JP6399968B2 - 生体吸収性基板上の埋め込み型バイオメディカルデバイス - Google Patents

生体吸収性基板上の埋め込み型バイオメディカルデバイス Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１０年３月１７日に出願された米国特許仮出願第６１／３１４，７３９号の優先権の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する陳述
[0002]本発明は、米国エネルギー省によって与えられた授与番号ＤＥ−ＦＧ０２−０７ＥＲ４６４７１及びＤＥ−ＦＧ０２−９１ＥＲ４５４３９並びに米国陸軍研究所によって与えられた契約番号Ｗ９１１ＮＦ−０７−１−０６１８に基づく米国政府の援助によってなされた。合衆国政府は、本発明において一定の権利を有する。
[0003]本発明は、バイオメディカルデバイスの分野に属し、一般に、標的組織に関連するパラメータを検知する及び／又は標的組織に作用するための埋め込み型デバイスに関する。埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製し、埋め込み、使用するための方法が提供される。
[0004]埋め込み型バイオメディカルデバイスは、神経疾患（例えば、てんかん及びパーキンソン病）、心臓疾患（例えば、不整脈）、血管疾患、筋肉疾患、及び／又は神経疾患（例えば、装具を制御するためのブレインコンピュータインタフェース）の治療及び／又はモニタリングなどのさまざまな重要な臨床適用例に役立つ可能性を有する。しかし、埋め込み型バイオメディカルデバイスの有効な使用は、一部には、従来の集積回路及び医療デバイスの平面の硬い表面と生物学的システムの曲線から成る柔らかい組織の間の適合性を実現する設計戦略に依存する。この物理的不一致を克服することが重要である。その理由は、形の違いが、従来、生物／非生物界面で結合する低い忠実度及びいくつかの従来の埋め込み型デバイスに関する悪い組織長期健康状態（ｈｅａｌｔｈ）につながるからである。
[0005]いくつかの場合では、デバイス−組織結合を改良しようとして、従来のシリコンベースの電子的構成要素から、対応する単結晶シリコンベースデバイスより著しく劣る、電界効果移動度、オン／オフ比などの電子的性質を示す、アモルファスシリコン、有機半導体、又は有機−無機ハイブリッド半導体に移行することによって電子的性能が犠牲になってきた。このようなアモルファスシリコン及び有機ベースの材料は、単一結晶シリコンより電子的に劣ることがあるが、可撓性、化学的な生体適合性、いくつかの場合では生分解性などのバイオメディカル適用例に有用な特定の性質を有する。
[0006]最近、いくつかの特許及び公報において、埋め込み型生分解性デバイスが開示されている。例えば、国際特許出願公報、国際公開第２００８／０８５９０４号パンフレットでは、生分解性半導体材料と生分解性基板とを含むことができる生分解性電子デバイスが開示されている。国際特許出願公報、国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットでは、組織に流体及び／又は生物学的材料を送達するための生分解性デバイスが開示されている。国際特許出願公報、国際公開第２００８／１２７４０２号パンフレットでは、包埋された生物学的材料を含む生分解性センサが開示されている。国際特許出願公報、国際公開第２００８／１０３４６４号パンフレットでは、場合によっては生分解性ポリマーで被覆された、ナノ構造化された表面を有する医療デバイスが開示されている。同様に、国際特許出願公報、国際公開第９９／４５８６０号パンフレットでは、間隔に応じて細胞の接着を促進又は抑制する突起を備えた、生体適合性及び場合によっては吸収性の基板を有するデバイスが開示されている。
[0007]他の特許及び公報では、埋め込み型電子デバイスが開示されている。例えば、米国特許第５，４０３，７００号で、パターン処理された金属導体を支持するポリイミド基板を有するデバイスが開示されている。米国特許第７，１９０，０５１号では、シリコンオンインシュレータ技術を使用して製造された、密封包装された埋め込み型電子回路が開示されている。国際特許出願公報、国際公開第２００９／１１１６４１号パンフレット及び国際公開第２００９／１１４６８９号パンフレットでは、伸縮可能な電子デバイス及びフレキシブルなセンサアレイが開示されている。
[0008]本発明は、さまざまな生物環境における生体内検知及び／又は組織への作用を含む、バイオメディカル適用例向け埋め込み型システムのためのデバイス及び方法を提供する。いくつかの実施形態では、例えば、本発明の埋め込み型デバイスは、高性能の単結晶無機電子材料及び／又は薄い電極アレイを、標的生物組織との接触に際して少なくとも部分的に吸収されることが可能な生体吸収性基板と組み合わせたものである。ナノ構造化された単結晶無機電子材料及び／又は薄い電極アレイを組み込むことによって、いくつかの実施形態では、さまざまな生物環境との生体適合性が実現され、デバイスと標的生物組織の間のコンフォーマル接触（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｃｏｎｔａｃｔ）を確立するのに有用な機械的性質（例えば、曲げ剛性、ヤング率、曲率半径など）及びデバイス属性（例えば、可撓性、伸縮性など）がもたらされる。制御可能及び／又は選択可能な吸収速度を有する生体吸収性基板を組み込むことによって、いくつかの実施形態では、埋め込み型デバイスを効果的に展開し、目的の生物組織とインタフェースする生体適合性手段が提供される。いくつかの実施形態では、例えば、吸収性基板が少なくとも部分的に吸収されることにより、デバイスと標的生物組織の間の物理的接触、電子的接触、熱的接触、及び／又は光通信を提供する界面が確立される。いくつかの実施形態では、例えば、本発明のデバイスは、幅広いクラスの標的組織と接触して設けられるとき、有用で制御可能な吸収速度を提供する高度に生体適合性のシルク基板を組み込む。
[0009]本発明によって、検知、電気化学的作用、薬物送達、及び疾患の治療を含む広範囲のバイオメディカル適用分野に適したあるクラスの埋め込み型バイオメディカルシステム、材料、及び方法を支援する多機能の組織検知及び作用プラットフォームが可能になる。ナノ構造化された単結晶無機電子材料又は薄い電極アレイと生体吸収性基板を組み合わせることによって、注入時の望ましくない炎症及び／又は免疫応答を抑制又は完全に回避する埋め込み型システムが実現される。ナノ構造化された単結晶シリコン又は薄い電極アレイとシルクの吸収姓基板、及び場合によってはメッシュ構造を有するバリア層を組み合わせた実施形態は、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、又は血管組織などの幅広いクラスの組織型と適合する埋め込み型システムを提供する。さらに、ナノ構造化された単結晶無機電子材料又は薄い電極アレイと生体吸収性基板を組み合わせることによって、光学的、電子的、電気化学的、及び化学的な検知及び／又は作用を含む広範囲の高性能デバイス機能を支援する埋め込み型システムが提供される。
[0010]本明細書において、埋め込み型バイオメディカルデバイス並びに埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製及び使用する方法が提供される。例えば、本発明のデバイスは、化学的組成（例えば、ｐＨ、イオン強度、バイオマーカ、タンパク質、炭水化物の存在又は濃度など）、電気化学的パラメータ（例えば、電流又は電圧）、温度、及び／又は光学パラメータ（例えば、吸収、散乱など）などの、標的組織及び／又は生物環境に関連するパラメータの生体内検知に有用である。例えば、本発明のデバイスは、電気化学的作用、薬物送達、光学的作用などの、生物環境における標的組織の生体内作用に有用である。また、埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製する方法及び生物環境において標的組織に埋め込み型バイオメディカルデバイスを投与する方法が開示されている。埋め込み型バイオメディカルデバイスが標的組織に投与されると、埋め込み型バイオメディカルデバイスの生体吸収性基板が、生物環境の周囲組織に少なくとも部分的に吸収され、それによって立体構造の変化を可能にし、埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触及び／又は電気的接触及び／又は光学的接触を確立する。
[0011]この態様の埋め込み型デバイスは、生体吸収性基板と、この生体吸収性基板によって直接又は間接的に支持された複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を備える電子デバイスであって、無機半導体成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極の少なくとも一部分を封入する、場合によっては無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を完全に封入する、メッシュ構造を有する薄い（例えば、１００ミクロン以下）バリア層とを具備する。場合によっては、埋め込み型デバイスは、無機半導体構成要素のうちの少なくともいくつかの封入並びに／又は選択的な電気的及び／若しくは化学的な分離をさらに提供するために生体吸収性基板と無機半導体構成要素の間に設けられた、１つ又は複数の追加のバリア層又は生体適合性層などの、１つ又は複数の追加の基板層をさらに備える。
[0012]一実施形態では、例えば、（１）生体吸収性基板と、（２）生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、これらの無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、（３）無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層とを具備し、生物環境との接触に際して、生体吸収性基板が、少なくとも部分的に吸収され、それによって、生物環境において埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、標的組織に作用する又は生物環境において標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスが提供される。一態様の埋め込み型デバイスは、生体吸収性基板に設けられた、例えば、生体吸収性基板と電子デバイス又はその構成要素の少なくとも一部分との間に設けられた、生体適合性層をさらに備える。一実施形態では、バリア層及び／又は生体適合性層は、デバイスの無機半導体構成要素の少なくとも一部分を支持する及び／又はこれと物理的に接触するメッシュ構造を有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスは、生体吸収性基板によって支持され、生体吸収性基板と物理的に接触する。いくつかの実施形態では、電子デバイスは、生体適合性層及び／又はバリア層によって封入され、生体適合性層及び／又はバリア層と物理的に接触する。一実施形態では、無機半導体構成要素のすべては、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する。
[0013]いくつかの実施形態では、例えば、バリア層及び場合によっては生体適合性層は、電子デバイスの一部分又はすべてを封入し、それによって、局所的生物環境への漏洩電流及び／又はデバイスの電気的短絡を防止するように機能する。一実施形態では、バリア層及び／又は生体適合性層は、デバイスの無構成要素機半導体の少なくとも５０％、場合によってはデバイスの無構成要素機半導体の少なくとも９０％、場合によってはデバイスの無機半導体構成要素のすべてを封入する。場合によっては、埋め込み型デバイスは、半導体構成要素の少なくとも一部分と電気的に接触する１つ又は複数の電極、例えばバリア層、生体吸収性基板、及び／又は生体適合性層によって少なくとも部分的に、場合によっては完全に封入された生体適合性又は生体吸収性の金属及び／又は電極から成る電極をさらに備える。
[0014]一実施形態では、例えば、個別に指定できる（ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ）複数の金属電極から成る電極アレイであって、各金属電極が１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電極アレイと、メッシュ構造を有するバリア層であって、電極アレイを少なくとも部分的に支持するバリア層と、電極アレイ、バリア層、又は電極アレイとバリア層の両方を支持する生体吸収性基板とを備え、生物環境との接触に際して、生体吸収性基板が、少なくとも部分的に吸収され、それによって、生物環境において埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、標的組織に作用する又は生物環境において標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスが提供される。一実施形態では、電極アレイの電極の少なくとも一部分、場合によってはすべては、互いから物理的に分離される。一実施形態では、バリア層は、電極アレイの電極の少なくとも一部分と物理的に接触し、場合によっては、アレイの電極のそれぞれと物理的に接触する。一実施形態では、生体吸収性基板は、電極アレイの少なくとも一部分と物理的に接触し、及び／又はバリア層の少なくとも一部分と物理的に接触する。一実施形態では、アレイの電極のそれぞれは、少なくとも１つの電子相互接続部と電気的に接触し、場合によっては、電子信号をアレイの個別に指定できる電極から受け取る及び／又は電極に送るように構成される。
[0015]この態様のデバイスは、一般に、検知、作用、イメージング、及び／又は局所的生物環境への治療薬の送達を含む生体内バイオメディカル適用例に有用である。一実施形態では、例えば、本発明のデバイスは、生物環境において標的組織の電気生理学的測定を実施する又は生物環境において標的組織に電気生理学的に作用するのに有用であり、生物環境は生体内生物環境とすることができ、標的組織は、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、及び血管組織から選択できるが、これらに限定されない。
[0016]生体吸収性基板の吸収は、所与の生物環境において電子デバイス（例えば、その表面、一部分、及び／又は構成要素）を展開、又は設置、操作、及び／又はインタフェースするのに有用である。いくつかの実施形態では、例えば、電子デバイスは、吸収性基板の吸収を伴うプロセスによって標的組織とコンフォーマル接触させられ、例えば、吸収プロセスでは、電子デバイスを標的組織と接触させ（例えば、物理的接触、電気的接触、熱的接触など）、場合によっては、吸収プロセスによって、デバイスを標的組織とインタフェースさせるのを支援する電子デバイスのコンフォーマルな及び／又は形態的な変化が起こる。いくつかの実施形態では、デバイスは、例えば電子デバイスの標的組織との物理的接触、電気的接触、又は光通信を実現するように、生体吸収性基板の完全な吸収を伴うプロセスによって、生物環境に展開され、又は設置され、操作され、及び／又は生物環境とインタフェースされる。従って、この態様のいくつかの実施形態では、吸収性層は、電子デバイスの標的組織とのインタフェースを容易にするように展開中に犠牲層として機能する。或いは、別の実施形態では、デバイスは、例えば電子デバイスの標的組織との物理的接触、電気的接触、又は光通信を実現するように、生体吸収性基板の部分的だが完全ではない吸収を伴うプロセスによって、生物環境に展開され、又は設置され、操作され、及び／又は生物環境とインタフェースされる。従って、この態様のいくつかの実施形態では、吸収性層は、展開中は部分的犠牲層として機能するが、使用中はデバイスの構造的構成要素及び／又は機能的構成要素として機能する状態を保つ。本発明のデバイス及び方法では、生体吸収性基板の吸収は、コンフォーマル接触、場合によっては物理的接触、コンフォーマル接触、熱的接触、及び／又は電気的接触を電子デバイスと標的組織の間に確立する低侵襲性及び／又は生体適合性の手法を提供する。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板を部分的又は完全に吸収することによって、標的組織とのコンフォーマル接触の確立を容易にするように、電子デバイスの物理的寸法、立体構造、形態、及び／又は形状を選択的に調整及び／又は操作する手段が提供される。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板の部分的又は完全な吸収は、望ましくない免疫応答及び／又は炎症を抑制するなどの生体適合的な方法で標的組織とのコンフォーマル接触を確立するように埋め込み型デバイスの化学的組成を選択的に調整する手段を提供する。
[0017]本発明における吸収性材料の組み込みは、本発明の埋め込み型デバイス及びその構成要素の除去、生物学的分解、及び／又は清掃を容易にする方法でも実施されることができる。一実施形態では、本発明のデバイスは、生体吸収性基板の少なくとも部分的な吸収に際して、被験者によって効果的に処理及び清掃される破片に分けられるような、組成、幾何学的形状、及び／又は物理的寸法を有する。一実施形態では、例えば、デバイスは、被験者によるデバイスの処理及び清掃を容易にするために、生体吸収性基板の少なくとも部分的な吸収に際して、１００ミクロン未満、場合によっては１０ミクロン未満、及び場合によっては１ミクロン未満の横方向寸法及び厚さ寸法を有する破片に分けられるように構成される。或いは、本発明は、生体吸収性基板の少なくとも部分的な吸収に際して、場合によっては完全な吸収に際して、本質的に損なわれていない（ｉｎｔａｃｔ）（例えば、少なくとも７０％損なわれていない、又は場合によっては少なくとも９０％）状態を保つ電子デバイス構成要素を有する埋め込み型デバイスを含む。本発明のこの態様の実施形態は、デバイスが外科的処置により除去可能であるように設計されるバイオメディカル適用例に有用である。一態様では、例えば、電子デバイス構成要素は、（例えば、外科医による）埋め込み後にデバイスが物理的に除去できるように、生体吸収性基板の少なくとも部分的な吸収の後で物理的寸法及び／又は機械的性質（例えば、剛性、硬度、ヤング率など）を示す。
[0018]さまざまな材料は、生物環境との接触に際して生物学的に活性な副産物、有毒な副産物、及び／又は有害な副産物を形成することなく効率的に処理及び／又は再モデリングされる材料を含めて、本発明のデバイスの生体吸収性基板に有用である。生体吸収性基板に有用な材料としては、例えば、生体高分子（例えば、タンパク質、ペプチド、炭水化物、ポリヌクレオチドなど）、合成ポリマー、タンパク質、多糖類、シルク、ポリ（グリセロールセバシン酸）（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、コラーゲン、キトサン、フィブロイン、及びこれらの組み合わせがある。生体吸収性基板に有用なシルク材料としては、例えば、カイコフィブロイン、改変カイコフィブロイン、クモ絹、昆虫絹、組み換え体絹、及びこれらの任意の組み合わせがある。本明細書では、改変カイコフィブロインとは、カイコフィブロインの化学修飾によって得られるポリマー組成物を指す。
[0019]生体吸収性基板の物理的寸法及び物理的性質は、さまざまなデバイス機能及び異なる組織型との適合性を支援するための重要なパラメータである。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板は、１０，０００μｍ以下、場合によっては、いくつかの実施形態では１０００μｍ以下、場合によっては、いくつかの実施形態では１００μｍ以下、場合によっては、いくつかの実施形態では１０μｍ以下、場合によってはいくつかの実施形態では１μｍ以下の厚さを有する。薄い生体吸収性基板（例えば、厚さ１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下、場合によっては１ミクロン以下）を使用することは、複雑で非常に不規則な輪郭を持つ（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）表面を有する組織を含む、広範囲の組織型とのコンフォーマル接触を確立することが可能な、可撓性を有する、又は変形可能な、埋め込み型デバイスを提供するのに有用である。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板は、１００ナノメートル〜１００００μｍの範囲で選択された、場合によっては、いくつかの適用例では１μｍ〜１０００μｍの範囲で選択された、及び場合によっては、いくつかの実施形態では１μｍ〜１０μｍの範囲で選択された、厚さを有する。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板の組成及び物理的性質（例えば、ヤング率、純曲げ剛性（ｎｅｔｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）、靱性（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）など）は、展開時に高度なコンフォーマル接触を達成する能力も提供しながら、電子デバイス構成要素に十分な構造用支持体を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板は低弾性（ｌｏｗｍｏｄｕｌｕｓ）層である。或いは、本発明は、高弾性（ｈｉｇｈｍｏｄｕｌｕｓ）層である生体吸収性基板を有するデバイスを含む。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、１０ＧＰａ以下のヤング率、好ましくは、いくつかの適用例では１００ＭＰａ以下のヤング率、場合によっては、いくつかの適用例では１０ＭＰａ以下を有する。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲で選択された、場合によっては、いくつかの適用例では０．５ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲で選択され、場合によっては、いくつかの適用例では０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲で選択された、ヤング率を有する。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、１×１０９ＧＰａ μｍ４以下、場合によっては、いくつかの適用例では１×１０７ＧＰａ μｍ４以下、場合によっては、いくつかの適用例では１×１０６ＧＰａ μｍ４以下の純曲げ剛性を有する。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０９ＧＰａ μｍ４の範囲で選択された、場合によっては、いくつかの適用例では０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜５×１０５ＧＰａ μｍ４の純曲げ剛性を有する。
[0020]いくつかの実施形態では、デバイスは、生物環境において標的組織と接触して設けられるとき、制御可能及び／又は選択可能な生体内吸収速度を有する生体吸収性基板を含む。本発明は、意図した生物学的適用例、デバイス機能、組織型などに基づいて選択されたさまざまな吸収速度を示す生体吸収性基板を有する埋め込み型デバイスを含む。いくつかの実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、投与に際して迅速で完全な吸収を実現するように、例えば、デバイスの標的組織とのインタフェースを容易にするように、及び／又は特定の組織環境においてデバイスを展開するのに有用な立体構造及び／又は形態の変化を容易にするように、生体内で高い吸収速度を示す。他の実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、投与に際して低速で不完全な吸収を実現するように、例えば、デバイスの電子的構成要素の封入を実現するように、及び／又はデバイスを展開若しくは除去するのに有用な構造的性質を提供するように、生体内で低い吸収速度を示す。
[0021]生体内生物環境などのいくつかの生物環境では、生体吸収性基板の分解は、酵素分解例えばプロテアーゼを介した（ｐｒｏｔｅａｓｅｍｅｄｉａｔｅｄ）分解によって行われる。さらに、いくつかの実施形態では、分解は、組織及び／又は生物流体との界面などに存在する分解酵素を有する生物環境に露出された生体吸収性基板の表面から行われる。従って、生体吸収性基板の特定のパラメータは、吸収速度を効果的に制御するように選択されることができる。一実施形態では、生体吸収性基板の化学的組成、物理的状態、及び／又は厚さは、吸収速度を制御するように選択される。一実施形態では、例えば、生体吸収性基板は、有用な吸収速度を示すシルク生体高分子などの、選択された生物環境に有用な吸収速度を示す生体高分子から成る。本発明は、非晶質材料、結晶性材料、部分的に非晶質性の材料、及び部分的に結晶性の材料から成る生体吸収性基板を含む。一実施形態では、本発明の埋め込み型デバイスは、少なくとも部分的に結晶性の材料を含み、生体吸収性基板の結晶化度の程度は、選択された生物環境及びデバイスの適用例に対して有用な及び／又は予め選択された吸収速度を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、標的組織と接触して設けられるとき、生体吸収性基板の結晶化度が高いほど、吸収速度が遅くなる。例えば、本発明は、５５％以下の結晶化度、場合によっては３０％以下の結晶化度、場合によっては２０％以下の結晶化度、場合によっては５％以下の結晶化度を持つ生体吸収性基板を有する埋め込み型デバイスを含む。例えば、本発明は、０〜５５％の範囲で選択された結晶化度、場合によっては、いくつかの実施形態では１〜３０％の範囲で選択された結晶化度、場合によっては、いくつかの実施形態では５〜２０％の範囲で選択された結晶化度を持つ生体吸収性基板を有する埋め込み型デバイスを含む。本明細書では、０％の結晶化度とは、完全に非晶質の材料を指し、所与の結晶化度は、材料の全量に対する、結晶状態で提供された材料の量に相当する。いくつかの実施形態では、例えばシルクの生体吸収性基板を有する埋め込み型デバイスでは、結晶化度とは、シルクの生体吸収性基板のβシート含有量を指す。
[0022]いくつかの適用例向けの生体吸収性基板は、標的組織との接触に際して生物学的に活性な副産物、有毒な副産物、及び／又は有害な副産物を形成することなく処理及び／又はリモデリングされた生体適合性材料である。
[0023]生体吸収性基板の幾何学的形状及び／又は形態は、本発明の埋め込み型デバイスの機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）を確立するのに重要なその他の特性である。一実施形態では、生体吸収性基板は、ほぼ均一な厚さ（例えば、層の平均的な厚さの１０％以内の厚さ）を有する連続層である。或いは、本発明は、不連続層及び／又は不均一な厚さプロファイルを有する層を備える生体吸収性基板を有するデバイスを含む。本発明は、例えば、電子デバイス構成要素（例えば、半導体、電極、誘電体など）の部分的若しくは完全な封入及び／又は電子的分離のための追加の生体吸収性基板及び／又は層を有する埋め込み型デバイスを含む。
[0024]いくつかの実施形態では、生体吸収性基板及び／又はバリア層及び／又は第２の誘電体層は、標的組織の表面と物理的に接触するための平面又は非平面（例えば、湾曲した、凹状、凸状など）の接触表面を有する。このような実施形態は、例えば、標的組織の表面における検知及び／又は作用を実現するのに有用である。他の実施形態では、生体吸収性基板及び／又はバリア層及び／又は第２の誘電体層は、標的組織と物理的に接触するためのナノ構造化又はミクロ構造化された接触表面を有する。いくつかの適用例向けのナノ構造化又はミクロ構造化された接触表面は、標的組織の表面と物理的に接触及び／又は貫通する複数の浮き彫りのあるフィーチャ（ｒｅｌｉｅｆｆｅａｔｕｒｅ）を備える。いくつかの実施形態では、浮き彫りのあるフィーチャは、生体吸収性基板及び／又はバリア層及び／又は第２の誘電体層の表面から、１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲から選択された、好ましくは、いくつかの適用例では１０ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲から選択された長さだけ延びる。有用な浮き彫りのあるフィーチャとしては、かえし（ｂａｒｂ）、スパイク、柱（ｃｏｌｕｍｎ）、突出部、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。ナノ構造化された生体吸収性層を有するデバイスは、いくつかの実施形態では、標的組織の表面下及び／又は標的組織内部での検知及び／又は作用を実現するのに有用である。
[0025]いくつかの実施形態では、電子デバイスの複数の無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、生体吸収性基板、バリア層、及び／又は生体適合性層に結合される。層と材料の間の共有結合及び非共有結合（例えば、ファンデルワールス力、水素結合、ロンドン分散力など）を必要とする、電子デバイスと生体吸収性基板、バリア層、及び／又は生体適合性層の間の結合は、直接的に達成されることができる。或いは、結合は、電子デバイスと生体吸収性基板、バリア層、及び／又は生体適合性層の間に設けられた接着層を組み込むことによって達成されることができる。結合に有用な接着層は、ポリマー、エラストマー（例えばＰＤＭＳ）、プレポリマー、薄い金属層、シルク層などから成る。
[0026]埋め込み型バイオメディカルデバイスは、中立機械面（ｎｅｕｔｒａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｌａｎｅ）を有し、いくつかの実施形態では、複数の半導体構成要素又は電極アレイの電極の少なくとも一部分、場合によってはすべては、中立機械面に近接（例えば、１０ミクロン以内、場合によっては１ミクロン以内）して設置される。バリア層の厚さ及び生体吸収性基板の厚さは、中立機械面に近接する複数の半導体構成要素又は電極アレイの電極の少なくとも一部分を設置するように選択されることができる。中立機械面に近接して設置された半導体構成要素又は電極アレイの電極を有する実施形態は、例えば非平面（例えば、屈曲した、湾曲した、凸状、凹状など）立体構造及び／又は伸長した立体構造で形成されたときのデバイスの構造的完全性を強化することによって展開に際してデバイスの立体構造が著しく変化する適用例に有用である。
[0027]有用な無機半導体構成要素としては、可撓性を有する半導体構造、伸縮可能な半導体構造、及び／又は標的組織の表面に合うように形状が変化することが可能な半導体構造があるが、これらに限定されない。一実施形態では、例えば、無機半導体構成要素は、ミクロ構造化された材料又はナノリボン、ナノ膜、若しくはナノワイヤなどのナノ構造化された材料から成る。本明細書では、「ミクロ構造化された」という用語は、１ミクロン〜１０００ミクロンの範囲で選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する構造を指し、「ナノ構造化された」という用語は、１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲で選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する構造を指す。一実施形態では、無機半導体素子は、トランジスタ、トランジスタチャネル、ダイオード、ｐ−ｎ接合、フォトダイオード、発光ダイオード、レーザ、電極、集積電子デバイス、又はこれらの組み合わせ及び／若しくはアレイなどの半導体デバイスを含む。
