TW201138743A - Implantable biomedical devices on bioresorbable substrates - Google Patents

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201138743 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係屬於生物醫學裝置領域’且大體而言係關於用 於感測與目標組織相關聯之參數及/或用於致動目標組織 的可植入裝置。提供用於製造、植入及使用可植入生物醫 學裝置之方法。 本申請案主張以下各申請案之權利及以下各申請案之優 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61/3 13,397、2〇1〇年 3月17曰申請之美國臨時申請案61/314,739; 2010年12月15 曰申請之美國申請案12/968,637及2010年9月28日申請之美 國申5青案12/892,001，2010年12月15曰申請之pcT國際申 β月案PCT/US10/60425及2010年9月28曰申請之pct國際申 凊案PCT/US10/5 0468，該等申請案中之每一者特此在與本 申請案一致之範圍内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：由美國 能源部授予之第DE-FG02-07ER46471號及第DE-FG02· 91ER45439號合同，及由美國陸軍研究實驗室授予之第 W911 NF-07-1-0618號合約。美國政府具有本發明中之特 定權利。 【先前技術】 可植入生物醫學裝置具有用於一系列重要臨床應用的潛 力，該等臨床應用諸如治療及/或監視：神經性病症（例 153238.doc 201138743 如，癲癇症及帕金森氏症）、心臟病症（例如，心律不整）、 血管病症、肌肉及/或神經病症（例如，作為用於控制人造 器官之腦機介面P然而，可植入生物醫學裝置之有效使 用部分地取決於提供習知積體電路及醫學裝置之硬的平面 表面與生物系統之軟的曲線組織之間的相容性的設計策 略。克服此實體失配係重要的，此係因為形式之差異傳統 上導致生物性/非生物性介面處的低逼真度耦合，及與一 些s知可植入裝置有關之有限的長期組織健康。 在一些狀況下，改良裝置_組織耦合之嘗試由於捨棄習 知的基於矽之電子組件而改為使用展現出顯著地劣於對應 的基於單晶矽之裝置的電子性質（諸如，場效應遷移率、 接通/關斷比率等）之非晶矽有機或混合有機-無機半導體而 犧牲了電子效能。雖然此等非晶矽及基於有機之材料可能 在電子上劣於單晶矽，但其確實具有可用於生物醫學應用 之特疋性質，諸如撓曲性、化學生物相容性及（在一些狀 況下）生物降解性》 近來，若干專利及公開案已揭示可植入、生物可降解裝 置°舉例而言，國際專利申請公開案WO 2008/085904揭示 了生物可降解電子裝置，該等生物可降解電子裝置可包括 一生物可降解半導體材料及一生物可降解基板。國際專利 申請公開案W〇 2008/108838揭示了用於將流體及/或生物 材料遞送至組織之生物可降解裝置。國際專利申請公開案 WO 2 008/12 7402揭示了含有嵌入之生物材料之生物可降解 感測器。國際專利申請公開案WO 2008/103464揭示了具有 153238.doc 201138743 奈米結構化表面之醫學裝置’該等奈米結構化表面視情況 而塗佈有生物可降解聚合物。類似地，國際專利申請公開 案WO 99/45860揭示了具有生物相容性（且視情況可再吸 收）基板之裝置’該等基板具有突出物，該等突出物取決 於其間距而促進或阻止細胞黏著。 其他專利及公開案已揭示了可植入電子裝置。舉例而 言，美國專利第5,403,700號揭示了具有支撐圖案化金屬導 體之聚酿亞胺基板的裝置。美國專利第7,19〇,〇51號揭示了 使用絕緣體上矽技術製造的氣密封裝且可植入電子器件。 國際專利申請公開案W〇 2009/111641及W0 2009/114689揭 示了可伸展及可撓性電子裝置及感測器陣列。 【發明内容】 本發明提供用於生物醫學應用之可植入系統之裝置及方 法’該等應用包括在u生物環境巾對組織的活體内感 測及/或致動。在一些實施例中，例如’本發明之可植入 裝置將高效能單晶無機電子材料及/或薄電極陣列與生物 可再吸收基板組合，該等生物可再吸收基板在與—目標生 物組織接料能夠至少^分地被再吸收。纟—些實施例 中’奈米結構化單晶無機電子材料及/或薄電極陣列之併 入提供了與U生物環境的生物相容性，且提供了可用 :建立該裝置與一目標生物組織之間的保形接觸的機械性 (例如’ ’彎曲勁度、揚氏模數、曲率半徑等）及裝置屬性 (例如’可撓性、可伸展性等）。在—些實施例中，且有_ 可控制及/或可選擇再吸收率之生物可再吸收基板之併入 153238.doc 201138743 提供了一生物相容性方式，該生物相容性方式有效地部署 该可植入裝置及將該可植入裝置與一所關心生物組織介 接。在一些實施例中，例如，該可再吸收基板之至少部分 再吸收在該裝置與一目標生物組織之間建立一提供實體接 觸、電接觸、熱接觸及/或光學連通的介面。在一些實施 例中，例如，本發明之裝置併有一高度生物相容性的絲基 板，該基板在經提供為與一宽廣類別之目標組織接觸時提 供有用及可控制之再吸收率。 本發明允許實現適合於寬廣範圍之生物醫學應用的支援 一類別之可植入生物醫學系統、材料及方法的通用組織感 測及致動平台，該等生物醫學應用包括感測、電化學致 動、藥物遞送及病症之治療。奈米結構化單晶無機電子材 料或薄電極陣列與生物可再吸收基板之組合提供了抑制或 完全避免植入時的不當發炎及/或免疫反應的可植入系 統。將奈米結構化單晶矽或薄電極陣列與絲可再吸收基板 以及視情況的具有網結構之障壁層組合的實施例提供與一 寬廣類別之組織類型相容的可植入系統，該等組織類型諸 如心臟組織、腦組織、肌肉組織、神經組織、上皮組織或 血管.、且織另外，奈米結構化單晶無機電子材料或薄電極 陣列與生物可再吸收基板之組合提供了支援寬廣範圍之先 進裝置功能性的可植入系統，該等功能性包括光學、電 子、電化學及化學感測及/或致動。 本文中提供可植入生❸醫學裝置及製造及使用可植入生 物醫學裝置之方法。舉例而言’本發明之裝置可用於活體 153238.doc 201138743 内感測與目標組織及/或生物環境相關聯之一參數，諸如 化學組合物（例如，pH、離子強度、生物指標、蛋白質、 碳水化合物之存在或濃度等）、電化學參數（例如，電流或 電壓）、溫度，及/或光學參數（例如，吸收、散射等）。舉 例而言’本發明之裝置可用於活體内致動一生物環境中之 目標組織，諸如電化學致動、藥物遞送、光學致動等。亦 揭示製造一可植入生物醫學裝置之方法及將一可植入生物 醫學裝置投予至一生物環境中之一目標組織上的方法。當 將該可植入生物醫學裝置投予至目標組織上時，該可植入 生物醫學裝置之一生物可再吸收基板至少部分地再吸收至 該生物環境之周圍組織中，藉此允許構形改變以建立該可 植入生物醫學裝置與該目標組織之間的保形接觸及/或電 接觸及/或光學接觸。 此態樣之一可植入裝置包含一生物可再吸收基板；直接 地或間接地由該生物可再吸收基板支撑之-電子裝置，該 電子裝置包含複數個無機半導體組件或一電極陣列之電 極其中。亥等無機半導體組件中之至少一者具有小於或等 於1〇0微米之至少-實體尺寸；及具有-網結構之-薄（例 如’厚度小於或等於⑽微米）障壁層，該障壁層囊封該等 無機半導體組件或-電極陣列之電極之至少—部分，視情 況完全囊封該等無機半導體組件或一電極陣列之電極。視 情況’該可植入裝置進一步包含一或多個額外基板層，諸 ^一或多個額外障壁層或生物相容性層，該—或多個額外 板層k供於該生物可再吸收基板與該等無機半導體組件 153238.doc 201138743 之間，以進-步提供對該等無機半導體組件中之至少—些 無機半導體組件之囊封及/或選擇性電隔離及/或化學隔 離。 在-實施例中，例如，提供一可植入生物醫學裝置，該 可植入生物醫學裝置用於致動一生物環境中之一目標組: 或感測與該目標組織相關聯之一參數，該裝置包含：（I)— 生物可再吸收基板；（2)由該生物可再吸收基板支撐之—電 子裝置’該電子裝置包含複數個無機半導體組件，盆中該 等無機半導體組件中之至少一者具有小於或等於1〇〇微: 之至少-實體尺寸；及（3)一障壁層，該障壁層囊封該等無 機半導體組件之至少—部分；其中在與該生物環境接觸 時’該生物可再吸收基板至少部分地被再吸收，藉此建立 該可植入生物醫學裝置與該生物環境令之該目標組織之間 的保形接觸。一態樣之可植入裝置進一步包含一生物相容 性層’該生物相容性層提供於該生物可再吸收基板上，例 如，提供於該生物可再吸收基板與該電子裝置或該電子裝 置之、、且件的至y 分之間。在一實施例中，該障壁層及/ 或該生物相容性層具有支揮及/或實體接觸該裝置之該等 無機半導體組件之至少一部分的網結構。在一些實施例 中’該電子裝置由該生物可再吸收基板支撐，且與該生物 可再吸收基板實體接觸。在一些實施例中，該電子裝置由 該生物相谷性層及/或該障壁層囊封，且與該生物相容性 ㈣壁層實體㈣。在一實施例中，所有該等無 機半導體組件具有小於或等於1〇〇微米之至少一實體尺 153238.doc 201138743 寸。 在-些實施财，例如，該障壁層及視情況該生物相容 性層起作用以囊封該電子袭置之部分或全部，藉此防止電 流洩漏至該局部生物環境及/或該裝置之電短路。在一實 施例中，該障壁層及/或生物相容性層囊封該裝置之該等 無機半導體組件之至少5G%，視情況囊封該裝置之該等無 機半導體組件之至少90%，且視情況囊封該裝置之所有該 等無機半導體組件。視情況’該可植入裝置進一步包含與 該等半導體組件之至少-部分電接觸的—❹個電極，例 如，包含-生物相容性或生物可再吸收金屬之電極及/或 至少部分地且視情況完全由該障壁層、該生物可再吸收基 板及/或該生物相容性層囊封的電極。 在-實施例中，例如，提供—可植人生物醫學裝置，該 可植入生物醫學裝置用於致動—生物環境中之—目標組織 或感測與該目標組織相關聯之一參數，該裝置包含：一電 極陣列’該電極陣列包含複數個可個敎址之金屬電極， 其中每一金屬電極具有小於或等於丨〇 〇微米之至少一實體 尺寸；具有-網結構之一障壁層，其中該障壁層至少部分 地支撐該電極陣列；及一生物可再吸收基板，該生物可再 吸收基板支撐該電極陣列、該障壁層或該電極陣列與該障 壁層兩者；其中在與該生物環境接觸時，該生物可再吸收 基板至少部分地被再吸收，藉此建立該電極陣列與該生物 環境中之該目標組織之間的保形接觸。在一實施例中，該 電極陣列之該等電極之至少—部分及視情況全部電極彼此 153238.doc 201138743 實體分離。在一實施例中，該障壁層與該電極陣列之至少 一部分實體接觸，且視情況與該陣列之該等電極中之每一 者貫體接觸。在一實施例中，該生物可再吸收基板與該電 極陣列之至少一部分實體接觸，及/或與該障壁層之至少 一部分實體接觸H施例中，該陣列之該等電極令之 每-者與至少-電子互連件電接觸，該至少一電子互連件 視情況而經組態以用於接收來自該陣列之該等可個別定址 之電極的電子信號及/或將電子信號傳輸至該陣列之該等 可個別定址之電極。 Λ 此態樣之裝置可大體用於活體内生物醫學應用，包括感 測、致動、成像及/或將治療劑遞送至一局部生物環境。 在一實施例中，例如’本發明之裝置可用於進行一生物環 境中之一目標組織之電生理學量測或用於以電物理方式致 動-生物環境中之一目標組織，其中該生物環境可為一活 體内生物環境’且其中該目標組織可選自(但不限於)以下 各者：心臟組織、腦組織、肌肉組織、神經組織、上 織及血管組織。 > 該生物可再吸收基板之再吸收可用於在—給定生物環境 中部署（或以其他方式定位）、操縱及/或介接電子裝置（例 如，其一表面、一部分及/或組件）。在一些實施例中，例 如，藉由-過程使該電子裂置與一目標組織保形接觸，續 過程涉及該可再吸收基板之再吸收，例如，其中該再吸收 過程使該電子裝置與該目標組織接觸（例如，實體接觸、 電接觸、熱接觸等），且視情況，其中該再吸收過程引起 153238.doc •10· 201138743 該電子裝置之保形及/或形態改變，從而輔助介接該裝置 與該目標組織。在一些實施例中，經由一過程在一生物環 境中部署或以其他方式定位該裝置、操縱該裝置及/或將 該裝置與生物環境介接，該過程涉及該生物可再吸收基板 之完全再吸收，例如，以便提供與一目標組織實體接觸、 電接觸或光學連通之電子裝置。因此’在此態樣之一些實 施例中，該可再吸收層在部署期間充當一犧牲層，以便促 進介接該電子裝置與該目標組織。或者，在其他實施例 中，經由一過程在一生物環境中部署或以其他方式定位該 裝置、操縱該裝置及/或將該裝置與生物環境介接，該過 程涉及該生物可再吸收基板之部分而非完全再吸收，例 如，以便提供與一目標組織實體接觸、電接觸或光學連通 之電子裝置。因此，在此態樣之一些實施例中，該可再吸 收層在部署期間充當一部分犧牲層，但在使用期間保持作 為該裝置之一結構及/或功能組件。在本發明裝置及方法 中，該生物可再吸收基板之再吸收提供一最小侵襲性及/ 或生物相容性途徑，以建立該電子裝置與該目標組織之間 的保形接觸及視情況的實體接觸、保形接觸、熱接觸及/ 或電接觸。在一些實施例中，例如，該生物可再吸收基板 之部分或完全再吸收提供一選擇性地調整及/或操縱該電 子裝置之實體尺寸、構形、形態及/或形狀之方式，以便 促進建立與一目標組織之保形接觸。在一些實施例中，該 生物可再吸收基板之部分或完全再吸收提供一選擇性地調 整該可植入裝置之該化學組合物的方式，以便以—生物相 153238.doc 201138743 谷性方式建立與一目標組織保 接觸诸如以-抑制不 备免疫反應及/或發炎之方式。 本發明中之可再吸收材料之併人亦可以__促進本發明可 植入裝置及其組件之移除、生物降解及/或清除的方式來 實施。在一實施例中，本發明之一裝置具有—組合物、幾 何形狀及/或實體尺寸，以使得在該生物可再吸收基板至 少部分被再吸"，該裝置分解成由—受試者有效率地處 理=清除之片段。在一實施例中’例如，該裝置經組態以 使仟在該生物可再吸收基板至少部分被再吸收時，該裝置 分解成具有小於100微米之橫向及厚度尺寸的片段，視情 況小於10微米且視情況小於丨微米，以便促進由一受試者 處理及清除該裝置。或者，本發明包括具有電子裝置組件 之可植入裝置，在該生物可再吸收基板至少部分被再吸收 時且視情況在該生物可再吸收基板被完全再吸收時，該等 電子裝置組件保持基本上完整（例如，至少7〇%完整或視情 況至少90%完整）。本發明之此態樣之實施例可用於生物醫 學應用’在該等生物醫學應用中’該裝置經設計以便可經 由一外科手術程序移除。在一態樣中，例如，在該生物可 再吸收基板至少部分被再吸收之後，該電子裝置組件展現 出實體尺寸及/或機械性質（例如，剛度、硬度、楊氏模數 等）’以使得可在植入之後以實體方式移除該裝置（例如， 由一外科醫生）。 多種材料可用於本發明裝置之生物可再吸收基板，包括 可被有效率地處理及/或重新模型化而不會在與一生物環 153238.doc 201138743 境接觸時形成生物活性、毒性及/或有害副產物的材料。 用於該生物可再吸收基板之可用材料包括，例如，生物聚 合物（例如，蛋白質、肽、碳水化合物、聚核苷酸等）、合 成聚合物、蛋白質、多醣、絲、聚（甘油-癸二酸酯） (PGS)、聚二氧環己酮、聚（乳酸·共-乙醇酸）(pLGA)、聚乳 酸（PLA)、膠原蛋白、聚葡萄胺糖、絲蛋白，及此等之組 合。用於生物可再吸收基板之可用絲材料包括，例如，蠶 絲蛋白 '改質之蠶絲蛋白、给蛛絲、昆蟲絲、重組性絲， 及此等之任何組合。如本文中所使用，改質之蠶絲蛋白指 代經由蠶絲蛋白之化學改質得到的聚合組合物。 該生物可再吸收基板之實體尺寸及實體性質為用於支援 一系列裝置功能性及與不同組織類型之相容性的重要參 數。在-些實施例中，該生物可再吸收基板具有一小於或 等於10,000 μηι之厚度，且視情況在一些實施例中小於或 等於1000 μιη，且視情況在一些實施例中小於或等於1 〇〇 μηι，且視情況在一些實施例中小於或等於1〇㈣；且視情 況在-些實施例中小於或等於i㈣。—薄生物可再吸收基 板（例如#度小於或等於⑽微米，視情況小於或等於1 〇 微米且視情況小於或等於⑽米）之❹可用於提供一可挽 性或可以其他方式變形的可植人裝置，該裝置能夠建立盘 寬廣範圍之組織類型（包括具有複雜、輪廊分明的表面之 、’且織)的保形接觸。在一些實施例中’該生物可再吸收基 板八有在100奈米與10000㈣之範圍内選擇的厚度，視 ^ 二應用在1 4瓜與1000 μιη之範圍内選擇，且視 153238.doc •13· 201138743

