DESCRIPCION

Campo técnico

La presente declaración de invención se refiere a dispositivos sensores, sistemas de conexión eléctrica y métodos para detectar un material genético y bioquímico como indicador de la insurgencia y seguimiento terapéutico de varias enfermedades.

Antecedentes El material genético y bioquímico de interés puede estar presente en el cuerpo humano en diferentes formas y en diferentes muestras de interés diagnóstico. Por ejemplo, partículas de virus pueden contener material genético en forma de una o más moléculas de ácido nucleico, además de otras moléculas como proteínas y iípidos. La detección de este material genético y moléculas bioquímicas puede ser de interés por varias razones. En particular, durante una pandemia, un diagnóstico rápido y fiable del organismo que la causa, puede ser crucial para frenar su propagación y aplicar eficazmente ¡as estrategias de control y contención. Un ejemplo actual es la pandemia de COVÍD-19, que prevalece en todo el mundo en el momento de esta solicitud y que está causada por el virus SARS-CGV-2. Los fabricantes y desarrolladores de dispositivos sensores, sistemas de conexión eléctrica y métodos para detectar material genético y otras moléculas bioquímicas (por ejemplo, ¡a proteína Spike del envoltorio viral) se esfuerzan constantemente por mejorar sus productos y métodos. En particular, puede ser deseable proporcionar dispositivos y métodos que proporcionen una detección rápida, fiable y rentable de dichas moléculas.

Resumen de la invención

Varios aspectos relacionados con el dispositivo sensor. El dispositivo sensor comprende un chip sensor de campo magnético que tiene una célula sensora. El dispositivo sensor comprende además una carcasa hecha de un materia! de encapsulación, en la que el chip sensor de campo magnético está dispuesto en la carcasa y la célula sensora no está cubierta por el material de encapsulación. El dispositivo sensor comprende en su superficie además una primera capa de biomoiéculas especificas (por ejemplo, anticuerpos o pequeñas cadenas de oligonucleótidos) cuya finalidad será la de detectar e inmovilizar sobre el sensor el biomarcador de interés (por ejemplo, virus, bacterias, proteínas o pequeñas secuencias de ácidos nucleicos) contenido en las muestras biológicas de interés (por ejemplo, sangre o saliva). Posteriormente, se ofrecerán unas partículas magnéticas modificadas en su superficie con la misma biomolécula inmovilizada sobre la superficie sensórica para promover el acopiamiento selectivo de las mismas al biomarcador capturado y, finalmente, promover la detección cuali-cuantitativa del mismo Varios aspectos se refieren a un método para producir un dispositivo sensor. El método comprende proporcionar un chip sensor de campo magnético que tiene una célula sensorial. El método comprende además fabricar una carcasa de un material de encapsu- iación, en la que el chip sensor de campo magnético está dispuesto en la carcasa y la célula sensorial no está cubierta por el material de encapsulación. El método comprende además disponer una primera capa de biomoiéculas de reconocimiento (por ejemplo anticuerpos) sobre la célula sensora, en el que esas biomoiéculas están diseñadas para atrapar el biomarcador de Interés y promover el acopiamiento selectivo a partículas que presentan en su superficie el mismo material genético o bioquímico empleado anteriormente.

Varios aspectos se refieren a un método para detectar un material genético o bioquímico. El método comprende proporcionar un dispositivo sensor según cualquiera de los aspectos mencionados antes. El método comprende además aplicar una muestra de material biológico sobre la capa de anticuerpos, en el que dichas muestras pueden pre- sentar distintas cantidades del biomarcador especifico por cada enfermedad de interés.

Dichos biomarcadores presentan zonas de su superficie que son complementarias a las biomoiéculas de reconocimiento inmovilizada sobre la superficie sensorial. Como resultado de esta complementariedad, el biomarcador eventualmente presente en la muestra aplicada se quedará fijado sobre la superficie sensorial. Posteriormente, la aplicación de partículas magnéticas modificadas con las mismas biomoiéculas de reconocimiento (anticuerpos o material genético) conllevará la inmovilización de dichas partículas biomodi- ficadas sobre los biomarcadores previamente inmovilizados sobre la superficie sensorial. Finalmente, el de una manera directamente proporcional a la concentración de los biomarcadores presentes en cada muestra usada, el método permitirá además detectar el material genético y bioquímico sobre la base de un campo magnético generado por la partícula magnética o el efecto de la partícula sobre un campo magnético externo. Varios aspectos se refieren a un sistema de conexión eiéctrica. El sistema de conexión eléctrica comprende una multiplicidad de conexiones, en las que cada una de las conexiones está diseñada para ser acoplada eléctricamente a un dispositivo sensor de acuerdo con cualquiera de los aspectos mencionados anteriormente. El sistema de co- nexión eiéctrica comprende además una interconexión eiéctrica interna que está diseñada para recibir las señales captadas por los dispositivos sensores y para reenviar y/o procesar ias señales recibidas.

Breve descripción de los dibujos

En lo que sigue, ios dispositivos y métodos de acuerdo con esta declaración de invención se dilucidan más particularmente con referencia a los dibujos. Los elementos mostrados en los dibujos no están necesariamente reproducidos a escala entre si. Los signos de referencia idénticos pueden referirse a componentes idénticos.

Figura 1 contiene las Figuras 1A hasta la 1F, que muestran un método para detectar un material genético o bioquímico según esta invención.

