TW201811391A - 生物醫學裝置及其製造方法、流體遞送監視器、監視在管子中流動之流體的方法、近接感測器及感測兩個物件之間的距離的方法 - Google Patents

生物醫學裝置及其製造方法、流體遞送監視器、監視在管子中流動之流體的方法、近接感測器及感測兩個物件之間的距離的方法 Download PDF

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Abstract

本文中描述可撓性及可伸展LED陣列及利用可撓性及可伸展LED陣列之方法。與可撓性電漿子晶體並排地裝配可撓性LED陣列可用於建構流體監視器，從而准許進行流體折射率及組合物之敏感偵測。可撓性LED陣列與可撓性光偵測器陣列之共整合可用於建構可撓性近接感測器。將可伸展LED陣列應用於可撓性紗線上作為發光縫合線提供了用於對創口執行輻射療法之新穎方式。

Description

生物醫學裝置及其製造方法、流體遞送監視器、監視在管子中流動之流體的方法、近接感測器及感測兩個物件之間的距離的方法
本發明屬於可伸展及可撓性電子器件領域。本發明大體而言係關於經調適用於生物醫學、感測及機器人應用中之可撓性及可伸展電子器件。 本申請案主張以下各申請案之權利及優先權：2010年9月30日申請之美國臨時申請案61/388,529、2010年3月12日申請之美國臨時申請案61/313,397，及2010年3月17日申請之美國臨時申請案61/314,739；2010年12月15日申請之美國申請案12/968,637及2010年9月28日申請之美國申請案12/892,001；及2010年12月15日申請之PCT國際申請案PCT/US10/60425及2010年9月28日申請之PCT國際申請案PCT/US10/50468；該等申請案中之每一者特此在與本申請案一致之範圍內以全文引用的方式併入本文中。 關於聯邦贊助研究或發展之聲明 本發明係在美國政府支援下依據以下各者進行：美國國家科學基金會第DMI-0328162號撥款、美國能源部第DE-FG02-07ER46471號合同、美國陸軍研究實驗室及美國陸軍研究辦公室第W911 NF-07-1-0618號合約，及依據美國國防部高級研究計劃局國防科學辦公室及美國國家衛生研究院P41組織工程資源中心第P41 EB002520號合同。美國政府具有本發明中之特定權利。
所有公認形式之無機發光二極體(LED)及光偵測器併有硬質的、扁平的及脆性的半導體晶圓作為支撐基板，藉此限制了可使用此等裝置之方式。透過在可撓性塑膠薄片上整合薄膜裝置而允許實現的替代應用之可能性部分地推動了有機光電材料之研究。近年來已達成許多給人深刻印象的結果，該等結果中之若干者正朝向商業化邁進。 對在塑膠、紙張、紡織品、橡膠及其他扁平或曲面基板上使用呈類似不尋常形式之有機及無機微米/奈米材料及裝置存在增長的興趣。舉例而言，歐洲專利申請案EP 1467224揭示了一種利用有機半導體元件之可撓性光學近接偵測器。 另外，電子裝置之密封准許達成在生物環境中之多種用途。舉例而言，國際專利申請公開案WO 2009/076088揭示了一種氣密密封的可植入之光學感測器裝置。 多種平台可用於在裝置基板及由裝置基板支撐之裝置組件上印刷結構，包括奈米結構、微結構、可撓性電子器件及多種其他圖案化結構。舉例而言，若干專利及專利申請案描述了用於製造及印刷寬廣範圍之結構的不同方法及系統，該等專利及專利申請案包括：美國專利第7,705,280號、第7,195,733號、第7,557,367號、第7,622,367號及第7,521,292號、美國專利申請公開案第2009/0199960號、第2007/0032089號、第2008/0108171號、第2008/0157235號、第2010/0059863號、第2010/0052112號、第2010/0283069號及第2010/0002402號、2010年12月15日申請之美國專利申請案第12/968,637號及2010年9月28日申請之美國專利申請案第12/892,001號；所有該等專利及專利申請案特此在與本申請案一致之範圍內以全文引用的方式併入本文中。
本文中提供併有微尺度無機半導體元件之多種可伸展及可撓性光學裝置，及利用併有微尺度無機半導體元件之可伸展及可撓性裝置之方法。本文中所描述之該等裝置可用於生物醫學應用中，例如用於感測、治療、修復及致動生物組織之應用中。本文中所描述之該等裝置中之若干者藉由併有一保護裝置元件免於曝露至來自該生物環境之水的防水組件而准許與生物組織相互作用。所揭示之不尋常基板及應用進一步准許在機器人、醫學及生物醫學應用中作為感測器及致動器之新穎用途。 在一第一態樣中，提供可用於治療一生物環境中之一組織之生物醫學裝置，該生物環境諸如一活體內生物環境或一包含一導電離子溶液之生物環境。舉例而言，此等裝置可用於對一組織執行療法、用於閉合一組織中之開口或創口、用於治療醫學病況及用於組織感測及致動應用。此態樣之裝置包括併有電子裝置或電子電路以用於與生物環境中之組織相互作用的縫合線。 在一特定實施例中，此態樣之一裝置包含：具有一外表面之一縫合線、由該縫合線之該外表面支撐之一可撓性或可伸展電子電路，及至少部分地囊封該可撓性或可伸展電子電路之一障壁層。在一特定實施例中，該可撓性或可伸展電子電路包含一或多個無機半導體元件，諸如具有小於或等於100 μm之一平均厚度之無機半導體元件。在一特定實施例中，此態樣之一裝置進一步包含一控制器，該控制器與該可撓性或可伸展電子電路電連通。在一特定實施例中，此態樣之一裝置進一步包含一可撓性或可伸展基板，該可撓性或可伸展基板定位於該縫合線之該外表面與該可撓性或可伸展電子電路之間。 在實施例中，可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之縫合線包括包含一纖維或一紗線之縫合線。可用縫合線包括包含以下材料之彼等縫合線：一生物相容性材料、一生物惰性材料，或生物相容性材料與生物惰性材料之一組合。在一特定實施例中，一縫合線包含一生物可再吸收材料。可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之特定縫合線包括包含選自由以下各者組成之群之一材料的彼等縫合線：生物聚合物、合成聚合物、天然纖維、合成纖維、蛋白質、多醣、絲及此等之任何組合。可用縫合線進一步包括用於醫學程序(medical procedure)中之縫合線。 在特定實施例中，一縫合線在其長度上具有一小於或等於1000 μm之平均直徑，諸如具有在10 μm至1000 μm之範圍或該範圍之任何子範圍內選擇的平均直徑的彼等縫合線。在一實施例中，一縫合線具有在1 cm至100 m之範圍內選擇的一長度。可用縫合線包括可伸展或可撓性之彼等縫合線，例如，具有在0.5 kPa至10 GPa之範圍內選擇的一平均模數的彼等縫合線、具有小於或等於1×10-4 Nm之淨撓曲剛度的一彼等縫合線、具有小於或等於1×108 GPa μm4 之淨彎曲勁度的一彼等縫合線，或此等性質之任何組合。 在一例示性實施例中，一縫合線具有一經奈米結構化或微結構化之外表面。在實施例中，使用複本模製或奈米壓印微影來圖案化一縫合線之一外表面。奈米結構化或微結構化縫合線包括具有複數個奈米結構或微結構之彼等縫合線，該複數個奈米結構或微結構容納一可撓性或可伸展電子電路或該電子電路之一組件。在一實施例中，一縫合線之該外表面經提供為與一可撓性或可伸展電子電路之至少一部分保形接觸。視情況，可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之縫合線具有外表面，該等外表面具有一或多個微結構化或奈米結構化開口、通道、介層孔、接納表面、起伏特徵、光學上可透射區、光學上不透明區或對一或多種目標分子可滲透之選擇性可滲透區。視情況，一黏著層提供於一可撓性或可伸展電子電路與一諸如一縫合線之基板之間。視情況，經由轉移印刷來裝配該等可撓性或可伸展電子電路。美國專利7,557,367描述了可用轉移印刷方法。 亦提供製造生物醫學裝置之方法。此態樣之一方法包含以下步驟：提供具有一外表面之一可撓性或可伸展縫合線，在複數個無機半導體元件之上捲動該可撓性或可伸展縫合線以使得將一或多個無機半導體元件轉移至該可撓性或可伸展縫合線之一外表面，及用一障壁層囊封該一或多個經轉移無機半導體元件之至少一部分。此態樣之另一方法包含以下步驟：提供一可撓性或可伸展縫合線，視情況使用乾式轉移接觸印刷將一或多個無機半導體元件轉移印刷至該可撓性或可伸展縫合線之一外表面，及用一障壁層囊封該一或多個經轉移印刷之無機半導體元件之至少一部分。視情況，此態樣之一方法進一步包含在該縫合線之一外表面上提供一黏著層，例如，其中該黏著層包含一諸如PDMS層之彈性體層。在此等態樣之特定實施例中，該障壁層包含一生物可再吸收材料、一生物相容性材料或生物可再吸收材料與生物相容性材料之一組合。 在另一態樣中，提供用於治療一生物環境中之一組織之方法。此態樣之一方法包含以下步驟：提供該組織且使該組織與一生物醫學裝置接觸，該生物醫學裝置諸如本文中所描述之一裝置，例如一包含一縫合線之生物醫學裝置。在此態樣之實施例中，該組織具有一開口或一創口，且該使該組織與該生物醫學裝置接觸之步驟包含閉合該開口或該創口。 此態樣之一些方法進一步包含一致動或感測與該生物醫學裝置接觸之該組織之步驟。對於該生物醫學裝置包含一發光二極體陣列的此態樣之實施例，該發光二極體陣列產生電磁輻射，且該方法進一步包含將該組織曝露至該電磁輻射或使該電磁輻射視覺化之一步驟。 一種用於對一組織之一創口執行療法之方法包含以下步驟：提供具有該創口之該組織；使該創口與一生物醫學裝置接觸，諸如一包含以下各者之生物醫學裝置：具有一外表面之一縫合線、由該縫合線之該外表面支撐之一可撓性或可伸展發光二極體陣列，及至少部分地囊封該可撓性或可伸展電子電路之一障壁層；及將該創口曝露於由該可撓性或可伸展發光二極體陣列產生之電磁輻射。 本文中亦提供用於感測例如一生物環境中之兩個物件之間的一距離的近接感測器裝置及方法。此態樣之一裝置包含一可撓性或可伸展基板、由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列、由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列，及一或多個障壁層，該一或多個障壁層至少部分地囊封該一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列及該一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列。在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列包含一大面積陣列。在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展PD陣列包含一大面積陣列。在一特定實施例中，此態樣之一裝置進一步包含一控制器，該控制器與該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及/或PD陣列電連通。 用於感測兩個物件之間的一距離之此後一態樣的一方法包含以下步驟：提供具有一第一表面之一第一物件；在該第一表面上提供一近接感測器，該近接感測器包含：一可撓性或可伸展基板、由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展LED陣列，每一可撓性或可伸展LED陣列包含具有小於或等於100 μm之一平均厚度的一或多個無機LED，及由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展PD陣列，每一可撓性或可伸展PD陣列包含具有小於或等於100 μm之一平均厚度的一或多個無機半導體元件，一或多個障壁層，該一或多個障壁層至少部分地囊封該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列，其中該障壁層防止來自一生物環境之水接觸該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之該等無機LED之至少一部分及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之該等無機半導體元件之至少一部分；將一電流、電壓或電磁能提供至該一或多個可撓性或可伸展LED陣列，藉此自該一或多個可撓性或可伸展LED陣列產生電磁輻射；在距該第一物件達一距離處提供一第二物件，該第二物件經定位為與該一或多個可撓性或可伸展LED陣列中之至少一者及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列中之至少一者光學連通；其中該第二物件接收該電磁輻射之至少一部分且藉此產生經散射、發射或反射之電磁輻射；及用該一或多個可撓性或可伸展PD陣列中之至少一者偵測該經散射、發射或反射之電磁輻射之至少一部分。 在實施例中，該近接感測器裝置進一步包含由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個無機半導體元件。在實施例中，該近接感測器裝置進一步包含一障壁層，該障壁層囊封該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之至少一部分、該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之至少一部分，或該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列兩者之至少部分。在實施例中，該障壁層包含一生物可再吸收材料、一生物相容性材料或生物可再吸收材料與生物相容性材料之一組合。 在實施例中，每一可撓性或可伸展LED陣列包含具有小於或等於100 μm之一平均厚度的一或多個無機LED。在實施例中，每一無機LED具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。視情況，一可撓性或可伸展LED陣列中之每一無機LED獨立地選自由以下各者組成之群：AlInGaP LED、GaN LED、堆疊之無機LED、併有一磷光體之無機LED，及此等之任何組合。視情況，每一LED獨立地產生紅外線電磁輻射、可見光電磁輻射、紫外線電磁輻射、寬頻帶電磁輻射或窄頻帶電磁輻射。視情況，每一LED獨立地產生具有在100 nm 至5000 nm之範圍內選擇的一波長的電磁輻射。 在實施例中，每一可撓性或可伸展PD陣列包含具有小於或等於100 μm之一平均厚度的一或多個無機半導體元件。在實施例中，一可撓性PD陣列中之每一無機半導體元件具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。在實施例中，每一可撓性或可伸展PD陣列包含在反向偏壓模式下操作之一或多個無機LED。在實施例中，每一可撓性或可伸展PD陣列包含一或多個GaAs二極體。 在一實施例中，一近接感測器裝置之該可撓性或可伸展基板包含一外科手術手套。視情況，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列定位於該外科手術手套之一指尖區上。在另一實施例中，該可撓性基板包含一外科手術器具。 在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上最接近於彼此。在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上彼此實體接觸。在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上彼此重疊。在其他實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列在該可撓性或可伸展基板上彼此在空間上分離達一距離，該距離係在10 nm至10 mm、100 nm至1 mm或1 μm至100 μm之範圍內選擇。 在特定實施例中，該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之至少一部分經定位為最接近於該近接感測器裝置之一中性機械表面。在實施例中，該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之至少一部分經定位為最接近於該近接感測器裝置之一中性機械表面。視情況，該一或多個LED陣列之部分定位於距該近接感測器裝置之一中性機械平面達一距離處，該距離係在0 nm至100 μm之範圍內選擇。視情況，該一或多個PD陣列之部分定位於距該近接感測器裝置之一中性機械平面達一距離處，該距離係在0 nm至100 μm之範圍內選擇。 在實施例中，諸如可撓性或可伸展LED陣列或可撓性或可伸展PD陣列之可撓性或可伸展電子電路可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用。一可撓性或可伸展電子電路之一實施例包含具有在250 nm至100 μm之範圍內選擇的一平均厚度的複數個無機半導體元件。可用可撓性或可伸展電子電路包括包含一或多個單晶半導體元件之彼等可撓性或可伸展電子電路。視情況，可與本文中所描述之該等裝置及方法之該等可撓性或可伸展電子電路一起使用的無機半導體元件包括半導體奈米帶、半導體隔膜、半導體奈米線，及此等之任何組合。在實施例中，一可撓性或可伸展電子電路包含一大面積陣列。 在特定實施例中，一可撓性或可伸展電子電路包含一或多個可撓性或可伸展單晶無機半導體元件。可用可撓性或可伸展半導體元件包括具有在250 nm至100000 μm之範圍內選擇的橫向尺寸的彼等可撓性或可伸展半導體元件。視情況，一可撓性或可伸展電子電路中之每一無機半導體元件具有一小於或等於1×10-4 Nm之淨撓曲剛度。視情況，一可撓性或可伸展電子電路中之每一無機半導體元件具有一小於或等於1×108 GPa μm4 之淨彎曲勁度。 可用無機半導體元件包括選自由以下各者組成之群之彼等無機半導體元件：一電晶體、一個二極體、一放大器、一多工器、一發光二極體、一雷射、一溫度感測器、一光電二極體、一光偵測器、一積體電路、一感測器及一致動器。視情況，可用一無機雷射二極體元件取代本文中所描述之任何裝置之一無機LED元件。可用雷射二極體元件包括具有小於或等於100 μm之一平均厚度的彼等雷射二極體元件。視情況，該等可撓性或可伸展電子電路包含經配置以形成一主動式電路之一或多個半導體元件，該主動式電路例如一執行一或多個離散功能之電路，諸如一放大器電路或一多工電路。 在特定實施例中，與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之可撓性或可伸展電子電路包含複數個電子互連之島狀物-橋接器結構。在一特定實施例中，一島狀物-橋接器結構之一島狀物結構包含一半導體電路元件。在一特定實施例中，一島狀物-橋接器結構之一橋接器結構包含一可撓性或可伸展電互連件，諸如具有一蜿蜒蛇形幾何形狀之一電互連件。 在特定實施例中，可用於本文中所描述之該等裝置及方法之一可撓性或可伸展電子電路包含一可撓性或可伸展發光二極體陣列。在一實施例中，一可撓性或可伸展發光二極體陣列包含與複數個可伸展或可撓性電互連件電連通之複數個發光二極體。在一特定實施例中，一可撓性或可伸展發光二極體陣列為一島狀物-橋接器結構，例如，其中一島狀物結構包含一發光二極體元件且其中一橋接器結構包含一可撓性或可伸展電互連件。特定實施例提供一可撓性或可伸展發光二極體陣列中之一發光二極體密度，該密度係在1 LED mm-2 至1000 LED mm-2 之範圍內選擇。視情況，一可撓性或可伸展發光二極體陣列產生具有一等於或大於0.0001瓦特之功率的電磁輻射。可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之發光二極體包括(但不限於)AlInGaP LED、GaN LED、堆疊之無機LED、併有一磷光體之無機LED，或此等之任何組合。 在例示性實施例中，一可撓性或可伸展電子電路包含一多層結構。在一實施例中，此態樣之一多層結構包含以多層堆疊之幾何形狀提供的複數個個別囊封之LED陣列層。在特定實施例中，多層結構包括包含2個至1000個個別層之彼等多層結構。舉例而言，包含一多層結構之可撓性或可伸展電子電路可用於提供展現出諸如在0.01至0.95之範圍內選擇的填充因數的多種填充因數的可撓性或可伸展電子電路。在一實施例中，以一橫向偏移組態提供個別囊封之LED陣列層；此組態可用於提供大於1×10-6 之填充因數。 在特定實施例中，由一縫合線之一外表面支撐之一可撓性或可伸展電子電路覆蓋該縫合線之該外表面之一百分比，例如在0.01%至95%或99%或99%以上之範圍內選擇的一百分比。在一特定實施例中，一可撓性或可伸展電子電路覆蓋一縫合線之該外表面之一面積，該面積係在0.001 cm2 至2 cm2 或大於或等於2 cm2 之範圍內選擇。 對於一些實施例，一可撓性或可伸展電子電路經定位為最接近於一裝置之一中性機械表面。在一些實施例中，選擇一障壁層之一厚度及一基板之一厚度，以便將一可撓性或可伸展電子電路中之一或多個半導體電路元件定位為最接近於一裝置之一中性機械表面。 在一特定實施例集合中，本文中所描述之裝置進一步包含一可撓性或可伸展基板，該可撓性或可伸展基板定位於一可撓性或可伸展電子裝置與該支撐表面之間。在一些實施例中，該可撓性或可伸展基板具有在250 nm至1000 μm或小於或等於100 μm之範圍內選擇的一平均厚度。在一些實施例中，該可撓性或可伸展基板在該可撓性或可伸展電子電路之上具有一實質上均勻厚度。在一些實施例中，該可撓性或可伸展基板為一可撓性或可伸展網結構。可用可撓性或可伸展基板包括包含以下各者之彼等可撓性或可伸展基板：一生物相容性材料、一生物惰性材料、一生物可再吸收材料或其任何組合。可用於此態樣之可撓性或可伸展基板之特定材料包括包含選自由以下各者組成之群之材料的彼等材料：一聚合物、一無機聚合物、一有機聚合物、一塑膠、一彈性體、一生物聚合物、一熱固性物、一橡膠、織物、紙張及此等之任何組合。在特定實施例中，該可撓性或可伸展基板包含PDMS、聚對二甲苯或聚醯亞胺。 在例示性實施例中，用於本文中所描述之該等裝置及方法中之障壁層防止來自一生物環境之水接觸一可撓性或可伸展電子電路或其組件之至少一部分。