DE102021115952A1 - Sensor devices, electrical connection systems and methods for detecting a genetic material - Google Patents

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Abstract

Eine Sensorvorrichtung umfasst einen Magnetfeldsensorchip mit einer Sensorzelle. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner ein aus einem Verkapselungsmaterial gefertigtes Gehäuse, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner ein über der Sensorzelle angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.A sensor device includes a magnetic field sensor chip with a sensor cell. The sensor device also includes a housing made of an encapsulation material, the magnetic field sensor chip being arranged in the housing and the sensor cell being uncovered by the encapsulation material. The sensor device further comprises a first antibody material disposed over the sensor cell having first antibodies of a first type, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles having genetic material.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung betrifft Sensorvorrichtungen, elektrische Verbindungssysteme und Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials.The present disclosure relates to sensor devices, electrical connection systems, and methods for detecting genetic material.

Hintergrundbackground

Genetisches Material kann in unterschiedlichen Formen vorliegen. Beispielsweise können Viruspartikel genetisches Material in Form eines oder mehrerer Nukleinsäuremoleküle enthalten. Eine Detektion genetischen Materials kann aus unterschiedlichen Gründen von Interesse sein. Insbesondere während einer Viruspandemie kann eine schnelle und zuverlässige Diagnose des Virus entscheidend für eine Verlangsamung der Virusausbreitung und eine effiziente Umsetzung von Kontroll- und Eindämmungsstrategien sein. Ein aktuelles Beispiel stellt die zum Zeitpunkt dieser Anmeldung weltweit vorherrschende und durch das SARS-CoV-2 Virus verursachte COVID-19 Pandemie dar. Hersteller und Entwickler von Sensorvorrichtungen, elektrischen Verbindungssystemen und Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials sind ständig bestrebt, ihre Produkte und Verfahren zu verbessern. Insbesondere kann es wünschenswert sein, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die eine schnelle, zuverlässige und kostengünstige Detektion eines genetischen Materials bereitstellen.Genetic material can come in many different forms. For example, virus particles can contain genetic material in the form of one or more nucleic acid molecules. A detection of genetic material can be of interest for different reasons. Especially during a viral pandemic, a fast and reliable diagnosis of the virus can be crucial for slowing the spread of the virus and efficiently implementing control and containment strategies. A current example is the COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus, which was dominant worldwide at the time of this application. Manufacturers and developers of sensor devices, electrical connection systems and methods for detecting genetic material are constantly striving to improve their products and methods to improve. In particular, it may be desirable to provide devices and methods that provide rapid, reliable, and inexpensive detection of genetic material.

Kurzdarstellungabstract

Verschiedene Aspekte betreffen eine Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung umfasst einen Magnetfeldsensorchip mit einer Sensorzelle. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner ein aus einem Verkapselungsmaterial gefertigtes Gehäuse, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner ein über der Sensorzelle angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.Various aspects relate to a sensor device. The sensor device includes a magnetic field sensor chip with a sensor cell. The sensor device also includes a housing made of an encapsulation material, the magnetic field sensor chip being arranged in the housing and the sensor cell being uncovered by the encapsulation material. The sensor device further comprises a first antibody material disposed over the sensor cell having first antibodies of a first type, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles having genetic material.

Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Magnetfeldsensorchips mit einer Sensorzelle. Das Verfahren umfasst ferner ein Fertigen eines Gehäuses aus einem Verkapselungsmaterial, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines ersten Antikörpermaterials mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ über der Sensorzelle, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.Various aspects relate to a method for manufacturing a sensor device. The method includes providing a magnetic field sensor chip with a sensor cell. The method also includes manufacturing a housing from an encapsulation material, the magnetic field sensor chip being arranged in the housing and the sensor cell being uncovered by the encapsulation material. The method further includes disposing a first antibody material having first antibodies of a first type over the sensor cell, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles having genetic material.

Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Sensorvorrichtung gemäß einem der vorgenannten Aspekte. Das Verfahren umfasst ferner ein Aufbringen eines Materials über dem ersten Antikörpermaterial, wobei das Material Teilchenketten umfasst, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit dem genetischen Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen. Das Verfahren umfasst ferner ein Detektieren des genetischen Materials basierend auf einem durch das magnetische Teilchen erzeugten Magnetfeld.Various aspects relate to a method for detecting a genetic material. The method includes providing a sensor device according to one of the aforementioned aspects. The method further includes applying a material over the first antibody material, the material comprising chains of particles, the chains of particles each comprising a particle having the genetic material, an antibody of a second type, and a magnetic particle. The method further includes detecting the genetic material based on a magnetic field generated by the magnetic particle.

Verschiedene Aspekte betreffen ein elektrisches Verbindungssystem. Das elektrische Verbindungssystem umfasst eine Vielzahl von Anschlüssen, wobei jeder der Anschlüsse dazu ausgelegt ist, elektrisch an eine Sensorvorrichtung gemäß einem der vorgenannten Aspekte gekoppelt zu werden. Das elektrische Verbindungssystem umfasst ferner eine interne elektrische Verschaltung, welche dazu ausgelegt ist, von den Sensorvorrichtungen erfasste Signale zu empfangen und die empfangenen Signale weiterzuleiten und/oder zu verarbeiten.Various aspects relate to an electrical connection system. The electrical connection system includes a plurality of terminals, each of the terminals being configured to be electrically coupled to a sensor device according to any of the foregoing aspects. The electrical connection system also includes internal electrical circuitry, which is designed to receive signals detected by the sensor devices and to forward and/or process the received signals.

Figurenlistecharacter list

Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung sind im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander wiedergegeben. Identische Bezugszeichen können identische Komponenten bezeichnen.

  • 1 enthält die 1A bis 1F, welche ein Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer nukleophilen Substitutionsreaktion.
  • 3 enthält die 3A und 3B, welche eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer Sensorvorrichtung 300 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 4 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 400 gemäß der Offenbarung.
  • 5 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 500 gemäß der Offenbarung.
  • 6 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 600 gemäß der Offenbarung.
  • 7 enthält die 7A und 7B, welche eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 700A bzw. eine perspektivische Ansicht einer Sensorvorrichtung 700B gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 8 enthält die 8A und 8B, welche eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 800A bzw. eine perspektivische Ansicht einer Sensorvorrichtung 800B gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines genetischen Materials gemäß der Offenbarung.
  • 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbindungssystems 1100 gemäß der Offenbarung.
  • 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbindungssystems 1200 gemäß der Offenbarung.
Devices and methods according to the disclosure are explained in more detail below with reference to drawings. The elements shown in the drawings are not necessarily to scale relative to one another. Identical reference numbers can denote identical components.
  • 1 contains the 1A until 1F , which show a method for detecting a genetic material according to the disclosure.
  • 2 shows a simplified representation of a nucleophilic substitution reaction.
  • 3 contains the 3A and 3B 12, which show a cross-sectional side view and a top view of a sensor device 300 according to the disclosure.
  • 4 FIG. 4 shows a cross-sectional side view of a sensor device 400 according to the disclosure.
  • 5 FIG. 5 shows a cross-sectional side view of a sensor device 500 according to the disclosure.
  • 6 FIG. 6 shows a cross-sectional side view of a sensor device 600 according to the disclosure.
  • 7 contains the 7A and 7B 12, respectively, showing a cross-sectional side view of a sensor device 700A and a perspective view of a sensor device 700B according to the disclosure.
  • 8th contains the 8A and 8B 12, respectively, showing a cross-sectional side view of a sensor device 800A and a perspective view of a sensor device 800B according to the disclosure.
  • 9 FIG. 12 shows a flow diagram of a method for manufacturing a sensor device according to the disclosure.
  • 10 FIG. 12 shows a flow diagram of a method for detecting a genetic material according to the disclosure.
  • 11 11 shows a perspective view of an electrical connection system 1100 according to the disclosure.
  • 12 12 shows a perspective view of an electrical connection system 1200 according to the disclosure.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

In den 1A bis 1F ist ein Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials gezeigt und beschrieben. In der 1A kann eine Sensorvorrichtung 100 gemäß der Offenbarung bereitgestellt werden. Die Sensorvorrichtung 100 ist vereinfacht dargestellt und kann weitere Merkmale aufweisen, welche der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Detailliertere Ausführungsformen von Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung sind beispielsweise in den 3 bis 8 gezeigt und beschrieben.In the 1A until 1F a method for detecting genetic material is shown and described. In the 1A a sensor device 100 may be provided according to the disclosure. The sensor device 100 is shown in simplified form and can have further features which are not shown for the sake of simplicity. More detailed embodiments of sensor devices according to the disclosure are, for example, in FIGS 3 until 8th shown and described.

Die Sensorvorrichtung 100 kann einen Magnetfeldsensorchip 2 mit mindestens einer Sensorzelle (bzw. mindestens einem Sensorelement) 4 aufweisen. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann in einem aus einem Verkapselungsmaterial gefertigten Gehäuse 6 angeordnet sein, wobei die Sensorzelle 4 von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt sein kann. Die Sensorvorrichtung 100 kann auch als Sensorpackage (oder Sensorgehäuse) bezeichnet werden. Ferner kann die Sensorvorrichtung 100 ein über der Sensorzelle 4 angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern 8 von einem ersten Typ aufweisen. Im Beispiel der 1A kann das erste Antikörpermaterial 8 insbesondere direkt über bzw. direkt auf der Sensorzelle 4 angeordnet sein. Das erste Antikörpermaterial 8 kann auch als Biomarker bezeichnet werden. Eine Haftung der ersten Antikörper 8 auf der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 kann auf unterschiedliche Weisen bereitgestellt werden. Eine beispielhafte Kopplung der ersten Antikörper 8 an die Sensorvorrichtung 100 über eine organische Schicht ist im Zusammenhang mit der 2 gezeigt und beschrieben.The sensor device 100 can have a magnetic field sensor chip 2 with at least one sensor cell (or at least one sensor element) 4 . The magnetic field sensor chip 2 can be arranged in a housing 6 made of an encapsulation material, with the sensor cell 4 being able to be uncovered by the encapsulation material. The sensor device 100 can also be referred to as a sensor package (or sensor housing). Furthermore, the sensor device 100 can have a first antibody material arranged over the sensor cell 4 with first antibodies 8 of a first type. In the example of 1A the first antibody material 8 can in particular be arranged directly above or directly on the sensor cell 4 . The first antibody material 8 can also be referred to as a biomarker. Adhesion of the first antibodies 8 on the upper side of the sensor device 100 can be provided in different ways. An exemplary coupling of the first antibody 8 to the sensor device 100 via an organic layer is in connection with FIG 2 shown and described.