[0028]電子デバイス及びその構成要素並びに埋め込み型デバイスの物理的寸法及び形状は、埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間の十分なコンフォーマル接触を確立する及び標的組織との接触に際して炎症を最小限にするなどのデバイスへの免疫応答を最小限にするのに重要なパラメータである。薄い無機半導体構成要素（例えば、厚さ１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下の、場合によっては１ミクロン以下）を使用することは、複雑で非常に不規則な輪郭を持つ表面を有する組織を含む、広範囲の組織型とのコンフォーマル接触を確立することが可能な、可撓性を有する、又は変形可能な、埋め込み型デバイスを提供するのに有用である。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくともいくつか、場合によってはすべては、１００ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの適用例では１０ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの適用例では１ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの適用例では５００ナノメートル以下の厚さを有し、いくつかの適用例では１００ナノメートル以下の厚さを有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくともいくつか、場合によってはすべては、５０ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では５０ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲から選択された厚さを有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくともいくつか、場合によってはすべては、１００００μｍ以下の横方向物理的寸法（例えば、長さ、幅、直径など）を有し、いくつかの適用例では１０００μｍ以下の横方向物理的寸法を有し、いくつかの適用例では１００μｍ以下の横方向物理的寸法を有し、いくつかの適用例では１μｍ以下横方向物理的寸法を有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくともいくつか、場合によってはすべては、１００ｎｍ〜１００００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では５００ｎｍ〜１０００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では５００ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では５００ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択された横方向物理的寸法を有する。
[0029]埋め込み型バイオメディカルデバイスの他の構成要素と同様に、無機半導体構成要素の物理的性質（例えば、ヤング率、純曲げ剛性、靱性など）によって、埋め込み型バイオメディカルデバイスは、標的組織との高度なコンフォーマル接触を達成することができる。いくつかの実施形態では、例えば、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、１０ＧＰａ以下、場合によっては、いくつかの適用例では１００ＭＰａ以下、場合によっては、いくつかの適用例では以下１０ＭＰａのヤング率を有する。いくつかの実施形態では、例えば、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲で選択された、場合によっては、いくつかの適用例では０．５ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲で選択された、場合によっては、いくつかの適用例では０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲で選択されたヤング率を有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、１×１０８ＧＰａ μｍ４以下、場合によっては、いくつかの適用例では５×１０５ＧＰａ μｍ４以下、場合によっては、いくつかの適用例では１×１０５ＧＰａ μｍ４以下の純曲げ剛性を有する。いくつかの実施形態では、電子デバイスの無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０８ＧＰａ μｍ４、場合によっては、いくつかの適用例では０．１×１０ＧＰａ μｍ４〜５×１０５ＧＰａ μｍ４の範囲で選択された純曲げ剛性を有する。
[0030]いくつかの実施形態では、電子デバイス又はその構成要素は、印刷又はモデリングベースのプロセス、例えば、転写印刷、乾燥接触転写印刷（ｄｒｙｃｏｎｔａｃｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、溶液ベースの印刷、ソフトリソグラフィ印刷、レプリカ成形（ｒｅｐｌｉｃａ ｍｏｌｄｉｎｇ）、インプリントリソグラフィなどによって、生体吸収性基板に組み付けられる。従って、これらの実施形態のうちのいくつかでは、電子デバイス又はその構成要素は、印刷可能な半導体材料及び／又はデバイスを備える。印刷ベースの技法によって電子デバイス及び生体吸収性基板構成要素を組み込むことは、いくつかの実施形態では、半導体デバイス／材料の独立した処理及び生体吸収性基板のための処理を可能にするので、有益である。例えば、印刷ベースの組み立て手法を用いることにより、いくつかの生体吸収性基板とは適合しない技法によって半導体デバイス／材料を処理することができる。いくつかの実施形態では、例えば、半導体デバイス／材料は、最初に、高温処理、物理的及び化学的蒸着処理、エッチング及び／又は水性処理（例えば現像など）によって処理され、続いて、印刷ベースの技法によって生体吸収性基板に組み付けられる。この手法の利点は、生体吸収性基板の化学的及び／又は物理的性質に悪影響を及ぼしうる方法での、例えば、生体吸収性基板の生体適合性、毒性、及び／又は吸収性（例えば、吸収速度など）に悪影響を及ぼすことによる、生体吸収性基板上での半導体デバイス／材料の処理を回避することである。いくつかの実施形態では、例えば、この手法を用いることによって、水性処理、例えばエッチング液、剥離液、又は現像液への生体吸収性基板の露出を伴う処理に生体吸収性基板を露出させることなく、電子デバイスの効果的な製造が可能になる。
[0031]無機半導体構成要素に有用な材料としては、真性（ｐｕｒｅ）単結晶半導体材料及びドープされた単結晶半導体材料を含む単結晶半導体材料などの高品質な半導体材料がある。単結晶半導体材料を埋め込み型バイオメディカルデバイスに組み込むことは、非常に良好な電子的性質を示す埋め込み型デバイスを提供するのに特に有益である。一実施形態では、半導体構成要素は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｌＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅インジウムガリウムセレン化物（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ２ＳｎＴｅ５、Ｔｌ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、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から成る。いくつかの実施形態では、無機半導体構成要素は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、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。いくつかの実施形態では、無機半導体構成要素は、単結晶シリコン、多孔質シリコン、及び／又は多結晶シリコンから成る。いくつかの実施形態では、無機半導体構成要素は、単結晶無機半導体材料から成る。いくつかの実施形態では、無機半導体構成要素は、生体吸収性材料又は生体不活性（ｂｉｏｉｎｅｒｔ）材料である。生体吸収性無機半導体構成要素に有用な材料としては、多孔質シリコン、多結晶シリコン、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[0032]いくつかの実施形態では、この態様の電子デバイスは、１つ又は複数の相互接続された島（ｉｓｌａｎｄ）構造及びブリッジ構造を備える。例えば、島構造は、電子デバイスの１つ又は複数の半導体回路構成要素を備えることができる。ブリッジ構造は、素子間例えば異なる島構造の間の電気通信を可能にする１つ又は複数の可撓性を有する及び／又は伸縮可能な電気的相互接続部を備えることができる。このようにして、本発明の電子デバイスは、１つ又は複数の島構造と、電気的相互接続例えば伸縮可能な電子相互接続部を提供する、１つ又は複数の可撓性を有する及び／又は伸縮可能なブリッジ構造とを備える複数の電気的に相互接続された無機半導体構成要素を有する伸縮可能な電子デバイスを具備することができる。
[0033]いくつかの実施形態では、電子デバイスは、電極、誘電体層、化学的センサ素子又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、光センサ、光源、温度センサ、及び容量センサから成る群から選択された１つ又は複数の追加のデバイス構成要素を含むことができる。この追加のデバイス構成要素は、生体不活性材料又は生体吸収性材料から成ることができる。有用な生体不活性材料としては、チタン、金、銀、白金、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。有用な生体吸収性材料としては、鉄、マグネシウム、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[0034]いくつかの実施形態では、複数の無機半導体構成要素の少なくとも一部分は、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、又はトランジスタアレイのうちの１つ又は複数を備える。有用な多重化回路としては、生体吸収性基板に空間的に配置された複数の電極のそれぞれに個別に対処するように構成された多重化回路がある。
[0035]電極の物理的寸法、組成、及び幾何学的形状は、本発明の埋め込み型電極アレイ及び電子デバイスの重要なパラメータである。一実施形態では、電極アレイの電極は、金属フィルム例えば薄い（例えば、厚さ＜１００ミクロン）金属フィルムである。薄い電極（例えば、厚さ１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下、場合によっては１ミクロン以下）を使用することは、複雑で非常に不規則な輪郭を持つ表面を有する組織を含む広範囲の組織型とのコンフォーマル接触を確立することが可能な、可撓性を有する、又は変形可能な、埋め込み型デバイスを提供するのに有用である。一実施形態では、電極の少なくとも一部分、場合によってはすべては、チタン、金、銀、白金、及びこれらの任意の組み合わせなどの生体適合性金属から成る。一実施形態では、電極の少なくとも一部分、場合によってはすべては、鉄、マグネシウム、及びこれらの任意の組み合わせなどの生体吸収性金属から成る。一実施形態では、アレイは、少なくとも１０個の電極から成り、場合によっては１０〜１００００個の電極、場合によっては、いくつかの実施形態では１０〜１０００個の電極、場合によっては、いくつかの実施形態では２０〜１００個の電極から成る。一実施形態では、電極のそれぞれは１０ミクロン以下の厚さを有し、場合によっては、電極のそれぞれは１ミクロン以下の厚さを有し、場合によっては、電極のそれぞれは５００ナノメートル以下の厚さを有する。一実施形態では、電極のそれぞれは、１００ナノメートル〜１０ミクロンの範囲で選択された厚さ、場合によっては１００ナノメートル〜１ミクロンの範囲で選択された厚さ、場合によっては１００ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲で選択された厚さを有する。一実施形態では、電極のそれぞれは、１００００ミクロン以下の横方向寸法、場合によっては１０００ミクロン以下の横方向寸法、場合によっては１００ミクロン以下の横方向寸法、場合によっては１０ミクロン以下の横方向寸法を有する。一実施形態では、電極アレイの電極は、隣接する電極から１０ミクロン以上の距離、場合によっては１００ミクロンより大きな距離だけ離隔される。一実施形態では、隣接する電極は、１０ミクロン〜１０ミリメートルの範囲、場合によっては１０ミクロン〜１０００ミクロンの範囲、場合によっては１０〜１００ミクロンの範囲から選択された距離だけ互いから離隔される。
[0036]一実施形態では、デバイスの電極及び／又は無機半導体構成要素の少なくとも一部分、場合によってはすべては、メッシュ構造を有するバリア層によって支持される。メッシュ構造を有するバリア層を使用することは、本発明では、埋め込み型デバイスの効率的な取り扱い及び投与を可能にする支持層を提供すると同時に、標的組織とのコンフォーマル接触を確立するのに有用な機械的性質（例えば、可撓性、変形性、曲げ性（ｂｅｎｄａｂｉｌｉｔｙ）など）を提供するために有益である。一実施形態では、例えば、メッシュ構造とは、デバイスの設置面積の一部分を占有するがすべては占有しない、例えば標的組織とインタフェースするデバイスの面積の一部分を占有するがすべては占有しない、層又は他の構造的構成要素を指す。一実施形態では、例えば、デバイスの設置面積は、標的組織とのインタフェースを確立するデバイスの全周に対応する面積であり、バリア層のメッシュ構造は、設置面積の一部分を占有するが、すべては占有しない。いくつかの実施形態では、メッシュ構造は、デバイスの設置面積及び／又は組織インタフェース区域の７５％以下、場合によっては設置面積及び／又は組織インタフェース区域の５０％以下、場合によってはデバイスの設置面積及び／又は組織インタフェース区域の２５％以下を占有する。一実施形態では、例えば、バリア層は、格子構造、有孔構造、又は触手（ｔｅｎｔａｃｌｅ）構造であるメッシュ構造を有する。一実施形態では、例えば、バリア層は、無機半導体構成要素又は電極を少なくとも部分的に支持する、又は場合によっては無機半導体構成要素又は電極と物理的に接触する、構造的領域を有するメッシュ構造であり、バリア層の構造的領域は、バリア層の存在しない空隙によって互いから離隔される。従って、このような実施形態では、空隙領域が存在することによっては、デバイスの設置面積より占有面積の狭いメッシュ構造化されたバリア層が提供される。一実施形態では、例えば、メッシュ構造を有するバリア層は、連続フィルム又はシートなどの連続層とは対照的に、不連続層である。
[0037]バリア層の組成及び物理的寸法も、標的組織とのコンフォーマル接触を確立するのに有用な埋め込み型デバイスを提供するのに有用なパラメータである。薄いバリア層（例えば、厚さ１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下、場合によっては１ミクロン以下）を使用することは、複雑で非常に不規則な輪郭を持つ表面を有する組織を含む広範囲の組織型とのコンフォーマル接触を確立することが可能な、可撓性を有する、又は変形可能な、埋め込み型デバイスを提供するのに有用である。一実施形態では、バリア層は、エラストマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性材料、又は複合ポリマー材料などのポリマー材料から成る。一実施形態では、例えば、バリア層はポリイミドである。本発明は、他の材料、例えば、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、及び無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４から成るバリア層を含む。一実施形態では、バリア層は、１００００μｍ以下の厚さ、場合によっては１０００μｍ以下の厚さ、場合によっては１００μｍ以下の厚さ、場合によっては１０μｍ以下の厚さを有する。一実施形態では、バリア層は、５００ナノメートル〜１０００μｍの範囲から選択された厚さ、場合によっては５００ナノメートル〜１００μｍの範囲から選択された厚さ、場合によっては５００ナノメートル〜１０μｍの範囲から選択された厚さを有する。いくつかの実施形態では、バリア層は低弾性層である。或いは、本発明は、高弾性層であるバリア層を有するデバイスを含む。
[0038]本明細書では、「生体吸収性基板に空間的に配置された」とは、各要素が異なる位置にあるような生体吸収性基板の表面区域上の要素（例えばデバイス構成要素）の分布を指す。要素間の間隔は、均一であってもよいし、可変であってもよい。いくつかの実施形態では、要素は、要素間の等しい間隔を有する規則的なアレイパターン例えば２Ｄアレイとして空間的に配置される。いくつかの実施形態では、要素は、線（例えば、１Ｄアレイ）として空間的に配置される。有用な空間的配置としては、要素の規則的な分布及び不規則な分布がある。
[0039]いくつかの実施形態では、バリア層及び／又は生体吸収性基板は、電子デバイスの無機半導体構成要素及び／又は電極のすべてを封入する。他の実施形態では、バリア層及び／又は生体吸収性基板は、電子デバイスそのものを完全に封入する。いくつかの実施形態では、例えば、バリア層、生体適合性層、第１の誘電体層、第２の誘電体層、及び／又は生体吸収性基板は、１００００μｍ以下の厚さ、場合によっては、いくつかの実施形態では１０００μｍ以下の厚さ、場合によっては、いくつかの実施形態では１００μｍ以下の厚さ、場合によっては、いくつかの実施形態では１０μｍ以下の厚さを有する。いくつかの実施形態では、例えば、バリア層、生体適合性層、第１の誘電体層、第２の誘電体層、及び／又は生体吸収性基板は、１μｍ〜１００００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では１μｍ〜１０００μｍの範囲から選択された、場合によっては、いくつかの適用例では１μｍ〜１００μｍの範囲から選択された厚さを有する。いくつかの実施形態では、バリア層及び／又は生体吸収性基板は、生体内生物環境での展開に際しての電子デバイスからの純リーク電流を１０ μＡ／μｍ２以下に制限する。
[0040]バリア層及び／又は生体適合性層及び／又は第１の誘電体層及び／又は第２の誘電体層に有用な材料としては、例えば、ポリマー、有機ポリマー、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４、及びこれらの任意の組み合わせがある。特定の実施形態では、バリア層及び／又は生体適合性層は、電気絶縁体から成る。いくつかの実施形態では、バリア層及び／又は生体適合性層は、生体吸収性材料又は生体不活性材料から成る。
[0041]一実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイス及び／又は電極アレイの物理的性質（例えば、ヤング率、純曲げ剛性、靱性など）によって、デバイスが標的組織との高度なコンフォーマル接触も達成しながら、自己支持性となる剛性が提供され、すること可能である。一実施形態では、生体吸収性基板、複数の無機半導体素子を有する電子デバイス、及びバリア層は、埋め込み型バイオメディカルデバイスの１×１０９ＧＰａ μｍ４未満の純曲げ剛性、又は０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０８ＧＰａ μｍ４、場合によっては１×１０５ＧＰａ μｍ４〜１×１０８ＧＰａ μｍ４の範囲から選択された純曲げ剛性を提供する。いくつかの実施形態では、生体吸収性基板、電子デバイス、及びバリア層は、それぞれ独立して、生体吸収性材料から成る。一実施形態では、生体吸収性基板、生体適合性層、複数の電極を備える電極アレイ、及びバリア層は、埋め込み型バイオメディカルデバイスの１×１０９ＧＰａ μｍ４未満の純曲げ剛性、又は０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０９ＧＰａ μｍ４、場合によっては０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０６ＧＰａ μｍ４の範囲から選択された純曲げ剛性を提供する。
[0042]一実施形態では、電子デバイス及びバリア層は、１つ又は複数の穴を有する有孔構造又は半導体構成要素が基端では物理的に接続されるが末端では物理的に離隔される触手構造を形成するために電子デバイス構成要素（例えば、無機半導体素子、電極など）に近接する１つ又は複数の支持層又は封入層の少なくとも一部分を除去することによって形成されるメッシュ構造を有する。
[0043]一実施形態では、埋め込み型デバイス及び／又はその構成要素は、可視光線電磁放射及び／又は赤外線電磁放射に対して少なくとも部分的に光学的に透明である。一実施形態では、例えば、電子デバイス、生体吸収性基板、電極アレイ、及び／又はバリア層構成要素は、７０％以上、及びいくつかの適用例では９０％以上の、電磁スペクトルの可視光線領域の光の透過百分率を示す。少なくとも部分的に光学的に透明な埋め込み型デバイスは、投与、使用、及び／又は除去の間にデバイスを可視化及び／又は撮像するのに有用である。さらに、本発明の少なくとも部分的に光学的に透明なデバイスは、電磁放射をデバイスにカップリングする及び／又はデバイスからカップリングするのに有用である。本発明は、例えば、標的組織の照射又は光検知のためのＬＥＤ又はレーザアレイ構成要素を有する埋め込み型デバイスを含み、このデバイスは、生体吸収性基板などのデバイスの他の構成要素を通る電子デバイス構成要素からの光を透過することが可能である。
[0044]別の態様では、埋め込み型バイオメディカルデバイスを投与及び使用するための方法が提供される。この態様の方法は、生体吸収性基板と、この生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層とを具備する埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、この埋め込み型バイオメディカルデバイスを生物環境において被験者の標的組織と接触させるステップと、生物環境において生体吸収性基板を少なくとも部分的に吸収し、それによって生物環境において埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップとを含む。
[0045]この態様の方法は、生物環境において標的組織に埋め込み型バイオメディカルデバイスを投与するのに有用であり、この生物環境は生体内生物環境であり、標的組織は、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、及び血管組織から選択できるが、これらに限定されない。
[0046]いくつかの実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスのヤング率は、生体吸収性基板の完全な又は部分的な吸収に際して、少なくとも２０％、又は場合によっては少なくとも５０％、又は場合によっては少なくとも７０％、減少する。いくつかの実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスの純曲げ剛性は、生体吸収性基板の完全な又は部分的な吸収に際して、少なくとも２０％、又は場合によっては少なくとも５０％、又は場合によっては少なくとも７０％、減少する。
[0047]別の態様では、被験者の標的組織に作用する又は標的組織に関連するパラメータを検知するための方法が提供される。この態様の方法は、生体吸収性基板と、この生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、これらの無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層とを具備する埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、この埋め込み型バイオメディカルデバイスを生物環境において標的組織と接触させるステップと、生物環境において生体吸収性基板を少なくとも部分的に吸収し、それによって生物環境において埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップと標的組織に作用する、又は埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する標的組織に関連するパラメータを検知するステップとを含む。
[0048]別の態様では、本発明は、（１）個別に指定できる複数の金属電極から成る電極アレイであって、各金属電極が１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電極アレイと、メッシュ構造を有するバリア層であって、電極アレイを少なくとも部分的に支持するバリア層と、電極アレイ、バリア層、又は電極アレイとバリア層の両方を支持する生体吸収性基板とを具備する埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、生物環境において埋め込み型バイオメディカルデバイスを標的組織と接触させるステップとを含み、生物環境と接触するに際して、生体吸収性基板が少なくとも部分的に吸収され、それによって、生物環境において電極アレイと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップと、標的組織に作用する、又は埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する標的組織に関連するパラメータを検知するステップとを含む、生物環境において被験者の標的組織に作用する又は標的組織に関連するパラメータを検知するための方法を提供する。
[0049]一実施形態では、この態様の方法は、標的組織の表面で電圧を測定する及び／又は標的組織の表面で電圧を生成するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、標的組織の表面で生成された電圧は、標的組織に電気物理的に作用するのに十分である。一実施形態では、この態様の方法は、標的組織の表面で電磁放射を測定するステップ及び／又は標的組織の表面で電磁放射を生成するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、標的組織の表面で生成された電磁放射は、標的組織に光学的に作用するのに十分なパワーを有する。一実施形態では、この態様の方法は、標的組織の表面で電流を測定するステップ及び／又は標的組織の表面で電流を生成するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、標的組織の表面で生成された電流は、標的組織に電気物理的に作用するのに十分な値を有する。
[0050]別の態様では、例えば転写印刷などの印刷ベースの技法を使用して、埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製するための方法が提供される。一実施形態では、本発明の方法は、（１）受け取り表面（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ）を有する生体吸収性基板を用意するステップと、（２）生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップとを含む。一実施形態では、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップは、乾燥接触転写印刷を使用して、例えばエラストマースタンプ又は複合スタンプを使用して、実行される。一実施形態では、方法は、生体吸収性基板の受け取り表面に無機半導体構成要素又は電極アレイの電極の少なくとも一部分、場合によってはすべてを封入するバリア層、例えばメッシュ構造を有するバリア層を形成するステップをさらに含む。これらの態様のバリア層は、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を完全に又は部分的に封入することができる。この態様の方法では、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極は、１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下、場合によっては１ミクロン以下の厚さを有する。一実施形態では、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極の少なくとも一部分、場合によってはすべてを封入するステップは、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップの前に行われる。一実施形態では、方法は、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップの前に、生体吸収性基板の受け取り表面に接着層を形成するステップをさらに含む。
[0051]一実施形態では、本発明は、（１）受け取り表面を有する生体吸収性基板を用意するステップと、（２）犠牲層を有する取り扱い用基板を用意するステップと、（３）基板の犠牲層で複数の半導体素子又は電極アレイの電極を生成するステップと、（４）複数の半導体素子又は電極アレイの電極にバリア層を形成するステップと、（５）取り扱っている（ｈａｎｄｌｅ）基板上の犠牲層を削除し、それによって複数の半導体素子又は電極アレイの電極を解放するステップと、（６）生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップとを含む、埋め込み型電子デバイスを作製する方法を提供する。これらの態様のバリア層は、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を完全に又は部分的に封入することができる。一実施形態では、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップは、乾燥接触転写印刷を使用して、例えばエラストマースタンプ又は複合スタンプを使用して、実行される。一実施形態では、方法は、例えばウェットエッチング又はドライエッチング（例えば、反応性酸素エッチング）によって、バリア層の選択された領域から材料を除去してメッシュ構造を生成するステップをさらに含む。この態様の方法では、無機半導体構成要素又は電極アレイの電極が、１００ミクロン以下、場合によっては１０ミクロン以下、場合によっては１ミクロン以下の厚さを有する。一実施形態では、方法は、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップの前に、生体吸収性基板の受け取り表面に接着層を形成するステップをさらに含む。
[0052]本発明では、コンフォーマブル転写デバイス（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）を使用する方法を含めて、さまざまな転写印刷方法が有用である。一実施形態では、生体吸収性基板の受け取り表面に複数の無機半導体構成要素又は電極アレイの電極を転写印刷によって組み付けるステップは、（１）半導体構成要素又は電極アレイの電極の１つ又は複数の接触表面をコンフォーマブル転写デバイスの転写表面と接触させ、それによって、転写表面に配設された半導体構成要素又は電極アレイの電極を有するコンフォーマブル転写デバイスを生成するステップと、（２）コンフォーマル転写デバイス（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）の転写表面と生体吸収性基板の受け取り表面の間のコンフォーマル接触を確立する方法で、半導体構成要素又は電極アレイの電極を有するコンフォーマブル転写デバイスの転写表面を生体吸収性基板の受け取り表面と接触させるステップと、（３）コンフォーマブル転写デバイスと半導体構成要素又は電極アレイの電極を分離させ、それによって、半構導体成要素又は電極アレイの電極を生体吸収性基板の受け取り表面に転写するステップとを含む。一実施形態では、半導体構成要素又は電極アレイの電極は、バリア層によって少なくとも部分的に封入され、コンフォーマブル転写デバイスの転写表面は、半導体構成要素又は電極アレイの電極の接触表面に設けられたバリア層と接触する。一実施形態では、コンフォーマル転写デバイスは、エラストマースタンプ又は複合エラストマースタンプなどのスタンプである。
[0053]本発明は、（１）犠牲層を有する基板を用意するステップと、基板の犠牲層に第１の誘電体層を加えるステップと、（２）第１の誘電体層に少なくとも１つの無機半導体構成要素を設けるステップと、（３）少なくとも１つの無機半導体構成要素の一部分を第２の誘電体層で覆い、それによって、露出された末端を有する覆われた無機半導体構成要素を生じさせるステップと、（４）無機半導体構成要素の露出された末端と物理的に接触する電極を設けるステップと、（５）第１の誘電体層、第２の誘電体層、及びその両方の少なくとも一部分を除去し、それによって、メッシュ構造を生成するステップと、（６）基板上の犠牲層を除去してメッシュ構造を残すステップと、（７）メッシュ構造を生体吸収性基板の受け取り表面に転写するステップとを含む、埋め込み型デバイスを作製する方法を提供する。一実施形態では、第１の誘電体層及び第２の誘電体層の少なくとも一部分を除去してメッシュ構造を生成するステップは、エッチング例えば酸素反応性イオンエッチングを含む。一実施形態では、第１の誘電体層に少なくとも１つの無機半導体構成要素を設けるステップは、転写印刷例えば乾燥接触転写印刷によって実行される。一実施形態では、メッシュ構造を生体吸収性基板の受け取り表面に転写するステップは、転写印刷例えば乾燥接触転写印刷によって実行される。実施形態では、上述の埋め込み型バイオメディカルデバイスは、この態様の方法により作製される。一実施形態では、無機半導体構成要素は、１００ミクロン以下、場合によっては、いくつかの実施形態では１０ミクロン以下、場合によっては、いくつかの実施形態では１ミクロン以下のひとつの寸法を有する。
