(57)【要約】本発明は、電磁放射、特に、電磁スペクトルの可視、紫外、及び赤外部の電磁放射に対する対象又は物体の曝露をモニタリングする装着可能な組織搭載電子機器用のシステム及び方法を提供する。いくつかの実施形態において、これらのデバイスは純粋に受動的なデバイスであり、デバイスによる入射電磁放射の吸収によって、入射電磁放射の放射曝露又は放射束の測定用の電力の少なくとも一部が供給される。本発明のデバイスは、例えばコンピュータ又はモバイル機器等の外部機器による読み出しを可能にする近距離無線通信構成要素を具備していてもよい。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムであって、
基板と、
前記基板により支持され、前記入射電磁放射を受波し、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、前記電子デバイスによる前記入射電磁放射の吸収によって、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束の前記測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記電子デバイスによる前記入射電磁放射の吸収によって、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束の前記測定用の電力の少なくとも５０％を供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電子デバイスが、前記電子デバイスに電力を供給するように構成されたバッテリも太陽電池も具備しない、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電子デバイスにより受波された入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束を連続してモニタリングする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記電子デバイスにより受波された入射電磁放射の累積束をモニタリングする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
装着可能又は組織搭載システムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
衣服、宝飾品、又はフェイクネイルの上に装着可能である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記基板の内側面が、組織面と適合的に統合可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記組織が、皮膚又は爪である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電子デバイスが、前記入射電磁放射の少なくとも一部を電流に変換するトランスデューサを備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記トランスデューサが、１つ又は複数のダイオードを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記トランスデューサが、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、電磁スペクトルの紫外、可視、又は赤外領域における吸収により特徴付けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、２００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲から選択されるスペクトル応答により特徴付けられる、請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、６ｅＶ〜１ｅＶの範囲から選択されるバンドギャップにより特徴付けられる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、１％〜９０％の範囲から選択される変換効率により特徴付けられる、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記電子デバイスが、前記トランスデューサと電気的に連通したエネルギー貯蔵デバイスをさらに備え、
前記トランスデューサから送信された前記電流が前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記エネルギー貯蔵デバイスが、１μＦ〜１Ｆの範囲にわたって選択されるキャパシタンスにより特徴付けられる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵された全電荷の所与の時間間隔にわたる５％以下の漏れにより特徴付けられる、請求項１７又は１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記エネルギー貯蔵デバイスが、キャパシタ又はスーパーキャパシタである、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記電子デバイスが、前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵されたエネルギー量に対応する出力信号を生成する読み出し生成器をさらに備える、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記読み出し生成器が、近距離無線通信（ＮＦＣ）チップである、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記出力信号が、無線出力信号である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記電子デバイスが、前記システムにより受波された前記入射電磁放射を光学的にフィルタリングするように配置された１つ又は複数の光学フィルタをさらに備える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光学フィルタが、入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束が事前に選択された波長範囲に対応するように、前記入射電磁放射を光学的にフィルタリングする、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記１つ又は複数の光学フィルタが、薄膜フィルタである、請求項２４又は２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記１つ又は複数の光学フィルタが、ニュートラルデンシティフィルタ又はバンドパスフィルタである、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムを外部電子デバイスと無線結合させる近接場コイルをさらに備える、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記外部電子デバイスが、前記システムからの電圧データを受信して格納する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記外部電子デバイスが、前記エネルギー貯蔵デバイスを短絡可能なリセット信号を発する、請求項２８又は２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記近接場コイルが、５００ミクロン〜２０ミリメートルの範囲から選択される直径を有する、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記近接場コイルが、１ミクロン〜５ミリメートルの範囲から選択される平均厚さを有する、請求項２８〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記コイルが、環体及び楕円環体からなる群から選択される形状を有する、請求項２８〜３２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
温度センサをさらに備える、請求項１〜３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記温度センサが、環境温度の連続測定又は環境温度の離散間隔での測定を可能にする、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
１つ又は複数の通信システム又はその構成要素をさらに備える、請求項１〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記１つ又は複数の通信システム又はその構成要素が、送信機、受信機、送受信機、及びアンテナからなる群から選択される、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
電源をさらに備える、請求項１〜３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記電源が、バッテリ、環境発電機、太陽電池、圧電素子、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記電子デバイスが、複数のトランスデューサを備え、
各トランスデューサが、異なる波長範囲の入射電磁放射を電流に変換する、請求項１〜３９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４１】
前記トランスデューサが、３２０ｎｍと４００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を吸収する第１のトランスデューサと、２８０ｎｍと３２０ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を吸収する第２のトランスデューサとを含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１のトランスデューサが、ＵＶＡ  ＬＥＤであり、前記第２のトランスデューサが、ＵＶＢ  ＬＥＤである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記電子デバイスが、前記基板又は１つ若しくは複数の封入層により少なくとも部分的に封入された、請求項１〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記電子デバイスが、防水性である、請求項１〜４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４５】
前記電子デバイスが、可撓性電子デバイス、伸縮性電子デバイス、又は剛性電子デバイスである、請求項１〜４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記電子デバイスが、無機半導体構成要素、有機半導体構成要素、金属導体構成要素、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４７】
前記無機半導体構成要素、前記有機半導体構成要素、又は前記金属導体構成要素が、５０ミクロン〜１００００ミクロンの範囲から選択される厚さを有する、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記無機半導体構成要素、前記有機半導体構成要素、又は前記金属導体構成要素が、５０ミクロンより大きな厚さを有する、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
５００ｍｍ２以下の側方設置面積を有する、請求項１〜４８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５０】
１０ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲から選択される側方設置面積を有する、請求項１〜４９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５１】
１０ｋＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択される平均弾性率を有する、請求項１〜５０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５２】
１０ｋＰａより大きな平均弾性率を有する、請求項１〜５１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５３】
０．１ｎＮｍ〜１Ｎｍの範囲から選択される正味曲げ剛性を有する、請求項１〜５２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５４】
０．１ｎＮｍより大きな正味曲げ剛性を有する、請求項１〜５３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５５】
０．１ｍｇ・ｃｍ−２〜１００ｍｇ・ｃｍ−２の範囲から選択される面質量密度を有する、請求項１〜５４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５６】
５ミクロン〜５ミリメートルの範囲から選択される平均厚さを有する、請求項１〜５５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５７】
５ミクロンより大きな平均厚さを有する、請求項１〜５６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５８】
複数の機能層、支持層、封入層、平坦化層、又はこれらの任意の組み合わせを含む多層形状を有する、請求項１〜５７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５９】
楕円形、長方形、円形、蛇行形、及び不規則形からなる群から選択される形状を有する、請求項１〜５８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６０】
前記形状が、５〜１の範囲から選択される横寸法の厚さに対するアスペクト比により特徴付けられる、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記基板が、可撓性基板、伸縮性基板、又は剛性基板である、請求項１〜６０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６２】
前記基板が、１０ｋＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択される平均弾性率により特徴付けられる、請求項１〜６１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６３】