舉例而言，一實施例之一障壁層提供關於水之輸送的一等於或小於1000 cm2 之淨滲透率。可用障壁層包括(但不限於)限制一生物環境與一可撓性或可伸展電子電路或其一組件之間的一漏電流的障壁層、限制一生物環境與一可撓性或可伸展電子電路或其一組件之間的一溫度差的障壁層、選擇性地准許電磁輻射在一生物環境與一可撓性或可伸展電子電路或其一組件之間透射的障壁層、選擇性地准許將一或多個組合物輸送至一生物環境或自一生物環境輸送一或多個組合物的障壁層，及此等障壁層之任何組合。在一特定實施例中，一障壁層提供來自一可撓性或可伸展電子器件之為10 μA或10 μA以下或0.1 μA/cm2 或0.1 μA/cm2 以下的一淨漏電流，或將來自一可撓性或可伸展電子器件之一淨漏電流限制為10 μA或10 μA以下或0.1 μA/cm2 或0.1 μA/cm2 以下。 選擇性地准許電磁輻射透射之障壁層包括具有光學上透明之至少部分的彼等障壁層及具有光學上不透明之至少部分的彼等障壁層。特定障壁層包括具有至少部分透明之特定波長區的至少部分，該等特定波長區諸如在100 nm至300 μm之範圍或該範圍中之任何子範圍內選擇的波長區。可用障壁層進一步包括透射性質係藉由與該障壁層接觸之一電子電路或該電子電路之一組件來調變的彼等層。 選擇性地准許將一或多個組合物輸送至一生物環境或自一生物環境輸送一或多個組合物的障壁層包括具有對於一或多個組合物具有一增加之滲透率的至少部分的彼等障壁層。舉例而言，此類別之障壁層可用於准許將一或多個醫藥組合物自該障壁層內或自與該障壁層接觸之一電子電路引入至一生物環境。在一些實施例中，一障壁層之部分之該滲透率係藉由與該障壁層接觸之一電子電路或該電子電路之一組件來調變。 在特定實施例中，一障壁層在一可撓性或可伸展電子電路之上具有一小於或等於1000 μm之平均厚度。視情況，一障壁層在一可撓性或可伸展電子電路之至少一部分之上具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一厚度。在一些實施例中，一障壁層包含多個個別層，例如，其中每一層具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一厚度，及/或其中該多個層之該總厚度小於或等於1000 μm。在實施例中，一障壁層為可伸展的或可撓性的。在實施例中，一障壁層具有在0.5 kPa至10 GPa之範圍內選擇的一平均模數。在實施例中，一障壁層具有一小於或等於1×10-4 Nm之淨撓曲剛度。在實施例中，一障壁層具有一小於或等於1×108 GPa μm4 之淨彎曲勁度。 視情況，可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之障壁層包含一生物相容性材料、一生物惰性材料，或生物相容性材料與生物惰性材料之一組合。在一實施例中，一障壁層包含一生物可再吸收材料。可用障壁層包括包含選自由以下各者組成之群之一材料的彼等障壁層：一聚合物、一無機聚合物、一有機聚合物、一彈性體、一生物聚合物、一陶瓷及此等之任何組合。特定障壁層包括包含以下各者之彼等障壁層：PDMS、聚醯亞胺、SU-8、聚對二甲苯、聚對二甲苯C(parylene C)、碳化矽(SiC)，或Si3 N4 。視情況，可與本文中所描述之該等裝置及方法一起使用之障壁層包括為具有以下各者之微結構化或奈米結構化層的障壁層：一或多個微結構化或奈米結構化開口、通道、介層孔、接納表面、起伏特徵、光學上可透射區、光學上不透明區或對一或多個目標分子可滲透之選擇性可滲透區。視情況，鄰近於一障壁層提供一黏著層。 視情況，本文中所描述之裝置進一步包含一或多個醫藥組合物，例如，至少部分地被一障壁層囊封之醫藥組合物或併入至該障壁層材料中之醫藥組合物。可用醫藥組合物包括(但不限於)抗生素、防腐劑、蛋白質、核酸、消炎藥、碳水化合物、鎮痛藥、解熱藥、抗真菌藥、抗組織胺、激素、抗病毒藥、維生素、抗體、光敏劑，及此等之任何組合。在一特定實施例中，該障壁層包含一生物可再吸收材料，且該裝置進一步包含一或多個醫藥組合物。在此等實施例中，當該生物可再吸收材料至少部分地被一生物環境再吸收或溶解時，一醫藥組合物之至少一部分被釋放至該生物環境中。 視情況，當一裝置包含一醫藥組合物時，該可撓性或可伸展電子電路包含一致動器，以使得在致動該可撓性或可伸展電子電路時，該醫藥組合物之一部分便被釋放至該生物環境。在實施例中，一可撓性或可伸展電子電路之致動以熱方式、光學方式或電方式致動該障壁層，以使得釋放該醫藥組合物。在實施例中，一可撓性或可伸展電子電路之致動改變該障壁層之至少一部分之一滲透率，從而准許將該醫藥組合物之一部分釋放至該生物環境。 亦提供用於監視流動流體之流體遞送監視器及方法。此態樣之一裝置包含用於遞送一流體之一管子、保形地定位於該管子之一表面上的一可撓性或可伸展電漿子晶體裝置，及一偵測器，該偵測器經定位為與該電漿子晶體裝置光學連通以接收電磁輻射。在一實施例中，該管子容納該電漿子晶體裝置。 用於監視在一管子中流動之一流體的此態樣之一方法包含以下步驟：使該流體流經該管子，在該管子之一表面上保形地提供一可撓性或可伸展電漿子晶體裝置，使來自該電漿子晶體裝置之電磁輻射傳遞穿過該流動流體，及用一偵測器偵測穿過該流動流體之該電磁輻射之至少一部分。 在一實施例中，該可撓性或可伸展電漿子晶體裝置包含由一第一可撓性或可伸展基板支撐之一可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列，由一第二可撓性或可伸展基板支撐且經定位為與該可撓性或可伸展LED陣列光學連通之一可伸展或可撓性電漿子晶體。視情況，該第一可撓性基板與該第二可撓性基板為相同基板。視情況，該裝置可進一步包含由該第一可撓性基板或該第二可撓性基板支撐之一或多個無機半導體元件。 在實施例中，該可撓性或可伸展LED陣列產生電磁輻射，且該電漿子晶體接收該電磁輻射之至少一部分並透射該電磁輻射之至少一部分以產生經透射之電磁輻射。在此等實施例中，該偵測器接收並偵測該經透射之電磁輻射之至少一部分。 視情況，該偵測器偵測該經透射之電磁輻射的一強度。視情況，該偵測器依據時間偵測該經透射之電磁輻射的一強度。視情況，該偵測器依據波長偵測該經透射之電磁輻射的一強度。視情況，該偵測器依據該電磁輻射透射穿過的該電漿子晶體之位置而偵測該經透射之電磁輻射的一強度。在一些實施例中，自該所偵測強度判定該流動流體之一性質。舉例而言，自該所偵測強度判定之可用性質包括(但不限於)該流體之一折射率、該流體之一組合物、該流體中的一醫藥組合物之一存在或不存在、該流體中的一醫藥組合物之一濃度、該流體之一密度、該流體之一流動速率，及此等之任何組合。 在實施例中，該可撓性或可伸展LED陣列包含具有小於或等於100 μm之一厚度的複數個無機LED。視情況，該可撓性或可伸展LED陣列中之每一個別無機LED具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。在實施例中，該等無機LED為AlInGaP LED、GaN LED、堆疊之無機LED、併有一磷光體之無機LED，或此等之任何組合。在實施例中，該LED陣列內之一無機LED之一接通/關斷狀態獨立於該陣列內之其他無機LED之接通/關斷狀態。在實施例中，該陣列中之每一LED獨立地產生具有在1000 nm 至5000 nm之範圍內選擇的波長的一電磁輻射。在實施例中，該陣列中之每一LED獨立地產生紅外線電磁輻射、可見光電磁輻射、紫外線電磁輻射、寬頻帶電磁輻射或窄頻帶電磁輻射。 視情況，該可撓性或可伸展LED陣列包含一提供於該陣列中之該等個別無機LED之上的囊封層，諸如一防止流體與該等LED直接接觸之囊封層。該可撓性或可伸展LED陣列可視情況而包含以一多層堆疊之幾何形狀提供的複數個個別囊封之LED陣列層。視情況，藉由轉移印刷來裝配該LED陣列。 可用電漿子晶體包括藉由複本模製方法或奈米壓印微影方法製造之彼等電漿子晶體。美國專利7,705,280進一步揭示了可與本文中所描述之該等方法及裝置一起使用之電漿子晶體。視情況，藉由轉移印刷來裝配電漿子晶體。在一特定實施例中，該電漿子晶體與該流動流體實體接觸。在其他實施例中，該電漿子晶體並不實體接觸該流體。對於此等實施例，視情況而存在一提供於該電漿子晶體與該流體之間的障壁。在一實施例中，含有該流體之該管子包含該障壁。在一實施例中，該第二可撓性或可伸展基板及該電漿子晶體包含一單式結構(unitary structure)。視情況，該光子晶體包含具有一奈米壓印或複本模製之結構的基板。 在實施例中，用於使該流體流動之該管子為可撓性的或可伸展的。在實施例中，該管子具有在100 μm至10 mm之範圍內選擇的一外徑。在實施例中，該管子具有在100 μm至10 mm之範圍內選擇的一內徑。視情況，該管子具有一奈米結構化或圖案化表面，例如以用於容納該可撓性LED陣列或該可撓性LED陣列之一組件或該電漿子晶體。在一實施例中，例如，藉由複本模製或奈米壓印微影將該電漿子晶體模製至該管子中。視情況，該電漿子晶體包含該管子之一奈米結構化或微結構化表面，且該管子包含該第二可撓性或可伸展基板。在一實施例中，該管子經定位為與一患者或受試者流體連通。在一實施例中，該管子包含一生物相容性材料。 在一特定實施例中，一電漿子晶體包含：具有一第一表面之一基板，該第一表面具有以一第一陣列提供之複數個特徵，其中該基板包含一介電材料；及包含一導電材料之一或多個膜，其中該一或多個膜之至少一部分係由該第一表面支撐，且其中包含該導電材料之該一或多個膜之至少一部分與該第一表面之該等特徵中之每一者在空間上對準；其中選擇該第一陣列之該等特徵之空間分佈、實體尺寸或該空間分佈與實體尺寸兩者，以使得入射至該電漿子晶體之電磁輻射之至少一部分在包含該導電材料之該一或多個膜中激發電漿子回應。在實施例中，該導電材料經定位為與該流體實體接觸。在實施例中，該介電材料接收由該可撓性或可伸展LED陣列產生之電磁輻射。 視情況，該基板包含一聚合物材料。視情況，該基板包含一奈米壓印結構或一複本模製結構。視情況，該電漿子晶體包含一三維電漿子晶體。視情況，包含該導電材料之該一或多個膜包含一金屬或半導體光柵結構。視情況，包含一導電材料之該一或多個膜包含具有選自約5 nm至約5 μm之範圍的厚度的一或多個金屬或半導體膜。視情況，該導電材料之該一或多個膜之一部分具有與該第一陣列之該等特徵之至少一部分相同的橫截面形狀。 在實施例中，該上文所描述之電漿子晶體中的一第一陣列之該等特徵係選自由以下各者組成之群：完全延伸穿過該基板之孔隙；自該基板延伸之起伏特徵；及延伸至該基板中之凹入特徵。視情況，一電漿子晶體之一第一陣列之特徵的至少一部分為奈米大小特徵或奈米結構化特徵。舉例而言，在一些實施例中，該等特徵延伸至進入該基板中之高度或該等特徵延伸至遠離該基板之高度，該等高度係選自5 nm至5 μm之範圍。在特定實施例中，該等特徵具有選自由以下各者組成之群的橫截面形狀：圓形、正方形、矩形、梯形、橢圓形、三角形，或此等之任何組合。視情況，該等特徵具有次微米橫截面尺寸。在一特定實施例中，以一週期性陣列來提供該等特徵。視情況，該週期性陣列進一步包含至少一缺陷。 在實施例中，該第一陣列之該等特徵為凹入特徵、起伏特徵、孔隙或此等之任何組合，其中包含該導電材料之一或多個膜包含一連續膜，該連續膜由該第一表面支撐且覆蓋以該第一陣列提供之該等特徵之至少一部分。視情況，該連續膜為一整體膜。在一實施例中，該連續膜經提供為與該第一表面實體接觸。在一實施例中，該連續膜經提供為與該第一表面保形接觸。在一實施例中，該等特徵中之每一者具有側表面及一頂面或一底面；其中該連續膜覆蓋該等特徵之至少一部分的該等側表面及該頂面或該底面。 在一些實施例中，一電漿子晶體進一步包含與具有該第一表面之該基板接觸之一額外基板，其中該第一陣列之該等特徵之至少一部分為延伸穿過具有該第一表面之該基板的孔隙，其中該額外基板經定位以使得具有該第一表面之該基板中的該等孔隙曝露該額外基板之曝露區，且其中該連續膜覆蓋該額外基板之該等曝露區之至少一部分。 在特定實施例中，該一或多個膜包含：由該第一表面之一部分支撐之一第一膜，及以一第二陣列提供之複數個膜，其中該第二陣列之該等膜中之至少一者與該第一表面之該等特徵中之每一者在空間上對準；且其中該第二陣列之該等膜之至少一部分自該第一膜實體移位。視情況，該第一膜提供於一第一層中且該第二陣列之該等膜提供於一第二層中，其中該電漿子晶體具有一多層幾何形狀。在一實施例中，具有該第一膜之該第一層與具有該第二膜陣列之該第二層分離達在約5 nm至約5 μm之範圍內選擇的距離。 在實施例中，該第一特徵陣列包含具有底面之凹入特徵或具有頂面之起伏特徵的一陣列；其中該第二陣列之該等膜之至少一部分定位於該等特徵之該等底面或該等頂面上。在實施例中，該第一特徵陣列包含具有側表面之凹入特徵、起伏特徵或孔隙，其中包含該導電材料之該一或多個膜進一步包含覆蓋該等特徵之該等側表面之一部分的膜。 不希望受任何特定理論束縛，本文中可能存在對與本發明有關之基礎原理的看法或理解的論述。應認識到，不管任何機械解釋或假設之最終正確性如何，本發明之實施例仍可為可操作的及可用的。
大體而言，本文中所使用之術語及片語具有其在此項技術中公認之意義，該等意義可藉由參考熟習此項技術者已知之標準課本、雜誌參考及上下文找到。提供以下定義以澄清該等術語及片語在本發明之內容脈絡中的特定用途。 「可轉移」或「可印刷」可互換地使用且與能夠轉移、裝配、圖案化、組織及/或整合至基板上或基板中的材料、結構、裝置組件及/或整合式功能裝置有關。在一實施例中，轉移或印刷指代結構或元件自一基板至另一基板之直接轉移，諸如自一多層結構至一裝置基板或由一裝置基板支撐之一裝置或組件。或者，可轉移指代經由一中間基板而印刷之結構或元件，諸如抬起結構或元件且接著隨後將結構或元件轉移至裝置基板或位於裝置基板上之組件的印模。在一實施例中，在未將基板曝露至高溫之情況下發生印刷(亦即，在小於或等於約400℃之溫度下)。在一實施例中，可印刷或可轉移材料、元件、裝置組件及裝置能夠經由溶液印刷或乾式轉移接觸印刷而轉移、裝配、圖案化、組織及/或整合至基板上或基板中。類似地，「印刷」廣泛地用以指代轉移、裝配、圖案化、組織及/或整合至基板上或基板中，該等基板諸如充當印模之基板或自身為目標(例如，裝置)基板之基板。此直接轉移印刷提供低成本及一多層結構之功能頂層至一裝置基板的相對簡單之重複轉移。此情形達成自(例如)晶圓至目標基板之毯覆式轉移，而不需要單獨的印模基板。 「基板」指代具有能夠支撐組件之表面的材料，該組件包括裝置、組件或互連件。「結合」至基板之互連件指代與基板實體接觸之互連件之一部分，且不能夠相對於互連件結合至之基板表面實質上移動。與此對比，未結合部分能夠相對於基板實質上移動。互連件之未結合部分大體上對應於諸如由於應變誘發之互連件彎曲而具有「彎曲組態」之彼部分。 如本文中所使用之術語「表面」意欲與其指代物件之外邊界之平常意義一致。在實施例中，可給予表面特定名稱，諸如「接納表面」、「接觸表面」、「外表面」。在一些實施例中，經命名表面可指代表面之目標用途及/或識別表面之子區。在一些實施例中，經命名表面可指代表面(例如)相對於其他附近或鄰近組件之定向。 「功能層」或「裝置層」指代能夠併入至裝置或裝置組件中且向彼裝置或裝置組件提供至少部分功能性的層。取決於特定裝置或裝置組件，功能層可包括寬廣範圍之組合物。舉例而言，為太陽能電池陣列之裝置可由III-V微型太陽能電池之起始功能層製成，包括自身由如本文中所提供之複數個相異層構成的功能層。在特定實施例中，此等層之釋放及後續印刷提供用於建構光伏打裝置或裝置組件之基礎。與此對比，用於併入至電子器件(MESFET)、LED或光學系統中之功能層可具有不同分層組態及/或組合物。因此，併入至一多層結構中之特定功能層取決於將併有功能層之最終裝置或裝置組件。 「結構層」指代(例如)藉由支撐及/或囊封裝置組件而賦予結構功能性之層。 「緩衝層」指代裝置或裝置組件之可用於保護裝置組件之其他層的層。在一實施例中，緩衝層保護另一裝置層免於蝕刻。在一實施例中，緩衝層並不影響裝置之功能或對裝置之功能具有最小影響。在一實施例中，蝕刻阻斷層(etch block layer)為緩衝層。 「釋放」指代(例如)藉由機械或實體分離或藉由移除一層、裝置或裝置組件之至少一部分而使兩個層、裝置或裝置組件彼此至少部分地分離。在一些實施例中，犧牲層之移除導致層、裝置或裝置組件之釋放。在一些實施例中，藉由蝕刻掉層、裝置或裝置組件之一部分而釋放層、裝置或裝置組件。在特定實施例中，釋放之組件藉由一或多個錨定件而保持附接至其所釋放於之物件。在一些實施例中，隨後藉由一或多個錨定件將釋放之組件附接至其所釋放於之物件。 術語「圖案化」在本文中如在微加工技術領域中用以廣泛地指代藉以選擇性地移除或沈積層、裝置或裝置組件之部分以產生特定結構的製程。 「藉由基板支撐」指代至少部分地存在於基板表面上或至少部分地存在於定位於結構與基板表面之間的一或多個中間結構上的結構。術語「藉由基板支撐」亦可指代部分地或完全地嵌入於基板中之結構。 「可印刷電子裝置」或「可印刷電子裝置組件」指代經組態以用於(例如)藉由使用乾式轉移接觸印刷及/或溶液印刷方法而裝配及/或整合至基板表面上的裝置及結構。在實施例中，一可印刷電子裝置組件為可印刷半導體元件。在實施例中，可印刷半導體元件為整體單晶、多晶或微晶無機半導體結構。在各種實施例中，可印刷半導體元件經由一或多個橋接器或錨定元件而連接至基板(諸如，母晶圓)。在此描述之此內容脈絡中，單式結構為具有以機械方式連接之特徵的單塊元件。各種實施例之半導體元件可能未經摻雜或經摻雜，可具有經選定之空間分佈之摻雜劑，且可摻雜有複數種不同摻雜劑材料(包括p-型及n-型摻雜劑)。特定微結構化可印刷半導體元件包括具有大於或等於約1 μm之至少一橫截面尺寸的彼等微結構化可印刷半導體元件，及具有小於或等於約1 μm之至少一橫截面尺寸的奈米結構化可印刷半導體元件。 可用於多種應用之可印刷半導體元件包含自高純度主體材料(bulk material)(諸如，使用習知高溫處理技術產生之高純度結晶半導體晶圓)之「由上而下」處理得到的元件。在一實施例中，可印刷半導體元件包含複合異質結構，該複合異質結構具有操作性連接至至少一額外裝置組件或結構(諸如，傳導層、介電層、電極、額外半導體結構或此等之任何組合)或以其他方式與至少一額外裝置組件或結構整合的半導體。在一些方法及系統中，該(等)可印刷半導體元件包含與選自由以下各者組成之群的至少一額外結構整合的半導體結構：另一半導體結構；介電結構；導電結構，及光學結構(例如，光學塗層、反射器、窗、光學濾光片、收集光學器件、擴散光學器件或集中光學器件等)。在一些實施例中，可印刷半導體元件包含與選自由以下各者組成之群的至少一電子裝置組件整合的半導體結構：電極、介電層、光學塗層、金屬接觸墊及半導體通道。在一些實施例中，可印刷半導體元件包含可伸展半導體元件、可彎曲半導體元件及/或異質半導體元件(例如，與諸如介電質、其他半導體、導體、陶瓷等之一或多個額外材料整合的半導體結構)。可印刷半導體元件包括可印刷半導體裝置及其組件，包括(但不限於)可印刷LED、雷射、太陽能電池、p-n接面、光伏打裝置、光電二極體、二極體、電晶體、積體電路及感測器。 「電子裝置組件」指代可印刷半導體或電裝置。例示性電子裝置組件實施例經組態以用於執行功能，例如，發射電磁輻射或將電磁輻射轉換成電能。在特定實施例中，多個電子裝置組件電互連，且執行比個別裝置組件單獨執行之任務或功能複雜的任務或功能。可用電子裝置組件包括(但不限於)P-N接面、薄膜電晶體、單接合太陽能電池、多接合太陽能電池、光電二極體、發光二極體、雷射、CMOS裝置、MOSFET裝置、MESFET裝置、光伏打電池、微機電裝置及HEMT裝置。 「垂直型LED」指代裝置之功能組件或層以堆疊組態配置且在堆疊之頂部及底部製成電接觸的發光二極體裝置。在一些實施例中，垂直型LED併有一或多個磷光層，該一或多個磷光層吸收一波長或波長區之電磁輻射且發射第二波長或波長區之電磁輻射。 「接通/關斷狀態」指代能夠及/或經組態以用於產生電磁輻射的裝置組件(諸如，發光二極體或雷射)之組態。在一實施例中，接通/關斷狀態區分裝置組件產生電磁輻射時之時刻與裝置組件不產生電磁輻射時之時刻。在一實施例中，接通/關斷狀態區分裝置組件正產生具有高於臨限值之強度之電磁輻射的時刻與裝置組件正產生具有低於臨限值之強度之電磁輻射的時刻。 「溶液印刷」意欲指代藉以將諸如可轉移或可印刷元件之一或多個結構分散至載體媒體上且以協同方式遞送至基板表面之選定區的製程。在一例示性溶液印刷方法中，藉由獨立於經歷圖案化之基板表面之形態學及/或實體特性的方法來達成將結構遞送至基板表面之選定區。溶液印刷方法包括(但不限於)噴墨印刷、熱轉移印刷，及毛細管作用印刷。 「接觸印刷」廣泛地指代乾式轉移接觸印刷方法，諸如，藉由促進將特徵自印模表面轉移至基板表面之印模。在一實施例中，印模為彈性體印模。或者，轉移可係直接至目標(例如，裝置)基板或主機基板。以下參考案係關於可用於本文中所描述的用以經由接觸印刷及/或溶液印刷技術轉移、裝配及互連可轉移半導體元件之方法中的自裝配技術，且以全文引用的方式併入本文中：(1)「Guided molecular self-assembly: a review of recent efforts」, (Jiyun C Huie Smart Mater. Struct. (2003) 12, 264-271)；(2)「Large-Scale Hierarchical Organization of Nanowire Arrays for Integrated Nanosystems」, (Whang, D.；Jin, S.；Wu, Y.；Lieber, C. M. Nano Lett. (2003) 3(9), 1255-1259)；(3)「Directed Assembly of One-Dimensional Nanostructures into Functional Networks」, (Yu Huang、Xiangfeng Duan、Qingqiao Wei及Charles M. Lieber, Science (2001) 291, 630-633)；及(4)「Electric-field assisted assembly and alignment of metallic nanowires」, (Peter A. Smith等人，Appl. Phys. Lett. (2000) 77(9), 1399-1401)。 用於裝配、組織及/或整合可轉移元件之可用接觸印刷方法包括乾式轉移接觸印刷、微接觸或奈米接觸印刷、微轉移或奈米轉移印刷及自裝配輔助印刷。