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Die Erfindung betrifft eine Chip-Anordnung, eine Analysevorrichtung, einen Aufnahmebehälter und ein Aufnahmebehältersystem.
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Eine herkömmliche Chip-Anordnung kann beispielsweise einen Chip aufweisen. Der Chip kann beispielsweise einen integrierten Schaltkreis aufweisen, der unter anderem ein Speicherelement aufweisen kann. In dem Speicherelement können Daten gespeichert sein, die beispielsweise spezifische Informationen aufweisen können. Der Chip kann eine Antenne aufweisen, beispielsweise eine monolithisch in den Chip integrierte Antenne. Die in dem Chip integrierte Antenne kann beispielsweise eine Leiterschleife und/oder eine Spule mit einer, zwei oder mehr Wicklungen aufweisen und/oder kann als „Coil on Modul” bezeichnet werden. Der Chip kann beispielsweise ein Kommunikationschip, beispielsweise ein Transponderchip, beispielsweise ein RFID-Transponder, beispielsweise ein RFID-Tag, sein. Die Chip-Anordnung kann beispielsweise eine RFID-Vorrichtung und/oder ein Chipkarte sein.
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Die Antenne kann beispielsweise dazu beitragen, dass ein externes Lese- und/oder Schreibgerät mit dem Chip kommunizieren kann und/oder die Daten des Chips auslesen und/oder die Daten auf den Chip schreiben kann, beispielsweise die Daten in dem Speicherelement speichern kann. Zusätzlich kann der Chip über die Antenne induktiv mit Energie versorgt werden und mit Hilfe der übertragenen Energie kann der Chip betrieben werden. Eine große Reichweite des Chips bei der Datenübertragung, beispielsweise eine Lese- und/oder Schreibdistanz, und/oder eine Reichweiter bei der Energieübertragung kann beispielsweise mit einer bezüglich des Chips externen Booster-Antenne erzielt werden. Die Booster-Antenne kann ein Element der Chip-Anordnung sein. Die Booster-Antenne ist verglichen mit der in dem Chip integrierten Antenne relativ groß. Mehrere Chips mit entsprechenden mehreren Booster-Antennen benötigen daher deutlich mehr Platz als ein Chip mit einer Booster-Antenne.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Chip-Anordnung bereitgestellt, die einfach, kostengünstig und/oder platzsparend ausgebildet werden kann und/oder mittels der eine Kommunikation über eine große Reichweite möglich ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Analysevorrichtung bereitgestellt, die einfach, kostengünstig und/oder platzsparend ausgebildet werden kann und/oder mittels der eine Kommunikation über eine große Reichweite möglich ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen werden ein Aufnahmebehälter und/oder ein Aufnahmebehältersystem bereitgestellt, die jeweils auf einfache Weise ein überwachtes Lagern von Aufnahmeelementen, beispielsweise ein einfaches Dosieren von Medikamenten und/oder ein Überwachen der Einnahme der Medikamente, ermöglichen.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Chip-Anordnung bereitgestellt. Die Chip-Anordnung weist einen ersten Chip auf, der eine monolithisch in den ersten Chip integrierte erste Antenne zur Kommunikation mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät aufweist. Die Chip-Anordnung weist weiter einen zweiten Chip auf, der eine monolithisch in den zweiten Chip integrierte zweite Antenne zur Kommunikation mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät aufweist. Eine Booster-Antenne der Chip-Anordnung ist zum Erhöhen einer Reichweite der ersten Antenne in einem ersten Koppelbereich mit der ersten Antenne gekoppelt und ist zum Erhöhen einer Reichweite der zweiten Antenne in einem zweiten Koppelbereich mit der zweiten Antenne gekoppelt.
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Die Kopplung der ersten Antenne und der zweiten Antenne mit der Booster-Antenne ermöglicht, eine Booster-Antenne zur Kommunikation mit zwei Chips zu verwenden. Dadurch kann auf eine zweite Booster-Antenne zur Kommunikation mit dem zweiten Chip verzichtet werden. Dies kann dazu beitragen, die Chip-Anordnung einfach, kostengünstig und/oder platzsparend ausbilden zu können.