前記基板が、１０ｋＰａより大きな平均弾性率により特徴付けられる、請求項１〜６２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６４】
前記基板が、５０ミクロン〜１０ミリメートルの範囲から選択される平均厚さにより特徴付けられる、請求項１〜６３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６５】
前記基板が、５０ミクロンより大きな平均厚さにより特徴付けられる、請求項１〜６４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６６】
前記基板が、１つ又は複数の薄膜、被膜、又は両方を備える、請求項１〜６５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６７】
前記基板が、無機ポリマー、有機ポリマー、プラスチック、エラストマ、生体ポリマー、熱硬化性ポリマー、ゴム、接着テープ、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１〜６６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６８】
前記基板が、ポリイミド、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、セルロース紙、セルローススポンジ、ポリウレタンスポンジ、ポリビニルアルコールスポンジ、シリコーンスポンジ、ポリスチレン、エポキシ、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又はポリカーボネートを含む、請求項１〜６７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６９】
入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムを構成する方法であって、
基板を用意するステップと、
前記基板により支持され、前記入射電磁放射を受波し、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、前記入射電磁放射の吸収によって、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束の前記測定用の電力の少なくとも一部を供給する電子デバイスを用意するステップと、
を含む、方法。
【請求項７０】
前記基板を用意する前記ステップ、前記電子デバイスを用意する前記ステップ、又は両ステップが、ロール・ツー・ロールプロセスを用いた産業プロセスにより実行される、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記ロール・ツー・ロールプロセスが、ウェブ処理又はリール・ツー・リール処理を含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記システムが、可撓性プラスチック又は金属箔のロールを用いて作製される、請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムを使用する方法であって、
モニタリングシステムを対象に搭載するステップであり、前記モニタリングシステムが、
基板と、
前記基板により支持され、前記入射電磁放射を受波し、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、前記電子デバイスによる前記入射電磁放射の吸収によって、前記入射電磁放射の前記放射曝露又は放射束の前記測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、を備える、ステップと、
前記モニタリングシステムの前記電子デバイスを前記電磁放射に曝露するステップと、
前記電子信号を測定するステップと、
を含む、方法。
【請求項７４】
前記入射電磁放射が、太陽放射である、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記モニタリングシステムが、対象上に設けられた装着可能又は組織搭載システムである、請求項７３又は７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記モニタリングシステムが、前記対象の皮膚又は手指の爪上に設けられた、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
環境パラメータを測定するモニタリングシステムであって、
基板と、
前記基板により支持される電子デバイスであり、環境エネルギーを吸収し、前記デバイスによる前記環境エネルギーの吸収によって、前記環境パラメータの前記測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、
を備える、システム。
【請求項７８】
前記環境パラメータが、熱的パラメータ、光学的パラメータ、電気的パラメータ、又は機械的パラメータである、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記環境パラメータが、温度、歪み、入射電磁放射の放射曝露又は放射束である、請求項７７又は７８に記載のシステム。
［請求項７９］
前記環境パラメータが、電磁放射、核放射、イオン化放射、熱、移動、歪み、汚染、音声、磁力、又はこれらの組み合わせである、請求項７７〜７９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８０】
前記電子デバイスが、前記環境エネルギーを電流に変換するトランスデューサを備える、請求項７７〜７９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８１】
前記トランスデューサが、圧電素子、熱電素子、又はダイオードを備える、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８２】
前記電子デバイスが、前記トランスデューサと電気的に連通したエネルギー貯蔵デバイスをさらに備え、
前記トランスデューサから送信された前記電流が前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵される、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８３】
前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵された全電荷の所与の時間間隔にわたる５％以下の漏れにより特徴付けられる、請求項８２に記載のシステム。
【請求項８４】
前記エネルギー貯蔵デバイスが、キャパシタ又はスーパーキャパシタである、請求項８２又は８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記電子デバイスが、前記エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵されたエネルギー量に対応する出力信号を生成する読み出し生成器をさらに備える、請求項８２〜８４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８６】
前記読み出し生成器が、近距離無線通信（ＮＦＣ）チップである、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８７】
前記出力信号が、無線出力信号である、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８８】
組織搭載電子システムを組織面に設けるステップであり、前記組織搭載電子システムが、
内側面及び外側面を有する基板と、
前記基板の前記外側面により支持される１つ又は複数の無機構成要素、有機構成要素、又は無機及び有機構成要素の組み合わせを含む電子デバイスと、を備える、ステップと、
前記組織搭載電子システムを用いて組織特性を検知するステップと、
前記組織特性を示す信号を前記組織搭載電子システムから外部機器に伝えるステップと、
を含む、ユーザの活動をモニタリングする方法。
【請求項８９】
前記組織特性が、温度、運動、呼吸数、心拍数、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記信号から、瞬時カロリー出力、累積カロリー出力、又は両出力を求めるステップをさらに含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記組織特性が、グルコース濃度、インスリン濃度、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８８に記載の方法。
【請求項９２】
組織搭載電子システムを組織面に設けるステップであり、前記組織搭載電子システムが、
内側面及び外側面を有する基板と、
前記基板の前記外側面により支持される１つ又は複数の無機構成要素、有機構成要素、又は無機及び有機構成要素の組み合わせを含む電子デバイスと、を備える、ステップと、
前記組織搭載電子システム上の塵埃粒子を検知するステップと、
を含む、汚染をモニタリングする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]本願は、２０１５年６月１日に出願された米国特許仮出願第６２／１６９，３０８号、２０１５年６月２日に出願された米国特許仮出願第６２／１６９，９８３号、２０１５年９月１４日に出願された米国特許仮出願第６２／２１８，３４５号、２０１５年９月１４日に出願された米国特許仮出願第６２／２１８，３２１号による優先権の利益を主張するものであり、それぞれのすべての内容を本明細書と矛盾しない範囲で本明細書に参照により援用する。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究又は開発に関する記載］
[0002]該当なし。
【０００３】
［発明の背景］
[0003]紫外線（ＵＶ）、可視光線、及び赤外線に対する人間、動物、植物、又は物体の曝露を正確に測定することは、臨床、農業、及び環境上の目的から重要である。デジタル電子的センシング技術は、ＵＶ、可視光線、及び赤外線に対する曝露を決定するための正確で用途が広い手段を提供する。しかし、従来の手法では、集積回路、検出器、バッテリ、メモリ、表示パネル、及び電力管理システムを備えた大きくて高価なデバイスが必要となる。このようなシステムは、必ずしも実用的でもなければ、コスト効率的でもない。
【０００４】
[0004]以上から当然のことながら、電磁放射に対する対象又は物体の曝露を実用的且つコスト効率的にモニタリングするシステムが求められている。
【０００５】
［発明の概要］
[0005]本発明は、電磁放射、特に、電磁スペクトルの可視、紫外、及び赤外部の電磁放射に対する対象又は物体の曝露をモニタリングする装着可能な組織搭載電子機器用のシステム及び方法を提供する。本発明のいくつかの実施形態のデバイスは、小型様式の高性能なデバイス構成要素を実現する。いくつかの実施形態において、これらのデバイスは純粋に受動的なデバイスであり、デバイスによる入射電磁放射の吸収によって、入射電磁放射の放射曝露又は放射束の測定用の電力の少なくとも一部が供給される。いくつかの実施形態において、本発明は、例えば手指の爪、又は足指の爪等、急速成長プロセスも剥離プロセスも起こらない組織面への搭載によって、本デバイスの機械的に堅牢及び／又は長期にわたる統合を可能にする相補的な組織搭載方法を提供する。本発明のデバイスは、例えばコンピュータ又はモバイル機器等の外部機器による読み出しを可能にする近距離無線通信構成要素を具備していてもよい。
【０００６】
[0006]一態様において、本発明は、入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムであって、基板と、基板により支持され、入射電磁放射を受波し、入射電磁放射の放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、当該デバイスによる入射電磁放射の吸収によって、入射電磁放射の放射曝露又は放射束の測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、を備える、システムを提供する。例えば、一実施形態においては、電子デバイスによる入射電磁放射の吸収によって、上記入射電磁放射の放射曝露又は放射束の上記測定用の電力の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７５％、又は少なくとも９０％、及び任意選択として、いくつかの実施形態の場合は、上記入射電磁放射の放射曝露又は放射束の上記測定用の電力のすべてを供給する。
【０００７】
[0007]一実施形態において、電子デバイスは、当該電子デバイスに電力を供給するように構成されたバッテリも太陽電池も具備しない。一実施形態において、このシステムは、電子デバイスにより受波された入射電磁放射の放射曝露又は放射束を連続してモニタリングする。一実施形態において、このシステムは、電子デバイスにより受波された入射電磁放射の累積束をモニタリングする。
【０００８】
[0008]一実施形態において、このシステムは、装着可能又は組織搭載システムである。例えば、基板の内側面が、組織面と適合的に統合可能であってもよい。実施形態において、組織は、皮膚、骨、又は爪である。
【０００９】
[0009]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、入射電磁放射の少なくとも一部を電流に変換するトランスデューサを備える。いくつかの実施形態において、トランスデューサは、逆バイアスされている。いくつかの実施形態において、トランスデューサは、１つ又は複数のダイオードを備える。例えば、トランスデューサは、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えていてもよく、これら１つ又は複数のＬＥＤが、電磁スペクトルの紫外、可視、又は赤外領域における吸収によって特徴付けられる。一実施形態において、１つ又は複数のＬＥＤは、６ｅＶ〜１ｅＶ、５ｅＶ〜１．５ｅＶ、又は４ｅＶ〜２ｅＶの範囲から選択されるバンドギャップによって特徴付けられる。一実施形態において、１つ又は複数のＬＥＤは、１％〜９０％、５％〜８０％、１０％〜７５％、又は２０％〜６０％の範囲から選択される変換効率によって特徴付けられる。一実施形態において、１つ又は複数のＬＥＤは、２００ｎｍ〜１２００ｎｍ、２２０ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は２８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲から選択されるスペクトル応答によって特徴付けられる。
【００１０】