接觸印刷之使用係有益的，此係因為接觸印刷允許將複數個可轉移半導體相對於彼此裝配及整合於選定定向及位置中。接觸印刷亦使得能夠實現各種類別之材料及結構之有效轉移、裝配及整合，各種類別之材料及結構包括半導體(例如，無機半導體、單晶半導體、有機半導體、碳奈米材料等)、介電質及導體。接觸印刷方法視情況提供在相對於預先圖案化於裝置基板上之一或多個裝置組件的預先選擇之位置及空間定向中的可轉移半導體元件之高精度定位轉移(registered transfer)及裝配。接觸印刷亦與寬廣範圍之基板類型相容，包括習知硬質或半硬質基板(諸如，玻璃、陶瓷及金屬)，及具有對於特定應用而言有吸引力的實體性質及機械性質之基板(諸如，可撓性基板、可彎曲基板、可塑形基板、可保形基板及/或可伸展基板)。可轉移結構之接觸印刷裝配與(例如)低溫處理(例如，小於或等於298K)相容。此屬性允許使用一定範圍內之基板材料來實施光學系統，該等基板材料包括在高溫下分解或降級之彼等基板材料(諸如，聚合物及塑膠基板)。裝置元件之接觸印刷轉移、裝配及整合亦係有益的，此係因為其可經由低成本及高輸貫量的印刷技術及系統(諸如，捲軸式印刷及柔版印刷方法及系統)來實施。 「可伸展」指代材料、結構、裝置或裝置組件在不經歷斷裂之情況下受到應變的能力。在一例示性實施例中，可伸展材料、結構、裝置或裝置組件可在無斷裂之情況下經歷大於約0.5%之應變，對於一些應用較佳在無斷裂之情況下經歷大於約1%之應變，且對於一些應用更佳在無斷裂之情況下經歷大於約3%之應變。 術語「可摺疊」、「可撓性」及「可彎曲」在本發明描述中係同義地使用，且指代材料、結構、裝置或裝置組件在不經歷引入顯著應變(諸如，特徵化材料、結構、裝置或裝置組件之破裂點的應變)之變換的情況下變形成曲面形狀的能力。在一例示性實施例中，可撓性材料、結構、裝置或裝置組件可變形成曲面形狀而不引入大於或等於約5%之應變，對於一些應用較佳不引入大於或等於約1%之應變，且對於一些應用更佳不引入大於或等於約0.5%之應變。如本文中所使用，一些(但未必全部)可撓性結構亦為可伸展的。多種性質提供本發明之可撓性結構(例如，裝置組件)，包括：材料性質(諸如，低模數、彎曲勁度及撓曲剛度)；實體尺寸(諸如，小的平均厚度(例如，小於100 μm，視情況小於10 μm且視情況小於1 μm))及裝置幾何形狀(諸如，薄膜及網幾何形狀)。 「半導體」指代在極低溫下為絕緣體但在約300開爾文之溫度下具有可觀導電率的任何材料。在本發明描述中，術語「半導體」之使用意欲與此術語在微電子器件及電裝置技術領域中之使用一致。可用半導體包括元素半導體(諸如，矽、鍺及金剛石)，及化合物半導體，諸如第IV族化合物半導體(諸如，SiC及SiGe)、第III-V族半導體(諸如，AlSb、AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP)、第III-V族三元半導體合金(諸如，Alx Ga1-x As)、第II-VI族半導體(諸如，CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe)、第I-VII族半導體CuCl、第IV-VI族半導體(諸如，PbS、PbTe及SnS)、層半導體(諸如，PbI2 、MoS2 及GaSe)、氧化物半導體(諸如，CuO及Cu2 O)。 術語「半導體」包括純質半導體及摻雜有一或多種選定材料以提供可用於給定應用或裝置之有益電性質的外質半導體，包括具有p-型摻雜材料之半導體(亦稱為P-型或p-摻雜半導體)及具有n-型摻雜材料之半導體(亦稱為N-型或n-摻雜半導體)。術語「半導體」包括包含半導體及/或摻雜劑之混合物的複合材料。可用特定半導體材料包括(但不限於)Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、AlGaInP及GaInAsP。多孔矽半導體材料可用於感測器及發光材料(諸如，發光二極體(LED)及固態雷射)領域中。半導體材料之雜質為除半導體材料自身或提供至半導體材料之任何摻雜劑之外的原子、元素、離子及/或分子。雜質為存在於半導體材料中的不合需要之材料，雜質可不利地影響半導體材料之電性質，且包括(但不限於)氧、碳及金屬(包括重金屬)。重金屬雜質包括(但不限於)元素週期表上在銅與鉛之間的元素族、鈣、鈉及其所有離子、化合物及/或錯合物。 「半導體元件」、「半導體結構」及「半導體電路元件」在本發明描述中係同義地使用，且廣泛地指代任何半導體材料、組合物或結構，且明確地包括高品質單晶及多晶半導體、經由高溫處理而製造之半導體材料、經摻雜半導體材料、有機及無機半導體，及具有一或多個額外半導體組件及/或非半導體組件(諸如，介電層或材料及/或傳導層或材料)之複合半導體材料及結構。半導體元件明確地包括具有在250 nm至100 μm之範圍內選擇的平均厚度、在250 nm至100000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸或此等之組合的結構。視情況，半導體元件經提供為與其他介電或絕緣材料及結構實體接觸。視情況，半導體元件經提供為與其他金屬、經摻雜或傳導材料及結構實體接觸或電連通。視情況，半導體結構經提供為與其他半導體裝置實體接觸或電連通，其他半導體裝置包括(但不限於)LED、雷射、電晶體、積體電路、邏輯電路、光電二極體、多工器電路及放大器電路。視情況，以陣列組態來提供複數個半導體結構，包括具有固定元件間距及可變元件間距之陣列。可視情況而以複數個個別囊封之堆疊層(包括陣列結構之堆疊層)來提供半導體結構。用於本文中所描述之裝置及方法中的半導體元件包括高純度半導體元件，其具有：小於約百萬分之5至25原子密度之氧雜質、小於約百萬分之1至5原子密度之碳雜質，及小於或等於約百萬分之一原子密度(ppma)之重金屬雜質，對於一些應用較佳小於或等於約十億分之100原子密度(ppba)之重金屬雜質，且對於一些應用更佳小於或等於約十億分之一原子密度(ppba)之重金屬雜質。具有低位準之重金屬雜質(例如，小於約百萬分之一原子密度)的半導體元件有益於用於需要良好電子效能之應用及裝置，此係由於存在於半導體材料中之重金屬可使半導體材料之電性質嚴重降級。 在特定實施例中，術語「定向」指代晶體結構(例如，半導體晶體)之特定平面。在特定實施例中，術語「方向」指代晶體結構之特定軸線或等效軸線。在實施例中，具有特定數字指示符之術語「定向」及「方向」之使用意欲與在結晶學及微加工領域中之使用一致。 「量子井」指代發光二極體裝置之作用層。在一實施例中，量子井為具有相對較窄帶隙的LED裝置之層，該層之兩側被具有相對較寬帶隙之層環繞。在發光二極體之子組件之內容脈絡中的「量子井障壁層」指代發光二極體裝置之鄰近於量子井層而定位且具有比量子井材料大之帶隙的層。在一實施例中，一量子井層夾入於兩個量子井障壁層之間。在另一實施例中，多個量子井層夾入於多個量子井障壁層之間。 「良好電子效能」與「高效能」在本發明描述中係同義地使用，且指代裝置及裝置組件具有諸如場效遷移率、臨限電壓及接通-關斷比率之電子特性，從而提供諸如電子信號切換及/或放大之所要功能性。展現出良好電子效能之例示性可印刷元件可具有大於或等於100 cm2 V-1 s-1 之固有場效遷移率，且對於一些應用，可具有大於或等於約300 cm2 V-1 s-1 之固有場效遷移率。展現出良好電子效能之例示性電晶體可具有大於或等於約100 cm2 V-1 s-1 之裝置場效遷移率，對於一些應用，可具有大於或等於約300 cm2 V-1 s-1 之裝置場效遷移率，且對於其他應用，可具有大於或等於約800 cm2 V-1 s-1 之裝置場效遷移率。展現出良好電子效能之例示性電晶體可具有小於約5伏特之臨限電壓及/或大於約1×104 之接通-關斷比率。 「塑膠」指代任何合成或天然存在之材料或材料組合，塑膠可大體上在被加熱時經模製或塑形且硬化成所要形狀。可用塑膠包括(但不限於)聚合物、樹脂及纖維素衍生物。在本發明描述中，術語「塑膠」意欲包括包含具有一或多種添加劑之一或多種塑膠的複合塑膠材料，該一或多種添加劑諸如結構增強劑、填充劑、纖維、增塑劑、穩定劑或可提供所要化學或物理性質之添加劑。 「預聚物」指代為聚合物前驅體之材料及/或當固化時為聚合物之材料。「液態預聚物」指代展現出液體之一或多種性質(例如，流動性質)之預聚物。特定預聚物包括(但不限於)光可固化聚合物、熱可固化聚合物及光可固化聚胺基甲酸酯。 「固化」指代藉以變換材料以使得經變換材料展現出不同於原始的未經變換材料之一或多種性質的一種製程。在一些實施例中，固化製程允許材料變成固體或硬質的。在一實施例中，固化將預聚物材料變換成聚合物材料。可用固化製程包括(但不限於)曝露至電磁輻射(光固化製程)，例如，曝露至特定波長或波長範圍之電磁輻射(例如，紫外線或紅外線電磁輻射)；熱固化製程，例如，加熱至特定溫度或特定溫度範圍內(例如，150℃或在125℃與175℃之間)；暫時固化製程，例如，等待特定時間或持續時間(例如，5分鐘或在10小時與20小時之間)；乾燥製程，例如，移除全部或一百分比之水或其他溶劑分子；及此等之任何組合。舉例而言，用於固化銀膠之一實施例包含將銀膠加熱至150℃歷時5分鐘之持續時間。 「聚合物」指代包含複數個重複化學基團之分子，該等化學基團通常被稱作單體。聚合物常常以高分子質量為特徵。聚合物通常係由藉由共價化學鍵連接之重複結構單元或一或多個單體之聚合產物組成。術語「聚合物」包括均聚物，或基本上由單一重複單體子單元組成之聚合物。術語「聚合物」亦包括共聚物，或基本上由兩種或兩種以上單體子單元組成之聚合物，諸如無規共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、分段共聚物(segmented copolymer)、接枝共聚物、梯度共聚物及其他共聚物。可用聚合物包括有機聚合物及無機聚合物，其兩者均可為非晶形狀態、半非晶形狀態、結晶狀態或部分結晶狀態。聚合物可包含具有相同化學組合物之單體或可包含具有不同化學組合物之複數個單體(諸如，共聚物)。具有聯結單體鏈之交聯聚合物亦可用於一些實施例。可用聚合物包括(但不限於)塑膠、彈性體、熱塑性彈性體、彈性塑膠、熱塑性塑膠及丙烯酸酯。例示性聚合物包括(但不限於)縮醛聚合物、生物可降解聚合物、纖維素聚合物、含氟聚合物、耐綸、聚丙烯腈聚合物、聚醯胺-醯亞胺聚合物、聚醯亞胺、聚芳酯化合物、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及改質聚乙烯、聚酮、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、苯乙烯類樹脂、碸基樹脂、乙烯基樹脂、橡膠(包括天然橡膠、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、新平橡膠、乙烯-丙烯、丁基、腈、聚矽氧)、丙烯酸系物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚烯烴或此等之任何組合。 「彈性體」指代可伸展或變形且返回至其原始形狀而無實質永久變形的聚合材料。彈性體通常經歷實質上彈性變形。可用彈性體可包含聚合物、共聚物、複合材料或聚合物與共聚物之混合物。彈性體層指代包含至少一彈性體之層。彈性體層亦可包括摻雜劑及其他非彈性體材料。可用彈性體實施例包括(但不限於)熱塑性彈性體、苯乙烯類材料、烯烴材料(olefenic material)、聚烯烴、聚胺基甲酸酯熱塑性彈性體、聚醯胺、合成橡膠、PDMS、聚丁二烯、聚異丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚胺基甲酸酯、聚氯丁二烯及聚矽氧。在一些實施例中，彈性體印模包含一彈性體。例示性彈性體包括(但不限於)含矽聚合物，諸如聚矽氧烷，包括聚(二甲基矽氧烷)(亦即，PDMS及h-PDMS)、聚(甲基矽氧烷)、部分烷化聚(甲基矽氧烷)、聚(烷基甲基矽氧烷)及聚(苯基甲基矽氧烷)、矽改質彈性體、熱塑性彈性體、苯乙烯類材料、烯烴材料、聚烯烴、聚胺基甲酸酯熱塑性彈性體、聚醯胺、合成橡膠、聚異丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚胺基甲酸酯、聚氯丁二烯及聚矽氧。在一實施例中，可撓性聚合物為可撓性彈性體。 「轉移裝置」或「轉移基板」指代能夠及/或經組態以用於接收及/或重新定位一元件或元件陣列(諸如，可印刷元件)的基板、裝置或裝置組件。可用轉移裝置包括保形轉移裝置，諸如具有能夠與經歷轉移之元件建立保形接觸之一或多個接觸表面的裝置。彈性體印模及/或轉移裝置可與本文中所描述之多種方法及裝置一起使用。可用彈性體轉移裝置包括(但不限於)彈性體印模、複合彈性體印模、彈性體層、複數個彈性體層，及耦接至諸如玻璃、陶瓷、金屬或聚合物基板之基板的彈性體層。 「彈性體印模」或「彈性體轉移裝置」可互換地使用，且指代具有可接納特徵以及轉移特徵之表面的彈性體材料。例示性彈性體轉移裝置包括印模、模及遮罩。轉移裝置影響及/或促進特徵自供體材料轉移至受體材料。印模及轉移裝置可用於經由轉移印刷(諸如，乾式接觸轉移印刷)裝配組件。 「目標基板」廣泛用以指代將支撐經轉移之結構的所要最終基板。在一實施例中，目標基板為裝置基板。在一實施例中，目標基板為自身由基板支撐之裝置組件或元件。 「大面積」指代大於或等於約36吋2 之面積，諸如用於裝置製造之基板之接納表面的面積。 「預先金屬化」指代包括金屬層、組件或特徵之結構。 「預先圖案化」指代包括一或多個裝置、組件或起伏特徵之結構。 「光學連通」指代兩個或兩個以上元件之組態，其中一或多個電磁輻射射束能夠自一元件傳播至另一元件。處於光學連通之元件可處於直接光學連通或間接光學連通。「直接光學連通」指代兩個或兩個以上元件之組態，其中一或多個電磁輻射射束在不使用光學組件操縱及/或組合該等射束之情況下直接自第一裝置元件傳播至另一裝置元件。「間接光學連通」指代兩個或兩個以上元件之組態，其中一或多個電磁輻射射束經由一或多個裝置組件而在兩個元件之間傳播，該一或多個裝置組件包括(但不限於)波導、光纖元件、反射器、濾光片、稜鏡、透鏡、光柵及此等裝置組件之任何組合。 「電接觸」及「電連通」指代使得電流有效率地自一物件流動至另一物件的一或多個物件之配置。舉例而言，在一些實施例中，將彼此之間具有小於100 Ω之電阻的兩個物件視為彼此電連通。電接觸亦可指代用於與外部裝置或電路(例如，電互連件)建立電連通的裝置或物件之組件。「電接觸」亦指代能夠在彼此之間轉移電荷(諸如，以轉移電子或離子之形式)之兩種或兩種以上材料及/或結構的能力。「電連通」亦指代使得電子信號或電荷載流子可直接或間接地自一組件轉移至另一組件的兩種或兩種以上組件之組態。如本文中所使用，電連通包括單向及雙向電連通。在一些實施例中，處於電連通之組件處於直接電連通，其中電子信號或電荷載流子直接自一組件轉移至另一組件。在一些實施例中，處於電連通之組件處於間接電連通，其中電子信號或電荷載流子經由分離該等組件之一或多個中間結構(諸如，電路元件)而間接地自一組件轉移至另一組件。 「電阻率」指代抵抗電子穿過材料之流動之材料特有性質。在特定實施例中，材料之電阻率(ρ)與具有特定橫截面面積(A)的材料之長度(L)的電阻(R)有關，例如，ρ=R×A/L。 「電互連件」指代用於提供兩個或兩個以上裝置組件之間的電連通的電裝置之組件。在一些實施例中，電互連件用以提供彼此空間分離之兩個裝置組件之間的電連通(例如，空間上分離達大於50 nm之距離，對於一些應用大於100 nm，對於其他應用大於1 μm，且對於又其他應用大於50 μm)。「電極接點」指代電子裝置或裝置組件之組件，電互連件附接至其或提供電連通至其或提供來自其的電連通。 「嵌入」指代藉以內埋一物件或裝置、將一物件或裝置保形地環繞於或以其他方式置放或定位於另一物件、層或材料之表面內或表面下方的製程。 「囊封」指代一結構之定向，其使得該結構完全被一或多個其他結構環繞。「部分地囊封」指代一結構之定向，其使得該結構部分地被一或多個其他結構環繞。「完全地囊封」指代一結構之定向，其使得該結構完全地被一或多個其他結構環繞。一些實施例預期具有部分地或完全地囊封之電子裝置、裝置組件及/或無機半導體組件及/或電極的裝置。 「複製」指代藉以在澆鑄、模製、嵌入或壓紋製程期間轉移及/或重新產生一或多個起伏特徵的製程。除了所複製之特徵表示原始特徵之負片(亦即，在原始特徵為凸起特徵之處，複製之特徵為凹入特徵，且在原始特徵為凹入特徵之處，複製之特徵為凸起特徵)以外，複製之特徵大體上類似其起源於之特徵。「複本模製」及「奈米壓印微影」指代微加工技術領域中已知之特定複製方法。 「起伏特徵」指代展現出物件或層之給定區域或部分之表面的較高部與較低部之間的高度及坡度之差異的物件或層之部分。「凸起特徵」指代在物件或層之表面或平均表面位準上方延伸的起伏特徵或具有高於物件或層之表面之其他部分的高度的起伏特徵。「凹入特徵」指代在物件或層之表面或平均表面位準下方延伸的起伏特徵或具有低於物件或層之表面之其他部分的高度的起伏特徵。 「單式結構」指代在單一連續或單塊本體內具有一或多個組件之結構，且包括具有均勻或非均勻組合物之結構。 「保形接觸」指代在表面、經塗佈表面及/或上面沈積有材料(該等材料可用於將結構(諸如，可印刷元件)轉移、裝配、組織及整合於基板表面上)之表面之間所建立的接觸。在一態樣中，保形接觸涉及保形轉移裝置之一或多個接觸表面相對於基板表面或物件(諸如，可印刷元件)之表面之總體形狀的巨觀調適。在另一態樣中，保形接觸涉及保形轉移裝置之一或多個接觸表面相對於基板表面之微觀調適，從而導致無空隙之密切接觸。術語「保形接觸」意欲與此術語在軟微影技術領域中之使用一致。可在保形轉移裝置之一或多個裸接觸表面與基板表面之間建立保形接觸。或者，可在保形轉移裝置之一或多個經塗佈接觸表面(例如，上面沈積有轉移材料、可印刷元件、裝置組件及/或裝置之接觸表面)與基板表面之間建立保形接觸。或者，可在保形轉移裝置之一或多個裸接觸表面或經塗佈接觸表面與塗佈有諸如轉移材料、固體光阻層、預聚物層、液體、薄膜或流體之材料的基板表面之間建立保形接觸。 「可保形」指代具有足夠低的彎曲勁度以允許裝置、材料或基板採取任何所要輪廓剖面(contour profile)的裝置、材料或基板，該所要輪廓剖面例如允許與具有起伏特徵圖案之表面保形接觸的輪廓剖面。在特定實施例中，所要輪廓剖面為生物環境中之組織的輪廓剖面。 「黏合」及「結合」指代一物件至另一物件之實體附接。黏合及結合亦可指代使一物件保留在另一物件上。在一實施例中，可藉由在物件之間建立一力而將一物件黏合至另一物件。在一些實施例中，經由使用黏著層將物件黏合至彼此。在一實施例中，黏著層指代用於在兩個物件之間建立結合力之層。 「置放準確性」指代轉移方法或裝置將可印刷元件轉移至相對於其他裝置組件(諸如，電極)之位置或相對於接納表面之選定區的選定位置的能力。「良好置放準確性」指代能夠在具有以下各空間偏差之情況下將可印刷元件轉移至相對於另一裝置或裝置組件或相對於接納表面之選定區的選定位置的方法及裝置：與絕對正確位置之空間偏差小於或等於50 μm，對於一些應用更佳小於或等於20 μm，且對於一些應用甚至更佳小於或等於5 μm。本文中所描述之方法及裝置包括包含以良好置放準確性轉移之至少一可印刷元件的彼等方法及裝置。 「保真度」指代將元件之選定圖案(諸如，可印刷元件之圖案)轉移至基板之接納表面的良好程度的量測。良好保真度指代元件之選定圖案之轉移，其中個別元件之相對位置及定向在轉移期間得以保留，例如，其中個別元件與其在選定圖案中之位置的空間偏差小於或等於500奈米，更佳小於或等於100奈米。 「底切」指代一結構組態，其中元件(諸如，可印刷元件、橋接器元件及/或錨定元件)之底面與另一結構(諸如，母晶圓或主體材料)至少部分拆離或不固定至另一結構(諸如，母晶圓或主體材料)。整個底切指代一結構組態，其中元件(諸如，可印刷元件、橋接器元件及/或錨定元件)之底面與另一結構(諸如，母晶圓或主體材料)完全拆離。底切結構可為部分地或整個地獨立式結構。底切結構可部分地或完全地由另一結構(諸如，母晶圓或主體材料)支撐(底切結構與該另一結構拆離)。底切結構可在除底面之外的表面處附接、附著及/或連接至另一結構(諸如，晶圓或其他主體材料)。 「錨定件」指代可用於將一裝置或裝置組件連接或繫栓至另一裝置或裝置組件之結構。「錨定」指代導致將一裝置或裝置組件連接或繫栓至另一裝置或裝置組件之製程。 「同質錨定」指代為功能層之一體式部分的錨定件。大體而言，藉由同質錨定系統製造可轉移元件之方法視情況而藉由以下各操作進行：提供晶圓，在晶圓表面之至少一部分上沈積犧牲層，藉由此項技術中已知之任何方式界定半導體元件，及界定錨定區。錨定區對應於半導體元件之特定區。錨定區可對應於半導體層之幾何組態，例如，以相對較大表面積界定且藉由橋接器或繫栓元件而連接至可轉移元件的錨定件。此幾何形狀提供針對單層或多層實施例的用於促進抬起特定非錨定區的方式。或者，錨定件對應於附接或連接至下伏晶圓之半導體區。移除犧牲層提供了用於移除或轉移半導體元件同時保留實體連接至下伏晶圓的半導體之部分的方式。 「異質錨定」指代並非功能層之一體式部分的錨定件，諸如，由不同於半導體層之材料製成，或由相同材料製成但在將可轉移半導體元件置於系統中之後界定的錨定件。異質錨定與同質錨定相比較而言的一優點與以下各者有關：較佳轉移界定策略，及對有效可用晶圓佔據面積的進一步改良。在異質策略實施例中，提供晶圓，用犧牲層塗佈晶圓，界定半導體元件，且將異質錨定元件沈積於彼錨定半導體區中。在一態樣中，錨定件為抵抗材料(resist material)，諸如光阻或SiN(氮化矽)，或具有能夠錨定及抵抗抬起力(其並不類似地受到非錨定區之抵抗)之剛度的其他材料。錨定件可橫跨自最頂部半導體層經過下伏層至下伏晶圓基板的範圍。犧牲層之移除提供了用於移除未錨定區同時(諸如)藉由(例如)接觸轉移使錨定區保持連接至晶圓的方式。在另一實施例中，對於多層系統，錨定件提供頂層至下伏半導體層之錨定。或者，錨定系統係針對單層半導體層系統。 「載體膜」指代促進層之分離的材料。載體膜可為一材料層，諸如經定位為鄰近於希望被移除之層的金屬或含金屬材料。載體膜可為材料複合物(包括併入至或附接至聚合材料或光阻材料)，其中施加至材料之抬起力提供材料複合物自下伏層(諸如，功能層)之釋放。 「NMS調整層」指代主要功能為調整裝置中之NMS之位置的層。舉例而言，NMS調整層可為囊封層或添加層(諸如，彈性體材料)。 在此描述之內容脈絡中，「彎曲組態」指代結構由於力之施加而具有曲面構形。彎曲結構可具有一或多個摺疊區、凸面區、凹面區，及其任何組合。