[0054]別の態様では、埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製するための方法が提供される。この態様の方法は、（１）基板に犠牲層を設けるステップと、（２）基板上の犠牲層に第１のポリマー層を加えるステップと、（３）第１のポリマー層に電極アレイを設けるステップであって、この電極アレイは、複数の電極から成る、ステップと、（４）第１の誘電体層の少なくとも一部分を除去し、それによって、メッシュ構造を生成するステップと、（５）基板上の犠牲層を除去するステップと、（６）メッシュ構造及び電極アレイを生体吸収性基板の受け取り表面に転写するステップとを含む。一実施形態では、第１の誘電体層の少なくとも一部分を除去するステップは、溶解、又はエッチング例えば酸素反応性イオンエッチングを含む。一実施形態では、第１のポリマー層に電極アレイを設けるステップは、転写印刷例えば乾燥接触転写印刷によって実行される。一実施形態では、メッシュ構造及び電極アレイを生体吸収性基板の受け取り表面に転写するステップは、転写印刷例えば乾燥接触転写印刷によって実行される。
[0055]実施形態では、上述の埋め込み型バイオメディカルデバイスは、この態様の方法により作製される。
[0056]基板上の犠牲層に有用な材料としては、ポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリベンゾイミダゾール、テトラフルオロエチレン、ＳＵ−８、パリレン、ポリエステル、ポリ−ジメチル−シロキサン（ＰＤＭＳ）、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[0057]上述の埋め込み型バイオメディカルデバイスは、開示する方法で使用されることができる。
[0058]いくつかの実施形態では、電子デバイスの幾何学的形状は、伸縮性、可撓性、順応性、及び／又は圧縮性を提供するために使用されることができる。一実施形態では、デバイスは、材料そのものに著しい歪みを付与することなく大きな機械的変形に幾何学的に対応できる構造形状に構成された無機半導体材料を利用することができる。例えば、剛性のデバイス島を接続するブリッジは、それぞれ参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１１／８５１，１８２号（米国特許出願公開第２００８／０１５７２３５号）、米国特許出願第１２／４０５，４７５号（米国特許出願公開第２０１０／０５９８６３号）、及び米国特許出願第１２／３９８，８１１号（米国特許出願公開第２０１０／０００２４０２号）にさらに記載されるように、波形であってもよいし、歪んでもよいし（ｂｕｃｋｌｅｄ）、蛇行してもよいし、又は曲がりくねってもよい。
[0059]一態様では、本明細書で開示されるデバイスは、米国特許出願第１１／８５１，１８２号及び／又は米国特許出願第１２／４０５，４７５号及び／又は米国特許出願第１２／３９８，８１１号に開示されているような１つ又は複数の伸縮可能な構成要素を備え、これらの公報に開示されている処理のうちの１つ又は複数によって作製される。米国特許出願第１１／８５１，１８２号、米国特許仮出願第１２／４０５，４７５号、及び米国特許出願第１２／３９８，８１１号は、参照により本明細書に組み込まれる。
[0060]特定の理論に縛られることを望むものではないが、本明細書で開示されるデバイス及び方法に関連する基本的な原理の見解又は理解について本明細書で説明されることができる。それにもかかわらず、いかなる機械的な説明又は仮説の最終的な妥当性に関係なく、本発明の一実施形態は有効で有用となり得ることが認識されよう。
[0061]（ａ）〜（ｃ）は例示的な実施形態による、埋め込み型バイオメディカルデバイスの上面平面図（ｔｏｐｐｌａｎ ｖｉｅｗ）及び横断面図である。
[0062]図１の埋め込み型バイオメディカルデバイスの上面斜視図である。
[0063]例示的な実施形態による、島及びブリッジを有する埋め込み型バイオメディカルデバイスの上面平面図である。
[0064]例示的な実施形態による、生体適合性層を有する埋め込み型バイオメディカルデバイスの側面平面図（ｓｉｄｅｐｌａｎ ｖｉｅｗ）である。
[0065]（ａ）及び（ｂ）は複数の実施形態による、メッシュ構造を有する埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製するためのプロセスフロー概略図である。
[0066]複数の実施形態による、メッシュ構造を有する埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製するための例示的なステップを示す流れ図である。
[0067]バイオメディカルデバイスを埋め込み、場合によっては、埋め込まれたバイオメディカルデバイスを使用して標的組織に作用する、及び／又は標的組織に関連するパラメータを検知するための例示的なステップを示す流れ図である。
[0068]（ａ）及び（ｂ）は平面の接触表面及びナノ構造化された又はミクロ構造化された接触表面をそれぞれ示す埋め込み型バイオメディカルデバイスの側面平面図である。
[0069]単一結晶シリコン電子回路を有する埋め込み型バイオメディカルデバイスの概略図及び画像である。（ａ）はキャリアウェハ上の超薄型デバイス、（ｂ）はＰＤＭＳスタンプの表面に乗せられたデバイス、及び（ｃ）はシリコンウェハにキャスト成形（ｃａｓｔ）されたシルクフィルムに転写印刷するためのプロセスの、高解像度画像（右）に対応する概略図（左）及び顕微鏡画像（挿入写真）である。（ｄ）は自立型シルクフィルム上への転写印刷（左）及び溶解（右）の概略図である。
[0070]図９の埋め込み型バイオメディカルデバイスの屈曲性及び電子的性質を示す画像及びデータである。（ａ）は平面構成（左）及び屈曲構成（中央及び右）における可撓性を有する基板上の超薄型デバイスである。（ｂ）は溶解の前（実線の曲線）及び後（破線の曲線）の増幅特性曲線（左）及びＩＶ曲線（右）であり、Ｉｄ、Ｖｇ、及びＶｄは、それぞれドレイン電流、ゲート電圧、及びドレイン電圧を表す。右フレームの各ＩＶ曲線の電圧は、ゲートバイアス電圧を表す。
[0071]生体外での生体吸収性基板溶解の画像を示す。種々の時間ステージにおけるシルク上のシリコン電子回路のシステムの水への溶解の画像（左）と拡大表示（右）。（ａ）は開始時、（ｂ）は３分後である。（ｃ）はシルクの完全溶解後のろ紙に回収されたデバイスの画像（左）と拡大表示（右）である。
[0072]マウスモデルに埋め込まれたバイオメディカルデバイスの写真である。動物毒性試験の手順及び結果：埋め込みの前（左）、及び直後（中央）、及び２週間後（右）の画像。
[0073]シルクによって支持される埋め込み型バイオメディカルデバイスを製造するためのステップに対応する概略図及び画像である。シルクによって支持されるコンフォーマルなＰＩ電極アレイを製造するためのステップに対応する概略図及び画像である。（ａ）は、ＰＤＭＳから成る一時的な基板の上でのシルクフィブロイン溶液のキャスト成形及び乾燥。室温で１２時間乾燥させた後の厚さ５〜１５μｍのシルクフィルムである。（ｂ）は、電極アレイを製造してシルクに転写印刷し、ＡＣＦケーブルに接続するためのステップである。（ｃ）は、溶解性のシルク支持体を有する超薄型メッシュ幾何学的形状における代表的デバイスの臨床使用法の概略図である。
[0074]厚いポリイミドフィルムを使用する埋め込み型バイオメディカルデバイス製造プロセスの画像である。厚いＰＩフィルム（Ｋａｐｔｏｎ、Ｄｕｐｏｎｔ、米国）を使用する電極アレイ製造プロセス。（ａ）ＰＤＭＳを塗布されたガラスにＰＩフィルムを付着させる。（ｂ）電極アレイの製造。（ｃ）ＡＣＦ接続。
[0075]異方性導電フィルムケーブルと回路基板の接続後の、それぞれシルク及びポリイミド上の埋め込み型バイオメディカルデバイスの画像である。ＡＣＦと回路基板の接続後の電極アレイの画像。（ａ）薄い（＜１０μｍ）厚さの基板を有する電極アレイ。（ｂ）厚い（＞１０μｍ）厚さの基板を有する電極アレイ。
[0076]シルク基板が溶解するときの時間依存性変化を示す図である。シルク基板が溶解するときの時間依存性変化。（ａ）温水への浸漬によるシルクの溶解。（ｂ）支持シルクフィルムの厚さの関数としての支持シルクフィルム上での７μｍと２．５μｍの電極アレイの合計曲げ剛性。挿入図は、７μｍと２．５μｍの曲げ剛性の比を示す。（ｃ）溶解中のシルクフィルムの体積の時間依存性変化（左フレーム）及び２つの異なるアレイ厚さに対して７０％エタノールで５秒間処理されたシルクに対して計算された曲げ剛性（右フレーム）。５秒のエタノール処理によって、溶解時間が数分から約１時間に増加する。図１６（ｄ）は、シルクで裏打ちした基板での厚さ７μｍ及び２．５μｍの神経センサの曲げ剛性を示す。
[0077]７μｍ及び２．５μｍの埋め込み型バイオメディカルデバイスの曲げ剛性の時間依存性変化を示すグラフである。
[0078]シミュレートされた脳モデルでのさまざまな厚さの神経の埋め込み型バイオメディカルデバイスの写真である。可撓性を示すようにシミュレートされた脳モデル上でのさまざまな厚さの神経の電極アレイ。（ａ）厚さの傾向及びコンフォーマル接触を改善する構造の概略図。（ｂ）電極アレイの厚さが脳モデル上でのコンフォーマル接触にどのように寄与するかを示す一連の写真。（ｃ）これらの写真の拡大図。（ｄ）溶解性のシルク基板にメッシュ設計を有する電極アレイの画像。矢印は、シルクの溶解後にＡｕ相互接続部を安定化させるのに役立つメッシュのストラットを示す。挿入写真は、シルク基板が溶解すると脳モデルで達成できる高度のコンフォーマル接触を示す。
[0079]メッシュ電極アレイの設計パラメータを示す図である。
[0080]（ａ）及び（ｂ）はそれぞれガラス円筒及びヒトの脳モデル上の、シルク基板の溶解後のメッシュ埋め込み型バイオメディカルデバイスの画像である。
[0081]埋め込み型バイオメディカルデバイスの機械的にモデル化された性質、理論上予測される性質、及び測定された性質の画像及びグラフである。機械的なモデリング、理論的な予測、及び測定された性質。（ａ）半径Ｒの円筒に巻き付けられた薄膜。巻き付けられていない状態及び巻き付けられた状態は、それぞれ上部フレーム及び中央フレームに示されている。下部フレームでは、機械モデルと実験を比較する。（ｂ）２つの重ねられた円筒に巻き付けられた薄膜。上部フレーム及び中央フレームには、それぞれ巻き付けられていない状態及び巻き付けられた状態が示されている。下部フレームでは、機械モデルと実験の比較が示されている。（ｃ）ガラスの半球を包む電極アレイ（左上パネルには７６μｍのシート、右上パネルには２．５μｍのシート、下部パネルには２．５μｍのメッシュ）の画像。（ｄ）シート設計（左フレーム）及びメッシュ設計（右フレーム）の機械モデル。（ｅ）シート設計及びメッシュ設計に対する、臨界接着エネルギー（左フレーム）及びフィルムと球表面の間の垂直（剥離）応力（右フレーム）。
[0082]異なる直径のガラス円筒上での巻き付け実験の画像（直径は、（ａ）３．５ｃｍ、（ｂ）１．３ｃｍ、（ｃ）０．４ｃｍ、及び（ｄ）０．１ｃｍである）。
[0083]重ねられた円筒上での巻き付け実験の画像。（ａ）斜視図、（ｂ）側面図。
[0084]（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ臨界接着エネルギー及び垂直（剥離）応力のモデリング結果を示すグラフである。（ａ）シート設計及びメッシュ設計の臨界接着エネルギー。（ｂ）シート設計及びメッシュ設計のフィルムと球表面の間の垂直（剥離）応力。
[0085]動物を用いたバリデーション試験の写真及びデータである。動物を用いたバリデーション試験の写真及びデータ。７５μｍ（ａ）、２．５μｍ（ｂ）、及び２．５μｍメッシュ（ｃ）の電極アレイに対する、ネコの脳上の電極アレイの画像（左）、及び各電極からの平均的な誘発反応で、色は各電極上の誘発反応と全反応の平均との相互相関の程度を示す（右）。（ｄ）は睡眠紡錘波を示す、２．５μｍメッシュ電極アレイにおける単一電極の代表的な電圧データ。
[0086]埋め込み型バイオメディカルデバイスの概略図である。解析モデル及びそのモデリング結果の概略図。（ａ）神経センサの横断面であり、幾何学的パラメータが示されている。（ｂ）シルクで裏打ちした基板上の神経センサの横断面。
[0087]回路基板の設計を示す図である。
[0088]一般に、本明細書において使用される用語及び句は、標準的なテキスト、刊行物での論及、及び文脈を参照することによって見いだすことができる、当技術分野で認められている意味を有する。本発明の文脈におけるそのような用語及び語句の特定の用法を明確にするために、以下の定義を行う。
[0089]「機能層」とは、デバイスに何らかの機能を付与する層を指す。例えば、機能層は、半導体構成要素を含むことができる。或いは、機能層は、支持層によって分離された複数の半導体層などの複数の層を備えることができる。機能層は、電極又は島の間を走行する相互接続部などの複数のパターン処理された要素を備えることができる。機能層は、異種混合（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ）であってもよいし、不均質である（ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）１つ又は複数の性質を有してもよい。「不均質な性質」とは、空間的に変化し、それによって、多層デバイス内の中立機械面の位置に影響を及ぼすことができる物理的パラメータを指す。
[0090]「構造体層」とは、例えばデバイスの構成要素を支持及び／又は封入することによって、構造機能を付与する層を指す。
[0091]「半導体」とは、極低温では絶縁体であるが約３００ケルビンの温度ではかなりの電気伝導性を有する任意の材料を指す。本明細書では、半導体という用語の使用法は、マイクロエレクトロニクス及び電子デバイスの当技術分野におけるこの用語の使用法と一致することを意図している。有用な半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、及びダイヤモンドなどの元素半導体、並びに、ＳｉＣ及びＳｉＧｅなどのＩＶ族化合物半導体、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、及びＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族三元半導体合金、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、及びＺｎＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族半導体、ＣｕＣｌなどのＩ−ＶＩＩ族半導体、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、及びＳｎＳなどのＩＶ−ＶＩ族半導体、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、及びＧａＳｅなどの層半導体、ＣｕＯ及びＣｕ２Ｏなどの酸化物半導体などの化合物半導体を含む半導体がある。半導体という用語は、真性半導体と、ｐ型ドーピング材料及びｎ型ドーピング材料を有する半導体を含めて、所与の適用例又はデバイスに有用な有益な電子的性質を実現するように１つ又は複数の選択された材料がドープされた外因性半導体とを含む。半導体という用語は、半導体及び／又はドーパントの混合物を含む複合材料を含む。いくつかの実施形態に有用な具体的な半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｌＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅インジウムガリウムセレン化物（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ２ＳｎＴｅ５、Ｔｌ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。多孔質シリコン半導体材料は、本明細書において説明する態様に有用である。半導体材料の不純物は、半導体材料（複数可）自体又は半導体材料に付与された任意のドーパント以外の原子、元素、イオン、及び／又は分子である。不純物は、半導体材料の電子的性質に悪影響を及ぼしうる、半導体材料中に存在する望ましくない物質であり、酸素、炭素、及び重金属を含めた金属があるが、これらに限定されない。重金属不純物としては、周期表で銅と鉛の間にある元素から成るグループ、カルシウム、ナトリウム、及びすべてのイオン、化合物、及び／又はそれらの錯体があるが、これらに限定されない。
[0092]「半導体構成要素」とは、任意の半導体材料、組成、又は構造を広く指し、高品質の単結晶半導体及び多結晶半導体、高温処理によって製造された半導体材料、ドープされた半導体材料、無機半導体、及び複合半導体材料を特に含む。
[0093]「構成要素」は、デバイスの個々の部品を指すために広く使用される。「相互接続部」は、構成要素の一例であり、互いとの、又は構成要素間の電気的接続を確立することが可能な電気伝導性の構造を指す。特に、相互接続部は、別個の構成要素間の電気的接触を確立することができる。相互接続部は、所望のデバイス仕様、動作、及び適用例に応じて、適切な材料から作製される。適切な導電性材料としては、半導体がある。
[0094]他の構成要素としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、トランジスタ、電極、集積回路、回路素子、制御要素、マイクロプロセッサ、トランスデューサ、島、ブリッジ、及びそれらの組み合わせがあるが、これらに限定されない。構成要素は、例えば、金属蒸着、ワイヤボンディング、及び固体又は導電性ペーストの塗布などによって、当技術分野で知られている１つ又は複数のコンタクトパッド（ｃｏｎｔａｃｔｐａｄ）に接続されることができる。
[0095]「中立機械面」（ＮＭＰ）とは、デバイスの横方向ｂ及び長手方向ｌに存在する仮想面を指す。ＮＭＰは、デバイスの縦軸ｈに沿ってより遠い位置にある及び／又はデバイスのより屈曲可能な層にあるデバイスの他の面に比べて、曲げ応力の作用を受けにくい。従って、ＮＭＰの位置は、デバイスの厚さとデバイスの層（複数可）を形成する材料の両方によって決まる。
[0096]「コインシデント（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ）」とは、２つ以上の物体、面、又は表面、例えば機能層、基板層、又は他の層などの層に設置されるか又は層に隣接する中立機械面などの表面の、相対的な位置を指す。一実施形態では、中立機械面は、歪み感度が最も高い層又はこの層の材料に対応するように設置される。
[0097]「近接」とは、２つ以上の物体、面、又は表面、例えば、歪み感度の高い材料の物理的性質に悪影響を及ぼすことなく所望の順応性を依然として提供しながら機能層、基板層、又は他の層などの層の位置にぴったり追従する中立機械面などの表面の相対的な位置を指す。「歪み感度の高い」とは、比較的低いレベルの歪みを受けると壊れるか又はその他の方法で損なわれる材料を指す。一般に、層は、高い感度歪みを有し、従って、壊れる最初の層になりやすく、比較的に脆い半導体又は他の歪み感度の高いデバイス要素を含む機能層などの機能層にある。層に近接する中立機械面は、その層の中に拘束される必要はないが、又はデバイスが組織表面に合わされるときに歪み感度の高いデバイス要素上での歪みを減少させる機能上の利点をもたらすように近接して又は十分なほど近くに設置されることができる。
[0098]「電子デバイス」は、一般に、複数の構成要素を組み込んだデバイスを指し、大面積エレクトロニクス、プリント配線基板、集積回路、構成要素アレイ、生物学的センサ及び／又は化学センサ、及び物理的センサ（例えば、温度など）がある。
[0099]「検知」とは、物理的性質及び／又は化学的性質の存在、欠如、量、大きさ、又は強度を検出することを指す。検知に有用な電子デバイス構成要素としては、電極素子、化学的センサ素子又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、温度センサ、及び容量センサがあるが、これらに限定されない。
[00100]「作用」とは、外部の構造、材料、又は流体、例えば生物組織を、刺激する、制御する、又はその他方法で影響を及ぼすことを指す。作用に有用な電子デバイス構成要素としては、電極素子、電磁放射放出素子、発光ダイオード、レーザ、及び加熱素子があるが、これらに限定されない。
[00101]「島」とは、複数の半導体構成要素を備える電子デバイスの比較的剛性の構成要素を指す。「ブリッジ」とは、２つ以上の島を相互接続する又は１つの島を別の構成要素に相互接続する構造を指す。具体的なブリッジ構造としては、半導体相互接続部がある。
[00102]「封入する」とは、１つ又は複数の他の構造によって少なくとも部分的に、場合によっては完全に囲まれるような１つの構造の置かれた状態（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を指す。「部分的に封入された」とは、１つ又は複数の他の構造によって部分的に取り囲まれるような１つの構造の置かれた状態を指す。「完全に封入された」とは、１つ又は複数の他の構造によって完全に取り囲まれるような１つの構造の置かれた状態を指す。本発明は、部分的に又は完全に封入された無機半導体構成要素及び／又は電極を有する埋め込み型デバイスを含む。
[00103]「バリア層」とは、２つ以上の他の構成要素を空間的に分離する、又はデバイスの外部にある構造、材料、若しくは流体から構成要素を空間的に分離する構成要素を指す。一実施形態では、バリア層は、１つ又は複数の構成要素を封入する。いくつかの実施形態では、バリア層は、水溶液、生物組織、又はこれらの両方から１つ又は複数の構成要素を分離する。
[00104]バリア層（複数可）、及び場合によっては基板上の犠牲層は、バリア（複数可）及び場合によっては基板上の犠牲層の少なくとも一部分が除去される「メッシュ構造」を生成するためにエッチングされることができる。例えば、無機半導体構成要素又は追加の構成要素から約１０ナノメートル以上配設されたバリア層（複数可）の一部分が除去される。バリア層（複数可）及び場合によっては基板上の犠牲層の少なくとも一部分を除去することによって、（ｉ）バリア層（複数可）内の１つ又は複数の穴及び／又は（ｉｉ）基端でバリア層（複数可）により物理的に接合され、末端で物理的に分離される電気的構成要素が生成されることができる。一実施形態では、メッシュ構造は、隣接する生体吸収性基板の上に配設でき、これによって、生物環境への展開中にデバイスの構造的支持体が形成される。
[00105]「隣接する」とは、途切れない順序（ｕｎｂｒｏｋｅｎｓｅｑｕｅｎｃｅ）で接している又は接続している材料又は層を指す。一実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスの隣接する層は、当初に形成された材料又は層のかなりの部分（例えば、１０％以上）を除去するためにエッチングされていない。
[00106]「能動回路」及び「能動回路網」とは、特定の機能を実行するように構成された１つ又は複数の構成要素を指す。有用な能動回路としては、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、及びトランジスタアレイがあるが、これらに限定されない。
[00107]「基板」とは、１つ又は複数の構成要素又は電子デバイスを支持可能な、受け取り表面などの表面を有する材料、層、又は他の構造を指す。基板に「結合された」構成要素とは、基板と物理的に接触し、結合された基板表面に対して実質的に移動できない構成要素を指す。対照的に、結合されていない構成要素又は構成要素の一部分は、基板に対する実質的な移動が可能である。
[00108]「生体吸収性」とは、生物環境に天然に存在する試薬によってより低分子量の化学的部分（ｃｈｅｍｉｃａｌｍｏｉｅｔｙ）に化学的に分解されやすい材料を指す。生体内適用例では、化学的部分は、ヒト又は動物の組織に同化されてもよい。「実質的に完全に」吸収される生体吸収性材料は、高度に吸収される（例えば、９５％吸収される、又は９８％吸収される、又は９９％吸収される、又は９９．９％吸収される、又は９９．９９％吸収される）が、完全に（すなわち、１００％）は吸収されない。
[00109]「生体適合性」とは、生体内生物環境内に配設されたときに免疫拒絶反応又は有害な影響を引き起こさない材料を指す。例えば、免疫応答を示す生物学的マーカは、生体適合性材料がヒト又は動物に埋め込まれたときに、ベースライン値からの１０％未満、又は２０％未満、又は２５％未満、又は４０％未満、又は５０％未満の変化を起こす。
[00110]「生体不活性」とは、生体内生物環境内に配設されたときにヒト又は動物の免疫応答を引き起こさない材料を指す。例えば、免疫応答を示す生物学的マーカは、生体不活性材料がヒト又は動物に埋め込まれたときに、実質的に一定（ベースライン値のプラス又はマイナス５％）を維持する。
[00111]「ナノ構造化された接触表面」及び「ミクロ構造化された接触表面」とは、標的組織と接触して貫通し、埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の接着を改良するための、それぞれナノメートルサイズ及びマイクロメートルサイズの浮き彫りのあるフィーチャを有するデバイス表面を指す。浮き彫りのあるフィーチャは、デバイス表面の実質的に隣接する面から長さｘ延びる。構造化された接触表面の定量的記述としては、Ｒｍａｘ、Ｒａ、及び正規化された（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）粗さ（Ｒａ／Ｒｍａｘ）などの表面粗さパラメータがあり、表面粗さパラメータは、いずれも原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定されることができる。Ｒｍａｘは、最も高いピークと最も低い谷の間の最大高さである。Ｒａは、粗さ曲線の中心線から粗さ曲線までの偏差の絶対値の平均である、中心線の平均粗さ（ｃｅｎｔｅｒ−ｌｉｎｅ−ｍｅａｎｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）である。基板又はバリア層の表面は、本開示においては、表面が１００ｎｍ以下のＲａ値を有する場合、「実質的に滑らか」である。表面が、１００ｎｍを超えるＲａ値を有する場合、表面は、本開示においては「構造化された表面」と考えられる。構造化された表面は、かえし、スパイク、突起、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少なくとも１つのフィーチャを含むことができる。
[00112]「誘電体」とは、非電導性材料又は絶縁材料を指す。一実施形態では、無機誘電体は、実質的に炭素のない誘電体材料を含む。無機誘電体材料の具体例としては、窒化シリコン、二酸化シリコン、及びポリマーがあるが、これらに限定されない。
[00113]「ポリマー」とは、多くの場合に高分子量を特徴とする、共有化学結合によって接続された反復する構造単位から構成される高分子又は１つ又は複数のモノマーの重合生成物を指す。ポリマーという用語は、ホモポリマー、又は単一の反復するモノマーサブユニットから実質的になるポリマーを含む。ポリマーという用語は、共重合体、又はランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、セグメント化共重合体、グラフト共重合体、テーパー共重合体（ｔａｐｅｒｅｄｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、及び他の共重合体などの２つ以上のモノマーサブユニットから実質的になるポリマーも含む。有用なポリマーとしては、非晶質状態、半非晶質状態、結晶状態、又は部分的結晶状態にありうる有機ポリマー又は無機ポリマーがある。連結されたモノマー鎖を有する架橋ポリマーは、いくつかの適用例に特に有用である。方法、デバイス、及び構成要素で使用可能なポリマーとしては、プラスチック、エラストマー、熱可塑性エラストマー、弾塑性材（ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ）、熱可塑性材（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）、及びアクリル酸塩があるが、これらに限定されない。例示的なポリマーとしては、アセタールポリマー、生分解性ポリマー、セルロースポリマー、フルオロポリマー、ナイロン類、ポリアクリロニトリルポリマー、ポリアミド−イミドポリマー、ポリイミド類、ポリアリレート類、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、ポリエステル類、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体及び改質ポリエチレン類、ポリケトン類、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド及び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、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、ゴム（天然ゴム、スチレン−ブタジエン、ポリブタジエン、ネオプレン、エチレン−プロピレン、ブチル、ニトリル、シリコンを含む）、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、又はこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[00114]「エラストマースタンプ」と「エラストマー転写デバイス」は、同じ意味で使用され、材料を受け入れ及び転写できる表面を有するエラストマー材料を指す。例示的なエラストマー転写デバイスは、スタンプと、モールドと、マスクとを含む。転写デバイスは、ドナー材料から受け入れ材料への材料の転写に影響を及ぼす及び／又は容易にする。
[00115]「エラストマー」とは、伸張又は変形され、実質的な永久変形を伴わずにその元の形状に復帰できるポリマー材料を指す。エラストマーは、一般に、実質的に弾性的に変形する。有用なエラストマーとしては、ポリマー、コポリマー、複合材料、又はポリマーとコポリマーの混合物がある。エラストマー層とは、少なくとも１つのエラストマーを含む層を指す。エラストマー層はまた、ドーパント及び他の非エラストマー材料を含んでもよい。有用なエラストマーとしては、熱可塑性エラストマー、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマー、ポリアミド、合成ゴム、ＰＤＭＳ、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコンがあるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、エラストマースタンプは、エラストマーから成る。例示的なエラストマーとしては、ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわちＰＤＭＳ及びｈ−ＰＤＭＳ）、ポリ（メチルシロキサン）、部分的にアルキル化されたポリ（メチルシロキサン）、ポリ（アルキルメチルシロキサン）、及びポリ（フェニルメチルシロキサン）を含むポリシロキサンなどのシリコン含有ポリマー、シリコン改質エラストマー、熱可塑性エラストマー、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマー、ポリアミド、合成ゴム、ポリイソブチレン、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、並びにシリコンがあるが、これらに限定されない。一実施形態では、ポリマーはエラストマーである。
[00116]「コンフォーマブル」とは、デバイス、材料、又は基板が任意の所望の輪郭プロファイル、例えば浮き彫りのあるフィーチャのパターンを有する表面とのコンフォーマル接触を可能にする輪郭プロファイルを採用することを可能にするのに十分低い曲げ剛性を有するデバイス、材料、又は基板を指す。特定の実施形態では、所望の輪郭プロファイルは、生物環境における組織の輪郭プロファイルである。
[00117]「コンフォーマル接触」とは、デバイスと受け取り表面の間に確立された接触を指し、受け取り表面は、例えば生物環境における標的組織とすることができる。一態様では、コンフォーマル接触は、組織表面の全体的な形状に対する埋め込み型デバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触表面）の巨視的な適応を伴う。別の態様では、コンフォーマル接触は、組織表面に対する埋め込み型デバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触表面）の微細な適応を伴い、結果として、実質的に空隙のない密接な接触がもたらされる。一実施形態では、コンフォーマル接触は、密接な接触が達成される、例えば、埋め込み型デバイスの接触表面の表面積の２０％未満が受け取り表面と物理的に接触しない、又は場合によっては、埋め込み型デバイスの接触表面の１０％未満が受け取り表面と物理的に接触しない、又は場合によっては、埋め込み型デバイスの接触表面の５％未満が受け取り表面と物理的に接触しないように、組織の受け取り表面（複数可）に対する埋め込み型デバイスの接触表面（複数可）の適応を伴う。
[00118]「ヤング率」は、所与の物質の応力対歪みの比を指す、材料、デバイス、又は層の機械的性質である。ヤング率は、以下の式