It況對於一些實施例在1 4〇1與丨〇 μηι之範圍内選擇。在一 二貫施例中，s玄生物可再吸收基板之組合物及實體性質 (例如，％氏模數、淨彎曲勁度、韌性等）經選擇以提供對 於《亥電子裝置組件之足夠結構支揮，同時亦提供一在部署 時達成咼度的保形接觸之能力。在一些實施例中，該生物 可再吸收基板為一低模數層。或者，本發明包括具有一為 高模數層之生物可再吸收基板的裝置。在一些實施例中， 例如，該生物可再吸收基板具有一小於或等於1〇 之揚 氏模數，對於一些應用較佳具有一小於或等於1〇〇 Mpa之 揚氏模數，視情況對於一些應用小於或等於1〇 Mpa ^在— 些實施例中，例如，該生物可再吸收基板具有一在〇 5 MPa與1〇 GPa間之範圍内選擇的楊氏模數，且視情況對於 一些應用在0.5 MPa與1〇〇 MPa間之範圍内選擇，且視情況 對於一些應用在0.5 MPa與10 MPa間之範圍内選擇。在― 些實施例中，例如，該生物可再吸收基板具有一小於或等 於IxlO9 GPa μπι4之淨彎曲勁度，視情況對於一些應用小 於或等於lxlO7 GPa μπι4，且視情況對於一些應用小於或 等於lxl〇6GPa μηι4。在一些實施例中，例如，該生物可再 吸收基板具有一在O.lxlO4 GPa μηι4與lxlO9 GPa μιη4間之 範圍内選擇的淨彎曲勁度，且視情況對於一些應用在 〇·1χ1〇4 GPa μηι4與5xl05 GPa μιη4之間的淨彎曲勁度。 在一些實施例中，該裝置包括一生物可再吸收基板，當 經提供為與一生物環境中之一目標組織接觸時，該生物可 再吸收基板具有一可控制及/或可選擇的活體内再吸收 153238.doc 14 201138743 率。本發明包括具有生物可再吸收基板之可植入裝置’該 等生物可再吸收基板展現出一系列再吸收率，該等再吸收 :'二土於預疋生物應用、裝置功能性、組織類型等而選 擇。在-些實施例中，例如，該生物可再吸收基板展現出 大的活體内再吸收率，以便在投^時提供快速及完全的再 吸收，例如，以促進介接該裝置與一目標組織及/或促進 可用於在一特定組織環境中部署該裝置之構形及/或形態 改l。在其他實施例中，例如，該生物可再吸收基板展現 出小的活體内再吸收率，以便在投予時提供緩慢及不完全 的再吸收，例如，以提供對該裝置之該等電子組件之囊封 及/或提供可用於部署或移除該裝置之結構性質。 在一些生物環境中，諸如一活體内生物環境，該生物可 再吸收基板之該降解係經由酶促降解而發生，例如，經由 蛋白酶介導降解。另外，在一些實施例中，降解係自該生 物了再及收基板之曝露於存在有降解酶之生物環境的表面 發生，諸如，在與組織及/或生物流體之界面處發生。因 此，可選擇該生物可再吸收基板之特定參數以有效地控制 該再吸收率。在一實施例中，選擇該生物可再吸收基板之 化學組合物、實體狀態及/或厚度以便控制該再吸收率。 在一實施例中，例如，該生物可再吸收基板包含展現出對 於一選定生物環境有用之再吸收率的生物聚合物，諸如展 現出有用再吸收率之絲生物聚合物β本發明包括生物可再 吸收基板，該等生物可再吸收基板包含非晶形材料、結晶 材料、部分非晶形材料及部分結晶材料。在一實施例中， 153238.doc 201138743 本發明之該可植入裝置包括一至少部分結晶材料，其中該 生物可再吸收基板之結晶程度經選擇以提供對於一選定生 物環境及裝置應用有用及/或預先選擇之再吸收率。在一 些實施例中，該生物可再吸收基板之結晶度愈大，在經提 供為與該目標組織接觸時該再吸收率就愈緩慢。舉例而 言，本發明包括具有一生物可再吸收基板之可植入裝置， 該生物可再吸收基板具有一小於或等於55%之結晶度，且 視情況具有一小於或等於3 〇 %之結晶度且視情況具有一小 於或等於20%之結晶度，且視情況具有一小於或等於5%之 結晶度。舉例而言，本發明包括具有一生物可再吸收基板 之可植入裝置，該生物可再吸收基板具有一在〇至55%之 範圍内選擇的結晶度，且視情況對於一些實施例具有一在 1至30%之範圍内選擇的結晶度，且視情況對於一些實施 例具有一在5至20%之範圍内選擇的結晶度。如本文中所 使用，0%結晶度指代完全非晶形材料，且給定結晶度對 應於相對於材料之總量而言的以結晶狀態提供的材料之 量。在一些實施例中，例如，具有絲生物可再吸收基板之 彼等實施例，該結晶度指代該絲生物可再吸收基板之尽摺 疊含 S (beta sheet content)。 用於一些應用之生物可再吸收基板為生物相容性材料， 其受到處理及/或重新模型化而在與一目標組織接觸時不 形成生物活性、毒性及/或有害副產物。 該生物可再吸收基板之幾何形狀及/或形態為對於建立 本發明可植入裝置之功能能力而言重要的其他特性。在一 153238.doc -16 - 201138743 實施例中，該生物可再吸收基板為具有近似均勻厚度之一 連續層（例如，厚度在該層之平均厚度之10%内）。或者， 本發明包括具有一生物可再吸收基板之裝置，該生物可再 吸收基板包含一不連續層及/或具有一非均勻厚度剖面之 一層。本發明包括具有額外生物可再吸收基板及/或層之 可植入裝置，該等基板及/或層（例如）用於對電子裝置組件 (例如，半導體、電極、介電質等）之部分或完全囊封及/或 電子隔離。 在一些實施例中，該生物可再吸收基板及/或障壁層及/ 或第二介電層具有一平面或非平面（例如，曲面、凹面、 凸面等）接觸表面以用於實體接觸一目標组織之表面。舉 例而言，此等實施例可用於提供在一目標組織之表面處的 感測及/或致動。在其他實施例中’該生物可再吸收基板 及/或障壁層及/或第二介電層具有一奈米結構化或微結構 化接觸表面以用於實體接觸該目標組織。對於一些應用， 2米、=構化或微結構化接觸表面包含實體接觸及蜮穿透 一目標組織之表面的複數個起伏特徵《在一些實施例中， 該等起伏特徵自該生物可再吸收基板及 二介電層之—表面延伸-長度，該長度選自1〇奈米至 ^卡之辄圍且對於一些應用較佳選自10奈米至500奈米之 靶圍。可用起伏特徵包括(但不限於)倒鉤、尖峰、柱狀物 (column) '犬起’及此等之任何組合。具有一奈米結構化 生物可再吸收層之裝置在__些實施例中可用於提供在一目 標組織之表面下方及/或在該目標組織内的感測及/或致 153238.doc J7 201138743 動0 在-些實施例中’該電子裝置之該複數個無機半導體組 件之至少一部分及視情況全部結合至該生物可再吸收基 板、障壁層及/或生物相容性層。該電子裝置與該生物可 再吸收基板、障壁層及/或生物相容性層之間的結合可直 接涉及層及材料之間的共價及非共價結合（例如，凡得瓦 爾力、氫結合、倫敦分散力等）來達成。或者，結合可藉 由併入有提供於該電子裝置與該生物可再吸收基板Y障^ 層及/或生物相容性層之間的黏著層來達成。用於結合之 可用黏著層包含聚合物、彈性體（例如，pdms)、預聚 物、薄金屬層、絲層等。 該可植入生物醫學裝置具有—中性機械平面且，在一些 實施例中’該複數個半導體組件或該電極陣列之電極的: 少一部分及視情況全部經定位為最接近於（例如，在微 米内’且視情況在！微米内）該中性機械平面。可選擇該障 壁層之-厚度及該生物可再吸收基板之一厚度，以便將該 複數個半導體組件或該電極陣列之電極的至少一部分定位 為最接近於該中性機械平面。半導體組件或電極陣列之電 、7<疋位為最接近於該中性機械平面的實施例可用於裝置 f部署時經歷顯著構形改變的應用，例如，藉由增強在以 非平面（例如，f曲、曲面、凸面、凹面等）構形及/或以 一伸展構形提供時的裝置之結構完整性。 〇 、機半導體組件包括（但不限於）可撓性半導體結 構可伸展半導體結構及/或能夠經歷一形狀改變以便保 153238.doc 201138743 形於一目標組織之表面的半導體結構。在一實施例中，例 如，該等無機半導體組件包含一微結構化材料或—奈米結 構化材料，諸如一奈米帶、一奈米隔膜或一奈米線。如^ 文中所使用，術語「微結構化」指代具有在i微米至1〇〇〇 微米之範圍内選擇的至少一實體尺寸的一結構，且術語 「奈米結構化」指代具有在10奈米至1000奈米之範圍内選 擇的至；一實體尺寸的-結構。在-實施例中，該等無機 半導體元件包含-半導體裝置，諸如-電晶體、-電晶體 通道、-個二極體、一 ρ·η接面、一光電二極體、一發光 二極體、-雷射、一電極、一整合式電子裝置，或此等之 組合及/或陣列。 違電子裝置及該電子裝置之組件以及該可植人裝置的實 尺寸及形狀為用於以下各者的重要參數：用於建立該可 植入生物醫學裳置與該目標組織之間的恰當保形接觸，及 用於最小化對該裝置之免疫反應，諸如最小化在與一目找 組織接觸時之發$ ^ 或等㈣㈣，、叫㈣（❹，厚度小於 變形的可植人裝置，衫==可撓㈣可以其他方式 型(包括具有複雜、輪二=建立與寬廣— -些實施例中，节電子/表面之組織）的保形接觸。在 少-些無機半導體έ且件：置之該等無機半導體組件中之至 於或等於Η)微米之厚戶，&，且對於一些應用具有一小 ^且對於一些應用具有一小於或等 153238.doc -19· 201138743 於1微米之厚度，且對於一些應用具有一小於或等於5〇〇奈 米之厚度，且對於一些應用具有一小於或等於1〇〇奈米之 厚度。在一些實施例中，該電子裝置之該等無機半導體組 件中之至少一些無機半導體組件及視情況所有無機半導體 組件具有一選自50 11„1至100 μιη之範圍的厚度，視情況對 於一些應用選自50 nm至10 μηι之範圍，且視情況對於—此 應用選自100 nm至1〇〇〇 nm之範圍。在一些實施例中該 電子裝置之該等無機半導體組件中之至少一些無機半導體 組件及視情況所有無機半導體組件具有小於或等於丨〇〇〇〇 μηι之橫向實體尺寸（例如，長度、寬度、直徑等），且對於 一些應用具有小於或等於1000 μπΐ2橫向實體尺寸，且對 於一些應用具有小於或等於100 μΐΏ之橫向實體尺寸且對 於一些應用具有小於或等於丨μιη之橫向實體尺寸。在一些 實施例中，該電子裝置之該等無機半導體組件中之至少一 些無機半導體組件及視情況所有無機半導體組件具有選自 l〇〇nmS 10000 μιη之範圍的橫向實體尺寸’視情況對於一 些應用選自500 nm至1000 μηι之範圍’視情況對於一些應 用選自500 11111至100 μιη之範圍，且視情況對於一些應用選 自500 nm至10 μηι之範圍。 如同該可植人生物醫學裝置之其他組件，該等無機半導 體組件之實體性質（例如，帛氏模數、淨·f曲勁度、細性 等）允許該可植入生物醫學裝置達成與-目標組織之高度 的保形接觸。在-些實施例中’例如，該電子裝置之該等 無機半導體組件m部分及視情況全部具有—小於或 153238.doc -20. 201138743 等於10 GPa之揚氏模數，視情況對於一些應用小於或等於 1〇〇 MPa,視情況對於一些應用小於或等於i〇 Mpa。在一 些實施例中，例如，該電子裝置之該等無機半導體組件之 至/部分及視情況全部具有一在0.5 MPa與10 GPa間之 範圍内選擇的楊氏模數，且視情況對於一些應用在 MPa與1〇〇厘〜間之範圍内選擇，且視情況對於一些應用 在0.5 MPa與10 MPa間之範圍内選擇。在一些實施例中， 該電子裝置之該等無機半導體組件之至少一部分及視情況 全部具有一小於或等於lxl08 Gpa μηχ4之淨彎曲勁度，視 情況對於一些應用小於或等於5xl〇5 Gpa ，且視情況 對於一些應用小於或等於1χ1〇5 GPa μη/。在一些實施例 中，該電子裝置之該等無機半導體組件之至少一部分及視 情況全部具有一在0.1X104 Gpa μιη4與1χΐ〇8 Gpa gw間之 範圍内選擇的淨彎曲勁度，且視情況對於一些應用具有一 在0.1X10 GPa μηΐ4與5Χ105 GPa 之間的淨彎曲勁度。 在一些實施例中，該電子裝置或該電子裝置之組件係經 由一基於印刷或基於模製之製程而裝配於該生物可再吸收 基板上，例如，藉由轉移印刷、乾式接觸轉移印刷、基於 溶液之印刷、軟微影印刷、複本模製、壓印微影等。因 此’在此等實施例中之一些實施例中，該電子裝置或該電 子裝置之組件包含可印刷半導體材料及/或裝置。經由一 基於印刷之技術進行的電子裝置與生物可再吸收基板組件 之整合在-些實施財係有益@ ’此係因為該整合允許半 導體裝置/材料之獨立處理及生物可再吸收基板之獨立處 153238.doc •21 · 201138743 理。舉例而言，該基於印刷之裝配途徑允許經由將與一些 生物可再吸收基板不相容之技術來處理半導體裝置/材 料。在一些實施例中，例如，首先經由高溫處理、物理及 化學沈積處理、蝕刻處理及/或水性處理（例如，顯影等）來 處理該等半導體裝置/材料，且接著隨後經由一基於印刷 之技術將該等半導體裝置/材料裝配在該生物可再吸收基 板上。此途徑之一優點在於，此途徑避免了按可能負面^ 影響生物可再吸收基板之化學及/或物理性質的方式（例 如，藉由負面地影響該生物可再吸收基板之生物相容性、 毒性及/或再吸收性質（例如，再吸收率等））處理該生物可 再吸收基板上之該等半導體裝置/材料。在一些實施例 中，例如，此途徑允許有效製造該電子裝置，而不將該生 物可再吸收基板曝露至水性處理，例如，涉及將該生物可 再吸收基板曝露至蝕刻劑、脫模劑（stripper)或顯影劑的處 理。 用於該等無機半導體組件之可用材料包括高品質半導體 材料，諸如單晶半導體材料，包括純單晶半導體材料及經 摻雜單晶半導體材料。將單晶半導體材料整合至一可植入 生物碰學裝置中特別有益於提供展現出極佳電子性質之可 植入裝置。在一實施例中，該等半導體組件包含一選自由 以下各者組成之群之材料：Si、Ge、Se、金剛石、芙、