可用的彎曲結構(例如)可以捲繞構形、皺紋構形、屈曲構形及/或波狀(亦即，波形狀)組態來提供。 可以彎曲結構(諸如，可伸展彎曲互連件)受到應變之構形將彎曲結構結合至可撓性基板(諸如，聚合物及/或彈性基板)。在一些實施例中，彎曲結構(諸如，彎曲帶結構)處於以下應變下：等於或小於約30%之應變、等於或小於約10%之應變、等於或小於約5%之應變，及等於或小於約1%之應變(在實施例中，對於一些應用較佳)。在一些實施例中，彎曲結構(諸如，彎曲帶結構)處於以下應變下：自約0.5%至約30%之範圍選擇的應變、自約0.5%至約10%之範圍選擇的應變、自約0.5%至約5%之範圍選擇的應變。或者，可將可伸展彎曲互連件結合至為裝置組件之基板的基板，包括自身並非可撓性之基板。基板自身可為平面的、實質上平面的、曲面的、具有尖銳邊緣的，或其任何組合。可伸展彎曲互連件可用於轉移至此等複雜基板表面形狀中之任何一或多者。 「熱接觸」或「熱連通」指代兩個材料之能夠(諸如)藉由傳導而進行自較高溫材料至較低溫材料之實質熱轉移的能力。擱置於基板上之彎曲結構在提供與基板熱接觸之區(例如，結合區)及並不熱接觸之其他區(例如，與基板絕緣及/或實體分離之區)方面特別有用。 「流體連通」指代使得流體(例如，氣體或液體)能夠自一組件輸送、流動及/或擴散至另一組件的兩個或兩個以上組件之組態。元件可經由一或多個額外元件(諸如，管子、圍阻結構、通道、閥門、泵或此等之任何組合)而處於流體連通。在一些實施例中，處於流體連通之組件處於直接流體連通，其中流體能夠直接自一組件輸送至另一組件。在一些實施例中，處於流體連通之組件處於間接流體連通，其中流體能夠經由分離該等組件之一或多個中間結構間接地自一組件輸送至另一組件。 「超薄」指代展現出極端可彎曲程度的具有薄幾何形狀之裝置。在一實施例中，超薄指代具有小於1 μm、小於600 nm或小於500 nm之厚度的電路。在一實施例中，超薄之多層裝置具有小於200 μm、小於50 μm或小於10 μm之厚度。 「薄層」指代至少部分地覆蓋下伏基板之材料，其中厚度小於或等於300 μm、小於或等於200 μm，或小於或等於50 μm。或者，依據功能參數(諸如足以隔離或實質上減少電子裝置上之應變的厚度)來描述該層，且更特定言之，為電子裝置中對應變敏感的功能層。 「隔離」指代實質上減少在裝置經歷摺疊變形之伸展時施加於功能層上之應變或應力的彈性體層之存在。在一實施例中，若與無彈性體層之相同系統中的應變相比較，應變至少減少為1/20、至少減少為1/50或至少減少為1/100，則稱應變「實質上」減少。 「介電質」及「介電材料」在本發明描述中係同義地使用，且指代高度抵抗電流之流動的物質。可用介電材料包括(但不限於)SiO2 、Ta2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Y2 O3 、Si3 N4 、STO、BST、PLZT、PMN及PZT。在一些實施例中，介電材料包括非傳導或絕緣材料。在一實施例中，無機介電質包含實質上無碳之介電材料。 「裝置場效遷移率」指代電子裝置(諸如，電晶體)之如使用對應於電子裝置之輸出電流資料計算的場效遷移率。在一實施例中，無機介電質包含實質上無碳之介電材料。無機介電材料之特定實例包括(但不限於)氮化矽及二氧化矽。 「填充因數」指代兩個元件之間的(諸如，兩個電極之間的)被材料、元件及/或裝置組件佔據的區域之百分比。在一實施例中，兩個電極經提供為與一或多個可印刷半導體元件電接觸，該一或多個可印刷半導體元件在第一電極與第二電極之間提供大於或等於20%、對於一些應用較佳大於或等於50%且對於一些應用更佳大於或等於80%的填充因數。在一些實施例中，藉由將功能層堆疊於彼此之上方/下方而提供高填充因數。 「多層堆疊之幾何形狀」指代包含呈堆疊組態之複數個功能層的裝置。在一些實施例中，堆疊之多層係以偏移組態來提供，以使得第一功能層中之一或多個裝置組件並非提供為直接鄰近於第二功能層中之一或多個裝置組件，諸如，第一功能層經定位為鄰近於第二功能層、在第二功能層上方或在第二功能層下方。 如應用於光學器件及光學組件之「收集」及「集中」指代光學組件及裝置組件自第一區域(在一些狀況下，為大區域)收集光且視情況而將彼光導向另一區域(在一些狀況下，為相對較小區域)的特性。在一些實施例之內容脈絡中，收集及集中光學組件及/或光學組件可用於印刷太陽能電池或光電二極體之光偵測或電力採集。 「導電材料」指代擁有金屬(例如，銅、銀或鋁)之典型電阻率或等效於金屬之電阻率的電阻率之物質或化合物。在實施例中，導電材料之電阻率係在1×10-10 至1×10-2 Ω·cm之範圍內選擇。在本發明描述中，術語「導電材料」之使用意欲與此術語在電子裝置及電路技術領域中之使用一致。在實施例中，導電材料可用作電互連件及/或用於提供兩個裝置之間的電連通。「導電膏」指代包含大體上軟的及展性的混合物之導電材料。在一些實施例中，固化導電膏失去其軟性及展性，且大體上展現出固體或單塊本體之性質。例示性導電膏包含金屬微粒子及/或奈米粒子。銀膠指代包含微粒子及/或奈米粒子(包括金屬銀(Ag))的導電膏，且其在固化時展現出低電阻率，例如，低於1×10-5 Ω·cm或在1×10-10 至1×10-5 Ω·cm之範圍內選擇的電阻率。 「填充」指代將材料沈積至凹入特徵中之製程。在一實施例中，藉由跨越凹入特徵刮擦材料且將材料刮擦至凹入特徵中來填充凹入區。填充工具大體上指代用於將材料移動至凹入特徵中之裝置。在一實施例中，填充工具指代用於跨越凹入區刮擦材料及/或將材料刮擦至凹入區中的裝置。在一特定實施例中，填充工具包含一PDMS層或PDMS實心體。對於特定實施例，填充製程在概念上類似於網版印刷製程，在網版印刷製程中用具有大於凹入特徵之尺寸的工具或裝置跨越凹入特徵刮擦材料，藉此用該材料至少部分地填充凹入特徵。 「對準」指代藉以使兩個物件相對於彼此配置之製程。「偏心對準」指代藉以配置兩個物件或兩個區域之中心以使得該兩個中心相對於一或多個空間維度而言不重合的製程。對於特定實施例，術語「偏心對準」指代兩個物件之中心之對準，以使得該等物件之中心在空間上分離達大於50 nm之距離，對於一些應用在空間上分離達大於100 nm之距離，對於其他應用在空間上分離達大於1 μm之距離，且對於又其他應用在空間上分離達大於50 μm之距離。 「中性機械表面」、「NMS」、「中性機械平面」及「NMP」可互換地指代受到應變之裝置或組件內的不經歷應變的位置。在一些實施例中，NMS或NMP為定位於受到應變之裝置或組件的兩個區或層之間的平面，諸如受到壓縮應變之區與受到膨脹應變之區之間的平面。 「重合」指代兩個或兩個以上物件、平面或表面之相對位置，例如，定位於一層(諸如，功能層、基板層或其他層)內或鄰近於一層的表面(諸如，NMS或NMP)。在一實施例中，NMS或NMP經定位為對應於該層內的對應變最敏感之層或材料。 「最接近」指代兩個或兩個以上物件、平面或表面之相對位置。舉例而言，NMS或NMP最接近於或緊跟一層(諸如，功能層、基板層或其他層)之位置同時仍提供所要摺疊性或彎曲性而對對應變敏感之材料實體性質無不利影響。大體而言，具有高應變敏感性且因此傾向於為斷裂之第一層的層位於功能層中，諸如，含有相對脆性半導體或其他對應變敏感之裝置元件的功能層。最接近於一層之NMS或NMP不需要約束於彼層內，而是可經定位為最接近或足夠接近，以提供減少在裝置摺疊時作用於對應變敏感之裝置元件的應變的功能益處。 「電子裝置」在本文中廣泛地用以指代諸如積體電路、成像器或其他光電裝置之裝置。電子裝置亦可指代電子裝置之組件，諸如被動式或主動式組件，諸如半導體、互連件、接觸墊、電晶體、二極體、LED、電路等。本文中所揭示之裝置可與以下領域有關：收集光學器件、擴散光學器件、顯示器、抓放總成、垂直空腔表面發射雷射(VCSELS)及其陣列、LED及其陣列、透明電子器件、光伏打陣列、太陽能電池及其陣列、可撓性電子器件、顯微操縱、塑膠電子器件、顯示器、抓放總成、轉移印刷、LED、透明電子器件、可伸展電子器件，及可撓性電子器件。 「組件」廣泛地用以指代用於裝置上之材料或個別組件。「互連件」為組件之一實例且指代能夠與一組件或在組件之間建立電連接的導電材料。詳言之，互連件可在單獨的及/或可相對於彼此移動之組件之間建立電接觸。取決於所要裝置規格、操作及應用，由合適材料製成互連件。對於需要高導電率之應用，可使用典型互連金屬，包括(但不限於)銅、銀、金、鋁及其類似者，及合金。合適導電材料進一步包括半導體，諸如矽及GaAs及其他傳導材料(諸如，氧化銦錫)。 其他組件包括(但不限於)薄膜電晶體(TFT)、電晶體、電極、積體電路、電路元件、控制元件、微處理器、轉導器(transducer)、島狀物、橋接器及其組合。舉例而言，可(諸如)藉由金屬蒸鍍、線結合及塗覆固體或導電膏而將組件連接至如此項技術中已知之一或多個接觸墊。 「可伸展」或「可撓性」之互連件在本文中用以廣泛地指代能夠在一或多個方向上經歷多種力及應變(諸如，伸展、彎曲及/或壓縮)而不會不利地影響至裝置組件之電連接或自裝置組件之電傳導的互連件。因此，可伸展互連件可由相對脆性材料(諸如，GaAs)形成，但歸因於互連件之幾何組態仍能夠具有連續功能，甚至在曝露至顯著變形力(例如，伸展、彎曲、壓縮)時亦如此。在一例示性實施例中，可伸展互連件可在無斷裂之情況下經歷大於約1%、10%或約30%或高達約100%之應變。在一實例中，藉由使互連件之至少一部分所結合至之下伏彈性體基板伸展而產生應變。對於特定實施例，可撓性或可伸展互連件包括具有波狀、蜿蜒曲折或蜿蜒蛇形形狀之互連件。 「裝置組件」用以廣泛地指代電裝置、光學裝置、機械裝置或熱裝置內之個別組件。組件包括(但不限於)光電二極體、LED、TFT、電極、半導體、其他光收集/偵測組件、電晶體、積體電路、能夠接納裝置組件之接觸墊、薄膜裝置、電路元件、控制元件、微處理器、轉導器及其組合。舉例而言，可(諸如)藉由金屬蒸鍍、線結合、塗覆固體或導電膏而將裝置組件連接至如此項技術中已知之一或多個接觸墊。電裝置大體上指代併有複數個裝置組件之裝置，且包括大面積電子器件、印刷接線板、積體電路、裝置組件陣列、生物及/或化學感測器、物理感測器(例如，溫度、光、輻射等)、太陽能電池或光伏打陣列、顯示器陣列、光學收集器、系統及顯示器。 「感測元件」與「感測器」係同義地使用，且指代可用作感測器及/或可用於偵測物理性質、物件、輻射及/或化學之存在、不存在、量、量值或強度的裝置組件。在一些實施例中，感測器起作用以將生物信號轉導成電信號、光學信號、無線信號、聲學信號等。可用感測元件包括(但不限於)電極元件、化學或生物感測器元件、pH感測器、光學感測器、光電二極體、溫度感測器、電容式感測器、應變感測器、加速度感測器、移動感測器、位移感測器、壓力感測器、聲學感測器或此等之組合。 「致動元件」與「致動器」係同義地使用，且指代可用於與外部結構、材料或流體(例如，生物組織)相互作用、刺激、控制或以其他方式影響外部結構、材料或流體(例如，生物組織)的裝置組件。可用致動元件包括(但不限於)電極元件、電磁輻射發射元件、發光二極體、雷射及加熱元件。致動元件包括用於將電壓或電流提供至組織之電極。致動元件包括用於將電磁輻射提供至組織之電磁輻射源。致動元件包括用於切除組織之切除源。致動元件包括用於加熱組織之熱源。致動元件包括用於移位或以其他方式移動組織之移位源。在一些實施例中，致動元件用於與裝置組件(例如，障壁層)相互作用、修改裝置組件之性質或以其他方式影響裝置組件。 「視覺化」指代(例如)用眼睛或光偵測器觀測或以其他方式偵測電磁輻射之方法。 「島狀物」或「裝置島狀物」指代包含多個半導體元件或主動式半導體結構的電子裝置之相對硬質裝置元件或組件。「橋接器」或「橋接器結構」指代將兩個或兩個以上裝置島狀物互連或將一裝置島狀物互連至另一裝置組件之可伸展或可撓性結構。特定橋接器結構包括可撓性半導體互連件。 「障壁層」指代在空間上分離兩個或兩個以上其他裝置組件或在空間上分離一裝置組件與裝置外部之一結構、材料或流體的裝置組件。在一實施例中，一障壁層囊封一或多個裝置組件。在實施例中，障壁層為囊封層。在實施例中，一障壁層分離一或多個裝置組件與一水溶液、一生物組織或水溶液與生物組織兩者。在一些實施例中，障壁層為被動式裝置組件。在一些實施例中，障壁層為功能性但非主動式裝置組件。在一特定實施例中，障壁層為濕氣障壁(moisture barrier)。如本文中所使用，術語「濕氣障壁」及「防止水接觸之障壁層」指代提供對其他裝置組件之保護以使其免於接觸水或其他溶劑的障壁層。在一實施例中，濕氣障壁(例如)藉由防止漏電流自經囊封之裝置組件逃逸且到達外部結構、材料或流體而提供對外部結構、材料或流體之保護。在一特定實施例中，障壁層為熱障壁。如本文中所使用，術語「熱障壁」指代充當熱絕緣體之障壁層，其防止、減少或以其他方式限制熱量自一裝置組件轉移至另一裝置組件或自一裝置組件轉移至一外部結構、流體或材料。可用熱障壁包括包含具有0.3 W/m·K或0.3 W/m·K以下(諸如在0.001至0.3 W/m·K之範圍內選擇)之熱導率之材料的彼等熱障壁。在一些實施例中，熱障壁包含主動式冷卻組件，諸如熱管理技術領域中已知之組件。熱障壁亦包括包含熱管理結構之彼等障壁，熱管理結構諸如可用於將熱量輸送遠離裝置或組織之一部分的結構；在此等及其他實施例中，熱障壁包含導熱材料，例如具有高熱導率(諸如，金屬之熱導率特性)之材料。 可蝕刻障壁層及(視情況)在基板上之犧牲層以產生「網結構」，其中移除該(等)障壁層及(視情況)在基板上之犧牲層之至少一部分。舉例而言，移除該(等)障壁層之經安置為距一無機半導體組件或額外組件約10奈米或10奈米以上的一部分。該(等)障壁層及(視情況)在基板上之犧牲層之至少一部分的移除可產生：(i)在該(等)障壁層內之一或多個孔，及/或(ii)在近端處藉由一(或多個)障壁層而實體接合且在末稍端處實體分離的電組件。在一實施例中，網結構可安置於鄰接生物可再吸收基板上，該鄰接生物可再吸收基板在裝置部署至生物環境中期間為裝置提供結構支撐。 「生物相容性」指代當安置於活體內生物環境中時不會引起免疫排斥或有害效應之材料。舉例而言，當將生物相容性材料植入至人類或動物中時，指示免疫反應之生物標記自基線值之改變小於10%、或小於20%、或小於25%、或小於40%、或小於50%。 「生物惰性」指代當安置於活體內生物環境中時不會引起來自人類或動物之免疫反應的材料。舉例而言，當將生物惰性材料植入至人類或動物中時，指示免疫反應之生物標記保持實質上恆定(在基線值之±5%內)。 「生物可再吸收」指代容易由於天然存在於生物環境中之試劑而化學分解成較低分子量化學部分的材料。在活體內應用中，該等化學部分可被同化至人類或動物組織中。「實質上完全」被再吸收的生物可再吸收材料被高度再吸收(例如，95%再吸收，或98%再吸收，或99%再吸收，或99.9%再吸收，或99.99%再吸收)，但並非被完全(亦即，100%)再吸收。 「奈米結構化表面」及「微結構化表面」分別指代具有奈米大小及微米大小之起伏特徵的裝置表面。此等結構化表面可(例如)用於接觸及穿透目標組織且改良可植入生物醫學裝置與目標組織之間的黏著。該等起伏特徵自裝置表面之實質上鄰接平面延伸長度x 。結構化接觸表面之定量描述語(descriptor)包括表面粗糙度參數(諸如，Rmax 、Ra ，及正規化粗糙度(Ra /Rmax ))，所有此等參數可藉由原子力顯微法(AFM)來量測。Rmax 為最高峰值與最低谷之間的最大高度。Ra 為中心線平均粗糙度，其為粗糙度曲線之中心線距粗糙度曲線的偏差之絕對值的平均值。對於本發明之目的而言，若基板或障壁層之表面具有100 nm或100 nm以下之Ra 值，則該表面為「實質上平滑的」。對於本發明之目的而言，若表面具有大於100 nm之Ra 值，則將該表面視為「結構化表面」。結構化表面可含有選自由以下各者組成之群的至少一特徵：倒鉤、尖峰、突起，及此等之任何組合。 「容納」指代一表面或裝置匹配另一表面或裝置之輪廓或起伏特徵以使得該兩個表面/裝置密切接觸的組態。在一實施例中，容納一裝置或裝置組件之表面為具有匹配該裝置或裝置組件之形狀、輪廓及或尺寸之起伏特徵的微結構化或奈米結構化表面。 「漏電流」或「洩漏」指代自電子裝置沿著非預定路徑流動的電流。在特定條件下，自電子裝置之足夠電流的洩漏可損壞裝置及/或裝置之組件。在特定情況下，漏電流可額外或替代性地損壞漏電流流入至之材料。 「主動式電路」指代經組態以用於執行特定功能之一或多個裝置組件。可用主動式電路包括(但不限於)放大器電路、多工電路及限流電路。可用主動式電路元件包括(但不限於)電晶體元件及二極體元件。 「滲透性」指代使得一或多個物質能夠穿過材料的材料性質。「選擇性可滲透」指代允許特定物質穿過材料而防止其他物質穿過該材料的材料性質。在一實施例中，選擇性可滲透材料允許一或多個目標化學品、分子及/或生物分子穿過材料而防止水、鹽及其他物質穿過該材料。在一實施例中，裝置之障壁層具有空間圖案化之可滲透區、不可滲透區，或可滲透區與不可滲透區之組合。 術語「微尺度」指代具有1000 μm之最大尺寸(例如，長度、寬度、高度、厚度、直徑等)的裝置或裝置組件。如本文中所使用，術語「微尺度」意欲區分具有cm至m之尺寸的物件與具有nm至μm之尺寸的彼等物件。在一些實施例中，微尺度亦指代使用微加工技術領域中已知之技術製成的結構。 「電漿子晶體」指代微尺度或奈米尺度元件之有序陣列，該等元件歸因於陣列結構而以增強之方式與電磁輻射相互作用。特此以引用的方式併入本文中之美國專利7,705,280揭示了可用電漿子晶體及用於製造電漿子晶體之方法。 「縫合線」指代用於醫學外科手術(medical surgery)領域中之生物醫學裝置。在實施例中，縫合線用於醫學程序中以閉合組織中之開口或創口。 「拉伸強度」指代材料抵抗應變而不經歷斷裂、損壞或非彈性變形的能力。 「楊氏模數」指代材料、裝置或層之機械性質，其指代給定物質的應力對應變之比率。可藉由下列陳述式來提供楊氏模數：其中E為楊氏模數，L0 為均衡長度，ΔL為受到所施加應力時的長度改變，F為施加之力，且A為受力面積。亦可依據拉梅常數(Lame constant)經由下列等式來表示楊氏模數：其中μ及λ為拉梅常數。高楊氏模數(或「高模數」)及低楊氏模數(或「低模數」)為在給定材料、層或裝置中的楊氏模數之量值的相對描述語。在本發明描述中，高楊氏模數大於低楊氏模數，對於一些應用約為10倍，對於其他應用更佳約為100倍，且對於又其他應用甚至更佳約為1000倍。 「彎曲勁度」為材料、裝置或層之機械性質，其描述材料、裝置或層對所施加彎曲力矩的抗性。大體而言，將彎曲勁度界定為材料、裝置或層之模數與面積慣性矩(area moment of inertia)的乘積。可視情況而依據整個材料層之「主體」或「平均」彎曲勁度來描述具有非均勻彎曲勁度之材料。 本文中描述可撓性及可伸展半導體元件陣列及利用可撓性及可伸展半導體元件陣列之方法。可撓性LED陣列與可撓性電漿子晶體之共整合可用於建構流體監視器，從而准許進行對流體折射率及組合物之敏感偵測。可撓性LED陣列與可撓性光偵測器陣列之共整合可用於建構可撓性近接感測器。將可伸展LED陣列應用至可撓性紗線上作為發光縫合線提供了用於對創口執行輻射療法的新穎方式。亦可藉由在可伸展LED陣列之上使用生物相容性或生物惰性囊封以用於植入至生物組織中來達成輻射療法。 圖1提供生物環境中之一生物醫學裝置5之側視平面圖，該生物醫學裝置5包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路。生物醫學裝置包含具有外表面20之縫合線10，及提供於縫合線10之外表面之至少一部分上的可選的可伸展或可撓性基板30。縫合線可包含任何合適材料(諸如，纖維或紗線，及其他材料)，特定言之，具有可用於所要應用(諸如，連接組織)及療法之機械性質(例如，拉伸強度、楊氏模數等)及化學性質(例如，生物相容性、生物惰性等)的材料。在一些實施例中，縫合線10為生物可再吸收材料。該生物醫學裝置亦包含可伸展或可撓性電子電路40，可伸展或可撓性電子電路40包含藉由可伸展或可撓性傳導元件45連接之無機半導體元件41，諸如電子裝置陣列(例如，LED陣列、電極陣列等)、一或多個感測器(例如，光學感測器、化學感測器、熱感測器等)及/或藥物遞送系統。該可撓性或可伸展電子電路至少部分地囊封於一或多個障壁層50中，該一或多個障壁層50在一些實施例中為防止來自生物環境之流體(例如，水、生物流體、血液、離子溶液等)接觸該可伸展或可撓性電子電路之至少一部分的濕氣障壁。在一實施例中，障壁層50具有與生物環境接觸之外表面，該外表面為微結構化或奈米結構化的，例如，具有一或多個通道、介層孔、溝槽、孔隙等。在一實施例中，選擇基板30、可伸展或可撓性電子電路40、障壁層50之組合物、實體尺寸及機械性質，以使得可伸展或可撓性電子電路40經提供為最接近於此組件組合的中性機械表面51(註釋：中性機械表面係示意性展示為虛線51)。 視情況，可伸展或可撓性電子電路40進一步包含定位於障壁層50之表面上的一或多個電極46，以用於與生物環境及/或組織建立電接觸。電極可與電子裝置40之無機半導體元件電接觸，且可存在於障壁層50之外表面52上，且視情況而存在於外表面52上之微結構化或奈米結構化特徵中(諸如，存在於通道或介層孔中)。該生物醫學裝置可視情況而連接至控制器60，以用於控制該可伸展或可撓性電子電路。控制器60可使用有線或無線通信線70而與可伸展或可撓性電子電路進行有線或無線的、單向或雙向通信。在一實施例中，控制器60控制可伸展或可撓性電子電路之功能性，諸如感測、熱控制、電磁輻射產生及偵測藥物遞送，及其他功能性。 圖2提供生物環境中之一生物醫學裝置5之俯視平面圖，生物醫學裝置5包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路，其中縫合線10閉合組織200中之創口210。可撓性或可伸展電子電路40之元件安置於縫合線10之表面上。在此組態中，縫合線10可(例如)藉由將組織縫補或縫合在一起而閉合創口210。在一些實施例中，生物醫學裝置5之可伸展或可撓性電子電路40支援先進的診斷及/或治療功能性，諸如提供光學發射以允許將縫合線10視覺化或使得能夠將藥物遞送至或將電磁輻射遞送至創口210或組織200。在一些實施例中，生物醫學裝置5之可伸展或可撓性電子電路40支援感測功能性，諸如量測創口210或組織200之溫度及/或化學或物理性質，及/或依據時間來量測提供至創口210或組織200之治療劑的量。在一些實施例中，生物醫學裝置5包含生物可再吸收材料且，因此，能夠在與生物環境中之組織200接觸時便至少部分地被再吸收。