Figura 2 muestra una ilustración simplificada de la reacción de sustitución nucleofíiica con varios derivados del silano (R= -NH2 o -SH) para conseguir la modificación química de la superficie del sensor para su subsiguiente acoplamiento con la biomoiécula de reconocimiento (anticuerpo o oligonucleótido).

Figura 3 contiene las Figuras 3A and 3B, que muestran respectivamente un corte lateral y una vista superior del dispositivo sensor 300 de acuerdo con esta invención.

Figura 4 muestra un corte lateral y una vista superior del dispositivo sensor 400 de acuerdo con esta invención. Figura 5 muestra un corte lateral del dispositivo sensor 500 de acuerdo con esta invención.

Figura 6 muestra un corte latera! del dispositivo sensor 600 de acuerdo con esta invención. Figura 7 contiene las Figuras 7A and 7B, que muestran respectivamente un corte lateral del dispositivo sensor 7Q0A y una vista en perspectiva del dispositivo sensor 7Q0B según esta invención. Figura 8 contiene las Figuras 8A and 8B, que muestran respectivamente un corte lateral del dispositivo sensor 800A y una vista en perspectiva del dispositivo sensor 8G0B según esta invención.

La Figura 9 muestra un diagrama de flujo de un método para producir un dispositivo sensor según la invención.

La Figura 10 muestra un diagrama de flujo de un método para detectar un material genético o bioquímico según esta invención. La Figura 11 muestra una vista en perspectiva del sistema de conexión eléctrica 1100 de acuerdo con esta invención.

La Figura 12 muestra una vista en perspectiva del sistema de conexión eléctrica 1200 de acuerdo con esta invención.

Descripción detallada de ia invención

En las figuras 1A a 1F, se muestra y describe un método para detectar un material genético o bioquímico. En la Figura 1A, lo que se puede proporcionar es un dispositivo sensor 100 según esta declaración de invención. El dispositivo sensor 100 se representa de forma simplificada y puede tener otras características, que no se han representado en aras de la simplicidad. En las Figuras 3 a 8 se muestran y describen, por ejemplo, preparación detallada de dispositivos sensores según esta declaración. El dispositivo sensor 100 puede comprender un chip sensor de campo magnético 2 que tiene al menos una célula sensora (o al menos un elemento sensor) 4. El chip sensor de campo magnético 2 puede estar alojado en una carcasa 6 hecha de un material de en- capsuiación, en ia que la célula sensora 4 puede no estar cubierta por el material de encapsulación. El dispositivo sensor 100 también puede denominarse paquete del sen- sor (o carcasa del sensor). Además, el dispositivo sensor 100 puede comprender un primer material de anticuerpos que tiene anticuerpos 8 de un primer tipo, que está dispuesto sobre la célula sensorial 4. En el ejemplo de la figura 1A, el primer material de anticuerpos 8 puede disponerse especialmente sobre o directamente en la célula de sensor 4, El material de reconocimiento 8 (anticuerpo especifico, como ejemplo en este caso) también puede denominarse biomolécula de captura. La adherencia de ios anticuerpos 8 en la cara superior del dispositivo sensor 100 puede proporcionarse de dife- rentes maneras. En relación con la Figura 2 se muestra y describe un ejemplo de acoplamiento de los anticuerpos 8 al dispositivo sensor 100 a través de una capa orgánica basada en polímeros de silanos modificados (R= -NHL o -SH).

La forma geométrica de los anticuerpos 8 que se muestra en la Figura 1A es meramente un ejemplo y no es limitante. En particular, en aras de la simplicidad, ios anticuerpos 8 pueden considerarse como glicoproteínas en forma de Y. Los anticuerpos 8 pueden ser ios llamados anticuerpos de captura que pueden ser diseñados para unir el biomarcador diana de una muestra en la cara superior del dispositivo sensor 100 e inmovilizar dicho biomarcador en función de su concentración en dicha muestra. Los anticuerpos 8 pue- den, por lo tanto, proporcionar la fundón de un adhesivo selectivo para un material genético o bioquímico particular, que también puede denominarse antigeno diana. En particular, las partículas de anticuerpos 8 pueden promover el acoplamiento a una secuencia especifica de la periferia del material bioquímico diana, como, por ejemplo, a una cubierta proteica exterior de una partícula de virus (por ejemplo, la proteína Spike del virus SARS-CoV-2).

En la Figura 1B, se muestra una multiplicidad de partículas magnéticas 10. Las partículas magnéticas 10 pueden ser, por ejemplo, nano o micropartículas magnéticas. Cada una de las partículas magnéticas 10 puede estar cubierta, ai menos en parte, por distin- tas cantidades de los mismos anticuerpos 12 de la Figura 1A. En particular, estos anticuerpos 12 están igualmente diseñados para acoplarse mecánicamente al material genético o bioquímico diana presente en la muestra a analizar y previamente capturado sobre la superficie del sensor. En la Figura 1 C, el biomaterial que se va a analizar (o muestra) se pone en contacto con la superficie de sensor de la Figura 1 A. El biomaterial puede ser, por ejemplo, una muestra de sangre o una muestra de saliva que se va a analizar para detectar la presencia de un material genético o bioquímico concreto. En el ejemplo de la Figura 1C, el material biológico diana que debe detectarse puede ser un virus 14, por ejemplo los virus SARS- CoV-2. Si las partículas 14 a detectar están contenidas en la muestra a analizar, pueden permanecer adheridas a la superficie del sensor a través de la captura promovida por la presencia de los anticuerpos 8. 16. El conglomerado de los componentes mencionados puede, por ejemplo, estar presente en forma de solución líquida o de suspensión.