SiC、SiGe、SiO、Si〇2、SiN、AlSb、AlAs、Alin、A1N、 A1P、A1S、BN、BP、BAs、As2S3、GaSb、GaAs、GaN、

GaP、GaSe、InSb、InAs、InN、lnp、CsSe、CdS、 I53238.doc •22· 201138743

CdSe、CdTe、Cd3P2、Cd3As2、Cd3Sb2、ZnO、ZnSe、 ZnS、ZnTe、Z113P2、Z113AS2、Zri3Sb2、ZnSiP2、CuCl、 PbS、PbSe、PbTe、FeO、FeS2、NiO、EuO、EuS、PtSi、 TIBr、CrBr3、SnS、SnTe、Pbl2、M0S2、GaSe、CuO、 Cu20、HgS、HgSe、HgTe、Hgl2、MgS、MgSe、MgTe、 CaS、CaSe、SrS、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、Sn02、 TiO、Ti02、Bi2S3、Bi203、Bi2Te3、Bil3、U02、U03、 AgGaS2、PbMnTe、BaTi03、SrTi03、LiNb03、La2Cu04、 La〇.7Ca〇.3Mn03、CdZnTe、CdMnTe、CuInSe2、銅銦石西化 鎵（CIGS)、HgCdTe、HgZnTe、HgZnSe、PbSnTe、 Tl2SnTe5、Tl2GeTe5、AlGaAs、AlGaN、AlGaP、AlInAs、 AllnSb、AllnP、AlInAsP、AlGaAsN、GaAsP、GaAsN、 GaMnAs、GaAsSbN、GalnAs、GalnP、AlGaAsSb、 AlGaAsP、AlGalnP 、GalnAsP、InGaAs、InGaP、 InGaN 、 InAsSb 、 InGaSb 、 InMnAs 、 InGaAsP 、 InGaAsN、InAlAsN、GalnNAsSb、GalnAsSbP，及此等之 任何組合。在一些實施例中，該等無機半導體組件包括一 選自由以下各者組成之群之材料：Si、SiC、SiGe、SiO、 Si〇2、SiN ’及此等之任何組合。在一些實施例中，該等 無機半導體組件包含單晶矽、多孔矽及/或多晶石夕。在一 些實施例中，該等無機半導體組件包含一單晶無機半導體 材料。在一些實施例中，該無機半導體組件為一生物可再 吸收材料或一生物惰性材料。用於生物可再吸收無機半導 體組件之可用材料包括（但不限於）多孔石夕、多晶石夕，及此 •23- 153238.doc 201138743 等之任何組合。 在一些實施例令，此態樣 ^ ή Jb JA, a 1* 裝置包含一或多個互連 之島狀物及橋接器結構。舉 立連 該電子裝置之一赤文 1而5，一島狀物結構可包含 、 或多個丰導^ 包含提供it件之fe_ 、，a…橋接II結構可 的W個叮达 同島狀物結構之間）的電連通 發明之雷伸展電互連件。以此方式，本 ==包含可伸展電子裝置，該等可伸展電子 一或多個島狀物結構的複數個電互連之無機 丰導體：件，及提供電互連之一或多個可撓性及/或可伸 展橋接态結構；例如，可伸展電子互連件。 在二實施例中，該電子裝置可包括選自由以下各者組 成之群之-或多個額外裝置組件：—電極、一介電層'一 化學或生物感測器元件、-ΡΗ感測器、一光學感測器、一 光源、-溫度感測器，及一電容性感測器。該額外裝置組 件可包3生物惰性材料或一生物可再吸收材料。可用生 物惰性材料包括（但不限於）飲、金、銀、翻，及此等之任 何組合。可用生物可再吸收材料包括（但不限於）鐵、鎂， 及此等之任何組合。 在一些實施例中’該複數個無機半導體組件之至少一部 分包含以下各者中之一或多者：一放大器電路、一多工電 路、一限流電路、一積體電路、一電晶體或一電晶體陣 列。可用多工電路包括經組態以個別地定址在空間上配置 於該生物可再吸收基板之上的複數個電極中之每一者的彼 等多工電路。 153238.doc -24- 201138743 電極之實體尺寸、組合物及幾何形狀為本發明之可植入 電極陣列及電子裝置的重要參數。在一實施例中，該電極 車歹〗之該等電極為金屬膜，例如，薄（例如，厚度<1 微 米）金屬膜。薄電極（例如，厚度小於或等於1〇〇微米，視情 況J於或等於J 〇微米且視情況小於或等於i微求）之使用可 用於提供可撓性或可以其他方式變形的可植入裝置，該 裝置旎夠建立與寬廣範圍之組織類型(包括具有複雜、輪 廊分明表面之組織）的保形接觸。在一實施例中，該等電 極之至/ -部分及視情況全部包含一生物相容性金屬，諸 士鈦金銀、鉑及此等之任何組合。在一實施例中，該 等電極之至〃冑A及視情況全部包含一生斗勿可再吸收金 屬’諸如鐵、鎮及此等之任何組合。在一實施例中，該陣 列包含至少10個電極且視情況包含10至刪0個電極，視 清況對於-些實施例具有10至1000個電極，且視情況對於 m例具有2〇至1()()個電極。在一實施例中’該等電 極中之每-者具有一小於或等於1〇微米之厚度，且視情況 该等電極中之每-者具有一小於或等於1微米之厚度，且 視情況該等電極t之每一者具有一小於或等於5〇〇奈米之 厚度。在一實施例中，該等電極中之每一者具有—在⑽ 奈米至10微米之範圍内選擇的厚度，且視情況具有一在 ⑽奈米Μ微米之範圍内選擇的厚度，且視情況具有 100奈米至500奈米之範圍内選擇的厚度。在—實施 該等電極中之每-者具有小於或等㈣嶋微米之橫 寸，且視情況具有小於或等於1000微米之橫向尺寸， 且視 153238.doc •25- 201138743 之橫向尺寸，且視情況具有 。在一實施例中，該電極陣 大於或等於10微米之距離， 情況具有小於或等於1 00微米 小於或等於10微米之橫向尺寸 列中之電極與鄰近電極分離一 且視情況分離一大於100微米之距離。在一實施例中，鄰 近電極彼此分離-距離，該距離選自1()微米至⑺毫米之範 圍，且視情況選自10微米至1000微米之範圍，且視情況選 自10微米至100微米之範圍。 在實施例中，这裝置之該等電極及/或無機半導體組 件之至少一部分及視情況全部係由具有—網結構之一障壁 層支撐。具有一網結構之一障壁層之使用在本發明中可有 益於提供一支撐層，該支撐層允許對該可植入裝置之有效 率握持及投予，而同時提供可用於建立與該目標組織之保 形接觸的機械性質（例如，可撓性、可變形性、可變曲性 等）。在一實施例中，例如，一網結構指代佔據該裝置之 佔據面積區域之一部分而非全部的一層或其他結構組件， 例如’佔據該裝置之介接該目標組織之區域的一部分而非 全部。在一實施例中，例如，該裝置之該佔據面積區域為 對應於s亥裝置之與一目標組織建立介面之周邊的一區域， 且該障壁層之該網結構佔據該佔據面積區域之一部分而非 全部。在一些實施例中，網結構佔據該裝置之該佔據面積 區域及/或組織介面區域之75%或小於75%，且視情況佔據 該佔據面積區域及/或組織介面區域之50%或小於50% ;且 視情況佔據該裝置之該佔據面積區域及/或組織介面區域 之25%或小於25%。在一實施例中，例如，該障壁層具有 153238.doc -26 - 201138743 -網結構，㈣結構為—晶格結構、—有孔結構或 結構。在-實施例中，例如，該障壁層為具有結構: 網結構，該等結構區至少部分地支#該#無機半導 或電極或視情況與該等無機半導體組件或電極實體接觸， 其中該障壁層之結構區藉由不存在該障壁層之空隙而彼此 刀離。因此’在此等實施例中，該等空隙區之存在提一 網結構的障壁層’該障壁層佔據小於該裝置之伯據面積： 域之區域。在一實施例φ，M L g . 1拖例中，例如，具有一網結構之障壁層 為-不連續層’而非-諸如連續膜或薄片的連續層。 該障壁層之組合物及實體尺寸亦為用於提供一可用於建 立與-目標組織之保形接觸之可植入裝置的有用參數。一 薄障壁層（例如’厚度小於或等於丨曝米，視情況小於或 等於10微米，且視情況小於或等於1微米）之使用可用於提 供一可撓性或可以其他方式變形的可植入裝置，該裝置能 夠建立與寬廣範圍之組織類型(包括具有複雜、輪廓分明 表面之組織）的保形接觸。在一實施例中’該障壁層包含 一聚合物材料，諸如一彈性體聚合物材料、一熱固性聚合 :材料、一熱塑性聚合物材料或一複合聚合物材料。在一 貫施例中’例如’該障壁層為聚酿亞胺。本發明包括包含 、材料之障壁層，其他材料例如SU-8、絕緣體、聚醯亞 胺"電貝，及無機介電質、ShN4。在一實施例中，該 障土層具有—小於或等於i〇〇〇〇 μηι之厚度，且視情況具有 一小於或等於1000 μιη之厚度，且視情況具有小於或等於 1〇〇 μΐη2—厚度，且視情況具有小於或等於10 μπι之一厚 153238.doc •27- 201138743 度。在一實施例中，該障壁層具有一選自_奈米至1000 ㈣之範圍的厚度’且視情況具有一選自500奈米至剛叫 之範圍的厚度’且視情況具有一選自500奈米至10㈣之範 圍的厚度。在-些實施例中，該障壁層為—低模數層。或 者，本發明包括具有一為高模數層之障壁層的裝置。 如本文中所使用，「在空間上配置於該生物可再吸枚基 板之上」指代元件（例如，裝置組件）分佈於一生物可再吸 收基板之表面區域上’使得每一元件位於—不同位置處。 元件間間距可為均勻的或可變的。在一些實施例中，該等 元件在空間上配置成具有相等元件間間距之一規則陣列圖 案’例如’配置成2D陣列。在一些實施例中，該等元件在 空間上配置成-行(例如’ 1D陣列）。可用空間配置包括元 件之規則及不規則分佈。 在一些實施例中，障壁層及/或生物可再吸收基板囊封 該電子裝置之所有無機半導體組件及/或電極。在其他實 施例中，障壁層及/或生物可再吸收基板完全囊封該電子 裝置自身。在一些實施例中，例如，障壁層、生物相容性 層、第一介電層、第二介電層及/或生物可再吸收基板具 有小於或等於10000 μπι之一厚度，視情況對於一些實施例 具有小於或等於1000 μηι之一厚度，且視情況對於一些實 施例具有小於或等於100 μιη之一厚度，且視情況對於一些 實施例具有小於或等於10 μιη之一厚度。在一些實施例 中’例如，障壁層、生物相容性層、第一介電層、第二介 電層及/或生物可再吸收基板具有選自1 μιη至10000 μηι之 153238.doc •28· 201138743 範圍的—厚度，視情況對於-些應用選自i叫至胸μϊη 之範圍，且視情況對於一些應用選自】卿至1〇〇㈣之範 '。在-些實施例中，障壁層及/或生物可再吸收基板將 在部署於-活體内生物環境中時的來自該電子裝置之淨漏 電流限制為10 μΑ/μιη2或10 μΑ/μιη2以下。 一：於障壁層及/或生物相容性層及/或第一介電層及/或第 …丨電層之可用材料包括(例如）：聚合物、有機聚合物、 SU 8、絕緣體、聚酿亞胺、介電質、無機介電質、 ’及此等之任何組合。在―特^實施例中，該障壁 層及/或生物相容性層包含一電絕緣體。在一些實施例 中’該障壁層及/或生物相容性層包含一生物可再吸收材 料或一生物惰性材料。 在實鈿例十，該可植入生物醫學裝置及/或電極陣列 之實體性質（例如’楊氏模數、淨彎曲勁度、㈣等）提供 用於裝置自支撐之剛度，同時亦能夠達成與目標組織之高 度保形接觸。在-實施例中，該生物可再吸收基板、具有 複數個無機+導體元件之電子裝置及該障壁層&該可植入 生物醫學裝置提供小於lxl〇9 Gpa μ〆之一淨彎曲勁度， 或選自O.lxio4 GPa μηι4至lxio8 GPa μιη4之範圍的一淨彎 曲勁度，視情況選自Gpa 01114至lxl〇8 Gpa 之範 圍。在一些實施例令，該生物可再吸收基板、該電子裝置 及該障壁層各自獨立地包含一生物可再吸收材料。在一實 施例中，該生物可再吸收基板、該生物相容性層、包含複 數個電極之該電極陣列及該障壁層為該可植入生物醫學裝 I53238.doc •29- 201138743 置提供小於lxlO9 GPa μηι4之一淨彎曲勁度，或選自 O.lxlO4 GPa μηι4至1Μ09 GPa μιη4之範圍的一淨彎曲勁 度’視情況選自O.lxlO4 GPa μιη4至ix106 Gpa μηι4之範 圍。 在一實施例中’電子裝置及障壁層具有一網結構，該網 結構係藉由以下操作而形成：移除位於最接近於一電子裝 置組件（例如，無機半導體元件、電極等）處之一或多個支 撐層或囊封層之至少一部分’以提供具有一或多個孔之一 有孔結構，或一觸手結構’在該觸手結構中，半導體組件 在一近端處實體連接但在一末稍端處實體分離。 在一實施例中，該可植入裝置及/或該可植入裝置之組 件相對於可見光及/或紅外線電磁輻射至少部分光學上透 明。在一實施例中，例如，電子裝置、生物可再吸收基 板、電極陣列及/或障壁層組件展現出對於電磁波譜之可 見光區中之光的一百分比透射，該百分比透射等於或大於 70%且對於一些應用等於或大於90%。至少部分光學上透 明之可植入裝置可用於在投予、使用及/或移除期間視覺 化及/或成像該裝置。另外，至少部分光學上透明的本發 明之裝置可用於將電磁輻射耦合至該裝置中及/或耦合到 s玄裝置外。本發明包括例如具有一用於照明一目標組織或 光學感測之LED或雷射陣列組件的可植入裝置，其中該裝 置能夠使來自該電子裝置組件之光透射穿過該裝置之其他 組件’諸如該生物可再吸收基板。 在另態樣中，提供用於投予及使用一可植入生物醫學 153238.doc •30· 201138743 提供一可植 一生物可再 裝置之方法。此態樣之一方法包含以下步驟： 入生物醫學裝置，該可植入生物醫學裝置包含 吸收基板、由該生物可再吸收基板支撐的包含複數個無機 半導體組件之一電子裝置 ，其中該等無機半導體組件中之 至少一者具有小於或等於1〇〇微米之至少一實體尺寸，及 一障壁層，該障壁層囊封該等無機半導體組件之至少一部 分；使該可植入生物醫學裝置接觸一生物環境中之一受試 者之一目標組織；及在該生物環境中至少部分地再吸收該 生物可再吸收基板’藉此建立該可植入生物醫學裝置與該 生物環境中之該目標組織之間的保形接觸。 此態樣之方法可用於將一可植入生物醫學裝置投予至一 生物環境中之目標組織上’其中該生物環境為一活體内生 物環境且其中該目標組織可選自（但不限於）：心臟組織、 腦組織、肌肉組織、神經組織、上皮組織及血管組織。 在一些實施例中’在該生物可再吸收基板之完全或部分 再吸收後，該可植入生物醫學裝置之該楊氏模數便減小達 至少20% ’或視情況減小達至少50%，或視情況減小達至 少70%。在一些實施例中，在該生物可再吸收基板之完全 或部分再吸收後，該可植入生物醫學裝置之該淨彎曲勁度 便減小達至少20%，或視情況減小達至少50%，或視情況 減小達至少70%。 在另一態樣中’提供致動一目標組織或感測與一受試者 之目標組織相關聯之一參數的方法。此態樣之一方法包含 以下步驟：提供一可植入生物醫學裝置，該可植入生物醫 153238.doc •31 - 201138743 學裝置包含一生物可再吸收基板、由該生物可再吸收基板 支撐的包含複數個無機半導體組件之一電子裝置，其中該 等無機半導體組件中之至少一者具有小於或等於丨〇〇微米 之至少一實體尺寸，及一障壁層，該障壁層囊封該等無機 半導體.组件之至少一部& ;使該可植入生物醫學裝置接觸 。亥生物環i兄中之該目標組織；在該生物環境中至少部分地 再吸收該生物可再吸收基板，藉此建立該可植入生物醫學 裝置與該生物環境中之該目標組織之間的保形接觸；及致 動與該可植入生物醫學裝置保形接觸之該目標組織或感測 與該目標組織相關聯之該參數。 在另一態樣中，本發明提供用於致動一生物環境中之一 受試者之一目標組織或感測與該目標組織相關聯之一參數 的方法’ 4方法包含：⑴提供__可植人生物醫學裝置該 可植入生物醫學裝置包含：-包含複數個可個別定址之金 屬電極之電極陣列’其中每一金屬電極具有小於或等於 100微米之至少一實體尺寸；具有一網結構之一障壁層， 其中該障壁層至少部分地支撐該電極陣列；及一生物可再 吸收基板，該生物可再吸收基板支樓㉟電極冑Η、該障壁 層或該電極陣列與該障壁層兩者；使該可植入生物醫學裝 置接觸-生物環境中之該目標組織；其中在與該生物環境 接觸時，該生物可再吸收基板至少部分地被再吸收，藉此 建立該電極陣列與該生物環境中之該目標組織之間的保形 接觸；及致動與該可植入生物醫學裝置保形接觸之該目標 組織或感測與該目標組織相關聯之該參數。 π I53238.doc •32· 201138743 在一貫施例中’此態樣之方法進一步包含量測該目標組 織之一表面處之一電壓及/或在該目標組織之—表面處產 生一電壓。在一些實施例中，在該目標組織之該表面處產 生之該電壓足以用電物理方式致動該目標組織。在一實施 例中，此態樣之方法進一步包含量測該目標組織之一表面 處之電磁輻射及/或在該目標組織之一表面處產生電磁輻 射。在一些實施例中，在該目標組織之該表面處產生之該 電磁輻射具有一足以用光學方式致動該目標組織之功率。 在一實施例中，此態樣之方法進一步包含量測該目標組織 之一表面處之一電流及/或在該目標組織之一表面處產生 一電流。在一些實施例中，在該目標組織之該表面處產生 之該電流具有一足以用t物理方式致動該目#組織之值。 在另一態樣中，提供用於例如使用一諸如轉移印刷之基 於印刷之技術製造一可植入生物醫學裝置的方法。在一實 施例中’本發明之-方法包含以下步驟：⑴提供具有一接 納表面之—生物可再吸收基板；及⑺藉由轉移印刷在該生 物可再吸收基板之該接納表面上裝配複數個無機半導體組 件或一電極陣列之電極。在-實施例中，該藉由轉移印刷 =生物可再吸收基板之該接納表面上裝配該複數個無機 =導體組件或該電極陣列之電極的步驟係使用乾式接觸轉 ㈣來執行’例如’使用—彈性體印模或—複合印模。 層囊2例中，該方法進—步包含提供—障壁層，該障壁 ==生物可再吸收基板之該接納表面上的該等無機半 牛或該電極陣列之電極之至少-部分及視情況全 153238.doc -33· 201138743 部，例如，具有一網結構之—障壁層。此等態樣中之障壁 層可完全地或部分地囊封該等無機半導體組件或該電極陣 列之電極。在此態樣之-方法中，該等無機半導體組件或 該電極陣列之電極具有小於或等於100微米之厚度，視情 況小於或等於10微米，且視情況小於或等於丨微米。在二 實施例中，該囊封該等無機半導體組件或該電極陣列之電 極之至少一部分及視情況全部的步驟係在藉由轉移印刷在 該生物可再吸收基板之該接納表面上裝配該複數個無機半 導體組件或該電極陣列之電極的該步驟之前執行。在一實 施例中，該方法進一步包含在藉由轉移印刷在該生物可再 吸收基板之該接納表面上裝配該複數個無機半導體組件或 該電極陣列之電極的該步驟之前，在該生物可再吸收基板 之該接納表面上提供一黏著層。 在一實施例中，本發明提供一製造一可植入電子裝置之 方法’該方法包含以下步驟：⑴提供具有—接納表面之一 生物可再吸收基板，（2)提供具有一犧牲層之一處置型基 板’（3)在忒基板之該犧牲層上產生複數個半導體元件或一 電極陣列之電極；(4)在該複數個半導體元件或該電極陣列 之電極上提供一障壁層；（5)移除該處置型基板上之該犧牲 層，藉此釋放該複數個半導體元件或該電極陣列之電極； (6)藉由轉移印刷在該生物可再吸收基板之該接納表面上裝 配该複數個無機半導體組件或一電極陣列之電極。此等態 樣中之該障壁層可完全地或部分地囊封該等無機半導體組 件或該電極陣列之電極。在一實施例中，藉由轉移印刷在 153238.doc •34· 201138743 _ 該接納表面上裝配該複數個無機半 導體組件或該電極陣列之電極的該步驟係使用乾式接觸轉 移印刷來執行，例如，使用一彈性體印模或—複合印模。 =實施例中，該方法進-步包含(例如)經由濕式㈣或 乾式敍刻（例如，反應性氧❹n移除該障壁層之選定區中 一網結構。在此態樣之—方法中，該等無機 導體、、且件或該電極陣列之電極具有小於或等於⑽微求 之厚度，視情況小於或等於10微米，且視情況小於或等於 只纟f施例中’該方法進—步包含在藉由轉移印 該生物可再吸收基板之該接納表面上褒配該複數個無 機半導體組件或一電極陣列之電極的該步驟之前，在該生 物可再吸收基板之該接納表面上提供一黏著層。 一系列轉移印財法可用於本發明中，包括使用一可保 形轉移裝置之轉移印刷方法.。在一實施例中，藉由轉移印 刷在該生物可再吸收基板之該接納表面上裝配該複數個益 機+導體組件或該電極陣列之電極的該步驟包含以下步 驟.⑴使該等半導體組件或該電極陣列之電極之一或多個 接觸表面接觸—可保形轉移裝置之-轉移表面，藉此產生 具有安置於-轉移表面上之該等半導體組件或該電極陣列 之電極的-可保形轉移裝置；⑺使具有該等半導體组件或 該電極陣列之電極的該可保形轉移裝置之該轉移表面以一 方式接觸該生物可再吸收基板之該接納表面以建立該可保 形轉移裝置之該轉移表面與該生物可再吸收基板之該接納 表面之間的保㈣觸；及⑺將該可保形轉移裝置與該等半 153238.doc •35· 201138743 導體組件或該電極陣列之電極分離，藉此將該等半導體組 件或該電極陣列之電極轉移至該生物可再吸收基板之該接 納表面。在一實施例中，該等半導體組件或該電極陣列之 電極至少部分地由障壁層囊封，且該可保形轉移裝置之該 轉移表面接觸提供於該等半導體組件或該電極陣列之電極 之该等接觸表面上的障壁層。在一實施例中，該可保形轉 移裝置為一印模，諸如一彈性體印模或一複合彈性體印 模。 本發明提供一製造一可植入裝置之^，該方法包含以 下步驟.（1)提供具有一犧牲層之一基板；在該基板之該犧 牲層上塗覆-第-介電層；(2)在該第-介電層上提供至少 γ無機半導體組件；（3)用一第二介電層覆蓋該至少一無機 半導體組件之一部分，藉此產生具有一曝露之末稍端的經 蓋之無機半導體組件；（4)提供一電極，該電極實體接 觸該無機半導體組件之該曝露之末稍端；⑺移除該第一介 電層、該第二卩電層或該第一卩電層肖該第二介電層兩者 之至少部分，藉此產生一網結構；（6)移除該基板上之該 犧牲層以留下-網結構；及⑺將該網結構轉移至一生物可 再吸收基板之-接納表面。在—實施例中，移除該第一介 電層及該第二介電層之至少―部分以產生該網結構之該步 驟包含蝕刻，例如，氧反應性離子蝕刻。在一實施例中， 在該第—介電層上提供至少-無機半導體組件之該步驟係 Ί轉移印刷而執行’例如經由乾式接觸轉移印刷。在 實施例中’將該網結構轉移至-生物可再吸收基板之- 153238.doc •36- 201138743 接納表面的該步驟係經由轉移印刷而執行，例如，經由乾 式接觸轉移印刷。在實施例中，根據此態樣之方法來製造 上文所描述之可植入生物醫學裝置。在一實施例中，該無 機半導體組件具有小於或等於100微米之一尺寸，視情況 對於-些實施例小於或等於10微米且視情況對於一些實施 例小於或等於1微米。 在另-態樣中’提供用於製造一可植入生物醫學裝置之 方法。此態樣之-方法包含以下步驟：⑴在一基板上提供 一犧牲層；⑺在該基板上之該犧牲層上塗覆n合物 層，（3)在該第一聚合物層上提供一電極陣列，其中該電極 陣列包含複數個電極；⑷移除該第一聚合物層之至少一部 分’藉此產生-網結構；（5)移除該基板上之該犧牲層；及 (一6)將該網結構及該電極陣列轉移至一生物可再吸收基板之 -接納表面。在一實施例中’移除該第一聚合物之至少一 部分的該步驟包含溶解或蝕刻’例如，氧反應性離子蝕 刻。在-實施例中，在該第一聚合物層上提供一電極陣列 之該步驟係經由轉移印刷而執行，例如，經由乾式接觸轉 多P刷纟實施例中，將該網結構及該電極陣列轉移至 生物可再吸收基板之—接納表面的該步驟係經由轉移印 刷而執行，例如，經由乾式接觸轉移印刷。 在實施例中，根據此態樣之方法來製造上文所描述之可 植入生物醫學裝置。 入用於該基板上之該犧牲層之可用材料包括（但不限於）聚 合物、聚甲基㈣酸甲醋（PMMA)、聚酿亞胺、聚對苯二 153238.doc -37- 201138743 甲酸伸乙酯（pET)、 (PVA)、聚笨并味。坐 聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯 四氟乙烯、SU-8、聚對二曱苯、 醋、聚-二甲基-矽氧烷_8)，及此等之任何组合。 醇 聚 上文所描述之該等 法中。 可植入生物醫學裝置可用於所揭示方 在一實施例中，電子裝置之幾何形狀可用以提供可伸 展陡1撓性、可保形性及/或可壓縮性。在一實施例 中，該等裝置可丨田/ At 和用經組態成結構形狀之無機半導體材 料該等無機半導體材料可在幾何上適應大的機械變形而 不在該等材料自身中賦予顯著應變。舉例而言，連接硬質 裝置島狀物之橋接器可為波狀、屈曲、婉蜒蛇形或婉誕曲 折的*以下專利申請案中進-步描it :美國專利申請案 第11/851,182號（美目公開案第2刪/〇157235號”美國專利 申叫案第12/405,475號（美國公開案第2〇1〇/〇59863號）；及 美國專利申請案第12/39M11號（美國公開案第 2010/0002402號），1¾等案中之每一者特此以引用的方式併 入本文中。 在態樣中，本文中所揭示之裝置包含一或多個可伸展 組件，諸如以下各專利申請案中所揭示：美國專利申請案 第11/851，182號及/或美國專利申請案第12/4〇5,475號及/或 美國專利申請案第12/398,811號，且本文中所揭示之裝置 係藉由本文中所揭示之製程中之一或多者來製造。美國專 利申响案第11/851，182號；美國專利申請案第12/4〇5,475 號；及美國專利申請案第12/398,811號特此以引用的方式 153238.doc •38- 201138743 併入本文中β 不希望文任何特定理論束缚，本文中可能存在對與本文 斤揭示之裝置及方法有關之基礎原理的看法或理解的論 述應。心識到’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。 【實施方式】 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Α 6忍之意義，該等意義可藉由參考熟習此項技術者已 之I準課本、雜瑞參考及上下文找到。提供以下定義以 a β该等術語及片語在本發明之内容脈絡中的特定用途。 「功能層」指代賦予裝置某種功能性之層。舉例而言， 力月b層可含有半導體組件。或者，功能層可包含多個層， 諸如藉由支撐層分離之多個半導體層。功能層可包含複數 個圖案化元件，諸如在電極或島狀物之間延伸之互連件。 功能層可為異質的或可具有非均勻之一或多個性質。「非 均勻性質」指代可在空間上變化從而影響多層裝置内之中 性機械平面之位置的實體參數。 「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。 「半導體」指代在極低溫下為絕緣體但在約3〇〇開爾文 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子 裝置技術領域中之使用一致。可用半導體包括包含以下各 者之半導體：元素半導體（諸如，矽、鍺及金剛石），及化 153238.doc •39- 201138743 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，A1Sb、aias、AIN、A1P、 BN、BP、BAs、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、