Die in der 1A gezeigte geometrische Form der ersten Antikörper 8 ist lediglich beispielhaft und nicht beschränkend. Insbesondere können die ersten Antikörper 8 als Y-förmige Proteine ausgebildet sein bzw. solche enthalten. Bei den ersten Antikörpern 8 kann es sich um sogenannte Fängerantikörper („capture antibodies“) handeln, welche dazu ausgelegt sein können, den Analyten einer Probe auf der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 zu binden und zu immobilisieren. Dabei können die ersten Antikörper 8 insbesondere dazu ausgelegt sein, selektiv an Teilchen mit einem spezifischen genetischen Material bzw. an bestimmte Moleküle zu koppeln. Die ersten Antikörper 8 können somit die Funktion eines selektiven Haftstoffs für ein bestimmtes genetisches Material bereitstellen, welches auch als Ziel-Antigen („target antigen“) bezeichnet werden kann. Insbesondere können die ersten Antikörperteilchen 8 dazu ausgelegt sein, an eine Peripherie des genetischen Materials, wie zum Beispiel an eine Außenhülle eines Viruspartikels, zu koppeln.The one in the 1A The geometric shape of the first antibody 8 shown is merely an example and not limiting. In particular, the first antibodies 8 can be formed as Y-shaped proteins or contain such. The first antibodies 8 can be so-called capture antibodies, which can be designed to bind and immobilize the analyte of a sample on the upper side of the sensor device 100 . In this case, the first antibodies 8 can in particular be designed to couple selectively to particles with a specific genetic material or to specific molecules. The first antibodies 8 can thus provide the function of a selective adhesive for a specific genetic material, which can also be referred to as a target antigen (“target antigen”). In particular, the first antibody particles 8 can be designed to couple to a periphery of the genetic material, such as an outer envelope of a virus particle.

In der 1B kann eine Vielzahl von magnetischen Teilchen 10 bereitgestellt werden. Bei den magnetischen Teilchen 10 kann es sich beispielsweise um magnetische Nanopartikel handeln. Jedes der magnetischen Teilchen 10 kann zumindest teilweise mit einem oder mehreren zweiten Antikörpern 12 von einem zweiten Typ bedeckt sein. Die zweiten Antikörper 12 können den ersten Antikörpern 8 der 1A zumindest teilweise ähnlich sein. Insbesondere können die zweiten Antikörper 12 ebenfalls dazu ausgelegt sein, mechanisch an ein spezifisches genetisches Material zu koppeln.In the 1B a plurality of magnetic particles 10 can be provided. The magnetic particles 10 can be magnetic nanoparticles, for example. Each of the magnetic particles 10 may be at least partially covered with one or more second antibodies 12 of a second type. The second antibody 12 can the first antibody 8 of 1A be at least partially similar. In particular, the second antibodies 12 can also be designed to mechanically couple to a specific genetic material.

In der 1C kann das Material der 1B in Kontakt mit einem zu untersuchenden Biomaterial gebracht werden. Bei dem Biomaterial kann es sich zum Beispiel um eine Blutprobe oder eine Speichelprobe handeln, welche auf das Vorhandensein eines bestimmten genetischen Materials untersucht werden soll. Im Beispiel der 1C kann es sich bei dem zu detektierenden genetischen Material um ein Virus bzw. Teilchen 14 eines solchen Virus handeln, beispielsweise um SARS-CoV-2 Viren. Sind in dem zu untersuchenden Biomaterial Teilchen 14 des zu detektierenden genetischen Materials enthalten, können diese an den zweiten Antikörpern 12 haften bleiben. Dabei können Teilchenketten 16 ausgebildet werden, welche jeweils ein Viruspartikel 14, einen zweiten Antikörper 12 und ein magnetisches Teilchen 10 aufweisen können. In der 1C ist der Einfachheit halber nur eine Teilchenkette 16 gezeigt. In der Praxis kann das Material der 1C eine große Anzahl derartiger Teilchenketten 16 beinhalten. Das Konglomerat der genannten Bestandteile kann zum Beispiel in Form einer flüssigen Lösung oder einer Suspension vorliegen.In the 1C can the material of 1B be brought into contact with a biomaterial to be examined. The biomaterial can be, for example, a blood sample or a saliva sample which is to be examined for the presence of a specific genetic material. In the example of 1C the genetic material to be detected can be a virus or particles 14 of such a virus, for example SARS-CoV-2 viruses. If the biomaterial to be examined contains particles 14 of the genetic material to be detected, these can remain attached to the second antibodies 12 . Particle chains 16 can be formed, each of which can have a virus particle 14 , a second antibody 12 and a magnetic particle 10 . In the 1C only one particle chain 16 is shown for the sake of simplicity. In practice, the material of the 1C include a large number of such particle chains 16. The conglomerate of the components mentioned can be Example in the form of a liquid solution or a suspension.

In der 1D kann das Material der 1C mit der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 in Kontakt gebracht werden. Dabei kann das an einem Ende der Teilchenkette 16 angeordnete Viruspartikel 14 an einem ersten Antikörper 8 auf der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 haften bleiben. Mit anderen Worten können die Teilchenketten 16 durch die ersten Antikörper 8 selektiv an die Oberseite der Sensorvorrichtung 100 gebunden und immobilisiert werden.In the 1D can the material of 1C be brought into contact with the top of the sensor device 100 . In this case, the virus particle 14 arranged at one end of the particle chain 16 can remain attached to a first antibody 8 on the upper side of the sensor device 100 . In other words, the particle chains 16 can be selectively bound and immobilized on the upper side of the sensor device 100 by the first antibodies 8 .

In der 1E kann ein Säuberungsprozess auf die Oberseite der Sensorvorrichtung 100 angewendet werden. Bei dem Säuberungsprozess kann es sich beispielsweise um einen Waschprozess handeln. Dabei können mit den zweiten Antikörpern 12 beschichtete magnetische Teilchen 10 von der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 abgewaschen werden, wenn sie nicht über ein Viruspartikel 14 an diese gebunden sind. Im Gegensatz hierzu können die an den ersten Antikörpern 8 haftenden Teilchenketten 16 mit Viruspartikeln 14 nach dem Waschprozess auf der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 verbleiben.In the 1E a cleaning process can be applied to the top of the sensor device 100 . The cleaning process can be a washing process, for example. Magnetic particles 10 coated with the second antibodies 12 can be washed off the upper side of the sensor device 100 if they are not bound to it via a virus particle 14 . In contrast to this, the particle chains 16 with virus particles 14 adhering to the first antibodies 8 can remain on the upper side of the sensor device 100 after the washing process.

Im Beispiel der 1E ist die Teilchenkette 16 aus darstellerischen Gründen im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite der Sensorvorrichtung 100 ausgerichtet. Eine Ausdehnung d1 der ersten Antikörper 8 kann beispielsweise kleiner als etwa 10 Nanometer sein. Eine Ausdehnung d2 der Viruspartikel 14 kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 50 Nanometer bis etwa 100 Nanometer liegen. Eine Ausdehnung d3 der zweiten Antikörper 12 kann beispielsweise kleiner als etwa 10 Nanometer sein. Eine Ausdehnung d4 der magnetischen Teilchen 10 kann beispielsweise kleiner als etwa 10 Nanometer sein. Ein Abstand d5 der magnetischen Teilchen 10 von der Oberseite der Sensorvorrichtung 100 kann kleiner als etwa 130 Nanometer, oder kleiner als etwa 120 Nanometer, oder kleiner als etwa 110 Nanometer, oder kleiner als etwa 100 Nanometer sein.In the example of 1E For illustration reasons, the particle chain 16 is oriented substantially perpendicularly to the upper side of the sensor device 100. An extent d 1 of the first antibodies 8 can be less than about 10 nanometers, for example. An extent d 2 of the virus particles 14 can be, for example, in a range from approximately 50 nanometers to approximately 100 nanometers. An extent d 3 of the second antibodies 12 can be less than about 10 nanometers, for example. An extension d 4 of the magnetic particles 10 can be less than about 10 nanometers, for example. A distance d 5 of the magnetic particles 10 from the top of the sensor device 100 may be less than about 130 nanometers, or less than about 120 nanometers, or less than about 110 nanometers, or less than about 100 nanometers.

In der 1F ist ein durch das magnetische Teilchen 10 erzeugtes Magnetfeld durch Magnetfeldlinien veranschaulicht. Das von dem magnetischen Teilchen 10 erzeugte Magnetfeld kann durch die Sensorzelle 4 des Magnetfeldsensorchips 2 erfasst werden. Wird das Magnetfeld durch die Sensorzelle 4 erfasst, kann daraus auf das Vorhandensein des Viruspartikels 14 geschlossen werden. Denn nur im Falle eines vorhandenen Viruspartikels 14 kann das magnetische Teilchen 10 bzw. die Teilchenkette 16 an die Oberseite der Sensorvorrichtung 100 gebunden sein.In the 1F A magnetic field generated by the magnetic particle 10 is illustrated by magnetic field lines. The magnetic field generated by the magnetic particle 10 can be detected by the sensor cell 4 of the magnetic field sensor chip 2 . If the magnetic field is detected by the sensor cell 4, the presence of the virus particle 14 can be inferred from this. This is because the magnetic particle 10 or the particle chain 16 can only be bound to the upper side of the sensor device 100 if a virus particle 14 is present.