によって表されることができ、上式で、Ｅはヤング率であり、Ｌ０は平衡長さであり、ΔＬは加えられた応力下での長さの変化であり、Ｆは加えられる力であり、Ａは、力が加えられる面積である。ヤング率は、以下の等式によりラーメ定数の観点から表すこともできる。



ここで、λ及びμはラーメ定数である。高いヤング率（又は「高弾性」）及び低いヤング率（又は「低弾性」）は、所与の材料、層、又はデバイスにおけるヤング率の大きさの相対的な記述である。いくつかの実施形態では、高いヤング率は低いヤング率より大きく、いくつかの適用例では好ましくは約１０倍大きく、他の適用例ではより好ましくは約１００倍大きく、さらに他の適用例ではさらに好ましくは約１０００倍大きい。一実施形態では、低弾性層は、１００ＭＰａ未満、場合によっては１０ＭＰａ未満のヤング率、場合によっては０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。一実施形態では、高弾性層は、１００ＭＰａより大きいヤング率、場合によっては１０ＧＰａより大きい、場合によっては１ＧＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。
[00119]「不均一なヤング率」とは、空間的に変化する（例えば、表面場所により変化する）ヤング率を有する材料を指す。不均一なヤング率を有する材料は、場合によっては、材料全体の「バルク（ｂｕｌｋ）」又は「平均」ヤング率の観点から説明されることができる。
[00120]「低弾性」とは、１０ＭＰａ以下の、５ＭＰａ以下の、又は１ＭＰａ以下のヤング率を有する材料を指す。
[00121]「曲げ剛性」は、加えられた曲げモーメントに対する材料、デバイス、又は層の抵抗を説明する材料、デバイス、又は層の機械的性質である。一般に、曲げ剛性は、材料、デバイス、又は層の弾性（ｍｏｄｕｌｕｓ）と慣性面積モーメント（ａｒｅａｍｏｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｅｒｔｉａ）の積として定義される。不均一な曲げ剛性を有する材料は、場合によっては、材料の層全体の「バルク」又は「平均」曲げ剛性の観点から説明されることができる。
[00122]標的組織に関連するパラメータを検知し、及び／又は生物環境において標的組織を作用するための埋め込み型バイオメディカルデバイス、並びに埋め込み型バイオメディカルデバイスを作製及び使用するための方法が本明細書において説明される。これらのデバイスは、生物組織の曲線から成る柔らかい表面上での密接な集積化が可能であり、高い空間精度を有する、リアルタイムでの病状のモニタリング及び／又は治療に有用である。開示されるデバイス及び方法は、組織生体内のモニタリング及び／又は作用に特に適しているデバイス及び方法も含む。手法では、溶解性、生体適合性、及び生体吸収性の基板を使用し、溶解及び毛管力によって、巻き付け処理が推進される。純粋に不活性（ｐｕｒｅｌｙｐａｓｓｉｖｅ）電極システムは、これらのシステムの利点及び基礎となる態様を説明する役割を果たすが、同じ手法は、完全に能動的な電子回路及びオプトエレクトロニクスに適合する。
[00123]次に、埋め込み型バイオメディカルデバイス及びデバイスを作製及び使用する方法について、図を参照して説明する。分かりやすくするため、図中の複数の項目にはラベルが付与されていないことがあり、図は、正確な縮尺で描かれていないことがある。複数の図における同じ番号は同じ項目を表し、かっこ付きで番号が付けられた項目、例えば埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）〜１００（７）は、属に含まれる種を表し、かっこなしで、例えば埋め込み型バイオメディカルデバイス１００で広く参照されることができる。
[00124]図１ａは、生体吸収性基板１０２（１）によって支持されるバリア層１０４（１）上に配設された又はバリア層１０４（１）内部に封入された、電子デバイスの一部を形成する、複数の電子相互接続部１０６と電極１０８とを有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）の上面図を示す。埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）への異方性導電フィルム（ＡＣＦ）ケーブル１１０の接続によって、既知のソフトウェア、メモリデバイス、ユーザインタフェース、及び電源（図示せず）と共に、デバイス１００（１）から得られたデータを解析する及び／又はデバイス１００（１）に電磁放射を送達するために使用できる回路基板１１２との通信が可能になる。図１ｂは、線Ｂ−Ｂによって画定された面に沿った埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）の横断面図を示す。相互接続部１０６は、バリア層１０４（１）内部に封入され、デバイスの中立機械面（ＮＭＰ）にコインシデントであるように示される。図１ｃは、線Ｃ−Ｃによって画定された面に沿った埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）の横断面図を示す。相互接続部１０６は、バリア層１０４（１）内部に配設されたままであるが、電極１０８は、周囲条件に露出されるように示される。他の実施形態では（図示せず）、電極１０８を含む電子デバイス全体は、バリア層内部に封入されることがある。
[00125]図２は、垂直寸法又は高さｈ、横方向寸法又は幅ｂ、及び長手方向寸法又は長さＬを含む物理的寸法を有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）の上面斜視図を示す。埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（１）は、任意の規則的な又は不規則な形状を有することができるが、正方形又は方形の平行四辺形の形をとることが多い。
[00126]図３は、電子デバイスの一部を形成する島３０２とブリッジ３０４とを有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（２）の上面図を示す。島３０２及びブリッジ３０４は、バリア層１０４（２）によって少なくとも部分的に封入され、生体吸収性基板１０２（２）によって支持される。島３０２は、例えば、ブリッジ３０４によって連結された剛性の半導体構成要素とすることができ、高度な可撓性、曲げ性、順応性、又は圧縮性を可能にする、波形構成、蛇行した構成、又は曲がりくねった構成を有することができる。ブリッジ３０４は、島から成る面の内部に完全に配設されてもよいし、又はブリッジ３０４の少なくとも一部分は、空隙部（ｖｏｉｄｓｐａｃｅ）が各ブリッジ３０４の少なくとも一部の下に存在するように、島から成る面の上方に垂直に延びてもよい。
[00127]図４は、生体吸収性基板１０２（３）、バリア層１０４（３）、及び相互接続部、電極、島、ブリッジなどの電子デバイス構成要素４０４に加えて生体適合性層４０２を有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（３）の側面平面図を示す。
[00128]図５ａ及び図５ｂは、メッシュ構造を有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（４）及び１００（５）の概略図を示す。図５ａは、半導体構成要素５０２がバリア層及び／又は生体適合性層５０８によって少なくとも部分的に封入される触手メッシュ構造を有する電子デバイスを示す。層５０８は、半導体構成要素５０２の基端５０４を物理的に接合するが、半導体構成要素５０２の末端５０６は物理的に分離される。いくつかの実施形態では、各半導体構成要素５０２は、その末端５０６でその他すべての半導体構成要素から分離される。他の実施形態では、２つ以上の半導体構成要素５０２から成るグループは、隣接する半導体構成要素５０２から成る他のグループから物理的に分離されることができる。生体吸収性基板１０２（４）は、メッシュ電子デバイスの支持を行う。
[00129]図５ｂは、島３０２及びブリッジ３０４の形をとる半導体構成要素がバリア層及び／又は生体適合性層５１０によって少なくとも部分的に封入される有孔メッシュ構造を有する電子デバイスを示す。層５１０は、層５１０の材料が例えば反応性イオンエッチングによって除去された穴５１２を含む。生体吸収性基板１０２（５）は、メッシュ電子デバイスの支持を行う。有孔メッシュ構造は、島とブリッジとを備える電子デバイスに限定されない。バリア層材料及び／又は生体適合性層材料は、本明細書において説明する電子デバイスのいずれかに穴を形成するために除去されることができる。例えば、半導体構成要素５０２間の材料を除去するが基端５０４と末端５０６の両方は接合させたままにしておく埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（４）（図５ａ）のエッチングによって、有孔メッシュ構造が作り出される。
[00130]図６は、複数の実施形態による、メッシュ構造を有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００、例えば１００（４）及び１００（５）を作製するための例示的なステップを示す流れ図６００を示す。ステップ６０４では、犠牲層が基板に設けられる。ステップ６０６では、第１の誘電体層が基板上の犠牲層に加えられ、ステップ６０８では、少なくとも１つの無機半導体構成要素が、第１の誘電体層上に設置されるか又はその他の方法で組み付けられる。ステップ６１０では、少なくとも１つの無機半導体構成要素の一部分が第２の誘電体層で覆われ、露出された末端を有する覆われた無機半導体構成要素を生じさせる。ステップ６１２では、電極は、無機半導体構成要素の末端と物理的に接触するように設置される。次に、ステップ６１４では、第１の誘電体層及び第２の誘電体層の一部分が、メッシュ構造を生成するために除去される。ステップ６１６では、基板上の犠牲層が、実質的に基板のないメッシュ構造を残しておくために除去される（例えば、溶解又はエッチングされる）。ステップ６１８では、実質的に基板のないメッシュ構造は、例えば乾燥接触転写印刷などの転写印刷を使用して、生体吸収性基板に転写される。
[00131]図７は、バイオメディカルデバイス１００を埋め込み、場合によっては、埋め込まれたバイオメディカルデバイスを使用して標的組織に作用する、及び／又は標的組織に関連するパラメータを検知するための例示的なステップを示す流れ図７００を提供する。ステップ７０４では、埋め込み型バイオメディカルデバイス１００が用意される。次に、ステップ７０６では、埋め込み型バイオメディカルデバイスは生物環境で標的組織と接触し、ステップ７０８では、埋め込み型バイオメディカルデバイスの生体吸収性基板は、埋め込み型バイオメディカルデバイスと標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するために少なくとも部分的に吸収される。任意選択のステップ７１０では、標的組織に対して作用が行われる。任意選択のステップ７１２では、電圧、電磁放射、又は電流は、標的組織の表面で生成されることができる。別の任意選択のステップ７１４では、標的組織に関連するパラメータが検知されることができる。電圧、電磁放射、又は電流は、任意選択のステップ７１６において、標的組織の表面で測定されてもよい。標的組織に作用するためのステップ７１０及びステップ７１２並びに組織に関連するパラメータを検知するためのステップ７１４及びステップ７１６は、相互に排他的ではない。例えば、一実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスの半導体構成要素の一部分は、標的組織に関連するパラメータを別の部分が検知しながら、標的組織に作用することができる。別の実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスのすべての半導体構成要素は、例えばフィードバックループによって、検知と作用を交互に実行することができる。
[00132]図８ａ及び図８ｂは、平面の接触面８０２及びナノ構造化された又はミクロ構造化された接触面８０４をそれぞれ有する埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（６）及び１００（７）の側面平面図を示す。図８に示すように、バリア層１０４は、標的組織とインタフェースする。しかし、代替実施形態では、生体吸収性基板１０２は、標的組織とインタフェースでき、生体吸収性基板１０２は、平面であってもよいし、構造化されてもよい。構造化された接触表面８０４は、埋め込み型バイオメディカルデバイス１００（７）の表面から長さｘ延びうる、かえし８０８、スパイク８１０、及び突出部８１２などの、ナノメートルのサイズ又はマイクロメートルのサイズの浮き彫りのあるフィーチャ８０６を有する。
[00133]いくつかの実施形態では、埋め込み型バイオメディカルデバイスは、有利には、生体吸収性基板としてシルクを利用する。シルクは生体適合性で、ＦＤＡの承認を受けており、光学的に透明で、機械的に堅牢（高い機械的弾性及び靱性）であり、薄膜の形で可撓性を有する。シルクは、高感度の電子機能を維持し化学的及び生物学的機能化を容易に行える水性処理にも適合する。多様なアミノ酸側鎖が存在することによって、シルクを機能化するためのカップリング化学が促進される。また、シルクは、水溶性であり、数分から数時間、数年までの範囲にわたってプログラム可能なタンパク質生分解速度（非炎症性アミノ酸を産生する）を有する。
[00134]シルクと同様の又は類似した性質を示す他のいくつかの天然ポリマーとしては、キトサン、コラーゲン、ゼラチン、アガロース、キチン、ポリヒドロキシアルカノエート類、プラン（ｐｕｌｌａｎ）、澱粉（アミロース、アミロペクチン）、セルロース、ヒアルロン酸、又はこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[00135]シルクは、種々の天然源、例えばカイコであるボンビュクス・モリー（Ｂｏｍｂｙｘｍｏｒｉ）又はクモであるネフィラ・クラビペス（Ｎｅｐｈｉｌａｃｌａｖｉｐｅｓ）から得られうる。本発明の実施形態により使用されるシルク溶液は、例えば、溶解されたカイコ絹（例えばボンビュクス・モリーから）を含む溶液、溶解されたクモ絹（例えばネフィラ・クラビペスから）を含む溶液、又は細菌、酵母菌、ほ乳類細胞、トランスジェニック動物、若しくはトランスジェニック植物などからの組換え体絹を含む溶液）から得られうる。
[00136]一実施形態では、生体吸収性基板のシルクは、シルクフィブロインタンパク質とすることができ、このシルクフィブロインタンパク質は、逆平行βシートの層からなり、主に反復したアミノ酸配列（Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｇｌｙ−Ａｌａ）ｎから成る一次構造を有する。フィブロインは、ｓｉｌｋＩ、ｓｉｌｋ ＩＩ、及びｓｉｌｋ ＩＩＩと呼ばれる３つの構造にそれ自体を配置することが知られている。ｓｉｌｋＩは、ボンビュクス・モリーの絹糸腺から吐き出される非晶形の天然フィブロインである。ｓｉｌｋＩＩとは、吐き出されたシルクに含まれる結晶構成のフィブロイン分子であり、より高い強度を有する。ｓｉｌｋＩＩＩは、界面（すなわち空気−水界面、水−油界面など）においてフィブロインの溶液中で主に形成される。開示される埋め込み型バイオメディカルデバイスでは、ｓｉｌｋＩ、ｓｉｌｋ ＩＩ及び／又はｓｉｌｋ ＩＩＩが使用されることができる。
[00137]シルク基板は、典型的には、公開された手順により、ボンビュクス・モリー繭由来の材料から調製された。Ｓｏｆｉａ，Ｓ．、ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｍ．Ｂ．、Ｇｒｏｎｏｗｉｃｚ，Ｇ、及びＫａｐｌａｎ，Ｄ．Ｌ．、Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｓｉｌｋ−ｂａｓｅｄ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｂｏｎｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．５４、１３９−１４８（２００１）、Ｐｅｒｒｙ，Ｈ、Ｇｏｐｉｎａｔｈ，Ａ．、Ｋａｐｌａｎ，Ｄ．Ｌ．、Ｎｅｇｒｏ，Ｌ．Ｄ．、及びＯｍｅｎｅｔｔｏ，Ｆ．Ｇ、Ｎａｎｏ−ａｎｄ ｍｉｃｒｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｏｆｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ、ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｒｏｂｕｓｔ、ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｓｉｌｋ ｆｉｂｒｏｉｎｆｉｌｍｓ、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０、３０７０−３０７２（２００８）、及び国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットを参照されたい。簡単に述べると、０．０２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液中で繭を６０分間煮沸することによって、繭のフィブロインフィラメントと結合するが望ましくない免疫応答を誘発可能な水溶性糖タンパク質であるセリシンが除去された。臭化リチウム水溶液は６０℃でシルクフィブロイン繊維を可溶化し、その後で、透析によって臭化リチウムが除去された。遠心分離に続いて精密濾過を行うことによって、微粒子が取り除かれ、最小限の混入物を有する８〜１０％シルクフィブロイン溶液が得られる。
[00138]その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットに記載されているように、代替方法を使用することによって、シルク溶液が有機溶媒を使用して調製されることができる。シルク材料の調製における有機溶媒を使用することは、シルク材料の生体適合性及び物理的性質を変えることができる。例えば、メタノールなどの有機溶媒中にシルクフィルムを浸漬することによって、水和物又は膨張した構造の脱水が起こり、結晶化をもたらし、従って水への溶解度を低下させることができる。さらに、有機溶媒を使用することによって、シルク材料が難分解性になることができる。
[00139]前述のように、有機溶媒が存在する場合、水性溶媒と比較して、非晶質構造より多い結晶構造を有するシルク基板をシルク溶液中で生成することができる。この現象は、例えばシルクの生体吸収速度を制御するために使用されることができる。従って、所望の吸収速度に応じて、シルク溶液は、任意の適切な水溶液：有機溶液の比、例えば１００％水溶液、約８０％水溶液、約６０％水溶液、約５０％水溶液、約４０％水溶液、約２０％水溶液、又は約１０％水溶液を使用して調製されることができる。
[00140]さらなる技法が、シルク基板の生体吸収速度を制御するために使用されることができる。例えば、吸収が発生する割合は、（例えば、一軸若しくは二軸延伸、繊維の紡糸（ｓｐｉｎｎｉｎｇｉｎｔｏ ｆｉｂｅｒ）、及び／又は製織（ｗｅａｖｉｎｇ）により）基板材料、基板厚さ、架橋、鎖間水素結合若しくはファンデルワールス力の程度、及び／又は分子配向を変えることによって調整されることができる。一実施形態では、デバイス埋め込み時に生体吸収性基板を迅速に吸収することが望ましい場合がある。生体吸収は、埋め込まれたデバイスを水又は生理食塩水で洗うことによって加速されることができる。
[00141]生体高分子、合成ポリマー、タンパク質、多糖類、ポリ（グリセロールセバシン酸）（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、コラーゲン、キトサン、又はこれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない追加の生体吸収性ポリマーは、生体吸収性基板として単独でされてもよいし、複合シルク基板を生成するためにシルク溶液に追加されてもよい。一実施形態では、基板は、約５０〜約９９．９９容量部（ｐａｒｔｂｙ ｖｏｌｕｍｅ）（ｖｏｌ％）シルクタンパク質溶液と、約０．０１〜約５０ｖｏｌ％の追加のポリマーとを含む。
[00142]いくつかの態様では、本明細書において説明する埋め込み型バイオメディカルデバイスは、薬物送達に使用されることができる。一実施形態では、１つ又は複数の治療薬は、基板の吸収時に患者に投与されるために、液体、ゲル、分散された固体、又は他の任意の適切な物理的形態として基板材料内で封入されることができる。これらの治療上改良された基板材料を形成するために、シルク又は他の生体吸収性ポリマー溶液は、基板を形成する前に、１つ又は複数の治療薬及び場合によっては薬学的に許容できる担体と混和されることができる。生体吸収性材料を溶解しない任意の薬剤担体が使用されることができる。
[00143]いくつかの実施形態では、本発明の埋め込み型バイオメディカルデバイスは、被験者に提供された治療薬を投与、送達、及び／又は作動するために使用される。この態様の一実施形態では、生体吸収性基板は、生物環境への投与及び／又は標的組織との接触時に治療薬を放出する多機能構成要素である。本発明は、例えば、薬物（例えば、小分子薬剤）、ナノ粒子、及び／又はタンパク質、ペプチド、オリゴヌクレオチド（例えば、ＤＮＡ又はＲＮＡ）などの生体分子などの包埋された治療薬を有する生体吸収性基板を含む。本発明のこの態様は、治療薬の徐放及び／又は選択した組織型への治療薬の標的投与を含む治療適用例の範囲に有用であることがある。これらの実施形態における治療薬の放出は、標的組織と接触した生体吸収性基板の吸収によって媒介されるプロセスによって行われることができる。本発明は、電子デバイス構成要素が熱的手段例えば生体吸収性基板などの埋め込み型デバイスの構成要素の局所的加熱による生体吸収性基板からの治療薬の放出を媒介する埋め込み型デバイス及びシステムを含む。本発明は、電子デバイス構成要素がタンパク質又はペプチドの放出のための電気泳動プロセスなどの局所電場の生成及び制御によって駆動されるプロセスによる生体吸収性基板からの治療薬の放出を媒介する埋め込み型デバイス及びシステムを含む。本発明は、電子デバイス構成要素が電磁放射の吸収によって駆動されるプロセスによる生体吸収性基板からの治療薬の放出及び／又は作動を媒介する埋め込み型デバイス及びシステムを含む。一実施形態では、埋め込み型デバイスは、レーザ又はＬＥＤアレイなどの生体吸収性基板からの放出中及び／又は放出時に治療薬を光学的に活性化可能な電子デバイス構成要素を含む。本発明のこの態様は、光線療法を含む治療適用例に有用である。
