、信号を取得し、Ｍ１及びＭ２によりノイズの影響を減らす一方で、信号の振幅を増やす。また、図２２、２６及び２７の回路は、差動対構造を利用して、図１及び３の回路からの信号とは異なるように特徴付ける。図２６の回路は、関連する電極の信号を接地電位と比較し、差分の利得を得る。基礎をなす接触表面の電位（例えば、脳組織の表面）が、接地電位にあり、その結果、差動対が、相対的な信号の利得を効果的に得る。より重要なことは、差動信号プロセスが、ノイズのより良い除去を許容する。Ｍ１及びＭ２のゲートで観測されるノイズは、除去される。図２７の回路は、関連する電極の信号を、他の関連する電極の信号と比較し、その比較に基づいて識別された任意のノイズが、除去される。さらに、Ｍ３のドレインにおけるノイズが、除去される。上記の生理的食塩水の漏れの問題を避けるために、もし、カプセル化層が破れた場合、電流制限抵抗、例えば、１ｋΩ及び１２．５ｋΩを持つ抵抗は、回路内に配置される。この抵抗の大きさは、要求されるコモン・モード・ヘッドルーム量を必要とする。電流制限抵抗、ＲＤは、多重化した差動対間で共有される。もし、例えば、電流制限抵抗、ＲＤが、１６対の差動対間で共有されると、ＲＤは、ＲＤを介して流れる１６×（Ｉｄ／２）の電流を有し、この要求された電流能力に基づいて大きさが決められる。医学への適用例では、この電流は１０μＡ以下に維持される。図示しないが、Ｍ３のゲートは、カレント・ミラーにより駆動される。ミラー回路は、アレイの行において、対応するＭ３の全てのゲートを駆動する。その行を多重化するために、カレント・ミラーは、オンまたはオフにバイアスされる。バイアスがオフの際、プルアップ抵抗は、Ｍ３のゲートをＨｉｇｈ側にスイッチされ、差動対のバランスが崩れる。別の言い方をすれば、ミラー回路が、オフになる際、ユニット・セルがオフとなる。
図２８は、本発明に記載された原理により、電気的に結合された図２２及び２６の複数の能動電気回路である。全ての列は、同時に読み込まれる。この例では、ただ１つの行が、一度にＯＮに活性化される。図６に示された例では、行１は、ＯＮに活性化されており、行１の全ての電極が、同時に読み込まれる。データは、Ｖｏｕｔを介して、列１から列ｎに出力される。図２４及び２５に示された回路アレイと同様に、図２８に示されたアレイは、ｍ×ｎの増幅器・アレイ［ｍ行（ｉ１、ｉｍ）］とｎ列（ｊ１，ｊｎ）］を含んでいる。ある例では、１つの行は、任意の与えられた時間上にあり、データは、その行から同時に読み込まれる。図２８では、行１は、ＯＮである。各々の列は、１つの出力ノードを共有するが、ただ１つの行が、活性化されているため、列の出力ノードが、ただ１つの行から信号を伝達する。
図２８に示された多重化構成のメカニズムは、行制御スイッチが、（Ｍ４の）カレント・ミラーにバイアスするために、それにより神経増幅器を活性化する、電流、例えば１０μＡの電流を導く、または、それぞれの増幅器をオフするために、行制御スイッチが、Ｍ３及びＭ４のゲートをＨｉｇｈ側に引っ張るように、図２５で示された構成とは異なっている。
入出力Ｉ／Ｏポートの数を最小に保つために、ＲＤは、Ｍ１の全てのドレイン間で共有される。その信号が、Ｍ２のドレインでのみ条件づけされ、測定される例では、Ｍ１のドレインにおける電流パスは、Ｍ１が適正にバイアスされるように提供され、共有される。ＲＤは、ＲＬが、バランスの取れた差動対を提供する、Ｍ３のドレインで生成されるＲＬとして、Ｍ２のドレインにおいて、同じ零入力電圧（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を生成するように、大きさが決められる。Ｍ２のドレインが、ドレインにおける電圧偏差に対し、それほど敏感でない一方で、対称性を保つための努力が払われる。各々の列には、１つの負荷抵抗器ＲＬがあるが、それらは、各々の行で共有される。ｍ×ｎのアレイには、ｎ個のＲＬＳがある。ｎ個の負荷は、ｎ個の出力チャネルにゲインを生成することを助ける。Ｍ３の全てのソースは、正電極を共有する。電流制限抵抗は、その電源を介して流れる電流を制限する。ある例では、ただ一つの行が、一度に活性化し、典型的な例では、その制限抵抗が、その制限抵抗を介して流れるＩｄ×１６の電流値を持つ。図２８で示された能動電気回路構成の各々の行は、与えられた行で全てのＭ３を持つカレント・ミラーを形成するカレント・ミラー・バイアス・トランジスタ（Ｍ４）を持つ。全てのミラーは、１つの正電極を共有する。カレント・ミラーのドレインは、露出され、ミラーを介して電流を制御し、行のスイッチオフするために利用される。図２８に示されるように構成される（すなわち、ｍ列×ｎ行構成の）複数の回路に必要な露出したポート数の総計は、以下の表２に記載されるように、行の数と、列／出力の数の和より、（単一電源のために）２つ以上多くなっている。例えば、図２８に示されるように構成される１６列×１６行のシステムのために３４個の露出したポートがある。
表２：ｍ×ｎ能動電気回路設計のための露出したポート数
参照電流と、Ｍ１とＭ２のゲートにおける電圧は、差動対増幅器の動作を決定する。前述した通り、各々の行は、行の増幅器のバイアス電圧レベルを決定するためにカレント・ミラーを持っている。Ｍ４を介して導入される１０個の微小増幅器の電流は、Ｍ３のゲートに印加されるＶｇｓを生成する。式（４）に示す通り、Ｖｇｓは、Ｉｄの関数である。