Durch das Verfahren der 1 kann ein genetisches Material schnell und kostengünstig detektiert werden. Eine Zeitspanne vom Nehmen einer Biomaterialprobe bis zur Detektion eines darin enthaltenen genetischen Materials kann kleiner als etwa 20 Minuten sein. Im Vergleich zu anderen Testverfahren, wie zum Beispiel einem PCR (Polymerase Chain Reaction)-Test, kann das Verfahren der 1 auf einfache Weise und ohne geschultes Personal durchführt werden. Das Detektionsverfahren der 1 kann auf ein spezifisches genetisches Material abgestimmt werden. Durch eine geeignete Wahl der Antikörper 8 und 12 kann sichergestellt werden, dass lediglich dieses spezifische genetische Material detektiert wird. Kreuzreaktivitäten können hierbei im Wesentlichen ausgeschlossen werden.Through the process of 1 a genetic material can be detected quickly and inexpensively. A period of time from taking a biomaterial sample to detecting genetic material contained therein can be less than about 20 minutes. Compared to other test methods, such as a PCR (polymerase chain reaction) test, the method of the 1 can be carried out easily and without trained personnel. The detection method 1 can be tailored to a specific genetic material. A suitable choice of the antibodies 8 and 12 can ensure that only this specific genetic material is detected. Cross-reactivities can essentially be ruled out here.

In der 2 ist eine nukleophile Substitutionsreaktion gezeigt. Durch eine solche Substitutionsreaktion kann beispielsweise eine Haftung der ersten Antikörper 8 auf einer Oberfläche einer Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung bereitgestellt werden. Für die Haftvermittlung können beispielsweise Silanmoleküle an die Oberfläche der Sensorvorrichtung gebunden werden. Ein derartiger Prozess kann als Silanisierung bezeichnet werden.In the 2 a nucleophilic substitution reaction is shown. Such a substitution reaction can, for example, provide adhesion of the first antibodies 8 on a surface of a sensor device according to the disclosure. Silane molecules, for example, can be bound to the surface of the sensor device to promote adhesion. Such a process can be referred to as silanization.

Der obere Teil der 2 zeigt eine Anordnung mit einer Struktur 18 mit einer Oberfläche 20. Im Beispiel der 2 kann die Struktur 18 aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, bestehen. In weiteren Beispielen kann die Struktur 18 auch aus einem nichtmetallischen Material gefertigt sein. In Bezug auf die zuvor beschriebene 1 kann es sich bei der Struktur 18 um die Sensorvorrichtung 100 und bei der Oberfläche 20 um die Oberseite der Sensorvorrichtung 100 handeln. Auf der Oberfläche 20 können nukleophile Gruppen 22 angeordnet sein. Die nukleophilen Gruppen 22 können beispielsweise -OH-Gruppen, -NH2-Gruppen und/oder -CN-Gruppen beinhalten oder daraus bestehen. Im Beispiel der 2 kann die Oberfläche 20 ein Aluminiumhydroxid aufweisen oder daraus bestehen.The upper part of 2 shows an arrangement with a structure 18 with a surface 20. In the example of 2 For example, the structure 18 can be made of a metal such as aluminum. In further examples, the structure 18 can also be made of a non-metallic material. Regarding the previously described 1 For example, structure 18 may be sensor device 100 and surface 20 may be the top of sensor device 100 . Nucleophilic groups 22 can be arranged on the surface 20 . The nucleophilic groups 22 can contain or consist of, for example, -OH groups, -NH2 groups and/or -CN groups. In the example of 2 the surface 20 can include or consist of an aluminum hydroxide.

In der nukleophilen Substitutionsreaktion der 2 kann ein organisches Material, insbesondere in Form von Silanmolekülen 24, auf die Oberfläche 20 angewendet werden. Durch eine Kopplungsreaktion kann eine kovalente Bindung 26 zwischen dem Silanmolekül 24 und der nukleophilen Gruppe 22 an der Oberfläche 20 ausgebildet werden. Eine hieraus hervorgehende Anordnung ist im unteren Teil der 2 gezeigt. Die Anordnung kann eine über der Oberfläche 20 angeordnete Schicht 28 mit nukleophilen Gruppen aufweisen. Im Beispiel der 2 kann es sich bei der Schicht 28 um eine Oxidschicht handeln. Über der Oxidschicht 28 kann eine organische Schicht 30 angeordnet sein. Im Beispiel der 2 kann die organische Schicht 30 Silan aufweisen und kovalent an die nukleophilen Gruppen der Oxidschicht 28 gebunden sein.In the nucleophilic substitution reaction of 2 For example, an organic material, particularly in the form of silane molecules 24, may be applied to surface 20. A covalent bond 26 can be formed between the silane molecule 24 and the nucleophilic group 22 on the surface 20 by a coupling reaction. A resulting arrangement is in the lower part of the 2 shown. The assembly may include a layer 28 having nucleophilic groups disposed over the surface 20 . In the example of 2 the layer 28 can be an oxide layer. An organic layer 30 may be disposed over the oxide layer 28 . In the example of 2 the organic layer can have 30 silane sen and be covalently bonded to the nucleophilic groups of the oxide layer 28.

In einem oder mehreren weiteren Schritten (nicht gezeigt) kann eine Verbindung der im unteren Teil der Figur gezeigten Anordnung mit ersten Antikörpern 8 (vgl. 1) erfolgen. Die Verbindung kann insbesondere über eine zweite oder mehrere weitere Schichten aus Silanen erfolgen, welche über eine Silan-an-Silan-Reaktion mit der ersten Silanschicht 30 verbunden werden können. In der daraus hervorgehenden Anordnung kann die organische Schicht 30 demnach zwischen der Oxidschicht 28 und dem ersten Antikörpermaterial 8 angeordnet sein, wobei eine untere Seite der organischen Schicht 30 an die nukleophilen Gruppen gekoppelt und eine gegenüberliegende obere Seite der organischen Schicht 30 an das erste Antikörpermaterial 8 gekoppelt sein kann.In one or more further steps (not shown), a connection of the arrangement shown in the lower part of the figure with first antibodies 8 (cf. 1 ) take place. The connection can in particular take place via a second or more further layers of silanes, which can be connected to the first silane layer 30 via a silane-to-silane reaction. In the resulting arrangement, the organic layer 30 can therefore be arranged between the oxide layer 28 and the first antibody material 8, with a lower side of the organic layer 30 being coupled to the nucleophilic groups and an opposite upper side of the organic layer 30 being coupled to the first antibody material 8 can be coupled.

Die Sensorvorrichtung 300 der 3 kann als eine detaillierte Ausführung der Sensorvorrichtung 100 der 1 betrachtet werden. Die Sensorvorrichtung 300 kann einen Magnetfeldsensorchip 2 mit mindestens einer Sensorzelle 4 aufweisen. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann aus einem Halbleitermaterial gefertigt sein. Die Sensorzelle 4 kann sensitiv genug sein, vergleichsweise kleine Magnetfelder zu erfassen, welche von magnetischen Teilchen mit geringer räumlicher Ausdehnung erzeugt werden, wie es im Zusammenhang mit der 1 beschrieben ist. Dabei kann die Sensorzelle 4 insbesondere zumindest eines von einer TMR-Sensorzelle, einer Vortex-TMR-Sensorzelle oder einer Spin-Orbit-Torque-TMR-Sensorzelle aufweisen oder als solche ausgebildet sein.The sensor device 300 of FIG 3 can be used as a detailed embodiment of the sensor device 100 of FIG 1 to be viewed as. The sensor device 300 can have a magnetic field sensor chip 2 with at least one sensor cell 4 . The magnetic field sensor chip 2 can be made of a semiconductor material. The sensor cell 4 can be sensitive enough to detect comparatively small magnetic fields, which are generated by magnetic particles with a small spatial extent, as in connection with the 1 is described. In this case, the sensor cell 4 can in particular have at least one of a TMR sensor cell, a vortex TMR sensor cell or a spin orbit torque TMR sensor cell or be designed as such.

Der Magnetfeldsensorchip 2 kann in einem aus einem Verkapselungsmaterial gefertigten Gehäuse 6 angeordnet sein. Die Sensorvorrichtung 300 kann somit auch als Sensorpackage (oder Sensorgehäuse) bezeichnet werden. Das Gehäuse 6 kann zum Beispiel aus einem Laminat, einem Epoxidharz, einem Thermoplast oder einem wärmehärtenden Polymer gefertigt sein. Bei der Sensorvorrichtung 300 kann es sich um ein Wafer-Level-Package handeln, welches gemäß einem eWLB (embedded Wafer Level Ball Grid Array)-Verfahren hergestellt sein kann. Das Gehäuse 6 kann somit ein eWLB-Gehäuse ausbilden. Hierbei können die Oberseite des Magnetfeldsensorchips 2 und die Oberseite des Gehäuses 6 aufgrund des Herstellungsprozesses in einer gemeinsamen Ebene liegen, d.h. koplanar angeordnet sein. Eine solche ebene Oberseite der Sensorvorrichtung 300 kann besonders einfach und effektiv gereinigt werden, beispielsweise durch einen Waschprozess, wie er im Zusammenhang mit der 1E beschrieben ist.The magnetic field sensor chip 2 can be arranged in a housing 6 made of an encapsulation material. The sensor device 300 can thus also be referred to as a sensor package (or sensor housing). The housing 6 can be made of a laminate, an epoxy resin, a thermoplastic or a thermosetting polymer, for example. The sensor device 300 can be a wafer level package, which can be produced according to an eWLB (embedded wafer level ball grid array) method. The housing 6 can thus form an eWLB housing. In this case, the upper side of the magnetic field sensor chip 2 and the upper side of the housing 6 can lie in a common plane due to the manufacturing process, ie can be arranged in a coplanar manner. Such a flat upper side of the sensor device 300 can be cleaned in a particularly simple and effective manner, for example by a washing process as described in connection with FIG 1E is described.