[00144]本明細書において説明するデバイスと共に使用できる治療薬としては、小分子；タンパク質；ペプチド；ヌクレオチド；核酸；炭水化物；単糖類；細胞；遺伝子；抗血栓薬；代謝拮抗薬；抗凝固剤；有糸分裂阻害薬；線維素溶解薬；抗炎症性ステロイド；モノクローナル抗体；ビタミン；鎮静剤；ステロイド；催眠薬；抗生物質及び抗ウイルス薬などの感染症治療薬；化学療法薬（すなわち、抗癌剤）；プロスタグランジン、放射性医薬品、拒絶反応抑制剤；鎮痛剤；抗炎症剤；ステロイドなどのホルモン；上皮細胞成長因子、線維芽細胞成長因子、血小板由来増殖因子、インスリン様成長因子、トランスフォーミング成長因子、及び血管内皮増殖因子などの成長因子（阻害剤及び促進剤）；エンドスタチンなどの抗血管新生作用を有するタンパク質（ａｎｔｉ−ａｎｇｉｏｇｅｎｉｃｐｒｏｔｅｉｎ）；多糖類；糖タンパク質類；リポタンパク質；及びこれらの任意の組み合わせがあるが、これらに限定されない。
[00146]例えば、生体内生物環境を循環する治療薬は、治療部位に埋め込まれたバイオメディカルデバイスから電磁放射を受けると、作動されることができる。特に、電磁スペクトルの紫外線及び可視領域内のエネルギーは有用となりうる。
[00147]本発明は、以下の非限定的な実施例によってさらに理解されることができよう。
実施例１：生体吸収性の埋め込み型デバイスへの経路としてのシルク上のシリコン電子回路
[00148]多数の想定された既存のクラスの埋め込み型バイオメディカルデバイスでは、高性能の電子回路／センサが必要とされる。生体適合性に関する長期の課題のいくつかを回避する手法では、システムのいくつかの部品又はすべてが時間と共に身体に吸収される構造が必要である。この実施例では、シリコンがナノ膜の形をとる単結晶シリコン電子回路を水溶性及び生体適合性のシルク基板に集積化するための戦略について説明する。電気的試験、曲げ試験、水の溶解（ｗａｔｅｒｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）試験、及び動物毒性試験から、この手法は、将来的なバイオメディカルデバイス及び臨床応用のための多くの機会を提供できることが示唆されている。
[00149]高度な埋め込み型バイオメディカルデバイスは、臨床応用において大きな可能性を有する。種々の器官の曲線から成る表面とのコンフォーマル接触を確立するために身体への挿入を可能にするシステムは、可撓性を有し生体適合性でなければならない。コンフォーマル特性及び可撓性特性は、最近報告された有機、無機、及びナノ材料をベースとした電子回路によって可能とされることができる。一方、生体適合性を達成することは、多数の有機材料及び無機材料に対する生物学的反応の複雑性により困難となりうる。長期の問題を大部分回避するこの課題の理想的な解決策は、可溶性且つ生分解性である材料から作製された電子回路の構造である。この場合、デバイスは、時間と共に消失又は吸収される。或いは、デバイスの大部分は吸収されるように設計されることができ、その結果、誘発される生物学的反応が無視できるかなり少量の材料が残留する。この手法は、生分解性電子材料のセット全体の開発を必要としないという利点を有するが、適用例に適した速度でバルク材料機構を消散する全体的なシステムを依然としてもたらす。この実施例では、大部分は身体に吸収可能であり可撓性を有するシステム及びデバイスを生ずるための、シルクタンパク質の生分解性薄膜基板との、シリコンのナノ膜をベースとしたシリコン電子回路の組み合わせについて説明する。シリコンを使用することによって、高性能、良好な信頼性、及び堅牢な動作が実現される。シルクは、その堅牢な機械的性質、溶解を調整する能力、並びに／又は数時間〜数年の生分解速度、非炎症性アミノ酸分解産物の形成、及び感度の高い電子機能を維持するために周囲条件で材料を調整する選択肢があるために、ポリ（グリコール酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、及びコラーゲンなどの他の生分解性ポリマーと比較して魅力的である。
[00150]図９は、概略的な製造プロセスを示す。シリコンの単結晶ナノ膜（厚さ約２６０ｎｍのｐ型、ＳＯＩＴＥＣ、フランス）が、ポリイミド（ＰＩ）の超薄型シート上でトランジスタを構築するために使用された。簡単に述べると、ドープされたシリコンナノ膜は、シリコンウェハ（すなわち、プロセスのためのキャリアウェハ）上のポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ、約１００ｎｍ、Ａ２ＰＭＭＡ、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ、米国）の薄い犠牲層上にキャストされたＰＩのフィルム（ＰＩ、約１．２μｍ、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ、米国）上に転写印刷された。印刷の後、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチング、酸化物のプラズマ化学蒸着（ｐｌａｓｍａｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、及び金属の電子ビーム蒸着を含む一連の製造プロセスによって、金属によって接続されたシリコン金属酸化物電界効果トランジスタが形成された。次に、ＰＩの層（約１．２μｍ）をスピンコーティングすることによって、能動デバイスが封入され、中立機械面の近くに位置決めされた。図９（ａ）に示すように、ポリマー層をドライエッチングすることによって、ＰＭＭＡ上での絶縁デバイスのアレイの製造が完了した。次に、アセトンでＰＭＭＡを溶解することによって、キャリアウェハからデバイスが解放された。図９（ｂ）に示すように、これらのデバイスは、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ、米国）の転写スタンプの表面に乗せられた。転写印刷により、デバイスがシリコン基板（図９（ｃ））又は自立型シルク膜（図９（ｄ））のどちらかの上にあるシルクのスピンキャストフィルムに送達された。高い収率で転写を達成するため、約７％シルク水溶液が、ＰＤＭＳスタンプ上にある間、２０００から３０００ｒｐｍの間の速度で３０秒間デバイスの背面にスピンコーティングされる。このシルクの層は、転写のための接着剤として作用し、ホットプレート（約１１０℃）上にある間、最初にシルク基板とのコンフォーマル接触を確立し、次にスタンプをゆっくりと取り出すことを必要とする。図９（ｄ）の概略図に示すように、このプロセスによって、基板が水溶性で吸収可能であるがデバイスはそうではないシステムがもたらされる。重要な点は、デバイスが、非常に少ない全量の材料より非常な小寸法で（適用例に応じて、相互接続されるか又はそうではない）構築でき、それによって生体に及ぼす影響を最小限にする可能性を提供するということである。さらに、シルクを処理するモードは、この場合と同様に迅速な溶解速度をもたらす又は数念にわたって分解するように設計されることができる。
[00151]図１０（ａ）は、転写印刷シリコンデバイスを有する自立型シルクフィルムを示す。図１０（ａ）の中央及び右フレームは、システムの機械的な可撓性を示す。これらのレベル（曲率半径Ｒ、約５ｍｍ）で屈曲すると、機械の故障又は接着の失敗は認められなかった。シルクフィルム（約２５μｍ、約５ｍｍの曲げ半径）の上面で屈曲によって誘発された歪みは約０．２５％の範囲にあると推定される。典型的なｎチャネルデバイスの電気的測定は、予想される性質（図１０（ｂ）の実線）を示す。この場合、チャネルの長さ及び幅は、それぞれ１３μｍ及び１００μｍであり、ゲート酸化物の厚さは５０ｎｍであった。図１０（ｂ）の左フレームの転写曲線から計算された電子の移動度、閾値電圧、及びオン／オフ比は、それぞれ約５００ｃｍ２／Ｖｓ、約０．２Ｖ、及び＞１０４である。異なるゲートバイアスにおける電流−電圧特性は、図１０（ｂ）の右フレームに示されている。ゲートリーク電流は、数十ピコアンペアより小さかった。また、ｎＭＯＳトランジスタは、水中にシルク基板を溶解し、次にろ紙上にデバイスを濾過する後に特徴とされる（図１０（ｂ）の破線）。溶解後ですら、トランジスタは、性質のほんのわずかな変化により機能した。電子の移動度、閾値電圧、及びオン／オフ比は、増幅特性曲線から約４４０ｃｍ２／Ｖｓ、約０．５Ｖ、及び＞１０４であると推定された。
[00152]この溶解プロセスは、シルクが水中で崩壊できることを利用しており、タンパク質は産物として残され、その後でタンパク質分解活性によって劣化する。その結果生成されるシルクフィブロインタンパク質は、細胞代謝機能で使用可能な非炎症性アミノ酸分解産物を生成する米国食品医薬品局（ＦＤＡ）の承認を受けた生体適合性材料である。さらに、シルク基板の機械的性質は、必要とされる靱性のレベルに適合するように、処理のモードに基づいて調整されることができる。プロセスを示すため、典型的なデバイスが水で満たされたペトリ皿に室温で浸漬した後でさまざまな時間に画像が収集された。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、約２５μｍの厚さのシルク基板では、３分以内に完全な溶解が認められた。図１１（ｃ）は、デバイスが１枚のろ紙に回収されたことを示す。このタイプの埋め込み型デバイスの大部分が基板からなり、能動デバイスのサイズは、標準的なマイクロエレクトロニクス技術を使用することによって、さらに減少できるので、吸収不可能な材料の非常に小さな又は無視できる残留物は溶解後に残留することができる。
[00153]類似のタイプのデバイスが、炎症性反応を判断するために動物に埋め込まれた。この場合、デバイスは、前述したものに類似した、ドープされたシリコン、二酸化ケイ素、及びＰＩで封入された金属層から成る。ＰＩ及び金は生体適合性であることが知られているので、主な問題は、シリコン及び二酸化ケイ素である。シリコン及び二酸化ケイ素の多孔性ナノ粒子の生体適合性に関する最近の報告では、トランジスタで使用されるＳｉ／ＳｉＯ２構成要素の生体適合性の可能性が示唆されている。この問題を直接的に調べるため、サンプルがマウスの皮下に埋め込まれ（図１２の左及び中央のフレーム）、２週間後に取り出された。その結果、この時間フレームでフィルムが部分的に溶解していること、並びに埋め込まれた部位の周囲に炎症がないことが示される。マウスは、膿瘍又は液体蓄積の兆候を示さず、皮下層へのシルクキャリアの初期集積化が認められることがあった。図１２の右フレームに示すように、埋め込み物のサイズは、当初埋め込まれたデバイスより１５％〜２０％小さいと推定され、少数のトランジスタ構造の分離が認められることができる。追加の試験が必要であるが、これらの初期生体内試験から、この形態の生分解性電子回路が有望であることが示唆されている。
[00154]結論として、ほとんど生体吸収性であるが完全には生体吸収性でない埋め込み型バイオメディカルデバイスのクラスに関する従来と異なる材料処理及びデバイス製造手順が策定された。システムは、ＦＤＡの承認を受けた生体材料基板、シルクをシリコンナノ材料電子デバイスと結合する。予備の生体内毒性評価及び炎症性評価は、生きている動物に有害な影響がないことを示している。このタイプの技術は、埋め込み型バイオメディカルデバイスへの高性能な可撓性を有する電子回路の挿入が可能な種々の適用例を切り開くことができる。さらに、シルクは、繊維の形をした、靱性の最も高い既知の天然生体高分子であるので、この基板は、このような埋め込み型デバイスの一系統を開発するために構成要素の生体内寿命が短期〜長期、数時間〜数年に調整できる適切なベース基板となる。
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[00163]Ｒ．Ｌ．Ｈｏｒａｎ、Ｋ．Ａｎｔｌｅ、Ａ．Ｌ．Ｃｏｌｌｅｔｔｅ、Ｙ．Ｗａｎｇ、Ｊ．Ｈｕａｎｇ、Ｊ．Ｅ．Ｍｏｒｅａｕ、Ｖ．Ｖｏｌｌｏｃｈ、Ｄ．Ｌ．Ｋａｐｌａｎ、及びＧ．Ｈ．Ａｌｔｍａｎ、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２６、３３８５（２００５）。
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[00166]Ｊ．Ｄ．Ｙｅａｇｅｒ、Ｄ．Ｊ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ、Ｄ．Ｍ．Ｒｅｃｔｏｒ、及びＤ．Ｆ．Ｂａｈｒ、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．Ｍｅｔｈｏｄｓ１７３、２７９（２００８）。
[00167]Ｊ．−Ｈ．Ｐａｒｋ、Ｌ．Ｇｕ、Ｇ．Ｖ．Ｍａｌｔｚａｈｎ、Ｅ．Ｒｕｏｓｌａｈｔｉ、Ｓ．Ｎ．Ｂｈａｔｉａ、及びＭ．Ｊ．Ｓａｉｌｏｒ、ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒ．８、３３１（２００９）。
実施例２：コンフォーマルな超薄型バイオインタフェース化電子回路のためのシルクフィブロインから成る溶解性フィルム
[00168]曲線から成る柔らかい生物組織の表面を有する密接な非侵襲性集積化が可能な電子回路は、疾患を診断及び治療し、ブレインマシンインタフェースを改良するための機会を提供する。この実施例では、シルクフィブロインから成る生体吸収性基板によって支持される超薄型電子回路を使用するあるタイプのバイオインタフェース化されたシステムのための材料戦略について説明する。このようなデバイスを組織に取り付け、次にシルクが溶解し吸収することを可能にすることによって、生物的／非生物的界面で毛管力によって駆動される自発的なコンフォーマル巻き付けプロセスが開始される。電子回路のための専用メッシュ設計及び超薄型形態によって、曲線から成る複雑な表面に対してすら、組織にかかる最小限の応力及び非常にコンフォーマルな有効範囲（ｈｉｇｈｌｙｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｖｅｒａｇｅ）が保証される。材料及び基礎となる機械の実験的研究と理論的研究の組み合わせによって、重要なメカニズムが明らかになっている。ネコの動物モデルに関する生体内の神経マッピング実験から、このクラスの技術の１つの使用モードが示されている。これらの概念は、ウェハをベースにした技術又は知られている形態の可撓性を有する電子回路の機能の範囲外にある埋め込み型デバイス又は外科的デバイスための能力を提供する。
[00169]バイオ集積化電子回路のための戦略は、半導体ウェハの平面の硬い表面と生物学的システムの曲線から成る柔らかい組織の間の不一致に関連する課題を克服しなければならない。機械及び形態のこれらの差が、ほとんど常に、生物的／非生物的インタフェースで結合する低い忠実度及び悪い組織長期健康状態につながる。この差は、最も顕著であり、解決策は、ブレインコンピュータインタフェース（ＢＣＩ）向けに設計されたシステムにおいておそらく最も重要である。従来のウェハをベースにした電子回路向けの平面プラットフォームに接続する鋭利なピンから成る微小電極アレイ（典型的には、ベース幅約８０μｍ、長さ約１．５ｍｍ、及びピッチ約４００μｍを有するピンの１０×１０アレイ）を貫通することは、ＢＣＩの研究に役立つが、これらのアレイは組織を損傷し、電気的インタフェースの長期安定性をもたらさない。匹敵するＢＣＩ性能は、低侵襲性で大きく改良された安定性をもたらす、貫通しない表面電極システムにより達成されることができる。標準的な臨床用硬フィルム下電極アレイはＢＣＩに有用であるが、広く離隔された（約１ｃｍ）大型接触電極（直径約０．３５ｃｍ）は、脳の表面に存在する電気信号を空間的にサンプリングする（ｕｎｄｅｒｓａｍｐｌｅ）。測定点の間隔及びサイズを減少させると、高い時間周波数信号及び空間周波数信号へのアクセスを実現することによって、ＢＣＩの性能を改良することができる。しかし、このような設計は、脳表面と電極の間の直接結合を確実にするように、高度に回旋状の脳表面上での優れたコンフォーマルな有効範囲を要求する。
[00170]基板の厚さを減少させることによって、曲げ剛性が減少し、それによってコンフォーマル接触が向上する。残念ながら、臨床用アレイ、さらには研究用に設計された最も薄いデバイスですら、所望より大きな厚さを有する（それぞれ７００μｍ及び＞１０μｍ）。従来の設計では、フィルムは製造又は埋め込み中に効果的に操作されるのに十分なほど自己支持していないので、超薄型幾何学的形状（すなわち＜１０μｍ；薄いほど良い）は実用的ではない。別の欠点は、極めて薄い可撓性を有するシステムですら、ゼロのガウス曲率を有する形状（すなわち、円筒形及び円錐形などの展開可能な表面）しか巻き付けすることができない。脳のような組織の複雑な表面は、しわ又は折りたたみをもたらすことなくしては不可能である。この実施例は、犠牲となる生体吸収性シルクフィブロイン基板に取り付けられた非常にオープンなメッシュ幾何学的形状の超薄型電子回路（＜３μｍまで）を組み合わせて使用することによりこれらの２つの問題の解決策を示す。
[00171]シルクは、薄膜形態では光学的に透明で、機械的に堅牢及び可撓性であり、水性処理に適合し、化学的及び生物学的機能化に適しており、生体適合性、生体吸収性、及び水溶性を持ち、溶解速度はプログラム可能なので、本出願にとって魅力的な生体高分子である。さらに、シルクフィルムがトランジスタ及び種々のクラスの光子デバイスためのプラットフォームとして作用できることが実証されている。本明細書で報告された目的のためにシルク基板を調整するためのプロセスは、材料がボンビュクス・モリー繭に由来することによって開始し、公開された手順の後に実行された。簡単に述べると、０．０２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液中で繭を６０分間煮沸することによって、繭のフィブロインフィラメントと結合するが望ましくない免疫応答を誘発可能な水溶性糖タンパク質であるセリシンが除去された。臭化リチウム水溶液は６０℃で繊維を可溶化し、その後で、透析によって臭化リチウムが除去された。遠心分離に続いて精密濾過を行うことによって、微粒子が取り除かれ、最小限の混入物を有する８％〜１０％シルクフィブロイン溶液が得られる。空気（約１２時間）中での結晶化の後に平面のポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）上に少量の溶液をキャストすることによって、均一なフィルム（２０〜５０μｍの厚さ）（図１３ａ）が得られ、その後、別々に製造された電子回路との一体化のためにＰＤＭＳから除去された。
[00172]以下で説明するシステムでは、ポリイミド（ＰＩ）は、神経の受動的記録（ｐａｓｓｉｖｅｎｅｕｒａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）向けに設計された電極のアレイの支持体として作用した。制御デバイスは、それ以外の類似のレイアウトで構成されていたが、２５μｍ及び７５μｍの厚さを有する商用ＰＩフィルム（Ｋａｐｔｏｎ、ＤｕＰｏｎｔに直接的に適用された標準的なフォトリソグラフィ手順を使用して形成した（図１４）。アレイの一端で電極パッドに結合された異方性導電フィルム（ＡＣＦ）は、外部データ収集システム（図１５）への電気的接続を提供する。メッシュレイアウトを有する又は有さない超薄型ＰＩフィルムは、極度の可撓性及び機械的脆弱性により処理、相互接続、又は脳への埋め込みを行うために効果的に操作されることはできない。これらの場合、製造プロセスが利用されるＰＩ層が、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）の犠牲フィルム（図１３ｂの左フレーム）で被覆されたシリコンウェハ上にスピンキャストする。電極製造後、メッシュ構造デバイスは、ＰＩの望ましくない部分を除去するためにさらなるエッチングに供された。処理は、ＰＭＭＡ層をアセトンで溶解し、アセンブリ全体をシルクのフィルムに転写印刷し、ＡＣＦを接続することによって完了し、容易に操作される生体吸収性神経記録システムを生じる。図１３ｂの概略図及び画像を参照されたい。すべての場合において、電極アレイは、それぞれ５００μｍ×５００μｍの寸法を有し、２ｍｍ離隔された、６×５構成をなした３０個の測定電極（Ａｕ、１５０ｎｍ）からなった。各電極への相互接続ワイヤは、組織との接触を防止するために、薄い（約１．２μｍ）ＰＩの保護フィルムによって保護された。製造ステップの詳細は、方法セクションで説明されている。図１３ｃのメッシュ設計に概略的に示されているように、電極アレイは、脳に置かれ、次に生理食塩水で洗浄してシルクを溶解し、それによって、デバイスの自発的なコンフォーマル巻き付けを誘発することによって埋め込まれた。
[00173]図１６ａの一連の画像は、温水（約３５℃）に挿入された代表的な事例（約２５μｍの厚さを有するシルク基板上でのＡＣＦに接続された、７μｍ厚さのＰＩフィルム）のための溶解プロセスを示す。シルク基板が消失すると、合計曲げ剛性ＥＩは、その厚さの３乗のために劇的に減少する。図１６ｂ及び図１６ｄでは、２．５μｍ及び７μｍのＰＩ厚さに関して計算された結果が示されている。厚さの減少の利益を強調するため、挿入写真は、これら２つの場合に関するＥＩの比を示す。シルクタンパク質二次構造の修正による溶解速度のプログラムされた制御によって、ＥＩのこれらの変化は、要件に応じて数秒〜数年の範囲に及ぶ期間にわたって生じるように設計されることができる。図１６ｃは、一例として、エタノールでわずかに処理されたシルクフィルムの溶解速度（左フレーム）及びエタノール処理によってより多く用いるデバイスにおけるＥＩの計算された時間依存性（右フレーム）を示す。詳細な条件については、以下を参照されたい。この溶解時間は、処理時間を数日又は数週間に延長することによってさらに長期化されることができる。対応するＥＩの時間依存性は、図１７に示されている。
[00174]これらのシステムが関連する表面に合うことが可能であることを調べるため、図１３ｃに示される基本ステップの後で、ヒト脳モデルを使用して実験が実行された。図１８は、シルクを組み込まない比較的厚い制御デバイスを含めて、生理食塩水で洗浄した後の種々の場合の画像を示す。明らかに、厚さを減少させるにつれてコンフォーマルな有効範囲の程度が増加する。図１８ｄ、図１９、及び図２０に示すように、メッシュ設計は、さらなる改良をもたらす。基礎となる機械を明らかにするため、脳の湾曲の特定の基本的フィーチャを捕捉する、輪郭がはっきりした表面で系統的試験及び定量試験が実行された。絶縁され重ねられた円筒状表面上のデバイスを巻き付けする第１の組の試験が実行された。図２１ａは、半径Ｒを有する円筒上で巻き付けられた厚さｈ、幅ｂ、及び長さ２Ｌを有する曲げ剛性ＥＩを有する最も単純な場合のデバイスを示す。以下で説明するように、ＥＩの分析的な表現は、材料の性質及び幾何学的形状に関する図１３の多層構造に関して記述されることができる。巻き付けられたいない状態（図２１ａの上部フレーム）は、ゼロエネルギーに相当する。巻き付けられた状態（図２１ａの中央フレーム）のエネルギーは、２つの部分すなわち薄膜の曲げエネルギーＵｂ＝ＥＩＬ／Ｒ２、及び薄膜と円筒の間の接着エネルギーＵａ＝−２γｂＬからなり、上式で、γは単位面積あたりの接着エネルギーである。エネルギー的に生じやすい、巻き付けられた状態Ｕｂ＋Ｕａ≦０については、