式（４）：Ｉｄを設定することにより、Ｍ４のＶｇｓが決定される。他の全ての要素も、定義される。
Ｗ、Ｌ、μρ、Ｃｏｘ、Ｖｔｈの値は、以下の表３、４、及び５に記載される。ＷとＬの大きさは、ノイズとマッチングに関して以下のように記載される。
表３：プロセス・パラメータとトランジスタの大きさ
典型的には、１．５−２の間。それは、１＋Ｃｄ／Ｃｏｘ等しい。しかしながら、ｎ＝２が、よりシミュレーション結果に合うため、利用されている。
図２９は、本発明に記載された原理に基づいて、図２２の複数の結合した能動電気回路のためのＤＣ動作点である。図２９は、医療への適用のため、ＩＥＣ６０６０１のガイドラインに基づいて最大許容漏れ電流であるように、１０μＡにＩｄを設定したものである。幾つかの例では、全システムの漏れ電流の限界値は、１０μＡに設定されている。
式（４）を利用して、１．０４ＶのＶｇｓが、Ｍ４のゲートとソース間に生成されることが分かる。同じく、Ｍ３は、１．０４ＶのＶｇｓを示し、１０μＡの電流Ｉｄが、Ｍ３を介してＭ１とＭ２に供給される。１０μＡは、１ｋΩの電流制限抵抗を介して、正電極から供給される。１つの電流源と１６個の差動対が、１ｋΩ抵抗を介して１０μＡを導入する際、１７０ｍＶの電圧ドロップが、見られる。
０．９９１ＶのＭ１及びＭ２のＶｇｓは、Ｍ１とＭ２のそれぞれのゲート電圧に印加される。これは、Ｍ１及びＭ２のゲートにおけるコモン・モード電圧が、上昇する場合、Ｍ１及びＭ２のソースもまた上昇することを意味する。十分なヘッドルームが残っているため、コモン・モード電圧スイングは、Ｍ１、Ｍ２及びＭ３を飽和しない。図２９で示す通り、正電極は、１．５Ｖに設定される。Ｍ３のＶｇｓ−Ｖｔｈからの８０ｍＶと、正電極における電流制限抵抗を通過する１７０ｍＶとの間に、コモン・モード変動に対しより適切な、２５９ｍＶのヘッドルームを残すことで、（１０ｍＶ〜２０ｍＶの）頭蓋内のＥＥＧ信号を得ることが期待される。
負スイングにおいて、−３．５Ｖの負電源を利用する際に、１．５５Ｖのヘッドルームがある。負極性により、ヘッドルーム・スイング・ゲインが、適用され、ヘッドルームとＲＬを通過する電圧値が、適用されたゲインの上限値を決定する。これらの値を利用して、ＩＶ出力スイングが、（オフセットを無視すると）最大スイングとなる。
図２２、２６及び２７の能動電気回路の原理による分散配置を含むシステムまたは装置は、ノイズを低減した動作が可能である。脳波計（ＥＥＧ）が、０．５Ｈｚから５００Ｈｚ，最大１ＫＨｚで測定される。主要なノイズは、１／ｆノイズである。ノイズを低減するために、Ｍ１及びＭ２の入力トランジスタの面積が、増やされる。ある例では、トランジスタの面積は、Ｗ＝３００μｍ及びＬ＝２μｍまで増大される。フリッカ・ノイズの概算である、図２６に示す通り、４倍の面積の増大が、２倍のノイズの低減をもたらす。
図３０は、１／ｆノイズで記載されるフリッカ・ノイズと、本発明に記載された原理に基づいて、実装されたＰ型及びＮ型金属酸化膜半導体（それぞれＮＭＯＳ及びＰＭＯＳ）の周波数特性の間の関係を示すグラフである。式（５）が、ＮＭＯＳとＰＭＯＳの間で区別しない一方で、ＰＭＯＳが、"埋め込みチャネル"内でホールを移動させるために、ＰＭＯＳは、１／ｆノイズが少ないという特徴がある。本発明に記載された原理による例では、低い１／ｆノイズの利点があるＰＭＯＳ入力トランジスタを利用する。
式（５）：フリッカ・ノイズの概算、トランジスタの面積により支配される。
幾つかの例では、Ｗ／Ｌの比は、式（６）で説明される通り、トランスコンダクタンスｇｍを増大させるために大きくされる。大きなトランスコンダクタンスは、式（７）で説明される通り、差動対における熱雑音の密度を減少させる。５００Ｈｚを超える熱雑音は、１８０ｎＶである。
式（６）：一般的なトランスコンダクタンス式
式（７）：１Ｈｚで規格化した、熱雑音密度、トランスコンダクタンス（及びゲイン、ｇｍ2ＲＤ）を増大させることにより、減らすことが出来る。
脳波計（ＥＥＧ）信号は、小さく、機器からのノイズの影響でＳ／Ｎが劣化する。入力における適用ゲインは、信号の大きさを増大させ、その後連続した信号で注入されるノイズの影響を減少させる。このようにＥＥＧ測定においてゲインを適用することには、利点がある。
シングル・エンド型出力の測定例が、説明される。ゲインは、以下に定義される。
式（８）：シングル・エンド出力を持つ差動ペアのゲインＲＬは、負荷抵抗器である。
Ｍ１及びＭ２は、いくつかの例では大きい。例えば、Ｍ１及びＭ２は。Ｗ／Ｌ＝３００ｕｍ／２ｕｍのサイズを有する。Ｍ１及びＭ２に夫々流れる５μＡ（１０μＡ／２）のような小さな電流により、回路は、サブスレッショルド・レベルで動作する。このサブスレッショルド・レベルにおいて、ｇｍは、式（１０）によりモデル化され、例示のパラメータの電流下では、９６．７μＡ／Ｖのｇｍが提供される。もし反転が強い場合、式（９）は、ゲインを決定するために利用される。式（１０）は、ｒｏを計算するために利用されるか、ｒｏが、図３１で示されるようなＭ２のＩＶカーブから推定される。
式（９）：強反転におけるｇｍ
式（１０）：弱反転におけるｇｍ