Der Magnetfeldsensorchip 2 und die Sensorzelle 4 können über eine Umverdrahtungsschicht 32 (z.B. in Form von Leiterbahnen) mit einem oder mehreren externen Kontaktelementen 34 der Sensorvorrichtung 300 elektrisch verbunden sein. Der Magnetfeldsensorchip 2 und die Sensorzelle 4 können dadurch von außerhalb der Sensorvorrichtung 300 elektrisch kontaktierbar sein. Über der Sensorzelle 4 kann eine Passivierungsschicht 36 angeordnet sein. Die Passivierungsschicht 36 kann beispielsweise aus zumindest einem von einem Oxid oder einem Nitrid gefertigt sein, insbesondere aus Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxid. Im Beispiel der 3 kann die Passivierungsschicht 36 die Sensorzelle 4 zumindest teilweise bedecken. Die Passivierungsschicht 36 kann in einer Richtung senkrecht zur Oberseite der Sensorvorrichtung 300 eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,1 Mikrometer bis etwa 1 Mikrometer aufweisen.The magnetic field sensor chip 2 and the sensor cell 4 can be electrically connected to one or more external contact elements 34 of the sensor device 300 via a rewiring layer 32 (eg in the form of conductor tracks). The magnetic field sensor chip 2 and the sensor cell 4 can thus be electrically contactable from outside the sensor device 300 . A passivation layer 36 can be arranged over the sensor cell 4 . The passivation layer 36 can be made, for example, from at least one of an oxide or a nitride, in particular from silicon nitride and/or silicon oxide. In the example of 3 the passivation layer 36 can at least partially cover the sensor cell 4 . The passivation layer 36 may have a thickness in a range from about 0.1 micron to about 1 micron in a direction perpendicular to the top surface of the sensor device 300 .

Die Sensorvorrichtung 300 kann ein über der Sensorzelle 4 angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern 8 von einem ersten Typ aufweisen. Die Antikörper 8 können nicht nur über der Sensorzelle 4, sondern auch seitlich versetzt neben der Sensorzelle 4 angeordnet sein. Die ersten Antikörper 8 sind aus darstellerischen Gründen in der Draufsicht der 3B nicht gezeigt. Die ersten Antikörper 8 können dazu ausgelegt sein, selektiv an Teilchen mit einem bestimmten genetischem Material zu koppeln. Die Sensorvorrichtung 300 kann demnach dazu ausgelegt sein, ein bestimmtes genetisches Material, wie zum Beispiel ein bestimmtes Virus, nachzuweisen, wie es im Zusammenhang mit der 1 beschrieben ist. Im Beispiel der 3 kann das erste Antikörpermaterial 8 direkt auf der Passivierungsschicht 36 angeordnet sein und diese direkt kontaktieren. Die Sensorvorrichtung 300 mit den darauf angeordneten ersten Antikörpern 8 kann als Test-KIT oder Test-Set bezeichnet werden.The sensor device 300 can have a first antibody material with first antibodies 8 of a first type arranged over the sensor cell 4 . The antibodies 8 can be arranged not only above the sensor cell 4 but also laterally offset next to the sensor cell 4 . For illustrative reasons, the first antibodies 8 are shown in the top view of FIG 3B Not shown. The first antibodies 8 can be designed to couple selectively to particles with a specific genetic material. The sensor device 300 can therefore be designed to detect a specific genetic material, such as a specific virus, as in connection with the 1 is described. In the example of 3 the first antibody material 8 can be arranged directly on the passivation layer 36 and contact it directly. The sensor device 300 with the first antibodies 8 arranged on it can be referred to as a test KIT or test set.

Die Sensorvorrichtung 300 kann die bereits im Zusammenhang mit der 1 genannten nützlichen Eigenschaften aufweisen. Analog zur 1 kann die Sensorzelle 4 im Beispiel der 3 von dem Verkapselungsmaterial des Gehäuses 6 unbedeckt sein. Die Antikörper 8 können somit lediglich durch die Passivierungsschicht 36 von der Sensorzelle 4 getrennt sein. Insbesondere können neben der Passivierungsschicht 36 keine weiteren Materialschichten über der Sensorzelle 4 angeordnet sein. Hierdurch können bei Vorliegen eines zu detektierenden genetischen Materials besonders kleine Abstände zwischen der Sensorzelle 4 und an die Oberseite der Sensorvorrichtung 300 gekoppelten magnetischen Teilchen 10 bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann ein Airgap bzw. Luftspalt zwischen der Sensorzelle 4 und den magnetischen Teilchen 10 besonders klein sein. Die Sensorvorrichtung 300 kann somit das durch die magnetischen Teilchen 10 erzeugte Magnetfeld zuverlässiger und genauer erfassen. Durch den verringerten Airgap kann eine erhöhte Sensitivität der Sensorvorrichtung 300 bereitgestellt werden.The sensor device 300 can already in connection with the 1 have the useful properties mentioned. Analogous to 1 can the sensor cell 4 in the example 3 be uncovered by the encapsulation material of the housing 6. The antibodies 8 can thus only be separated from the sensor cell 4 by the passivation layer 36 . In particular, no further material layers can be arranged over the sensor cell 4 in addition to the passivation layer 36 . In this way, particularly small distances can be provided between the sensor cell 4 and the magnetic particles 10 coupled to the upper side of the sensor device 300 when genetic material to be detected is present. In other words, an air gap or gap between the sensor cell 4 and the magnetic particles 10 can be particularly small. The sensor device 300 can thus by the magnetic particles 10 detect magnetic field generated more reliably and accurately. An increased sensitivity of the sensor device 300 can be provided by the reduced airgap.

Die Sensorvorrichtung 400 der 4 kann der Sensorvorrichtung 300 der 3 zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Komponenten aufweisen. Im Gegensatz zur 3 kann die Sensorzelle 4 in der 4 von der Passivierungsschicht 36 unbedeckt sein. Hierdurch kann im Fall einer Ankopplung von Teilchenketten 16 an die ersten Antikörper 8 der Abstand zwischen den magnetischen Teilchen 10 und der Sensorzelle 4 weiter verringert und die Sensitivität der Sensorvorrichtung 400 weiter erhöht werden. Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit einer Virusdetektion kann dadurch weiter verbessert werden.The sensor device 400 of FIG 4 can the sensor device 300 of 3 be at least partially similar and have similar components. In contrast to 3 can the sensor cell 4 in the 4 be uncovered by the passivation layer 36. In this way, if particle chains 16 are coupled to the first antibodies 8, the distance between the magnetic particles 10 and the sensor cell 4 can be further reduced and the sensitivity of the sensor device 400 can be further increased. The reliability and accuracy of a virus detection can thereby be further improved.

Die Sensorvorrichtung 500 der 5 kann den vorhergehend beschriebenen Sensorvorrichtungen zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Das Gehäuse 6 der Sensorvorrichtung 500 kann ein FAM (Film Assisted Molding)-Gehäuse ausbilden. Die Sensorvorrichtung 500 kann somit auch als FAM-Package bezeichnet werden. FAM-Packages können durch eine bestimmte Variation eines Transfer-Molding-Prozesses gefertigt sein. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann auf einem Diepad 38 eines Leiterrahmens angeordnet sein. Elektrische Anschlüsse 40 des Magnetfeldsensorchips 2 können über elektrische Verbindungselemente (z.B. Bonddrähte) 42 mit Anschlussleitern (Leads) 44 des Leiterrahmens elektrisch verbunden sein. Über die Anschlussleiter 44 kann der Magnetfeldsensorchip 2 von außerhalb des Gehäuses 6 elektrisch kontaktiert und die Sensorvorrichtung 500 beispielsweise auf einer Leiterplatte montiert werden.The sensor device 500 of FIG 5 can be at least partially similar to the previously described sensor devices and have similar properties. The housing 6 of the sensor device 500 can form an FAM (Film Assisted Molding) housing. The sensor device 500 can thus also be referred to as an FAM package. FAM packages can be made by some variation of a transfer molding process. The magnetic field sensor chip 2 can be arranged on a diepad 38 of a leadframe. Electrical connections 40 of the magnetic field sensor chip 2 can be electrically connected to connecting conductors (leads) 44 of the leadframe via electrical connecting elements (eg bonding wires) 42 . The magnetic field sensor chip 2 can be electrically contacted from outside the housing 6 via the connecting conductors 44 and the sensor device 500 can be mounted on a printed circuit board, for example.

Die Sensorzelle 4 des Magnetfeldsensorchips 2 kann von dem Material des Gehäuses 6 unbedeckt sein. Im Beispiel der 5 kann dies durch eine in dem Gehäuse 6 ausgebildete Vertiefung 46 erreicht werden, welche über der Sensorzelle 4 angeordnet sein kann. Die ersten Antikörper 8 können direkt über der Sensorzelle 4 angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann eine dünne Passivierungsschicht zwischen der Sensorzelle 4 und den ersten Antikörpern 8 angeordnet sein. Analog zu vorhergehend beschriebenen Figuren kann die Sensorvorrichtung 500 eine erhöhte Sensitivität gegenüber Magnetfeldern aufweisen, welche von eventuell an der Oberseite der Sensorvorrichtung 500 anhaftenden magnetischen Teilchen 10 erzeugt werden.The sensor cell 4 of the magnetic field sensor chip 2 can be uncovered by the material of the housing 6 . In the example of 5 this can be achieved by a depression 46 formed in the housing 6 which can be arranged above the sensor cell 4 . The first antibodies 8 can be arranged directly above the sensor cell 4 . In a further example, a thin passivation layer can be arranged between the sensor cell 4 and the first antibodies 8 . Analogously to the previously described figures, the sensor device 500 can have an increased sensitivity to magnetic fields which are generated by magnetic particles 10 possibly adhering to the upper side of the sensor device 500 .