InN及InP)、第III-V族三元半導體合金（諸如，AlxGa丨.xAs)、 第 II-VI族半導體（諸如，CsSe、CdS、CdTe、ΖηΟ、ZnSe、 乙118及211丁6)、第1-\^11族半導體（諸如，匚11(：1)、第1¥-\/1族 半導體（諸如’ PbS、PbTe及SnS)、層半導體（諸如，pbl2、 MoS2及GaSe)、氧化物半導體（諸如，Cu〇及Cu2〇)。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子性質的外質半導 體，包括具有P-型摻雜材料及η-型摻雜材料之半導體。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。可用於一些實施例之特定半導體材料包括（但不 限於）以下各者：Si、Ge、Se、金剛石、芙、SiC、SiGe、

SiO、Si〇2、SiN、AlSb、AlAs、Alin、AIN、A1P、A1S、 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、 TIBr、CrBr3、SnS、SnTe、Pbl2、MoS2、GaSe、CuO、 Cu20、HgS、HgSe、HgTe、Hgl2、MgS、MgSe、MgTe、 CaS、CaSe、SrS、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、Sn02、 TiO ' Ti〇2 ' B12S3 ' B12O3 ' Βΐ2Τβ3 ' B1I3 ' U〇2 ' UO3 ' 153238.doc -40- 201138743