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Die Chips können beispielsweise jeweils einen, zwei oder mehr Sensoren aufweisen. Gegebenenfalls können die Sensoren monolithisch in den entsprechenden Chip integriert sein. Die Chips können beispielsweise jeweils ein Energiespeicherelement, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen. Gegebenenfalls kann das Energiespeicherelement monolithisch in den entsprechenden Chip integriert sein. Die Chips können beispielsweise jeweils ein Energiegewinnungsmodul, beispielsweise eine Solarzelle oder eine Photodiode aufweisen. Gegebenenfalls kann das Energiegewinnungsmodul monolithisch in den entsprechenden Chip integriert sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Booster-Antenne mit der ersten Antenne induktiv gekoppelt. Alternativ oder zusätzlich ist die Booster-Antenne mit der zweiten Antenne induktiv gekoppelt. Alternativ dazu können die erste und/oder die zweite Antenne kapazitiv mit der Booster-Antenne gekoppelt sein. Dies ermöglicht, die entsprechende Antenne ohne elektrisch leitfähige und/oder galvanische Verbindung zu der Booster-Antenne mit der Booster-Antenne zu koppeln.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Chip-Anordnung einen Träger auf, auf dem der erste Chip, der zweite Chip und die Booster-Antenne angeordnet sind. Der Träger kann beispielsweise Kunststoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger kann beispielsweise ein Element einer Chipkarte, eines Aufnahmebehälters oder eines Grundkörpers einer Analysevorrichtung sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Booster-Antenne um einen Bereich, in dem der erste und der zweite Chip angeordnet sind. Dies kann dazu beitragen, die Booster-Antenne besonders groß auszubilden und die Chip-Anordnung dennoch platzsparend auszubilden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Träger eine erste Ausnehmung, in der der erste Chip angeordnet ist, und eine zweite Ausnehmung, in der der zweite Chip angeordnet ist, auf. Der entsprechende Chip kann beispielsweise fest mit der entsprechenden Ausnehmung verbunden sein, beispielsweise mittels eines Haftmittels, beispielsweise eines Klebstoffs oder eines Lotes. Falls beispielsweise der Träger das Element des Grundkörpers der Analysevorrichtung ist, so kann der entsprechende Chip fest in der entsprechenden Ausnehmung angeordnet sei. In die entsprechende Ausnehmung kann dann eine zu analysierende Flüssigkeit gefüllt werden und mittels eines Sensors des Chips analysiert werden. Alternativ dazu kann der entsprechende Chip lose in die entsprechende Ausnehmung gelegt werden. Beispielsweise kann der Chip körperlich mit einem Medikament gekoppelt sein. Falls der Träger das Element des Aufnahmebehälters ist, so kann das Medikament mit dem entsprechenden Chip in die entsprechende Ausnehmung gelegt werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der erste Koppelbereich bei der ersten Ausnehmung ausgebildet und der zweite Koppelbereich ist bei der zweiten Ausnehmung angeordnet. Dass der Koppelbereich bei der entsprechenden Ausnehmung angeordnet ist, kann beispielsweise bedeuten, dass der Koppelbereich in der entsprechenden Ausnehmung angeordnet ist oder dass der Koppelbereich angrenzend an die entsprechende Ausnehmung ausgebildet ist oder dass der Koppelbereich um einen Rand der entsprechenden Ausnehmung herum und/oder in einem Material des Trägers nahe bei der entsprechenden Ausnehmung eingebettet ist.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Booster-Antenne um den ersten Koppelbereich und um den zweiten Koppelbereich herum.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Booster-Antenne ein elektrisch leitfähiges Material auf, das auf den Träger gedruckt ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrisch leitfähige Material Kupfer, Silber, Gold, Platin und/oder Aluminium aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Chip-Anordnung eine erste Detektionsantenne auf, die in dem ersten Koppelbereich angeordnet ist, die elektrisch mit der Booster-Antenne gekoppelt ist und über die die Booster-Antenne mit der ersten Antenne gekoppelt ist. Die Chip-Anordnung weist weiter eine zweite Detektionsantenne auf, die in dem zweiten Koppelbereich angeordnet ist, die elektrisch mit der Booster-Antenne gekoppelt ist und über die die Booster-Antenne mit der zweiten Antenne gekoppelt ist.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Chip-Anordnung mehr als zwei Chips, beispielsweise drei, vier oder mehr, auf. Die Chips weisen jeweils eine monolithisch in den entsprechenden Chip integrierte Antenne zur Kommunikation mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät auf. Die Booster-Antenne ist zum Erhöhen der Reichweiten der entsprechenden Antennen in entsprechenden Koppelbereichen mit den entsprechenden Antennen gekoppelt.