Die Sensorvorrichtung 600 der 6 kann den vorhergehend beschriebenen Sensorvorrichtungen zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Das Gehäuse 6 der Sensorvorrichtung 600 kann eine offene Kavität 48 ausbilden. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann über einer Bodenfläche der Kavität 48 angeordnet sein. Auf der Oberseite des Magnetfeldsensorchips 2 können erste Antikörper 8 angeordnet sein, welche dazu ausgelegt sein können an ein spezifisches genetisches Material zu koppeln. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann über elektrische Verbindungselemente (z.B. Bonddrähte) 42 mit elektrischen Anschlüssen 50 auf der Unterseite der Sensorvorrichtung 600 elektrisch verbunden sein.The sensor device 600 of FIG 6 can be at least partially similar to the previously described sensor devices and have similar properties. The housing 6 of the sensor device 600 can form an open cavity 48 . The magnetic field sensor chip 2 can be arranged over a bottom surface of the cavity 48 . First antibodies 8 can be arranged on the upper side of the magnetic field sensor chip 2, which antibodies can be designed to couple to a specific genetic material. The magnetic field sensor chip 2 can be electrically connected to electrical connections 50 on the underside of the sensor device 600 via electrical connecting elements (eg bonding wires) 42 .

Die Sensorvorrichtung 700A der 7A kann der Sensorvorrichtung 400 der 4 zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Bei der Sensorvorrichtung 700A kann es sich insbesondere um ein eWLB-Package handeln. Im Gegensatz zur 4 kann die Sensorvorrichtung 700A mehrere Magnetfeldsensorchips 2A bis 2C mit mehreren Sensorzellen 4A bis 4C aufweisen. In der Seitenansicht der 7A sind beispielhaft drei Magnetfeldsensorchips 2A bis 2C mit jeweils einer Sensorzelle gezeigt. In weiteren Beispielen können die Anzahl der Magnetfeldsensorchips und die Anzahl der Sensorzellen davon abweichen.The sensor device 700A of FIG 7A can the sensor device 400 of 4 be at least partially similar and have similar properties. The sensor device 700A can in particular be an eWLB package. In contrast to 4 For example, the sensor device 700A can have multiple magnetic field sensor chips 2A to 2C with multiple sensor cells 4A to 4C. In the side view of 7A three magnetic field sensor chips 2A to 2C, each with a sensor cell, are shown as an example. In further examples, the number of magnetic field sensor chips and the number of sensor cells can deviate from this.

Die Sensorzellen 4A bis 4C können jeweils von dem Gehäuse 6 und der Passivierungsschicht 36 unbedeckt sein. Über einer oder mehreren der Sensorzellen 4A bis 4C können erste Antikörper 8 für die Detektion eines spezifischen genetischen Materials angeordnet sein. Jeder der Magnetfeldsensorchips 2A bis 2C kann über eine Umverdrahtungsschicht 32 mit externen Kontaktelementen der Sensorvorrichtung 700A elektrisch verbunden sein. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Magnetfeldsensorchips 2A bis 2C kann die Sensitivität der Sensorvorrichtung 700A erhöht sein. Ferner kann die Sensorvorrichtung 700A einen gewissen Grad an Redundanz bereitstellen. Ein Ausfall eines Magnetfeldsensorchips bzw. einer Sensorzelle kann durch die verbleibenden funktionsfähigen Magnetfeldsensorchips bzw. Sensorzellen kompensiert werden.The sensor cells 4A to 4C may be uncovered by the housing 6 and the passivation layer 36, respectively. First antibodies 8 for the detection of a specific genetic material can be arranged over one or more of the sensor cells 4A to 4C. Each of the magnetic field sensor chips 2A to 2C can be electrically connected to external contact elements of the sensor device 700A via a redistribution layer 32 . The sensitivity of the sensor device 700A can be increased by using a large number of magnetic field sensor chips 2A to 2C. Furthermore, the sensor device 700A can provide a certain degree of redundancy. A failure of a magnetic field sensor chip or a sensor cell can be compensated by the remaining functional magnetic field sensor chips or sensor cells.

Die Sensorvorrichtung 700B der 7B kann der Sensorvorrichtung 700A der 7A zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. In der perspektivischen Ansicht der 7B sind beispielhaft sechs Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F mit jeweils einer Sensorzelle 4A bis 4F gezeigt. Im Beispiel der 7B können die Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F in einem rechteckigen Chiparray angeordnet sein. Im Gegensatz zur 7A können die Sensorzellen 4A bis 4F von der Passivierungsschicht 36 bedeckt sein. In weiteren Beispielen können eine oder mehrere der Sensorzellen 4A bis 4F von der Passivierungsschicht 36 unbedeckt sein. Über der Oberseite der Sensorvorrichtung 700B angeordnete erste Antikörper 8 sind in der 7B der Einfachheit halber nicht dargestellt.The sensor device 700B of FIG 7B can the sensor device 700A of the 7A be at least partially similar and have similar properties. In the perspective view of 7B six magnetic field sensor chips 2A to 2F, each with a sensor cell 4A to 4F, are shown as an example. In the example of 7B For example, the magnetic field sensor chips 2A to 2F may be arranged in a rectangular chip array. In contrast to 7A For example, the sensor cells 4A to 4F may be covered by the passivation layer 36. In other examples, one or more of the sensor cells 4A-4F may be unaffected by the passivation layer 36 be covered. First antibodies 8 arranged over the top of the sensor device 700B are shown in FIG 7B not shown for the sake of simplicity.

Die Sensorvorrichtung 700B kann einen Logikhalbleiterchip 52 aufweisen. Jede der hierin beschriebenen Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung kann einen solchen Logikhalbleiterchip 52 aufweisen. Im Beispiel der 7B kann es sich bei dem Logikhalbleiterchip 52 um einen von den Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F separaten Halbleiterchip handeln. In weiteren Beispielen kann ein äquivalenter logischer Schaltkreis in einen ebenfalls vorhandenen Magnetfeldsensorchip der jeweiligen Sensorvorrichtung integriert sein. Der Logikhalbleiterchip 52 kann in dem Gehäuse 6 angeordnet und über eine Umverdrahtungsschicht 32 (z.B. in Form von Leiterbahnen) elektrisch mit den Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F und mit den externen Kontaktelementen 34 der Sensorvorrichtung 700B elektrisch verbunden sein. Die Umverdrahtungsschicht 32 kann beispielsweise über dem Verkapselungsmaterial des Gehäuses 6 ausgebildet sein.The sensor device 700B may include a logic semiconductor chip 52 . Each of the sensor devices described herein according to the disclosure may have such a logic semiconductor chip 52 . In the example of 7B the logic semiconductor chip 52 can be a separate semiconductor chip from the magnetic field sensor chips 2A to 2F. In further examples, an equivalent logic circuit can be integrated into a magnetic field sensor chip that is also present in the respective sensor device. The logic semiconductor chip 52 can be arranged in the housing 6 and electrically connected to the magnetic field sensor chips 2A to 2F and to the external contact elements 34 of the sensor device 700B via a rewiring layer 32 (eg in the form of conductor tracks). The redistribution layer 32 can be formed over the encapsulation material of the housing 6, for example.

Der Logikhalbleiterchip 52 kann dazu ausgelegt sein, von einem oder mehreren der Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F erfasste Signale zu verarbeiten. Insbesondere kann der Logikhableiterchip 52 in diesem Zusammenhang dazu ausgelegt sein, einen oder mehrere der Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F nacheinander oder gleichzeitig nach eventuell vorliegenden Detektionsergebnissen abzufragen. Durch eine Verwendung des Logikhalbleiterchips 52 muss die Anzahl der externen Kontaktelemente 34 im Vergleich zu einer Sensorvorrichtung mit nur einem Magnetfeldsensorchip (siehe z.B. 3) nicht notwendigerweise erhöht sein. In einem Beispiel kann jeder der Magnetfeldsensoren 2A bis 2F separat mit dem Logikhalbleiterchip 52 elektrisch verbunden sein. In einem weiteren Beispiel kann die Sensorvorrichtung 700B einen oder mehrere On-Chip-Multiplexer aufweisen, um die einzelnen Magnetfeldsensorchips 2A bis 2F sequentiell anzusprechen. Durch die Verwendung eines oder mehrerer On-Chip-Multiplexer kann die Anzahl benötigter Anschlussdrähte bzw. Verdrahtungen der Sensorvorrichtung 700B verringert werden.The logic semiconductor chip 52 can be configured to process signals detected by one or more of the magnetic field sensor chips 2A to 2F. In particular, the logic semiconductor chip 52 can be designed in this context to query one or more of the magnetic field sensor chips 2A to 2F one after the other or simultaneously for any detection results that may be present. By using the logic semiconductor chip 52, the number of external contact elements 34 must be reduced in comparison to a sensor device with only one magnetic field sensor chip (see e.g 3 ) does not necessarily have to be increased. In an example, each of the magnetic field sensors 2A to 2F may be electrically connected to the logic semiconductor chip 52 separately. In a further example, the sensor device 700B can have one or more on-chip multiplexers in order to address the individual magnetic field sensor chips 2A to 2F sequentially. By using one or more on-chip multiplexers, the number of connecting wires or wirings of the sensor device 700B that are required can be reduced.