Ｍ３は、差動ペアのための電流源として役立つ。Ｍ３の電流は、Ｍ４のＷ／Ｌに対するＭ３のＷ／Ｌ比により制御される。実施例では、Ｍ３は、Ｍ４に対し１：１のサイズ比である。Ｗ／Ｌのマッチングにより、差動ペアのテール電流が、参照電流に対しどのくらい近いかが決定される。
Ｍ３の最適なサイズは、例示の参照電流と同じように、２つの要因、（ａ）Ｗ／Ｌにマッチする能力と、（ｂ）ドレイン電流量と、に依存する。Ｗ／Ｌをマッチさせるために、最小距離より大きいＬサイズが、マッチングを良くする。一般に、ホトリソグラフィにおける偏差は、小さなＬ長を持つ偏差に比べ大きなＬ長には影響が小さいからである。
式（１１）：Ｗ，Ｌに対するＶｇｓの関数としてのドレイン電流
Ｍ３は、実施例では固定したＩｄを持つ。式（１２）において、Ｉｄ＝１０μＡが利用されるために、Ｖｇｓ−Ｖｔは、非常に小さな値となる。Ｍ３のＩｄが、Ｍ４の参照Ｉｄとマッチすることを保証にするために、Ｖｇｓは、Ｖｔｈにおけるばらつきを補償する。Ｖｇｓが補償しなければならない量を緩和するために、Ｉｄは、幾つかの例において増大される。あるいは、小さなＷ／Ｌ比が利用される。
式（１２）：ＩｄとＶｔｈの関数としてＶｇｓ
図３２Ａ〜３４は、ソース・フォロワ増幅器とパス・スルー・スイッチに基づくアレイのシミュレーション結果である。図３２Ａ〜３２Ｃは、ソース・フォロワとパス・スルー・トランジスタ・アレイ設計の模式図である、図３２Ａは、ＸＴ０６モデルを利用する、ｔｙｐモデル・ケースである。図３２Ｂは、ジェネリック・トランジスタ・モデルを利用している。図３２Ｃは、受動負荷を持つＸＴ０６モデルを利用している。
図３３は、Ｍ２のソースと能動負荷（電流源）の間を取った、図３２Ａの模式図のための出力例である。
図３４は、Ｍ２のソースと受動負荷（抵抗）の間を取った、図３２Ｃの模式図のための出力を示す。
図３５〜３８は、差動対増幅器に基づくアレイ・シミュレーションの結果の例である。図３５は、Ｍ２，Ｍ３及びＭ４を含む神経アレイにおける単一ユニット・セルである。図３６は、凡そ８．８のゲインを持つ図３５のアレイからの出力である。
図３７Ａ及び３７Ｂは、２×２の回路アレイの模式図である。行１は、最初はＯＮである。入力は、１ｍＶのサイン波及び方形波である。表２は、ＯＮに変わる。１つの行の全ての列は、同時に読み込まれる。Ｖｉｎ１とＶｉｎ３の大きさは、１ｍＶである。Ｖｉｎ４とＶｉｎ５の大きさは、２ｍＶである。
図３８は、図３７Ａ及び３７Ｂの２×２のアレイ出力である。行１の出力は、同時に読み込まれる。方形波とサイン波が読み込まれる。５秒の時に、行１は、非活性化され、行２が活性化される。第２行からの信号は、次に読み込まれる。この回路のゲインは、凡そ８．８である。
インタフェース例
図３９は、本発明に記載された装置またはシステムをシミュレーションした様々な条件を示すグラフィカル・ユーザ・インタフェース例の一連のスクリーン・ショットである。この例では、ユーザ・インタフェースにおける各々の円は、表面に対しセンシング素子及び／または能動電気回路間の接触または非接触の状態を示すために利用される。各々の円は、単一のセンシング素子または特定グループのセンシング素子に対応するように構成される。
図３９の例では、各々の円は、センシング素子（またはセンシング素子のグループ）の状態を示す画像を提供するように構成される。この例では、ディスプレイ上の開放円は、センシング素子と組織の間の非接触に対応し、影付きの円は、センシング素子と組織の間の接触量を示す。別の例では、スクリーン・ショットの第１の色の円は、（非接触のような）第１の状態を示すために利用される一方で、第２の色の円は、（特定のしきい値より大きい接触のような）第２の状態を示すために利用される。
別の例では、ユーザ・インタフェースの円は、アレイ内の特定のセンシング素子が、圧力、温度、電気的特性、または化学的測定結果、すなわち、しきい値より上か、下かのような、測定値であるかどうかを示すために利用される。
中間バス及び／またはフレキシブル相互接続は、センシング素子とデータ取得システムの間の電気的通信を確立するために利用される。
制限されない例において、インピーダンスは、制限されるものでは無いが冷凍アブレーションのような、別の操作を行うために、内空洞内で膨張性本体の挿入と膨張時に測定される。
ここに記載された原理による、カプセル化材料の利用により、フレキシブル基板からの装置の相関剥離の発生を減らすことに加え、冷凍アブレーションの際、バルーン上にセンシング素子及び／または能動電気回路を持つ熱の影響を減らし、センシング素子の性能における冷熱サイクルの影響を最小化する。
マッピング操作を評価する強固な定量方法を確立するために、マッピング中に測定されるインピーダンスの変化は、本発明に記載された装置またはシステムを利用して評価され、ユーザ・インタフェースを利用して示される。初め、その結果は、マッピングを評価するための新しい方法を提供する一方で、個々の冷凍バルーン操作者の挙動と成果に基づく新データの収集を同時に許容するものである。冷凍アブレーションにおける接触は、インピーダンス測定を利用して測定される。