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Analysevorrichtung, beispielsweise die im vorhergehenden erwähnte Analysevorrichtung, zum Ermitteln mindestens einer Eigenschaft von Flüssigkeiten bereitgestellt. Die Analysevorrichtung weist die Chip-Anordnung auf. Die erste Ausnehmung ist zum Aufnehmen einer ersten Flüssigkeit und die zweite Ausnehmung ist zum Aufnehmen einer zweiten Flüssigkeit ausgebildet. Der erste Chip ist derart bei der ersten Ausnehmung angeordnet, dass mittels des ersten Chips die Eigenschaft der ersten Flüssigkeit ermittelbar ist. Der zweite Chip ist derart bei der zweiten Ausnehmung angeordnet, dass mittels des zweiten Chips die Eigenschaft der zweiten Flüssigkeit ermittelbar ist. Die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit können gleiche oder verschiedene Eigenschaften, beispielsweise chemische Eigenschaften, aufweisen. Die Flüssigkeiten können beispielsweise Blut sein und/oder die Eigenschaften können beispielsweise Blutzuckerwerte sein. Die Chips können beispielsweise entsprechende Sensoren zum Analysieren der Flüssigkeiten aufweisen. Die Sensoren können beispielsweise monolithisch in den Chips integriert sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Aufnahmebehälter bereitgestellt, der den Träger und die Booster-Antenne aufweist. Der Träger weist die erste Ausnehmung zum Aufnehmen des ersten Aufnahmeelements und mindestens die zweite Ausnehmung zum Aufnehmen des zweiten Aufnahmeelements auf. Die Booster-Antenne ist auf dem Träger ausgebildet und erstreckt sich um die erste Ausnehmung und um die zweite Ausnehmung herum. Der Aufnahmebehälter kann auf einfache Weise ein überwachtes Lagern der Aufnahmeelemente ermöglichen. Der Aufnahmebehälter und die Aufnahmeelemente bilden ein Aufnahmesystem. Der Aufnahmebehälter kann beispielsweise ein Medikamentenbehälter sein und/oder die Aufnahmeelemente können beispielsweise Medikamente sein. Gegebenenfalls kann mittels des Medikamentenbehälters ein Dosieren und/oder Einnehmen von Medikamenten einfach überwacht werden. Der Medikamentenbehälter und die Medikamente bilden ein Medikamentensystem.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Aufnahmebehälter eine erste Detektionsantenne und eine zweite Detektionsantenne auf. Die erste Detektionsantenne ist in der ersten Ausnehmung angeordnet und ist mit der Booster-Antenne gekoppelt. Die zweite Detektionsantenne ist bei der zweiten Ausnehmung angeordnet und ist mit der Booster-Antenne gekoppelt. Die Detektionsantennen können jeweils beispielsweise induktiv oder kapazitiv mit der entsprechenden Antenne gekoppelt sein. Die Detektionsantennen können dazu beitragen, eine Kopplung zwischen der Booster-Antenne und der entsprechenden Antenne des Chips zu verbessern.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Aufnahmebehältersystem bereitgestellt, das den Aufnahmebehälter und das erste Aufnahmeelement und mindestens das zweite Aufnahmeelement aufweist. Das erste Aufnahmeelement weist den ersten Chip mit der ersten Antenne auf und das zweite Aufnahmeelement weist den zweiten Chip mit der zweiten Antenne auf. Die Booster-Antenne ist mit der ersten Antenne gekoppelt, wenn das erste Aufnahmeelement mit dem ersten Chip in der ersten Ausnehmung angeordnet ist. Die Booster-Antenne ist mit der zweiten Antenne gekoppelt, wenn das zweite Aufnahmeelement mit dem zweiten Chip in der zweiten Ausnehmung angeordnet ist. Das Aufnahmebehältersystem ermöglicht, zu überprüfen, ob die Aufnahmeelemente in der entsprechenden Ausnehmung und damit in der richtigen Ausnehmung angeordnet sind, ob die Anzahl der Aufnahmeelemente in den Ausnehmungen richtig sind, ob die Aufnahmeelemente rechtzeitig aus den Ausnehmungen entnommen werden und/oder ob die entsprechenden Aufnahmeelemente noch haltbar sind, wobei die dafür notwendigen Informationen über die Aufnahmeelemente in Form von Daten in entsprechenden Speicherelementen auf den entsprechenden Chips gespeichert sind.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen weist das Aufnahmebehältersystem einen elektronischen Schaltkreis zum Kommunizieren mit dem ersten Chip und/oder mit dem zweiten Chip auf. Der elektronische Schaltkreis des Aufnahmebehältersystems kommuniziert über die Booster-Antenne und die erste Antenne mit dem ersten Chip und/oder über die Booster-Antenne und die zweite Antenne mit dem zweiten Chip. Ferner kann der elektronische Schaltkreis des Aufnahmebehältersystems mit einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einer optischen und/oder akustischen Anzeigeeinheit gekoppelt sein, damit die richtige oder falsche Anwendung der Aufnahmeelemente, beispielsweise der Medikamente, angezeigt werden kann. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der elektronische Schaltkreis des Aufnahmebehältersystems auf oder in dem Träger des Aufnahmebehälters angeordnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Chip-Anordnung;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Aufnahmebehälters;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eine Analysevorrichtung;
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4 ein Ausführungsbeispiel einer Booster-Antenne;
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5 ein Ausführungsbeispiel einer Booster-Antenne;
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6 ein Ausführungsbeispiel einer Booster-Antenne;
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7 ein Ausführungsbeispiel einer Booster-Antenne.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter anderem eine Booster-Antenne bereitgestellt. Verschiedene Ausführungsbeispiele ermöglichen es, sehr kleine Kommunikationsmodule und/oder Chips mittels induktiver oder kapazitiver Kopplung auszulesen. Verschiedene Ausführungsbeispiele weisen einen einfachen Aufbau der induktiven Antennen der Chips und/oder der Chip-Kapazitätsflächen auf, weshalb es nicht erforderlich ist, Optimierungsvorgänge an dem Substratmaterial, beispielsweise Silizium, durchzuführen.