En la figura 1 D, el material de la figura 1 B puede ponerse en contacto con la cara supe- ríor del dispositivo sensor 100 después de su incubación previa con la muestra incógnita. A este respecto, la partícula de virus 14 puede permanecer adherida al primer anticuerpo 8 en la cara superior del dispositivo sensor 100. Consecuentemente, las partículas mag- neticaslG pueden, por medio de los anticuerpos 12, reconocer el biomarcador diana previamente inmovilizado, unirse selectivamente a la cara superior del dispositivo sen- sor 100 e inmovilizarse.

En la figura 1 E, se puede aplicar un proceso de limpieza a la cara superior del dispositivo sensor 100. El proceso de limpieza puede ser, por ejemplo, un proceso de lavado. En este sentido, las partículas magnéticas 10 recubiertas con ios anticuerpos 12 pueden ser lavadas de la cara superior del dispositivo sensor 100 si no están adheridas ai mismo a través de una partícula de virus 14. Por el contrario, las cadenas de partículas 16 que tienen partículas de virus 14 adheridas a los primeros anticuerpos 8 pueden permanecer en la cara superior del dispositivo sensor 100 después del proceso de lavado. En el ejemplo de la figura 1 E, la cadena de partículas 16 está orientada, a efectos de la representación, sustanciaímente perpendicular a la cara superior del dispositivo sensor 100. La extensión di de los primeros anticuerpos 8 puede estar, por ejemplo, comprendida en un rango entre 5 y 20 nanómetros. Una extensión d2 de las partículas de virus 14 puede, por ejemplo, estar dentro de un rango de unos 50 nanómetros a unos 100 nanómetros. La extensión ds de los segundos anticuerpos 12 puede, por ejemplo, estar comprendida en un rango entre 5 y 20 nanómetros. Una extensión d4 de las partículas magnéticas 10 puede, por ejemplo, estar comprendida en un rango entre 10 y 500 nanómetros, Una distancia ds de las partículas magnéticas 10 desde el lado superior del dispositivo sensor 100 puede estar comprendido en un rango que es la sumatoria de las extensiones previas (drd4).

En la figura 1F, el campo magnético generado por la partícula magnética 10 se ilustra mediante líneas de campo magnético. El campo magnético generado por la partícula magnética 10 puede ser captado por la céluia sensorial 4 del chip sensor de campo magnético 2. Si el campo magnético es captado por ¡a célula sensoria! 4, se puede concluir la presencia de la partícula de virus 14 a partir de la misma. Esto se debe a que sólo si la partícula vírica 14 está presente, la partícula magnética 10 o la cadena de partículas 16 puede unirse a la parte superior del dispositivo sensor 100. En aras de simplicidad no se muestra el campo magnético externo que se utiliza para magnetizar y alinear los momentos magnéticos de las partículas. Este campo puede ser estático o variable y generado mediante imanes permanentes o mediante inducción magnética producida por corrientes eléctricas en bobinas o conductores eléctricos cercanos al sensor.

El método de la figura 1 permite detectar un material genético o bioquímico de forma rápida y económica. El tiempo que transcurre desde ia toma de una muestra de bioma- teriai hasta ia detección de un material genético contenido en ella puede ser inferior a unos 30 minutos. En comparación con otros métodos de prueba, como, por ejemplo, una prueba PCR (reacción en cadena de la polimerasa), el método de la figura 1 puede realizarse de manera sencilla y sin personal capacitado. El método de detección de ia figura 1 puede adaptarse a un material genético o bioquímico dianas y específicos. Una elección adecuada de las biomolécuias de captura (por ejemplo, anticuerpos 8 y 12) puede garantizar que sólo se detecte este material genético específico. En este caso se pueden descartar sustandaimente las reacciones cruzadas e inespecíficas.

La figura 2 muestra una reacción de sustitución nucleofílica entre monómeros de silanos modificados y la superfide libre del sensor. Dicha reacción de sustitudón puede, por ejemplo, promover la subsecuente adherencia de ios anticuerpos 8 sobre una superficie de un dispositivo sensor según la divulgación. Para la mediación de la adherencia, las moléculas de silano pueden, por ejemplo, unirse a la superficie del dispositivo sensor. Este proceso puede denominarse silanización.

La parte superior de la figura 2 muestra una disposición que tiene una estructura 18 con una superficie 20. En el ejemplo de la figura 2 la estructura 18 puede estar formada por un metal, como, por ejemplo, el aluminio. En otros ejemplos, la estructura 18 también puede estar hecha de un material no metálico. Refiriéndose a la figura 1 descrita aníe- nórmente, ia estructura 18 puede ser el dispositivo sensor 100 y la superfide 20 puede ser ia cara superior del dispositivo sensor 100. Los grupos nucleofílicos 22 pueden estar dispuestos en ia superficie 20. Los grupos nucleofílicos 22 pueden, por ejemplo, contener o consistir en grupos -OH, grupos -SH, grupos -NH2 y/o grupos -CN. En el ejemplo de la figura 2, la superficie 20 puede comprender o consistir en un hidróxido de aluminio. En la reacción de sustitución nudeofílica de ia figura 2, puede aplicarse a la superficie 20 un material orgánico, especialmente en forma de moléculas de silano 24, Como resultado de una reacción de acoplamiento, puede formarse un enlace covalente 28 entre la molécula de silano 24 y el grupo nucleofílico 22 de la superficie 20. En la parte inferior de la figura 2 se muestra una disposición resultante. La disposición puede comprender una capa 28 con grupos nucleofílicos que se dispone sobre la superficie 20. En el ejemplo de la figura 2, la capa 28 puede ser una capa de óxido. Sobre la capa de óxido 28 puede disponerse una capa orgánica 30. En el ejemplo de la figura 2, ¡a capa orgánica 30 puede comprender silano y estar unida covaíentemente a los grupos nucleofílicos de ia capa de óxido 28.