図４０Ａ及び４０Ｂは、測定データから表面を測定するセンシング素子及び／または能動電気回路を視覚化する別の例である。そのような視覚化は、病気の状態のような、表面の評価を行う際に、操作者を支援する。各々のセンサ（または特定のセンサのグループ）を示す小さな円の色及び外見を介して、例示のインタフェースは、与えられた測定値が、与えられたセンシング素子及び／または能動電気回路から得られるかどうかを示すために利用される。例えば、しきい値より大きいセンシング素子及び／または能動電気回路の測定値は、センサが、組織の一部と接触を確立していることを示す指標として決定され、しきい値より下のセンシング素子の測定値は、組織の一部と接触を確立していないことを示す指標として決定される。図４０Ｂは、各々のセンサにより測定された接触力の測定結果を示すチャート例である。
図４０Ａ及び４０Ｂのユーザ・インタフェースが、センシング素子と表面の間の接触力を示す指標に関して説明される一方で、ユーザ・インタフェース及び視覚化技術は、インピーダンス、温度、圧力、またはセンシング素子が、本発明に記載された原理による測定のために利用される、他の種類の測定値を含む、他の測定結果を表示するために適用される。
ある例では、図４０Ａ及び４０Ｂの表示は、フレキシブル基板上に配置されたセンシング素子及び／または能動電気回路の２値読み出し情報を表示するユーザ・インタフェースとして考慮される。
図４１は、フレキシブル基板上に配置されたセンシング素子及び／または能動電気回路の量的な読み出し情報を表示するユーザ・インタフェースの別の例である。この例では、各々のセンシング素子及び／または能動電気回路画像における矢印の長さが、各々のセンシング素子及び／または能動電気回路からの測定量を示す指標として提供される。
結論
文献及び類似の文献の形式に限らず、本出願で引用された、制限されるものでは無いが、特許、特許出願、雑誌、本及びウェブページを含む、文献及び類似の文献は、引用により本出願に組み込むものである。制限されるものでは無いが定義された用語、用語の例、記載された技術等を含む、１つ以上の組み込んだ文献及び類似の文献が、この適用例と異なるか反する場合において、この適用例を制限する。
様々な特許例が、本発明に記載及び図示される一方で、当業者には、機能を実現及び／または結果及び／またはここに記載された１つ以上利点を得る、多くの他の方法及び／または構造を容易に想像出来る。そのような変形例及び／または修正例の各々が、ここに記載された特許の範囲内にあると考えられる。より一般的には、当業者には、本発明に記載された全てのパラメータ、寸法、材料及び構成が、例示を目的としたもので、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／または構成が、特定の適用例または特許性を示すために利用された適用例に依存するものであるということが、容易に理解できる。当業者には、本発明に記載された特定の特許例に対する多くの等価の例を、ただの定常実験を利用して、認識または確かめることが可能である。従って、上記の例は、例示にのみよる方法によって提供され、付加されたクレームの範囲と等価の例の範囲内において、特許例は、特に記載され、クレームされたものと別の方法で実施しても良い。本開示の特許例は、各々独立した特徴、システム、物品、材料、キット、及び／または本発明に記載された方法を示している。また、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料。キット及び／または方法の任意の組み合わせは、互いに矛盾するものでは無く、本開示の特許範囲内に含まれる。
上記に記載した例は、数通りの方法における任意のもので実装したものである。例えば、幾つかの例は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせを利用して実装される。１つの例の任意の側面が、ソフトウェアの少なくとも一部に組み込まれた場合、そのソフトウェアのコードは、単独のコンピュータに提供または複数のコンピュータ間に分散された任意の適切なプロセッサまたはプロセッサ群で実行することが出来る。
この点において、様々な側面が、１つ以上のコンピュータまたは他のプロセッサで実行された場合、上記の様々な技術例を組み込む方法を実行する、１つ以上のプログラムでコード化された１つのコンピュータが可読な記憶媒体（または複数のコンピュータが可読な記憶媒体）（例えば、コンピュータメモリ、１つ以上のフレキシブル・ディスク、コンパクト・ディスク、光学ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイまたは他の半導体装置の回路、または他の有形のコンピュータ記憶媒体または固定媒体）の少なくとも一部に埋め込まれる。コンピュータが可読な記憶媒体は、格納されたプログラムが、上記の本技術の様々な側面を組み込むため、１つ以上の異なるコンピュータまたは他のプロセッサに読み込まれるように、持ち運びできる。
用語「ｐｒｏｇｒａｍ」または「ｓｏｆｔｗａｒｅ」は、上記の本技術の様々な側面を組み込むために、コンピュータまたは他のプロセッサに利用される任意の種類のコンピュータ・コードまたはコンピュータが実行可能な命令セットを参照するために、一般化してここで利用されている。また、この例に１つの側面によると、本技術を実行するための方法は、本技術の様々な側面を組み込むために、単独のコンピュータまたはプロセッサに帰属するものでは無く、多くの異なるコンピュータまたはプロセッサ間のモジュール方式に分散されるということが理解できる。