[0010]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、上記トランスデューサと電気的に連通したエネルギー貯蔵デバイスをさらに備え、上記トランスデューサから送信された上記電流がエネルギー貯蔵デバイスに貯蔵される。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵デバイスは、連続読み出し間の時間間隔等、当該エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵された全電荷の所与の時間間隔にわたる５％以下の漏れによって特徴付けられる。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵デバイスは、１μＦ〜１Ｆ、５０μＦ〜１００ｍＦ、又は１０μＦ〜１４ｍＦの範囲にわたって選択されるキャパシタンスによって特徴付けられる。非装着用途等のいくつかの用途の場合、本発明のモニタリングシステムは、１Ｆ以下のキャパシタンスにより特徴付けられたエネルギー貯蔵デバイスを備えていてもよい。装着用途等のいくつかの用途の場合、本発明のモニタリングシステムは、１４ｍＦ以下のキャパシタンスにより特徴付けられたエネルギー貯蔵デバイスを備えていてもよい。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵デバイスは、キャパシタ又はスーパーキャパシタである。
【００１１】
[0011]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵されたエネルギー量に対応する出力信号を生成する読み出し生成器をさらに備える。例えば、読み出し生成器は、近距離無線通信（ＮＦＣ）チップであってもよい。いくつかの実施形態において、出力信号は、無線出力信号である。
【００１２】
[0012]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、システムにより受波された入射電磁放射を光学的にフィルタリングするように配置された１つ又は複数の光学フィルタをさらに備える。通常、光学フィルタは、入射電磁放射の放射曝露又は放射束が事前に選択された波長範囲に対応するように、入射電磁放射を光学的にフィルタリングする。一実施形態において、１つ又は複数の光学フィルタは、薄膜フィルタである。一実施形態において、光学フィルタは、ニュートラルデンシティフィルタ又はバンドパスフィルタである。ニュートラルデンシティフィルタは、例えば、エネルギー貯蔵デバイスに達する入射電磁放射の放射束を調整することにより、近距離無線通信チップの読み出し閾値等、構成要素の仕様との適合を保証するようにしてもよい。
【００１３】
[0013]いくつかの実施形態において、モニタリングシステムは、当該システムを外部電子デバイスと無線結合させる近接場コイルをさらに備える。一実施形態において、外部電子デバイスは、システムからの電圧データを受信して格納する。一実施形態において、外部電子デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスを短絡可能なリセット信号を発する。一実施形態において、近接場コイルは、５００ミクロン〜２０ミリメートルの範囲、７００ミクロン〜５ミリメートルの範囲、８００ミクロン〜２ミリメートルの範囲、又は９００ミクロン〜１５００ミクロンの範囲から選択される直径を有する。一実施形態において、近接場コイルは、１ミクロン〜５ミリメートルの範囲、１０ミクロン〜２ミリメートルの範囲、又は１００ミクロン〜１ミリメートルの範囲から選択される平均厚さを有する。一実施形態において、コイルは、環体及び楕円環体から選択される形状を有する。
【００１４】
[0014]一実施形態において、このシステムは、例えば温度センサをさらに備え、当該温度センサが、環境温度の連続測定又は環境温度の離散間隔での測定を可能にする。
【００１５】
[0015]いくつかの実施形態において、このシステムは、バッテリ、環境発電機、太陽電池、圧電素子、又はこれらの任意の組み合わせ等の電源をさらに備える。このような電源は、例えば、任意選択としてメモリ、ＮＦＣチップ、又はモニタリングシステムの他の構成要素を含むプロセッサに電力を供給するようにしてもよい。
【００１６】
[0016]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、複数のトランスデューサを備え、各トランスデューサが、異なる波長範囲の入射電磁放射を電流に変換する。一実施形態において、トランスデューサは、３２０ｎｍと４００ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を吸収する第１のトランスデューサと、２８０ｎｍと３２０ｎｍとの間の波長を有する電磁放射を吸収する第２のトランスデューサとを含む。一実施形態においては、第１のトランスデューサがＵＶＡ  ＬＥＤであり、第２のトランスデューサがＵＶＢ  ＬＥＤである。
【００１７】
[0017]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、基板又は１つ若しくは複数の封入層によって、少なくとも部分的に封入されている。例えば、一実施形態において、電子デバイスは、防水性である。いくつかの実施形態において、電子デバイスは、可撓性電子デバイス、伸縮性電子デバイス、又は剛性電子デバイスである。一実施形態において、電子デバイスは、無機半導体構成要素、有機半導体構成要素、金属導体構成要素、又はこれらの組み合わせを含む。一実施形態において、無機半導体構成要素、有機半導体構成要素、又は金属導体構成要素は、５０ミクロン〜１００００ミクロンの範囲、１００ミクロン〜５０００ミクロンの範囲、又は２５０ミクロン〜１５００ミクロンの範囲から選択される厚さを有する。一実施形態において、無機半導体構成要素、有機半導体構成要素、又は金属導体構成要素は、５０ミクロンより大きな厚さを有する。
【００１８】
[0018]実施形態において、本発明のモニタリングシステムは、組織搭載システム又は組織と適合的に統合されるシステムである。
【００１９】
[0019]本明細書において、用語「組織搭載」は、実装に際して１つ又は複数の組織面により支持されるシステム類を広く含むことを意図している。いくつかの実施形態においては、実装に際して、例えば本発明の組織搭載システムが組織面により直接支持され、基板面等のシステムの表面が共形接触等によって組織面と物理的に接触する。いくつかの実施形態においては、実装に際して、例えば本発明の組織搭載システムが組織面により間接的に支持され、基板面等のシステムの表面が、組織面と組織搭載システムとの間に設けられた統合プラットフォーム等の中間構造と物理的に接触する。組織搭載システムは、製造材料及び人工材料等、身体により支持される多種多様な中間構造によって身体と結合されていてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、組織搭載システムは、フェイクネイル（すなわち、手指の偽爪）、歯、衣服（ボタン、タグ、織布材料等）、宝飾品（例えば、リング、ブレスレット、ネックレス、腕時計、ピアス等）、ボディエンハンスメント、眼鏡、手袋、マニキュア等によって、身体に直接又は間接的に結合されていてもよい。
【００２０】
[0020]共形統合は、本システムと組織との界面又はシステムと組織面との間に設けられた中間構造との界面においてデバイスが空間的に適合するように、システムが組織に設けられ得ることを表す。共形統合は、組織面との直接又は間接的な接触を介していてもよい。本発明の組織搭載システムは、直接的な共形統合で設けられていてもよく、システム自体が組織面との共形接触を確立する。本発明の組織搭載システムは、間接的な共形統合で設けられていてもよく、人工装具、接着テープ、フェイクネイル（すなわち、手指の偽爪）、衣服（ボタン、タグ、織布材料等）、宝飾品（例えば、リング、ブレスレット、ネックレス、腕時計、ピアス等）、ボディエンハンスメント、眼鏡、手袋、マニキュア等、組織面と共形接触して設けられた中間構造上にシステムが設けられている。
【００２１】
[0021]一実施形態において、基板の内側面は、組織面の曲率に適合する。実施形態において、無機構成要素は、無機半導体構成要素、金属導体構成要素、並びに無機半導体構成要素及び金属導体構成要素の組み合わせから選択される。
【００２２】
[0022]本発明のいくつかの態様のシステム及び方法は、全体的な小型化の採用によって、性能に悪影響を及ぼす応力若しくは歪みを生じない組織面との機械的に堅牢な界面の実現並びに／又は組織に対する物理的な悪影響の最小化を図る。例えば、実施形態において、このシステムは、５００ｍｍ２以下若しくは３００ｍｍ２以下の側方設置面積又は１ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲、１０ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲、若しくは１０ｍｍ２〜３００ｍｍ２の範囲から選択される側方設置面積を有する。一実施形態において、このシステムは、０．１ｍｇ・ｃｍ−２〜１００ｍｇ・ｃｍ−２、１ｍｇ・ｃｍ−２〜１００ｍｇ・ｃｍ−２の範囲から選択される面質量密度を有する。実施形態において、このシステムは、５ミクロン〜５ミリメートル、又は例えば５０ミクロン超の範囲から選択される平均厚さを有する。
【００２３】
[0023]本発明のいくつかの態様のシステム及び方法は、薄い可撓性の機能構成要素及び基板を統合して、十分な機械的整合性を与えることにより、組織面の搭載部位で共形界面を実現する。本発明の機械的に柔軟なシステムの利点として、複雑な外形の組織面及び／又は時間に対して動的な組織面に適合可能であることが挙げられる。或いは、本発明は、例えば手指の爪、又は足指の爪等、適合的な物理的特性を有する組織種との一体化用の剛性機能構成要素及び／又は基板を統合した剛性システムを含む。本発明の機械的に剛性なシステムの利点として、高機能のシステムがもたらされる点が挙げられ、薄くて機械的に柔軟な構成では、操作中の潜在的な損傷に関する不都合が生じる可能性がある。
【００２４】
[0024]実施形態において、このシステムは、１０ｋＰａ〜１００ＧＰａ若しくは１０ｋＰａ〜１０ＧＰａの範囲から選択される平均弾性率、又は１０ｋＰａより大きな平均弾性率、任意選択として１０ＭＰａより大きな平均弾性率を有する。実施形態において、このシステムは、０．１ｎＮｍ〜１Ｎｍの範囲から選択される曲げ剛性又は正味曲げ剛性を有する。一実施形態において、このシステムは、０．１ｎＮｍより大きな正味曲げ剛性、いくつかの用途の場合の任意選択として１０ｎＮｍより大きな正味曲げ剛性、いくつかの用途の場合の任意選択として１０００ｎＮｍより大きな正味曲げ剛性を有する。例えば、いくつかの実施形態において、平均弾性率、曲げ剛度、又は曲げ剛性等、このシステムの１つ又は複数の機械的特性は、例えば５倍の範囲内で搭載部位の組織の特性と一致する。
【００２５】
[0025]本発明のシステムは、例えば多層デバイスを具備しており、電気的絶縁又は支持層又は被膜等の構造層によって、電子的及び／又は光電子的に機能的なデバイス構成要素を有する機能層が互いに分離されている。実施形態において、このシステムは、複数の機能層、支持層、封入層、平坦化層、又はこれらの任意の組み合わせを含む多層形状を有する。実施形態において、このシステムは、楕円形、長方形、円形、蛇行形、及び／又は不規則形からなる群から選択される形状を有する。一実施形態において、この形状は、５〜１の範囲から選択される横寸法の厚さに対するアスペクト比によって特徴付けられる。
【００２６】
[0026]本発明のシステム及び方法においては、様々な物理的及び化学的特性を有する基板が有用である。本発明は、電気絶縁体、光学透明、光学フィルタリング、及び／又は機械的支持層としての機能を有する基板を含む。
【００２７】
[0027]実施形態において、基板は、可撓性基板、伸縮性基板、又は剛性基板である。一実施形態において、基板は、１０ｋＰａ〜１００ＧＰａ、又は１０ｋＰａ〜１０ＧＰａの範囲から選択される平均弾性率、１０ｋＰａより大きな平均弾性率、いくつかの用途の場合の任意選択として１０ｋＰａより大きな平均弾性率によって特徴付けられる。一実施形態において、基板は、５０ミクロン〜１０ミリメートルの範囲から選択される平均厚さによって特徴付けられ、いくつかの実施形態においては、５０ミクロン超、いくつかの実施形態の場合の任意選択として５００ミクロン超の平均厚さによって特徴付けられる。
【００２８】
[0028]一実施形態において、基板は、１つ又は複数の薄膜、被膜、又は両方を備える。例えば、いくつかの実施形態において、電子デバイス又はその構成要素上に被膜又は薄膜が直接設けられ、いくつかの実施形態においては、物理的に直接接触している。ただし、いくつかの実施形態においては、電子デバイスと被膜又は薄膜との間に配置された中間構造上に被膜又は薄膜が設けられる。実施形態において、基板は、無機ポリマー、有機ポリマー、プラスチック、エラストマ、生体ポリマー、熱硬化性ポリマー、ゴム、接着テープ、又はこれらの任意の組み合わせを含む。例えば、実施形態において、基板は、ポリイミド、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、セルロース紙、セルローススポンジ、ポリウレタンスポンジ、ポリビニルアルコールスポンジ、シリコーンスポンジ、ポリスチレン、エポキシ、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又はポリカーボネートを含む。
【００２９】
[0029]様々な機能性電子デバイス構成要素及びデバイス統合方法が本方法及びシステムに適合して、ウェアラブル電子機器における用途の拡大に対応する。例えば、一実施形態において、このシステムは、電子デバイスを封入する１つ又は複数の封入層又は被膜をさらに備える。実施形態において、電子デバイスは、可撓性の電子デバイス、又は伸縮性の電子デバイスである。例えば、実施形態において、無機構成要素は、１つ又は複数の薄膜、ナノリボン、マイクロリボン、ナノ膜、又はマイクロ膜を備える。一実施形態において、無機構成要素は、単結晶無機半導体材料を含む。
【００３０】
[0030]例えば、一実施形態において、無機構成要素は、５０ミクロン〜１０００００ミクロン、いくつかの用途の場合に５０ミクロン〜２０００ミクロンの範囲から選択される厚さを有する。例えば、一実施形態において、無機構成要素は、５０ミクロンより大きな厚さを有する。一実施形態において、無機構成要素は、湾曲形状（例えば、屈曲形状、コイル形状、交互形状、又は蛇行形状）によって特徴付けられる。一実施形態において、無機構成要素は、１つ又は複数のアイランド及びブリッジ構造によって特徴付けられる。
【００３１】
[0031]実施形態において、電子デバイスは、複数の機能層、障壁層、支持層、及び封入層を含む多層形状を有する。一実施形態において、電子デバイスは、システムの中立機械表面に近接して設けられている。
【００３２】