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Die induktiven Antennen bzw. Chip-Kapazitätsflächen können in verschiedenen Ausführungsbeispielen mittels einer induktiven bzw. kapazitiven Kopplung mit einer größeren Antennenstruktur verbunden sein, die den konventionellen Einsatz des entsprechenden Chips als RFID-Transponder und/oder RFID-Tag ermöglicht. Dadurch kann ein breitbandiges Signal, in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Signal im Wesentlichen jeder Frequenz, eingespeist werden und somit jede Art von Booster-Antenne eingesetzt werden.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Chipanordnung 10. Die Chipanordnung 10 weist einen ersten Chip 14 auf, der eine monolithisch in den ersten Chip 14 integrierte erste Antenne 16 aufweist. Die erste Antenne 16 dient zur Kommunikation des ersten Chips 14 mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät. Der erste Chip 14 kann beispielsweise einen RFID-Transponder und/oder einen RFID-Tag bilden. Die Chipanordnung 10 weist weiter einen zweiten Chip 18 auf, der eine monolithisch in den zweiten Chip 18 integrierte zweite Antenne 20 aufweist. Die zweite Antenne 20 dient zur Kommunikation des zweiten Chips 18 mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät, beispielsweise dem externen Lese- und/oder Schreibgerät, das mit dem ersten Chip 14 kommuniziert.
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Optional kann die Chipanordnung 10 einen oder mehr weitere Chips aufweisen, die jeweils eine monolithisch in den entsprechenden Chip integrierte Antenne aufweisen. Die entsprechenden Antennen dienen zur Kommunikation des entsprechenden Chips mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät, beispielsweise dem externen Lese- und/oder Schreibgerät, das mit dem ersten Chip 14 kommuniziert.
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Die Chipanordnung 10 weist eine Booster-Antenne 22 auf. Die Booster-Antenne 22 ist mit der ersten Antenne 16 und mit der zweiten Antenne 20 gekoppelt. Die Booster-Antenne 22 kann beispielsweise in einem ersten Koppelbereich 24 mit der ersten Antenne 16 des ersten Chips 14 gekoppelt. Die Booster-Antenne 22 kann beispielsweise in einem zweiten Koppelbereich 28 mit der zweiten Antenne 20 des zweiten Chips 18 gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Booster-Antenne 22 mit der ersten Antenne 16 und/oder mit der zweiten Antenne 20 induktiv gekoppelt sein. Alternativ dazu können der erste Chip 14 und/oder der zweite Chip 18 je einen Kondensator mit entsprechenden Kondensatorplatten aufweisen, so dass eine kapazitive Kopplung mit der Booster-Antenne 22 möglich ist. Die Booster-Antenne 22 dient zum Erhöhen der Reichweite der ersten Antenne 16 und/oder der Reichweite der zweiten Antenne 20.
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Optional können die Chips 14, 18 je ein Energiespeicherelement, beispielsweise eine Batterie und/oder einen Akkumulator, je ein Energiegewinnungsmodul, beispielsweise eine Photodiode und/oder eine Solarzelle, beispielsweise zum elektrischen Aufladen des Energiespeicherelements, und/oder einen Sensor aufweisen. Der Sensor kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Temperatur, einen Druck oder einen Anteil eines Stoffes in einer Flüssigkeit oder einem Gas zu erfassen.
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Die beiden Chips 14, 18 nutzen die eine gemeinsame Booster-Antenne 22 zur Kommunikation mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät. Das externe Lese- und/oder Schreibgerät kann beispielsweise ein RFID-Lese- und/oder Schreibgerät sein. Die Chipanordnung 10 kann beispielsweise Teil einer Chipkarte, eines Aufnahmebehälters oder einer Analysevorrichtung sein.
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Die Chipanordnung 10 kann beispielsweise einen Träger 12 aufweisen, auf dem der erste Chip 14 und der zweite Chip 18 angeordnet sein können. Alternativ oder zusätzlich kann die Booster-Antenne 22 auf dem Träger 12 angeordnet sein. Die Booster-Antenne 22 kann beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin und/oder Aluminium, oder eine Legierung, die eines oder mehrere der genannten Materialien aufweist. Das elektrisch leitfähige Material der Booster-Antenne 22 kann beispielsweise auf dem Träger 12 ausgebildet werden, indem das elektrisch leitfähige Material auf den Träger 12 gedruckt wird, beispielsweise mittels Rakelns, Siebdruck oder in einem Ink-Jet-Druckverfahren.
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In dem ersten Koppelbereich 24 kann beispielsweise eine erste Detektionsantenne 26 ausgebildet sein. In dem zweiten Koppelbereich 28 kann beispielsweise eine zweite Detektionsantenne 30 ausgebildet sein. Die erste Detektionsantenne 26 und die zweite Detektionsantenne 30 können jeweils elektrisch und/oder galvanisch mit der Booster-Antenne 22 gekoppelt sein. Alternativ dazu können die Detektionsantennen 26, 30 jeweils induktiv mit der Booster-Antenne 22 gekoppelt sein. Die erste Detektionsantenne 26 dient zum Kommunizieren der ersten Antenne 16 mit der Booster-Antenne 22. Die zweite Detektionsantenne 30 dient zum Kommunizieren der zweiten Antenne 20 mit der Booster-Antenne 22. In 1 sind die Detektionsantennen 26, 30 als Spule ausgebildet und weisen nur je eine Wicklung auf. Alternativ dazu können die Detektionsantennen 26, 30 jedoch jeweils auch zwei, drei oder mehr Wicklungen aufweisen.