在一些實施例中，生物醫學裝置5具有組合物及實體尺寸，以使得在治療及/或診斷生物環境中之組織200之後便可使其脫離與組織200之接觸。 圖3提供一生物醫學裝置5之一實例之一部分的俯視平面圖，生物醫學裝置5包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路。半導體元件41安置於縫合線10之表面上且由可伸展或可撓性傳導元件45連接。該生物醫學裝置可視情況而連接至控制器60，以用於控制該可伸展或可撓性電子電路。控制器60可使用有線或無線通信線70而與可伸展或可撓性電子電路進行有線或無線的、單向或雙向通信。控制器60可控制可伸展或可撓性電子電路之功能，諸如成像、藥物遞送、電磁輻射遞送及偵測，及其他功能。 圖4提供一可撓性或可伸展電子電路之俯視平面圖，該可撓性或可伸展電子電路包含電子互連之島狀物400及橋接器410結構之一陣列。島狀物結構400可包含無機半導體元件，諸如基於半導體之裝置及裝置陣列，諸如LED、電晶體、雷射、光偵測器、多工電路、邏輯電路等。橋接器結構410可包含導電材料(諸如，金屬)，且視情況而以蜿蜒蛇形組態提供於該等島狀物400結構之間。在一些實施例中，橋接器結構410之長度及組態(例如，蜿蜒蛇形、彎曲、波狀、屈曲等)對於一定範圍之應用提供總的裝置可撓性及/或可伸展性。電子互連之島狀物400及橋接器410結構的陣列可至少部分地囊封於障壁層50中，且在一些實施例中，完全地囊封於障壁層50中。 在一些實施例中，以多層堆疊之裝置幾何形狀來提供電子互連之島狀物400及橋接器410結構之個別囊封之陣列(諸如，個別囊封之LED陣列)，以形成電子互連之島狀物400及橋接器410結構之三維陣列。此等多層裝置幾何形狀特別有益於提供無機發光二極體(ILED)之高密度陣列，該等高密度陣列能夠提供可用於生物醫學應用之輻射強度及功率。在圖5A中舉例說明ILED之三維陣列之一實例，圖5A提供可撓性或可伸展ILED陣列之偏移及堆疊陣列的側視平面圖，而圖5B提供可撓性或可伸展ILED陣列之相同偏移及堆疊陣列的俯視平面圖。如圖5B中所展示，電子互連之島狀物400及橋接器410結構之個別2D陣列之偏移堆疊提供電子互連之島狀物400及橋接器410結構之極高的二維密度，而同時維持高度可撓性及/或可伸展性。此組態尤其可用於成像、感測及光電治療術應用中，其中電子互連之島狀物400及橋接器410結構之三維堆疊陣列的至少一部分包含用於產生電磁輻射之ILED，及/或其中電子互連之島狀物400及橋接器410結構之三維堆疊陣列的至少一部分包含用於偵測電磁輻射之光電二極體。可用於本發明之此態樣中的LED陣列包括多層結構，該等多層結構包含以層壓裝置組態提供的複數個個別囊封之LED陣列。 圖6提供一流體遞送監視器裝置601之側視平面圖，流體遞送監視器裝置601包含一可撓性或可伸展電子電路。流體遞送監視器裝置601包含用於遞送流體之管子602，管子602具有用於含有具有由箭頭640指示之流動方向之流體的外壁600。流體遞送監視器裝置進一步包含電漿子晶體610，電漿子晶體610安置於管壁600內且與管子602中之流體流體連通。在一些實施例中，電漿子晶體610為模製或壓紋結構，且視情況模製或壓紋於管子602之內表面上。囊封於障壁層50中的電子互連之島狀物400及橋接器410結構之一陣列與電漿子晶體610及管子602光學連通，其中該等島狀物結構為(例如)以2D LED陣列或3D LED陣列提供之LED。在一實施例中，例如，電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列為包含複數個個別囊封之LED陣列的多層結構。在圖6中所展示之組態中，可選的可撓性或可伸展基板620安置於電漿子晶體610與電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列之間。在一些實施例中，電漿子晶體610與LED陣列實體接觸，或替代性地與提供於電漿子晶體與LED陣列之間的可選基板610實體接觸。在一實施例中，選擇可撓性或可伸展基板620、電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列及障壁層50的組合物、實體尺寸及機械性質，以使得電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列經提供為最接近於此組件組合的中性機械表面602(註釋：中性機械表面係示意性展示為虛線602)。 在一些實施例中，以層壓裝置幾何形狀來提供電漿子晶體610、LED陣列及可選基板610。在一些實施例中，電漿子晶體610、LED陣列及可選基板620各自為能夠與管子602有效率地整合之可撓性裝置組件，例如能夠採取非平面(例如，曲面組態或彎曲組態)。 圖6之流體遞送監視裝置601亦包含定位於管子之外壁600上的偵測器630。偵測器630與電漿子晶體610光學連通，且經定位以用於偵測由LED島狀物結構400產生之電磁輻射。在一實施例中，例如，偵測器630為可撓性及/或可伸展光偵測器或光偵測器陣列，諸如基於無機半導體之光偵測器之陣列。如圖6中所展示，偵測器630與電漿子晶體610及LED陣列光學連通。亦展示可選控制器60，可選控制器60經提供為與電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列和偵測器630兩者進行有線或無線通信。控制器60藉由有線或無線通信線70而與偵測器630及電子互連之島狀物400及橋接器410結構之陣列進行單向或雙向通信。控制器60可控制流體遞送監視器之功能，諸如成像、藥物遞送及電磁輻射遞送及偵測，及其他功能。 在操作中，流體遞送監視裝置601之LED陣列產生電磁輻射，該電磁輻射之至少一部分透射穿過電漿子晶體610且由偵測器630偵測到。管子602中之流體與電漿子晶體610之一或多個曝露表面的相互作用部分地確立了電漿子晶體610之光學透射性質，諸如由電漿子晶體透射之電磁輻射之波長及依據波長的電漿子晶體之百分比透射。舉例而言，流體之組合物判定了最接近於電漿子晶體之外表面(其顯著地影響透射性質)的折射率。因此，可藉由監視由電漿子晶體610透射之光之強度及/或波長而監視流體之組合物，例如，依據時間來監視。在一實施例中，流體遞送監視裝置601為靜脈內遞送系統之組件，且可用於監視投予給經歷治療之患者之流體組份的量，該流體組份諸如藥物、生物材料(例如，蛋白質、血液或其組份)或營養物。 圖7提供近接感測器裝置701之側視平面圖，近接感測器裝置701包含可撓性或可伸展LED陣列500及可撓性或可伸展光偵測器陣列710，可撓性或可伸展LED陣列500與可撓性或可伸展光偵測器陣列710皆囊封於一或多個障壁層50中，該一或多個障壁層50諸如一或多個低模數(例如，小於或等於1 MPa)彈性體層。在一實施例中，障壁層50充當濕氣障壁，該濕氣障壁用於防止水、生物流體、離子溶液、肥皂水等輸送至近接感測器裝置701之可撓性或可伸展LED陣列500及可撓性或可伸展光偵測器陣列710組件。可撓性或可伸展LED陣列500包含LED島狀物結構(在圖7中示意性說明為圓角矩形)，及導電橋接器結構(在圖7中示意性說明為波狀線)。可撓性或可伸展光偵測器陣列710包含光偵測器島狀物結構(在圖7中示意性說明為圓形)，及導電橋接器結構(在圖7中示意性說明為波狀線)。可撓性或可伸展LED陣列500及可撓性或可伸展光偵測器陣列710安置於可選的可撓性或可伸展基板30上，可撓性或可伸展基板30安置於裝置720之表面上，裝置720諸如外科手術手套、工具及其他裝置。 包含可撓性或可伸展LED陣列500及可撓性或可伸展光偵測器陣列710之近接感測器裝置視情況藉由有線或無線的、單向或雙向通信線70而連接至控制器60。在近接感測實施例中，控制器啟動LED陣列500以產生朝向物件700(視情況在生物環境中)之表面的電磁輻射730。由物件700反射、散射或發射之電磁輻射740之一部分入射於光偵測器陣列710上且由控制器60偵測到。 在一實施例中，近接感測器裝置701具有組合物、實體尺寸及機械性質，以使得其可與外科手術裝置之非平面外表面建立保形接觸。在一實施例中，例如，近接感測器裝置701安裝於外科手術手套或外科手術工具之曲面外表面上。在一實施例中，例如，近接感測器裝置701安裝於機器人操縱器或機器零件之曲面或平面外表面上。在一實施例中，選擇可撓性或可伸展基板、可撓性或可伸展LED陣列500、可撓性或可伸展光偵測器陣列710及障壁層50之組合物、實體尺寸及機械性質，以使得可撓性或可伸展LED陣列500及可撓性或可伸展光偵測器陣列710經提供為最近於此組件組合的中性機械表面703(註釋：中性機械表面係示意性展示為虛線703)。 在操作中，LED陣列500產生視情況具有依據波長之選定強度分佈的電磁輻射730，電磁輻射730傳播遠離近接感測器裝置701。對於一些應用，電磁輻射730具有在電磁波譜之可見光或近紅外線區中的波長。來自LED陣列500之電磁輻射730之一部分與物件700相互作用，從而導致產生經反射、散射及/或發射之電磁輻射740。經反射、散射及/或發射之電磁輻射740之至少一部分由光偵測器陣列710偵測到。可藉由監視經反射、散射及/或發射之電磁輻射740之強度、波長分佈及/或輻射功率而感測及/或監視物件之特定性質，包括位置及/或距近接感測器之距離。 本文中所描述之可撓性或可伸展防水電子器件可用於多種多樣的方法中。圖8提供一種使用生物醫學裝置之創口治療方法的流程圖，該生物醫學裝置包含一縫合線，該縫合線具有一可撓性或可伸展LED陣列以用於將創口曝露至電磁輻射。圖9提供一製造縫合線之方法的流程圖，該方法包含將無機半導體元件捲動印刷或轉移印刷至一可撓性或可伸展紗線上且用一障壁層囊封該等無機半導體元件。圖10提供一種治療生物環境中之組織之方法的流程圖，該方法包含使組織與一生物醫學裝置接觸，該生物醫學裝置包含一縫合線及一可撓性或可伸展電子電路。可使用許多方法來治療該組織，諸如包含以下各者之方法：曝露至電磁輻射，用如本文中所描述之縫合線閉合組織中之創口，致動或感測組織及/或創口，及將醫藥組合物自生物醫學裝置釋放至創口及/或組織，及其他方法。 可進一步藉由以下非限制性實例來理解本發明。實例 1 ：在可撓性管道、縫合線、手套及其他不尋常基板上的防水 AlInGaP 光電器材，以及在生物醫學及機器人中之應用實例 此實例探索新領域且實施機械上最佳化佈局以在系統中達成可適應極端模式的機械變形的無機LED及PD之陣列，以用於整合於多種材料及格式之基板上。另外，材料及設計策略允許甚至在完全浸沒於鹽水溶液、生物流體、與臨床醫學相關之溶液及肥皂水中時亦能操作，藉此開啟了用於順暢整合光電器材與生物醫學及機器人系統之新的及非習知的機會。發光縫合線、薄的可植入薄片(亦即，LED刺紋)及氣球導管及可撓性光學近接及折射率感測器提供一些實例。具體言之，此實例按以下次序描述七個進展：(1)允許實現在軟的彈性體隔膜、帶及塗層上的LED及PD之可自由變形之互連集合的機械設計之實驗及理論態樣，(2)用於使用層壓多層建構達成此等系統中之高效填充因數的策略，(3)在多種基板上且呈變化之幾何形式的裝置實例，(4)保留關鍵機械性質且同時在整合於或植入於活體系統中時允許實現穩固操作的低模數生物相容性囊封材料，(5)用於生物醫學之可撓性光電組件，其中在動物模型上進行活體內示範，(6)作為靜脈內遞送系統之高效能折射率監視器的經照明電漿子晶體裝置，及(7)可能用於機器人或先進外科手術裝置中的安裝於乙烯手套之曲面指尖上的防水光學近接感測器。 對於作用材料，製備生長於GaAs晶圓上之薄磊晶半導體層，且接著垂直地蝕刻該等薄磊晶半導體層，以界定藉由該等薄磊晶半導體層建置之裝置的橫向尺寸。經由對下伏AlAs層之選擇性消除而自晶圓釋放繼之以轉移印刷實現了在所關心基板上之整合。此處所描述之製造方案使用雙轉移製程，該雙轉移製程涉及首先將半導體材料印刷至臨時基板(塗佈有環氧樹脂/聚醯亞胺(PI)/聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)三層之玻璃板)，以用於形成接點、互連件及結構性橋接器，及囊封層。溶解PMMA會釋放裝置之完全塑形的互連集合。第二轉移印刷步驟達成在彈性體薄片(例如，聚(二甲基矽氧烷)、PDMS)或塗佈有薄的PDMS層之其他基板上的整合，其中僅在裝置之位置處有強結合。對於此實例中所描述之所有實例，該等LED(在本文中稱作μ-ILED，以醒目提示小尺寸及與有機裝置之區別)及該等PD(亦即，μ-IPD)具有100×100 μm之橫向尺寸及2.5 μm之厚度，此情形對應於在數量級上小於可購得之裝置之體積的體積。薄幾何形狀係重要的，此係因為薄幾何形狀允許使用薄膜金屬化來達成互連及最佳化機械設計(接下來加以描述)。處理及佈局之細節顯現於圖17至圖19中。 圖11a及圖20呈現由用作結構性橋接器或電互連件之蜿蜒蛇形形狀帶連接的、轉移至薄的預應變之PDMS薄片(~400 μm厚)的μ-ILED陣列之光學影像、示意性說明、掃描電子顯微鏡(SEM)影像及機械結構有限元素模型化。此處且如下文所描述，裝置係串聯連接(圖18a)，以使得全部裝置一起接通及關斷；單一出故障裝置導致整個陣列之故障。該等互連件係由金屬薄膜組成，其中頂部及底部上的光界定之環氧樹脂層使金屬位於中性機械平面處。該等橋接器為類似的，但無金屬。詳細幾何形狀顯現於圖19中。釋放預應變產生蜿蜒蛇形中之非共平面佈局(經由受控非線性屈曲回應)，如圖11a之左側圖框中所展示(~20%預應變)。圖11a之右側圖框及插圖分別呈現代表性μ-ILED之示意性說明及放大光學影像。此等設計選擇係藉由經由對完整系統之三維有限元素模型化(3D-FEM)的機械結構之仔細研究而獲悉；此等設計選擇表示矽電路及μ-ILED之設計選擇之高度最佳化型式。該等結果允許實現在大尺度單軸、雙軸、剪切及其他混合變形模式期間的穩定及穩固操作，如下文所描述。 圖20a及圖21a分別展示在單軸伸展(~60%)之前(左側)及之後(右側)的鄰近μ-ILED及藉由~20%雙軸預應變形成之非共平面蜿蜒蛇形互連件的傾斜視圖掃描電子顯微鏡(SEM)影像及對應光學顯微鏡影像。鄰近像素之間的分離以可自預應變及所施加應變預期的量改變，其中蜿蜒蛇形中之平面內與平面外構形改變之組合以避免該等μ-ILED之位置處之任何顯著應變的方式適應所導致的變形。詳言之，3D-FEM模型化結果(圖20b)展現金屬互連件及μ-ILED中之峰值應變，該等峰值應變為所施加應變的1/300以下(圖21c展示對應於圖21b的沿著對角線方向之~59%伸展的類似結果)。圖11b及圖22呈現6×6 μ-ILED陣列沿著水平方向(左側)及對角線方向(右側)之二維平面內伸展。在圖11b及圖22之暗及亮(無外部照明之情況及具有外部照明之情況)影像中以及在電流-電壓(I-V)特性(圖11c之左側圖框)中清楚地顯而易見所有裝置之均勻及恆定操作特性。根據伸展之前及伸展之後的鄰近像素之內邊緣之分離計算的所施加應變達到分別沿著水平方向及對角線方向之~48%及~46%。甚至在沿著水平方向的75%伸展達100000個循環之後，I-V特性亦不變(圖11c之右側圖框)。 單軸伸展及壓縮為最簡單的變形模式之一。所關心之其他變形模式包括雙軸變形模式、剪切變形模式及有關變形模式。圖11d至圖11g及圖23之結果示範了所報告之設計經由由氣動壓力誘發之大應變而允許此等種類之運動的能力，該等大應變係藉由支撐類似於圖11b之陣列的陣列的薄(500 μm)PDMS隔膜之膨大達成。經由注射器在用作裝置的安裝台的特別設計之氣缸中注入空氣會使最初扁平的陣列(圖11d之頂部圖框)變形成氣球形狀(圖11d之底部圖框)。圖11e展示在具有外部照明之情況下在操作期間處於「扁平」狀態(頂部)及「膨大」狀態(底部)之四個像素。以此方式誘發之面積膨脹可達到~85%而無任何裝置故障。在扁平狀態與膨大狀態之間I-V特性亦不展示明顯差異(圖11f)。3D-FEM用以模型化圓形彈性體隔膜之膨大誘發之變形，該隔膜具有與實驗中相同之厚度(500 μm)及直徑(20 mm)，但無安裝之μ-ILED陣列。如圖11g及圖23c中所說明，當膨大至8.3 mm之高度時，圓周應變與經向應變皆達到~37.3%，與圖11d之底部圖框中之情形相同。圖11e之底部圖框之系統中的裝置之經量測位移指示~36%之應變，該等應變可比得上由3D-FEM計算之值。此觀測暗示一重要結論：藉由此處報告之設計，該等陣列提供對軟的彈性體隔膜支撐件之可忽略的機械加載，此與由最佳化的非共平面蜿蜒蛇形提供之極低有效模數一致。 螺旋狀扭轉(圖12a)提供所關心的另一良好界定之變形模式。此處，除軸向及寬度方向上之伸展/壓縮之外，亦發生大剪切應變。此狀況下之裝置測試結構係由轉移至無預應變之PDMS帶之3×8 μ-ILED陣列組成(細節參見圖24a)。具有外部照明(左側)及無外部照明(右側)(圖12a)情況下之扁平變形、360°及720°扭轉變形之光學影像展現均勻及不變的發射。此等應變導致蜿蜒蛇形之平面外運動，如圖12b及圖24b中所展示。該等μ-ILED保持附接至PDMS基板(歸因於該等μ-ILED之強結合)。電量測結果指示在不同扭轉角度下(圖12c)及在不同疲勞測試階段之類似I-V特性，如圖24c中所展示。圖12d呈現藉由3D-FEM在具有0.7 mm之厚度的PDMS帶之表面處評估的以下各種應變分量之分佈：軸向伸展(左側圖框)、寬度伸展(中間圖框)及剪切(右側圖框)。(對於360°扭轉，參見圖25)。該等結果示範了PDMS表面經歷極端的軸向/寬度伸展變形與剪切變形，其中剪切佔優勢，且對於720°扭轉達到~40%之值。關於圖11d及圖11g之狀況，裸PDMS基板之應變分佈可提供關於系統的合理良好估計。此等受控之單軸(圖11b)、雙軸(圖11d)及扭轉(圖12a)模式暗示適應任意變形之能力。作為兩個實例，圖12e及圖12f展示伸展至鉛筆之尖端上及纏繞至棉花擦拭棒上之兩種狀況。牽拉至鉛筆上之6×6 μ-ILED陣列(紅色箭頭指示伸展方向)經歷高達~100%之局部峰值應變(根據此區中的鄰近裝置之間的距離估計)。在8×8陣列之情況下，在棉花擦拭棒上發生類似但更緩和且更加在空間上分佈的變形。在兩種狀況下，觀測及量測結果指示不變的特性、無故障，甚至在疲勞測試中亦如此(圖12g及圖26)。 允許實現此等回應之佈局之特徵為：主動式裝置之相對較小面積之覆蓋，以使得蜿蜒蛇形結構可吸收與所施加應變相關聯之大部分運動。對於特定應用而言，相關聯之缺點在於：僅整個系統之一小部分發光。可藉由由呈層壓組態之多層裝置堆疊組成的佈局(其中層之間具有合適之空間偏移)來規避此限制。圖13a中之分解圖示意性說明展示此概念(具有四層)。圖27提供細節。藉由薄PDMS塗層(~300 μm)實現整合，該等薄PDMS塗層同時用作彈性體層間介電質、囊封劑及黏著劑。此處，每一層係由一PDMS基板(300 μm厚)及一LED陣列(具有互連件之總厚度為~8 μm)組成。該四層系統(包括PDMS間層)之總厚度為~1.3 mm。來自四層系統之發射之光學影像顯現於圖13b(具有外部照明)及圖27b(無外部照明)中。圖13c展示兩層狀況，其中每一層按一不同圖案點亮。右側上之插圖說明處於彎曲狀態(彎曲半徑=2 mm)之相同系統，其中頂部及底部GaAs層中之最大應變分別僅為0.006%及0.007%，如由3D-FEM模擬(圖28)展示。該等PDMS間層限制了蜿蜒蛇形之運動，但限制量僅輕微減少總的可變形性。可藉由使囊封劑之模數最小化而使自由移動之範圍最大化。此處，以一比率混合PDMS以產生~0.1 MPa之楊氏模數，以保持未經囊封狀況之伸展性的幾乎~90%。 該等有利機械特性使得可整合至與習知光電器材不相容之多種基板上。作為示範，在織物布樣(圖29a)、樹葉(圖29c)、紙張薄片(圖13d)、鋁箔片(圖13e)及氣球導管(圖13f)上建置μ-ILED裝置。在所有狀況下，轉移印刷成功地將該等裝置遞送至此等具有薄(~50 μm)PDMS塗層之基板，該等薄PDMS塗層用作平坦化及應變隔離層及用作黏著劑。針對每一狀況之彎曲及摺疊測試指示在變形狀態下的穩固操作。對於織物、葉片及紙張，用實驗方法探索的最小彎曲半徑分別為4 mm、2.5 mm及400 μm。針對織物、葉片及紙張分別使用1.2 MPa、800 μm，23.5 MPa、500 μm，600 MPa及200 μm之楊氏模數及厚度的理論模型化展示：在GaAs中之應變保持比其破壞應變(~1%)小得多(甚至當彎曲半徑等於基板厚度時亦如此)之意義上，織物、葉片及紙張可完全摺疊。在無由PDMS提供之應變隔離的情況下，織物仍可摺疊，但葉片及紙張僅分別可彎曲至1.3 mm及3.5 mm之最小半徑。發生此結果係因為：PDMS之楊氏模數(0.4 MPa)比葉片及紙張之楊氏模數小得多(亦即，應變隔離)，而PDMS與織物之楊氏模數更類似。可適應隨機起皺(包括具有向內及向外彎曲之多方向摺疊)，如在紙張及鋁箔(~30 μm)上之裝置中顯而易見的。在後者狀況之影像中(圖13e)，皺紋之數量密度達到~200/cm2 ，同時近似曲率半徑小至150 μm(關於額外影像、I-V特性曲線圖、疲勞測試結果及此等基板之表面構形，參見圖29至圖34)。 安裝於在其他方面習知的導管氣球之表面上的μ-ILED陣列(圖13f)允許實現高度局部化的光動力學藥物遞送以選擇性地治療多種管腔內腫瘤及心血管病症(包括動脈粥樣硬化斑病變)。動脈組織之光電治療術(例如，斑塊之穩定)及光譜特徵化表示其他用途。薄紗線及纖維表示具有生物醫學重要性之其他基板(歸因於薄紗線及纖維作為縫合線及植入物之用途，如接下來所描述)。圖13g及圖13h呈現具有蜿蜒蛇形金屬橋接器之一μ-ILED陣列(1×8)及具有長(1.25 cm×185 μm)金屬互連件之單一μ-ILED裝置的影像，該μ-ILED陣列與該單一μ-ILED裝置皆在安裝至圓柱形支撐件上之可撓性薄(~8 μm)帶上。圖13i展示有關系統，該等系統係由在紗線片上及纏繞一棒並繫結於紐結(插圖)中的μ-ILED陣列組成。圖32a至圖32c提供具有不同厚度之習知紗線的額外影像。探索分別具有~0.7 mm、~2.5 mm及~0.7 mm、~0.3 mm之直徑的耐綸紗線(圖13i)及棉花紗線(圖32a至圖32c)。整合在此等與其他小基板上為對轉移印刷之尋常技術的挑戰。實情為，以避免使用單獨轉移印模及相關聯的對準及接觸方面之困難的方式在玻璃載體基板之上捲動紗線(參見圖32d至圖32e)。如圖13i中清楚地說明，先前所描述之最佳化機械設計使得此等系統能夠扭轉、彎曲及繫結成紐結而不會影響操作，甚至在用PDMS囊封時亦如此。