コンピュータが実行可能な命令は、１以上のコンピュータまたは他の装置によって実行される、プログラム・モジュールのような、多くの形式がある。一般に、プログラム・モジュールは、特定の機能を実行するか、特定の抽象データ形式を組み込む、規則、プログラム、オブジェクト、要素、データ構造を有する。一般に、プログラム・モジュールの機能は、様々な例に合うように、組み合わされるか分散される。
また、ここに記載された技術は、少なくとも１つの例が提供される、方法として具体化される。方法の一部として実行される動作は、任意の適切な方法において順番に行われる。従って、例において、動作が、たとえ図示した例において順番通りの動作として示されたとしても、同時に幾つかの動作を行うことを含むように、図示されたものとは異なる順序で実行されるように構成しても良い。
ここに定義され、利用される、全ての定義は、辞書の定義、参照により組み込まれた文書に定義、及び／または定義された用語の通常の意味の上で制限されるということが理解される。
本明細及びクレーム内で利用された、不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、はっきりと示した場合を除いて、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」を意味するものと理解される。
本明細及びクレーム内で利用された、句「ａｎｄ／ｏｒ」は、いくつかのケースでは接続の存在を、他のケースでは非接続の存在を示す、いわゆる結合した要素の「ｅｉｔｈｅｒ ｏｒ ｂｏｔｈ」を意味するものと理解される。「ａｎｄ／ｏｒ」を列挙された複数の要素は、同様の方法、すなわち、いわゆる結合した要素の「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ」で構成される。他の要素は、任意ではあるが、特に識別された要素に関係があるか無いかどうかに係らず、「ａｎｄ／ｏｒ」の節により特に識別された要素以外のものが、存在しても良い。従って、制限されない例で示すように、「Ａ ａｎｄ／ｏｒ Ｂ」は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」のような、開放的な語法を持つ接続詞を利用する場合、ある例では、（任意だが、Ｂ以外の要素を含む）Ａのみ、別の例では、（任意だが、Ａ以外の要素を含む）Ｂのみ、更に別の例では、（任意だが、他の要素を含む）ＡとＢの両方等を参照することが出来る。
本明細書及びクレーム内で利用されるように、「ｏｒ」は、上記で定義したような「ａｎｄ／ｏｒ」としての同じ意味を持つことが理解できる。例えば、リスト内で要素を分ける場合、「ｏｒ」または「ａｎｄ／ｏｒ」は、包括、すなわち、多くまたはリスト化された要素及び、任意だがリスト化されていない要素の中の、少なくとも１つだけでなく１つ以上を包括、しているものとして翻訳されるべきである。「ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｏｆ」または「ｅｘａｃｔｌｙ ｏｎｅ ｏｆ」のような、それと反対にはっきりと示した唯一に限定する用語は、クレームで「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ」を利用する場合、多くのまたはリスト化された要素のただ１つの要素を包括するものとして参照される。一般に、ここで利用された用語「ｏｒ」は、「ｅｉｔｈｅｒ」、「ｏｎｅ ｏｆ」、「ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｏｆ」、「ｅｘａｃｔｌｙ ｏｎｅ ｏｆ」、または「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ」のような、排他的用語を置かれた場合、排他的な二者択一（すなわち、「ｏｎｅ ｏｒ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｂｕｔ ｎｏｔ ｂｏｔｈ」）を示すものとして翻訳されるべきである。また、用語「ｏｒ」が、クレーム内で利用された場合、特許法の範囲において、利用される通常の意味を持つ。
本明細書及びクレーム内で利用されように、句「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」は、１以上の要素のリストで参照すると、要素のリストの中で任意の１以上の、要素リスト内で特にリスト化されたそれぞれの要素のうち少なくとも１つを含む必要は無く、要素リストにおける要素の任意の組み合わせを除外するものでも無い、要素から選択された少なくとも１つの要素という意味を持つことが理解できる。この定義は、任意ではあるが、特に識別された要素に関係があるか無いかどうかに係らず、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」の節で要素のリスト内で特に識別された要素以外のものが存在しても良い。したがって、制限されない例で示すように、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ａｎｄ Ｂ」（または、同様に、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ｏｒ Ｂ」、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ａｎｄ／ｏｒ Ｂ」）は、ある例では、少なくとも１つであり、任意だが１以上（及び、任意だがＢ以外）を含む、別の例では、少なくとも１つであり、任意だが１以上（及び、任意だがＡ以外）も含む、更に別の例では、少なくとも１つで任意だが１以上のＡ及び少なくとも１つであり、任意だが１以上のＢ（及び、任意だが他の要素）も含む等を参照することが出来る。
