أجهزة التشخيص الجزيئي ويصغر مع تقدم تقنيات التصغير. هناك اهتمام متزايد في مجال البحث على منصات جهاز الاستشعار البيولوجي المنمنمة. التصغير ضروري لرصد الفسيولوجية في الجسم الحي ، المصفوفات متعددة الاستشعار خصوصية ، ونقل أجهزة الاستشعار وأحجام عينة مصغرا. أجهزة الاستشعار التقليدية ضرورة التعبئة والتغليف واسعة ، والتواصل الالكترونية المعقدة والصيانة المنتظمة. ويمكن خفض هذه العوائق عن طريق استخدام الأجهزة الإلكترونية التي تعمل على دمج ممس والهياكل على رقائق الميكرو ميكانيكية. وقد استخدمت Microcantilevers للاستشعار عن الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. لديهم أيضا تطبيقات واسعة في ميدان الطب ، وتحديدا لفحص الأمراض ، والكشف عن الطفرات نقطة مراقبة الجلوكوز في الدم والكشف عن عوامل الأسلحة الكيماوية والبيولوجية. هذه المجسات العديد من المزايا أكثر من التقنيات التحليلية التقليدية من حيث حساسية عالية وتكلفة منخفضة ، والإجراءات بسيطة ، وانخفاض متطلبات الحليلة (في ميكرولتر) ، والإجراءات غير الخطرة والاستجابة السريعة. وعلاوة على ذلك ، تم تطوير هذه التكنولوجيا في السنوات القليلة الماضية لتصنيع واستخدام تطبيقات الاستشعار عن بعد لnanocantilevers ، وبذلك يرتفع إلى نظم كال nanoelectromechani (NEMS). وزاد هذا التطور حساسية تصل إلى حد بقدر ما يمكن للباحثين الآن تصور عملية فرز الجزيئات. مع قدرة إنتاجية عالية من التحليل والكشف من analytes حساسة جدا ، وهذه التكنولوجيا تبشر هائلة بالنسبة للجيل المقبل من أجهزة الاستشعار المنمنمة وحساسة للغاية. كشف الحساسة الشامل Microcantilevers A microcantilever هو الجهاز الذي يمكن أن تكون بمثابة جهاز استشعار الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية عن طريق الكشف عن التغيرات في وتيرة ناتئ الانحناء أو الذبذبات. فهو نظيره المنمنمة من مجلس الغوص التي تتحرك صعودا وهبوطا على فترات منتظمة. هذه الحركة هي التغييرات عندما كثف تحديدا كتلة معينة من حليلة على سطحه مشابهة لخطوات التغيير عند شخص على لوحة الغوص. بل هي microcantilevers مليون مرة أصغر من مجلس الغوص في ميكرون ذات أبعاد وأشكال مختلفة كما هو مبين في الشكل 1.  الشكل 1. أنواع مختلفة من microcantilevers (عرض أعلى) (أ) مستطيل (ب) مزدوجة أرجل (ج) الثلاثي. الجزيئات كثف على microcantilever تسبب تغيرات تردد الذبذبات وانحراف من microcantilever. ويمكن قياس اللزوجة والكثافة ، ومعدل التدفق عن طريق الكشف عن التغيرات في وتيرة الذبذبات. طريقة أخرى لاكتشاف الجزيئية الامتزاز هو انحراف عن طريق قياس للتعزية بسبب الإجهاد الامتزاز على جانب واحد فقط من ناتئ. اعتمادا على طبيعة الروابط الكيميائية للجزيء ، يمكن أن يكون انحراف صعودا أو هبوطا. Biochips مع أنظمة الكشف الميكانيكي عادة ما تستخدم المواد microcantilever ثنائية (مثل الاتحاد الافريقي ، سي) الحزم باعتبارها عناصر الاستشعار عن بعد. وهي مغلفة عادة الجانب الاتحاد الافريقي