[0032]実施形態において、電子デバイスは、例えば電気化学電池、燃料電池、光電池、無線電力コイル、熱電気環境発電機、キャパシタ、スーパーキャパシタ、１次電池、２次電池、及び圧電環境発電機からなる群から選択されるエネルギー貯蔵システム又はその構成要素等、１つ又は複数のエネルギー貯蔵システム又はその構成要素を備える。
【００３３】
[0033]実施形態において、電子デバイスは、例えば送信機、受信機、送受信機、アンテナ、及び近距離無線通信機器からなる群から選択される通信システム又はその構成要素等、１つ又は複数の通信システム又はその構成要素を備える。
【００３４】
[0034]実施形態において、電子デバイスは、例えば誘導コイル又は近距離無線通信コイル等、１つ又は複数のコイルを備える。一実施形態において、近距離無線通信コイルはそれぞれ、５０ミクロン〜２０ミリメートルの範囲から選択される直径を個別に有する。例えば、一実施形態において、近距離無線通信コイルはそれぞれ、１ミクロン〜５００ミクロンの範囲から選択される平均厚さを個別に有する。例えば、一実施形態において、近距離無線通信コイルそれぞれの縁部間直径は、平面構成から、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にわたって選択される曲率半径により特徴付けられた屈曲構成への変化に際して、２０％未満だけ変化する。一実施形態において、１つ又は複数のコイルは、基板又は１つ若しくは複数の封入層によって、少なくとも部分的に封入されている。例えば、実施形態において、１つ又は複数のコイルは、環体及び楕円環体からなる群から選択される形状を有する。
【００３５】
[0035]一態様において、本発明のこのシステムは、搭載プラットフォームをさらに備えることにより、１つ又は複数の組織面との効果的な統合をもたらす。例えば、いくつかの実施形態において、搭載プラットフォームは、上記組織の表面との接触を確立する外部面と、上記電子デバイス及び基板を支持する内部面とを有する。一実施形態において、搭載プラットフォームは、システム自体の基板構成要素である。一実施形態において、上記搭載プラットフォームは、手指の爪の表面との共形接触の確立等、上記組織面との共形接触を確立するためのものである。本発明は、剛性又は可撓性の搭載プラットフォーム構成要素を含む。一実施形態において、搭載プラットフォームは、人工装具である。一実施形態において、搭載プラットフォームは、接着テープである。一実施形態において、搭載プラットフォームは、手指の偽爪である。一実施形態において、搭載プラットフォームは、宝飾品である。一実施形態において、搭載プラットフォームは、衣服である。
【００３６】
[0036]例えば、一実施形態において、基板の内側面は、組織面との接触を確立することができる。実施形態において、外部組織は、皮膚、手指の爪、足指の爪、歯、骨、又は耳たぶである。例えば、実施形態において、基板の内側面は、アクリル等の接着剤によって組織面に接合される。一実施形態において、このシステムは、近距離無線通信機器をさらに備える。一実施形態において、近距離無線通信機器は、コンピュータ又はモバイル電子機器等の外部電子デバイスとの通信用である。
【００３７】
[0037]一態様において、本発明は、入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムを構成する方法であって、基板を用意するステップと、基板により支持され、入射電磁放射を受波し、入射電磁放射の放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、入射電磁放射の吸収によって、入射電磁放射の放射曝露又は放射束の測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスを用意するステップと、を含む、方法である。例えば、一実施形態において、基板を用意するステップ、電子デバイスを用意するステップ、又は両ステップは、ロール・ツー・ロールプロセスを用いた産業プロセスにより実行される。例えば、一実施形態において、ロール・ツー・ロールプロセスは、ウェブ処理又はリール・ツー・リール処理を含む。例えば、一実施形態において、システムは、可撓性プラスチック又は金属箔のロールを用いて作製される。
【００３８】
[0038]一態様において、本発明は、入射電磁放射の放射曝露又は放射束を測定するモニタリングシステムを使用する方法であって、モニタリングシステムを対象に搭載するステップであり、モニタリングシステムが、基板と、当該基板により支持され、入射電磁放射を受波し、入射電磁放射の放射曝露又は放射束に特有の電子信号を生成する電子デバイスであり、当該デバイスによる入射電磁放射の吸収によって、入射電磁放射の放射曝露又は放射束の測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、を備える、ステップと、モニタリングシステムの電子デバイスを電磁放射に曝露するステップと、電子信号を測定するステップと、を含む、方法である。例えば、一実施形態において、入射電磁放射は、太陽放射である。例えば、一実施形態において、モニタリングシステムは、対象又は物体上に設けられた装着可能又は組織搭載システムである。例えば、一実施形態において、モニタリングシステムは、対象の皮膚、骨、又は手指の爪上に設けられる。
【００３９】
[0039]一態様において、本発明は、環境パラメータを測定するモニタリングシステムであって、（ｉ）基板と、（ｉｉ）基板により支持される電子デバイスであり、環境エネルギーを吸収し、当該デバイスによる環境エネルギーの吸収によって、環境パラメータの測定用の電力の少なくとも一部を供給する、電子デバイスと、を備える、システムを提供する。例えば、一実施形態において、環境パラメータは、熱的パラメータ、光学的パラメータ、電気的パラメータ、又は機械的パラメータである。例えば、一実施形態において、環境パラメータは、温度、歪み、入射電磁放射の放射曝露又は放射束である。例えば、一実施形態において、環境パラメータは、電磁放射、イオン化放射、熱、移動、歪み、汚染、粒子濃度、湿度、圧力、気体（揮発性有機化合物、ＶＯＣ等）の有無、動作（例えば、加速及び旋回）、音声、磁力、又はこれらの組み合わせである。例えば、一実施形態において、電子デバイスは、ＵＶ強度及び／又はドーズを検出する。例えば、一実施形態において、電子デバイスは、色を検出する。例えば、一実施形態において、電子デバイスは、加速度計、ジャイロスコープ、分光計、圧力センサ、気圧計、歪みセンサ、湿度センサ、熱センサ、放射センサ、音声検出器、磁気センサ、又はこれらの組み合わせを備える。
【００４０】
[0040]一実施形態において、電子デバイスは、環境エネルギーを電流に変換するトランスデューサを備え、例えば、トランスデューサが、圧電素子、熱電素子、又はダイオードを備える。一実施形態において、電子デバイスは、トランスデューサと電気的に連通したエネルギー貯蔵デバイスをさらに備え、トランスデューサから送信された電流がエネルギー貯蔵デバイスに貯蔵される。例えば、一実施形態において、エネルギー貯蔵デバイスは、連続読み出し間の時間間隔等、当該エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵された全電荷の所与の時間間隔にわたる５％以下の漏れによって特徴付けられる。一実施形態において、エネルギー貯蔵デバイスは、キャパシタ又はスーパーキャパシタである。一実施形態において、電子デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵されたエネルギー量に対応する出力信号を生成する読み出し生成器をさらに備え、例えば、読み出し生成器が近距離無線通信（ＮＦＣ）チップであり、及び／又は、出力信号が無線出力信号である。
【００４１】
[0041]本発明は、ウェアラブル電子機器の様々な用途に対応する搭載方法を含む。例えば、一実施形態において、組織面は、人間の対象又は人間以外の対象等の対象の外部組織を含む。例えば、一実施形態において、外部組織は、６ｍｍ／月以下、いくつかの実施形態の場合は０．１ｍｍ／日以下の成長率により特徴付けられる。例えば、一実施形態において、外部組織は、１回／日以下、いくつかの実施形態の場合は０．１ｍｍ／日以下の剥離率により特徴付けられる。例えば、一実施形態において、外部組織は、１０ｋＰａ以上、いくつかの実施形態の場合の任意選択として１０ＭＰａ以上の弾性率により特徴付けられる。例えば、一実施形態において、外部組織は、０．１ｎＮｍ以上、いくつかの実施形態の場合の任意選択として１００ｎＮｍ以上又は１０００ｎＮｍ以上の曲げ剛性により特徴付けられる。例えば、一実施形態において、組織面は、１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲にわたって選択される曲率半径により特徴付けられる。
【００４２】
[0042]例えば、一実施形態において、上記組織は、人間の組織である。例えば、一実施形態において、組織は、人間の対象の皮膚、手指の爪、足指の爪、歯、又は耳たぶである。例えば、一実施形態において、組織は、表皮組織ではない。例えば、一実施形態において、組織は、内部組織ではない。例えば、一実施形態において、組織は、例えば家畜又は獣医学用の人間以外の動物の組織等、人間以外の組織である。例えば、一実施形態において、組織は、例えば農業用の植物（例えば、葉及び／又は根）の組織等、人間以外の組織である。
【００４３】
[0043]例えば、一実施形態において、１つ又は複数の特性を検知するステップは、離散的且つ実質的に瞬時的な信号を検知すること又は所定時間にわたって取得された累積信号を検知することを含む。
【００４４】
[0044]一実施形態においては、互いに空間的に分散した複数の組織搭載システムが空間的又は時空的に変化する特性を示すデータを提供するようになっていてもよい。
【００４５】
[0045]一実施形態において、通信は、例えば近距離無線通信信号の生成又は受信を含み、当該近距離無線通信信号がコンピュータ又は携帯電子機器によって受信又は生成される。例えば、一実施形態において、近距離無線通信信号は、データ送信用である。
【００４６】
[0046]一態様において、本発明は、ユーザの活動をモニタリングする方法であって、組織搭載電子システムを組織面に設けるステップであり、組織搭載電子システムが、内側面及び外側面を有する基板と、当該基板の外側面により支持される１つ又は複数の無機構成要素、有機構成要素、又は無機及び有機構成要素の組み合わせを含む電子デバイスと、を備える、ステップと、組織搭載電子システムを用いて組織特性を検知するステップと、組織特性を示す信号を組織搭載電子システムから外部機器に伝えるステップと、を含む、方法を提供する。一実施形態において、組織特性は、温度、運動、呼吸数、心拍数、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。一実施形態において、ユーザの活動をモニタリングするこの方法は、上記信号から、瞬時カロリー出力、累積カロリー出力、又は両出力を求めるステップをさらに含む。一実施形態において、組織特性は、グルコース濃度、インスリン濃度、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００４７】
[0047]一態様において、本発明は、汚染をモニタリングする方法であって、組織搭載電子システムを組織面に設けるステップであり、組織搭載電子システムが、内側面及び外側面を有する基板と、当該基板の外側面により支持される１つ又は複数の無機構成要素、有機構成要素、又は無機及び有機構成要素の組み合わせを含む電子デバイスと、を備える、ステップと、組織搭載電子システム上の塵埃粒子を検知するステップと、を含む、方法を提供する。
【００４８】
[0048]本明細書においては、任意特定の理論に縛られることなく、本明細書に開示のデバイス及び方法に関する基本原理の考え又は思想を論じる場合がある。如何なる機械論的説明又は仮説の究極の正しさにも関わらず、本発明の一実施形態が効果的且つ有用となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】[0049]ＵＶＡ及びＵＶＢが人体に及ぼす影響、地球上のＵＶスペクトル分布の強度プロット、並びにＵＶＡ及びＵＶＢの波長及び割合に関する情報を示した図である。
【図２】[0050]内部アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えた内部温度センサ及び単一の外部（ＡＤＣ）入力チャネルを有するＮＦＣチップを利用した単一チャネル線量計の模式図である。ＮＦＣ対応デバイスと適合する共鳴周波数のコイルアンテナと、通常（所望のデバイス感度に応じて）マイクロファラド〜ミリファラドの範囲でエネルギー貯蔵デバイスとして機能するキャパシタと、ＵＶ域に光子吸収スペクトルを有するとともに光検出器として機能する単一のＬＥＤとを他の構成要素として具備する。
【図３】[0051]内部アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えた内部温度センサ、１つのＩ／Ｏポート、及び２つの外部（ＡＤＣ）入力チャネルを有するＮＦＣチップを利用した２つのチャネル線量計の模式図である。ＮＦＣ対応デバイスと適合する共鳴周波数のコイルアンテナと、通常（所望のデバイス感度に応じて）マイクロファラド〜ミリファラドの範囲で各ＡＤＣチャネルの独立したエネルギー貯蔵デバイスとしてそれぞれ機能する２つのキャパシタと、ＵＶ域に光子吸収スペクトルを有するとともに光検出器として機能する２つの（ＡＤＣチャネル当たり１つの）ＬＥＤと、リセットスイッチトリガとして機能する多重ＭＯＳＦＥＴトランジスタとを他の構成要素として具備する。
【図４】[0052]内部アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えた内部温度センサ、１つのＩ／Ｏポート、及び３つの外部（ＡＤＣ）入力チャネルを有するＮＦＣチップを利用した３つのチャネル線量計の模式図である。ＮＦＣ対応デバイスと適合する共鳴周波数のコイルアンテナと、通常（所望のデバイス感度に応じて）マイクロファラド〜ミリファラドの範囲で各ＡＤＣチャネルの独立したエネルギー貯蔵デバイスとしてそれぞれ機能する３つのキャパシタと、ＵＶ範囲に光子吸収スペクトルを有するとともに光検出器として機能する３つの（ＡＤＣチャネル当たり１つの）ＬＥＤ或いはＵＶ域のＬＥＤの代わりの光検出器（所望の感度に応じてＬＥＤ又はＰＤを交換可能）と、リセットスイッチトリガとして機能する多重ＭＯＳＦＥＴトランジスタとを他の構成要素として具備する。
【図５】[0053]図２に示す単一ＮＦＣ線量計設計に適合するいくつかのＮＦＣ線量計設計に用いられるＮＦＣチップレイアウト及びＳＬ１３Ａ  ＮＦＣチップの模式図である。内部温度センサ及び／又は外部ＡＤＣ入力信号が単一のＡＤＣチャネルを使用し、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）が電力及び通信用のアンテナと併用される。シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）の機能として電力管理、クロック、メモリ、環境発電機バッテリ接続を含む。