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Anschaulich kann es sich bei der Booster-Antenne 22 um einen Resonanzkreis handeln. Bei diesem kann eine große Leiterschleife zum induktiven Einkoppeln von Energie verwendet werden. Um einen so genannten Boostereffekt zu erzielen, kann für jeden Chip 14, 18 je ein kleiner Teil der Leiterschleife, beispielsweise die erste bzw. zweite Detektionsantenne 26, 30, so ausgeprägt sein, dass dieser den entsprechenden Chip 14, 18 im Wesentlichen umschließt. Mittels der Detektionsantennen 26, 30 wird eine induktive Kopplung gebildet, in diesem Fall mit den Antennen 16, 20, so dass mittels dieser induktiven Kopplung eine Kommunikation mit dem entsprechenden Chip 14, 18 möglich ist. Durch die geometrische Nähe der Antennen 16, 20 und je einem Teil der Leiterschleife, d. h. der entsprechenden Detektionsantenne 26, 30, wird eine sehr gute Kopplung erreicht. Allgemein gilt: je ähnlicher und umso näher die Leiterschleifen zueinander sind, desto besser ist deren induktive Kopplung.
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Beispielsweise kann die Booster-Antenne 22 mittels eines Resonanzkreises gebildet sein, der einerseits eine erste induktive Kopplung mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät und andererseits eine zweite induktive Kopplung mit je einer der Antennen 16, 20 bereitstellt. Der große Teil der Leiterschleife kann einen ersten Induktor aufweisen, der eine erste (große) Induktivität aufweist, einen Kondensator, sowie einen ohmschen Widerstand, und stellt eine induktive Kopplung mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät bereit. Der kleinere Teil der Leiterschleife, also eine der Detektionsantennen 26, 30, weist einen zweiten Induktor auf, der eine zweite Induktivität aufweist, und stellt eine induktive Kopplung mit der entsprechenden Antenne 16, 20 bereit.
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Bei einem kapazitiv ausgelegten Chip 14, 18 kann der Chip 14, 18 zwischen zwei Teilen der Booster-Antenne 22 angeordnet sein und mit dieser kapazitiv gekoppelt sein. Die Booster-Antenne kann also anschaulich den Chip 14, 18 umschließen und es wird beispielsweise ein Serienschwingkreis gebildet, beispielsweise ein RFID(engl.: radio frequency identification, Funkfrequenzidentifikation)-Serienschwingkreis.
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Jeder der Chips 14, 18 kann ein Chip-Substrat, beispielsweise ein Wafersubstrat, aufweisen. Das Chip-Substrat kann aus einem oder mehreren Halbleitermaterialien hergestellt sein, beispielsweise Silizium, Germanium, ein oder mehrere Halbleitermaterialien der Hauptgruppen III bis V oder dergleichen, oder aus einem oder mehreren Polymeren, obwohl in anderen Ausführungsbeispielen andere geeignete Materialien ebenfalls verwendet werden können. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chip-Substrat aus Silizium (dotiert oder und dotiert) hergestellt sein, in alternativen Ausführungsbeispielen kann das Chip-Substrat ein Silizium-auf-Isolator (silicon on insulator (SOI)) Substrat sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Chip-Substrat vorgesehen sein, beispielsweise ein Halbleiterverbundmaterial wie beispielsweise Gallium-Arsenid (GaAs), Indium-Phosphid (InP), aber auch jedes geeignete ternäre oder quaternäre Halbleiterverbundmaterial wie beispielsweise Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs).
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Auf dem Chip-Substrat kann eine nicht dargestellte Verdrahtungsstruktur aufgebracht sein mit einer Metallisierungsebene oder mit mehreren Metallisierungsebenen, wobei zwischen den Metallisierungsebenen so genanntes Zwischendielektrikum (beispielsweise ein Oxid, beispielsweise Siliziumoxid, ein Nitrid, beispielsweise Siliziumnitrid, oder ein low-k-Dielektrikum oder ein high-k-Dielektrikum) vorgesehen sein kann. Die mehreren Metallisierungsebenen können mittels eines oder mehrerer Kontaktlöcher miteinander elektrisch leitend verbunden sein. In dem Chip-Substrat (alternativ allerdings auch (vollständig oder teilweise) in der Verdrahtungsstruktur), kann beispielsweise ein nicht dargestellter Gleichrichterschaltkreis (beispielsweise implementiert in Form einer Vollbrückenschaltung oder einer Halbbrückenschaltung) ausgebildet sein. Der Gleichrichterschaltkreis kann ferner ein Gleichrichterschaltkreis sein, der eingerichtet ist zum Gleichrichten (allgemein zum Verarbeiten) von Breitband-Signalen, anders ausgedrückt von Signalen über einen großen Frequenzbereich. Die Verdrahtungsstruktur und/oder der Gleichrichterschaltkreis können Teil eines oder mehrerer elektronischer Schaltkreise des entsprechenden Chips 14, 18 sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektronische Schaltkreis eines der Chips 14, 18 zumindest teilweise in dem Chip-Substrat des entsprechenden Chips 14, 18 ausgebildet sein.