مع مستقبلات معينة. على الملزم للالحليلة (مثلا الجزيئات البيولوجية ، مثل البروتينات أو العوامل البيولوجية) مع مستقبلات ، هو إما باردة أو مستقبلات سطح بالارتياح. هذا يؤدي إلى تشتيت microcantilever ، وعادة في نانومتر ، والتي يمكن قياسها باستخدام التقنيات البصرية. الانحراف يتناسب مع تركيز الحليلة. وقد تم توظيف هذا المفهوم في فحص بعض الأمراض مثل السرطان والكشف عن مادة كيميائية معينة وعوامل الحرب البيولوجية. طرق الكشف عن Microcantilever الإمالة الكشف عن الأسلوب الإمالة Piezoresistive الأسلوب piezoresistive [6-8] ينطوي على التضمين لمادة piezoresistive بالقرب من السطح العلوي للناتئ لتسجيل التغيير التي تحدث في الضغط على سطح ناتئ. كما microcantilever ينحرف ، أنها تعبر عن تغير الضغط التي سيتم تطبيقها على سلالة piezoresistor ، مما يسبب تغيرا في المقاومة التي يمكن قياسها من خلال الوسائل الإلكترونية. الاستفادة من الأسلوب piezoresistive هو أنه يمكن لنظام متكامل على رقاقة قراءات. العيب هو أن القرار انحراف عن النظام قراءات piezoresistive نانومتر واحد فقط مقارنة مع واحد من قبل آنغستروم طريقة الكشف الضوئية. وثمة عيب آخر مع الأسلوب هو أن piezoresistor يجب أن تكون جزءا لا يتجزأ من ناتئ. تلفيق ناتئ من هذا القبيل مع هيكل مركب أكثر تعقيدا. يجب أن تكون المواد المترجمة piezoresistor في شعاع وعلى مقربة من سطح واحد للتعزية وقت ممكن للحساسية قصوى. نوع من المنشطات المستخدمة لتصنيع المواد piezoresistive هو عامل مهم. معامل piezoresistive من نوع N - السيليكون هو أكبر من ذلك لنوع ف. المقاومة لتغييرات جوهرية piezoresistive عندما يتم تطبيق الضغط عليه. يمكن كتابة التغيير النسبي في المقاومة وظيفة من سلالة تطبيقها على النحو التالي :  حيث K يدل على عامل غيج ، وهي معلمة المادة. ول ر الحروف السفلية والرجوع إلى الجزء الطولية والعرضية للعامل غيج. حساسية من piezoresistor يختلف نسبيا لطن سمك ونصف قطرها انحناء. عامل غيج يتناسب مع معامل يونغ ، E ، والذي هو سمة جوهرية من المواد. ويمكن أيضا عامل سبر تحسب مباشرة عبر توتير الكابولي وقياس مقاومة التغيير.  حيث d هو من سلالة في المواد و R هي المقاومة. لجهاز حساس ، وينبغي أن يكون عامل سبر من اجل 100. يمكن استخدام شعاع ناتئ piezoresistive كذراع للدائرة جسر يتستون كما هو مبين في الشكل 2.  الشكل 2 ، وحلبة جسر يتستون المستخدمة لmicrocantilever piezoresistive. المقاومة للذراع المقاومة المتغير (  ويمكن تحديد) في الشكل أعلاه باستخدام مقسم الجهد المشترك والصيغة كما هو مبين أدناه :  لن يكون هناك تغيير المقاومة كلما تعرض ناتئ إلى انحراف. الكشف عن انحراف الأسلوب البصري الأسلوب البصري [8] ، كما هو مبين في الشكل 3 ، وتستخدم أشعة الليزر للطاقة منخفضة جدا من أجل أن لا يؤثر على الجزيئات الحيوية المغلفة على سطح microcantilever وحساسة للكشف عن موقف (PSD). شعاع الليزر على عاتق ناتئ ويحصل على النحو طبقة الذهب المطلي على