【図６】[0054]ＲＦ４３０ＦＲＬ１５２Ｈ  ＮＦＣチップのＮＦＣチップレイアウトの模式図である。リセット機能を有する単一チャネル、２チャネル、及び３チャネルＮＦＣ線量計設計に適合する。３つの外部ＡＤＣチャネル及び内部温度センサが使用する内部ＡＤＣチャネルを備える。ＡＦＥが電力及び通信用のアンテナと併用される。ＳＰＩの機能として電力管理、環境発電機バッテリ接続、７つのＩ／Ｏポート、クロック、メモリ、及びＣＰＵを含む。
【図７】[0055]ＵＶ線量計、並びに、対応する、デザインを重ね合わせた場合及び重ね合わせていない場合の完成した手指フェイクネイル搭載機能性デバイスの写真である。
【図８】[0056]単一チャネルＡＤＣ  ＵＶ線量計ＮＦＣデバイスの模式的な回路レイアウト設計を示した図である。
【図９】[0057]Ａ）機能が異なる３つの別個のＵＶ線量計設計及び模式図、Ｂ）構成要素取り付け前の３つすべての設計からなる大量製造回路を示した図である。
【図１０】[0058]パネル及びロール生産モード両者のＵＶ線量計デバイスの製造プロセスフローである。ＮＦＣウェハが必要に応じて背面研削プロセスにより薄化された後、個々のダイ又はＷＬ−ＣＳＰへとダイシングされる。積層又はエッチバック造形プロセスにより誘電体層及び銅金属で回路が作製される。異方性導電ペースト（ＡＣＰ）ハイブリッド材料及び／又はハンダによるＷＬ−ＣＳＰとのフリップチップボンディングを用いて、作製された屈曲回路にダイが取り付けられる。続いて、別のＳＭＴ／ＳＭＤ構成要素が取り付けられる。その後、完成した回路が封入され、パネル／ロールから切り出され、パッケージング及び接着塗布がなされる。
【図１１】[0059]単一ＡＤＣ  ＵＶ線量計設計の個々の構成要素を示した図である。
【図１２】[0060]２チャネル及び３チャネルＡＤＣ  ＵＶ線量計デバイスの構成要素の例を示した図である。
【図１３】[0061]様々な形態及び実施形態の機能性ＵＶ線量計デバイスを示した図である。
【図１４】[0062]手指のフェイクネイルをパッケージングしたＵＶ線量計ＮＦＣデバイス、モバイル機器上のＵＶ線量計ソフトウェアの例、並びに基板、ＮＦＣコイル、フィルタ下のセンサ、及びＣＰＵを備えたモニタリングシステムの断面を示した図である。
【図１５】[0063]パッケージングを付加していない手指の爪のＵＶ線量計デバイス及び皮膚に搭載されたＵＶ線量計ＮＦＣデバイスの例であって、小型実施形態の適合性を示した図である。
【図１６】[0064]市販のＥＱＥ（外部量子効率）測定装置により得られた規定の発光波長による様々なＵＶ  ＬＥＤのスペクトル吸収応答を示した図である。ここでテストしたすべてのＬＥＤが低コスト光検出器としてＵＶＡ域で用いられるのに適していることを測定結果が示している。
【図１７】[0065]ＵＶＡ放射の関数として単一チャネルＵＶＡ線量計デバイスのキャパシタの充電値をプロットした図である。ＵＶ源として市販の太陽シミュレータを用いてテストを実行した。認定ＵＶ測定機器を用いてＵＶＡレベルを測定した。ＭＥＤ値がＦｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｔ．Ｂ．の（１９８８）Ａｒｃｈ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．１２４（６）（図２０参照）により得られたものであった。ＮＦＣ線量計からの測定値が無線で取得された。
【図１８】[0066]無線で読み取ったＵＶ線量計の実験結果を示した図である。電圧損失＜１５ｍＶで２５分にわたり１５４２個の測定値が取得された。データ取得に起因する放電と関連した全体精度に対して、相関ＵＶドーズの電圧を無線で読み取ることの影響が最小限であることを本結果が示している。２５分にわたる１５４２回の測定後の電荷損失の割合が５％未満である。
【図１９】[0067]キャパシタ電圧、ＵＶ曝露時間、及び漏れ間の関係を示したＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｅｍｐｈａｓｉｓ）シミュレーションの図である。
【図２０】[0068]太陽シミュレータにより校正した最小紅斑量（ＭＥＤ）を用いてＵＶ線量計ＮＦＣデバイスを校正した図である。ＭＥＤ値はＦｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｔ．Ｂ．の（１９８８）Ａｒｃｈ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．１２４（６）により得られた。
【図２１】[0069]単一ＡＤＣデバイスがＵＶＢ及びＵＶＡ値を組み込むのに必要な校正及び調整を示した図である。
【図２２】[0070]瞬時ＵＶを測定する２つの主要なＵＶデバイスをＵＶ線量計ＮＦＣデバイスと比較した図である。
【図２３】[0071]ＵＶドーズに対するＮＦＣ電圧応答によるＵＶ線量計デバイスの実験的校正を示した図である。複数のチャネルのうちの１つのチャネル上のＵＶＡ放射の関数として２チャネル線量計デバイスの一方のチャネルのキャパシタの充電値をプロットした。ＵＶＡ源として市販の太陽シミュレータを用いてテストを実行した。認定ＵＶ測定機器を用いてＵＶＡレベルを測定した。ＭＥＤ値はＦｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｔ．Ｂ．の（１９８８）Ａｒｃｈ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．１２４（６）（図２０参照）により得られた。ＮＦＣ線量計からの測定値は無線で取得された。
【図２４】[0072]ＵＶ線量計ＮＦＣデバイスのインターフェース用に記述されたカスタムＧＵＩアプリケーションのスクリーンショットである。
【図２５】[0073]ＵＶＢ線量計ＮＦＣデバイスの実験的テスト及び校正を示した図である。
【図２６】[0074]１４ｍＦのキャパシタを用いた図２５に対して、３３０μＦの値のキャパシタの充電時間の実験的テストを示した図である。いずれの場合も、強度０．５Ｗ／ｍ２のＵＶＢ源により照射された同じＵＶＢ  ＬＥＤ／ＰＤによって電荷が供給された。
【図２７】[0075]ＮＦＣを利用したデジタルＵＶ線量計と組み合わせた比色計搭載ＵＶセンサを示した図である。
【図２８】[0076]機能を追加したＵＶ  ＮＦＣ線量計ソフトウェアＧＵＩを示した図である。
【図２９】[0077]ＴＩ市販ＮＦＣアプリケーションと比較したＵＶ  ＮＦＣ線量計アプリケーションのスクリーンショットである。
【図３０】[0078]センサとして使用可能なＵＶＢ  ＬＥＤの例を示した図である。
【図３１】[0079]図示の回路を用いた実験結果及び対応する同等のシミュレーションをプロットした図である。実験結果は、太陽シミュレータ及びＮＦＣ  ＵＶ線量計デバイスの単一のチャネルを用いて得られた。
【図３２】[0080]関連するＵＶ線量計ＮＦＣデバイスによるＵＶＡ及びＵＶＢ累積応答のモデル及び対応する証明を示した図である。
【図３３】[0081]ＮＦＣ  ＵＶ線量計デバイスのＳＰＩＣＥシミュレーション対実験結果及び対応するモデルを示した図である。実験結果は、光検出器としてのＵＶ  ＬＥＤ及び１１ｍＦのスーパーキャパシタを備えた単一チャネルＵＶ線量計デバイスを用いて実行された。
【図３４】[0082]ＵＶ線量計によるＵＶ強度測定のための瞬時ドーズモデル及び方程式を示した図である。
【図３５】[0083]規定のＵＶＢ光検出器を用いたＵＶＢ校正を示した図である。
【図３６】[0084]様々な日常の屋外活動における実験手順及び校正結果を示した図である。
【図３７】[0085]臨床及び病院用途に用いられるＵＶ  ＮＦＣ線量計デバイスの例を示した図である。
【図３８】[0086]幼児のビリルビン光線治療に用いる病院での光放射センシングの例を示した図である。
【図３９】[0087]組織及び手指の爪上のパルスオキシメトリデバイスを示した図である。
【図４０−１】[0088]（Ａ）酸素化ヘモグロビン（Ｏ２Ｈｂ）及び脱酸素化ヘモグロビン（ＨＨｂ）の吸光係数対波長のグラフィック表示、（Ｂ）手指の爪に搭載するデバイスのレイアウト、及び（Ｃ）組織深さ方向全体の電流及び時間の関数としての吸収を示した模式図である。
【図４０−２】[0088]（Ａ）酸素化ヘモグロビン（Ｏ２Ｈｂ）及び脱酸素化ヘモグロビン（ＨＨｂ）の吸光係数対波長のグラフィック表示、（Ｂ）手指の爪に搭載するデバイスのレイアウト、及び（Ｃ）組織深さ方向全体の電流及び時間の関数としての吸収を示した模式図である。
【図４１】[0089]バッテリのない小型オキシメトリデバイスの模式図である。
【図４２】[0090]（Ａ）オキシメトリデバイスの写真、（Ｂ）動作可能な赤色及びＩＲ  ＬＥＤを示した図、（Ｃ）赤色及びＩＲ  ＬＥＤの配置を模式的に示したはめ込みを伴う組織搭載オキシメトリデバイスの写真、（Ｄ）赤色及びＩＲ  ＬＥＤの切り替えのグラフィック表示であって、赤色及びＩＲ両者の後方散乱振幅を単一の光検出器で捕捉可能であることを示した図である。
【図４３】[0091]末梢血管疾患を評価するための静脈閉塞技術を示した図である。約５０ｍｍＨｚの圧力まで血圧計カフを膨張させることにより静脈閉塞が上腕又は脚に適用された場合、血液の（動脈）流入は起こるが流出は起きない。観察される血液量の増大が肢部への血液の流入に等しく、ＮＩＲＳにより閉塞後のｔＨｂ信号の増大をモニタリングすることによって測定可能である。
【図４４】[0092]簡素な小型デバイスの写真である。簡素なデバイス中、４つの抵抗、２つのキャパシタ、及び２つのＢＪＴを１つのマイクロコントローラで置き換えた。
【図４５−１】[0093]赤色及びＩＲ  ＬＥＤの時間に対する（Ａ）マイクロコントローラ出力、（Ｂ）ＬＥＤ電流、及び（Ｃ）生の電圧を示したグラフである。
【図４５−２】[0093]赤色及びＩＲ  ＬＥＤの時間に対する（Ａ）マイクロコントローラ出力、（Ｂ）ＬＥＤ電流、及び（Ｃ）生の電圧を示したグラフである。
【図４６−１】[0094]息止めテストのＳＰＯ２測定結果を示したグラフである。（Ａ）赤色及びＩＲ  ＬＥＤからの時間に対する生の電圧、（Ｂ）抽出Ｖｈｉｇｈ及びＶｌｏｗ電圧（０．５〜３Ｈｚバンドパスフィルタリング）、（Ｃ）相対変化（フィルタリングしたＶ／Ｖｍｅａｎ）、（Ｄ）Ｒ係数（赤色／ＩＲ）対時間、及び（Ｅ）ＳｐＯ２（ＳｐＯ２％＝Ａ−Ｂ＊Ｒ（ＳｐＯ２値が低くなるとＲ値が大きくなる））対時間のグラフである。
【図４６−２】[0094]息止めテストのＳＰＯ２測定結果を示したグラフである。（Ａ）赤色及びＩＲ  ＬＥＤからの時間に対する生の電圧、（Ｂ）抽出Ｖｈｉｇｈ及びＶｌｏｗ電圧（０．５〜３Ｈｚバンドパスフィルタリング）、（Ｃ）相対変化（フィルタリングしたＶ／Ｖｍｅａｎ）、（Ｄ）Ｒ係数（赤色／ＩＲ）対時間、及び（Ｅ）ＳｐＯ２（ＳｐＯ２％＝Ａ−Ｂ＊Ｒ（ＳｐＯ２値が低くなるとＲ値が大きくなる））対時間のグラフである。
【図４７】[0095]ビリルビンのＵＶスペクトル及び曲線の数で強度を示した正常な皮膚及び黄疸皮膚上の黄疸計の動作を示した模式図である。青色及び緑色光の反射強度の比較によってビリルビン濃度が計算される。
【図４８】[0096]ビリルビンセンサの形状を示した模式図であって、（Ａ）上面図及び（Ｂ）断面図である。短経路反射によって表皮及び真皮の色を検出可能である。長経路反射によって皮下組織からの情報を検出可能である。長短両経路の反射を確認するため、光検出器（ＰＤ）から異なる距離にＬＥＤが搭載される。
【図４９】[0097]（Ａ）指上のビリルビンセンサからの信号対時間及び（Ｂ）信号対ＰＤ−ＬＥＤ間距離のグラフである。反射率に対応する様々な電圧値が異なる光色及びオプトロード間距離で測定される。
【図５０】[0098]ピーク波長が３６５ｎｍの１．４ｍＷ／ｃｍ２光源（Ｂ）を用いた特定期間にわたるＵＶ−Ａ曝露の測定結果（Ａ）を示した図である。電圧対時間のグラフ（Ｃ）は、電圧値がＵＶ曝露量に対応することを示す。
【図５１】[0099]ＵＶセンサのテスト条件を示した図である。（Ａ）ボックスの異なる位置にデバイスが搭載される。（Ｂ）時間とともに測定した電圧値が日中に高くなり、日光対雲量に対応する。
【図５２】[0100]図５１のテスト中の累積ＵＶ曝露のグラフである。（Ａ）電圧対時間である。（Ｂ）ＵＶ曝露対時間である。累積ＵＶ−Ａ曝露量が搭載位置によって決まる。例えば、午前中は「東」の方が「西」によりもＵＶ−Ａが多く、午後は少なくなる。
【図５３】[0101]ＵＶ指数を伴う時間ごとの分析を示した図である。（Ａ）電圧対時間である。（Ｂ）ＵＶ曝露対時間である。時間ごとのＵＶ−Ａ曝露量がＵＶ指数と同様の傾向を示す。
【図５４】[0102]ピーク波長が３００ｎｍの０．８ｍＷ／ｃｍ２光源（Ａ）による経時的なＵＶ−Ｂ曝露の測定に用いた寸法（Ｌ×Ｗ×Ｈ：３．５ｍｍ×２．８ｍｍ×１．８ｍｍ）のＵＶ−Ｂ  ＬＥＤを示した図である。（Ｂ）に図示されるように、電圧値がＵＶ−Ｂ曝露とともに高くなる。
【図５５】[0103]（Ａ）ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂ検出機能を有するセンサの模式図である。（Ｂ）電圧対時間の曲線を示した図である。
【図５６】[0104]（Ａ）治療前の強度測定に用いられる市販のビリルビン光センサ、（Ｂ）腹部に配置された本発明の一実施形態に係る２つの皮膚搭載無線ビリルビン光センサを有する乳児を示した図、及び（Ｃ）治療中に実時間で曝露を追跡する皮膚搭載無線ビリルビン光センサの構成要素の断面図である。
【図５７】[0105]（Ａ）ビリルビン光センサの写真並びに（Ｂ）センサの感度がビリルビン光検出に適していることを示す量子効率（ＥＱＥ）・ビリルビン吸収度対波長のグラフである。
【図５８】[0106]（Ａ）身体の様々な部分に複数のビリルビン光センサが搭載された人形の写真、（Ｂ）ビリルビン光センサの写真、及び（Ｃ）搭載位置に応じたセンサ測定値間の変動性を示すエネルギー対曝露時間のグラフである。
【図５９】[0107]（Ａ）塵埃センサ及び（Ｂ）堆積した塵埃を比色検知する塵埃センサの構造の模式図である。部分Ａを粒子が通過可能であり、部分Ｂは通過不可能である。部分Ａの下の黒色粘着性表面と部分Ｂの下の黒色粘着性表面との間の色差を測定することによって、塵埃を定性的及び／又は定量的に判定可能である。
【図６０】[0108]パッシブ塵埃センサの顕微鏡写真であって、（Ａ）対照、（Ｂ）１０分間の高レベル塵埃空気（２Ｌ／分、〜６５０μｇ／ｍ３）、及び（Ｃ）２分間の可視塵埃環境を示した、顕微鏡写真である。
【図６１】[0109]基板上の塵埃有無の検出に先立ってセンサ面を拭うことの効果を示した顕微鏡写真である。
【図６２】[0110]ＬＥＤ及び光検出器用の距離調節可能なパッドのほか、黒色光チャネルを備えた光学塵埃センサの伸縮性設計を示した図である。
【図６３】[0111]光学塵埃センサの動作原理を示した模式図である。
【図６４】[0112]光学塵埃センサの予備テストの写真である。
【図６５】[0113]（Ａ）ＩＲ  ＬＥＤ及びＩＲ光検出器を備えた塵埃センサの写真である。（Ｂ）破線の円で記したセンサのエリア上に試験者が指を置いたことを矢印で示した電圧対時間のグラフである。
【００５０】
［発明の詳細な説明］