En uno o varios pasos más (no mostrados), lo que puede efectuarse es la unión de la disposición mostrada en ia parte inferior de la figura a ios anticuerpos 8 (cf. Figura 1). La unión puede realizarse especialmente a través de una o más capas de silanos. En la disposición resultante, la capa orgánica 30 puede por tanto disponerse entre la capa de óxido 28 y el primer material de anticuerpo 8, en la que un lado inferior de la capa orgánica 30 puede acoplarse a los grupos nucleofílicos y un lado superior opuesto de la capa orgánica 30 puede acoplarse al primer material de anticuerpo 8 según reacciones químicas complementarias a la tipología funcional del silano empleado (por ejemplo, R=- NH _2, COGH O -SH).

El dispositivo sensor 300 de la figura 3 puede considerarse una realización detallada del dispositivo sensor 100 de la figura 1. El dispositivo sensor 300 puede comprender un chip sensor de campo magnético 2 que tiene al menos una célula sensorial 4, El chip sensor de campo magnético 2 puede estar hecho de un material semiconductor. La célula sensorial 4 puede tener una sensibilidad suficiente para captar campos magnéticos comparativamente pequeños generados por partículas magnéticas que tienen una extensión espacial pequeña, como se ha descrito en relación con la figura 1. A este respecto, la célula de sensor 4 puede comprender especialmente al menos una célula de sensor TMR, una célula de sensor TMR de vórtice o una célula de sensor TMR de torque espín-órbita o estar formada como tal.

El chip sensor de campo magnético 2 puede estar dispuesto en una carcasa 6 hecha de un material de encapsulación. Por lo tanto, el dispositivo sensor 300 también puede denominarse paquete sensor (o carcasa del sensor). La carcasa 6 puede estar hecha, por ejemplo, de un laminado, una resina epoxi, un termopiástico o un polímero termo- estable. El dispositivo sensor 300 puede ser un paquete a nivel de oblea, que puede ser producido por un método eWLB (embedded wafer ¡evel batí grid array). Por lo tanto, la carcasa 6 puede formar una carcasa eWLB. En este caso, debido al proceso de producción, la cara superior de! chip sensor de campo magnético 2 y la cara superior de la carcasa 6 pueden estar en un plano común, es decir, estar dispuestas de forma copla- nar. Esta cara superior plana del dispositivo sensor 300 puede limpiarse con especial facilidad y eficacia, por ejemplo, mediante un proceso de lavado, como se ha descrito en relación con la figura 1E,

El chip sensor de campo magnético 2 y la célula sensorial 4 pueden estar conectados eléctricamente a uno o más elementos de contacto externos 34 de! dispositivo sensor 300 a través de una capa de redistribución 32 (por ejemplo, en forma de pistas conductoras). Como resultado, el chip sensor de campo magnético 2 y la célula sensorial 4 pueden ser eléctricamente unidos desde ei exterior del dispositivo sensor 300. Una capa de pasivación 36 puede estar dispuesta sobre la célula sensorial 4. La capa de pasiva- ción 36 puede, por ejemplo, estar hecha de al menos uno de los óxidos o nitruros, especialmente de nitruro de silicio y/o óxido de siiicio. En el ejemplo de la figura 3, la capa de pasivación 36 puede cubrir al menos parcialmente la célula sensorial 4. En una dirección perpendicular a la cara superior del dispositivo sensor 300, la capa de pasivación 36 puede tener un grosor comprendido entre aproximadamente 0,01 micrómetros y aproximadamente 1 micrómetro,

Ei sensor 300 presenta una primera capa de anticuerpos 8 dispuestos encima de la superficie de la célula sensorial 4. El anticuerpo 8 puede estar posicionado no solo encima de la célula sensoria! 4 sino también lateralmente a la misma. En aras de la sim- plicidad, el anticuerpo 8 no está dibujado en la sección superior de la Figura 3B. El anticuerpo 8 está seleccionado e inmovilizado para capturar selectivamente el material genético y bioquímico dianas presente en una muestra.

Por lo tanto, ei dispositivo sensor 300 está diseñado para detectar un material genético o bioquímico (biomarcador) específicos como por ejemplo un virus particular como descrito en relación con ia Figura 1. En el ejemplo de ia Figura 1, el anticuerpo 8 puede ser localizado directamente en contacto con ia capa de pasivación 36. El dispositivo sensor 300 modificado con el anticuerpo 8 puede por ¡o tanto ser definido como el kit de ensayo. El dispositivo sensor 400 de la figura 4 puede ser similar al dispositivo sensor 300 de la figura 3 al menos en parte y comprender componentes similares, A diferencia de la figura 3, la célula sensorial 4 de la figura 4 puede no estar cubierta por la capa de pasivación 38. En caso de acoplamiento de las cadenas de partículas 16 a los primeros anticuerpos 8, esto puede reducir aún más la distancia entre las partículas magnéticas 10 y la célula sensorial 4 y aumentar aún más la sensibilidad del dispositivo sensor 400. La fiabilidad y la precisión de la detección de virus pueden mejorarse aún más como resultado.