が得られる。図２１ａの下部フレームでは、上記の関係を一連の実験と比較する（図２２）。データは、湿潤界面の報告値と同等のおよそ１０ｍＪ／ｍ２程度の単位面積あたりの接着エネルギーγに一致する。厚さを減少させることによって、明らかな利益、例えばｈ＜約１５μｍのときに約１ｃｍのＲに対して毛管付着力（ｃａｐｉｌｌａｒｙａｄｈｅｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）のみを使用した円筒形の巻き付けが可能であることがもたらされる。
[00175]１対の重複した円筒は、脳の脳回のための単純なモデルを表す。図２１ｂは、半径Ｒ及び中心と中心の離隔距離２ｄを有し、角度位置θ０ｓｉｎ−１［ｄ／（Ｒ＋ｒ０）］で半径ｒ０の滑らかな弧によって接続された円筒を示す。単一の円筒と同様に、巻き付けられていない状態のエネルギー（図２１ｂの上部フレーム）はゼロとなるように選定された。巻き付けられた構成では、式（詳細については以下を参照されたい）



に従って、フィルムの曲げエネルギー及びインタフェースにおける接着エネルギーが必要とされ、上式で、γｃは式（１）で得られ、θは、１つの円筒との薄膜の接触角度であり、以下の式を得るためにＵ２を最小にすることによって決定される。



式３の解は、θ＝θ（ｄ／Ｒ、γ／γｃ）の形をとる。γｃ＜γｃの場合、エネルギーはθ＝０で最小値を有し、フィルムは円筒に巻き付かない。部分的な巻き付けは、γｃ≦γ＜γ’ｃの場合、接触角度θ（すなわち、０からθ＜θ０の間の角度での接触）で行われ、上式で、γ’ｃは、θ＝θ０の場合の式（３）から