[0114]一般的に、本明細書に使用の用語及び表現は、当該技術分野において承認されたそれぞれの意味を有しており、当業者が把握している標準的なテキスト、ジャーナル文献、及びコンテキストを参照すれば見つけられる。以下の定義は、本発明の背景におけるそれぞれの特定用途を明確化するためのものである。
【００５１】
[0115]「環境パラメータ」は、環境条件、状態、又は特性等、モニタリングシステムに対する条件、状態、又は特性を表す。例えば、一実施形態において、環境パラメータは、検出、モニタリング、及び／又は電気信号への変換が可能である。例示的な環境パラメータとしては、入射電磁放射、核放射、温度、入射イオン化放射、熱、移動（例えば、加速）、歪み、汚染（気体、液体、及び粒子）、音声（音響波）、及び磁力が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５２】
[0116]本明細書において、用語「測定」は、環境パラメータを示す信号の生成を表す。「読み出し」は、例えばコンピュータ又はモバイル機器等の外部機器に対する測定信号又は測定信号に由来する信号の転送又は送信を表す。本発明の一実施形態において、モニタリングシステムの測定及び読み出し機能は、独立して給電される。
【００５３】
[0117]用語「可撓性」及び「屈曲性」は、本明細書において同義的に使用しており、材料、構造、デバイス、又はデバイス構成要素の破壊点を特徴付ける歪み等、非常に高いレベルの歪みを導く変形を受けることなく、材料、構造、デバイス、又はデバイス構成要素を湾曲又は屈曲形状に変形する能力を表す。例示的な一実施形態において、可撓性の材料、構造、デバイス、又はデバイス構成要素は、歪みの影響を受ける領域に５％以上、いくつかの用途では１％以上、さらに別の用途では０．５％以上の歪みを導くことなく、湾曲形状に変形されるようになっていてもよい。本明細書においては、必ずしもすべてではなく、いくつかの可撓性構造が伸縮性でもある。本発明の可撓性構造（例えば、デバイス構成要素）は、低弾性率、曲げ剛性、及び曲げ剛度等の材料特性、小さな平均厚さ（例えば、１００ミクロン未満、任意選択として１０ミクロン未満、任意選択として１ミクロン未満）等の物理的寸法、並びに薄膜及びメッシュ形状等のデバイス形状といった多様な特性により与えられる。
【００５４】
[0118]用語「組織」は、動物又は植物を構成する任意の種類の物質を記述するのに広く用いており、例えば特殊化した細胞及びそれぞれの生成物からなる。本明細書において、組織は、同一又は相補機能を実質的に実行する細胞等、１つ又は複数の器官に対応する細胞を表していてもよい。本明細書において言及する組織は、人間及び人間以外の動物（例えば、家畜、獣医学用の動物等）を含む動物並びに植物に対応していてもよい。本明細書において言及する組織は、生体細胞又は死滅細胞に対応していてもよく、爪体（例えば、手指の爪、足指の爪、蹄、角等）が挙げられるが、これに限定されない。組織の例としては、皮膚、手指の爪、足指の爪、歯、骨、又は耳たぶが挙げられる。
【００５５】
[0119]「伸縮性」は、材料、構造、デバイス、又はデバイス構成要素を破壊なく歪ませる能力を表す。例示的な一実施形態において、伸縮性の材料、構造、デバイス、又はデバイス構成要素は、破壊を伴わない０．５％超の歪み、いくつかの用途では破壊を伴わない１％超の歪み、さらに別の用途では破壊を伴わない３％超の歪みを受けるようになっていてもよい。本明細書においては、多くの伸縮性構造が可撓性でもある。いくつかの伸縮性構造（例えば、デバイス構成要素）は、圧縮、伸長、及び／又は捩じりによって破壊を伴わずに変形できるように設計されている。伸縮性構造としては、エラストマ等の伸縮性の材料を含む薄膜構造、伸長、圧縮、及び／若しくは捩じり運動が可能な屈曲構造、並びにアイランド／ブリッジ形状を有する構造が挙げられる。伸縮性のデバイス構成要素としては、伸縮性の電気的相互配線等、伸縮性の相互配線を有する構造が挙げられる。
【００５６】
[0120]「機能層」は、何らかの機能をデバイスに付与するデバイス包含層を表す。例えば、機能層は、半導体層等の薄膜であってもよい。或いは、機能層は、支持層により分離された複数の半導体層等、複数の層を含んでいてもよい。また、機能層は、デバイス受容パッド又はアイランド間に延びた相互配線等、複数のパターン化要素を含んでいてもよい。機能層は、不均質であってもよいし、不均一な１つ又は複数の特性を有していてもよい。「不均一な特性」は、空間的に変動し得る物理的パラメータを表す。
【００５７】
[0121]「半導体」は、低温では絶縁体であるものの、約３００ケルビンの温度では相当の導電性を有する任意の材料を表す。本明細書において、半導体という用語の使用は、マイクロエレクトロニクス及び電子デバイスの技術分野におけるこの用語の使用と整合することを意図している。有用な半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、及びダイヤモンド等の元素半導体並びにＳｉＣ及びＳｉＧｅ等のＩＶ族化合物半導体、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＢＮ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、及びＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族三元半導体、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、及びＺｎＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族半導体、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、及びＳｎＳ等のＩＶ−ＶＩ族半導体、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、及びＧａＳｅ等の層半導体、ＣｕＯ及びＣｕ２Ｏ等の酸化物半導体といった化合物半導体を含むものが挙げられる。半導体という用語には、真性半導体並びにｐ型ドーピング材料及びｎ型ドーピング材料を有する半導体等、１つ又は複数の選択材料をドープした外因性半導体を含むことにより、所与の用途又はデバイスに役立つ有益な電子的特性を提供する。また、半導体という用語には、半導体及び／又はドーパントの混合物を含む複合材料を含む。いくつかの実施形態に役立つ具体的な半導体材料としては、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、及びＧａＩｎＡｓＰが挙げられるが、これらに限定されない。センサ並びに発光ダイオード（ＬＥＤ）及び固体レーザ等の発光材料の分野において、本明細書に記載の態様の用途には、多孔性のシリコン半導体材料が有用である。半導体材料の不純物は、（１つ若しくは複数の）半導体材料自体以外の原子、元素、イオン、及び／若しくは分子、又は半導体材料に与えられる任意のドーパントである。不純物は、半導体材料の電子的特性に悪影響を及ぼし得る半導体材料中の望ましくない材料であり、酸素、炭素、及び重金属を含む金属が挙げられるが、これらに限定されない。重金属不純物としては、周期律表の銅と鉛との間の元素群、カルシウム、ナトリウム、並びにこれらのすべてのイオン、化合物、及び／若しくは錯体が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
[0122]「一致」は、２つ以上の物体、平面、又は表面、例えば機能層、基板層等の層に配置又は隣接した中立機械表面（ＮＭＳ）又は中立機械平面（ＮＭＰ）等の表面の相対位置を表す。一実施形態において、ＮＭＳ又はＮＭＰは、層内の最も歪みの影響を受ける層又は材料に対応するように配置されている。「近接」は、例えばＮＭＳ又はＮＭＰ等、歪みの影響を受ける材料の物性に悪影響を及ぼすことなく、所望の可撓性又は伸縮性を依然として提供しつつ、機能層、基板層等の層の位置に厳密に従う２つ以上の物体、平面、又は表面の相対位置を表す。一般的に、歪みの影響を受け易いために破壊に至る最初の層となる傾向の層は、相対的に脆い半導体等の歪みの影響を受けるデバイス要素を含む機能層等に配置されている。ある層に近接するＮＭＳ又はＮＭＰは、当該層内に制約される必要はないものの、近接又は十分近傍に配置されて、歪みの影響を受けるデバイスが折り畳まれた場合のデバイス要素の歪みを低減するという機能上の便益を提供するようにしてもよい。
【００５９】
[0123]この態様において、「歪みの影響を受ける」は、比較的低レベルの歪みに応答して破壊或いは損傷する材料を表す。一態様において、ＮＭＳは、機能層に一致又は近接する。一態様において、ＮＭＳは、機能層に一致しており、ＮＭＳに沿ったすべての横方向位置に関して、歪みの影響を受ける材料を含む機能層内にＮＭＳの少なくとも一部が配置されることを表す。一態様において、ＮＭＳは、機能層に近接しており、機能層と一致しない場合もあるが、ＮＭＳの位置によって、機能層に加わりかねない歪みの実質的な低減等の機械的な便益が機能層にもたらされる。例えば、近接ＮＭＳの位置は任意選択として、曲率半径がミリメートル又はセンチメートルのオーダとなるように折り畳まれたデバイス等、歪みの影響を受ける材料の歪みを所与の折り畳み構成で少なくとも１０％、２０％、５０％、又は７５％低減する当該材料からの距離として規定される。別の態様において、近接ＮＭＳの位置は、数ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１０μｍ未満、１μｍ未満、又は１００ｎｍ未満等、歪みの影響を受ける材料からの距離等の絶対項において規定可能である。別の態様において、近接層の位置は、歪を受ける包含層に最も近い層の５０％、２５％、又は１０％範囲内等、歪みの影響を受ける材料に隣接した層に対して規定される。一態様において、近接ＮＭＳは、機能層に隣接した層内に含まれる。
【００６０】
[0124]「構成要素」は、デバイスの個々の部分を表すのに広く用いている。
【００６１】
[0125]「センシング」は、物理的及び／又は化学的特性の有無、量、大きさ、又は強度の検出を表す。有用なセンシング用デバイス構成要素としては、電極素子、化学又は生物センサ素子、ｐＨセンサ、温度センサ、歪みセンサ、機械センサ、位置センサ、光学センサ、及び容量センサが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６２】
[0126]「作動」は、構造、材料、又はデバイス構成要素に対する刺激、制御、或いは影響を表す。有用な作動用デバイス構成要素としては、電極素子、電磁放射素子、発光ダイオード、レーザ、磁気素子、音響素子、圧電素子、化学素子、生物素子、及び加熱素子が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６３】
[0127]用語「直接的又は間接的」は、ある構成要素の別の構成要素に対する動作又は物理的位置を表す。例えば、ある構成要素が別の構成要素に対して「直接的に」動作又は接触することには、中間物の介在を伴わない。これに対して、ある構成要素が別の構成要素に対して「間接的に」動作又は接触することには、中間物（例えば、第３の構成要素）が介在する。
【００６４】
[0128]「封入」は、基板、接着層、又は封入層等、１つ又は複数の他の構造によって少なくとも部分的に、場合によっては完全に囲まれたある構造の配向を表す。「部分的に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって部分的に囲まれたある構造の配向を表し、例えば当該構造の外面の３０％、任意選択として５０％、又は任意選択として９０％が１つ又は複数の構造によって囲まれている。「完全に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって完全に囲まれたある構造の配向を表す。
【００６５】
[0129]「誘電体」は、非導電又は絶縁材料を表す。
【００６６】
[0130]「ポリマー」は、化学的共有結合により接続された繰り返し構造単位で構成された巨大分子又は高分子量を特徴とする場合が多い１つ又は複数のモノマーの重合生成物を表す。ポリマーという用語には、ホモポリマーすなわち本質的に単一の繰り返しモノマー副単位からなるポリマーを含む。また、ポリマーという用語には、ランダム、ブロック、交互、セグメント化、グラフト、テーパード共重合体等、共重合体すなわち本質的に２つ以上のモノマー副単位からなるポリマーを含む。有用なポリマーとしては、非晶質、半非晶質、結晶、又は部分結晶状態の場合がある有機ポリマー又は無機ポリマーが挙げられる。連結モノマー鎖を有する架橋ポリマーは、いくつかの用途において特に有用である。これらの方法、デバイス、及び構成要素に使用可能なポリマーとしては、プラスチック、エラストマ、熱可塑性エラストマ、エラストプラスチック、熱可塑性プラスチック、及びアクリレート類が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なポリマーとしては、アセタール重合体、生分解性重合体、セルロース重合体、フッ素重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリル重合体、ポリアミドイミド重合体、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体及び変性ポリエチレン、ポリケトン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド及びポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、ゴム（天然ゴム、スチレンブタジエン、ポリブタジエン、ネオプレン、エチレンプロピレン、ブチル、ニトリル、シリコーンを含む）、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６７】
[0131]「エラストマ」は、実質的な永久変形を伴わずに伸張又は変形が可能であるとともにその元の形状に戻ることができるポリマー材料を表す。エラストマは通常、実質的に弾性的に変形する。有用なエラストマとしては、ポリマー、共重合体、ポリマーと共重合体との複合材料又は混合物を含むものが挙げられる。エラストマ層は、少なくとも１つのエラストマを含む層を表す。また、エラストマ層は、ドーパント及び他の非エラストマ材料を含んでいてもよい。有用なエラストマとしては、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ＰＤＭＳ、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコーンが挙げられるが、これらに限定されない。例示的なエラストマとしては、ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわち、ＰＤＭＳ及びｈ−ＰＤＭＳ）、ポリ（メチルシロキサン）、部分アルキル化ポリ（メチルシロキサン）、ポリ（アルキルメチルシロキサン）、及びポリ（フェニルメチルシロキサン）を含むポリシロキサン等のシリコン含有ポリマー、シリコン変性エラストマ、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコーンが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、ポリマーは、エラストマである。