El dispositivo sensor 500 de la figura 5 puede ser similar a los dispositivos sensores descritos anteriormente, ai menos en parte, y tener propiedades similares. La carcasa 8 del dispositivo sensor 500 puede formar una carcasa FAM (fiim-assisted moulding: moldeo asistido por película). Por lo tanto, el dispositivo sensor 500 también puede denominarse paquete FAM. Los paquetes FAM pueden realizarse mediante una variación particular de un proceso de moldeo por transferencia. El chip sensor de campo magné- tico 2 puede estar colocado en una almohadilla de matriz 38 de un marco de plomo. Las conexiones eléctricas 40 del chip sensor de campo magnético 2 pueden conectarse eléctricamente a ios conductores 44 del marco de plomo a través de elementos de conexión eléctrica (por ejemplo, cables de unión) 42. A través de los cables 44, el chip sensor de campo magnético 2 puede ser contactado eléctricamente desde el exterior de la carcasa 6 y el dispositivo sensor 500 puede, por ejemplo, ser montado en una placa de circuito.

La célula sensorial 4 del chip sensor de campo magnético 2 puede no estar cubierta por el material de la carcasa 8. En el ejemplo de la figura 5, esto puede conseguirse me- diante un hueco 46 formado en la carcasa 6 y que puede estar dispuesto sobre la célula sensorial 4. Los anticuerpos 8 pueden estar dispuestos directamente sobre la célula sensorial 4. En otro ejemplo, puede disponerse una fina capa de pasivación entre la célula sensorial 4 y ios anticuerpos 8. De forma análoga a las figuras descritas anteriormente, el dispositivo sensor 500 puede tener una mayor sensibilidad a los campos mag- néticos generados por las partículas magnéticas 10 posiblemente adheridas a la cara superior del dispositivo sensor 500.

El dispositivo sensor 800 de la figura 6 puede ser similar a los dispositivos sensores descritos anteriormente, ai menos en parte, y tener propiedades similares. La carcasa 8 del dispositivo sensor 800 puede formar una cavidad abierta 48. El chip sensor de campo magnético 2 puede estar dispuesto sobre una superficie base de la cavidad 48. En la cara superior del chip sensor de campo magnético 2 pueden estar dispuestos unos anticuerpos 8 que pueden estar diseñados para acoplarse a un material genético o bioquímico específico. El chip sensor de campo magnético 2 puede conectarse eléctricamente a las conexiones eléctricas 50 de la parte inferior del dispositivo sensor 600 mediante elementos de conexión eléctrica (por ejemplo, cables de unión) 42.

El dispositivo sensor 700A de la figura 7 A puede ser similar al dispositivo sensor 400 de la figura 4, al menos en parte, y tener propiedades similares. El dispositivo sensor 7GQA puede, en particular, ser un paquete eWLB. A diferencia de la figura 4, el dispositivo sensor 7G0A puede comprender múltiples chips sensores de campo magnético 2A a 2C que tienen múltiples células sensoras 4A a 4C. En la vista latera! de la figura 7A, lo que se muestra a modo de ejemplo son tres chips sensores de campo magnético 2A a 2C que tienen respectivamente una célula de sensor. En otros ejemplos, el número de chips de sensor de campo magnético y el número de celdas de sensor pueden desviarse de ello.

Las células sensoras 4A a 4C pueden no estar cubiertas por la carcasa 6 y la capa de pasivacíón 36. Los anticuerpos 8 para la detección de un material genético específico pueden estar dispuestos sobre una o más de las células sensoras 4A a 4C. Cada una de las células sensoras de campo magnético 2A a 2C puede estar conectada eléctrica- mente a elementos de contacto externos del dispositivo sensor 7GQA a través de una capa de redistribución 32. El uso de una multiplicidad de chips sensores de campo magnético 2A a 2C puede aumentar la sensibilidad del dispositivo sensor 700A. Además, el dispositivo sensor 7G0A puede proporcionar un cierto grado de redundancia. El fallo de un chip sensor de campo magnético o de una célula sensorial puede ser compensado por los restantes chips sensores de campo magnético o células sensoriales funcionales.