上記の明細書と同様、クレームにおいて、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｖｏｌｏｖｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ」等の、全ての移行句は、開放的、すなわち制限されるものでは無いが、含む、を意味するものと理解される。移行句「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ」及び「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ」は、米国特許審査便覧、２１１１．０３項で述べられている通り、それぞれ本質的に閉鎖または半閉鎖の移行句である。
クレームは、その効果を述べる場合を除いて、記載された順序または要素に制限されて解釈されるべきではない。形態及び詳細における様々な変化が、付加されたクレームの精神と範囲から逸脱しない限り、当業者により実施されるものである。以下のクレームの精神及び範囲内にある全ての実施例及びその等価の例が、クレームされる。
３００ 膨張性本体
３０２ カテーテル
３０４ 表面
４００ 電子構造体
４０２ 中間バス
４０４ センシング素子
４０６ 結合構造
５００ 電子構造体
５０２ 膨張性本体
５０４ 中間バス
５０６ センシング素子
５０８ 結合構造
６０２ 膨張性本体
６０４ 中間バス
６０６ センシング素子
６１０ ポート
７０４ 中間バス
７０６ センシング素子
７０８ 結合構造
８２０ 電子構造体
８４０ 電子構造体
８６０ 電子構造体
９０２ 膨張性本体
９０４ センシング素子
１２００ フレキシブル基板
１２０２ 能動電気回路
１２０４ 構成部品
１９００ 構成部品
１９０２ 電極
２００２ 電極
２００４ 増幅器
２００７ 相互接続

Claims (45)

  1. 医療診断用装置であって、
    フレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板上に配置された中間バスと、
    前記中間バスの端部近傍に、前記フレキシブル基板上に密に充填されたアレイ状に配置される複数のセンシング素子と、
    前記フレキシブル基板に配設された、前記装置を機械的に安定させるリング状の結合構造と、
    を有し、
    前記複数のセンシング素子の各センシング素子は、前記中間バスに直接に結合し、前記中間バスの一部分が前記結合構造の一部分に連結され、前記中間バスが前記複数のセンシング素子を前記フレキシブル基板からデータ取得システムに接続する
    ことを特徴とする装置。
  2. 前記センシング素子が、前記フレキシブル基板の曲率が最小の領域に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 前記フレキシブル基板が、接着パッチまたは包帯であることを特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 前記複数のセンシング素子の測定値が、前記フレキシブル基板と診断する表面の間の接触時間及び又は接触の程度を示すことを特徴とする請求項１記載の装置。
  5. 前記表面が、組織の一部であり、前記複数のセンシング素子からの測定値が、前記組織の不整脈状態の指標を提供することを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 前記表面が、組織の一部であり、前記複数のセンシング素子からの測定値が、前記組織の心房細動または心室細動の指標を提供することを特徴とする請求項４記載の装置。
  7. 前記フレキシブル基板はカテーテル上に配設され、前記フレキシブル基板は、膨張性本体を形成し、そして、前記中間バスの一部は、前記カテーテルに対し前記膨張性本体の遠位領域またはその周囲に配置されることを特徴とする請求項１記載の装置。
  8. 前記膨張性本体は、前記複数のセンシング素子の測定値が、前記膨張性本体と組織間の接触時間及び又は接触の程度を示すことを特徴とする請求項７記載の装置。
  9. 前記複数のセンシング素子が、前記組織をマッピングすることを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 前記複数のセンシング素子の測定値が、不整脈の空間的マッピング及び／または時間的マッピングを提供することを特徴とする請求項８記載の装置。
  11. 医療診断用装置であって、
    カテーテル上に配置され、膨張性本体を形成するフレキシブル基板と、