Die Sensorvorrichtung 800A der 8A kann der Sensorvorrichtung 700A der 7A zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Im Gegensatz zur 7A kann die Sensorvorrichtung 800A lediglich einen Magnetfeldsensorchip 2 beinhalten. Der Magnetfeldsensorchip 2 kann eine Vielzahl von Sensorzellen 4A bis 4C aufweisen, über denen das erste Antikörpermaterial 8 angeordnet sein kann. In der 8A sind beispielhaft drei Sensorzellen 4A bis 4C dargestellt. Durch die Verwendung mehrerer Sensorzellen kann die Sensorvorrichtung 800A ihre Sensitivität gegenüber Magnetfeldern erhöhen und die Möglichkeit einer zuverlässigen Detektion eines spezifischen genetischen Materials bereitstellen. Im Beispiel der 8A können die Sensorzellen 4A bis 4C von der Passivierungsschicht 36 zumindest teilweise unbedeckt sein.The sensor device 800A of FIG 8A can the sensor device 700A of the 7A be at least partially similar and have similar properties. In contrast to 7A For example, the sensor device 800A can include only one magnetic field sensor chip 2 . The magnetic field sensor chip 2 can have a multiplicity of sensor cells 4A to 4C, over which the first antibody material 8 can be arranged. In the 8A three sensor cells 4A to 4C are shown as an example. By using multiple sensor cells, the sensor device 800A can increase its sensitivity to magnetic fields and provide the possibility of reliable detection of a specific genetic material. In the example of 8A the sensor cells 4A to 4C can be at least partially uncovered by the passivation layer 36 .

Die Sensorvorrichtung 800B der 8B kann der Sensorvorrichtung 800A der 8A zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Analog zur 8A kann die Sensorvorrichtung 800B einen Magnetfeldsensorchip 2 mit einer Vielzahl von Sensorzellen 4A bis 4I aufweisen. In der perspektivischen Ansicht der 8B sind beispielhaft neun Sensorzellen 4A bis 4I dargestellt. Die Sensorzellen 4A bis 4I können zum Beispiel in einem rechteckigen Sensorzellenarray angeordnet sein. Im Gegensatz zur 8A können die Sensorzellen 4A bis 4I von der Passivierungsschicht 36 bedeckt sein. In weiteren Beispielen können eine oder mehrere der Sensorzellen 4A bis 4I von der Passivierungsschicht 36 unbedeckt sein. Die über der Oberseite der Sensorvorrichtung 800B angeordneten ersten Antikörper 8 sind in der 8B der Einfachheit halber nicht dargestellt.The sensor device 800B of FIG 8B can the sensor device 800A of the 8A be at least partially similar and have similar properties. Analogous to 8A For example, the sensor device 800B can have a magnetic field sensor chip 2 with a plurality of sensor cells 4A to 4I. In the perspective view of 8B nine sensor cells 4A to 4I are shown as an example. The sensor cells 4A to 4I can be arranged in a rectangular sensor cell array, for example. In contrast to 8A For example, the sensor cells 4A to 4I may be covered by the passivation layer 36. In further examples, one or more of the sensor cells 4A to 4I may be uncovered by the passivation layer 36 . The first antibodies 8 arranged over the top of the sensor device 800B are in FIG 8B not shown for the sake of simplicity.

9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann dazu verwendet werden jede der hierin beschriebenen Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung zu fertigen. Das Verfahren kann beispielsweise in Verbindung mit jeder der 3 bis 8 gelesen werden. 9 FIG. 12 shows a flow diagram of a method for manufacturing a sensor device according to the disclosure. The method can be used to fabricate any of the sensor devices described herein according to the disclosure. The method can, for example, in connection with any of the 3 until 8th to be read.

Bei 54 kann ein Magnetfeldsensorchip mit einer Sensorzelle bereitgestellt werden. Bei 56 kann ein Gehäuse aus einem Verkapselungsmaterial gefertigt werden, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist. Bei 58 kann ein erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ über der Sensorzelle angeordnet werden, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.At 54, a magnetic field sensor chip can be provided with a sensor cell. At 56, a housing can be made of an encapsulation material, with the magnetic field sensor chip being arranged in the housing and the sensor cell being uncovered by the encapsulation material. At 58, a first antibody material comprising first antibodies of a first type may be placed over the sensor cell, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles comprising genetic material.

10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines genetischen Materials gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann als eine Verallgemeinerung des Verfahrens der 1 betrachtet werden. Das Verfahren der 10 kann weitere Schritte aufweisen und insbesondere durch ein oder mehrere Merkmale der 1 erweitert werden. 10 FIG. 12 shows a flow diagram of a method for detecting a genetic material according to the disclosure. The procedure can be considered a generalization of the procedure of 1 to be viewed as. The procedure of 10 may have further steps and in particular by one or more features of 1 be expanded.

Bei 60 kann eine Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung bereitgestellt werden. Bei 62 kann ein Material über dem ersten Antikörpermaterial aufgebracht werden, wobei das Material Teilchenketten umfasst, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit dem genetischem Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen. Bei 64 kann das genetische Material basierend auf einem durch das magnetische Teilchen erzeugten Magnetfeld detektiert werden.At 60, a sensor device may be provided in accordance with the disclosure. At 62, a material may be applied over the first antibody material, the material comprising chains of particles, the chains of particles each being a part with the genetic material, an antibody of a second type and a magnetic particle. At 64, the genetic material can be detected based on a magnetic field generated by the magnetic particle.

Das elektrische Verbindungssystem 1100 der 11 kann eine Befestigungskomponente 66 mit einer oder mehreren Vertiefungen 68 aufweisen. Auf der Unterseite jeder Vertiefung 68 können eine oder mehrere elektrische Anschlüsse 70 angeordnet sein. Bei den elektrischen Anschlüssen 70 kann es sich beispielsweise um elektrische Federkontakte handeln. Die elektrischen Anschlüsse 70 jeder Vertiefung 68 können dazu ausgelegt sein, elektrisch an eine Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung elektrisch gekoppelt zu werden. Im Beispiel der 11 sind mehrere Sensorvorrichtungen 800A gezeigt, welche dazu ausgelegt sein können, in die Vertiefungen 68 der Befestigungskomponente 66 eingesteckt zu werden. Beim Einstecken können externe Kontaktelemente 34 der Sensorvorrichtungen 800A mit den elektrischen Anschlüssen 70 der Befestigungskomponente 66 elektrisch und mechanisch verbunden werden. Durch die Verwendung weicher Federkontakte 70 können die Sensorvorrichtungen 800A auf besonders einfache Weise in die Befestigungskomponente 66 eingesteckt und aus dieser entfernt werden.The electrical connection system 1100 of FIG 11 may include an attachment component 66 with one or more indentations 68 . One or more electrical terminals 70 may be located on the underside of each indentation 68 . The electrical connections 70 can be electrical spring contacts, for example. The electrical terminals 70 of each cavity 68 may be configured to be electrically coupled to a sensor device according to the disclosure. In the example of 11 A plurality of sensor devices 800A are shown which may be configured to be plugged into the recesses 68 of the attachment component 66 . When plugged in, external contact elements 34 of the sensor devices 800A can be electrically and mechanically connected to the electrical connections 70 of the fastening component 66 . The use of soft spring contacts 70 allows the sensor devices 800A to be plugged into and removed from the mounting component 66 in a particularly simple manner.

Das elektrische Verbindungssystem 1100 kann eine interne elektrische Verschaltung (nicht gezeigt) aufweisen, welche dazu ausgelegt sein kann, von den Sensorvorrichtungen 800A erfasste Signale zu empfangen. Die erfassten Signale können von der internen elektrischen Verschaltung verarbeitet und/oder über diese an eine oder mehrere Komponenten (nicht gezeigt) weitergeleitet werden. Hierfür kann die interne elektrische Verschaltung eines oder mehreres von Folgendem aufweisen: Leiterbahnen, elektrische Umverdrahtungen, logische elektrische Schaltkreise, Schaltungen zur Signalaufbereitung, Schaltungen zur Signalverarbeitung, Verstärker, Filter, Speicher, Prozessoren, aktive elektrische Elemente, passive elektrische Elemente, usw. Durch das elektrische Verbindungssystem 1100 können erfasste Signale mehrerer Sensorvorrichtungen ausgewertet werden. Die Anzahl ausgewerteter Sensorzellen kann dadurch im Wesentlichen optimiert und maximiert werden.Electrical connection system 1100 may include internal electrical circuitry (not shown) that may be configured to receive signals sensed by sensor devices 800A. The detected signals can be processed by the internal electrical circuitry and/or forwarded via this to one or more components (not shown). To this end, the internal electrical circuitry may include one or more of the following: traces, electrical rewiring, logic electrical circuitry, signal conditioning circuitry, signal processing circuitry, amplifiers, filters, memories, processors, active electrical elements, passive electrical elements, etc. By the electrical connection system 1100 can be evaluated detected signals from multiple sensor devices. The number of evaluated sensor cells can thereby be essentially optimized and maximized.

Das elektrische Verbindungssystem 1200 der 12 kann dem elektrischen Verbindungssystem 1100 der 11 zumindest teilweise ähnlich sein und ähnliche Eigenschaften aufweisen. In der 12 sind die Sensorvorrichtungen 800A in die Vertiefungen 68 der Befestigungskomponente 66 eingesteckt. Im Beispiel der 12 können die Sensorzellen der Sensorvorrichtungen 800A mit einem Biomarker vorbehandelt werden. Dabei kann insbesondere ein erstes Antikörpermaterial über den Sensorzellen der Sensorvorrichtungen 800A angeordnet werden. Hierfür kann beispielsweise ein Microspotting-Prozess durchgeführt werden, bei welchem der Biomarker durch eine Kapillare (oder einen Pin) 72 auf die Sensorzellen appliziert werden kann.The electrical connection system 1200 of FIG 12 may correspond to the electrical connection system 1100 of FIG 11 be at least partially similar and have similar properties. In the 12 the sensor devices 800A are inserted into the recesses 68 of the fastening component 66 . In the example of 12 the sensor cells of the sensor devices 800A can be pretreated with a biomarker. In this case, in particular, a first antibody material can be arranged over the sensor cells of the sensor devices 800A. A microspotting process can be carried out for this purpose, for example, in which the biomarker can be applied to the sensor cells through a capillary (or a pin) 72 .