及び



として得られる。γ≧γ’ｃの場合、巻き付けは完了である（すなわち、角度０〜θ０のコンフォーマル接触）。式（３）を図２３の実験と比較することによって、抽出された単位面積あたりの接着エネルギーがγ＝１０ｍＪ／ｍ２であると分かる。結果は、パラメータが脳モデルの特徴に大体対応する図２１ｂの下部フレームに表示され、Ｒ＝６．１４ｍｍ、ｄ＝５．９３ｍｍ、及びｒ０＝１．７２ｍｍである。（実験の画像が図２３に示されている）。コンフォーマル接触の臨界厚さはｈ０＝４．９μｍであり、すなわち、約４．９μｍより薄いデバイスは、この表面上のコンフォーマル接触を達成する。実験結果は、この計算と一致する。
[00176]図２１ａ及び図２１ｂの表面のような円筒状表面が展開可能であり、脳は展開可能ではない。展開不可能な表面のモデルとして、半球状の基板の場合が調べられた。図２１ｃは、７μｍ及び２．５μｍの厚さでのシート設計と２．５μｍでオープンなメッシュレイアウトとを有し、それぞれガラス半球に６．３ｍｍの曲率半径を有する電極アレイの結果を示す。水毛管作用（ｗａｔｅｒｃａｐｉｌｌａｒｉｔｙ）を接着力として使用して、メッシュ電極アレイは、優れたコンフォーマル接触を達成する。シートは、比較的不良な接触を示し、最も薄い場合（すなわち２．５μｍ）ですら大きなしわがある。単純モデルの機械的分析から、その基礎となる物理的性質が明らかになる。図２１ｄの左フレームは、半径Ｒを有する球面上に巻き付けられた半径ｒ＋ｗを有する円形フィルムの場合を示す。中央の緑色の部分は、半径ｒ、引張剛性（Ｅｈ）ＰＩ、及び等２軸曲げ剛性（ＥＩ）ＰＩのＰＩ平板を表す。黄色のリングは、幅ｗ、引張剛性（Ｅｈ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、及び等２軸曲げ剛性（ＥＩ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅのＰＩとＡｕから成る多層構造に対応する。球面に巻き付くフィルムの場合、単位面積あたりの必要な最小接着エネルギーが、分析的に以下のように得られる。



対応するＰＩ及びＡｕの多層の円形ストリップのみから成るメッシュ設計のためのモデルは、図２１ｄの右フレームに示されている。この場合、単位面積あたりの最小接着エネルギーは、次式のとおりである。


[00177]ｗ＜＜ｒの場合、式（４）のγｃ ｓｈｅｅｔは、常に式（５）のγｃ ｍｅｓｈより大きい、すなわちγｃ ｓｈｅｅｔ＞γｃ ｍｅｓｈである。図２１ｅの左フレームに示すように、オープンなメッシュ設計が、対応するシートよりはるかに少ない接着エネルギーを必要とし、それによってコンフォーマルな有効範囲のための大きく改良された能力につながることが推論される。図２４ａは、最大８０μｍの厚さを有するフィルムの臨界接着エネルギーを示す。厚さ２．５μｍ及びｗ／ｒ＝４の場合、シートに関してγｃ ｓｈｅｅｔ＝２９．１ｍＪ／ｍ２であり、これは、メッシュγｃ ｍｅｓｈ＝２．４ｍＪ／ｍ２の１２倍以上の大きさである。さらに、メッシュ設計は、類似の厚さを有するシートより小さな、おおよそｒ／ｗとなる膜歪みを含む。実験的メッシュシステムでは、この比はおよそ１／４である。その結果、シートのほぼ３分の２である、０．１％という代表的な臨界しわ歪みがしわになる。同じ条件下で、メッシュ全体では、完全なコンフォーマル接触が得られる。最後に、メッシュの垂直（剥離）界面応力はシートの垂直（剥離）界面応力のわずか１／４であり（図２１ｅ及び図２４ｂの右フレーム）、接着が向上し、基板に加えられる力が減少する。詳細については、以下を参照されたい。
[00178]ネコの動物モデルに関する生体内神経モニタリング実験では、これらの有利な機械の実用的な意味が実証された。試験では、定位固定装置に取り付けられ、２８×２２度の空間を限定したモニタにその眼が焦点を合わせた麻酔下にあるネコを要した。最初に開頭術及び硬膜切除（ｄｕｒｏｔｏｍｙ）を施すことによって、２×３ｃｍ領域の皮質が露出される。図２５ａ、図２５ｂ、及び図２５ｃの左フレームに示すように、電極アレイは、視覚野のほとんどを覆った。視覚刺激は、０．５周期／度の空間周波数にて２Ｈｚで１秒間提示された全視野運動格子（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄｄｒｉｆｔｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ）から構成された。格子は、異なる８方位にわたって異なる２方向で提示された（１６個の一意の刺激）。
[00179]７６μｍ及び２．５μｍの厚さのシート並びに２．５μｍの厚さのメッシュという３種類の電極アレイが比較のために使用された。２組目の２つは、溶解性のシルク支持体を含んだ。図２５ａ、図２５ｂ、及び図２５ｃの左画像は、厚さが（すなわち、図２５ａ及び図２５ｂそれぞれにおいて７６μｍから２．５μｍに）減少されメッシュが導入された（すなわち図２５ｃ）改良されたコンフォーマル接触を示す。図２５ａ、図２５ｂ、及び図２５ｃの右フレームは、脳活性の生理学的測定に及ぼす電極の厚さの減少及びメッシュ構造の有効性を示す。特に、これらのフレームは、各電極で測定された平均的な誘発反応を示し、それぞれは、左フレームの画像に対応する空間的方位にプロットされている。各プロットの背景色は、その電極での遅延ゼロの誘発反応とアレイ全体からの全応答の平均との相互相関を示す。図２５ｃ下部の色付きのバーは、図２５ａ、図２５ｂ、及び図２５ｃで使用される色すべての数字目盛を提供する。この測定は、刺激の均質性が視覚野全体にわたる類似の応答を誘発すると予想されるので、電極性能の定量的メトリクスとしての役割を果たす。各場合において、緑色から赤色で色が付けられているように、３０個の電極チャネルのうち２８個が潜在的な誘発応答に関して記録及び評価された。灰色で示される２個のチャネルは、局所基準として作用した。平均応答に対する高い相関及び低い相関を有するチャネルは、それぞれ緑色及び赤色とされる。７６μｍ（図２５ａ）の電極アレイは、電極の多くでの接触不良により、良好な応答を有するチャネルが最も少ないことを示す。２．５μｍアレイ（図２５ｂ）は、より良好なコンフォーマル接触と、それに対応して良好な応答を有するチャネルが多くなることを示す。２．５μｍメッシュ電極（図２５ｃ）は、最も良い性能を示し、ほとんどすべてのチャネルが良好に接触し、高度に相関した反応を有する。図２５ｄは、２．５μｍメッシュ電極のうちの１つからの代表的な単一チャネルデータを示す。良好な信号振幅及び信号対雑音比を有する睡眠紡錘波が確認される。この集合的な１組の見解は、前述の系統的な機械と一致する。
[00180]要約すると、この実施例では、生物組織の曲線から成る柔らかい表面上での密接な集積化が可能なあるクラスのコンフォーマル電子回路を導入する。手法では、溶解性、生体適合性、及び生体吸収性の基板を使用し、溶解及び毛管力によって、非侵襲的方法で巻き付け処理が推進される。純粋に不活性（ｐｕｒｅｌｙｐａｓｓｉｖｅ）電極システムは、これらのシステムの利点及び基礎となる態様を説明する役割を果たすが、同じ手法は、完全に能動的な電子回路及びオプトエレクトロニクスに適合する。その結果、これらの概念は、確立されたクラスの埋め込み型デバイスで利用不可能な、ヒトの健康にとって重要な技術をもたらす可能性を有することができる。
[00181]方法。
厚い電極アレイ（＞２５μｍ）の製造
２５μｍ及び７５μｍの厚さを有する商用ＰＩフィルム（Ｋａｐｔｏｎ、Ｄｕｐｏｎｔ、米国）を、ＰＤＭＳを塗布したスライドガラスから成る一時的なキャリア基板に付着した。表面をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、及び脱イオン（ＤＩ）水で清掃した後、電子ビーム蒸着によって、金属（Ｃｒ／Ａｕ、５０／１４５０Ａ）の均一な被覆を形成した。フォトリソグラフィ及びパターンエッチングによって、相互接続線のアレイを生じた。スピンキャストを施され、反応性イオンエッチングによってパターン処理された薄いＰＩ層（厚さ約１．２μｍ）の線の両端のみが露出したまま残された。追加の堆積及びパターン化により、これらの場所における正方形の金属電極パッドを画定した。別のセクションで説明した手順を使用して、ＰＤＭＳを塗布したスライドガラスから剥離してＡＣＦケーブルに結合することによって、製造を完了した。図１４は、プロセスの概略図及び画像を提供する。
[00182]薄い電極アレイ（＜１０μｍ）の製造
この場合の製造は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ、Ａ２、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ、米国）の薄い（約１．２μｍ）スピンキャストされた層を塗布したキャリアシリコンウェハを使用した。デバイス基板は、ＰＭＭＡにスピンキャストされたＰＩ（ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ、米国）のフィルムからなった。厚いデバイスに関して説明した手順と類似の手順によって、金属電極及びＰＩ保護被膜を形成した。製造後、犠牲ＰＭＭＡ層を溶解することによって、超薄型デバイスを解放した。ＰＤＭＳスタンプの転写印刷によって、デバイスを乾燥シルクフィルム基板に送達し、接着剤として約９％シルク溶液を塗布した。最終ステップでは、ＡＣＦケーブルの結合を要した。
[00183]メッシュ電極アレイ（＜１０μｍ）の製造
製造順序の最初と最後の部分は、前のセクションで概説したステップと同一であった。唯一の違いは、メッシュ構造を画定するためにマスク（図２６の設計）を通した酸素反応性イオンエッチングによってポリマー層の特定の領域（すなわち、ＰＩ及びその下にあるＰＭＭＡ）を除去するステップを追加することである。詳細な寸法は、厚さ約２．５μｍ、接触電極のサイズ５００μｍ×５００μｍ、メッシュ幅約２５０μｍである（詳細については図１９を参照されたい）。このエッチングのすぐ後に、電極パッドが形成される。
[00184]ＡＣＦ接続
最初に、電極アレイ上のコンタクトパッドの位置をＡＣＦケーブルと合わせた。金属クリップを使用して圧力を加え、ＡＣＦとクリップの間に挿入されたＰＤＭＳを使用してコンタクトパッド区域の上に均等に広げた。次に、クランプしたサンプル及びＡＣＦを、約１５０℃に約１５分間予熱したオーブン内に置いた。このプロセスは、電極アレイと低い電気抵抗を有するＡＣＦとの間に強い機械的結合を形成した。
[00185]収集システム
電極アレイを、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）及びカスタムの電極インタフェースボードを介してＮｅｕｒａｌｙｎｘＤｉｇｉｔａｌＬｙｎｘデータ収集システムに接続した。このボードが図２７に示されている。図１５は、接続された電極アレイ、ＡＣＦリボン、及び回路基板を示す。
[00186]動物実験
動物実験は、プロトコルに従って実行した。麻酔は、チオペンタール（２５ｍｇ／ｋｇ）の腹フィルム内注射によって達成した。それに続いて、大腿静脈の分枝のカニューレ挿入中に吸入イソフルランを投与した。カニューレ挿入に続いて、チオペンタールの注入（８〜１２ｍｇ／時）によって麻酔を維持し、チオペンタールの間欠的なボーラス投与によって補助した。ＥＥＧ（「睡眠紡錘波」及び徐波振動の存在）、ＣＯ２モニタ（約４％）、並びに血圧及び心拍数モニタ（約１８０〜２００ｂｐｍ）を使用することによって、麻酔のレベルを常時監視した。
[00187]補足情報
シルク溶解試験
シルクフィルムの二次構造を変えることによって、フィルムが水に溶解するのに要する時間の量をプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、フィルムが数分又は数時間以内に溶解することが望ましい。フィルムを数分で溶解させる処理は必要ではなかった。７０％エタノールに約５秒間曝露することにより何らかのβシート構造を作ることによって、溶解時間が約１時間に増加した。溶解速度を決定するため、５１平方インチのフィルムを作製し、エタノールに５秒間曝露し、室温水浴に入れ、水浴にある一定の時間入れた後の乾燥重量を測定した。図１６ｃを参照されたい。
[00188]薄膜の曲げ剛性
薄膜の横断面幾何学的形状が図２６ａに示されている。ＰＩ（サイズｂ×ｈ、ヤング率ＥＰＩ＝２．５ＧＰａ、及びポアソン比νＰＩ＝０．３４）によって囲まれたｎ個の金塊（ｇｏｌｄ ｂｒｉｃｋ）（サイズｂｍ×ｈｍ、ヤング率ＥＡｕ＝７８ＧＰａ、及びポアソン比νＡｕ＝０．４４）がある。中立軸と薄膜の底面の間の距離は、



であり、上式で、ｈ’は金塊の底面と薄膜の間の距離である。薄膜の曲げ剛性は、



である。
[00189]シルクで裏打ちした基板上の薄膜の曲げ剛性
シルクで裏打ちした基板上の薄膜の横断面幾何学的形状が図２６ｂに示されている。シルクで裏打ちした基板は、厚さＨとヤング率ＥＳｉｌｋ＝２．８ＧＰａとを有する。中立軸と薄膜の底面の間の距離は、



である。
[00190]薄膜の曲げ剛性は、



である。
[00191]２つの重ねられた円筒に巻き付けられた薄膜
梁理論（ｂｅａｍ ｔｈｅｏｒｙ）から、薄膜の巻き付けられていない部分（図２１ｂの中央フレームの接続弧（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇａｒｃ）の上）は、



によって与えられる半径ｒの円（の一部）である。
[00192]薄膜の曲げエネルギーは、



として得られる。
[00193]接着エネルギーは、



である。
[00194]巻き付けられた状態の全エネルギーは、上記の曲げエネルギーと接着エネルギー



の和であり、上式で、γｃは式（１）で与えられる。
[00195]メッシュ設計の機械モデル
図２１ｄの左フレームに示されるシート設計では、薄膜は、平板としてモデル化されている。中央の緑色の部分は、半径ｒ、引張剛性



、及び等２軸曲げ剛性



のＰＩ平板を表し、上式で、



はＰＩの平面歪み率である。黄色のリングは、幅ｗ、引張剛性



、及び等２軸曲げ剛性



のＰＩとＡｕから成るサンドイッチ構造の複合物であり、上式で、



は中立軸と薄膜の底面の間の距離であり、



はＡｕの平面歪み率である。薄膜の曲げエネルギー及び膜エネルギー並びに薄膜と球面の間の接着エネルギーから構成される、巻き付けられた状態の全エネルギーは、



として分析的に得られる。
[00196]球面に巻き付く薄膜の場合、Ｕｓｈｅｅｔ≦０であり、これから、必要な単位面積あたりの最小接着エネルギーγｃ ｓｈｅｅｔが式（４）で得られる。最大円周膜歪みは、



である。
[00197]最大の界面垂直（剥離）応力は、



として得られる。
[00198]図２１ｄの右フレームに示されるメッシュ設計の場合、同様に黄色の複合リングの曲げエネルギー及び膜エネルギー並びに薄膜と球面の間の接着エネルギーから構成される、巻き付けられた状態の全エネルギーは、



として分析的に得られる。
[00199]球面に巻き付く薄膜のためのＵｍｅｓｈ≦０から、必要とされる単位面積あたりの最小接着エネルギーγｃ ｍｅｓｈが式（５）で得られる。最大円周膜歪みは、