سطح ناتئ يعطيها تقريبا مثل مرآة النهاية. والشعاع المنعكس تقع على عاتق مديرية الأمن العام. عندما يتم undeflected ناتئ في أي ليست مغلفة مع أي جزيء ، فإن شعاع الليزر تقع على بقعة معينة في مديرية الأمن العام. كما ينحرف ناتئ ، والموقف من التغييرات شعاع ، والتي ، بدورها ، غير محسوبة باستخدام الالكترونيات المناسبة. ميزة هذا النظام الكشف هو أنه قادر على الكشف عن انحراف في النطاق الفرعي نانومتر. لكن هذا الأسلوب أيضا له مميزاته الخاصة. يمكن وجود تركيز شعاع الليزر في بيئة خلايا السائل نتيجة إضافية في قضايا إدارة الحرارية مما يؤدي إلى قراءات دخيلة. ثانيا ، نظام محاذاة مكلف وينطوي على قدر من الدقة ، والتي يمكن في نهاية المطاف رفع تكلفة طقم كامل التشخيص. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يقلل أيضا من قابلية عدة.  الشكل 3. تخطيطي لنظام كشف بصري للكشف عن انحراف microcantilever. ضوء الليزر المنعكس من microcantilever نحيد يقع في موقف مختلف عن مديرية الأمن العام. اعتمادا على المسافة بين الموقفين من شعاع الليزر على مديرية الأمن العام ، يتم تحديد انحراف من microcantilever. الكشف عن الأسلوب الإمالة السعوية الأسلوب بالسعة [9] ويستند على مبدأ أنه عندما يحدث انحراف ناتئ بسبب الامتزاز من الحليلة ، يتم تغيير السعة للمكثف الطائرة. هنا microcantilever هي واحدة من الصفيحتين مكثف. هذا الأسلوب هو انحراف حساسة للغاية ويوفر التشريد المطلق. لكن هذا الأسلوب غير مناسب لقياس نزوح واسعة. وعلاوة على ذلك ، فإنه لا يعمل في مجال حلول بالكهرباء بسبب التيارات فارادي بين لوحات بالسعة. لذلك ، هي محدودة في تطبيقاتها الاستشعار عن بعد. الكشف عن أسلوب التداخل الإمالة هذا الأسلوب كشف بصري [10،11] يستند تدخل مرجع شعاع الليزر مع شعاع الليزر التي تعكسها وناتئ. وجلبت نهاية المشقوق من الألياف البصرية على مقربة من سطح ناتئ. وينعكس جزء واحد من الضوء على العلاقة بين الألياف وسائل الاعلام المحيطة بها ، وينعكس على الجزء الآخر في الجزء الخلفي ناتئ في الألياف. هذه شعاعين تتداخل داخل الألياف ، ويمكن قياس اشارة تداخل مع الثنائي الضوئي. التداخل هو أسلوب حساسة للغاية توفير القياس المباشر والمطلق من النزوح. في هذا الأسلوب ، والضوء لا بد أن تكون قريبة من سطح ناتئ للحصول على ما يكفي من الضوء المنعكس. يمكن ميكرون قليلة الألياف البصرية بعيدا عن نهاية خالية من microcantilever قياس انحراف في مجموعة و0.01. ومع ذلك ، فإن تحديد المواقع من الألياف هي مهمة صعبة. الأسلوب يعمل بشكل جيد للنزوح صغيرة ولكنها أقل حساسية في السوائل ، وبالتالي ، استخدام محدود في التطبيقات جهاز الاستشعار البيولوجي. صريف حيود البصرية الكشف عن أسلوب الإمالة ضوء الليزر المنعكس من الكابولي interdigitated يشكل نمط حيود فيها كثافة يتناسب مع انحراف ناتئ [12]. ويمكن استخدام هذا لالمجهري القوة الذرية ، والكشف بالأشعة تحت الحمراء ، والاستشعار الكيميائية. الجهاز المسؤول اقترن (CCD) طريقة