【００６８】
[0132]「適合」は、例えば凸状形体を有する表面又は（例えば、時間的に変化する）動的な表面等の非平面形状の表面との共形接触を可能にする外形プロファイル等、特定の用途に望ましい外形プロファイルを採用できるように十分低い曲げ剛性を有するデバイス、材料、又は基板を表す。特定の実施形態において、所望の外形プロファイルは、手指の爪、足指の爪、皮膚、歯、又は耳たぶの外形プロファイルである。
【００６９】
[0133]「共形接触」は、デバイスと受容面との間に確立された接触を表す。一態様において、共形接触には、ある表面の全体形状に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の巨視的な適応を伴う。別の態様において、共形接触には、実質的に空隙のない十分な接触に至る、ある表面に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の微視的な適応を伴う。一実施形態において、共形接触には、（１つ又は複数の）受容面に対するデバイスの（１つ又は複数の）接触面の適応を伴うことにより、例えば受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面の表面積が２０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が１０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が５％未満である十分な接触が実現される。
【００７０】
[0134]「ヤング率」又は「弾性率」は、区別なく使用しており、所与の物質の歪み対応力比を表す材料、デバイス、又は層の機械的特性を表す。ヤング率は、以下の式により与えることができる。
【数１】
2018524566.tif 000003
ここで、Ｅはヤング率、Ｌ０は平衡長、ΔＬは印加応力下での長さ変化、Ｆは印加力、Ａは力印加面積である。また、ヤング率は、以下の方程式により、ラメ定数に関して表すこともできる。
【数２】
2018524566.tif 000004
ここで、λ及びμは、ラメ定数である。高ヤング率（又は「高弾性率」）及び低ヤング率（又は「低弾性率」）は、所与の材料、層、又はデバイスにおけるヤング率の大きさの相対的な記述子である。いくつかの実施形態において、低ヤング率に対する高ヤング率の大きさは、いくつかの用途ではおよそ１０倍であることが好ましく、他の用途ではおよそ１００倍であることがより好ましく、さらに他の用途ではおよそ１０００倍であることがさらに好ましい。一実施形態において、低弾性率層は、１００ＭＰａ未満、任意選択として１０ＭＰａ未満、任意選択として０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲から選択されるヤング率を有する。一実施形態において、高弾性率層は、１００ＭＰａ超、任意選択として１０ＧＰａ超、任意選択として１ＧＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択されるヤング率を有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、低ヤング率の１つ又は複数の構成要素を有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、全体として低いヤング率を有する。
【００７１】
[0135]「低弾性率」は、１０ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以下、又は１ＭＰａ以下のヤング率を有する材料を表す。
【００７２】
[0136]「曲げ剛性」は、印加曲げモーメントに対する抵抗を記述した材料、デバイス、又は層の機械的特性である。一般的に、曲げ剛性は、材料、デバイス、又は層の弾性率と面積慣性モーメントとの積として定義される。不均一な曲げ剛性を有する材料は、任意選択として、材料の層全体の「バルク」又は「平均」曲げ剛性に関して記述する場合がある。
【００７３】
[0137]「横寸法」は、組織搭載電子システム又はその構成要素等の構造の物理的な寸法を表す。例えば、横寸法は、構造の長さ、幅、半径、又は直径等、構造の厚さに沿って延びた軸に直交して配向した１つ又は複数の物理的寸法を表していてもよい。横寸法は、構造の厚さに沿って延びた軸に直交して配置された平面又は表面の２次元エリアに対応するシステムの側方設置面積の特徴付け等、電子システム又はその構成要素の面積の特徴付けに有用である。
【００７４】
実施例１：ＵＶセンシング用組織搭載ＮＦＣデバイス
[0138]本発明は、例えばＵＶ曝露モニタリング用のプラットフォームを与える小型の組織搭載近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、ＮＦＣ技術は、ＵＶ曝露時間及びドーズを測定する方法を個々のユーザ、皮膚科医、農業従事者、研究者、及び／又は業者に提供する。本実施例のＮＦＣデバイスは、皮膚、手指の爪、植物の茎、及び／又は葉上に配置される。これらのデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるリーダと無線通信可能である。
【００７５】
[0139]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のいくつかの形態が有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有していてもよい。いくつかの実施形態において、暗号化されたデバイス番号は、デジタル情報を非公表とするのに役立つ。
【００７６】
[0140]いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、コンピュータ又はモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、デバイスは、組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【００７７】
実施例２：ＵＶ光線療法で曝露する皮膚又は爪搭載センサ
[0141]皮膚又は爪甲搭載の薄い小型ＵＶ放射センサは、ＵＶ及び／又は低域可視放射に対する曝露を連続してモニタリングする。用途としては、乾癬、白斑、強皮症、限局性強皮症、及び皮膚の移植片対宿主病（ＧＶＨＤ）等の皮膚疾患の処置においてその他様々な光線治療を受ける患者についてのビリルビン光下総ドーズが挙げられる。
【００７８】
実施例３：皮膚又は手指の爪上のパルスオキシメトリ
[0142]現行のオキシメトリデバイスは、大きなデバイスであり、ケーブルでつながっている場合が多い。このため、デバイスを長期間にわたって装着するのは難しく、また、連続したモニタリングが困難である。さらに、大きな質量及び付属ケーブルの運動によって、信号に悪影響が生じ、デバイスの精度に弊害をもたらす。
【００７９】
[0143]装着可能でバッテリのない本デバイスは、これら両問題を解決するのに都合が良い。これらのデバイスは、小型化及び超低弾性率によって装着性が高くなっているほか、皮膚又は手指の爪への直接接合によって運動の悪影響が抑えられている。例示的なデバイスを例えば図３９〜図４６−１，２に示す。
【００８０】
[0144]デバイスの動作原理は、体内で酸素を運ぶタンパク質である酸素化及び脱酸素化ヘモグロビンの赤外（ＩＲ）及び赤色光波長における吸収差に依拠する。酸素化ヘモグロビンは、赤色光の吸収が多く、赤外の吸収が少ない。一方、脱酸素化ヘモグロビンは、赤外の吸収が多く、赤色光の吸収が少ない。
【００８１】
[0145]実施形態において、デバイスは、手指の爪又は皮膚中に光を発する小型の発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態のＩＲ及び赤色光源の両者を有する。そして、周囲の組織により、ＬＥＤから約２ｍｍに配置された検出器へと光が反射して戻る。組織を伝搬する間に、脈動するＩＲ及び赤色光の逆吸収によって光強度が減衰し、心拍数及び末梢毛細血管酸素飽和度（ＳｐＯ２）の計算を可能にする別の信号が生成される。
【００８２】
実施例４：ビリルビンセンサ
[0146]幼児の黄疸は、赤血球の黄色色素であるビリルビンが乳児の血中に過剰に含まれることで発生する。新生児は、一部の個体では血液からビリルビンを十分に除去できなくなる可能性がある赤血球の高い代謝回転及び肝臓の発達のため、大人よりもビリルビンが多くなる。
【００８３】
[0147]市販のビリルビンセンサデバイスは、電源又は有線接続を要するため、ビリルビンレベルを連続してモニタリングすることができない。装着可能なバッテリのない本デバイスは、皮膚に適合的に搭載して、ビリルビンレベルを実時間で連続的にモニタリングすることができる。例示的なデバイスを例えば図４７〜図４９及び図５６〜図５８に示す。
【００８４】
[0148]デバイスの動作原理は、緑色及び青色光における皮膚の吸収差に依拠する。人間は皮膚の色が異なるため、皮膚の色の違いによる影響を考慮することが必要不可欠である。デバイスは、検出器の近くに配置されて短経路の反射を調べる一組の緑色及び青色ＬＥＤと、より遠い距離に配置されて長経路の反射を調べる別の組のＬＥＤとを具備する。表皮による短経路反射によって皮膚の色を評価可能である一方、長経路反射は、ビリルビンレベルを評価する。
【００８５】
実施例５：ＵＶセンサ
[0149]ＵＶ放射が人体に及ぼす影響については、何年にもわたって十分に証明されてきている。ＵＶ曝露の好影響（心の健康、ビタミンＤの合成）及び悪影響（紅斑、白内障、黒色腫、免疫機能の低下）の両者に関する公衆の認知度を高める努力が継続的な課題である。認知度は、各個人がそれぞれのＵＶ曝露量を決定するための便利な方法を与えることにより高くなる可能性がある。
【００８６】
[0150]装着可能なバッテリのない低コストの本ＵＶセンサデバイスは、皮膚に搭載して、必要に応じた実時間ＵＶ測定により、各個人のＵＶ曝露量をモニタリングすることができる。例示的なデバイスを例えば図５０〜図５５に示す。
【００８７】
[0151]デバイスは、（１つ又は複数の）ＵＶ検出器が生成する光電流を用いてスーパーキャパシタを充電することにより動作する。その後、ＮＦＣが情報を解析して、スマートフォン、タブレット等のリーダに情報を送信することができる。デバイスがＵＶ光に曝露されると、ＮＦＣシステムの読み出しによって、ＵＶドーズに対応する（１つ又は複数の）累積電荷の評価が可能となる。
【００８８】
実施例６：ビリルビン光センサ
[0152]重度の黄疸を処置しなければ、難聴、脳性麻痺、又は他の形態の脳障害を生じる可能性がある。幼児の黄疸の処置は不要な場合が多く、処置が必要なほとんどの場合は、非侵襲的治療で十分である。光線療法は、光を用いて、身体が排出可能な水溶性の異性体へと血中のビリルビン分子を変換することを表す。
【００８９】
[0153]現行のデバイスでは、治療前だけビリルビン光強度を確認するため、治療中に曝露強度を追跡することができない。装着可能な本無線センサは、皮膚に搭載して、皮膚に影響を及ぼす位置で曝露エネルギーを正確に実時間測定することができる。例示的なデバイスを例えば図４７〜図４９及び図５６〜図５８に示す。
【００９０】
[0154]デバイスは、ビリルビン光検出器、スーパーキャパシタ、及び実施例５のＵＶセンサに類似して、ビリルビン光強度を様々な位置から同時に測定するＮＦＣを有しており、ビリルビン光曝露を示す空間又は時空間データを提供可能である。
【００９１】
実施例７：粒子汚染センシング
[0155]空気の質の測定に用いられる現行のデバイスは、非常に大きく、通常は携行できない。しかし、都市の急速な発展に伴い、空気汚染はますます重要なテーマとなっている。特に関心が寄せられているのは、過密都市のみならず建設現場及び採掘現場等の作業現場における塵埃濃度又は粒子汚染濃度である。
【００９２】
[0156]本デバイスは、受動的な画像分析に基づくシステムのほか、実時間分析ユニットを備えた身体装着センサシステムである。パッシブセンサは、直下の粘着性表面を露出させる直径１ミリメートル未満の規定孔を含む穿孔エポキシ層で覆われたシリコーンの主粘着性層で構成された規定面に依拠する。埃っぽい環境において、この表面は、露出した粘着性層にのみ永久に付着して少しずつ堆積する塵埃で覆われることになる。センサ表面を拭うことにより、非粘着性表面から余分な塵埃が除去され、圧倒的に白い粒子と真っ黒な粘着性層とのコントラストが透明なエポキシ層を通して見えることになる。スマートフォンのカメラで写真を撮ることにより、画像の後処理によって、堆積した塵埃の曝露を推定することができる。
【００９３】
[0157]実時間測定では、検出器と光学的に分離された副チャネルに間接的に接続されたＬＥＤでチャネルを照らすことによって、粒子上の光の散乱及び反射を利用する。検出器は、光を副チャネルへと反射又は散乱させる主チャネルに粒子が導入された場合にのみ光を記録することができる。光強度を測定することによって、現在の塵埃曝露を計算することができる。例示的なデバイスを例えば図５９〜図６５に示す。
【００９４】
実施例８−汚染モニタリング用組織搭載ＮＦＣデバイス
[0158]本発明は、例えば汚染モニタリング用の独自サービスを与える小型の組織搭載近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、大気中の汚染物質を測定する方法を個々のユーザ、気象学者、医師、環境保護主義者、農業従事者、研究者、及び／又は業者に提供する。本発明に係る本態様のＮＦＣデバイスは、手指の爪、組織、植物の茎、及び／又は葉上に配置される。本発明に係るデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるリーダと無線通信可能である。電気化学的センサは、一酸化炭素、二酸化硫黄、フロン、及び窒素酸化物のレベルを検出することができる。
【００９５】
[0159]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のいくつかの形態が有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。いくつかの実施形態において、暗号化されたデバイス番号は、デジタル情報を非公表とするのに役立つ。
【００９６】
[0160]いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、コンピュータ又はモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【００９７】
実施例９−手指及び足指の爪に搭載する糖尿病用ＮＦＣデバイス