    一部が前記カテーテルに対し前記膨張性本体の遠位領域の周囲に配置された中間バスと、
    前記中間バスの端部近傍に、前記フレキシブル基板に配置された複数のセンシング素子と、
    前記膨張性本体の遠位領域の周囲に配設された、前記装置を機械的に安定させるリング状の少なくとも１つの結合構造と、
    を含み、
    前記複数のセンシング素子のうち各センシング素子が、前記中間バスに直接に結合し、前記中間バスの一部分が少なくとも前記結合構造の一部分に連結され、前記中間バスが前記複数のセンシング素子を前記膨張性本体からデータ取得システムに接続する
    ことを特徴とする装置。
  12. 前記中間バスが、導電性であることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 前記中間バスの部分が、非導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
  14. 前記結合構造は、非導電性構造であることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  15. 前記複数のセンシング素子が、前記膨張性本体の前記遠位領域に近い前記膨張性本体の最小曲率領域にアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１１の装置。
  16. 前記少なくとも１つの中間バス各々によって前記複数のセンシング素子の各々のセンシング素子が電源に電気的に接続されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  17. 前記複数のセンシング素子が、前記膨張性本体の遠位領域の四分円にアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  18. 前記中間バスが、蛇状バスの集合体であり、そして、前記蛇状バスが、前記複数のセンシング素子に電気的に結合することを特徴とする請求項１１記載の装置。
  19. 前記中間バスの一部及び／または前記複数のセンシング素子上に配置されたカプセル化材料をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
  20. 前記カプセル化材料が、ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項１９記載の装置。
  21. 第２の中間バスと、を含み、
    前記第１の中間バスが、前記膨張性本体の前記遠位領域の第１四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
    前記第２の中間バスが、前記膨張性本体の前記遠位領域の第２四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、そして、
    前記第１の四分円は、前記第２四分円と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  22. 第３の中間バスと、第４の中間バスと、をさらに含み、
    前記第３の中間バスが、前記膨張性本体の前記遠位領域の第３四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
    前記第４の中間バスが、前記膨張性本体の前記遠位領域の第４四分円に配置された前記複数のセンシング素子のうちのセンシング素子と結合し、
    前記第３の四分円は、前記第４の四分円と反対側に配置され、そして、
    前記第３の四分円は、前記第１の四分円に対し実質的に９０度に位置することを特徴とする請求項２１記載の装置。
  23. 前記膨張性本体は、軸の周りに配置され、そして、前記軸は、冷凍アブレーション装置、レーザ・アブレーション装置、高強度超音波及び／またはＲＦ装置を含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
  24. 前記複数のセンシング素子は、少なくとも１つの圧力センサ及び／または少なくとも１つのインピーダンス・センサを含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
  25. 前記複数のセンシング素子のうちの前記センシング素子１以上は、前記フレキシブル基板と診断する組織の表面との間の抵抗値を測定する接触センサを含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
  26. 前記複数のセンシング素子上に配置されたカプセル化層をさらに含み、そして、前記カプセル化層が、中立機械面に前記センシング素子を配置することを特徴とする請求項１１記載の装置。
  27. 前記カプセル化層は、ポリマを含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
  28. 前記膨張性本体は、カテーテルの末端近くに配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  29. 前記カテーテルは、冷凍アブレーション装置、レーザ・アブレーション装置、高強度超音波及び／またはＲＦ装置を含むことを特徴とする請求項２８記載の装置。