AgGaS2、PbMnTe、BaTi03、SrTi03、LiNb〇3、La2Cu〇4、 La0.7Ca0.3MnO3、CdZnTe、CdMnTe、CuInSe2、銅銦石西化 鎵（CIGS) 、 HgCdTe 、 HgZnTe 、 HgZnSe 、 PbSnTe 、 Tl2SnTe5、Tl2GeTe5、AlGaAs、AlGaN、AlGaP、AlInAs、 AllnSb、AllnP、AlInAsP、AlGaAsN、GaAsP、GaAsN、 GaMnAs、GaAsSbN、GalnAs、GalnP、AlGaAsSb、 AlGaAsP 、AlGalnP 、GalnAsP 、InGaAs 、InGaP 、 InGaN 、 InAsSb 、 InGaSb 、 InMnAs 、 InGaAsP 、 InGaAsN、InAlAsN、GalnNAsSb、GalnAsSbP，及此等之 任何組合。多孔矽半導體材料可用於本文中所描述之態 樣。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子性質，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錯之間的元素族、約、鈉及其所有離 子、化合物及/或錯合物。 「半導體組件」廣泛地指代任何半導體材料、組合物或 結構，且明確地包括南品質早晶及多晶半導體、經由南溫 處理製造之半導體材料、經摻雜半導體材料、無機半導 體，及複合半導體材料。 「組件」廣泛地用以指代裝置之個別零件。「互連件」 為組件之一實例且指代能夠與另一組件或在組件之間建立 電連接的導電結構。詳言之，互連件可在分離之組件之間 153238.doc -41 - 201138743 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。合適導電材料包括半導體。 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。 「中性機财面」(NMP)指代存在於裝置之橫向㈧方向 及縱向（/)方向上的假想平面。與裝置之位於沿著裝置之垂 直（/〇軸線之多個極端位置處及/或在裝置之更可彎曲層内 的其他平面相比，NMP較不易受彎曲應力。因此，NMP2 位置由裝置之厚度與形成裝置之該（等）層之材料兩者判 定。 「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）内或鄰近於一層的表面（諸如’中性機械平面）。在一實 施例中’中性機械平面經定位為對應於該層内的對應變最 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’例如’緊跟一層(諸如，功能層、基板層或其他 廣）之位置同時仍提供所要可保形性而對對應變敏感之材 料實體性質無獨影㈣中性機械平面。「對應變敏感」 指=回應於相對較低位準之應變而發生斷裂或以其他方式 受損的材料。大體而言’具有高應變敏感性且因此傾向於 I53238.doc •42· 201138743 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 一層之中性機械平面不需要約束於彼層内，而是可經定位 為最接近或足夠接近，以提供減少在裝置保形於組織表面 時在對應變敏感之裝置元件上的應變的功能益處。 電子裝置」大體上指代併有複數個組件且包括大面積 電子器件、印刷線路板、積體電路、組件陣列、生物及/ 或化學感測器及物理感測器（例如，溫度等）的裝置。 「感測」指代偵測物理及/或化學性質之存在、不存 在、量、量值或強度。用於感測之可用電子裝置組件包括 (但不限於）電極元件、化學或生物感測器元件、pH感測 器、溫度感測器及電容性感測器。 致動」指代刺激、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）。用於致動之可用電子裝置 組件包括（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。 「島狀物」指代包含複數個半導體組件之電子裝置之相 對硬質組件。「橋接器」指代將兩個或兩個以上島狀物互 ::戈：-個島狀物互連至另一組件的結構。特定橋接器結 構包括半導體互連件。 「囊封」指代使得一結構至少部分地且在一些狀況下完 全地被-或多個其他結構環繞的結構之定肖。「部分地^ 使得—結構部分地被—或多個其他結構環^结 之疋向。「完全地囊封」指代使得—結構完全地被—或 153238.doc •43· 201138743 多個其他結構環繞的結構之定向。本發明包括具有部分地 或70王地囊封之無機半導體組件及/或電極的可植入裝 置。 「障壁層」指代在空間上分離兩個或兩個以上其他組件 或在空間上分離一組件與裝置外部之一結構、材料或流體 的組件。在—實施例中，一障壁層囊封一或多個組件。在 二貫知例中，一障壁層將一或多個組件與一水溶液、一 生物組織或水溶液與生物組織兩者分離。 可蝕刻一（或多個）障壁層及視情況的在基板上之犧牲層 以產生「網結構」，其中該（等）障壁層之至少一部分及視情 況的在基板上之犧牲層被移除。舉例而言，經安置為距一 無機半導體組件或額外組件約10奈米或1〇奈米以上的該 (等）障壁層之一部分被移除◊該（等）障壁層之至少一部分 及視情況的在基板上之犧牲層的移除可產生：⑴在該（等） 障壁層内之一或多個孔，及/或（ii)在近端處藉由一（或多 個）障壁層實體接合且在末稍端處實體分離的電組件。在 一實施例令，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。 「鄰接」指代材料或層自始至終以一不被打破的序列觸 碰或連接。在一實施例中，並未蝕刻可植入生物醫學裝置 之鄰接層以移除最初提供之材料或層之一實質部分（例 如，10%或10°/。以上）。 「主動式電路」指代經組態以用於執行特定功能之一或 153238.doc •44- 201138743 多個組件。可用主動式電路包括（但不限於）放大器電路、 多：電路、限流電路，積體電路、電晶體及電晶體陣列。 基板」指代能夠支撐一或多個組件或電子裝置的具有 一表面（諸如，接納表面）之材料、層或其他結構。「結合」 至基板之組件指代與基板實體接觸且不能夠相對於所結合 至之基板表面實質上移動之組件。與此對比，未結合的組 件或組件之部分能夠相對於基板實質上移動。 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 内應用中，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係被高度再 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。 「生物相容性」指代當安置於活體内生物環境中時不會 引起免疫排斥或有害效應之材料。舉例而言’當將生物相 谷性材料植入至人類或動物中時，指示免疫反應之生物標 δ己自基線值之改變小於1〇%、或小於2〇%、或小於25〇/。、 或小於40%、或小於50%。 「生物惰性」指代當安置於活體内生物環境内時不會引 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±5〇/。内）。 奈米結構化接觸表面」及「微結構化接觸表面」分別 153238.doc •45- 201138743 才曰代具有奈米大小及微米大小之起伏特徵的裝置表面，其 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 標組織之間的黏著力。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)來直測。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 nm41〇〇 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1〇〇 11111之1^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-特徵：倒鉤、尖峰、突起，及此等之任何組 合0 「介電質J指代非傳導或絕緣材料。在一實施例中，無 機介電質包含f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、二氧化矽及聚合物。 聚α物」指代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的巨分子，其常常以高分 子量為特徵《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 153238.doc -46- 201138743 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或無機聚合 物’有機聚合物或無機聚合物可為非晶形狀態、半非晶形 狀態、結晶狀態或部分結晶狀態。具有聯結單體鏈之交聯 聚合物特別可用於一些應用，可用於該等方法、裝置及組 件中之聚合物包括（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）乙縮醛聚合物、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、 聚丁稀、聚碳酸酯 '聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙浠、聚乙稀 共聚物及改質聚乙烯、聚酮、聚（曱基丙烯酸甲酯）、聚甲 基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚丙烯、 聚胺基曱酸酯、苯乙烯類樹脂、砜基樹脂、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）、丙烯酸系聚合物、 耐綸、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚 氣乙稀、聚烯烴或此等之任何組合。 「彈性體印模」及「彈性體轉移裝置」可互換地使用， 且指代具有可接納材料以及轉移材料之表面的彈性體材 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/或促進材料自供體材料轉移至受體材料。 「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 153238.doc -47- 201138743 形。可用彈性體包括包含以下各者之彈性體：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。可用彈性體包括（但不限於）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、聚酿胺、合成橡膠、pDMS、聚丁二烯、聚 異丁稀聚（苯乙稀-丁二烯-苯乙烯）、聚胺基甲酸酯、聚 氣丁二稀及聚⑪氧。在—些實施例中，彈性體印模包含彈 性體。例示性彈性II包括（但+限於）含石夕聚合物，諸如聚 矽氧烷，包括聚（二甲基矽氧烷）（亦即，PDMS及 PDMS)、聚（甲基石夕氧烧）、部分垸化聚（甲基石夕氧燒卜聚 (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、稀烴材料、聚婦煙、 聚胺基甲酸酯熱塑性彈性體、聚醯胺、合 稀、聚(苯乙稀-丁二稀·苯乙稀)、聚胺基甲酸 二烯及聚矽氧。在一實施例中，聚合物為彈性體。 「可保形」錢具有足夠低的弯曲勁度以允許裝置、材 料或基板採取任何所要輪廓剖面（contour profile)的裴置、 材料或基板，該所要輪廟剖面例如允許與具有起伏特徵之 圖案的表面保形接觸的㈣剖面4特定實施例中，^要 輪廓剖面為生物環境中之組織的輪廓剖面。 保形接觸」指代在裝置與接納表面之間建立之接觸， 該接納表面可（例如）為一生物環境中 曰標組織。在一 態樣中，保形接觸涉及可植入裝置之一 攻夕個表面（例 153238.doc -48· 201138743 如’接觸表面）相對於組織表面之總體形狀的巨觀調適。 在另一態樣中，保形接觸涉及可植入裝置之一或多個表面 (例如，接觸表面）相對於組織表面之微觀調適，從而導致 實質上無空隙之密切接觸。在一實施例中，保形接觸涉及 可植入裝置之一（或多個）接觸表面相對於組織之一（或多 個）接納表面之調適，以使得達成密切接觸，例如，其中 可植入裝置之接觸表面之表面積的2〇%以下不實體接觸該 接納表面，或視情況可植入裝置之接觸表面之1〇%以下不 實體接觸該接納表面，或視情況可植入裝置之接觸表面之 5%以下不實體接觸該接納表面。 「揚氏模數」為材料、裝置或層之機械性質，其指代給 疋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： 心㈣参丫 η， (應變）⑴ 其中五為楊氏模數，z<0為均衡長度，為受到所施加應力 時的長度改變，只為施加之力，且4為受力面積。亦可依據 拉梅常數（Lame constant)經由下列等式來表示揚氏模數： (Π) β 一 + 2//)， 又+ " 其中；·及"為拉梅常數。高揚氏模數（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。在一些實施例中，高楊氏模數 153238.doc •49· 201138743 大於低揚氏模數，對於一些應用較佳約為1〇倍，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。在一實施例中，低模數層具有小於1〇〇 Mpa之揚 氏模數，視情況小於10 MPa，且視情況具有選自〇J Mpa 至50 MPa之範圍的揚氏模數。在一實施例中，高模數層具 有大於100 MPa之楊氏模數，視情況大於1〇 Gpa，且視情 況具有選自1 GPa至100 GPa之範圍的揚氏模數。 「非均勻楊氏模數」指代具有在空間上變化（例如，隨 著表面位置而改變）之楊氏模數的材料。可視情況依據整 個材料之「主體」或「平均」揚氏模數來描述具有非均勻 楊氏模數之材料。 「低模數」指代具有小於或等於丨〇 MPa、小於或等於5 MPa或小於或等於！ MPa之楊氏模數的材料。 f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。 本文中描述用於感測與生物環境中之一目標組織相關聯 之參數及/或致動一目標組織的可植入生物醫學裝置，以 及用於製造及使用可植入生物醫學裝置之方法。此等裝置 能夠密切地整合於生物組織之軟的曲線表面上且可用於即 153238.doc •50- 201138743 時地且以高空間精度監視及/或治療醫學病況。所揭示之 裝置及方法亦包括特別適合於監視及/或致動活體内組織 之裝置及方法。該等途徑依賴於可溶解、生物相容性及生 物可再吸收基板’其中溶解及毛細管力驅動纏繞遶程 (wrapping pr〇cess)。純粹被動式電極系統用以示範此等系 統之優點及基礎態樣，但相同途徑與完全主動式電子器件 及光電器材相容。 現在將參看諸圖描述可植入生物醫學裝置以及製造及使 用該等裝置之方法。為清晰起見，一圖内之多個項目可能 未被h §己且該等圖可能未按比例繪製。多個圖令之相似數 字表示相似項目，且用圓括號編號之項目（例如，可植入 生物醫學裝置100(1)至100(7))表示可在無圓括號之情況下 寬泛地提及的一屬（例如，可植人生物醫學裝置1〇〇)内之物 質。 圖la展示可植入生物醫學裝置1〇〇(1)之俯視平面圖，可 植入生物醫學裝置100(1)具有形成一電子裝置之部分的複 數個電子互連件106及電極1〇8，其安置於由生物可再吸收 基板102(1)支撐之障壁層1〇4(1)上或囊封於障壁層ι〇4(ι) 内各向異性導電膜（ACF)缓線110與可植入生物醫學裝置 100(1)之連接允許與電路板112之連通，可結合已知軟體、 記憶體裝置、使用者介面及電源（未圖示）使用該電路板以 分析自裝置100(1)獲得之資料及/或將電磁輻射遞送至裝置 100(1)。圖lb展示經由藉由線B_B界定之平面截取的可植 入生物醫學裝置100(1)的橫截面圖。互連件1〇6經展示為囊 153238.doc 51 201138743 封於障壁層104(1)内且與裝置之中性機械平面（NMp)重 合。圖lc展示經由藉由線C-C界定之平面截取的可植入生 物醫學裝置100(1)的橫截面圖。互連件106保持安置於障壁 層104(1)内，但電極108經展示為曝露至周圍條件。在其他 實施例（未圖示）中，包括電極108之整個電子裝置可囊封於 一障壁層内。 圖2提供可植入生物醫學裝置100(1)之俯視透視圖，可 植入生物醫學裝置100(1)具有包括以下各者之實體尺寸： 垂直尺寸或高度；2、橫向尺寸或寬度及縱向尺寸或長度 Z。可植入生物醫學裝置100(1)可具有任何規則或不規則 形狀’但常常將呈正方形或矩形平行四邊形形式。 圖3展示可植入生物醫學裝置100(2)之俯視平面圖，可 植入生物醫學裝置100(2)具有形成一電子裝置之部分的島 狀物302及橋接器304。島狀物302及橋接器304至少部分由 障壁層104(2)囊封且由生物可再吸收基板1〇2(2)支撲。島 狀物302可（例如）為藉由橋接器304鍵接之硬質半導體組 件’橋接器304可具有允許高度可撓性、可彎曲性、可保 形性或可壓縮性之波狀、蜿蜒蛇形或蜿蜒曲折組態。橋接 器304可完全地安置於島狀物平面内或橋接器之至少一 部分可在島狀物平面上方垂直地延伸，以使得空隙空間存 在於每一橋接器304之至少一部分之下。 圖4展示可植入生物醫學裝置100(3)之側視平面圖，可 植入生物醫學裝置100(3)具有生物相容性層402以及生物可 再吸收基板102(3)、障壁層104(3)及電子裝置組件404(諸 153238.doc •52- 201138743 如，互連件、電極、島狀物、橋接器等）。 圖5a及圖5b提供具有網結構之可植入生物醫學裝置 100(4)及1〇〇(5)的示意性說明。圖^展示具有觸手網結構 之電子裝置，其令半導體組件5〇2至少部分地由一障壁層 及/或生物相容性層508囊封。層508以實體方式接合半導 體組件502之近端5〇4，但半導體組件5〇2之末稍端5〇6實體 分離。在一些實施例中，每一半導體組件5〇2在其末稍端 506處與所有其他半導體組件分離。在其他實施例中，兩 個或兩個以上半導體組件5〇2之群組可與相鄰半導體組件 502之其他群組貫體分離。生物可再吸收基板1〇2(4)提供對 網電子裝置之支撐。 圖5b展示具有一有孔網結構之電子裝置，其中呈島狀物 302及橋接器304之形式的半導體组件至少部分地由一障壁 層及/或生物相容性層510囊封。層510含有孔512，在該等 孔512處’已（例如）藉由反應性離子钱刻移除了層之材 料。生物可再吸收基板102(5)提供對網電子裝置之支撐。 有孔網結構不限於包含島狀物及橋接器之電子裝置。可移 除障壁及/或生物相容性層材料以在本文中所描述之該等 電子裝置中之任一者中形成孔。舉例而言，移除半導體組 件502之間的材料但使近端504與末稍端5〇6均保持接合的 可植入生物醫學裝置100(4)(圖5 a)的蝕刻將產生一有孔網 結構。 圖6提供說明用於製造具有網結構之可植入生物醫學裝 置100(例如，100(4)及100(5))之例示性步驟的流程圖6⑽。 153238.doc -53- 201138743 2 =驟04中’在基板上提供—犧牲層。在步驟6⑽中，.將 第一介電層塗覆至基板上之犧牲層，且在步㈣8中’將 至少一無機半導體組件定位或以其他方式裝配於第一介電 ^上在步驟61G中，對該至少—無機半導體組件之一部 分塗佈-第二介電層，以產生具有一曝露之末稍端的經覆 蓋之無機半導體組件。在步驟612中，將一電極定位為實 體接㈣無機半導體組件之該曝露之末梢端。在步驟… 中’接著移除該第一介電層及該第二介電層之一部分以產 生一網結構。在步驟616中，移除（例如，溶解或钱刻）基板 上之犧牲層’以留下―實質上無基板的網結構。在步驟 618中’（例如）使用轉f多印刷（諸如，乾式接觸轉移印刷）將 該實質上無基板的網結構轉移至生物可再吸收基板。 圖7提供說明用於進行以下操作之例示性步驟的流程圖 700 .植入生物醫學裴置1〇〇，及視情況使用經植入生物醫 學裝置致動一目標組織及/或感測與該目標組織相關聯之 參數。在步驟704令，提供一可植入生物醫學裝置1〇〇。在 步驟706中，接著使該可植入生物醫學裝置接觸一生物環 境中之一目標組織’且在步驟7〇8中，該可植入生物醫學 裝置之生物可再吸收基板被至少部分地再吸收，以建立該 可植入生物醫學裝置與該目標組織之間的保形接觸。在可 選步驟710中，致動目標組織。在可選步驟712令，可在目 標組織之表面處產生一電壓、電磁輻射或電流。在另一可 選步驟714中’可感測與目標組織相關聯之參數。在可選 步驟716中，可量測目標組織之表面處之一電壓、電磁輻 153238.doc -54· 201138743 射或電流。用於致動目標組織之步驟710及712與用於感測 與組織相關聯之參數的步驟714及716並不相互排斥。舉例 而言，在一實施例中，可植入生物醫學裝置之半導體組件 之一部分可致動目標組織，而另一部分感測與該目標組織 ' 相關聯之參數。在另一實施例中，可植入生物醫學裝置之 : 所有半導體組件可（例如）根據一回饋迴路交替地感測及致 動。 圖8a及圖8b展示可植入生物醫學裝置1〇〇(6)及100(7)之 側視平面圖，可植入生物醫學裝置100(6)及1〇〇(7)分別具 有平面接觸表面802及奈米結構化或微結構化接觸表面 804。如圖8中所展示，障壁層ι〇4介接目標組織。然而， 在替代實施例中’生物可再吸收基板1 〇2可介接目標組 織，且生物可再吸收基板1〇2可為平面的或結構化的。結 構化接觸表面8〇4具有奈米大小或微米大小之起伏特徵 806，諸如倒鉤808、尖峰81〇及突起812 ,該等起伏特徵 806可自可植入生物醫學裝置1〇〇(7)之表面延伸長度X。 在一些實施例中，可植入生物醫學裝置有利地利用絲作 為生物可再吸收基板。薄膜形式之絲係生物相容性的、美 國食品藥物管理局（FDA)核准的、光學上透明的、機械上 . 穩固的（高機械模數及韌性）及可撓性的。絲亦與水性處理 相容，水性處理保留敏感性電子功能，且可經受化學及生 物官能化。多種多樣的胺基酸側鏈之存在促進了用於使緣 官能化之輕合化學。絲亦為水可溶的，具有可在數分鐘至 數小時乃至數年之範圍内程式化的蛋白水解生物降解（產 153238.doc -55- 201138743 生非炎性胺基酸）速率。 的一些其他天然聚合物 展現出類似於或相似於絲之性質 包括（但不限於）聚葡萄胺糖、膠原蛋白、明膠、瓊脂糖、 殼糖、聚經基院酸s旨、普蘭（pullan)、澱粉（直鍵澱粉支鍵 澱粉）、纖維素、玻尿酸，或此等之任何組合。 可自各種天然源獲得絲’例如，自或自 蜘蛛)獲得。根據本發明之實施例使用之 絲溶液可（例如）自含有溶解之蠶絲（例如，來自… 溶解之蜘蛛絲（例如，來自心c/avz>ei)的溶液 獲得，或自含有重組性絲（諸如，來自細菌、酵母、哺乳 動物細胞、基因轉殖動物或基因轉殖植物）之溶液獲得。 在一實施例中，生物可再吸收基板之絲可為絲蛋白蛋白 質（silk fibroin protein) ’其由反平行β摺疊層組成且具有一 主要結構，該主要結構主要由循環胺基酸序列（Gly_Ser_ Gly-Ala-Gly-Ala)n組成。已知絲蛋白按三種結構（稱為I、η 及III)配置。絲I為天然的非晶形絲蛋白，如自所^以· 絲腺發射者。絲II指代絹絲中之絲蛋白分子之結晶配置， 其具有較大強度。絲III主要形成於絲蛋白溶液中的界面 (例如’空氣-水界面、水-油界面等）處。在所揭示之可植 入生物醫學裝置中，可使用絲I、II及/或III。 絲基板通常係根據已公佈之程序自源自mori繭 之材料來製備。參名以？7'文# :Sofia，S.，McCarthy, M.B.，