El dispositivo sensor 7Q0B de la figura 7B puede ser similar al dispositivo sensor 70GA de la figura 7A ai menos en parte y tener propiedades similares. En la vista en perspectiva de la figura 7B, se muestran a modo de ejemplo seis chips de sensor de campo magnético 2A a 2F que tienen respectivamente una célula de sensor 4A a 4F. En el ejemplo de la figura 7B, los chips sensores de campo magnético 2A a 2F pueden estar dispuestos en una matriz de chips rectangular. A diferencia de la figura 7A, las células sensoras 4A a 4F pueden estar cubiertas por la capa de pasivación 36. En otros ejemplos, una o más de las células sensoras 4A a 4F pueden no estar cubiertas por la capa de pasivación 36. Los primeros anticuerpos 8 dispuestos sobre la superficie del dispositivo sensor 700B no se representan en la figura 7B en aras de la simplicidad. El dispositivo sensor 70QB puede comprender un chip semiconductor lógico 52. Cada uno de ¡os dispositivos sensores según ia divulgación que se describen en el presente documento puede comprender un chip semiconductor lógico 52 de este tipo. En el ejemplo de la figura 7B, el chip semiconductor lógico 52 puede ser un chip semiconductor separado de los chips sensores de campo magnético 2A a 2F. En otros ejemplos, un circuito lógico equivalente puede estar integrado en un chip sensor de campo magnético igualmente presente del dispositivo sensorial particular. El chip semiconductor lógico 52 puede estar dispuesto en la carcasa 6 y estar conectado eléctricamente a los chips sensores de campo magnético 2A a 2F y a ios elementos de contacto externos 34 del dis- positivo sensor 70QB a través de una capa de redistribución 32 (por ejemplo, en forma de pistas conductoras). La capa de redistribución 32 puede, por ejemplo, estar formada sobre el material de encapsulación de ia carcasa 6.

El chip semiconductor lógico 52 puede estar diseñado para procesar ¡as señales capta- das por uno o más de ¡os chips sensores de campo magnético 2A a 2F. En particular, el chip semiconductor lógico 52 puede, en este sentido, estar diseñado para consultar uno o más de ¡os chips sensores de campo magnético 2A a 2F en sucesión o ai mismo tiempo para los resultados de detección posiblemente presentes. El uso del chip semiconductor lógico 52 no tiene que aumentar necesariamente el número de elementos de contacto externos 34 en comparación con un dispositivo sensor que tenga sólo un chip sensor de campo magnético (véase, por ejemplo, ¡a figura 3). En un ejemplo, cada uno de ¡os sensores de campo magnético 2A a 2F puede estar conectado eléctricamente por separado al chip semiconductor lógico 52. En otro ejemplo, el dispositivo sensor 7GQB puede comprender uno o más multiplexores en el chip para dirigir secuencialmente ¡os chips sensores de campo magnético individuales 2A a 2F. El uso de uno o más multiplexores en el chip puede reducir el número de cables de conexión o cableados necesarios del dispositivo sensor 700B,

El dispositivo sensor S00A de ¡a figura 8A puede ser similar al dispositivo sensor 700A de ¡a figura 7 A al menos en parte y tener propiedades similares. A diferencia de la figura

7A, el dispositivo sensor 80QA puede contener sólo un chip sensor de campo magnético 2. El chip sensor de campo magnético 2 puede comprender una multiplicidad de células sensoras 4A a 4C, sobre las que puede disponerse el primer material de anticuerpos 8. En ¡a figura 8A, se representan a modo de ejemplo tres células sensoras 4A a 4C. Como resultado de! uso de múltiples células sensoras, ei dispositivo sensor 800A puede aumentar su sensibilidad a ¡os campos magnéticos y ofrecer ¡a posibilidad de una detección fiable de un material genético o bioquímico específico. En ei ejemplo de la figura 8A, las células sensoras 4A a 4C pueden estar al menos parcialmente no cubiertas por la capa de pasivación 36,

El dispositivo sensor 800B de la figura 8B puede ser similar al dispositivo sensor 800A de la figura 8A ai menos en parte y tener propiedades similares. Análogamente a la figura 8A, el dispositivo sensor 8Q0B puede comprender un chip sensor de campo magnético 2 que tiene una multiplicidad de células sensoras 4A a 41 En la vista en perspectiva de la figura 8B, lo que se representa a modo de ejemplo son nueve células sensoras 4A a 41. Las células sensoras 4A a 41 pueden, por ejemplo, estar dispuestas en un con- junto de células sensoras rectangulares, A diferencia de la figura 8A, las células sensoras 4A a 41 pueden estar cubiertas por ía capa de pasivación 36. En otros ejemplos, una o más de las células sensoras 4A a 41 pueden no estar cubiertas por la capa de pasiva- ción 36. Los primeros anticuerpos 8 dispuestos sobre la cara superior del dispositivo sensor 8Q0B no se representan en la figura 8B en aras de la simplicidad.

La figura 9 muestra un diagrama de flujo de un método para producir un dispositivo sensor según la presente invención. El método puede utilizarse para fabricar cualquiera de ios dispositivos sensores según lo que se describen en el presente documento. El método puede, por ejemplo, leerse junto con cualquiera de las figuras 3 a 8.

En 54, se puede proporcionar un chip sensor de campo magnético que tiene una célula sensorial. En 56, una carcasa puede estar hecha de un material de encapsulación, en el que el chip sensor de campo magnético está dispuesto en la carcasa y la célula sensorial no está cubierta por el material de encapsulación. En 58, un primer material que tiene anticuerpos de un primer tipo puede disponerse sobre la célula de sensor, en el que ios anticuerpos están diseñados para acoplarse selectivamente a partículas que tienen materia! genético o bioquímico.

La figura 10 muestra un diagrama de flujo de un método para detectar un biomarcador especifico según esta declaración de invención. El método puede considerarse como una generalización del método de la figura 1. El método de la figura 10 puede comprender otros pasos y ampliarse especialmente por una o más características de la figura 1.