[0161]本発明は、例えば糖尿病と診断された患者のための独自のサービスプラットフォームを与える組織搭載近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、糖尿病用装身具のデジタル変換器として機能する。本態様の手指の爪に搭載するデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるアクセス時点管理リーダと無線通信可能である。リーダとしては、スマートフォン、手持ちの電子機器、及び／又はコンピュータが挙げられるが、これらに限定されない。本態様の手指の爪に搭載するデバイス又は組織搭載デバイスは、温度、ｐＨレベル、グルコース、インスリンレベル、パルスオキシメトリ、心拍数、呼吸数、血圧、ＥＣＧ、ＥＯＧ、ＥＥＧ、及びＥＭＧを測定する付加的なバイオセンシング様式を糖尿病患者に提供する。
【００９８】
[0162]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のシステムが有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。暗号化されたデバイス番号及びセキュリティコードは、患者のヘルスケア情報を非公表とするのに役立つ。
【００９９】
[0163]糖尿病患者及び医師は、重要なバイタルサイン及び症候を無線でモニタリングすることができる。いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、ヘルスケアモニタリング用に特別に開発されたコンピュータ及びモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、爪又は組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【０１００】
実施例１０−手指及び足指の爪に搭載するデジタル健康モニタリング用ＮＦＣデバイス
[0164]本発明は、例えばデジタル健康モニタリング用の独自ソリューションを与える手指の爪に搭載する近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、身体的健康モニタリングのデジタル変換器として機能する。本態様の手指の爪に搭載するデバイス又は組織搭載デバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるアクセス時点管理リーダと無線通信可能である。本態様の手指の爪に搭載するデバイス又は組織搭載デバイスは、温度、ｐＨレベル、グルコース、パルスオキシメトリ、心拍数、呼吸数、血圧、ＥＣＧ、ＥＯＧ、ＥＥＧ、及びＥＭＧを測定するバイオセンシング様式をユーザに提供する。
【０１０１】
[0165]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のシステムが有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。暗号化されたデバイス番号は、患者のヘルスケア情報を非公表とするのに役立つ。
【０１０２】
[0166]個々のユーザはもはや、ヘルスケア情報を権限なき第三者又は傍観者に曝すリスクを取らない。いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、モバイル健康モニタリング用に特別に開発された携帯電話アプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、爪又は組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【０１０３】
実施例１１−人工装具温度モニタリング用間接組織搭載ＮＦＣデバイス用途
[0167]本発明は、例えば人工装具温度モニタリング用の独自ソリューションを与える小型の近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、銅リード線を用いた温度センシング電極のデジタル変換器として機能する。本発明に係る本態様のＮＦＣデバイスは、人工装具の肢部の内側面に配置される集積温度センサとして機能する。本発明に係る本態様のデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるスマートフォンリーダと無線通信可能である。
【０１０４】
[0168]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明が有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。暗号化されたデバイス番号は、患者のヘルスケア情報を非公表とするのに役立つ。個々の患者、病院職員、及び保険業者だけがこのヘルスケア情報にアクセスできるユーザである。
【０１０５】
[0169]個々のユーザはもはや、氏名又はヘルスケア情報を第三者又は傍観者に曝すリスクを取らない。いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、認証目的で特別に開発されたコンピュータ又はモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、爪又は皮膚から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【０１０６】
実施例１２−ＵＶセンシング用組織搭載ＮＦＣデバイス
[0170]本発明は、例えばＵＶ曝露モニタリング用の独自サービスを与える小型の組織搭載近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、ＵＶ曝露時間及びドーズを測定する方法を個々のユーザ、皮膚科医、農業従事者、研究者、及び／又は業者に提供する。本発明に係る本態様のＮＦＣデバイスは、手指の爪、組織、植物の茎、及び／又は葉上に配置される。本発明に係るデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるリーダと無線通信可能である。
【０１０７】
[0171]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のいくつかの形態が有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。いくつかの実施形態において、暗号化されたデバイス番号は、デジタル情報を非公表とするのに役立つ。
【０１０８】
[0172]いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、コンピュータ又はモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【０１０９】
実施例１３−活動モニタリング用組織搭載ＮＦＣデバイス
[0173]本発明は、例えば活動モニタリング用の独自サービスプラットフォームを与える小型の組織搭載近距離無線通信（ＮＦＣ）デバイスを提供する。材料、設計、及び回路集積によって、生体適合性ＮＦＣ技術が実現される。いくつかの実施形態において、組み込みＮＦＣ技術は、ユーザの瞬時及び／又は累積活動レベル（例えば、瞬時又は累積消費カロリー）を測定する方法を個々のユーザ、医師、研究者、及び／又は個人トレーナに提供する。本発明に係る本態様のＮＦＣデバイスは、加速度計又はジャイロスコープ等の運動センサを含んでいてもよく、通常は、手指の爪、組織、及び／又はモニタリングプラットフォーム（例えば、衣服又は宝飾品）上に配置される。本発明に係るデバイスは、ＮＦＣアンテナを用いるリーダと無線通信可能である。
【０１１０】
[0174]いくつかの実施形態においては、プライバシのため、個々のデバイスに一意の暗号化された識別番号を格納する専用チップを本発明のいくつかの形態が有する。また、チップは、絶えず変化する動作固有のセキュリティコードを有する。いくつかの実施形態において、暗号化されたデバイス番号は、デジタル情報を非公表とするのに役立つ。
【０１１１】
[0175]いくつかの実施形態において、デバイスは、防水処理されており、数日又は数カ月にわたって動作し続ける。本発明の本態様のシステムは、コンピュータ又はモバイルアプリケーションとともに作用し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るデバイスは、組織から除去された場合、永久に無効となり、すべての個人情報が破壊される。
【０１１２】
［援用及び変形例に関する記述］
[0176]例えば発行若しくは付与された特許若しくは同等物を含む特許文献、特許出願公開、及び非特許文献又は他の原資料等、本願全体に引用するすべての参考文献は、各参考文献が本願の開示内容と少なくとも部分的に矛盾しない範囲で、個別援用の如く、そのすべてを本明細書に援用する（例えば、部分的に矛盾する参考文献は、その部分的に矛盾する部分を除いて援用する）。
【０１１３】
[0177]本明細書に採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態、例示的な実施形態、及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるものとする。本明細書に提供の具体的な実施形態は、本発明の有用な実施形態の例であり、当業者には、本明細書に記載のデバイス、デバイス構成要素、及び方法ステップの多くの変形例を用いて本発明を実行可能であることが明らかとなるであろう。当業者には当然のことながら、方法及び当該方法に有用なデバイスは、任意選択としての多くの構成及び処理要素並びにステップを含むことができる。
【０１１４】
[0178]本明細書において、置換基群を開示している場合は、群要素の異性体、鏡像体、及びジアステレオマーを含めて、当該群及びすべての下位群のすべての個別要素を別個に開示していることが了解される。本明細書において、マーカッシュ群等の分類を用いている場合は、当該群のすべての個別要素及び当該群に可能なすべての組み合わせ及び副組み合わせが本開示に個別に含まれることを意図している。本明細書において、例えば化学式又は化学名にて、特定の異性体、鏡像体、又はジアステレオマーが指定されずに化合物が記載されている場合、その記載は、個別又は任意の組み合わせで記載の当該化合物の各異性体及び鏡像体を含むことを意図している。また、特別の定めのない限り、本明細書に開示の化合物のすべての同位体異形は、本開示に包含されるものである。例えば、開示の分子中の１つ又は複数の任意の水素は、重水素又は三重水素で置換可能であることが了解されよう。分子の同位体異形は一般的に、当該分子の分析及び当該分子又はその使用に関する化学的及び生物学的研究における基準として有用である。このような同位体異形を作製する方法は、当技術分野において既知である。化合物の具体名は、例示的なものである。当業者であれば、同じ化合物に別の名称を付与可能であることが知られているためである。
【０１１５】
[0179]特に指定のない限り、本明細書に記載又は例示の構成要素のあらゆる構成又は組み合わせを用いて、本発明を実施することができる。
【０１１６】
[0180]例えば温度の範囲、時間の範囲、組成の範囲、又は濃度の範囲等、本明細書において範囲を与えている場合はいつでも、すべての中間範囲及び部分的範囲のほか、与えられた範囲に含まれるすべての個別値が本開示に含まれることを意図している。本明細書の記述に含まれるある範囲又は部分的範囲の任意の部分的範囲又は個別値は、特許請求の範囲から除外可能であることが了解されよう。
【０１１７】
[0181]本明細書に記載のすべての特許及び刊行物は、本発明が関係する当業者の熟練度を示す。本明細書に引用の参考文献は、そのすべてを本明細書に援用することによって、それぞれの公開日又は出願日の時点での最新技術を示しており、また、この情報は、必要に応じて本明細書に採用することにより、従来技術における具体的な実施形態を除外することができるものである。例えば、組成物を請求している場合、本明細書に引用の参考文献に実施可能な開示が提供された化合物を含めて、本出願人の発明に先立つ技術において既知且つ利用可能な化合物は、特許請求の範囲に係る組成物に含まれるものではないことが了解されるものとする。
【０１１８】
[0182]本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「具備する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、又は「特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同義であり、包含的すなわちオープンエンドであるため、付加的な列挙されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書において、「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲の要素に指定されていない如何なる要素、ステップ、又は成分も除外する。本明細書において、「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲の基本的且つ新規な特性に対して実質的な影響を及ぼさない材料又はステップを除外しない。本明細書の如何なる場合も、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」、及び「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」はそれぞれ、その他２つの用語のいずれかと置き換え可能である。本明細書において説明的に記載した本発明は、本明細書に具体的に開示されていない如何なる（１つ又は複数の）要素、限定がなくても、適切に実施可能である。
【０１１９】
[0183]当業者には当然のことながら、具体的に例示されていない出発物質、生物材料、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、検査方法、及び生物学的方法は、必要以上の実験を行うことなく本発明の実施に採用可能である。このような任意の材料及び方法に関して当技術分野で既知のすべての機能的均等物は、本発明に含まれるものである。以上に採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０−１】
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【図４０−２】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５−１】
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【図４５−２】
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【図４６−１】
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【図４６−２】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【国際調査報告】
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