である。
[00200]最大の界面垂直（剥離）応力は、



として得られる。
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［参照による組み込み及び変形形態に関する陳述］
[00226]本出願の全体を通してすべての参考文献、例えば、発行済み特許若しくは登録特許又は均等物を含む特許文献、特許出願公開、及び非特許文献若しくは他の資料は、あたかも各参照が本出願の開示と少なくとも部分的に矛盾しない範囲で参照により個々に組み込まれる（例えば、部分的に矛盾する参照は、参照の部分的に矛盾する部分を除いて参照により組み込まれる）ように、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
[00227]次の参考文献、すなわち、２０１０年５月１２日に出願した米国特許出願第１２／７７８，５８８号、２００５年６月２日に出願し、２００５年１２月２２日に国際公開第２００５／１２２２８５号パンフレットとして公開されたＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０５／１９３５４、２０１０年３月１２日に出願した米国特許仮出願第６１／３１３，３９７号、２００７年９月６日に出願し、２００８年７月３日に米国特許出願公開第２００８／０１５７２３５号として公開された米国特許出願第１１／８５１，１８２号、及び２００７年９月６日に出願し、２００８年３月１３日に国際公開第２００８／０３０９６０号パンフレットとして公開されたＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０７／７７７５９は、一般に、可撓性を有する及び／又は伸縮可能な半導体材料及びデバイスに関し、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[00228]次の参考文献、すなわち、２００３年６月２４日に出願したＰＣＴ特許出願国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０３／１９９６８、２００４年１月７日に出願したＰＣＴ特許出願国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／０００２５５、２００４年４月１２日に出願したＰＣＴ特許出願国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／１１１９９、２００５年６月１３日に出願したＰＣＴ特許出願国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０５／２０８４４、及び２００６年７月２８日に出願したＰＣＴ特許出願国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０６／０２９８２６は、一般に、生体吸収性基板及び生体吸収性基板を作製する方法に関し、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[00229]本明細書で使用された用語及び表現は制限のためではなく説明のための用語として使用されており、そのような用語及び表現の使用において図示及び説明された特徴又はそれらの一部のいかなる均等物も排除することを意図していないが、本発明の特許請求の範囲内でさまざまな改変が可能であることが認識されよう。従って、本発明を好ましい実施形態、例示的な実施形態、及び任意選択の特徴によって具体的に開示してきたが、本明細書で開示される概念の改変及び変形を当業者は用いることができること、並びにそのような改変及び変形は添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内にあると見なされることを理解されたい。本明細書で提供された特定の実施形態は本発明の有用な実施形態の例であり、本発明は本説明で記載されたデバイス、デバイス構成要素、方法ステップの多数の変形を使用して実行することができることが当業者には明らかであろう。当業者には明らかなように、本方法に有用な方法及びデバイスは、多数の任意選択の組成、並びに処理要素及び処理ステップを含むことができる。
[00230]置換基の群が本明細書中で開示される場合、群メンバーのあらゆる異性体、鏡像異性体、及びジアステレオマーを含む、その群のすべての個々のメンバー及びすべての亜群が別個に開示されることを理解されたい。本明細書でマーカッシュ形式の群又は他の群が使用されるとき、群のすべての個別の要素、並びに群の可能なすべての組み合わせ及び一部組み合わせ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が本開示に個別に含まれるものと意図される。化合物が、その化合物の特定の異性体、鏡像異性体、又はジアステレオマーが、例えば、式において又は化学名称において特定されないように本明細書中に記載される場合、その記載は、個々に又は任意の組み合わせにおいて記載される化合物の各異性体及び光学異性体を包含することが意図される。さらに、特に指定のない限り、本明細書で開示される化合物のすべての同位体（ｉｓｏｔｏｐｉｃｖａｒｉａｎｔ）は、本開示により包含されることを意図するものである。例えば、開示された分子中の任意の１つ又は複数の水素は重水素又は三重水素で置換できることが理解されよう。分子の同位体は、一般に、分子のためのアッセイ並びに分子又はその使用に関連する化学的研究及び生物学的研究において基準として有用である。このような同位体を作製するための方法は、当技術分野で知られている。化合物の特定の名称は、当業者が同じ化合物を異なって命名しうることが知られるように、例示であることが意図される。
[00231]本明細書及び添付の請求の範囲において用いられるように、単数形である「１つの（ａ）」「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」には、本文中で別途明確に記載しない限り、複数形の指示物が含まれることに留意せねばならない。従って、例えば、「細胞」への参照は、複数のこのような細胞及び当業者に知られているその等価物を含む。同様に、「１つの（ａ）」（又は「１つの（ａｎ）」）、「１つ又は複数の」、及び「少なくとも１つの」という用語は、本明細書において同じ意味で使用されることができる。また、「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「を有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、同じ意味で使用されることができる。「請求項ＸＸ〜ＹＹのいずれか一項の」（ＸＸ及びＹＹは、請求項番号を指す）は、代替形態における複数の従属請求項を提供し、いくつかの実施形態では、「請求項ＸＸ〜ＹＹのいずれか一項に記載の」という表現と交換可能である。
[00232]他の方法で定義されない限り、ここに用いられているすべての技術用語及び科学用語は、本明細書が属する当業者に共通して理解されるべき同じ意味を有する。本発明の実施又は試験においては、本明細書に記載したものと同様又は同等の任意の方法及び材料を利用することができるが、好ましい方法及び材料は以下に記載する。本発明は、先の発明によってそのような開示よりも前に発生できたものではないことを認めるものとして解釈されるべきではない。
[00233]本明細書で、ある範囲、例えば整数の範囲、温度範囲、時間範囲、組成範囲、又は濃度範囲が与えられるときは常に、すべての中間範囲又は部分範囲、並びに与えられた範囲内に含まれるすべての個別の値が本開示に含まれるものと意図される。本明細書では、範囲は、エンドポイント値の範囲として提供された値を具体的に含む。本明細書では、範囲は、具体的には範囲のすべての整数値を含む。例えば、１〜１００の範囲は、具体的には、１及び１００のエンドポイント値を含む。本明細書の説明に含まれている範囲又は部分範囲の任意の部分範囲又は個々の値は、本明細書の特許請求の範囲から除外できることが理解されよう。
[00234]本明細書では、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「包含する」、「含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、又は「によって特徴づけられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ）」と同義語であり、同じ意味で使用でき、並びに包括的であるか又は制限がなく、そしてさらなる、未引用の要素又は方法の工程を排除しない。本明細書では、「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆ）」は、請求の要素において特定されない任意の要素、工程、又は成分を排除する。本明細書では、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、請求の範囲の基本的な及び新規な特徴を実質的に影響しない材料又は工程を排除しない。本明細書の各例において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「本質的に〜から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、及び「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という用語のいずれも他の２つの用語のいずれかと入れ代わることができる。本明細書で例示的に説明する方法は、適切には、本明細書で具体的に開示していない１つ又は複数の要素、１つ又は複数の制限が何もない状態で実施することができる。
[00235]出発原料、生体物質、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、アッセイ方法、及び詳細に例示されたもの以外の生物学的方法は、必要以上の実験に頼ることなく本発明の実行において使用することができることが当業者には理解されよう。任意のそのような材料及び方法の当技術分野で既知の機能的均等物のすべては本発明に含まれるものである。使用された用語及び表現は制限のためではなく説明のための用語として使用されており、そのような用語及び表現の使用において図示及び説明された特徴又はそれらの一部のいかなる均等物も排除することを意図していないが、本発明の特許請求の範囲内でさまざまな改変が可能であることが認識されよう。従って、本発明は好ましい実施形態によって詳細に開示されたが、本明細書で開示された概念の任意選択の特徴、改変、及び変形を当業者は用いることができること、及びそのような改変及び変形は添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内にあると見なされることが理解されるべきである。
［発明の概念］
［概念１］
生物環境において標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスであって、
生体吸収性基板と、
前記生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、
前記無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層と
を具備し、
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が、少なくとも部分的に吸収され、それによって、前記生物環境において前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２］
生物環境において標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスであって、
生体吸収性基板と、
前記生体吸収性基板上に設けられた生体適合性層と、
前記生体適合性層によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、
前記無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層と
を具備し、
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が、少なくとも部分的に吸収され、それによって、前記生物環境において前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３］
前記生物環境が生体内生物環境である、概念１又は２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４］
前記生物環境における前記標的組織が、心臓組織、脳組織、筋肉組織、上皮組織、神経組織、又は血管組織を含む、概念１〜３のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５］
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が完全に吸収される、概念１〜４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６］
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が完全には吸収されない、概念１〜４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念７］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間の物理的接触を確立する、概念１〜６のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念８］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、概念１〜７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間の電気的接触を確立する、概念１〜８のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０］
前記生体吸収性基板が、生体高分子、合成ポリマー、タンパク質、多糖類、シルク、又はこれらの任意の組み合わせを含む、概念１〜９のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１］
前記生体吸収性基板が、ポリ（グリセロールセバシン酸）（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、コラーゲン、キトサン、フィブロイン、又はこれらの任意の組み合わせを含む、概念１〜１０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１２］
前記生体吸収性基板が、カイコフィブロイン、改変カイコフィブロイン、クモ絹、昆虫絹、組み換え体絹、又はこれらの任意の組み合わせを含む、概念１〜１０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１３］
前記生体吸収性基板が１００００μｍ以下の厚さを有する、概念１〜１２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１４］
前記生体吸収性基板が、１００ナノメートル〜１００００μｍの範囲から選択された厚さを有する、概念１〜１２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１５］
前記生体吸収性基板が、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する、概念１〜１４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１６］
前記生体吸収性基板が、１×１０９ＧＰａ μｍ４以下の純曲げ剛性を有する、概念１〜１５のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１７］
前記生体吸収性基板が、０．１×１０４ＧＰａ μｍ４〜１×１０９ＧＰａ μｍ４の範囲から選択された純曲げ剛性を有する、概念１〜１５のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１８］
前記生体吸収性基板が、５５％未満の結晶化度を有する、概念１〜１７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１９］
前記生体吸収性基板が、０〜５５％の範囲で選択された結晶化度を有する、概念１〜１７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２０］
前記生体吸収性基板が、前記標的組織と接触するための平面的な接触表面を有する、概念１〜１９のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２１］
前記生体吸収性基板が、前記標的組織と接触するためのナノ構造化又はミクロ構造化された接触表面を有する、概念１〜１９のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２２］
前記生体吸収性基板が、複数の浮き彫りのあるフィーチャを有し、前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間の接触に際して、前記浮き彫りのあるフィーチャが前記標的組織を貫通する、概念２１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２３］
前記浮き彫りのあるフィーチャが、１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲から選択された長さだけ前記生体吸収性基板の表面から延びる、概念２２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２４］
前記電子デバイスの前記複数の無機半導体構成要素の少なくとも一部分が前記バリア層又は前記生体適合性層に結合される、概念１〜２３のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２５］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスが中立機械面を有し、前記複数の無機半導体構成要素の少なくとも一部分が前記中立機械面に近接して設置される、概念１〜２４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２６］
前記バリア層の厚さ及び前記生体吸収性基板の厚さが、前記複数の半導体回路構成要素の少なくとも一部分を前記中立機械面に近接して設置するように選択される、概念２５に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２７］
前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、可撓性を有する半導体構造又は伸縮可能な半導体構造である、概念１〜２６のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２８］
前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、ナノリボン、ナノ膜、ナノワイヤ、トランジスタチャネル、ダイオード、ｐ−ｎ接合、フォトダイオード、発光ダイオード、レーザ、又はこれらの組み合わせである、概念１〜２７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念２９］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが１０ミクロン以下の厚さを有する、概念１〜２８のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３０］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、５０ナノメートル〜１０ミクロンの範囲から選択された厚さを有する、概念１〜２８のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３１］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが１００００ミクロン以下の横方向物理的寸法を有する、概念１〜３０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３２］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、５００ナノメートル〜１００００ミクロンの範囲から選択された横方向物理的寸法を有する、概念１〜３０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３３］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する、概念１〜３２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３４］
前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが１×１０８ＧＰａ μｍ４以下の純曲げ剛性を有する、概念１〜３３のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３５］
前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、単結晶無機半導体材料を含む、概念１〜３４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３６］
前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、単結晶シリコン、多孔質シリコン、及び多結晶シリコンから成る群から選択される材料を含む、概念１〜３４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３７］
前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、生体吸収性材料又は生体不活性材料である、概念１〜３６のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３８］
前記電子デバイスが、複数の島及びブリッジ構造を備える、概念１〜３７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念３９］
前記島構造が、前記電子デバイスの１つ又は複数の半導体回路構成要素を備える、概念３８に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４０］
前記ブリッジ構造が、１つ又は複数の可撓性を有する電気相互接続部を備える、概念３８に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４１］
前記電子デバイスが、電極、誘電体層、化学的センサ素子又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、光センサ、光源、温度センサ、及び容量センサから成る群から選択された１つ又は複数の追加デバイス構成要素をさらに備える、概念１〜４０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４２］
前記追加デバイス構成要素のうちの少なくとも１つが、生体不活性材料又は生体吸収性材料を含む、概念４１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４３］
前記生体不活性材料が、チタン、金、銀、白金、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、概念４２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４４］
前記生体吸収性材料が、鉄、マグネシウム、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、概念４２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４５］
前記複数の無機半導体構成要素の少なくとも一部分は、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、又はトランジスタアレイのうちの１つ又は複数を備える、概念１〜４４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４６］
前記多重化回路が、前記生体吸収性基板上にした空間的に配置された複数の電極のそれぞれに個別に対処するように構成される、概念４５に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４７］
前記バリア層が、前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のすべてを封入する、概念１〜４６のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４８］
前記バリア層が、前記電子デバイスを完全に封入する、概念１〜４７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念４９］
前記バリア層が、ポリマー、有機ポリマー、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４、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、概念１〜４８のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５０］
前記バリア層が電気絶縁体を含む、概念１〜４９のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５１］
前記バリア層が、前記電子デバイスからの純リーク電流を１０μＡ／μｍ２以下に制限する、概念１〜５０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５２］
前記バリア層が生体吸収性材料又は生体不活性材料を含む、概念１〜５１のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５３］
前記バリア層が１００μｍ以下の厚さを有する、概念１〜５２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５４］
前記バリア層が、１μｍ〜１００μｍの範囲から選択された厚さを有する、概念１〜５２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５５］
前記バリア層が、前記標的組織と接触するための平面的な接触表面を有する、概念１〜５４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５６］
前記バリア層が、前記標的組織と接触するためのナノ構造化又はミクロ構造化された接触表面を有する、概念１〜５４のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５７］
前記バリア層が、複数の浮き彫りのあるフィーチャを有し、前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間の接触に際して、前記浮き彫りのあるフィーチャが前記標的組織を貫通する、概念５６に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５８］
前記浮き彫りのあるフィーチャが、１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲から選択された長さだけ前記バリア層の表面から延びる、概念５７に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念５９］
前記生体吸収性基板、前記電子デバイス、及び前記バリア層が、１×１０９ＧＰａ μｍ４未満の前記埋め込み型バイオメディカルデバイスの純曲げ剛性を提供する、概念１〜５８のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６０］
前記生体吸収性基板、前記生体適合性層、前記電子デバイス、及び前記バリア層が、１×１０９ＧＰａ μｍ４未満の前記埋め込み型バイオメディカルデバイスの純曲げ剛性を提供する、概念２〜５９のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６１］
前記バリア層がメッシュ構造を有する、概念１〜６０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６２］
前記生体吸収性基板、前記電子デバイス、及び前記バリア層がそれぞれ独立して生体吸収性材料を含む、概念１〜６１のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６３］
概念２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス前記生体適合性層が、ポリマー、有機ポリマー、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４、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、概念２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６４］
前記生体適合性層が、電気絶縁体を含む、概念２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６５］
前記生体適合性層が、吸収性材料又は生体不活性材料を含む、概念２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６６］
前記生体適合性層が、１μｍ〜２５μｍの範囲から選択された厚さを有する、概念２に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念６７］
生体吸収性基板と、
前記生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、
前記無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層と
を備える埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスを生物環境において標的組織と接触させるステップと、
前記生物環境において前記生体吸収性基板を少なくとも部分的に吸収し、それによって前記生物環境において前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップと
を含む、埋め込み型バイオメディカルデバイスを投与するための方法。
［概念６８］
前記生物環境が生体内生物環境である、概念６７に記載の方法。
［概念６９］
前記生物環境における前記標的組織が、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、又は血管組織から成る、概念６７又は６８に記載の方法。
［概念７０］
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が完全に吸収される、概念６７〜６９のいずれか一項に記載の方法。
［概念７１］
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が完全には吸収されない、概念６７〜６９のいずれか一項に記載の方法。
［概念７２］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間の物理的接触、コンフォーマル接触、又は電気的接触を確立する、概念６７〜７１のいずれか一項に記載の方法。
［概念７３］
前記生体吸収性基板が、５５％以下の結晶化度を有する、概念６７〜７２のいずれか一項に記載の方法。
［概念７４］
前記生体吸収性基板が、０〜５５％の範囲で選択された結晶化度を有する、概念６７〜７２のいずれか一項に記載の方法。
［概念７５］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスのヤング率が、前記生体吸収性基板の吸収に際して少なくとも５０％減少する、概念６７〜７４のいずれか一項に記載の方法。
［概念７６］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスの純曲げ剛性が、前記生体吸収性基板の吸収に際して少なくとも５０％減少する、概念６７〜７５のいずれか一項に記載の方法。
［概念７７］
生体吸収性基板と、
前記生体吸収性基板によって支持された複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電子デバイスと、
前記無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層と
を具備する埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスを生物環境において標的組織と接触させるステップと、
前記生物環境において前記生体吸収性基板を少なくとも部分的に吸収し、それによって前記生物環境において前記埋め込み型バイオメディカルデバイスと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップと、
前記標的組織に作用する、又は前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知するステップと
を含む、生物環境において前記標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための方法。
［概念７８］
前記生物環境が生体内生物環境である、概念７７に記載の方法。
［概念７９］
前記生物環境における前記標的組織が、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、又は血管組織を含む、概念７７又は７８に記載の方法。
［概念８０］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間の物理的接触、コンフォーマル接触、又は電気的接触を確立する、概念７８又は７９に記載の方法。
［概念８１］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電圧を測定するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８２］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電圧を生成するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８３］
前記標的組織の前記表面で生成された前記電圧が、前記標的組織に電気物理的に作用するのに十分である、概念８２に記載の方法。
［概念８４］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電磁放射を測定するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８５］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電磁放射を生成するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８６］
前記標的組織の前記表面で生成された前記電磁放射が、前記標的組織に光学的に作用するのに十分なパワーを有する、概念８５に記載の方法。
［概念８７］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電流を測定するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８８］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電流を生成するサブステップを含む、概念７７〜８０のいずれか一項に記載の方法。
［概念８９］
前記標的組織の前記表面で生成された前記電流が、前記標的組織に電気物理的に作用するのに十分である、概念８８に記載の方法。
［概念９０］
生物環境において標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスであって、
個別に指定できる複数の金属電極を備える電極アレイであって、各金属電極が１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電極アレイと、
メッシュ構造を有するバリア層であって、前記電極アレイを少なくとも部分的に支持するバリア層と、
前記電極アレイ、前記バリア層、又は前記電極アレイと前記バリア層の両方を支持する生体吸収性基板と
を具備し、
前記生物環境との接触に際して、前記生体吸収性基板が、少なくとも部分的に吸収され、それによって、前記生物環境において前記電極アレイと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立する、埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９１］
前記電極アレイの前記電極が、互いから物理的に分離される、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９２］
前記バリア層が、前記電極アレイの前記電極の少なくとも一部分と物理的に接触する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９３］
前記生体吸収性基板が、前記電極アレイの少なくとも一部分と物理的に接触する、又は前記バリア層の少なくとも一部分と物理的に接触する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９４］
前記アレイの前記電極のそれぞれが、少なくとも１つの電子相互接続部と電気的に接触する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９５］
前記生体吸収性基板が、ポリ（グリセロールセバシン酸）（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、コラーゲン、キトサン、フィブロイン、又はこれらの任意の組み合わせを含む、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９６］
前記生体吸収性基板が、カイコフィブロイン、クモ絹、昆虫絹、組み換え体絹、又はこれらの任意の組み合わせを含む、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９７］
前記生体吸収性基板が１００００μｍ以下の厚さを有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９８］
前記生体吸収性基板が、１００ナノメートル〜１００００μｍの範囲から選択された厚さを有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念９９］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電極アレイと前記標的組織の間の物理的接触、コンフォーマル接触、又は電気的接触を確立する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１００］
前記メッシュ構造が、有孔メッシュ構造又は触手メッシュ構造である、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０１］
前記電極アレイが、１０〜１０００個の電極を備える、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０２］
前記金属電極のそれぞれが、１０ミクロン以下の厚さを有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０３］
前記金属電極のそれぞれが、１００ナノメートル〜１０ミクロンの範囲で選択された厚さを有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０４］
前記金属電極のそれぞれが、１００００ミクロン以下の横方向寸法を有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０５］
前記金属電極のそれぞれが、１ミクロン〜１００００ミクロンの範囲で選択された横方向寸法を有する、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０６］
前記メッシュ構造中で隣接する金属電極が、１０ミクロン以上の距離だけ互いから分離される、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０７］
前記メッシュ構造中で隣接する金属電極が、１０ミクロン〜１０ミリメートルの範囲から選択された距離だけ互いから分離される、概念９０に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０８］
前記金属電極が、生体不活性金属又は生体適合性金属を含む、概念９０〜１０７のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１０９］
前記生体不活性金属が、チタン、金、銀、白金、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、概念１０８に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１０］
前記生体吸収性金属が、鉄、マグネシウム、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、概念１０８に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１１］
前記バリア層又は前記生体吸収性基板が、前記電極アレイを完全に封入する、概念９０〜１１０のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１２］
前記バリア層が、ポリマー、有機ポリマー、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４、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、概念９０〜１１１のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１３］
前記バリア層が１００μｍ以下の厚さを有する、概念９０〜１１２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１４］
前記バリア層が、１μｍ〜１００μｍの範囲から選択された厚さを有する、概念９０〜１１２のいずれか一項に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
［概念１１５］
個別に指定できる複数の金属電極を備える電極アレイであって、各金属電極が１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有する、電極アレイと、
メッシュ構造を有するバリア層であって、前記電極アレイを少なくとも部分的に支持するバリア層と、
前記電極アレイ、前記バリア層、又は前記電極アレイと前記バリア層の両方を支持する生体吸収性基板と
を具備する埋め込み型バイオメディカルデバイスを用意するステップと、
生物環境において前記埋め込み型バイオメディカルデバイスを前記標的組織と接触させるステップとを含み、前記生物環境と接触するに際して、前記生体吸収性基板が少なくとも部分的に吸収され、それによって、前記生物環境において前記電極アレイと前記標的組織の間のコンフォーマル接触を確立するステップと、
前記標的組織に作用する、又は前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知するステップと
を含む、生物環境において標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための方法。
［概念１１６］
前記生物環境が生体内生物環境である、概念１１５に記載の方法。
［概念１１７］
前記生物環境における前記標的組織が、心臓組織、脳組織、筋肉組織、神経組織、上皮組織、又は血管組織を含む、概念１１５又は１１６に記載の方法。
［概念１１８］
前記生体吸収性基板の吸収が、前記電子デバイスと前記標的組織の間の物理的接触、コンフォーマル接触、又は電気的接触を確立する、概念１１５〜１１７のいずれか一項に記載の方法。
［概念１１９］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電圧を測定するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２０］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電圧を生成するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２１］
前記標的組織の前記表面で生成された前記電圧が、前記標的組織に電気物理的に作用するのに十分である、概念１２０に記載の方法。
［概念１２２］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電磁放射を測定するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２３］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電磁放射を生成するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２４］
前記標的組織の前記表面で生成された前記パワーが、前記標的組織に光学的に作用するのに十分である、概念１２３に記載の方法。
［概念１２５］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に関連する前記パラメータを検知する前記ステップが、前記標的組織の表面で電流を測定するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２６］
前記埋め込み型バイオメディカルデバイスとコンフォーマル接触する前記標的組織に作用する前記ステップが、前記標的組織の表面で電流を生成するサブステップを含む、概念１１５〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
［概念１２７］
前記標的組織の前記表面で生成された前記電流が、前記標的組織に電気物理的に作用するのに十分である、概念１２６に記載の方法。

Claims (15)

  1. 生物環境において標的組織に作用する又は前記標的組織に関連するパラメータを検知するための埋め込み型バイオメディカルデバイスであって、
    複数の無機半導体構成要素を備える電子デバイスであって、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１００ミクロン以下の少なくとも１つの物理的寸法を有しており、前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、単結晶シリコン、多孔質シリコン、及び多結晶シリコンから成る群から選択される材料を含む、電子デバイスと、
    前記無機半導体構成要素の少なくとも一部分を封入するバリア層と、
    前記電子デバイスを支持する、生体適合性及び生体吸収性の基板と、
    前記電子デバイスから得られたデータを解析するか又は前記電子デバイスに電磁放射を送達するための構成要素と、
    を具備し、
    前記電子デバイス、前記バリア層並びに前記生体適合性及び生体吸収性の基板が、１×１０９ＧＰａ μｍ４未満の前記埋め込み型バイオメディカルデバイスの純曲げ剛性を提供する、埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  2. 前記生体適合性及び生体吸収性の基板が、１μｍ〜２５μｍの範囲から選択された厚さを有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  3. 前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、可撓性を有する半導体構造又は伸縮可能な半導体構造である、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  4. 前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、ナノリボン、ナノ膜、ナノワイヤ、トランジスタチャネル、ダイオード、ｐ−ｎ接合、フォトダイオード、発光ダイオード、レーザ、又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  5. 前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、１０ミクロン以下の厚さを有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  6. 前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  7. 前記無機半導体構成要素のうちの少なくとも１つが、単結晶無機半導体材料を含む、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  8. 前記無機半導体構成要素の少なくとも１つ又は前記バリア層が、生体吸収性材料又は生体不活性材料を含む、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  9. 前記バリア層が、前記電子デバイスの前記無機半導体構成要素のすべてを封入する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  10. 前記バリア層が、ポリマー、有機ポリマー、ＳＵ−８、絶縁体、ポリイミド、誘電体、無機誘電体、Ｓｉ３Ｎ４、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に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  11. 前記バリア層が、前記電子デバイスからの純リーク電流を１０μＡ／μｍ２以下に制限する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  12. 前記バリア層が、１００μｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  13. 前記バリア層が、前記標的組織と接触するための平面的な接触表面を有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  14. 前記バリア層が、前記標的組織と接触するためのナノ構造化又はミクロ構造化された接触表面を有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
  15. 前記バリア層がメッシュ構造を有する、請求項１に記載の埋め込み型バイオメディカルデバイス。
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