En 60, se puede proporcionar un dispositivo sensor según la divulgación. En 62, puede aplicarse un materia! sobre la primera capa de anticuerpos de captura, en el que el materia! comprende cadenas de partículas, en las que las cadenas de partículas compren- den, cada una, una partícula que tiene el material genético o bioquímico diana, un anticuerpo de reconocimiento inmovilizado encima de una partícula magnética. En 64, el material genético o bioquímico capturado previamente y marcado con las partículas magnéticas puede ser detectado en base a un campo magnético generado por la partí- cula magnética o la modificación de un campo externo por la presencia de la partícula.

El sistema de conexión eléctrica 1100 de la figura 11 puede incluir un componente de fijación 66 que tiene uno o más huecos 68. Una o más conexiones eléctricas 70 pueden estar dispuestas en el lado inferior de cada hueco 68. Las conexiones eléctricas 70 pue- den ser, por ejemplo, contactos eléctricos de muelle. Las conexiones eléctricas 70 de cada rebaje 68 pueden estar diseñadas para ser acopiadas eléctricamente a un dispositivo sensor según la divulgación. En el ejemplo de la figura 11, se muestran múltiples dispositivos sensores 800A que pueden ser diseñados para ser enchufados en los huecos 68 del componente de fijación 66. Cuando se enchufan, los elementos de contacto externos 34 de ios dispositivos sensores 8G0A pueden conectarse eléctrica y mecánicamente a las conexiones eléctricas 70 del componente de fijación 66. Mediante el uso de contactos de resorte blandos 70, los dispositivos de sensor 800A pueden ser enchufados en el componente de fijación 66 y retirados del mismo de una manera particularmente sencilla.

El sistema de conexión eléctrica 1100 puede comprender una interconexión eléctrica interna (no mostrada) que puede ser diseñada para recibir señales capturadas por los dispositivos sensores 80QA. Las señales capturadas pueden ser procesadas por la interconexión eléctrica interna y/o reenviadas a través de dicha interconexión a uno o más componentes (no mostrados). Para ello, la interconexión eléctrica interna puede comprender uno o más de ios siguientes elementos: pistas conductoras, cableados de redistribución eléctrica, circuitos lógicos eléctricos, circuitos de preparación de señales, circuitos de procesamiento de señales, amplificadores, filtros, memorias, procesadores, elementos eléctricos activos, elementos eléctricos pasivos, etc. El sistema de conexión eléctrica 1100 puede evaluar las señales capturadas de múltiples dispositivos sensores.

El número de células sensoras evaluadas puede optimizarse sustanciaimente y maxi- mizarse como resultado.

El sistema de conexión eléctrica 1200 de la figura 12 puede ser similar ai sistema de conexión eléctrica 1100 de la figura 11 al menos en parte y tener propiedades similares. En la figura 12, los dispositivos sensores 8QGA se enchufan en los huecos 68 del com- ponente de fijación 68. En el ejemplo de ¡a Figura 12, las células sensores de los dispositivos sensores 800A pueden ser pretratadas con un biomarcador. En este sentido, un primer materia! de anticuerpos puede, en particular, disponerse sobre las células sensores de los dispositivos sensores 80QA. Para ello, lo que puede llevarse a cabo, por ejemplo, es un proceso de microspotílng en el que el biomarcador puede aplicarse a las células sensores mediante un capilar (o una aguja) 72.

El sistema de conexión eléctrica 1200 puede conectarse a un dispositivo de salida 74, como, por ejemplo, un monitor. El dispositivo de salida 74 puede estar diseñado para mostrar los resultados de un análisis de material genético por ios dispositivos sensores 8G0A a un usuario de! sistema de conexión eléctrica 1200. En la figura 12, los resultados pueden, a modo de ejemplo, mostrarse en un monitor en forma de una matriz de signos más y menos. En esta conexión, un signo de más puede mostrar una detección de un material genético en el caso de un dispositivo sensor y/o una célula de sensor que está asignada a la posición correspondiente en la matriz. Por e! contrario, un signo negativo puede mostrar que no se ha detectado material genético en el caso del dispositivo sensor o célula sensor correspondiente. El sistema de conexión eléctrica 1200 permite evaluar simultáneamente varios biomateriales, por ejemplo, los hisopos de varias personas. EJEMPLOS

A continuación, se explican los dispositivos y ios métodos de acuerdo con la declaración de invención a partir de ejemplos. El ejemplo 1 es un dispositivo sensor que comprende: un chip sensor de campo magnético que tiene una célula sensorial; una carcasa hecha de un material de encapsuia- ción, en la que el chip sensor de campo magnético está dispuesto en la carcasa y la célula sensoria! no está cubierta por el materia! de encapsuiación; y un primer material de captura representado por anticuerpos que están dispuesto sobre la célula sensoria!, en la que dichos anticuerpos están diseñados para reconocer y capturar selectivamente al materia! genético o bioquímico dianas presente en las muestras biológicas a analizar.

El ejemplo 2 es un dispositivo sensor según el ejemplo 1, en el que el materia! genético o bioquímico diana presente en una muestra está representado por partículas de virus.

El ejemplo 3 es un dispositivo sensor según ei ejemplo 1 o 2, en el que: los primeros anticuerpos están diseñados para capturar ei material genético o bioquímico diana (por ejemplo, el virus SARS-CoV-2) presente en una muestra biológica, un anticuerpo del mismo tipo inmovilizado sobre una partícula magnética para promover su anclaje sobre el biomareador previamente capturado por la primera capa de anticuerpos, y la célula sensorial está diseñada para detectar un campo magnético causado por la partícula magnética.