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Der Gleichrichterschaltkreis kann dazu eingerichtet sein, ein beispielsweise mittels des externen Lese- und/oder Schreibgeräts von extern zugeführtes elektrisches Feld, das mittels der entsprechenden Antenne 16, 20 oder mittels eines entsprechenden nicht dargestellten Kondensators aufgenommen (anders ausgedruckt empfangen) wird, zu empfangen und die somit empfangene Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichzurichten. Die gleichgerichtete Spannung kann an einem Ausgang des Gleichrichterschaltkreises bereitgestellt werden.
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Der Gleichrichterschaltkreis kann eingerichtet sein zum Verarbeiten von Signalen in einem Frequenzbereich von mindestens 25% relativ zu einer vorgegebenen Trägerfrequenz, beispielsweise in einem Frequenzbereich von mindestens 30%, beispielsweise von mindestens 35%, beispielsweise von mindestens 40%, beispielsweise von mindestens 45%, beispielsweise von mindestens 50%, beispielsweise von mindestens 55%, beispielsweise von mindestens 60%, beispielsweise von mindestens 65%, beispielsweise von mindestens 70%, beispielsweise von mindestens 75%, beispielsweise von mindestens 80%, beispielsweise von mindestens 85%, beispielsweise von mindestens 90%, beispielsweise von mindestens 95%, beispielsweise von mindestens 100% oder mehr. Die Trägerfrequenz kann in einem Bereich von ungefähr 13,56 MHz (HF-Standard) oder von ungefähr 433 MHz oder von ungefähr 868 MHz oder von ungefähr 2,4 GHz (UHF-Standard) liegt. Das Signal mit der Trägerfrequenz kann beispielsweise zur Energieversorgung des entsprechenden Chips 14, 18 verwendet werden und ein auf die Trägerfrequenz aufmoduliertes Signal kann zur (bidirektionale) Kommunikation mit dem Chip 14, 18, beispielsweise mittels Lastmodulation, eingesetzt werden.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Gleichrichterschaltkreis eingerichtet sein zum Verarbeiten von Signalen in einem Frequenzbereich von größer 100 MHz (beispielsweise von größer 200 MHz, 300 MHz, 400 MHz, 500 MHz, 600 MHz, 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1 GHz, 1,5 GHz, 2 GHz, oder noch größer) um eine Trägerfrequenz (natürlich jeweils abhängig von der Trägerfrequenz), beispielsweise in eine Frequenzrichtung (beispielsweise einen Frequenzbereich größer oder kleiner als die Trägerfrequenz) oder in beide Frequenzrichtung (beispielsweise einen Frequenzbereich größer und kleiner als die Trägerfrequenz) ausgehend von der Trägerfrequenz.
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Der Gleichrichterschaltkreis kann derart eingerichtet sein, dass er keine AC Kopplung aufweist und anfängt ab 0 Hz zu arbeiten, und er kann eingerichtet sein, Signale mit einer Frequenz bis zu einer maximalen Schaltfrequenz der Transistoren (beispielsweise Metalloxid-Halbleiter-Transistoren (MOS, engl.: metal Oxide semiconductor), beispielsweise PMOS-Transistoren und/oder NMOS-Transistoren) des Gleichrichterschaltkreises zu verarbeiten.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Chipanordnung 10, bei dem die Chipanordnung 10 beispielsweise als Element eines Aufnahmebehälters 31 ausgebildet ist. Der Aufnahmebehälter 31 weist den Träger 12 auf. In dem Träger 12 können beispielsweise eine erste Ausnehmung 32, eine zweite Ausnehmung 34, eine dritte Ausnehmung 36 und eine vierte Ausnehmung 38 ausgebildet sein. Ferner kann der Aufnahmebehälter 31 einen 2 nicht dargestellten Deckel aufweisen, mittels dessen die Ausnehmungen 32 bis 38 beispielsweise selektiv verschließbar sind. Der Aufnahmebehälter 31 kann als Vorrichtung zum Sortieren von Briefen oder als Medikamentenbehälter dienen.
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Die Booster-Antenne 22 kann sich beispielsweise um einen äußeren Rand des Trägers 12 des Aufnahmebehälters 31 erstrecken. Beispielsweise kann sich die Booster-Antenne 22 um die Ausnehmung 32 bis 38 herum erstrecken.
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Bei der ersten Ausnehmung 32 kann beispielsweise die erste Detektionsantenne 26 ausgebildet sein. Dass die erste Detektionsantenne 26 bei der ersten Ausnehmung 32 angeordnet ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die erste Detektionsantenne in der ersten Ausnehmung 32 angeordnet ist oder dass die erste Detektionsantenne 26 angrenzend an die erste Ausnehmung 32 ausgebildet ist oder dass die erste Detektionsantenne 26 nahe bei der ersten Ausnehmung 32, beispielsweise um einen Rand der ersten Ausnehmung 32 herum und/oder in einem Material des Trägers 12 nahe der ersten Ausnehmung 32 eingebettet ist. Nahe der zweiten Ausnehmung 34, der dritten Ausnehmung 36 und/oder der vierten Ausnehmung 38 können die in 2 nicht dargestellte entsprechende zweite Detektionsantenne 30 bzw. eine nicht dargestellte dritte Detektionsantenne und/oder eine nicht dargestellte vierte Detektionsantenne ausgebildet sein.