Das elektrische Verbindungssystem 1200 kann mit einem Ausgabegerät 74, wie zum Beispiel einem Monitor, verbunden sein. Das Ausgabegerät 74 kann dazu ausgelegt sein, einem Benutzer des elektrischen Verbindungssystems 1200 die Ergebnisse einer Analyse genetischen Materials durch die Sensorvorrichtungen 800A anzuzeigen. In der 12 können die Ergebnisse beispielhaft in Form einer Matrix aus Plus- und Minuszeichen auf einem Monitor angezeigt werden. Dabei kann ein Pluszeichen eine Detektion eines genetischen Materials bei einer Sensorvorrichtung und/oder einer Sensorzelle anzeigen, welche der entsprechenden Position in der Matrix zugeordnet sind/ist. Im Gegensatz hierzu kann ein Minuszeichen anzeigen, dass bei der entsprechenden Sensorvorrichtung bzw. Sensorzelle kein genetisches Material detektiert wurde. Durch das elektrische Verbindungssystem 1200 können mehrere Biomaterialien simultan bewertet werden, beispielsweise die Abstriche mehrerer Personen.The electrical connection system 1200 may be connected to an output device 74, such as a monitor. The output device 74 may be configured to display to a user of the electrical connection system 1200 the results of an analysis of genetic material by the sensor devices 800A. In the 12 the results can be displayed on a monitor as an example in the form of a matrix of plus and minus signs. In this case, a plus sign can indicate a detection of a genetic material in a sensor device and/or a sensor cell which is/are assigned to the corresponding position in the matrix. In contrast to this, a minus sign can indicate that no genetic material was detected in the corresponding sensor device or sensor cell. The electrical connection system 1200 allows multiple biomaterials to be evaluated simultaneously, for example swabs from multiple people.

Beispieleexamples

Im Folgenden werden Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung anhand von Beispielen erläutert.Devices and methods according to the disclosure are explained below using examples.

Beispiel 1 ist eine Sensorvorrichtung, umfassend: einen Magnetfeldsensorchip mit einer Sensorzelle; ein aus einem Verkapselungsmaterial gefertigtes Gehäuse, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist; und ein über der Sensorzelle angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.Example 1 is a sensor device including: a magnetic field sensor chip having a sensor cell; a housing made of an encapsulation material, wherein the magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the sensor cell is uncovered by the encapsulation material; and a first antibody material having first antibodies of a first type disposed over the sensor cell, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles having genetic material.

Beispiel 2 ist eine Sensorvorrichtung nach Beispiel 1, wobei die Teilchen mit genetischem Material Viruspartikel umfassen.Example 2 is a sensor device according to example 1, wherein the particles with genetic material comprise virus particles.

Beispiel 3 ist eine Sensorvorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei: die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, an Teilchenketten zu koppeln, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit genetischem Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen, und die Sensorzelle dazu ausgelegt ist, ein durch das magnetische Teilchen erzeugtes Magnetfeld zu erfassen.Example 3 is a sensor device according to example 1 or 2, wherein: the first antibodies are adapted to couple to particle chains, the particle chains each comprising a particle with genetic material, an antibody of a second type and a magnetic particle, and the sensor cell is designed to detect a magnetic field generated by the magnetic particle.

Beispiel 4 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das erste Antikörpermaterial direkt auf der Sensorzelle angeordnet ist.Example 4 is a sensor device according to any of the preceding examples, wherein the first antibody material is placed directly on the sensor cell.

Beispiel 5 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 3, ferner umfassend: eine über der Sensorzelle angeordnete Passivierungsschicht, wobei das erste Antikörpermaterial direkt auf der Passivierungsschicht angeordnet ist.Example 5 is a sensor device according to any one of Examples 1 to 3, further comprising: a passivation layer disposed over the sensor cell, wherein the first antibody material is disposed directly on the passivation layer.

Beispiel 6 ist eine Sensorvorrichtung nach Beispiel 5, wobei die Passivierungsschicht eine Dicke von 0,1 Mikrometer bis 1 Mikrometer aufweist.Example 6 is a sensor device according to Example 5, wherein the passivation layer has a thickness of 0.1 micron to 1 micron.

Beispiel 7 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: eine zwischen der Sensorzelle und dem ersten Antikörpermaterial angeordnete Schicht mit nukleophilen Gruppen.Example 7 is a sensing device according to any of the preceding examples, further comprising: a layer having nucleophilic groups disposed between the sensing cell and the first antibody material.

Beispiel 8 ist eine Sensorvorrichtung nach Beispiel 7, ferner umfassend: eine zwischen der Schicht mit nukleophilen Gruppen und dem ersten Antikörpermaterial angeordnete organische Schicht, wobei eine erste Seite der organischen Schicht an die nukleophilen Gruppen gekoppelt ist und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der organischen Schicht an das erste Antikörpermaterial gekoppelt ist.Example 8 is a sensor device according to example 7, further comprising: an organic layer disposed between the layer having nucleophilic groups and the first antibody material, wherein a first side of the organic layer is coupled to the nucleophilic groups and a second side of the organic opposite the first side Layer is coupled to the first antibody material.

Beispiel 9 ist eine Sensorvorrichtung nach Beispiel 8, wobei die organische Schicht Silan umfasst und kovalent an die nukleophilen Gruppen gebunden ist.Example 9 is a sensor device according to Example 8, wherein the organic layer comprises silane and is covalently attached to the nucleophilic groups.

Beispiel 10 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Sensorzelle zumindest eines von einer TMR-Sensorzelle, einer Vortex-TMR-Sensorzelle oder einer Spin-Orbit-Torque-TMR-Sensorzelle umfasst.Example 10 is a sensor device according to any of the preceding examples, wherein the sensor cell comprises at least one of a TMR sensor cell, a vortex TMR sensor cell, or a spin orbit torque TMR sensor cell.

Beispiel 11 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei eine Oberfläche des Verkapselungsmaterials und eine Oberfläche des Magnetfeldsensorchips in einer Ebene liegen und das Gehäuse ein eWLB-Gehäuse ausbildet.Example 11 is a sensor device according to one of the preceding examples, wherein a surface of the encapsulation material and a surface of the magnetic field sensor chip lie in one plane and the housing forms an eWLB housing.

Beispiel 12 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 10, wobei das Gehäuse eine offene Kavität ausbildet und der Magnetfeldsensorchip über einer Bodenfläche der offenen Kavität angeordnet ist.Example 12 is a sensor device according to any one of Examples 1 to 10, wherein the case forms an open cavity and the magnetic field sensor chip is arranged over a bottom surface of the open cavity.

Beispiel 13 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 10, wobei das Gehäuse ein FAM-Gehäuse ausbildet.Example 13 is a sensor device according to any one of Examples 1 to 10, wherein the package forms an FAM package.

Beispiel 14 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Magnetfeldsensorchip zumindest eine weitere Sensorzelle umfasst, über welcher das erste Antikörpermaterial angeordnet ist.Example 14 is a sensor device according to one of the preceding examples, wherein the magnetic field sensor chip comprises at least one further sensor cell, over which the first antibody material is arranged.

Beispiel 15 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: zumindest einen weiteren Magnetfeldsensorchip mit einer weiteren Sensorzelle, wobei: der zumindest eine weitere Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die weitere Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist, und das erste Antikörpermaterial über der weiteren Sensorzelle angeordnet ist.Example 15 is a sensor device according to one of the preceding examples, further comprising: at least one further magnetic field sensor chip with a further sensor cell, wherein: the at least one further magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the further sensor cell is uncovered by the encapsulation material, and the first antibody material via the further sensor cell is arranged.

Beispiel 16 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: einen in dem Magnetfeldsensorchip integrierten logischen Schaltkreis, der dazu ausgelegt ist, von dem Magnetfeldsensorchip erfasste Signale zu verarbeiten.Example 16 is a sensor device according to any of the preceding examples, further comprising: a logic circuit integrated in the magnetic field sensor chip and configured to process signals detected by the magnetic field sensor chip.

Beispiel 17 ist eine Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: einen von dem Magnetfeldsensorchip separaten Logikhalbleiterchip, wobei der Logikhalbleiterchip in dem Gehäuse angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, von dem Magnetfeldsensorchip erfasste Signale zu verarbeiten.Example 17 is a sensor device according to any of the preceding examples, further comprising: a logic semiconductor chip separate from the magnetic field sensor chip, wherein the logic semiconductor chip is arranged in the housing and is configured to process signals detected by the magnetic field sensor chip.

Beispiel 18 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Magnetfeldsensorchips mit einer Sensorzelle; Fertigen eines Gehäuses aus einem Verkapselungsmaterial, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist; und Anordnen eines ersten Antikörpermaterials mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ über der Sensorzelle, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.Example 18 is a method of manufacturing a sensor device, the method comprising: providing a magnetic field sensor chip having a sensor cell; Manufacturing a housing from an encapsulation material, wherein the magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the sensor cell is uncovered by the encapsulation material; and placing a first antibody material comprising first antibodies of a first type over the sensor cell, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles comprising genetic material.