圖13i之主圖框及插圖圖框之近似最小彎曲半徑分別為~3 mm及~0.7 mm。 圖14a示範了類似圖13i中之彼等裝置之裝置作為動物模型中之發光縫合線的用途，該發光縫合線係用習知縫合針以自初始切口(上部左側)開始至三個縫綴完成(下部左側)的方式來操縱；(圖32f展示用類似裝置以類似方式縫合之切開紙片)。此狀況下的1×4 μ-ILED陣列操作而無任何故障，此情形部分歸因於如先前所描述之有利機械結構，而且歸因於作為周圍組織及相關聯之生物流體的軟的彈性體及生物相容性障壁的完全囊封PDMS層。此層防止裝置降級及經由周圍生物流體或至組織之電短路；此層之低模數避免了總的機械結構之任何顯著變更，如上文所描述。圖14a中之圖框展示皮下部署之陣列中的少數μ-ILED，及在皮膚之外表皮層上的其他μ-ILED(影像中之白色及藍色箭頭分別對應於位於皮下及表皮上之像素。黃色虛線箭頭醒目提示縫綴方向。)。此等發光(「光子」或「發光」)縫合線可用於加速癒合及用於生命徵象或生理參數(諸如，血液加氧及灌注)之轉導器。或者，對於較長期可植入應用，皮下μ-ILED可克服散射限制且將活體內照明引入至深層組織。此途徑可藉由允許實現深層組織病理學之即時評估同時允許在可程式化陣列中精確地遞送輻射而產生與基於光纖探針之醫學光譜方法之能力互補的能力。此等裝置可以條帶或紗線之幾何形狀或薄片之幾何形狀形成。作為後者之實例，圖14b及圖S17之左側圖框分別展示以下μ-ILED陣列之製造程序的示意性分解圖及說明：在塗佈有黏著層(環氧樹脂)的聚對苯二甲酸伸乙酯(PET；Grafix DURA-RAR，厚度為50 μm)膜之薄片上且在頂部及底部用PDMS囊封的5×5 μ-ILED陣列。連接至陣列之周邊處之金屬墊的薄(~500 μm)陶瓷絕緣金線提供對外部電源供應器之存取。圖14c呈現動物模型之圖片，其中皮下植入之裝置與下伏肌繫直接接觸(細節參見方法章節)。插圖展示植入之前的相同裝置。對於在此處報告之電流位準下的連續操作，可估計在組織處幾攝氏度的峰值溫度增加。短脈衝模式操作可進一步使發生不利熱效應之可能性最小化，而且同時允許使用對相位敏感之偵測技術來進行日益複雜之診斷、成像及生理監視。 此等應用中的μ-LED技術之使用要求整合式光子結構以用於透射/收集光及/或用於光學感測表面黏合事件或局部折射率之改變。在此內容脈絡中，電漿子晶體表示一可用類別之組件(特別可用於後者之目的)。圖15概述經照明感測器裝置，該經照明感測器裝置將薄的模製電漿子晶體與μ-LED陣列以帶狀格式組合，該經照明感測器裝置可直接整合於適合用於靜脈內(IV)遞送系統中之可撓性管道上以用於監視目的。圖15a提供系統之分解圖示意性說明。電漿子結構由濺鍍沈積於薄聚合物膜上之均勻Au層(50 nm)組成，該薄聚合物膜係使用軟微影技術而壓紋有圓柱孔(亦即，凹陷)之正方形陣列，如圖15b及圖15c中所說明。使Au之起伏幾何形狀(深度為~200 nm；孔徑為~260 nm；間距為~520 nm；參見圖15c，及圖15d之插圖)及厚度最佳化，以在μ-LED之發射波長下產生與表面黏合事件或周圍折射率之變化相關聯的透射之可量測改變。全光譜回應顯現於圖34中。圖15d提供使用光譜儀在相關波長範圍內針對不同周圍流體量測的透射率資料(細節參見下文)。完成的微感測器裝置顯現於圖15e及圖15f中。隨著不同流體流經管道，來自該等μ-LED且穿過整合式電漿子晶體之光之量改變，從而提供對折射率之高度敏感的定量量測。與基於來自在硬質基板上、浸沒於大量流體中且用習知的實驗室規模光譜儀探測的對應電漿子結構之資料(圖34及圖35)的計算相比較，圖15g之資料展示代表性的整合於管子上的裝置之回應。此種系統可用於連續監視營養物(諸如，此處所說明之葡萄糖)、或如下文所說明之聚乙二醇(PEG)、或用於臨床醫學之其他相關生物材料之劑量。 μ-IPD與此等感測器之整合可產生完整的有功能之系統。為了示範此類型之能力以及另一應用實例，建置一可撓性短程近接感測器，該近接感測器可安裝於機器零件或機器人操縱器上或用於儀測外科手術手套中。此裝置利用可伸展格式之μ-ILED與μ-IPD之共整合，該共整合提供光源及量測來自近接物件之背向散射的能力兩者。可使此背向散射之強度與距物件之距離相關。該等μ-IPD使用反向偏壓之GaAs二極體作為自該等μ-ILED發射之光的有功能但效率低之偵測器。整合式系統之示意圖顯現於圖16a中。圖16b及圖16c展示此類型之系統，其具有μ-ILED及μ-IPD之4×6陣列、整合至乙烯手套之指尖區上。如預期的，在該等μ-IPD處量測之光電流隨著距物件之距離減小而單調地增加，如圖16c之插圖中針對不同反向偏壓電壓(-10、-5及0 V)所展示。圖36a提供μ-IPD之I-V特性。亦可使用諸如圖13d中所呈現之堆疊幾何形狀的堆疊幾何形狀，如圖36b至圖36e中所展示。類似於此處所描述之其他裝置，用PDMS囊封使系統防水。圖16d之左側圖框及右側圖框展示在浸沒於肥皂水中之前及之後的乙烯手套上之4×6 μ-ILED陣列的影像。顯而易見陣列中之所有裝置的均勻光發射特性。甚至在於鹽水溶液(~9%)中操作歷時3小時(圖16e)及在此溶液中浸沒達1000個循環(圖37)之後，I-V特性亦不變，從而提供了此裝置在體內或在用於外科手術程序期間的可維持性。 總之，此處所描述的在機械結構、高填充因數多層佈局及生物相容性設計方面之進展提供了在無機光電器材方面之重要的不尋常能力，如藉由成功整合至各種類別之基板上及藉由在用於生物醫學及機器人應用之代表性裝置中使用所示範。方法 。刻劃用於 μ-ILED 及 μ-IPD 之磊晶半導體材料 。對於μ-ILED及μ-IPD之製造，製程以磊晶膜開始，該等磊晶膜包括量子井結構(4×(6-nm厚之Al0.25 Ga0.25 In0.5 P型障壁/6-nm厚之In0.56 Ga0.44 P型井)/6-nm厚之Al0.25 Ga0.25 In0.5 P型障壁)及在GaAs晶圓上之下伏Al0.96 G0.04 As犧牲層。細節顯現於圖17a中。經由SiO2 之硬式光罩用Cl2 /H2 進行的感應耦合電漿反應式離子蝕刻(ICP-RIE；Unaxis SLR 770系統)形成低至Al0.96 G0.04 As之溝槽，以按大小為100 μm×100 μm之正方形的6×6或8×8或3×8或1×4陣列刻劃活性材料。接下來，以光微影方式在每一正方形之四個拐角處界定光阻結構，以在用稀氫氟(HF，Transene，USA)酸(去離子水(DI): 49% HF酸=1:100)移除Al0.96 G0.04 As期間將磊晶層固持至下伏GaAs晶圓。在玻璃基板上製造具有蜿蜒蛇形互連件之呈網設計的 μ-ILED 及 μ-IPD 陣列 。將根據上文所描述之程序形成的磊晶材料之經釋放正方形轉移印刷至玻璃基板上，該玻璃基板自頂部至底部塗佈有以下各層：光可界定環氧樹脂(SU8-2；Microchem.；1.2 μm厚)、聚醯亞胺(PI；Sigma-Aldrich；1.2 μm厚)，及聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA A2；Microchem.；100 nm厚)。接下來，旋轉澆鑄另一環氧樹脂層(SU8-2，2.0 μm)，且接著藉由反應式離子蝕刻(RIE；PlasmaTherm 790系列)移除除正方形之側壁之外的每一處的該環氧樹脂層，以減少在曝露底部n-GaAs層以用於達成n型接點之蝕刻製程(第1步驟：H3 PO4 : H2 O2 : DI=1 : 13 : 12歷時25秒/第2步驟：HCl : DI=2 : 1歷時15秒/第3步驟：H3 PO4 : H2 O2 : DI=1 : 13 : 12歷時24秒)的第1步驟期間部分地移除底部n-GaAs層之可能性。接下來，旋轉澆鑄另一環氧樹脂層(1.2 μm厚)且進行光圖案化，以僅曝露頂部p-GaAs及底部n-GaAs之特定區，從而提供對藉由電子束蒸鍍而沈積且藉由光微影及蝕刻而圖案化之金屬接點(非歐姆接觸)及互連線(Cr/Au，30 nm/300 nm)的接取。此等線串聯連接一給定列中之裝置，且並聯連接鄰近列中之裝置。最後的旋轉澆鑄之環氧樹脂層(2.5 μm)將裝置及金屬互連件置放為靠近中性機械平面。接下來，藉由RIE(氧電漿，20 sccm，150毫托，150 W，40分鐘)移除未受SiO2 遮罩層(150 nm厚)保護之區中的下伏聚合物層(環氧樹脂/PI/PMMA)。用經緩衝的氧化物蝕刻劑濕式蝕刻剩餘SiO2 曝露該等金屬墊以用於進行電探測，藉此完成對具有蜿蜒蛇形互連件之μ-ILED(及/或μ-IPD)陣列之處理。將可伸展裝置陣列轉移印刷至所關心基板 。在75℃下用丙酮溶解上文所描述的結構之PMMA層歷時10分鐘將互連之裝置陣列自玻璃基板釋放。將陣列提至扁平彈性體印模上且接著將Cr/SiO2 (3 nm/30 nm)層選擇性地蒸鍍至裝置之背側上，使得可強力黏著至PDMS薄片或條帶或至塗佈有PDMS之其他基板。對於圖11d之PDMS氣球，藉由使氣球部分地膨大而施加預應變，繼之以轉移印刷該等μ-ILED，且接著釋放氣球(使氣球塌陷)。對於小基板，使用滾筒印刷技術。細節參見下文。伸展測試及電特徵化 。使用能夠沿著x、y及對角線方向施加應變的手動控制之機械台的定製總成執行伸展測試。對於疲勞測試，一個循環對應於變形至特定位準且接著返回至未變形狀態。將每一疲勞測試執行高達1000個循環，至類似於各種圖中所展示之彼等應變的應變位準。使用探測台(4155C；Agilent)藉由在伸展、彎曲或扭轉的同時直接接觸金屬墊來進行電量測。對於圖12d，該量測係使用結合至μ-ILED陣列之金屬墊的引出導線來執行。用於量測6×6、8×8及3×8陣列之典型電壓掃描範圍分別為0~60 V、0~80 V及0~90 V。動物實驗 。依照核准之動物協定執行所有程序。用氯胺酮/甲苯噻嗪混合物之腹膜內注入麻醉雌性Balb/c小鼠。藉由眼瞼及脫癮反射監視麻醉之深度以證實動物已到達麻醉之「第3級」。一旦動物被輕微麻醉，便剃淨背部且在切口位點處用70%乙醇繼之以必達淨外科手術擦洗液(betadine surgical scrub)清洗。將先前植入物自小鼠移除且根據核准協定對動物施安樂死。為了確認縫合線在真實條件中之效能，用定製16-規格針閉合在外科手術期間切開之切口，且用發光縫合線執行三遍以密封創口。接著藉由驗證該等μ-ILED之適當操作來測試縫合線。對於植入物，在小鼠之背側上執行切口且跨越肌肉組織上方之真皮層(外層及皮下組織)執行縫合。製造塑膠上之薄電漿子晶體 。使用軟微影技術在澆鑄至聚(對苯二甲酸伸乙酯)薄片上的光可固化聚胺基甲酸酯(PU，NOA 73，Norland Products)之薄層上形成表面起伏結構。濺鍍沈積(5毫托Ar環境；AJA濺鍍系統)均勻的薄(~50 nm)金層後完成製造。選擇起伏之幾何形狀及金之厚度，以使在該等μ-ILED之發射波長下的電漿子晶體之效能最佳化。對電漿子晶體之透射性質之光譜量測 。使用在正常入射透射模式下操作之Varian 5G UV-Vis-NIR光譜光度計量測透射光譜，無溫度控制。將流槽安裝於電漿子晶體之上，且用注射泵(Harvard Apparatus)以0.2 mL/分鐘之流動速率注入具有不同濃度/折射率之葡萄糖水溶液。在該過程期間收集在355至1400 nm之波長範圍內的透射光譜，以監視多個電漿子回應方面之改變。此資料用於最佳化晶體之佈局的過程中，且用於解譯用可撓性、經照明且整合於管子上的感測器收集之量測結果。製造及測試可撓性、經照明電漿子晶體感測器 。用於在管子(Tygon R-3603，內徑及外徑分別為：0.318 mm及0.476 mm)上整合電漿子晶體與μ-ILED光源之程序以以下操作開始：藉由在管子中切割開口而形成接觸窗，以允許實現管子中之流體與電漿子晶體之直接接觸。將晶體之壓紋側置放為面向下與窗相抵，且接著用透明黏著帶密封。接下來，在該帶及管道之鄰近區上塗佈薄PDMS層，作為與電漿子晶體對準的轉移印刷之可伸展μ-ILED陣列的結合層。此步驟完成整合製程。用置放於管道之相反側上的單獨的商業Si光偵測器(ThorLabs，型號DET110)收集來自裝置之光。以10 kHz之速率對來自偵測器之輸出數位取樣。對於每一記錄資料點使用6秒之平均時間。像片 。圖11a及圖13e中之影像為組合影像，以消除焦點失調(out-focused)區。使用具有佳能MP-E 1-5倍微距鏡頭之佳能1Ds Mark III以不同焦深拍攝數十張圖片，且在軟體「helicon focus」中將彼等所拍攝圖片合併，以自若干部分聚焦之影像產生完全聚焦之影像。圖標題 。圖11. μ-ILED陣列之裝置佈局及其對單軸及氣球形狀雙軸伸展的回應。圖11a，在薄(~400 μm)PDMS基板上的具有非共面蜿蜒蛇形橋接器的6×6 μ-ILED陣列(100 μm×100 μm，及2.5 μm厚，呈間距為~830 μm之互連陣列)之光學影像(左側圖框)。具有囊封之代表性裝置之示意性說明(右側)及對應像片(插圖)。圖11b，一可伸展6×6 μ-ILED陣列之光學影像，該圖展示處於不同單軸施加應變(左側頂部：0%，左側底部：沿著水平方向之48%，右側頂部：0%，右側底部：沿著對角線方向之46%)下的均勻發射特性。圖11c，在b中所展示之應變組態下量測的此陣列之電流-電壓(I-V)特性(左側)，及針對沿著水平方向伸展至75%之不同循環的在20 μA電流下之電壓(右側)。圖11d，呈扁平組態(頂部)及處於由氣動壓力誘發之半球狀氣球狀態(底部)的薄(~500 μm)PDMS隔膜上之可伸展μ-ILED陣列(6×6)的傾斜(左側)視圖光學影像。圖11e，自頂部檢視的圖11d之放大圖。黃色虛線框醒目提示與雙軸應變相關聯之尺寸改變。圖11f，處於扁平狀態及膨大狀態的陣列之I-V特性。圖11g，藉由3D-FEM判定的經向應變及圓周應變之分佈。 圖12. 在尖端上μ-ILED陣列對扭轉及伸展的回應。圖12a，在具有外部照明之情況下(左側)及在無外部照明之情況下(右側)收集的扭轉成不同角度(0°(扁平)、自頂部至底部360°及720°)的PDMS帶上之μ-ILED陣列(3×8)的光學影像。圖12b，扭轉成360°時的陣列之SEM影像。蜿蜒蛇形互連件移動至平面外(紅色框)以適應所誘發的應變。圖12c，扭轉達各種量(0°(扁平)、360°及720°)的陣列之I-V特性。圖12d，藉由3D-FEM針對扭轉至720°判定的軸向(左側)、寬度(中心)及剪切(右側)應變的分佈。圖12e，在具有外部照明之情況下(左側)及在無外部照明之情況下(右側)收集的在鉛筆之尖端上緊致地伸展的μ-ILED陣列(6×6)的光學影像。白色箭頭指示伸展之方向。圖12f，在棉花擦拭棒頭上纏繞及向下伸展之可伸展8×8陣列的光學影像。插圖影像係在無外部照明之情況下獲得。圖12g，在變形之前(初始)、期間(變形)及之後(釋放)的圖12e中之陣列的I-V特性。插圖提供在不同數目個變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓之曲線圖。 圖13. 用於在各種不尋常基板上之高效面積覆蓋及整合的μ-ILED陣列的多層層壓組態。圖13a，藉由多層層壓形成之堆疊裝置的示意性分解圖說明。圖13b，具有層間偏移之4×4陣列之四層堆疊的光學影像，該等層間偏移經設計以使互連線與該等μ-ILED之位置的重疊最小化。該等影像展示不同數目個層在操作中時的發射(第1層接通，第1層及第2層接通，第1層、第2層及第3層接通，及第1層、第2層、第3層及第4層接通)。圖13c，8×8陣列之兩層堆疊的光學影像，其中不同層在操作中。插圖展示在兩層皆接通之情況下處於彎曲狀態(彎曲半徑~2 mm)的裝置。圖13d，在操作期間處於摺疊狀態(彎曲半徑~400 μm)的一片紙張上的一μ-ILED陣列(8×8)的光學影像。插圖展示處於扁平狀態之裝置。圖13e，處於褶皺狀態下的一片鋁箔上之6×6陣列的影像。插圖展示處於扁平狀態之裝置。圖13f，處於膨大狀態(插圖)及塌陷狀態的導管氣球上之6×6陣列的影像。圖13g，在硬質塑膠管子(直徑為~2.0 mm)上的具有蜿蜒蛇形互連件的薄的(~8 μm)窄的(820 μm)μ-ILED條帶(1×8)的影像(左側)。插圖展示單一像素之放大圖。圖13h，纏繞玻璃管子(直徑為~5.0 mm)的具有直互連件的由一隔離之μ-ILED組成的薄條帶LED裝置(右側)。插圖提供放大圖。圖13i，分別為纏繞玻璃管子(直徑為~1.4 mm，左側圖框)及處於紐結狀態(插圖)的~700 μm直徑纖維上的具有蜿蜒蛇形金屬橋接器的1×8陣列的影像，其擱置於硬幣(美分)上以設定比例。 圖14. μ-ILED系統在生物醫學中之應用可能性的示範。圖14a，具有習知縫合針的在動物模型中示範的在紗線(直徑為~700 μm)上的由1×4 μ-ILED陣列組成的發光縫合線。該等影像自左側頂部圖框起按順時針方向分別對應於：處於關斷狀態之一縫綴、處於接通狀態之一縫綴之後、兩個縫綴之後，及三個縫綴之後。黃色箭頭指示縫合方向。圖14b，在塗佈有黏著劑之薄PET膜(50 μm厚)上的μ-ILED陣列(5×5)的示意性分解圖說明。頂部及底部上的PDMS層提供軟的彈性體囊封，該囊封提供生物相容性及對生物流體及周圍組織的極佳障壁。圖14c，在皮膚下及肌肉組織之上植入有此陣列的動物模型的影像。插圖展示植入之前的裝置。 圖15. 基於與μ-LED陣列整合的薄的模製電漿子晶體的折射率微感測器，該等折射率微感測器呈帶狀格式、直接整合於適合用於靜脈內(IV)遞送系統中之可撓性管道上。圖15a，感測器/管子系統之示意性分解圖。圖15b，在纏繞圓柱形支撐件之塑膠基板上的薄的模製電漿子晶體，該圖展示歸因於繞射之色彩。圖15c，此晶體之表面的原子力顯微鏡影像。圖15d，藉由商業光譜儀在與藉由紅色μ-LED照明相關的波長範圍內收集的正常入射透射光譜。圖15e，整合於可撓性塑膠管子(Tygon)上、在鋼筆之尖端旁的感測器的影像。插圖展示在整合μ-ILED之前的電漿子晶體的背側。圖15f，自裝置之μ-ILED側檢視的整合於管子上的感測器的影像，其中管子中具有不同流體。圖15g，當一序列葡萄糖水溶液穿過時來自在與管子整合時操作之代表性感測器的量測結果(頂部)。底部圖框展示依據葡萄糖濃度的自μ-ILED透射穿過電漿子晶體且在管子之相反側上用矽光電二極體量測的光之百分比增加。該等計算係基於使用大量溶液及商業光譜儀評估的單獨習知電漿子晶體之回應。 圖16. 基於安裝於乙烯手套之指尖上的μ-ILED及μ-IPD陣列的可伸展光學近接感測器。圖16a，用以產生薄的可伸展光學近接感測器的μ-ILED及μ-IPD之共整合2×6陣列的示意性說明。圖16b，安裝於乙烯手套之指尖區上的感測器的影像。圖16c，轉移印刷於乙烯手套之指尖區上的具有蜿蜒蛇形金屬橋接器的μ-ILED陣列(4×6)的光學影像。插圖展示針對不同反向偏壓及不同電壓的依據感測器與物件(白色濾紙)之間的距離的光電流的曲線圖。圖16d，左側圖框及右側圖框對應於浸沒於肥皂水中之前及之後的影像。圖16e，在於鹽水溶液(~9%)中操作歷時不同浸沒時間之後的與圖16c中所展示之μ-ILED陣列相同的μ-ILED陣列的IV特性。接觸方案 。此處，使用簡單的金屬(Cr/Au)至經摻雜GaAs接觸，代替歐姆接觸。為達成改良之電特性，可實施金屬互連件至GaAs之習知歐姆接觸。為了形成歐姆接觸，可使用一系列金屬堆疊，繼之進行適當退火(在此論文中，n歐姆接觸金屬：Pd/Ge/Au，繼之以在175℃下退火歷時1小時，p歐姆接觸金屬：Pt/Ti/Pt/Au)，此情形導致可獲得較低輸出電壓(take-off voltage)，如圖38a中所展示。長期操作 。使用在薄PDMS塊上的串聯連接之兩個LED裝置測試長期操作，在恆定電流模式(0.75 mA)下執行。兩個裝置在連續操作歷時100個小時期間皆展示穩固及可靠效能，而不影響I-V特性(如圖38b中所展示)。氣球變形之 FEM 模擬 。圖39a說明用於使圖11之PDMS氣球膨大且轉移印刷至PDMS氣球上的機械結構模型。半徑為r的最初扁平的圓形薄膜(初始狀態，圖24a之上部左側圖框)在其外邊界處被固定，且藉由空氣而膨大至高度為h之球冠(膨大狀態，圖39a之右側圖框)。球體之半徑為R=(h2 +r2 )/(2h)。在轉移印刷期間將球冠往下按且使其成為扁平化的，如圖39a之下部左側圖框中所展示(印刷時狀態)。在膨大期間沿著經向方向的變形係均勻的，而所有質點在印刷期間垂直地向下移動。因此，對於在初始狀態下距膜中心距離為x0 的點，在膨大狀態下其位置改變成距膜中心x1 (圓弧距離為s1 )，且接著在印刷期間的狀態下改變成x2 ，其中s1= (Rx0 /r) arcsin(r/R)且x1= x2 =R sin[(x0 /r) sin-1 (r/R)]。此等給出膨大狀態之經向應變及圓周應變為：， (S1)。 (S2) 印刷期間之狀態下的經向應變及圓周應變由下式給出：， (S3)。 (S4) 使用有限元素法(FEM)來研究此過程，以便確認上述解析模型。膨大狀態之經向應變及圓周應變的輪廓分別顯現於圖39b之上部左側圖框及下部左側圖框中。在圖39b之右側圖框中將該等結果與等式(S1)及(S2)之解析解比較，且該等比較展示良好一致。因此，可使用解析式：等式(S1)及(S2)來預測處於不同膨大下之PDMS應變，且進一步估計氣球表面上之裝置之應變。圖39c展示印刷時狀態之經向應變(上部左側圖框)及圓周應變(下部左側圖框)之輪廓，及與來自等式(S3)與(S4)之解析解的比較(右側圖框)。該等解析解再次與FEM模擬極其一致，而無任何參數擬合。各種基板上之 LED 之彎曲 。如圖40中所說明，LED由多個層組成，該等層具有為h1 =3.5 μm、h2 =2.5 μm、h3 =1.2 μm及h4= 1.2 μm之厚度，且楊氏模數為ESU8 =5.6 GPa、EGaAs =85.5 GPa且EPI= 3.2 GPa。將此等層模型化為具有等效拉伸及彎曲勁度的複合樑(composite beam)。PDMS應變隔離層具有h5 =50 um之厚度及EPDMS =0.4 MPa之楊氏模數。對於織物而言，基板之楊氏模數Esub 及厚度H為1.2 MPa及0.8 mm，對於落葉而言，楊氏模數Esub 及厚度H為23.5 MPa及0.5 mm，且對於紙張而言，楊氏模數Esub 及厚度H為600 MPa及0.2 mm。應變隔離模型因而分別對完全摺疊之織物、葉片及紙張給予GaAs中的極小的最大應變：0.043%、0.082%及0.23%。最小彎曲半徑與對應基板厚度H相同，亦即，對於織物、葉片及紙張分別為800 μm、500 μm及200 μm。對於Al箔基板，當GaAs中之應變達到1%時，獲得最小彎曲半徑為139 μm。 