Gronowicz, G. & Kaplan, D.L. Functionalized silk-based biomaterials for bone formation. J. Biomed. Mater. Res. 54, 153238.doc -56- 201138743 139-148 (2001) ； Perry, H., Gopinath, A., Kaplan, D.L., Negro, L.D. & Omenetto, F.G. Nano- and micropatterning of optically transparent, mechanically robust, biocompatible silk fibroin films· ddv. Maier. 20, 3070-3072 (2008);及 WO 2008/108838。簡言之，將繭在0.02 M碳酸鈉水溶液中 煮/弗歷時6 0分鐘移除絲膠（一種水溶醋蛋白，其黏合繭中 之絲蛋白長絲，但可誘發不當免疫反應）。在6〇。〇下用演 化經水溶液使絲蛋白纖維溶解且隨後透析移除溴化鋰。微 過濾之後的離心消除顆粒以產生具有最少污染物的8%至 10 %絲蛋白溶液。 使用替代方法，可使用有機溶劑來製備絲溶液，如特此 以全文引用的方式併入本文中的W〇 2〇〇8/1〇8838中所描 述。在製備絲材料的過程中使用有機溶劑可變更絲材料之 生物相容性及實體性質。舉例而言，將絲膜浸沒於有機溶 劑（諸如，甲醇）中可引起水合或膨潤結構之脫水，從而導 致結晶且因此，導致失去水中之溶解度。另外，有機溶劑 之使用可使絲材料不易降解。 如上文所提及，與水溶劑相比較，絲溶液中之有機溶劑 之存在可產生具有更多結晶結構（與非晶形結構相比較）之 絲基板。此現象可用以控制（例如）絲之生物再吸收速率。 因此，取決於所要再吸收速率，可使用任何合適比率之 水：有機溶液來製備絲溶液，例如，100%水、約。水、 約60%水、約5G%水、約術。水、約2()%水或約1〇%水。 可使用額外技術來控制絲基板之生物再吸收速率。舉例 153238.doc •57- 201138743 而言’可藉由變更以下各者來特製發生再吸收之速率：基 板材料、基板厚度、交聯、鏈間氫結合或凡得瓦爾力之程 度’及/或分子對準（例如，經由單軸或雙轴伸展、撚成纖 維’及/或編織）。在一實施例中，可能需要在植入裝置時 快速地再吸收生物可再吸收基板《可（例如）藉由用水或鹽 水洗滌植入之裝置而加速生物再吸收。 可單獨將包括（但不限於）以下各者之額外生物可再吸收 聚合物用作生物可再吸收基板，或可將包括（但不限於）以 下各者之額外生物可再吸收聚合物添加至絲溶液以產生複 合絲基板：生物聚合物、合成聚合物、蛋白質、多醣'聚 (甘油-癸二酸酯）(PGS)、聚二氧環己酮、聚（乳酸_共_乙醇 酸）(PLGA)、聚乳酸（PLA)、膠原蛋白、聚葡萄胺糖，或此 等之任何組合。在一實施例中，一基板包含按體積計約5〇 份至約99.99份（體積❶/〇)之絲蛋白質溶液及約〇 〇1體積％至 約50體積％之額外聚合物。 在一些態樣中’本文中所描述之可植入生物醫學裝置可 用於藥物遞送。在一實施例中，可將一或多個治療劑以液 體、凝膠、分散固體或任何其他適當實體形式囊封於基板 材料中’以在基板被再吸收時投予給患者。為了形成此等 治療增強之基板材料，可在形成基板之前，將絲或其他生 物可再吸收聚合物溶液與一或多種治療劑混合，且視情況 與醫藥學上可接受之載體混合。可使用不溶解生物可再吸 收材料之任何醫藥載體。 在一些實施例中，可使用本發明之可植入生物醫學裝置 153238.doc •58· 201138743 來投予、遞送及/或活化提供至受試者之治療劑。在此態 樣之一實施例中，生物可再吸收基板為一多功能組件，其 在扠予至生物環境及/或接觸目標組織時釋放治療劑。本 發明包括（例如）具有嵌入之治療劑之生物可再吸收基板， 嵌入之治療劑諸如藥物（例如，小分子治療劑）、奈米粒子 及/或生物分子，諸如蛋白質、肽、寡核苷酸（例如，dna 或RNA)等。本發明之此態樣可用於一系列治療應用，包 括治療劑向選定組織類型的受控釋放及/或有目的的投 予。此等實施例中之治療劑之釋放可由於受與目標組織接 觸之生物可再吸收基板之再吸收介導的過程而發生❶本發 明包括可植入裝置及系統，其中電子裝置組件經由熱方式 介導治療劑自生物可再吸收基板之釋放，例如，藉由對可 植入裝置之組件（諸如，生物可再吸收基板）之局部加熱。 本發明包括可植入裝置及系統，其中電子裝置組件經由受 局部電場之產生及控制驅動的過程（諸如，用於釋放蛋白 質或肽之電泳過程）而介導治療劑自生物可再吸收基板之 釋放。本發明包括可植入裝置及系統，其中電子裝置組件 經由受電磁輻射之吸收驅動的過程而介導治療劑自生物可 再吸收基板之釋放及/或活化。在一實施例中，可植入裝 置包括能夠在自生物可再吸收基板釋放治療劑期間及/或 在釋放了治療劑時以光學方式活化治療劑的電子裝置組 件’諸如雷射或LED陣列。本發明之此態樣可用於包括光 電治療術之治療應用。 可結合本文中所描述之裝置使用的治療劑包括（但不限 153238.doc •59- 201138743 ;)小/刀子’蛋白質；肽；核苷酸；核酸；碳水化合 物’單糖’細胞，基因；抗血栓藥；m斤陳代謝藥；抗凝 ，抗有絲刀裂劑，纖維蛋白分解藥；消炎類固醇；單 株抗體；維生素；鎮靜劑；類固醇；安眠藥；抗傳染劑 (諸如，抗生素及抗病毒劑）；化學療劑（亦即，抗癌劑）； 刖列腺素、放射性藥品、抗排斥劑；鎮痛藥；消炎劑；激 素（諸如，類固醇）；生長因子（抑制劑及促進劑），諸如表 皮生長因+、纖維母細胞生長因子、衍生自血小板之生長 因子、似胰島素生長因子、轉型生長因子，及血管内皮生 長因子；抗血管生成蛋白質（諸如’内皮生長抑素）；多 醣；醣蛋白；脂蛋白；及此等之任何組合。 舉例而言，在活體内生物環境内循環之治療劑可在接收 來自植入於治療位點處之生物醫學裝置之電磁輻射時被活 化。詳言之，電磁波譜之紫外線及可見光區内之能量可為 有用的。 可進一步藉由以下非限制性實例來理解本發明。 實例1 :作為至生物可再吸收可植入裝置之路徑的絲上 之矽電子器件 許多現存的及預想的類別之可植入生物醫學裝置需要高 效能電子器件/感測器。避免生物相容性之較長期挑戰中 的些挑戰的途徑涉及系統之一些部分或全部隨著時間的 過去再吸收於身體中的建構。此實例描述用於將單晶矽電 子器件（其中矽呈奈米隔膜形式）整合至水可溶且生物相容 性絲基板上的策略。電氣、彎曲、水溶解及動物毒性研究 153238.doc -60- 201138743 暗不：此途徑可能提供用於未來生物醫學裝置及臨床應用 之許多機會。 先進可植入生物醫學裝置在臨床應用中具有很大潛力。 允許插入至身體中以建立與各種器官之曲線表面之保形接 觸的系統必須為可撓性的及生物相容性的。可藉由近來所 報告的基於有機、無機及奈米材料之電子器件來實現該等 保形及可撓性特性。另一方面，達成生物相容性可為有挑 戰性的，此係歸因於對許多有機及無機材料之生物反應之 複雜性。此問題之理想解決方案（很大程度上避免較長期 問題）涉及由可溶且生物可降解材料建構電子器件；此 處，裝置僅隨著時間的過去而消失或再吸收。或者，可咬 計裝置之較大部分以再吸收，以使得足夠少量之材料保 留，以致其所誘發之生物反應可忽略。此途徑具有優點： 此途徑不要求開發整個生物可降解電子材料集合，但仍產 生以適合於應用之速率耗散主體材料（bulk mateHal)特徵 的總體系統。此實例描述組合基於矽奈米隔膜之矽電子器 件與絲蛋白質之生物可降解薄膜基板，以產生很大程度上 可再吸收於身體中的可撓性系統及裝置。石夕之使用提供高 效能、良好可靠性，及穩固操作。與諸如聚（乙醇酸）、聚 (L-乳酸）及膠原蛋白之其他生物可降解聚合物相比較，絲 係有吸引力的，此係由於絲之以下特性：穩固機械性質、 特製溶解之能力，及/或自數小時至數年之生物降解速 率、非炎性胺基酸降解產物之形成，及在周圍條件下製備 材料以保留敏感的電子功能之選項。 153238.doc -61 - 201138743 圖9展示示意性製造過程。使用矽之單晶奈米隔膜（厚度 為〜260 nm，p-型，SOITEC，France)建構聚醯亞胺（PI)超 薄薄片上之電晶體。簡言之，將經摻雜矽奈米隔膜轉移印 刷至洗鑄於在矽晶圓（亦即，用於處理之載體晶圓）上的聚 (曱基丙烯酸甲酯）(PMMA，~100 nm，A2 PMMA， MicroChem ’ USA)之薄犧牲層上的pi膜（pi，〜丨.2 μηι， Sigma Aldrich，USA)上。在印刷之後，一系列製造過程 .(包括光微影、反應性離子钮刻、氧化物之電漿增強化學 氣相沈積’及金屬之電子束蒸鍍）形成由金屬線連接之矽 金屬氧化物場效電晶體。接著，旋塗一贝層（〜12 μιη)，從 而囊封主動式裝置，且使主動式裝置位於接近中性機械平 面處。乾式飯刻聚合物層’從而完成ΡΜΜΑ上之隔離裝置 陣列之製造，如圖9(a)中所展示。接著，用丙酮溶解 ΡΜΜΑ，從而將裝置自載體晶圓釋放。將此等裝置提至聚 (二甲基矽氧烷）（PDMS，Sylgard 184，D〇w c〇rning， USA)之轉移印模之表面上，如圖9(b)中所展示。轉移印刷 將裝置遞送至矽基板上之旋轉澆鑄絲膜（圖或獨立式 絲隔膜(圖9(d))。為了實現高產量之轉移，將〜7%絲水溶 液旋塗於裝置之背側上，同時旋塗於pDMS印模上，旋轉 速率在2000 rpm與3000 rpm之間，歷時儿秒。此絲層用作 用於轉移之黏著層，該轉移涉及首先在處於熱板（〜11〇。〇 上的同時建立與絲基板之保形接觸，且接著緩慢地操取印 模此過程產生一系、统，在該系统巾，基板為水可溶的且 可再吸收的’但裝置並非水可溶的及可再吸收的，如圖 153238.doc -62- 201138743 9(d)中之不意圖中所展示。重要點在於：可以極小尺寸（取 決於應用而互連或不互連）以及極小的總材料量建構裝 置，藉此提供使裝置對生物之影響最小化的可能性。另 外，可设汁處理絲之模式以產生快速溶解速率（如此處之 狀況），或在數年内降解。 圖10(a)展示具有經轉移印刷之矽裝置的獨立式絲膜。圖 10(a)之卡〜圖框及右側圖框示範系統之機械可撓性。在此 等位準之f曲(曲率半徑及為〜5 mm)下’觀測不到機械或黏 著劑失效。估計：絲臈之頂面處的彎曲誘發應變（〜25 μιη’〜5 mm彎曲半徑）在〜〇·25%之範圍内。典型”通道裝置 之電量測結果展示期望的性f (圖1Q(b)之實線）。此處，通 道長度及寬度分別為13 μ喊⑽叫，且閘極氧化物厚度 為50 nm自圖10(b)之左側圖框申的轉移曲線計算的電子 遷移率、臨限電|及接通/關斷比率分別為〜則cm2/v s、 乂及>1〇、不同閘極偏壓下之電流·電壓特性展示於圖 10(b)之右側圖框中。閘極漏電流小於數十微微安。又，在 將絲基板溶解於水中轉著將裝置㈣出至濾紙上之後， 特徵化劇s電晶體（圖10(b)之虛線）。4至在溶解之後， 電晶體亦起作用，僅發生適度性質改 的電子遷移率、臨限電壓及接通/關 S、〜0.5 V及>104 〇

變。自轉移曲線估計 斷比率為〜440 cm2/V 此溶解過程依賴於絲之以下能力：絲在水令分解，留下 蛋白質作為產物’該等產物接著由於蛋白分解活性而降 解所付絲蛋白蛋白質為美國食品藥物管理局㈣八)核准 153238.doc •63· 201138743 的生物相容性材料’其產生可用於細胞新陳代謝功能中的 非炎性胺基酸降解產物。另外，可基於處理模式而特製絲 基板之機械性質，以匹配所需動性位準。為了說明該過 程，在於室溫下將典型裝置浸潰於填充有水之皮氏培養皿 中之後的各個時間收集影像。在〜2 5 μιη厚之絲基板之情況 下，觀測到在3分鐘内完全溶解，如圖11 (a)及圖】丨（b)中所 展示。圖11 (c)展示回收至濾紙片上之裝置。由於此類型之 可植入裝置之大多數係由基板組成且因為可藉由使用標準 微電子技術更進一步減小主動式裝置之大小，所以不可再 吸收材料之極微小或可忽略之殘餘物可在溶解之後保留。 可將類似類型之裝置植入至動物中以判定發炎反應。此 處’裝置係由用PI囊封的經摻雜矽、二氧化矽及金屬層組 成’類似於先前所描述之裝置。由於已知PI及金為生物相 谷性的’故主要關注點係針對石夕及二氧化石夕。關於碎及二 氧化石夕之多孔奈米粒子之生物相容性的新近報告暗示在用 於電晶體中之Si/Si〇2組件中之生物相容性的可能性。為了 直接檢驗此問題，將樣品以皮下方式植入於小鼠中（圖j 2 之左側圖框及_心圖框），且在兩週之後擷取樣品。結果 展不：在此時間範圍中’膜部分溶解，以及在植入位點周 圍無任何發炎。小鼠未展現出膿腫或液體聚集之任何徵 象’且可觀測到絲載體向皮下層内之初始整合。估計植入 物之大小比最初植入之裝置小丨5%與2〇%之間，且可觀測 到少數電晶體結構之分離，如圖丨2之右侧圖框中所展示。 雖然需要額外研究’但此等初始活體内測試暗示此形式之 153238.doc -64 - 201138743 生物可降解電子器件的使用前景。 總之，已針對很大程度但並非完全生物可再吸收的一類 別之可植入生物醫學裝置開發了非習知材料處理及裝置製 造程序。該等系統組合了 FDA核准之生物材料基板、絲， 與矽奈米材料電子裝置。初步的活體内毒性及發炎性評估 展示對活動物無有害影響。此類型之技術可開拓用於將高 效能可撓性電子器件插入至可植入生物醫學裝置中的各種 可能應用。另外，由於絲為纖維形式的最堅韌的已知天然 生物聚合物，故此基板提供了可基於其開發一系列此等可 植入裝置的合適之基底基板，其中可將組件之活體内壽命 特製為短期至長期、數小時至數年。 參照案 K. 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El Ύ

ROsinO d-RsinO r \ \yc Α+θ-克、 Rsin& (2) 其中Yc在等式（1)中給出，且0為薄膜與—個圓柱體之接觸 角，Θ係藉由使t/2最小化來判定，給出下式： dR0cos0 d-RsmO {d-Rsinef

d Rsin9 Λ sin2 Θ ) =〇 ° (3) 等式3之解採用形式e=e(d/R，Y"c)。對於〜，能量在 θ=〇時具有最小值，且膜不纏繞圓柱體。對於的接 觸角Θ(亦即，針對在〇與θ<β〇之間的角度之接觸）發生部分 纏繞’其中yc係自等式（3)獲得，其中θ=β〇 ，如 {1 + (1 + ♦ 2/[(1 -Α>。2 ](，且;I = r〆/丨(i? + &)^+rJ-d2 sin-'^ + rJjjo 對於;，纏繞係完整的（亦即，在〇與％之間的角度的保形接 觸）。藉由比較等式（3)與圖23中之實驗，發現提取的每單 位面積之黏著能為Y= 10 mJ/m2。結果顯現於圖21 b之底部 圖框中，其中參數粗略對應於腦模型上之特徵：Λ = 6.14 mm d 5·93 mm且r〇=1.72 mm。（實驗影像顯現於圖23 中）保形接觸之臨界厚度為/2^ = 4.9 μπι，亦即，比〜4.9 μηι 薄之裝置達成此表面上之保形接觸。實驗結果與此計算一 致0 153238.doc -72· 201138743 類似圖2U及圖2lb之圓扣拟主上 的.m 面的陳形表面為可顯影 的，腦不可顯影。作為非可鞀 j頌衫表面之模型，檢驗半球形 基板之狀況。圖21e展示具有7 _及25叩之厚度之薄片 ，計以及2.5 μιη厚度之開放式網佈局的電極陣列之結果， 每-者在具有6.3 mm的曲率半徑之玻璃半球體上。在僅有 水毛細管力作為黏著力之情況下，網電極陣列達成極佳保 形接觸。薄片展示比較差之接觸’具有大褶皺，甚至對於 最薄狀況（亦即，2.5 μιη)亦如此。對簡單模型之機械分析 顯露基礎物理學。圖21d之左側圖框展示纏繞於具有半徑及 之球體上的具有半徑^ +冰之圓形膜的狀況。中心綠色部分 表示具有半徑r、張力勁度（五及均等雙軸彎曲勁度 (EI)P/的？1板。黃色環對應於具有寬度w、張力勁度 (五办hompoiiie ’及均等雙轴彎曲勁度（EI)cowp〇Wie的PI及Au之 多層結構。對於纏繞球體之膜，解析地按下式獲得所需的 每單位面積之最小黏著能：

K sheet 。（4) 僅由PI及Au之對應多層之圓形條帶組成的用於網設計之 模型顯現於圖21 d之右側圖框中。在此狀況下’每單位面 積之最小黏著能為： r： esh (EI\ composite l{Eh\ R2 24r2 composite 1-