الكشف واستخدمت كاميرا CCD لقياس انحراف للناتئ استجابة لتحليلها عن طريق كيم وزملاء العمل [13]. كاشف موقف الحساسة هنا هي كاميرا CCD الذي يسجل شعاع الليزر نحيد عن ناتئ. خصائص ميكانيكية الكابولي المعايير الأساسية لميكانيكية ناتئ هي الربيع الدائم وتردد صدى. ك في الربيع هو عامل ثابت التناسب بين القوة المستخدمة وواو والانحناء الناتجة من ناتئ ، Z. وتسمى هذه العلاقة قانون هوك. F - = KZ في ربيع دائم تعطي صلابة من ناتئ. ناتئ عن مستطيل طوله ل ، يمكن كتابة ثابت الربيع مثل  حيث E هو معامل الشباب والأول هو لحظة من الجمود. ربيع نموذجي ثابت عن ناتئ التوتر الحساسة في حدود 1 مليون / م إلى 1 غ / م يمكن التعبير عن الدقة و صدى تردد ناتئ مستطيل البساطة  حيث ρ هي كثافة الشامل ، ح ث ويدل على ارتفاع وعرض ناتئ على التوالي. يمكن كتابة لحظة الجمود عن ناتئ مستطيلة كما  يمكن كتابة أكثر بساطة التعبير عن تردد صدى بوصفها وظيفة من فصل الربيع وثابت  حيث الشامل ، ط = ρ.hlw العلاقة يبين أن تردد صدى الزيادات بوصفها وظيفة من زيادة الربيع الدائم والشامل في خفض ناتئ. وقد فهم واستخدام microcantilevers في جميع أنحاء العالم ولكن الميكانيكا الحيوية [14] ، وليس الآلية الكامنة وراء انحراف microcantilever أنشئت بعد بشكل كامل. الانحناء سلوك الكمرات الكابولي ونؤكد سطح موحدة تعمل على زيادة الخواص المادية (في حالة من التوتر ضاغطة) أو النقصان (في حالة من التوتر الشد) مساحة السطح كما هو مبين في الشكل 4. إذا لم يتم تعويض هذا الضغط على الجانب الآخر من لوحة رقيقة أو شعاع ، فإن الهيكل كله ينحني. بين مناطق التوتر والضغط إجهاد الشد ، هناك طائرة محايدة وهي ليست مشوهة. بسبب الانحناء ، وهو القوة F يتصرف على مسافة x في نتائج محايدة الطائرة في لحظة الانحناء M = العملات الأجنبية لذلك ، بالنظر إلى دائرة نصف قطرها R انحناء من قبل : 1 / R = ض د 2 / 2 = DX M / EI حيث E هو واضح معامل يونج وأنا هي لحظة من الجمود الذي قدمه المعادلة التالية لأشعة مستطيلة  فإن التغيير في الضغط على سطح جانب واحد من شعاع سبب ثابت والانحناء ، ويمكن أن يحسب لحظة الانحناء على النحو التالي :  Δσ σ = 1 -- 2 هو σ التوتر السطحي مع الفرق σ σ 1 و 2 كما نؤكد على السطح العلوي والسفلي من الجانب ناتئ على التوالي (رقم 5). إدراج هذه القيم من الأول وM في المعادلة الأولى في ستوني غلة صيغة [15] :   الشكل 4. انحناء شعاع ناتئ في الاستجابة للضغوط الضغط والشد. (أ) إجهاد ضاغط السطح بسبب التنافر بين الجزيئات الحيوية يؤدي إلى انحراف النزولي / السلبية لشعاع ناتئ. (ب) إجهاد الشد السطحي بسبب التجاذب بين جزيئات تؤدي إلى انحراف التصاعدي / ايجابية من شعاع ناتئ.  