在無PDMS應變隔離層之情況下，將LED及基板模型化為複合樑。藉由下式給出中性軸之位置(自頂面量測)：。 GaAs中之最大應變為，其中Rb 為彎曲半徑。因此，基板上之LED陣列之最小彎曲半徑為，其中=1%為GaAs之破壞應變。對於織物基板，即使當基板完全摺疊時，GaAs中之最大應變亦僅為0.34%，此情形給予與0.8 mm之厚度相同的最小彎曲半徑。對於落葉及紙張，最小彎曲半徑為1.3 mm及3.5 mm。圖標題 。圖17. 磊晶層之示意性說明(a)，及在轉移印刷之後的在載體玻璃基板上之μ-ILED陣列的製造程序(b)。 圖18. (a)塗佈有聚合物層(環氧樹脂/PI/PMMA)之處置型玻璃基板上的6×6 μ-ILED的示意性說明(左側圖框)及對應顯微鏡影像(頂部右側圖框)及SEM影像(底部右側圖框)。(b)藉由用於轉移印刷之PDMS印模拾取的6×6 μ-ILED陣列的示意性說明(左側圖框)及對應顯微鏡影像(頂部右側圖框)及光學影像(底部右側圖框)。用於進行Cr/SiO2 (厚度：3 nm/30 nm)之選擇性沈積的遮蔽罩覆蓋軟的彈性體PDMS印模上的已擷取陣列。(c)轉移印刷至預應變之薄(厚度：~400 μm)PDMS基板之示意性說明(左側圖框)，及預應變之薄PDMS基板上的經轉移μ-ILED陣列的顯微鏡影像(頂部右側圖框)及SEM影像(底部右側圖框)。預應變值為~20%。 圖19. (a)指示關鍵尺寸中之一些尺寸的頂部囊封層的示意性說明。(b)島狀物處之橫截面結構的示意性說明，其中每一層具有近似厚度。插圖對應於在轉移印刷至具有~20%之預應變的薄PDMS基板之後的μ-ILED陣列的SEM影像。(c)金屬互連橋接器處之橫截面結構的示意性說明，其中每一層具有近似厚度。 圖20. (a)在沿著水平方向伸展(紅色箭頭)之前(左側，藉由~20%預應變形成)及之後(右側)的鄰近μ-ILED(黃色虛線框)的傾斜視圖SEM影像。(b)針對對應於(a)中之圖框之狀況藉由3D-FEM所判定的應變分佈。黑色外形線指示在鬆弛預應變之前的裝置及蜿蜒蛇形之位置。 圖21. (a)在沿著水平方向向外伸展之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的具有蜿蜒蛇形橋接器設計之μ-ILED陣列中的兩個像素的光學顯微鏡影像。上部及下部影像展示在發光關斷(上部)及接通(下部)狀態下的光學顯微照片。鄰近像素之間的距離顯現於下部影像中且用於計算所施加應變。下部影像係在無外部照明之情況下獲得。(b)在沿著對角線方向向外伸展之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的μ-ILED陣列中之兩個像素的光學顯微照片影像。(c)在沿著對角線方向向外伸展時的FEM模擬(左側圖框)，及GaAs作用島狀物中之應變輪廓(頂部右側圖框)及金屬橋接器中之應變輪廓(底部右側圖框)。 圖22. 處於與圖11b中之應變環境相同的應變環境下的在具有外部照明之情況下的具有蜿蜒蛇形網設計的6×6 μ-ILED陣列的光學影像。 圖23. (a)處於接通狀態的在薄PDMS基板上之8×8 μ-ILED陣列的光學影像，其處於與圖11d之底部左側圖框中之變形條件相同種類的變形條件下。(b)處於「扁平」狀態(左側圖框)及「膨大」狀態(右側圖框)且無外部照明之情況下的與圖11d相同之陣列的俯視光學影像。(c)圖11d之右側圖框之FEM結果的空間分佈及根據等式(S1)及(S2)計算的解析解。 圖24. (a)整合於薄PDMS基板上的3×8 μ-ILED陣列的示意性說明，該陣列具有詳細尺寸(上部圖框：該等μ-ILED在PDMS供體基板上之配準(registration)，下部圖框：經印刷之3×8 μ-ILED陣列的整個視圖)。頂部插圖表示在轉移印刷之前的在處置型玻璃基板上的此μ-ILED陣列的光學顯微鏡影像。(b)圖12b中之SEM影像的放大圖。白色虛線矩形醒目提示非共平面橋接器結構。(c)針對每一360°扭轉循環的在20 μA電流下之電壓。 圖25. 扭轉了360°之PDMS基板的軸向應變(頂部)、寬度應變(中心)及剪切應變(底部)之FEM應變輪廓。 圖26. 如圖12e中所展示之6×6 μ-ILED陣列的疲勞測試結果。(a)依據變形循環的6×6 μ-ILED陣列之I-V特性曲線。(b)在高達1000次的變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓的曲線。每一變形狀態與圖12e中所展示之變形狀態大致相同。 圖27. (a)描述圖13b之狀態的堆疊裝置之示意性說明。(b)在無外部照明之情況下收集的如圖13b中所展示之堆疊裝置的光學影像。 圖28. (a)彎曲成2 mm之曲率半徑的堆疊陣列中之兩層系統(如圖13c中所展示)的應變分佈。黑色虛線矩形示範μ-ILED之位置。(b)μ-ILED島狀物中之GaAs層中的應變分佈。 圖29. (a)處於彎曲及接通狀態(彎曲半徑為~4.0 mm)的整合於織物上的具有蜿蜒蛇形金屬互連件的6×6 μ-ILED陣列的光學影像。插圖展示處於扁平及關斷狀態之裝置。(b)處於彎曲狀態的此陣列之I-V特性曲線。插圖提供在不同數目個彎曲變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓之曲線圖。(c)處於彎曲及接通狀態的整合於落葉上的具有人類圖案的8×8 μ-ILED陣列的光學影像。插圖影像係在具有外部照明之情況下獲得。(d)在如圖29c中所展示之彎曲狀態下的I-V特性之曲線。(e)處於摺疊及接通狀態的整合於紙張上之μ-ILED陣列的光學影像。(f)處於適度褶皺狀態的與圖13e中所展示之μ-ILED陣列相同的μ-ILED陣列的光學影像。插圖表示處於接通狀態的鄰近四個像素的顯微鏡影像。 圖30. (a)處於扁平狀態(圖13d插圖)及摺疊狀態(圖13d)的整合於紙張上之6×6 μ-ILED陣列的I-V特性的曲線。(b)處於扁平狀態(圖13e插圖)及褶皺狀態(圖13e之中心圖框)的整合於鋁箔上的6×6 μ-ILED陣列的I-V特性曲線。(c)如圖29e中所展示之6×6 μ-ILED陣列的疲勞測試。依據變形循環的整合於紙張上之μ-ILED陣列的I-V特性曲線(左側圖框)。在高達1000次的變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓的曲線(右側圖框)。(d)如圖29f中所展示之6×6 μ-ILED陣列的疲勞測試。依據變形循環的整合於鋁箔上之μ-ILED陣列的I-V特性曲線(左側圖框)。在高達1000次的變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓的曲線(右側圖框)。 圖31. 在塗佈薄PDMS層之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的諸如織物(a)、鋁箔(b)、紙張(c)及落葉(d)之各種基板的SEM影像。 圖32. 整合於可撓性紗線上的具有長的直互連件之單一μ-ILED的光學影像，紗線之直徑分別為~2.5 mm直徑(a)及~0.7 mm直徑(b)。(c)分別處於彎曲狀態及未變形狀態(插圖)的整合於~300 μm寬紗線上的具有長互連件之單一LED裝置的光學影像。(d)描述「捲動方法」之示意性說明。(e)使用用於印刷之捲動方法而整合於玻璃管子上的具有蜿蜒蛇形橋接器互連件之4×6 μ-ILED陣列的光學影像。(f)在紙張中有切口的使用安裝於紗線上之μ-ILED陣列以用於輻射療法的縫合線示範(紗線直徑~700 μm)。 圖33. 如圖14b及圖14c中所描述的可植入μ-ILED陣列之囊封的示意性說明。 圖34. (a)用習知光譜儀(Ocean Optics, USA)量測的單一μ-ILED之光強度光譜。(b)用習知光譜儀(CARY, Varian, USA)量測的穿過電漿子奈米孔陣列的百分比透射光譜。(c)藉由將(a)中之單一LED強度與(b)中之%透射率相乘而計算的在相關波長範圍內穿過電漿子奈米孔陣列之透射光強度光譜。 圖35. (a)在一序列PEG(聚乙二醇)水溶液穿過時來自在與管子整合時操作之代表性感測器的量測結果(頂部)。(b)依據PEG濃度的自μ-ILED透射穿過電漿子晶體且在具有矽光電二極體之管子之相反側上量測的光之百分比增加。(c)隨著不同葡萄糖及PEG濃度而變的折射率改變。 圖36. (a)在光學近接感測器與如圖16a至圖16c中所解釋之接近物件之間的不同距離時的光電二極體之I-V特性曲線。(b)依據堆疊裝置中處於負偏壓下之第1層(μ-ILED陣列)之電流位準的第2層(光電二極體陣列)之I-V特性曲線。(c)依據堆疊裝置中之μ-ILED之操作電流的堆疊於6×6 μ-ILED陣列層上的6×6 μ-PD陣列之光電流的曲線。(d)依據堆疊裝置中之裝置與漸近物件之間的距離的6×6光電二極體陣列之電流-電壓特性曲線。在6×6 μ-ILED陣列處於發光狀態期間(μ-ILED陣列之操作電流：3 mA)，6×6 μ-PD陣列之電壓範圍為0 V至-10 V。(e)依據漸近物件與μ-PD之間的距離而對圖36d之重新繪製。 圖37. 在不同浸沒時間的與圖16c中所展示之μ-ILED陣列相同之μ-ILED陣列的IV特性。 圖38. (a)在具有所施加歐姆接觸之情況下及無所施加歐姆接觸之情況下的個別像素之照度(L)-電流(I)-電壓(V)量測之結果。(b)在不同操作時間之後量測的用以產生20 μA之電流的所施加電壓。插圖提供在不同操作時間時的I-V特性。 圖39. (a)PDMS膜之膨大及曬版之解析模型的示意性說明。(b)膨大狀態之經向應變(上部左側)及圓周應變(下部左側)的FEM輪廓，及其與根據等式(S1)及(S2)計算之解析解的比較。(c)印刷時狀態之經向應變(上部左側)及圓周應變(下部左側)的FEM輪廓，及其與等式(S3)及(S4)之解析解的比較(右側圖框)。 圖40. 基板上之μ-ILED之橫截面的示意性說明。 參照案 Reuss, R. H.等人之Macroelectronics: perspectives on technology and applications. Proc. IEEE. 93, 1239-1256 (2005)。 Forrest, S. R. 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Med. 2, 24ra22。 美國專利第7,705,280號、第7,195,733號、第7,557,367號、第7,622,367號及第7,521,292號。 美國專利申請公開案第2009/0199960號、第2007/0032089號、第2008/0108171號、第2008/0157235號、第2010/0059863號、第2010/0052112號、第2010/0002402號、第2010/0283069號及第2010/0121420號。 國際專利申請公開案第WO 2007/016524號、第WO 2009/114115號、第WO 2009/155397號及第WO 2009/076088號。 歐洲專利及專利申請公開案第EP 1467224號。 關於引用方式之併入及變化的聲明 貫穿本申請案之所有參照案(例如，包括已頒予或已授予之專利或等效物之專利文件；專利申請公開案；及非專利文獻文件或其他原始材料(source material)；)特此以全文引用的方式併入本文中，就仿佛個別地以引用的方式併入本文中一般，在至少部分地與本申請案中之揭示內容一致的程度上併入每一參照案(例如，將部分不一致之參照案的除了部分不一致之部分之外的部分以引用的方式併入本文中)。 說明書中所提及的所有專利及公開案指示熟習本發明所屬之技術者的技能水準。本文中所引證的參照案以全文引用的方式併入本文中，以指示目前技術狀態(在一些狀況下，根據其申請日期)，且意欲在需要時可在本文中使用此資訊以排除(例如，放棄)先前技術中之特定實施例。舉例而言，當主張化合物時，應理解，先前技術中已知之化合物(包括本文中所揭示之參照案中(尤其在所參考之專利文件中)所揭示的特定化合物)不意欲包括於申請專利範圍中。 當在本文中揭示取代基群組時，應理解，彼等群組中之所有個別成員及可使用該等取代基形成之所有子群組及類別係分別揭示的。當在本文中使用馬庫西群組(Markush group)或其他分群時，群組中之所有個別成員及群組的可能的所有組合及子組合意欲個別地包括於本發明中。如本文中所使用，「及/或」意謂一清單中藉由「及/或」分離之項目中之一個項目、所有項目或任一組合皆包括於該清單中；例如，「1、2及/或3」等效於「1」或「2」或「3」或「1及2」或「1及3」或「2及3」或「1、2及3」。 除非另有敍述，否則可使用所描述或舉例說明之組成項之每個調配物或組合來實踐本發明。材料之特定名稱意欲為例示性的，此係因為已知一般熟習此項技術者可以不同方式來對相同材料命名。一般熟習此項技術者將瞭解，不同於特別舉例說明的彼等方法、裝置元件、起始材料及合成法的方法、裝置元件、起始材料及合成法亦可用於本發明之實踐中，而無須進行過度的實驗。任何此等方法、裝置元件、起始材料及合成法之所有技術中已知之功能等效者皆意欲包括於本發明中。無論何時在說明書中給定一範圍(例如，溫度範圍、時間範圍或組合物範圍)，所有中間範圍及子範圍以及該等給定範圍中所包括之所有個別值皆意欲包括於本發明中。 如本文中所使用，「包含」與「包括」、「含有」或「藉由…特徵化」同義，且為包括性的或開放性的，且不排除額外的、未陳述之元件或方法步驟。如本文中所使用，「由…組成」排除請求項元件中未指定的任何元件、步驟或成份。如本文中所使用，「基本上由…組成」不排除不顯著影響申請專利範圍之基礎及新穎特性的材料或步驟。應理解，本文中關於術語「包含」之任何陳述(尤其在組合物之組份的描述中或在裝置之元件的描述中)包含基本上由所陳述組份或元件組成及由所陳述組份或元件組成的彼等組合物及方法。可在不存在本文中未特別揭示之任何一或多個元件、一或多個限制的情況下實踐本文中適當地說明性描述之本發明。 已使用之術語及陳述式用作描述術語且並非限制性的，且在使用此等術語及陳述式中不存在排除所展示及描述之特徵或其部分之任何等效物的意圖，但應認識到，在所主張的本發明之範疇內，各種修改係可能的。因此，應理解，雖然已藉由較佳實施例及可選特徵特別地揭示本發明，但熟習此項技術者可採用本文中所揭示之概念的修改及變化，且此等修改及變化應視為在如由附加申請專利範圍界定的本發明之範疇內。
5‧‧‧生物醫學裝置
10‧‧‧縫合線
20‧‧‧外表面
30‧‧‧可選可伸展或可撓性基板
40‧‧‧可伸展或可撓性電子電路
41‧‧‧無機半導體元件
45‧‧‧可伸展或可撓性傳導元件
46‧‧‧電極
50‧‧‧障壁層
51‧‧‧中性機械表面
52‧‧‧外表面
60‧‧‧控制器
70‧‧‧有線或無線通信線
200‧‧‧組織
210‧‧‧創口
400‧‧‧島狀物/島狀物結構
410‧‧‧橋接器/橋接器結構
500‧‧‧可撓性或可伸展LED陣列
600‧‧‧外壁
601‧‧‧流體遞送監視器裝置
602‧‧‧管子/中性機械表面
610‧‧‧電漿子晶體
620‧‧‧可撓性或可伸展基板
630‧‧‧偵測器
640‧‧‧流動方向
700‧‧‧物件
701‧‧‧近接感測器裝置
703‧‧‧中性機械表面
710‧‧‧可撓性或可伸展光偵測器陣列
720‧‧‧裝置
730‧‧‧電磁輻射
740‧‧‧經反射、散射或發射之電磁輻射
圖1提供一生物醫學裝置之側視平面圖，該生物醫學裝置包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路； 圖2提供一生物醫學裝置之俯視平面圖，該生物醫學裝置包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路，其中該縫合線閉合組織中之創口； 圖3提供一生物醫學裝置之一部分的俯視平面圖，該生物醫學裝置包含一安裝於縫合線上之可伸展或可撓性電子電路； 圖4提供一可撓性或可伸展電子電路之俯視平面圖，該可撓性或可伸展電子電路包含電子互連之島狀物及橋接器結構之一陣列； 圖5A提供可撓性或可伸展電子電路之偏移及堆疊陣列的側視平面圖，且圖5B提供可撓性或可伸展電子電路之相同偏移及堆疊陣列的俯視平面圖； 圖6提供一流體遞送監視器裝置之側視平面圖，該流體遞送監視器裝置包含一可撓性或可伸展電子電路； 圖7提供一近接感測器裝置之側視平面圖，該近接感測器裝置包含一可撓性或可伸展led陣列及一可撓性或可伸展光偵測器陣列； 圖8提供一使用生物醫學裝置之創口治療方法的流程圖，該生物醫學裝置包含一縫合線，該縫合線具有一可撓性或可伸展LED陣列以用於將創口曝露至電磁輻射； 圖9提供一製造縫合線之方法的流程圖，該方法包含將無機半導體元件捲動或轉移印刷至一可撓性或可伸展紗線上且用一障壁層囊封該等無機半導體元件； 圖10提供一治療生物環境中之組織之方法的流程圖，該方法包含使組織與一生物醫學裝置接觸，該生物醫學裝置包含一縫合線及一可撓性或可伸展電子電路； 圖11a提供一μ-ILED陣列之光學影像(左側)及一單一μ-ILED元件之示意性說明(右側)及對應像片(插圖)。圖11b提供一可伸展μ-ILED陣列之光學影像。圖11c提供展示一μ-ILED陣列在不同應變組態下之電流-電壓(I-V)特性(左側)及針對不同伸展循環的在20 μA電流下之電壓(右側)的資料。圖11d提供呈扁平組態(頂部)及處於由於氣動壓力誘發之半球狀氣球狀態(底部)的薄PDMS隔膜上之一可伸展μ-ILED陣列的光學影像。圖11e提供自頂部檢視的圖11d之放大圖。圖11f提供展示處於扁平狀態及膨大狀態的陣列之I-V特性的資料。圖11g提供展示3D-FEM結果的資料； 圖12a提供在具有外部照明之情況下(左側)及在無外部照明之情況下(右側)收集的扭轉成不同角度的PDMS帶上之一μ-ILED陣列的光學影像。圖12b提供扭轉成360°時的陣列之SEM影像。圖12c提供展示扭轉了各種量的陣列之I-V特性的資料。圖12d提供展示3D-FEM模型化結果的資料。圖12e提供在具有外部照明之情況下(左側)及在無外部照明之情況下(右側)收集的在鉛筆之尖端上伸展的一μ-ILED陣列的光學影像。白色箭頭指示伸展之方向。圖12f提供在棉花擦拭棒頭上向下纏繞及伸展之一可伸展μ-ILED陣列的光學影像；插圖影像係在無外部照明之情況下獲得。圖12g提供展示在變形之前(初始)、變形期間(變形)及變形之後(釋放)的圖12e中之陣列之I-V特性的資料；插圖提供在不同數目個變形循環之後量測的產生20 μA之電流所需的電壓的曲線圖； 圖13a提供藉由多層層壓形成之堆疊裝置的示意性分解圖說明。圖13b提供μ-ILED之四層堆疊的光學影像。圖13c提供μ-ILED之兩層堆疊的光學影像。圖13d提供處於摺疊狀態的一片紙張上之μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示處於扁平狀態的裝置。圖13e提供處於褶皺狀態的一片鋁箔上之μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示處於扁平狀態的裝置。圖13f提供處於膨大狀態(插圖)及塌陷狀態的導管氣球上之μ-ILED陣列的光學影像。圖13g提供硬質塑膠管子上之μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示單一ILED之放大圖。圖13h提供纏繞一玻璃管子的具有直互連件的隔離之μ-ILED的光學影像；插圖提供放大圖。圖13i提供纏繞玻璃管子之纖維上的μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示處於紐結狀態的纖維上之μ-ILED陣列的影像； 圖14a提供具有一習知縫合針的在動物模型中之一發光縫合線的光學影像。圖14b提供塗佈有黏著劑之薄膜上的μ-ILED陣列的示意性分解圖說明。圖14c提供在皮膚下及肌肉組織上方植入有一μ-ILED陣列的動物模型的光學影像；插圖展示植入之前的裝置； 圖15a提供可撓性電漿子晶體裝置的示意性說明。圖15b展示纏繞圓柱形支撐件之塑膠基板上的薄的模製電漿子晶體的光學影像。圖15c提供電漿子晶體之表面的原子力顯微鏡影像。圖15d提供展示在與μ-LED對電漿子晶體之照明相關的波長範圍內收集的透射光譜的資料。圖15e提供整合於可撓性管子上、在鋼筆之尖端旁的感測器的光學影像；插圖展示在整合μ-ILED之前的電漿子晶體的背側。圖15f提供可撓性電漿子晶體裝置之光學影像，其中管子中具有不同流體。圖15g提供展示在一序列流體穿過時來自感測器之量測結果的資料(頂部)；底部圖框展示自μ-ILED透射穿過電漿子晶體之光的百分比增加； 圖16a提供基於μ-ILED及μ-IPD陣列之可伸展光學近接感測器的示意性說明。圖16b提供安裝於乙烯手套之指尖區上的可伸展光學近接感測器的光學影像。圖16c提供轉移印刷於乙烯手套之指尖區上的μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示依據感測器與物件之間的距離的光電流的曲線圖。圖16d提供在浸沒於肥皂水中之前(左側)及之後(右側)的安裝於乙烯手套之指尖區上的可伸展光學近接感測器的光學影像。圖16e提供展示在於鹽水溶液中歷時不同浸沒時間的操作之後μ-ILED陣列之I-V特性的資料； 圖17a提供一μ-ILED元件之示意性說明及組合物。圖17b提供展示載體玻璃基板上之μ-ILED陣列之製造程序的示意性說明； 圖18a、圖18b及圖18c提供在轉移印刷期間之裝置的示意性說明(左側圖框)及對應顯微鏡影像(頂部右側圖框)及SEM影像(底部右側圖框)； 圖19a提供可撓性裝置的示意性說明。圖19b提供島狀物處之橫截面結構的示意性說明；插圖展示在轉移印刷至薄PDMS基板之後的μ-ILED陣列之SEM影像。圖19c提供金屬互連橋接器處之橫截面結構的示意性說明； 圖20a提供在沿著水平方向伸展之前(左側)及之後(右側)的鄰近μ-ILED的SEM影像。圖20b提供展示藉由3D-FEM判定之應變分佈的資料； 圖21a及圖21b提供在沿著水平方向向外伸展之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的具有蜿蜒蛇形橋接器設計之μ-ILED陣列中的兩個像素的光學顯微鏡影像。圖21c提供展示FEM模擬之結果的資料； 圖22提供一6×6 μ-ILED陣列的光學影像； 圖23a及圖23b提供薄PDMS基板上的一8×8 μ-ILED陣列的光學影像。