(5) 對於w<<r之狀況，等式（4)中之丫/心’始終大於等式（5)中 153238.doc -73- 201138743 之，亦即γ/β">γ^ίΑ。推論為：開放式網設計需要 比對應薄片低得多的黏著能，藉此導致大大改良之保形覆 蓋能力，如圖21e之左側圖框中所展示。圖24a展示具有高 達80 μπι之厚度之膜的臨界黏著能。對於厚度為2.5 w/r = 4之情況，薄片之yciAeei = 29.1 mJ/m2，該值為網的 Ycmei/l = 2.4 mJ/m2之12倍以上。另外，與具有類似厚度之薄 片相比較，網設計涉及約略為薄片設計之隔膜應變的w/r 的隔膜應變。對於實驗網系統，此比率大約為1/4。因 此，對於0 · 1 %之代表性臨界皱紋應變，接近三分之二之薄 片將起皺紋。在相同條件下，整個網給出完美的保形接 觸。最後，網之正（剝離）界面應力僅為薄片之正（剝離）界 面應力的1/4(圖2 le之右側圖框及圖24b)，從而導致改良之 黏著及施加至基板的減小之力。細節參見下文。 在貓科動物模型上進行之活體内神經監視實驗示範了此 等有利機械結構之實際蘊涵。測試涉及安裝於立體定向設 備（sterotaxic apparatus)中之經麻醉貓，其中貓之眼睛聚焦 於對向28 X22度空間之監視器上。初始腦剜除術及硬腦膜 切口術（durotomy)曝露皮質之一2x3 cm區。電極陣列覆蓋 大量視覺皮質’如圖25a、圖25b及圖25c之左側圖框中所 展示。視覺刺激由全域漂移格栅（full_field drifting grating)組成，在2 Hz下呈現歷時1秒，其中空間頻率為〇 5 循環/度。格柵係在2個不同方向上在8個不同定向上（16個 唯一刺激）呈現。 使用以下三種電極陣列用於比較：76 μηι及2.5 μιη厚之 153238.doc •74· 201138743 薄片及2.5 μηι厚之網。76 μηι&2.5 μπι厚之薄片包括可溶 解絲支撐件。圖25a、圖25b及圖25c之左側影像說明在厚 度減少之情況下（亦即，76 4„!至2 5 μιη，分別在圖25a及圖 25b中）及在引入網之情況下（亦即，圖25c)的逐漸改良之保 形接觸。圖25a、圖25b及圖25c之右側圖框示範了減小電 極尽度及網結構對.腦活動之生理量測的有效性。詳言之， 此等圖框展示在每一電極處所量測之平均誘發反應，每一 圖框係按對應於左側圖框中之影像的空間定向繪製。每一 曲線之背景色彩說明彼電極上之誘發反應與來自整個陣列 之所有反應的平均值之間的零滯後交叉相關性。圖25c之 底部處的彩條提供了圖25a、圖25b及圖25c中所用之所有 色彩的數字比例尺。此量測用作電極效能之定量量度，此 係因為預期刺激之均勻性可誘發在整個視覺皮質上之類似 反應。在每一狀況下，記錄30個電極通道中之28個電極通 道且評估所誘發的電位反應，如按綠色至紅色著色。指示 為灰色之兩個通道用作局部參考。具有與平均反應之高相 關性及低相關性的通道分別著色為綠色及紅色。76 μηι(圖 25a)電極陣列展現出最少的具有良好反應之通道，此係歸 因於許多電極處之不良接觸。2_5 μιη陣列（圖25b)展示較好 的保形接觸及對應更多的具有良好反應之通道。25卜爪網 電極（圖25c)展示最佳效能，其中幾乎所有通道皆處於良好 接觸且具有高度相關之反應。圖25d展示來自2·5 μιη網電 極中之一者的代表性單一通道資料。觀測到具有良好信號 振幅及信雜比之睡眠紡錘波。此觀測之集體集合與先前所 153238.doc •75· 201138743 描述之系統機械結構研究一致。 總之，此實例引入一類別之保形電子器件，該類別之保 形電子器件能夠密切地整合於生物組織之軟的曲線表面 上。該等途徑依賴於可溶解、生物相容性及生物可再吸收 基板，其中溶解及毛細管力以非侵襲性方式驅動纏繞過 程。雖然純粹被動式電極系統用以示範此等系統之優點及 基礎態樣，但相同途徑與完全主動式電子器件及光電器材 相容。因此，藉由提供了使用既定類別之可植入裝置不可 獲得的能力’此等概念可具有產生用於人類健康之重要技 術的潛力。 方法》厚電極陣列（>25 μΜ)製造❶將具有25 μΓη&75 μιη 之厚度的商業PI膜（Kapton，Dupont, USA)附著至由塗佈有 PDMS之玻璃載片組成的臨時載體基板。在用丙酮、異丙 醇（IPA)及去離子（DI)水清洗表面之後，進行電子束蒸錢， 從而形成均勻金屬塗層（Cr/Au，50/145 0 A)。光微影及圖 案化姓刻產生互連線陣列。旋轉堯鑄薄PI層（厚度為〜1 2 μιη)且藉由反應性離子钱刻來圖案化，僅留下該等線路之 末端曝露。額外沈積及圖案化界定此等位置處之正方形金 屬電極墊。使用單獨章節中所描述之程序，將正方形金屬 電極墊自塗佈有PDMS之玻璃載片剝離且結合至aCF鏡 線，從而完成製造。圖I4提供該製程之示意圖及影像。 薄電極陣列（<10 μΜ)製造。此狀況下之製造使用塗佈有 薄的（〜1.2 μιη)聚（甲基丙烯酸甲酯）(ΡΜΜΑ，Α2，MicroChem， USA)旋轉澆鑄層的載體矽晶圓，裝置基板由旋轉濟矯至 153238.doc -76- 201138743 PMMA上之PI膜（Sigma Aldrich，USA)组成。類似於針對厚 裝置所描述之彼等程序的程序形成金屬電極及汧塗飾層。 在製造之後，藉由溶解犧牲PMMA層而釋放超薄裝置。用 PDMS印模進行轉移印刷將裝置遞送至乾絲膜基板，用作 為黏著劑之〜9%絲溶液塗佈。最後步驟涉及結合acf纜 線。 網電極陣列（<10 μΜ)製造。製造序列之第一部分及最後 部分與先前章節中概述之步驟相同。唯—差別在於添加一 步驟：藉由氧反應性離子蝕刻經由遮罩（圖26中之設計）移 除聚合物層（亦即，ΡΙ及下伏ΡΜΜΑ)之特定區，以界定網 結構。詳細尺寸如下：厚度〜2 5 μιη，接觸電極大小5〇〇 μιηχ500 μιη，網寬度〜250 μπι。（參見圖19中的更多細節）此 姓刻緊接在形成電極塾之後執行。 ACF連接。首先使電極陣列上之接觸墊與acf纜線對 準。使用金屬夾片施加壓力，使用插入於ACF與夾片之間 的PDMS片均勻地散佈於接觸墊區域上。接下來，將經夾 鉗之樣品及ACF置於預先加熱至〜15(rc之烘箱中歷時〜15 分鐘。此製程在電極陣列與具有低電阻之ACF之間形成強 機械結合。 擷取系統。經由各向異性導電膜（ACF)及自訂電極介面 板將電極陣列連接至Neuralynx DigitalLynx資料擷取系 統。板顯現於圖27中。圖15展示經連接之電極陣列、acf 帶及電路板。 動物實驗。根據協定進行動物實驗。藉由戊硫代巴比妥 153238.doc -77- 201138743 (25 mg/kg)之腹膜内注射達到麻醉。隨後在股靜脈之分支 之套管插入術期間投予吸入劑異敗烧（inhaient isofluroane)。在套管插入術之後，經由戊硫代巴比妥輸注 (8-12 mg/hr)維持麻醉’且以間歇戊硫代巴比妥團注補 充。經由使用EEG(「睡眠紡錘波」及慢波振盪之存在）、 C02監視器（〜4 %)及血壓及心跳速率監視器卜18〇 2〇() bpm) 怪定地監視麻醉之程度。 補充資訊《絲溶解測試。可藉由變更絲膜之次級結構而 程式化膜溶解於水中所花費之時間量。在一些實施例中， 需要膜在數分鐘内溶解，或纟數小時内溶解。使膜在數分 鐘内溶解不需要任何處理。藉由曝露至7〇%乙醇歷時約5 秒產生某-β指疊結構’從而將溶解時間增加至約！小時。 為了判定溶解速率，製造51平方对膜，將膜曝露至乙醇歷 時5秒，⑨室溫下將膜置放於水浴中，且在於水浴中特定 時間之後量測膜之乾重。參見圖16c。 薄膜之彎曲勁度。在圖26a中說明薄膜之橫截面幾何形 狀。存在㈣（大小為W，楊氏模數為〜=2 5咖， =率為V"=0.34)環繞之”塊金碑（大小為，揚氏模 為U σ〜且泊松比率為〜=〇斗薄 與底部之間的距離為： 1王神

(S1) 其“’為金磚之底部與薄膜之間的距離。薄膜之弯曲勁度 153238.doc -78· 201138743 為：

El = EPIbh h2^ ^0+y〇 + (Eau ~EPl)nbh -K+Kih'-y^ + ^-y^)2 (S2) 絲背襯基板上之薄膜的彎曲勁度。在圖26b中說明絲背 襯基板上之薄膜的橫截面幾何形狀。絲背襯基板具有厚度 开及揚氏模數^ = 2·8 GPa。薄膜之中性軸與底部之間的 距離為： 1 + 2h(+hm 1借-】 bh_Epjh' · E：mH E.p!h (S3) 薄膜之彎曲勁度為： EI = EP1bh\-h2 -hy0+y:0 (Eau ~EPI)nbmhn

：hl +hm(h-y^)+{h'-yJ (S4) 缠繞兩個重疊圓柱體之薄膜。樑理論（beam theory)給 出·薄膜之未缠繞部分（在圖21 b之中心圖框中之連接圓弧 上方）為半徑為r之圓（的部分），r藉由下式給出： sin0

R (S5) 如下獲得薄膜中之彎曲能： :EI- (S6) 153238.doc •79- 201138743 黏著能為： 、 sind (S7) 纏繞狀態之總能量為上述f曲能與黏著能之總和， U2

El_ Ύ _^gsin6> r_ r〇 -1 Τθ-^Γθ. (S8)

其中Yc在等式（1)中給出D 網設计之機械結構模型。對於如圖21d之左側圖框中所 展示的薄片設計，將薄膜模型化為板j心綠色部分表示 半徑為r、張力勁度為⑽)《=互Μ且均等雙軸彎曲勁度為 ㈣朽dWi+vJVu之ΡΙ板，其中心=〜/(1_ν以為打之平面應 變模數。 黃色環為具有寬度w、張力勁度及 均等雙軸脊曲勁度 ㈣c。—她=五《 (1+v« )〇 -紗丨+少丨2 [s Au (l + ) - £ PI (l + Vw ) + ^ ) + )2 h ,f2A’十 1)心 足to(l+〜）J 1+--γ h Λ £>/{l+ ? '1 + U十〜）, kn h £W(1 + Kw) 為薄 的PI及Au之夾入複合物，其中 膜之中性軸與底部之間的距離，且瓦《 =心為Au之平 面應變模數。纏繞狀態之總能量由薄膜中之彎曲能及隔膜 能以及薄膜與球體之間的黏著能構成，該總能量被解析地 給出為. 153238.doc -80· 201138743 u sheet (EI)pi + π(Ε^Ρΐ -—sin 2^nv ~R2 (EI\ composite <Eh\ composite xdx l--si] (S9)

R 7ϋτιγ 對於纏繞球體之薄膜，，此情形給出等式（4)中 的所需的每單位面積之最小黏著能。最大圓周隔膜 應變為： sheet

r + w R ) (S10) 如下獲得最大界面正（剝離）應力： (S11) σ= ^^^p,lh~hm)+EAu{\ + vAu)hmf R ： 對於如圖21 d之右側圖框中所展示的網設計，纏繞狀雖 之總能量亦由黃色複合環中之彎曲能及隔膜能以及薄膜血 球體之間的黏著能構成，該總能量被解析地給出為： ^mesh composite + π^β^) composite ° (Si 2)

\ J 所需 根據纏繞球體之薄膜的c/mei；^0，獲得等式（5)中的 的每單位面積之最小黏著。最大圓周隔膜應變 、mesh 1 R · I--sin r w + arcsin—+ _ r + w 2R )\ (S13) 如下獲得最大界面正（剥離）應力： 153238.doc • 81 - 201138743 (S14)

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Direct measurement of interfacial interactions between semispherical lenses and flat sheets of poly (dimethyl si loxane) and their chemical derivatives· Zawg/wwir *7, 1013-1025 (1991)。 關於以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内容一 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）。 以下參照案大體而言係關於可撓性及/或可伸展半導體 材料及裝置且各自特此以全文引用的方式併入本文中： 2010年5月12日申請之美國專利申請案第12/778,588號、 2005年6月2曰申請且於2005年12月22曰按第 WO2005/122285號公開的PCT國際申請案第 PCT/US05/19354號、2010年3月12日申請之美國臨時專利 153238.doc •85- 201138743 申請案第61/3 13,397號、2007年9月6曰申請且於2008年7月 3曰按第2008/0157235號公開的美國專利申請案第 11/85 1，1 82號，及2007年9月6日申請且於2008年3月13日按 第 W02008/030960公開的PCT國際申請案第 PCT/US07/77759 號。 以下參照案大體而言係關於生物可再吸收基板及製造生 物可再吸收基板之方法，且各自特此以全文引用的方式併 入本文中：2003年6月24曰申請之PCT專利申請案 PCT/US03/19968、2004年1月7曰申請之PCT專利申請案 PCT/US04/000255、2004年4月12日申請之PCT專利申請案 PCT/US04/1 1 199、2005年6月13曰申請之PCT專利申請案 PCT/US05/20844，及2006年7月28日申請之PCT專利申請 案 PCT/US06/029826。 本文中已使用之術語及表述用作描述術語且並非限制， 且在使用此等術語及表述的過程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，而應認識到，在 所主張的本發明之範疇内，各種修改係可能的。因此，應 理解，雖然已藉由較佳實施例、例示性實施例及可選特徵 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，且此等修改及變化欲視為在如藉 由附加申請專利範圍界定的本發明之範疇内。本文中所提 供之特定實施例為本發明之可用實施例之實例，且熟習此 項技術者將顯而易見，可使用本發明描述中所闡述之裝 置、裝置組件、方法步驟之大量變化來執行本發明。如熟 153238.doc -86 - 201138743 習此項技術者將顯而易見，可用於本發明方法之方法及裝 置可包括大量可選组合物及處理元件及步驟。 當在本文中揭示一取代基群組時’應理解，彼群組及所 有子群組中之所有個別成員（包括群組成員之任何異構 體、對映異構體及非對映異構體）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，群组 中之所有個別成員及群組可能的所有組合 別地包括於本發明中。當在本文中描述化合物/未；；；； 以化學式或化學名稱指定該化合物之—特定異構體、對映 異構體或非對映異構體時’彼描述意欲包括該化合物之個 別描述或以任何組合描述的每一異構體及對映異構體。另 外’除非另外指^，否則本文中所揭示之化合物之所有同 位素變體意欲由本發明包括。舉例而t，應理解，可用說 或氣來替換所揭示之分子中之任何—或多個氫。分子之同 位素變體大體上可用作分子衫中及與分子或其用途有關 的化學及生物研究t的標準物。用於製造此等同位素變體 之方法係此項技術中已知的。化合物之特定名稱意欲為例 不性的，此係因為已知-般熟習此項技術者可以不同方式 來對相同化合物命名。 > 須注意，除非上下文另外明確規定，否則如本文中及附 加申請專利範圍中所使用之單數形式「― 〜 」汉该」包括 等。又，術語「一」、「一或多 複數個所提及物。因此，例如，#「一細胞」之提及包括 ^數個此等㈣及熟胃此項技術者已知的其等效物，等 」及「至少一個」在本文 153238.doc -87· 201138743 中可互換地使用。亦應注意，術語「包含」、「包括」及 「具有」可互換地使用。表述Γ請求項χχ_γγ中任一項 之」（其中XX及YY指代請求項編號）意欲以替代形式提供 多個附屬請求項’且在一些實施例中，該表述可與表述 「如請求項XX-YY中任一項之」互換。 除非另外界定’否則本文中所使用之所有技術及科學術 語具有與一般熟習本發明所屬之技術者通常所理解的意義 相同的意義。雖然類似或等效於本文中所描述之彼等方法 及材料之任何方法及材料可用於實踐或測試本發明中，但 現在彳田述較佳方法及材料。不應認為本文中承認本發明無 權先於先前發明之此揭示内容。 無論何時在說明書中給予一範圍（例如，整數範圍、溫 度範圍、時間範圍、組合物範圍或濃度範圍），所有中間 圍及子範圍以及該等給定範圍中所包括之所有個別值意 欲包括於本發明中。如本文中所使用，範圍特別包括被提 供作為乾圍之端點值的值。如本文中所使用，範圍特別包 括範圍之所有整數值。舉例而言，！至1〇〇之範圍特別包括 端點值1及1 00 ^應理解，本文中之申請專利範圍可排除本 文中之描述中所包括的一範圍或子範圍中之任何子範圍或 個別值。 如本文中所使用，「包含」與「包括」、「含有」或 「以…為特徵」同義且可互換地使用，且為包括性的戋開 放式的，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」排除所主張元件中未指定的 153238.doc -88 · 201138743 任何元件、步驟或成份。如本文中所使用，「基本上由 組成」不排除本質上不影響請求項之基本及新賴特性的材 料或步驟。在本文中之每一例項中，術語「包含」、「基本 f由…組成」&「由·.·組成」中之任-者可用另外兩個術 語中之任一者來替換。可在不存在本文中未特別揭示之任 何-或多個元件、一或多個限制的情況下適當地實踐本文 中說明性描述之本發明。 一般熟習此項技術者將瞭解，除特別舉例說明的彼等之 外的起始材料、生物材料、試劑、合成法、純化方法、解 析方法、檢定方法及生物學方法可用於本發明之實踐中， 而無須過度實驗。任何此等材料及方法之所有技術中已知 之功能等效物意欲包括於本發明中。已使用之術語及表述 用作描述術語且並非限制，且在使用此等術語及表述中不 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，而應認識到，在所主張的本發明之範疇内，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嘴内。 【圖式簡單說明】 圖1 a、圖1 b及圖1 c提供根據例示性實施例之可植入生物 醫學裝置的俯視平面圖及橫截面圖。 圖2提供圖1之可植入生物醫學裝置之俯視透視圖。 圖3提供根據例示性實施例之具有島狀物及橋接器之可 153238.doc •89· 201138743 植入生物醫學裝置的俯視平面圖。 圖4提供根據例示性實施例之具有生物相容性層之可植 入生物醫學裝置的側視平面圖。 圖5a及圖5b提供根據多個實施例的製造具有網結構之可 植入生物醫學裝置的處理流程示意圖。 圖6提供說明用於製造具有網結構之可植入生物醫學裝 置之例示性步驟的流程圖。 圖7提供流程圖，其說明用於植入生物醫學裝置，及視 情况使用經植入生物醫學裝置致動一目標組織及/或感測 與該目標組織相關聯之參數之例示性步驟。 圖8a及圖8b提供可植入生物醫學裝置之側視平面圖，圖 8a及圖8b分別展示平面接觸表面及奈米結構化或微結構化 接觸表面。 圖9a、圖9b'圖9c及圖9d提供具有單晶石夕電子器件之可 植入生物醫學裝置的示意圖及影像^ (a)載體晶圓上之超薄 裝置的示意圖（左側）、對應高解析度影像（右側）及顯微鏡 影像（插圖），（b)提至PDMS印模之表面上的裝置，及（(〇用 於轉移印刷至澆鑄於矽晶圓上之絲膜上的製程。（d)轉移印 刷至獨立式絲膜上（左側）及溶解（右側）之示意圖。 圖10a及圖10b提供展示圖9之可植入生物醫學裝置之彎 曲性質及電子性質的影像及資料。（a)呈扁平組態（左側）及 彎曲組態（中心及右側）的可撓性絲基板上之超薄裝置。（b) 在溶解之前（實線曲線）及之後（虛線曲線）的轉移曲線（左側） 及IV曲線（右側）’其中id、\及Vd分別表示汲極電流、閘 153238.doc -90- 201138743 極電壓及汲極電壓。右側圖框中之每一1¥曲線之電壓表示 閘極偏壓電壓。 圖1 la、圖lib及圖lie展示活體外生物可再吸收基板溶 解之影像。在各種時間階段的在絲上之矽電子器件系統之 水溶解的影像（左側）與放大圖（右側）：（a)在開始時及汴）在 3分鐘之後。（c)在絲完全溶解之後在濾紙上回收之裝置的 影像（左側）與放大圖（右側）β 圖12提供植入於小鼠模型中的生物醫學裝置之像片。動 物毒性測試之程序及結果：植入之前的影像（左侧）及植入 之後不久的影像（中心）及植入之後兩週時的影像（右側）。 圖13a、圖13b及圖13c提供對應於用於製造絲支撐之可 植入生物醫學裝置之步驟的示意性說明及影像。對應於用 於製造保形絲支撐之PI電極陣列之步驟的示意性說明及影 像。a，在臨時PDMS基板上澆鑄絲蛋白溶液且使其乾燥； 在於室溫下乾燥歷時12小時之後形成5至15 μιη厚的絲膜。 b，用於製造電極陣列、將電極陣列轉移印刷至絲上且將 其連接至ACF纜線的步驟。c，具有可溶解絲支撐件的呈 超薄網幾何形狀之代表性裝置的臨床使用之示意性說明。 圖14a、圖14b及圖14c提供使用厚聚醯亞胺膜之可植入 生物醫學裝置製造過程的影像。使用厚汧膜（Kapt〇n， Dupont，USA)之電極陣列製造過程。a，將pI膜附薯至塗佈 有PDMS之玻璃。b，電極陣列製造。e，ACF連接。 圖15a及圖15b分別提供在連接各向異性導電膜纜線與電 路板之後的在絲及聚醯亞胺上之可植入生物醫學裝置的影 153238.doc -91· 201138743 像。在連接ACF與電路板之後的電極陣列之影像。&，具 有薄（<10 μηι)基板厚度之電極陣列。b，具有厚（>1〇 μιη)基 板厚度之電極陣列》 圖16a、圖16b、圖16c展示隨著絲基板溶解的時間相依 性改變。隨著絲基板溶解的時間相依性改變。a，經由淹 沒於溫水中進行的絲之溶解。b，依據支撐絲膜之厚度的 在支撐絲膜上之7 μιη及2_5 μηι電極陣列的總彎曲勁度；插 圖展示7 μηι與2,5 μπι之間的彎曲勁度之比率。c，在溶解 期間的絲膜之體積之時間相依性改變（左側圖框）及針對兩 種不同陣列厚度的對在70%乙醇中處理歷時5秒的絲計算 的彎曲勁度（右側圖框p 5秒乙醇處理將溶解時間自數分鐘 增加至約1小時。圖l6d展示絲背襯基板上的厚度為7 ^^及 2_5 μηι之神經感測器的彎曲勁度。 圖17展示針對7 μιη&2·5 μιη之可植入生物醫學裝置之時 間相依性彎曲勁度改變。 圖18a、圖18b、圖18c及圖l8d展示模擬之腦模型上的具 有變化之厚度的神經可植入生物醫學裝置的像片。用以說 明可撓性的在模擬之腦模型上的具有變化之厚度的神經電 極陣列。a，改良保形接觸的厚度及結構之趨勢的示意性 說明。b，說明電極陣列之厚度如何有助於腦模型上之保 形接觸的圖片系列。c，此等圖片之放大圖，可溶解之 絲基板上的具有網設計之電極陣列的影像。箭頭指示網中 之有助於在絲溶解之後使Au互連件穩定的支柱。插圖說明 一旦絲基板溶解便可在腦模型上達成的高纟的保形接觸。 J53238.doc •92· 201138743 圖19展示用於網電極陣列之設計參數。 圖20a及圖20b分別提供在絲基板溶解之後的在玻璃圓柱 體及人腦模型上之網狀可植入生物醫學裝置的影像。 圖21a、圖21b、圖21c、圖21d及圖21e提供可植入生物 醫學裝置之機械模型化性質、理論預測性質及量測性質的 影像及曲線圖。機械模型化、理論預測及量測性質。a， 纏繞半徑為R之圓柱體的薄膜。未纏繞狀態及纏繞狀態分 別顯現於頂部圖框及中心圖框中。底部圖框比較機械結構 模型與實驗。b，纏繞兩個重疊圓柱體之薄膜。頂部圖框 及中心圖框分別展示未纏繞狀態及纏繞狀態。底部圖框展 示機械結構模型與實驗之間的比較。c，纏繞至玻璃半球 上之電極陣列（左側頂部中之76 μήι薄片，右側頂部中之2.5 μηι薄片’及底部面板中之2 · 5 μηι網）的影像。d，薄片設計 (左側圖框）及網設計（右側圖框）之機械結構模型。e，薄片 設計及網設計的臨界黏著能（左側圖框）及膜與球體表面之 間的正（剝離）應力（右側圖框）。 圖22a、圖22b、圖22c及圖22d提供不同直徑（直徑為： a，3.5 cm，b，1.3 cm，c，0.4 cm及 d，0.1 cm)之玻璃圓 柱體上之纏繞實驗的影像。 圖23a及圖23b提供重疊圓柱體上之纏繞實驗的影像（a， 成角度視圖。b，側視圖）。 圖24a及24b分別提供臨界黏著能及正（剝離）應力之模型 化結果。a，薄片設計及網設計之臨界黏著能。b，薄片設 s十及網s史§十之膜與球體表面之間的正（剝離）應力。 153238.doc -93· 201138743 圓25a、圖25b、圖25c及圖25d提供來自動物確認實驗之 像片及資料。來自動物確認實驗之像片及資料。針對75 Pm(a)、2.5 pm(b)及2.5 μηι網（c)電極陣列的在貓腦上之電 極陣列之影像（左側）及來自每一電極的平均誘發回應，其 中色彩展示每一電極上之誘發回應與所有回應之平均值之 間的父又相關的程度（右側）。d，來自2.5 μηι網電極陣列中 之單一電極的代表性電壓資料，其展示睡眠紡錘波。 圖26a及圖26b提供可植入生物醫學裝置之示意圖。解析 模型及其模型化結果的示意圖。a，神經感測器之橫戴 面’其中說明了幾何參數。b ’絲背襯基板上之神經感測 器的橫截面。 圖27展示電路板之設計。 【主要元件符號說明】 100 生物醫學裝置 100(1) 可植入生物醫學裝置 100(2) 可植入生物醫學裝置 100(3) 可植入生物醫學裝置 100(4) 可植入生物醫學裝置 100(5) 可植入生物醫學裝置 100(6) 可植入生物醫學裝置 100(7) 可植入生物醫學裝置 102 生物可再吸收基板 102(1) 生物可再吸收基板 102(2) 生物可再吸收基板 153238.doc •94· 201138743 102(3) 102(4) 102(5) 104 : 104(1) ； 104(2) 104(3) 106 108 110 112 302 304 402 404 502 504 506 . 508 ; 510 512 600 700 生物可再吸收基板 生物可再吸收基板 生物可再吸收基板 障壁層 障壁層 障壁層 障壁層 電子互連件 電極 各向異性導電膜（ACF)纜線 電路板 島狀物 橋接器 生物相容性層 電子裝置組件 半導體組件 近端 末稍端 障壁層及/或生物相容性層 障壁層及/或生物相容性層 孔 說明用於製造具有網結構之可植入生 物醫學裝置之例示性步驟的流程圖 說明用於進行以下操作之例示性步驟 153238.doc -95- 201138743 的流程圖：植入生物醫學裝置，及視 情況使用經植入生物醫學裝置致動一 目標組織及/或感測與該目標組織相 關聯之參數 802 平面接觸表面 804 奈米結構化或微結構化接觸表面 806 起伏特徵 808 倒鉤 810 尖峰 812 突起 NMP 中性機械平面 153238.doc •96·