الشكل 5. الجانبي للرأي شعاع ناتئ رقيقة من سمك ر التعرض للإجهاد الضغط. σ 1 هو الضغط على السطح العلوي وσ 2 هو الضغط على السطح السفلي للتعزية. ينحني شعاع ناتئ نصف قطرها ثابت ر انحناء مع الأخذ بعين الاعتبار الظروف حدود ناتئ (R »L) ، ويمكن حل المعادلة المذكورة أعلاه ، ويمكن أن تكون مكتوبة على النزوح من الكابولي على النحو التالي :  يمكن للتغيرات في الضغط السطحية تكون نتيجة لعملية الامتزاز أو التفاعلات بين الجزيئات المشحونة الكهربائي على السطح وكذلك التغيرات في hydrophobicity السطحية والتغيرات متعلق بتكوين جزئي من الجزيئات كثف. بالإضافة إلى السطح التوتر الناجم عن الانحناء ، ويمكن توسيع حجم الكابولي bimaterial يؤدي إلى الانحناء ثابت. ناتئ bimaterial يخضع الانحناء بسبب امتصاص الغاز اذا معاملات توسيع حجم المواد مختلفان. Microcantilever مجسات تطبيقات Biosensing الطلب بسرعة ، وطرق سهلة الاستعمال ورخيصة وحساسة للغاية للكشف عن analytes جنبا إلى جنب مع القدرة على الفرز الفائق الإنتاجية. يمكن أن تتحقق جميع هذه النقاط من خلال اجهزة استشعار ناتئ مجهريا ، والتي هي بالتالي مرشحا مثاليا لتطبيقات biosensing. وفيما يلي موجز لمختلف تطبيقات الاستشعار microcantilever مقرها في الشكل 6.  الشكل 6. microcantilever تطبيقات المستندة إلى أجهزة الاستشعار. مجسات Microcantilever تستند [16] هي أبسط الأجهزة ممس التي تقدم مستقبلا واعدا للغاية لتطوير أجهزة استشعار الرواية الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. فهي كشف حليلة أحدث الأنظمة وأكثرها تطورا مع حد اكتشاف أقل بكثير من معظم التقنيات المتقدمة المستخدمة حاليا. كتلة كثف من analytes يؤدي الانحناء ميكانيكية نانوية من microcantilever. التغيير في الكتلة على السطح بسبب microcantilever الملزم للجزيئات الحليلة يتناسب طرديا مع انحراف للmicrocantilever. وبالتالي ، يمكن أن يؤديها النوعية فضلا عن الكشف عن كمية من analytes. المواد المستخدمة في الكابولي التجاري وتكون عادة مصنوعة من السيليكون التجاري الكابولي ، نيتريد السيليكون ، أو أكسيد السيليكون ، وتتوفر في تشكيلة واسعة من مختلف الأشكال والأبعاد والحساسيات والقوة. التطورات الأخيرة تجمع بين أحدث الدوائر المتكاملة (IC) ، وأشباه الموصلات أكسيد المعادن المكملة (CMOS) تكنولوجيات لإنتاج ذكي الكابولي صغيرة للغاية في شكل صفيف. الكابولي استخدام في أوضاع عدم الاتصال وقد شهدت السنوات الأخيرة خطوة ثانية التطورية في استخدام الكابولي حيث لم تعد تقديمهم في اتصال مع السطح. وتستخدم الآن هم في توفير نظم الاستشعار من نوع جديد تماما من محول المنمنمة على أساس المبادئ الأساسية للفيزياء مثل تأثير متعلق بنظام المعدنين ، والإجهاد السطح ، أو المذبذب التوافقي. مزايا Microcantilever المستندة إلى مجسات مجسات Microcantilever تستند تنطوي على إمكانات هائلة للكشف من analytes مختلفة في الفراغ والغازية والسائلة المتوسطة. أنها أثارت اهتماما كبيرا نظرا لخصوصيتها عالية ، وحساسية عالية ، والبساطة ، والتكلفة ، وانخفاض متطلبات الحليلة (في ميكرولتر) ، وغير الخطرة الإجراء مع خطوات أقل ، والاستجابة السريعة وانخفاض متطلبات السلطة. يتم الكشف عنها في الوقت الراهن على مستويات المواد التتبع بواسطة تقنيات مختلفة مثل عالية