  30. 前記膨張性本体は、バルーンであることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  31. 前記バルーンは、円筒形状、玉ねぎ形状、円錐形状、ドッグボーン形状、または樽形状
    であることを特徴とする請求項３０記載の装置。
  32. 前記センシング素子は、導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  33. 前記中間バスが、導電性材料から形成されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  34. 医療診断用装置を製造するための方法であって、
    第１の中間バスと、
    前記第１の中間バスの端部近傍に、密に充填されたアレイに配設され、それぞれが前記第１の中間バスに直接に結合した、複数のセンシング素子と、
    前記第１の中間バスの一部分が一部分に連結された、前記装置を機械的に安定させるリング状の結合構造と、
    を含む電子構造体を提供するステップと、
    前記電子構造体をカテーテル上に配置し、該カテーテルに対し前記電子構体の膨張性本体の第１の遠位領域に前記第１の中間バスの一部を配置するステップと、
    前記第１の遠位領域に近い前記膨張性本体の一部の周囲に前記複数のセンシング素子を配置するステップと、を含み
    前記第１の中間バスが前記複数のセンシング素子を前記膨張性本体からデータ取得システムに接続する
    ことを特徴とする方法。
  35. 前記センシング素子が前記膨張性本体の最小曲率領域に配置されるように、前記複数のセンシング素子を前記遠位領域に近い前記膨張性本体の一部またはその周囲に配置するステップを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
  36. 前記膨張性本体またはその周囲に前記電子構造体を配置する前に、キャリア基板から前記電子構造体を抜き取るステップを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
  37. 前記膨張性本体またはその周囲に前記電子構造体を配置するステップが、溶けるテープを利用して前記第１の中間バス及び／または前記複数のセンシング素子を適用するステップを含むことを特徴とする請求項３６記載の方法。
  38. 前記膨張性本体の周囲に前記結合構造を配置し、前記膨張性本体の遠位領域に前記複数のセンシング素子を並べるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
  39. 前記電子構造体は、ＣＭＯＳプロセスを利用して製造されることを特徴とする請求項３４記載の方法。
  40. 前記電子構造体は、第２の中間バスを含み、そして、前記複数のセンシング素子のうち第２のセンシング素子が、前記第２の中間バスと結合することを特徴とする請求項３４記載の方法。
  41. 前記第１の遠位領域と異なる前記膨張性本体の第２の遠位領域に前記第２の中間バスの一部を配置するステップと、前記第２の遠位領域に近い前記膨張性本体の一部またはその周囲に前記複数のセンシング素子のうち前記第２のセンシング素子を配置するステップとを、更に含むことを特徴とする請求項４０記載の方法。
  42. 前記第１の中間バス及び前記第２の中間バスを前記データ取得システムの少なくとも１つの信号プロセッサに結合するステップをさらに含み、そして、前記電子構造体が、前記第１の中間バス及び前記第２の中間バスを介して、少なくとも１つの前記信号プロセッサに１つ以上の多重化信号を伝達するように構成されることを特徴とする請求項４１記載の方法。
  43. 表面との接触をマッピングするためのシステムであって、
    カテーテル上に配設され該カテーテルに対して遠位部を有する膨張性本体と、
    前記遠位部で前記膨張本体上に配設された中間バスと、
    前記中間バスの端部近傍に、前記膨張本体上に配設され、前記複数のセンシング素子の各センシング素子が、前記中間バスに直接に結合する複数のセンシング素子と、
    前記遠位部で前記膨張本体上に配設され前記中間バスの一部分に連結された、前記システムを機械的に安定させるリング状の結合バスと、
    電気的な電子ディスプレイを有し、前記複数のセンシング素子と前記中間バスで連結されたデータ取得システムと、
    を含み、
    前記電子ディスプレイが、前記膨張性本体上の前記複数のセンシング素子の空間的定位を示す視覚的画像を提供し、
    前記電子ディスプレイは、電極により生成された電気信号における変化に応じて、前記複数のセンシング素子における電極の視覚的属性を変化させ、
    前記電気信号における変化によって、前記表面に対する前記電極の接触状態を識別する
    ことを特徴とするシステム。
  44. 前記視覚的属性は、二進法表示であることを特徴とする請求項４３記載のシステム。
  45. 前記視覚的属性は、定量的画像であることを特徴とする請求項４３記載のシステム。
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