圖23c提供展示FEM計算之結果的資料； 圖24a提供整合於薄PDMS基板上的一3×8 μ-ILED陣列的示意性說明；插圖表示在轉移印刷之前的在處置型玻璃基板上之此μ-ILED陣列的光學顯微鏡影像。圖24b展示圖12b中之SEM影像的放大圖。圖24c提供展示在疲勞測試期間針對每一360°扭轉循環的在20 μA電流下之電壓的資料； 圖25提供展示扭轉了360°之PDMS基板的軸向應變(頂部)、寬度應變(中心)及剪切應變(底部)之FEM應變輪廓之結果的資料； 圖26a提供展示依據變形循環的一6×6 μ-ILED陣列之I-V特性的資料。圖26b提供展示在疲勞測試期間產生20 μA之電流所需的電壓的資料； 圖27a提供堆疊裝置的示意性說明。圖27b提供在無外部照明之情況下收集的堆疊裝置之光學影像； 圖28a提供展示彎曲成2 mm的曲率半徑的一堆疊陣列中之兩層系統的應變分佈的資料。圖28b提供展示一μ-ILED島狀物之層中的應變分佈的資料； 圖29a提供處於彎曲及接通狀態的整合於織物上之6×6 μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示處於扁平及關斷狀態的裝置。圖29b提供展示處於彎曲狀態的此陣列之I-V特性的資料；插圖提供在疲勞測試期間產生20 μA之電流所需的電壓的曲線圖。圖29c提供處於彎曲及接通狀態的安裝於落葉上之8×8 μ-ILED陣列的光學影像；插圖影像係在具有外部照明之情況下收集。圖29d提供展示在如圖29c中所展示之彎曲狀態下的I-V特性的資料。圖29e提供處於摺疊及接通狀態的整合於紙張上之一μ-ILED陣列的光學影像。圖29f提供褶皺Al箔上之μ-ILED陣列的光學影像；插圖展示處於接通狀態的四個鄰近像素的顯微鏡影像； 圖30a提供展示處於扁平及摺疊狀態的整合於紙張上之6×6 μ-ILED陣列的I-V特性的資料。圖30b提供展示處於扁平及褶皺狀態的整合於Al箔上之6×6 μ-ILED陣列之I-V特性的資料。圖30c提供展示依據變形循環的整合於紙張上之μ-ILED陣列之I-V特性(左側)及在疲勞測試期間產生20 μA之電流所需的電壓(右側)的資料。圖30d提供展示依據變形循環的整合於Al箔上之μ-ILED陣列之I-V特性(左側)及在疲勞測試期間產生20 μA之電流所需的電壓(右側)的資料； 圖31a提供在塗佈以一薄PDMS層之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的織物之SEM影像。圖31b提供在塗佈以一薄PDMS層之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的Al箔之SEM影像。圖31c提供在塗佈以一薄PDMS層之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的紙張之SEM影像。圖31d提供在塗佈以一薄PDMS層之前(左側圖框)及之後(右側圖框)的落葉之SEM影像； 圖32a、圖32b及圖32c提供整合於可撓性紗線上之μ-ILED的光學影像。圖32d提供描述用於轉移印刷之「捲動方法」的示意性說明。圖32e提供使用用於印刷之捲動方法而印刷於玻璃管子上的一4×6 μ-ILED陣列的光學影像。圖32f提供展示在紙張中之切口處使用安裝於紗線上之μ-ILED陣列的縫合線示範的光學影像； 圖33提供一可植入μ-ILED陣列之囊封的示意性說明； 圖34a提供展示單一μ-ILED之光強度光譜的資料。圖34b及圖34c提供展示依據與電漿子晶體接觸之流體之組合物的穿過電漿子晶體裝置的百分比透射及透射光強度的資料； 圖35a、圖35b及圖35c提供來自可撓性電漿子感測器裝置之資料，展示依據與電漿子晶體接觸之流體之組合物的所偵測強度及折射率的改變； 圖36a提供展示在光學近接感測器與漸近物件之間的不同距離時光電二極體之I-V特性的資料。圖36b提供展示第2層(一μ-IPD陣列)之I-V特性的資料。圖36c提供展示依據堆疊裝置中之μ-ILED之操作電流的堆疊於一6×6 μ-ILED陣列層上的6×6 μ-IPD陣列之光電流的資料。圖36d提供展示依據裝置與堆疊裝置中之漸近物件之間的距離的一6×6光電二極體陣列之電流-電壓特性的資料。圖36e提供依據漸近物件與μ-IPD之間的距離的圖36d之重新繪製圖； 圖37a及圖37b提供展示不同浸沒時間時一μ-ILED陣列之IV特性的資料； 圖38a提供展示在施加有歐姆接觸之情況下及未施加歐姆接觸之情況下的個別像素之照度(L)-電流(I)-電壓(V)量測之結果的資料。圖38b提供展示在不同操作時間之後量測的用以產生20 μA之電流的所施加電壓的資料； 圖39a提供PDMS膜之膨大及曬版(printing-down)之解析模型的示意性說明。圖39b及圖39c提供FEM模型之結果；及 圖40提供基板上之μ-ILED之橫截面的示意性說明。

Claims (67)

  1. 一種流體遞送監視器，其包含： 用於遞送一流體之一管子； 一可撓性或可伸展電漿子晶體裝置，其保形地定位於該管子之一表面上，該可撓性電漿子晶體裝置包含： 由一第一可撓性或可伸展基板支撐之一可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列，該可撓性或可伸展LED陣列包含複數個無機LED，該複數個無機LED具有小於或等於100 μm之一平均厚度，該可撓性或可伸展LED陣列產生電磁輻射；及 一電漿子晶體，該電漿子晶體由一第二可撓性或可伸展基板支撐且經定位為與該可撓性或可伸展LED陣列光學連通以接收該電磁輻射之至少一部分，其中該電漿子晶體透射該電磁輻射之至少一部分，藉此產生經透射之電磁輻射；及 一偵測器，其經定位為與該電漿子晶體光學連通以接收該經透射之電磁輻射之至少一部分。
  2. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體經定位為與該流體實體接觸。
  3. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體不與該流體實體接觸。
  4. 如請求項3之流體遞送監視器，其進一步包含定位於該電漿子晶體與該流體之間的一障壁。
  5. 如請求項4之流體遞送監視器，其中該管子包含該障壁。
  6. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展LED陣列包含複數個AlInGaP LED。
  7. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展LED陣列進一步包含在該複數個無機LED之上的一囊封層，該囊封層防止該流體直接接觸該複數個無機LED。
  8. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子容納該可撓性電漿子晶體裝置。
  9. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該偵測器偵測該經透射之電磁輻射之一強度。
  10. 如請求項9之流體遞送監視器，其中依據時間而偵測該強度。
  11. 如請求項9之流體遞送監視器，其中依據該經透射之電磁輻射之波長而偵測該強度。
  12. 如請求項9之流體遞送監視器，其中依據該經透射之電磁輻射透射穿過的該電漿子晶體之一位置而偵測該強度。
  13. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電磁輻射及該經透射之電磁輻射係獨立地選自由以下各者組成之群：紅外線電磁輻射、可見光電磁輻射、紫外線電磁輻射及此等之任何組合。
  14. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該等無機LED各自具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。
  15. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該第一可撓性或可伸展基板及該第二可撓性或可伸展基板為一共同可撓性或可伸展基板。
  16. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子為可撓性或可伸展的。
  17. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子具有在100 μm至10 mm之範圍內選擇的一外徑。
  18. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子具有在100 μm至10 mm之範圍內選擇的一內徑。
  19. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子具有一奈米結構化或圖案化表面。
  20. 如請求項19之流體遞送監視器，其中該奈米結構化或圖案化表面容納該可伸展或可撓性LED陣列或該陣列之一組件。
  21. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體為一模製結構。
  22. 如請求項21之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體係藉由複本模製或奈米壓印微影而形成。
  23. 如請求項19之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體包含該奈米結構化或圖案化表面，且該管子包含該第二可撓性或可伸展基板。
  24. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體及該第二可撓性或可伸展基板包含一單式結構。
  25. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展電漿子晶體裝置經製造至該可撓性管子中。
  26. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展電漿子晶體裝置經複本模製至該可撓性管子中。
  27. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展LED陣列進一步包含由該第一可撓性或可伸展基板或該第二可撓性或可伸展基板支撐之一或多個無機半導體元件。
  28. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該複數個無機LED各自獨立地選自由以下各者組成之群：AlInGaP LED、GaN LED、堆疊之無機LED、併有一磷光體之無機LED，及此等之任何組合。
  29. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該複數個無機LED各自獨立地產生以下各者：紅外線電磁輻射、可見光電磁輻射、紫外線電磁輻射、寬頻帶電磁輻射或窄頻帶電磁輻射。
  30. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該複數個無機LED各自獨立地產生具有在100 nm至5000 nm之範圍內選擇的波長的一電磁輻射。
  31. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該管子經定位為與一患者或受試者流體連通。
  32. 如請求項31之流體遞送監視器，其中該流體經遞送至該患者或受試者或被自該患者或受試者抽出。
  33. 如請求項31之流體遞送監視器，其中該管子包含一生物相容性材料。
  34. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該可撓性或可伸展LED陣列係藉由轉移印刷而裝配。
  35. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體係藉由轉移印刷而裝配。
  36. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體係藉由複本模製而形成。
  37. 如請求項1之流體遞送監視器，其中該電漿子晶體係藉由奈米壓印微影而形成。
  38. 一種用於監視在一管子中流動之一流體的方法，該方法包含： 使該流體流經該管子； 在該管子之一表面上保形地提供一可撓性或可伸展電漿子晶體裝置，其中該可撓性或可伸展電漿子晶體裝置包含： 由一第一可撓性或可伸展基板支撐之一可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列，該可撓性或可伸展LED陣列包含複數個無機LED，該複數個無機LED具有小於或等於100 μm之一平均厚度，該可撓性或可伸展LED陣列產生電磁輻射；及 一電漿子晶體，該電漿子晶體由一第二可撓性或可伸展基板支撐且經定位為與該可伸展微尺度LED陣列光學連通以接收該電磁輻射之至少一部分，且其中該電漿子晶體透射該電磁輻射之至少一部分，藉此產生經透射之電磁輻射； 使該經透射之電磁輻射之至少一部分穿過該流動流體；及 用一偵測器偵測穿過該流動流體的該經透射之電磁輻射之至少一部分，藉此監視該流動流體。
  39. 如請求項38之方法，其中該偵測步驟包含偵測該經透射之電磁輻射之一強度。
  40. 如請求項39之方法，其中依據時間而偵測該強度。
  41. 如請求項40之方法，其中依據該經透射之電磁輻射之波長而偵測該強度。
  42. 如請求項39之方法，其中依據該經透射之電磁輻射透射穿過的該電漿子晶體之一位置而偵測該強度。
  43. 如請求項39之方法，其進一步包含自該強度判定該流動流體之一性質的步驟。
  44. 如請求項43之方法，其中該流動流體之該性質係選自由以下各者組成之群：該流動流體之一折射率、該流動流體之一組合物、該流動流體中的一醫藥組合物之一存在或不存在、該流體中的一醫藥組合物之一濃度、該流動流體之一密度、該流體之一流動速率，及此等之任何組合。
  45. 一種用於感測一生物環境之近接感測器，其包含： 一可撓性或可伸展基板； 由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列，每一可撓性或可伸展LED陣列包含一或多個無機LED，該一或多個無機LED具有小於或等於100 mm之一平均厚度； 由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列，每一可撓性或可伸展PD陣列包含一或多個無機半導體元件，該一或多個無機半導體元件具有小於或等於100 mm之一平均厚度；及 一或多個障壁層，該一或多個障壁層至少部分地囊封該一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列及該一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列，其中該障壁層防止來自該生物環境之水接觸該一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列之該等無機LED之至少一部分及該一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列之該等無機半導體元件之至少一部分。
  46. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個無機LED各自獨立地選自由以下各者組成之群：AlInGaP LED、GaN LED、堆疊之無機LED、併有一磷光體之無機LED，及此等之任何組合。
  47. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個無機LED各自獨立地產生以下各者：紅外線電磁輻射、可見光電磁輻射、紫外線電磁輻射、寬頻帶電磁輻射或窄頻帶電磁輻射。
  48. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個無機LED各自獨立地產生具有在100 nm至5000 nm之範圍內選擇的波長的一電磁輻射。
  49. 如請求項45之近接感測器，其中該可撓性或可伸展PD陣列包含一或多個無機LED，該一或多個無機LED具有小於或等於100 μm之一平均厚度且在反向偏壓模式下操作。
  50. 如請求項45之近接感測器，其中該可撓性或可伸展PD陣列包含一或多個GaAs二極體。
  51. 如請求項45之近接感測器，其中該近接感測器進一步包含在該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之至少一部分之上的一囊封層，其中該囊封層防止水接觸該等無機LED之至少一部分。
  52. 如請求項45之近接感測器，其中該近接感測器進一步包含在該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之至少一部分之上的一囊封層，其中該囊封層防止水接觸該等無機半導體元件之至少一部分。
  53. 如請求項45之近接感測器，其中該等無機LED各自具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。
  54. 如請求項45之近接感測器，其中該等無機PD各自具有在250 nm至1000 μm之範圍內選擇的一或多個橫向尺寸。
  55. 如請求項45之近接感測器，其中該近接感測器進一步包含藉由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個無機半導體元件。
  56. 如請求項45之近接感測器，其中該可撓性或可伸展基板包含一外科手術手套。
  57. 如請求項56之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列定位於該外科手術手套之一指尖區上。
  58. 如請求項45之近接感測器，其中該可撓性或可伸展基板包含一外科手術器具。
  59. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上最接近於彼此。
  60. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上彼此實體接觸。
  61. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列經定位為在該可撓性或可伸展基板上彼此重疊。
  62. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列在該可撓性或可伸展基板上彼此在空間上分離達一距離，該距離係在10 nm至10 mm、100 nm至1 mm或1 μm至100 μm之範圍內選擇。
  63. 如請求項45之近接感測器，其中該近接感測器進一步包含一障壁層，該障壁層囊封該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之至少一部分、該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之至少一部分，或該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列兩者之至少部分，該障壁層包含一生物可再吸收材料、一生物相容性材料或生物可再吸收材料與生物相容性材料之一組合。
  64. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列、該一或多個可撓性或可伸展PD陣列或該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列兩者經定位為最接近於該近接感測器之一中性機械表面。
  65. 如請求項45之近接感測器，其中該一或多個可撓性或可伸展LED陣列、該一或多個可撓性或可伸展PD陣列或該一或多個可撓性或可伸展LED陣列與該一或多個可撓性或可伸展PD陣列兩者經定位為距該近接感測器之一中性機械表面達一距離，該距離係在0 nm至100 μm之範圍內選擇。
  66. 一種用於感測一生物環境中之兩個物件之間的一距離的方法，該方法包含以下步驟： 提供具有一第一表面之一第一物件； 在該第一表面上提供一近接感測器，該近接感測器包含： 一可撓性或可伸展基板； 由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展發光二極體(LED)陣列，每一可撓性或可伸展LED陣列包含一或多個無機LED，該一或多個無機LED具有小於或等於100 μm之一平均厚度；及 由該可撓性或可伸展基板支撐之一或多個可撓性或可伸展光偵測器(PD)陣列，每一可撓性或可伸展PD陣列包含一或多個無機半導體元件，該一或多個無機半導體元件具有小於或等於100 μm之一平均厚度； 一或多個障壁層，該一或多個障壁層至少部分地囊封該一或多個可撓性或可伸展LED陣列及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列，其中該障壁層防止水接觸該一或多個可撓性或可伸展LED陣列之該等無機LED之至少一部分及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列之該等無機半導體元件之至少一部分； 將一電流、電壓或電磁能提供至該一或多個可撓性或可伸展LED陣列，藉此自該一或多個可撓性或可伸展LED陣列產生電磁輻射； 在距該第一物件達該距離處提供一第二物件，該第二物件經定位為與該一或多個可撓性或可伸展LED陣列中之至少一者及該一或多個可撓性或可伸展PD陣列中之至少一者光學連通；其中該第二物件接收該電磁輻射之至少一部分且藉此產生經散射、發射或反射之電磁輻射；及 用該一或多個可撓性或可伸展PD陣列中之該至少一者偵測該經散射、發射或反射之電磁輻射之至少一部分。
  67. 如請求項66之方法，其中該偵測步驟包含隨著該第一物件與該第二物件之間的該距離變化而監視由該一或多個可撓性或可伸展PD陣列偵測的經散射或反射之電磁輻射之一強度。
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