الأداء اللوني السائل (HPLC) ، طبقة رقيقة اللوني (TLC) ، اللوني للغاز (GC) ، اللوني للغاز السائل (GLC) وما إلى ذلك ، فإن هذه التقنيات معقدة وتستغرق وقتا طويلا ، مكلفة وتتطلب الأجهزة الضخمة. أيضا إعداد نموذج هو إجراء مطول ومعقد ويتطلب الموظفين المهرة. ولكن يمكن أن أجهزة الاستشعار microcantilever المستندة إلى الكشف عن كميات ضئيلة من المواد في أجزاء لكل مليار دولار (البليون) وقطع لكل تريليون (PPT). تترجم الاعتراف الجزيئية البيولوجية في الانحناء ميكانيكية نانوية من microcantilever [17]. قوات الجزيئات الناجمة عن امتزاز جزيئات الحليلة على للحث على الإجهاد microcantilever السطح ، مما يؤدي بشكل مباشر في الانحناء ميكانيكية نانوية من microcantilever. تطبيقات الاستشعار عن Microcantilevers في الفيزياء والكيمياء أجهزة الاستشعار ناتئ على أساس أن تكون لها تطبيقات واسعة في مجال الفيزياء والكيمياء. يمكن استخدامها لقياس سرعات الموجة الصوتية ، والضغوط ومعدلات تدفق السوائل ، ويمكن ضبطها لاختيار انتقائي حتى الاهتزازات الصوتية. ويمكن الكشف عن السموم البيولوجية مع حساسية على المستوى PPT جانب واحد عن طريق طلاء للناتئ مع الاجسام المضادة المحددة لسم حيوي المنشأ خاص. ويمكن تلمس آثار التغيرات في الغلاف الجوي للضغط صغيرة في صدى للناتئ بالاهتزاز. ويمكن لمس آثار التعرض للأشعة فوق البنفسجية عن طريق اختيار المناسب طلاء البوليمر. وقد لوحظ أن الكابولي نيتريد السليكون المطلي بالذهب على جانب واحد هي حساسة جدا للتغيرات درجة الحموضة. بناء على هذا ، يمكن استشعار ناتئ يستند إلى الكشف عن تغير الرقم الهيدروجيني. كما أنها كانت تستخدم للكشف عن بخار الزئبق ، والرطوبة والغاز الطبيعي والغاز مخاليط والتولوين والرصاص في المياه. أنواع من أجهزة الاستشعار واستنادا مايكرو وNanocantilevers الرطوبة مجسات ويمكن قياس درجة الرطوبة في البيئة إذا تم المغلفة جانب واحد من الجيلاتين مع microcantilever [18]. الجيلاتين بربط بخار الماء الموجودة في الغلاف الجوي ، والتسبب بالتالي في الانحناء للتعزية. باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني (رنل) ، الولايات المتحدة الأمريكية وأظهرت التي يمكن استخدامها مع مواد المغلفة الكابولي استرطابي مثل حامض الفوسفوريك وجهاز استشعار للكشف عن بخار الماء مع القرار الجماعي بيكوغرام [19]. عندما كثف بخار الماء على السطح المطلي للناتئ ، ليس هناك تغيير في وتيرة صدى microcantilevers وانحراف ناتئ. ويمكن زيادة حساسية microcantilevers بواسطة طلاء سطحه مع المواد التي لها قابلية عالية لتحليلها. مبيدات الأعشاب مجسات وقد استخدمت Microcantilevers للكشف عن تركيز المبيدات في البيئة السائلة بنسبة Raiteri روبرتو وزملاء العمل [20]. والمغلفة مبيدات الأعشاب 2،4 - ثنائي كلورو حمض (2،4 - D) على السطح العلوي للناتئ. وقدمت بعد ذلك ريتوكسيماب ضد مد 2،4 إلى ناتئ. تسبب في تفاعل خاص بين ريتوكسيماب ومبيدات الأعشاب والانحناء للتعزية. وهناك الكثير