Beispiel 19 ist ein Verfahren nach Beispiel 18, wobei das Anordnen des ersten Antikörpermaterials einen Microspotting-Prozess umfasst.Example 19 is a method according to Example 18, wherein placing the first antibody material comprises a microspotting process.

Beispiel 20 ist ein Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Sensorvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 17; Aufbringen eines Materials über dem ersten Antikörpermaterial, wobei das Material Teilchenketten umfasst, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit dem genetischen Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen; und Detektieren des genetischen Materials basierend auf einem durch das magnetische Teilchen erzeugten Magnetfeld.Example 20 is a method of detecting a genetic material, the method comprising: providing a sensor device according to any one of Examples 1 to 17; applying a material over the first antibody material, the material comprising chains of particles, the chains of particles each comprising a particle having the genetic material, an antibody of a second type, and a magnetic particle; and detecting the genetic material based on a magnetic field generated by the magnetic particle.

Beispiel 21 ist ein elektrisches Verbindungssystem, umfassend: eine Vielzahl von Anschlüssen, wobei jeder der Anschlüsse dazu ausgelegt ist, elektrisch an eine Sensorvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 17 gekoppelt zu werden; und eine interne elektrische Verschaltung, welche dazu ausgelegt ist, von den Sensorvorrichtungen erfasste Signale zu empfangen und die empfangenen Signale weiterzuleiten und/oder zu verarbeiten.Example 21 is an electrical connection system, comprising: a plurality of terminals, each of the terminals being configured to be electrically coupled to a sensor device according to any one of Examples 1 to 17; and an internal electrical interconnection, which is designed to receive signals detected by the sensor devices and to forward and/or process the received signals.

Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, ist es für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.Although specific embodiments are illustrated and described herein, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that a variety of alternative and/or equivalent implementations may be substituted for the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present disclosure. This application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein. Therefore, it is intended that this disclosure be limited only by the claims and their equivalents.

Claims (21)

Sensorvorrichtung, umfassend: einen Magnetfeldsensorchip mit einer Sensorzelle; ein aus einem Verkapselungsmaterial gefertigtes Gehäuse, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist; und ein über der Sensorzelle angeordnetes erstes Antikörpermaterial mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.Sensor device, comprising: a magnetic field sensor chip with a sensor cell; a housing made of an encapsulation material, wherein the magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the sensor cell is uncovered by the encapsulation material; and a first antibody material disposed over the sensor cell including first antibodies of a first type, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles having genetic material. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Teilchen mit genetischem Material Viruspartikel umfassen.sensor device claim 1 , wherein the particles with genetic material comprise virus particles. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, an Teilchenketten zu koppeln, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit genetischem Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen, und die Sensorzelle dazu ausgelegt ist, ein durch das magnetische Teilchen erzeugtes Magnetfeld zu erfassen.sensor device claim 1 or 2 wherein: the first antibodies are adapted to couple to chains of particles, the chains of particles each comprising a particle having genetic material, an antibody of a second type, and a magnetic particle, and the sensor cell is adapted to receive a generated by the magnetic particle detect magnetic field. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Antikörpermaterial direkt auf der Sensorzelle angeordnet ist.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the first antibody material is arranged directly on the sensor cell. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine über der Sensorzelle angeordnete Passivierungsschicht, wobei das erste Antikörpermaterial direkt auf der Passivierungsschicht angeordnet ist.Sensor device according to one of Claims 1 until 3 , further comprising: a passivation layer disposed over the sensor cell, wherein the first antibody material is disposed directly on the passivation layer. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Passivierungsschicht eine Dicke von 0,1 Mikrometer bis 1 Mikrometer aufweist.sensor device claim 5 , wherein the passivation layer has a thickness of 0.1 micron to 1 micron. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine zwischen der Sensorzelle und dem ersten Antikörpermaterial angeordnete Schicht mit nukleophilen Gruppen.Sensor device according to one of the preceding claims, further comprising: a layer containing nucleophilic groups disposed between the sensor cell and the first antibody material. Sensorvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine zwischen der Schicht mit nukleophilen Gruppen und dem ersten Antikörpermaterial angeordnete organische Schicht, wobei eine erste Seite der organischen Schicht an die nukleophilen Gruppen gekoppelt ist und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der organischen Schicht an das erste Antikörpermaterial gekoppelt ist.sensor device claim 7 , further comprising: an organic layer disposed between the layer having nucleophilic groups and the first antibody material, wherein a first side of the organic layer is coupled to the nucleophilic groups and a second side of the organic layer, opposite the first side, is coupled to the first antibody material. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die organische Schicht Silan umfasst und kovalent an die nukleophilen Gruppen gebunden ist.sensor device claim 8 wherein the organic layer comprises silane and is covalently bonded to the nucleophilic groups. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorzelle zumindest eines von einer TMR-Sensorzelle, einer Vortex-TMR-Sensorzelle oder einer Spin-Orbit-Torque-TMR-Sensorzelle umfasst.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the sensor cell comprises at least one of a TMR sensor cell, a vortex TMR sensor cell or a spin orbit torque TMR sensor cell. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche des Verkapselungsmaterials und eine Oberfläche des Magnetfeldsensorchips in einer Ebene liegen und das Gehäuse ein eWLB-Gehäuse ausbildet.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein a surface of the encapsulation material and a surface of the magnetic field sensor chip lie in one plane and the housing forms an eWLB housing. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gehäuse eine offene Kavität ausbildet und der Magnetfeldsensorchip über einer Bodenfläche der offenen Kavität angeordnet ist.Sensor device according to one of Claims 1 until 10 , wherein the housing forms an open cavity and the magnetic field sensor chip is arranged over a bottom surface of the open cavity. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gehäuse ein FAM-Gehäuse ausbildet.Sensor device according to one of Claims 1 until 10 , wherein the housing forms a FAM housing. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensorchip zumindest eine weitere Sensorzelle umfasst, über welcher das erste Antikörpermaterial angeordnet ist.Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the magnetic field sensor chip comprises at least one further sensor cell, over which the first antibody material is arranged. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: zumindest einen weiteren Magnetfeldsensorchip mit einer weiteren Sensorzelle, wobei: der zumindest eine weitere Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die weitere Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist, und das erste Antikörpermaterial über der weiteren Sensorzelle angeordnet ist.Sensor device according to one of the preceding claims, further comprising: at least one further magnetic field sensor chip with a further sensor cell, wherein: the at least one further magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the further Sen sensor cell is uncovered by the encapsulation material, and the first antibody material is arranged over the further sensor cell. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen in dem Magnetfeldsensorchip integrierten logischen Schaltkreis, der dazu ausgelegt ist, von dem Magnetfeldsensorchip erfasste Signale zu verarbeiten.Sensor device according to one of the preceding claims, further comprising: a logic circuit integrated in the magnetic field sensor chip, which is designed to process signals detected by the magnetic field sensor chip. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen von dem Magnetfeldsensorchip separaten Logikhalbleiterchip, wobei der Logikhalbleiterchip in dem Gehäuse angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, von dem Magnetfeldsensorchip erfasste Signale zu verarbeiten.Sensor device according to one of the preceding claims, further comprising: a logic semiconductor chip separate from the magnetic field sensor chip, wherein the logic semiconductor chip is arranged in the housing and is configured to process signals detected by the magnetic field sensor chip. Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Magnetfeldsensorchips mit einer Sensorzelle; Fertigen eines Gehäuses aus einem Verkapselungsmaterial, wobei der Magnetfeldsensorchip in dem Gehäuse angeordnet ist und die Sensorzelle von dem Verkapselungsmaterial unbedeckt ist; und Anordnen eines ersten Antikörpermaterials mit ersten Antikörpern von einem ersten Typ über der Sensorzelle, wobei die ersten Antikörper dazu ausgelegt sind, selektiv an Teilchen mit genetischem Material zu koppeln.A method of manufacturing a sensor device, the method comprising: providing a magnetic field sensor chip with a sensor cell; Manufacturing a housing from an encapsulation material, wherein the magnetic field sensor chip is arranged in the housing and the sensor cell is uncovered by the encapsulation material; and placing a first antibody material comprising first antibodies of a first type over the sensor cell, the first antibodies being adapted to selectively couple to particles comprising genetic material. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Anordnen des ersten Antikörpermaterials einen Microspotting-Prozess umfasst.procedure after Claim 18 , wherein the arranging of the first antibody material comprises a microspotting process. Verfahren zum Detektieren eines genetischen Materials, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17; Aufbringen eines Materials über dem ersten Antikörpermaterial, wobei das Material Teilchenketten umfasst, wobei die Teilchenketten jeweils ein Teilchen mit dem genetischen Material, einen Antikörper von einem zweiten Typ und ein magnetisches Teilchen umfassen; und Detektieren des genetischen Materials basierend auf einem durch das magnetische Teilchen erzeugten Magnetfeld.A method for detecting a genetic material, the method comprising: providing a sensor device according to any one of Claims 1 until 17 ; applying a material over the first antibody material, the material comprising chains of particles, the chains of particles each comprising a particle having the genetic material, an antibody of a second type, and a magnetic particle; and detecting the genetic material based on a magnetic field generated by the magnetic particle. Elektrisches Verbindungssystem, umfassend: eine Vielzahl von Anschlüssen, wobei jeder der Anschlüsse dazu ausgelegt ist, elektrisch an eine Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 gekoppelt zu werden; und eine interne elektrische Verschaltung, welche dazu ausgelegt ist, von den Sensorvorrichtungen erfasste Signale zu empfangen und die empfangenen Signale weiterzuleiten und/oder zu verarbeiten.An electrical connection system, comprising: a plurality of terminals, each of the terminals being adapted to be electrically connected to a sensor device according to any one of Claims 1 until 17 to be paired; and an internal electrical interconnection, which is designed to receive signals detected by the sensor devices and to forward and/or process the received signals.
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