Claims (1)

1. 201138743 七、申請專利範圍： 1. -種可植人生物醫學裝置’該可植人生物醫學裝置用於 致動-生物環境中之一目標組織或感測與該目標組織相 關聯之一參數，該裝置包含： 一電極陣列，該電極陣列句冬 J L 3複數個可個別定址之金 屬電極，其中每一金屬電極 现/、有小於或等於1〇〇微米之 至少一實體尺寸； 具有一網結構之一障壁層，其申 丹r β哀障壁層至少部分地 支撐該電極陣列；及 ;生物可再吸收基板，其支撐該電極陣列、該障壁層 或該電極陣列與該障壁層兩者； 其中當與該生物環境接觸時，該生物可再吸收基板至 少部分地被再吸收’藉此建立該電極陣列與該生物環境 中之該目標組織之間的保形接觸。 月长項1之裝置，其中該電極陣列之該等電極彼此實 3·如凊求&之裝置’其令該障壁層與該電極陣列之該等 電極之至少一部分實體接觸。 、項1之裝置’其中該生物可再吸收基板與該電極 P 2之至少一部分實體接觸，或與該障壁層之至少一部 分實體接觸》 如°月求項1之裝置，其中該陣列之該等電極中之每一者 與至少—電子互連件電接觸。 如π求項1之裝置’其中該生物可再吸收基板包含生物 153238.doc 201138743 聚合物、合成聚合物、蛋白質、多醣、絲或此等之任何 組合。 7.如6奢求項1之裝置其中該生物可再吸收基板包含聚（甘 油·癸二酸酯）(pGS)、聚二氧環己酮、聚（乳酸-共-乙醇 酸）(PLGA)、聚乳酸（PLA)、膠原蛋白、聚葡萄胺糖、絲 蛋白’或此等之任何組合。 8·如明求項1之裝置，其中該生物可再吸收基板包含蠶絲 蛋白、给蛛絲、昆蟲絲、重組性絲，或此等之任何組 合。 9.如凊求項1之裝置，其中該生物可再吸收基板具有小於 或專於10000 μιη之一厚度。 10·如晴求項丨之裝置，其中該生物可再吸收基板具有選自 100奈米至10000 μπι之範圍的一厚度。 11·如睛求項丨之裝置，其中該生物可再吸收基板具有選自 〇·5 MPa與10 GPa間之範圍的一楊氏模數。 12. 如明求項1之裝置，其中該生物可再吸收基板具有小於 或等於lxl〇9 Gpa μηι4之—淨彎曲勁度。 13. 如凊求項i之裝置，其中該生物可再吸收基板具有選自 〇·1 10 GPapm4與lxl〇9GPapm4間之範圍的一淨彎曲勁 度。 14. 如请求項1之裝置，其中該生物可再吸收基板具有小於 55%之一結晶度。 15. 如凊求項丨之裝置，其中該生物可再吸收基板具有在〇至 55%之範圍内選擇的一結晶度。 153238.doc 201138743 16 ·如s青求項1之炎 教置’其中該生物可再吸收基板具有用於 接觸該目標組織之一平面接觸表面。 17. 如請求項1之梦里 置’其中該生物可再吸收基板具有用於 接觸該目標纟B> 、、’’缚•之一奈米結構化或微結構化接觸表面。 18. 如請求項17 如x 衣置，其中該生物可再吸收基板具有複數 個起伏特徵，Α Λ _ μ 飯二 “中该等起伏特徵在該可植入生物醫學裝 ” Λ目標組織之間的接觸時穿透該目標組織。 19. 如請求項18 置，/、中該等起伏特徵自該生物可再吸 收基板之—砉而 L伸一長度，該長度選自10奈米至1000 奈米之範圍。 20. 如請求項1之裝 ^ 扳罝其中該生物可再吸收基板之再吸收 Λ電極陣列與該目標組織之間的實體接觸、保形接 觸或電接觸。 21. 如“項1之裝置’其中該障壁層之該網結構為一有孔 網結構或一觸手網結構。 22. 如清求項]^ 貝丄之裝置，其中該電極陣列包含1〇至1〇〇〇個電 極。 胃求項1之裝置’其中該等金屬電極中之每一者具有 小於或等於10微米之一厚度。 ’、 2=請求項i之裝置，其中該等金屬電極中之每一者具有 在100奈米至10微米之範圍内選擇的一厚度。 胃求項1之裝置’其中該等金屬電極中之每一者豆有 小於或等於10000微米之橫向尺寸。 /、 26.如-月求項1之裝置’其中該等金屬電極中之每一者具有 153238.doc 201138743 在1微来至loooo微米之範圍内選擇的橫向尺寸。 27.如請求項丨之裝置，其中該網結構中之鄰近金屬電極彼 此分離大於或等於10微米之一距離。 月·托項1之裝置，其中該網結構中之鄰近金屬電極彼 此分離選自10微米至10毫米之範圍的一距離》 29. 如請求項丨之裝置，其中該可植入生物醫學裝置具有一 中丨生機械平面且該複數個可個別定址之金屬電極之至少 一部分經定位為最接近於該中性機械平面。 30. 如請求項29之裝置，其中該障壁層之一厚度及該生物可 再吸收基板之一厚度經選擇，以便將該複數個可個別定 屬電極之至少一部分定位為最接近於該中性機械 平面。 月长項1之裝置，其中該等金屬電極包含生物惰性金 屬、生物相容性金屬4生物可再吸收金屬。 32. 如請求項31之農置，其中該生物惰性金屬選自由以下各 者成之群.鈦、金、銀、#，及此等之任何組合。 33. 如請求項31之裝置，其中該生物可再吸收金屬選自由以 下各者組成之群：鐵、鎮，及此等之任何組合。 3 4 ·如清求項1夕拉罢 裝置’其中該障壁層或該生物可再吸收基 板完全地囊封該電極陣列。 3 5.如睛求項1之护番 、 其中該障壁層包含選自由以下各者 組成之群之材料：臂 竹眾合物、有機聚合物、su-8、絕緣 體、聚醯亞胺、介雷暂 丨電質、無機介電質、Si3N4，及此等之 153238.doc 201138743 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 二：求項1之裝置’其中該障壁層包含一電絕緣體。 如明求項1之裝置’其中該障壁層將來自該電子裝置之 淨漏電流限制為10μΑ/μηι2或以下。 項1之裝置，其中該障壁層包含生物可再吸收材 料或生物惰性材料。 长項1之裝置，其中該障壁層具有小於或等於1⑻ μιη之厚度。 如喷求項1之裝置’其中該障壁層具有選自1 μιη至100 μη之範圍的一厚度。 月求項1之裝置，其中該障壁層具有用於接觸該目標 組織之一平面接觸表面。 如青求項1之裝置’其中該障壁層具有用於接觸該目標 、·且織之奈米結構化或微結構化接觸表面。 ，月长員42之裝置，其中該障壁層具有複數個起伏特 徵其中該等起伏特徵在該可植入生物醫學裝置與該目 標組織之間的接觸時穿透該目標組織。 如叫求項43之裝置，其中該等起伏特徵自該障壁層之一 表面延伸—長度，，該長度選自1 〇奈米至1 000奈米之範 圍。 如凊求項1之裝置，其中該生物可再吸收基板、該電極 陣列及該障壁層為該可植入生物醫學裝置提供小於i X109 GPa μηι4之一淨彎曲勁度。 如β求項1之裝置，其進一步包含由該生物可再吸收基 板支撐之複數個無機半導體組件’其中該等無機半導體 153238.doc 201138743 組件中之至少一者具有小於或等於！ 〇〇微米之至少一實 體尺寸。 47 48. 49. 50. 51. 52. 53. 如請求項丨之裝置，其進一步包含由該生物可再吸收基 板支撐之複數個島狀物及橋接器結構。 如請求項1之裝置，其進一步包含提供於該生物可再吸 收基板上之生物相容性層，其中該生物相容性層定位於 該生物可再吸收層與該電極陣列之間。 如咐求項1之裝置，其進一步包含由該生物可再吸收基 板支撐之一或多個可撓性半導體結構或可伸展半導體結 構。 如凊求項1之裝置，其進一步包含由該生物可再吸收基 板支撐之一或多個額外裝置組件，該一或多個額外裝置 組件係選自由以下各者組成之群：一電極、一介電層、 化于或生物感測器元件、一 pH感測器、一光學感測 器、一光源、一溫度感測器，及一電容性感測器。 如明求項1之裝置，其進一步包含由該生物可再吸收基 板支撐之以下各者中之一或多者：一放大器電路、一多 工電路、一限流電路、一積體電路、一電晶體或一電晶 體陣列。 如凊求項5 1之裝置，其中該多工電路經組態以個別地定 址由°亥生物可再吸收基板支撐之複數個電極中之每一 者。 種用於致動一生物環境中之一目標組織或感測與該目 標組織相關聯之一參數的方法，财法包含： 153238.doc 201138743 ，該可植入生物醫學裝置 提供一可植入生物醫學裝置 包含： 一電極陣列’該電極陣列包含複數個可個別定址之 金屬電極，其中备_ μ 、， 、 金屬電極具有小於或等於100微 米之至少一實體尺寸； 具有-網結構之—障壁層’其中該障壁層至少部分 地支撐該電極陣列；及 生物可再吸收基板，其支樓該電極陣列、該障壁 層或該電極陣列與該障壁層兩者； 使該可植入生物醫學裝置接觸—生物環境中之該目標 4 ’其中在接觸該生物環境時，該生物可再吸收基板 ^少部分地被再吸收，藉此建立該電極陣列與該生物環 土兄中之該目標組織之間的保形接觸；及 致動與該可植入生物醫學裝置保形接觸之該目標組織 或感測與該目標組織相關聯之該參數。 54. 55. 56. 57. 如請求項53之方法，其中該生物環境為一活體内生物環 境。 如凊求項53之方法，其中該生物環境中之該目標組織包 含心臟組織、腦組織、肌肉組織、神經組織、上皮組織 或血管組織。 如晴求項53之方法，其中該生物可再吸收基板之再吸收 建立該可植入生物醫學裝置與該目標組織之間的實體接 觸、保形接觸或電接觸。 如清求項5 3之方法’其中該感測相關聯於與該可植入生 153238.doc 201138743 物窬千裝置保形接觸之該目標組織之該參數的步驟包 3 .量測該目標組織之一表面處的電壓。 5 8·如”月求項53之方法，其中該致動與該可植入生物醫學裝 置保形接觸之该目標組織的步驟包含：在該目標組織之 一表面處產生電壓。 59. 如請求項58之方法，其中在該目標組織之該表面處所產 生之。亥電壓足以用電物理方式致動該目標組織。 60. 如叫求項53之方法，其中該感測相關聯於與該可植入生 物邊予裝置保形接觸之該目標組織之該參數的步驟包 含.量測該目標組織之一表面處的電磁輻射。 61. 如研求項53之方法，其中該致動與該可植入生物醫學裝 置保形接觸之該目標組織的步驟包含：在該目標組織之 表面處產生電磁輻射。 62. 如明求項6丨之方法’其中在該目標組織之該表面處所產 生的該電磁輻射之一功率足以用光學方式致動該目標組 織。 63. 如清求項53之方法，其中該感測相關聯於與該可植入生 物醫學裝置保形接觸之該目標組織之該參數的步驟包 έ 量’貝J s玄目標組織之一表面處的電流。 64. 如凊求項53之方法’其中該致動與該可植入生物醫學裝 置保形接觸之該目標組織的步驟包含：在該目標組織之 一表面處產生電流。 65 ·如凊求項64之方法，其中在該目標組織之該表面處所產 生之該電流足以用電物理方式致動該目標組織。 153238.doc