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Die Ausnehmungen 32 bis 38 können beispielsweise dazu verwendet werden, einzelne Aufnahmeelemente, beispielsweise Briefe oder Medikamente, beispielsweise Tabletten und/oder Pillen aufzunehmen. Beispielsweise kann eine Dosierung der Medikamente mit Hilfe des Aufnahmebehälters 31 verbessert und/oder erleichtert werden. Beispielsweise können in der ersten Ausnehmung 32 die Medikamente angeordnet werden, die morgens eingenommen werden müssen, in der zweiten Ausnehmung 34 können die Medikamente angeordnet werden, die mittags eingenommen werden müssen, in der dritten Ausnehmung 36 können die Medikamente angeordnet werden, die abends eingenommen werden müssen und in der vierten Ausnehmung 38 können die Medikamente angeordnet werden, die nachts eingenommen werden müssen.
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Die Aufnahmeelemente, die in den Ausnehmungen 32 bis 38 angeordnet werden können, können beispielsweise Chips, insbesondere RFID-Transponder Chips, wie beispielsweise den ersten Chip 14 und/oder den zweiten Chip 18 aufweisen. Beispielsweise kann ein erstes Medikament den ersten Chip 14 und ein zweites Medikament kann den zweiten Chip 18 aufweisen. Falls ein Medikament, beispielsweise das erste Medikament mit dem ersten Chip 14 in der ersten Ausnehmung 32 angeordnet ist, so kann ein externes Lese- und/oder Schreibgerät mit dem ersten Chip 14 über die Booster-Antenne 22, die erste Detektionsantenne 26 und die erste Antenne 16 des Chips 14 kommunizieren. Beispielsweise kann so das externe Lese- und/oder Schreibgerät feststellen, ob das erste Medikament überhaupt in der ersten Ausnehmung 32 angeordnet ist. Falls das erste Medikament in der ersten Ausnehmung 32 angeordnet ist, so kann das externe Lese- und/oder Schreibgerät dies erkennen, und kann beispielsweise Daten auslesen, die auf dem ersten Chip 14 gespeichert sind, beispielsweise in einem nicht dargestellten Speicherelement des ersten Chips 14.
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Die Daten können beispielsweise Informationen umfassen, die sich beispielsweise auf den ersten Chip 14 und/oder auf das erste Medikament beziehen können. Die Informationen können sich beispielsweise auf eine Dosierungsvorschrift, ein Verfallsdatum, und/oder auf Inhaltsstoffe des ersten Medikaments beziehen. Auf diese Weise kann mittels des externen Lese- und/oder Schreibgeräts überprüft werden, ob die richtigen Medikamente in der richtigen Ausnehmung angeordnet sind und/oder ob die richtigen Medikamente zum richtigen Zeitpunkt entnommen werden und/oder ob die richtige Anzahl von Medikamenten in den Ausnehmungen angeordnet und dann wieder zur rechten Zeit entnommen wird. Falls die Aufnahmeelemente Briefe sind, so können die Daten beispielsweise eine Absenderadresse und/oder eine Empfängeradresse aufweisen.
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Das erste und das zweite Medikament können beispielsweise unterschiedliche Medikamente sein. Alternativ dazu können das erste Medikament und das zweite Medikament das gleiche Medikament sein, beispielsweise verschiedene Pillen und/oder Tabletten mit den gleichen Wirkstoffen.
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Der Aufnahmebehälter und die Aufnahmeelemente bilden ein Aufnahmebehältersystem. Der Medikamentenbehälter und die Medikamente bilden ein Medikamentensystem.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Analysevorrichtung 39 zum Ermitteln mindestens einer Eigenschaft von Flüssigkeiten. Die Analysevorrichtung 39 kann beispielsweise die Chipanordnung 10 aufweisen. Insbesondere kann die Analysevorrichtung 39 den ersten Chip 14, den zweiten Chip 18 und einen dritten Chip 40 aufweisen. Dementsprechend kann die Analysevorrichtung 39 den ersten Koppelbereich 24, den zweiten Koppelbereich 28 und zur Kopplung der Booster-Antenne 22 mit dem dritten Chip 40 einen dritten Koppelbereich 42 aufweisen. Die Chips 14, 18, 40 können in den entsprechenden Koppelbereichen 24, 28, 42 mit der einen Booster-Antenne 22 gekoppelt sein.
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Darüber hinaus kann die Analysevorrichtung 39 den Träger 12 aufweisen, in dem die erste Ausnehmung 32, die zweite Ausnehmung 34 und die dritte Ausnehmung 36 ausgebildet sind. Der Träger 12 kann beispielsweise einen Grundkörper der Analysevorrichtung 39 bilden. Die Booster-Antenne 22 kann sich beispielsweise um die Ausnehmungen 32 bis 34 herum, beispielsweise entlang eines Randes des Trägers 12 der Analysevorrichtung 39 herum erstrecken.