El ejemplo 4 es un dispositivo sensor según cualquiera de ios ejemplos anteriores, en el que la primera capa de anticuerpos está dispuesto directamente sobre la célula sensora. El ejemplo 5 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos 1 a 3, que comprende además: una capa de pasivación dispuesta sobre la célula sensorial, en la que los anticuerpos están dispuestos directamente sobre la capa de pasivación.

El ejemplo 6 es un dispositivo sensor según el ejemplo 5, en el que la capa de pasivación tiene un espesor de 0,01 micrómetros a 1 micrómetro.

El ejemplo 7 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos anteriores, que comprende además: una capa con grupos nucleofílicos que está dispuesta entre la célula sensorial y la primera capa de anticuerpos.

El ejemplo 8 es un dispositivo sensor según el ejemplo 7, que comprende además: una capa orgánica dispuesta entre la capa que tiene grupos nucleofílicos y la primera capa de anticuerpos, en la que un primer lado de la capa orgánica está acoplado a los grupos nucleofílicos y un segundo lado de la capa orgánica que es opuesto al primer lado está acoplado a los anticuerpos.

El ejemplo 9 es un dispositivo sensor según el ejemplo 8, en el que la capa orgánica comprende silano y está unida covaientemente a los grupos nucleofílicos. El ejemplo 10 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos anteriores, en el que la célula sensora comprende al menos una célula sensora TMR, una célula sensora TMR de vórtice o una célula sensora TMR de torque de espín-órbita.

El ejemplo 11 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos anteriores, en el que una superficie del material de encapsuiación y una superficie del chip sensor de campo magnético se encuentran en un plano y la carcasa forma una carcasa eWLB, El ejemplo 12 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos 1 a 10, en el que la carcasa forma una cavidad abierta y el chip sensor de campo magnético está dispuesto sobre una superficie base de la cavidad abierta, El ejemplo 13 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos 1 a 10, en el que la carcasa forma una carcasa FAM.

El ejemplo 14 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos anteriores, en el que el chip sensor de campo magnético comprende al menos una célula sensora más, sobre la que se dispone la primera capa de anticuerpos.

El ejemplo 15 es un dispositivo sensor según cualquiera de ios ejemplos anteriores, que comprende además: al menos un chip sensor de campo magnético adicional que tiene una célula sensorial adicional, en el que: el chip sensor de campo magnético adicional está dispuesto en la carcasa y la célula sensorial adicional no está cubierta por el material de encapsulación, y el primer material de anticuerpos está dispuesto sobre la célula sensorial adicional.

El ejemplo 18 es un dispositivo sensor según cualquiera de ios ejemplos anteriores, que comprende además: un circuito lógico que está integrado en el chip sensor de campo magnético y que está diseñado para procesar las señales captadas por el chip sensor de campo magnético.

El ejemplo 17 es un dispositivo sensor según cualquiera de los ejemplos anteriores, que comprende además: un chip semiconductor lógico separado del chip sensor de campo magnético, en el que el chip semiconductor lógico está dispuesto en la carcasa y está diseñado para procesar las señales captadas por el chip sensor de campo magnético.

El ejemplo 18 es un método para producir un dispositivo sensor, en el que el método comprende: proporcionar un chip sensor de campo magnético que tiene una célula sensorial; hacer una carcasa de un material de encapsulación, en el que el chip sensor de campo magnético está dispuesto en la carcasa y la célula sensorial no está cubierta por el material de encapsulación; y disponer un primer material de anticuerpos que tiene anticuerpos sobre la célula sensorial, en el que dichos anticuerpos están diseñados para capturar selectivamente el material genético o bioquímico presente el muestra a anali- zar. El ejemplo 19 es un método según el ejemplo 18, en el que la disposición del primer material de anticuerpos comprende un proceso de microspotting.

El ejemplo 20 es un método para detectar un material genético o bioquímico, en el que el método comprende: proporcionar un dispositivo sensor según cualquiera de ios ejemplos 1 a 17; aplicar una muestra biológica sobre la capa de anticuerpos, en el que dicha muestra incluye los biomarcadores dianas; aplicar unas partículas magnéticas que presentan en su superficie unos anticuerpos capaces de permitir el anclaje de dichas partículas encima de ios biomarcadores previamente capturados por ios anticuerpos prima- ríos presentes sobre la superficie de la célula sensorial; y detectar el material genético sobre la base de un campo magnético generado por la partícula magnética o el efecto de su presencia sobre un campo magnético externo.

El ejemplo 21 es un sistema de conexión eléctrica que comprende: una multiplicidad de conexiones, donde cada una de las conexiones está diseñada para ser acoplada eléctricamente a un dispositivo sensor, según cualquiera de los ejemplos 1 a 17, y una interconexión eléctrica interna que está diseñada para recibir señales captadas por los dispositivos sensores y para reenviar y/o procesar ¡as señales recibidas. Aunque se han representado y descrito realizaciones especificas en el presente documento, es obvio para el experto medio que una multiplicidad de impiementaciones alternativas y/o equivalentes pueden sustituir a ¡as realizaciones específicas mostradas y descritas, sin apartarse del alcance de la presente divulgación. La presente solicitud pretende abarcar todas las adaptaciones o variaciones de las realizaciones específicas aquí tratadas. Por ¡o tanto, se pretende que esta divulgación esté restringida únicamente por ¡as reivindicaciones y sus equivalentes.