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Die Analysevorrichtung 39 weist einen ersten Behälter 50, einen zweiten Behälter 52 und einen dritten Behälter 54 auf. Der erste Behälter 50 kann beispielsweise über der ersten Ausnehmung 32 angeordnet sein, der zweite Behälter 52 kann beispielsweise über der zweiten Ausnehmung 34 angeordnet sein und/oder der dritte Behälter 54 kann beispielsweise über der dritten Ausnehmung 34 angeordnet sein.
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In der ersten Ausnehmung 32 kann beispielsweise der erste Chip 14 fest angeordnet sein. In der zweiten Ausnehmung 34 kann beispielsweise der zweite Chip 18 fest angeordnet sein und/oder in der dritten Ausnehmung 36 kann beispielsweise der dritte Chip 40 fest angeordnet sein. Die Chips 14, 18, 40 können beispielsweise fest mit dem Träger 12 gekoppelt sein, beispielsweise können die Chips 14, 18, 40 an dem Träger 12 festgeklebt sein, und zwar in den entsprechenden Ausnehmungen 32, 34, 36. Die Chips 14, 18, 40 können beispielsweise je einen Sensor zum Erfassen einer Eigenschaft einer oder mehrerer Flüssigkeiten aufweisen. Beispielsweise kann mit Hilfe des entsprechenden Sensors ein Gehalt eines vorgegebenen Stoffes in einer Flüssigkeit erkannt werden. Beispielsweise kann mittels je eines der Sensoren ein Blutzuckergehalt im Blut ermittelt werden, wobei Blut dann die Flüssigkeit ist und der Blutzuckergehalt die Eigenschaft der Flüssigkeit ist.
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Die Flüssigkeit oder zwei, drei oder mehr Flüssigkeiten können in dem ersten Behälter 50, dem zweiten Behälter 52 bzw. in dem dritten Behälter 54 angeordnet oder eingefüllt sein. Die Flüssigkeiten in den Behältern 50 bis 54 können über die entsprechenden Ausnehmungen 32 bis 34 zu den entsprechenden Chips 14, 18, 40 geleitet und dort mittels der Chips 14, 18, 40 analysiert werden.
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In den 4 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen der Booster-Antenne 22 gezeigt. In den Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 7 sind jeweils nur der erste Koppelbereich 24 und der erste Chip 14 dargestellt. Tatsächlich können jedoch der zweite Chip 18 und der zweite Koppelbereich 28 und optional weitere Chips dementsprechend auch entsprechende weitere Koppelbereiche ausgebildet und/oder angeordnet sein.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Booster-Antenne 22, bei dem diese als Ultrahochfrequenz(UHF)-Antenne, beispielsweise als Dipol, ausgebildet ist und kapazitiv mit dem ersten Chip 14 gekoppelt ist.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Booster-Antenne 22, bei dem die Booster-Antenne 22 als UHF-Antenne, beispielsweise als Dipol, ausgebildet ist und induktiv, beispielsweise über die erste Detektionsantenne 26, mit dem ersten Chip 14 gekoppelt ist.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Booster-Antenne 22, bei dem die Booster-Antenne 22 als Hochfrequenz(HF)-Antenne, beispielsweise als Spule, ausgebildet ist und kapazitiv mit dem ersten Chip 14 gekoppelt ist. Dazu kann die Booster-Antenne 22 einen Kondensator aufweisen, der eine erste Kondensatorplatte 60 und eine zweite Kondensatorplatte 62 aufweist, zwischen denen der erste Chip 14 angeordnet ist.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Booster-Antenne 22, bei dem die Booster-Antenne 22 als HF-Antenne ausgebildet ist, beispielsweise als Spule, und induktiv, beispielsweise über die erste Detektionsantenne 26, mit dem ersten Chip 14 gekoppelt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die Grundprinzipien der in den 4 bis 7 gezeigten Booster-Antenne 22 auf die Chip-Anordnung 10 gemäß 1, den Aufnahmebehälter 31 gemäß 2 und/oder die Analysevorrichtung 39 gemäß 3 übertragen werden. Ferner kann die Chipanordnung 10 gemäß 1 die Ausnehmung 32, 34, 36 und/oder 38 gemäß 2 aufweisen. Ferner können die in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele zwei, drei oder mehr Chips und/oder entsprechende Koppelbereiche und/oder entsprechende Ausnehmungen und/oder entsprechende Detektionsantennen aufweisen. Ferner können die Detektionsantennen 26, 30 bei allen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein und/oder bei allen Ausführungsbeispielen ein, zwei, drei oder mehr Wicklungen aufweisen. Ferner kann bei allen Ausführungsbeispielen die Booster-Antenne 22 außerhalb der Detektionsantennen 26, 30 ein, zwei, drei oder mehr Wicklungen aufweisen. Ferner können mehr als zwei Chips, beispielsweise drei, vier oder mehr, angeordnet sein, die jeweils eine monolithisch in den entsprechenden Chip integrierte Antenne zur Kommunikation mit dem externen Lese- und/oder Schreibgerät aufweisen. Gegebenenfalls ist die Booster-Antenne zum Erhöhen der Reichweiten der entsprechenden Antennen in entsprechenden Koppelbereichen mit den entsprechenden Antennen gekoppelt.