من الأبحاث الجارية لتطوير immunobiosensors الضد ناتئ المغلفة للكشف عن المبيدات الكلورية العضوية والفوسفورية العضوية ومبيدات الأعشاب حاضرا في نانوغرام / لتر تركيز في الوسط المائي. الفاريز والعمال المشارك أظهر استخدام microcantilevers للكشف عن المبيدات ثنائي كلورو الإيثان dipheny (DDT) [21]. مجسات معدنية ايون وقد استخدمت أجهزة استشعار للكشف عن Microcantilever تركيز CRO 10 م -9 4 2 -- في خلية تدفق [22]. في هذا الجهاز ، كانت تستخدم طبقة الذاتي تجميعها من بروميد الأمونيوم triethyl - 12 - mercaptododecyl على سطح microcantilever الذهب المطلي. يمكن أن تستخدم للكشف عن Microcantilevers الكيميائية لعدد من analytes الغازية. ويمكن إجراء مجموعة أجهزة الاستشعار التي تستخدم الجهاز multielement microcantilevers للكشف عن الأيونات المختلفة في وقت واحد. مجسات الحرارة / مجسات حرارية التغيرات في درجات الحرارة والحرارة ينحني ناتئ تتألف من مواد مختلفة مع معاملات التمدد الحراري بفعل متعلق بنظام المعدنين. ويمكن استشعار Microcantilever يستند قياس التغيرات في درجات الحرارة صغيرة مثل K 10 -5 ، ويمكن استخدامها لقياس الحرارية الصورة. يمكن استخدامها على النحو microcalorimeters لدراسة تطور الحرارة في التفاعلات الكيميائية الحفاز والتغيرات في المحتوى الحراري التحولات المرحلة. ويمكن إجراء التحليل الطيفي microcantilevers متعلق بنظام المعدنين حراري ضوئي ؛ ضوحراري [23] مع حساسية من 150 وقرار FJ الوقت الفرعي ميلي ثانية واحدة. يمكن أن يكشف عن التغييرات الحرارة مع حساسية attojoule. اللزوجة مجسات التغيرات في لزوجة مطاطية المتوسطة التحول تردد صدى ناتئ. وسوف متوسطة عالية اللزوجة المحيطة ناتئ فضلا عن كتلة رطبة وأضاف التذبذب ناتئ خفض ترددها صدى الأساسية. ولذلك يمكن أن يكون صدي الكابولي المحركات التي يتردد صداها كهرضغطية واستخدامها على النحو [24] متر اللزوجة. الكالوري مجسات في هذه المجسات ، فقط التغيرات في درجات الحرارة تقاس [25،26]. وترتبط معظم التفاعلات الكيميائية مع تغير في الحرارة. ذلك ، وقد حصلت الكالوري إمكانات هائلة للتعرف على مجموعة واسعة من المركبات. يمكن أن يجمد مثل الانزيمات أوكسيديز الجلوكوز والمغلفة على سطح microcantilever ، والتي سوف تتفاعل مع الجلوكوز على وجه التحديد في حل إنتاج إشارة التعرف الحراري. بسبب كتلة حرارية صغيرة وحساسية ناتئ ، وأجهزة الاستشعار التي تستخدم الكالوري الكابولي يكون الجيل المقبل من أجهزة الاستشعار لكشف التغيرات في درجات الحرارة. الكشف عن جهاز استشعار مغناطيسية الخرز Baselt وزملاء العمل [27] شرح إمكانية استخدام القوة microcantilevers ومحولات للكشف عن وجود مستقبلات المغلفة الخرز المغناطيسي. فمن الممكن للكشف عن وجود واحد ميكرون الشائكة حجم حبة المغناطيسي على سطح ناتئ functionalized من خلال تطبيق حقل مغناطيسي خارجي وقياس انحراف من microcantilever. يمكن جعل جهاز استشعار حساسة للغاية من قبل وسم الحليلة مع الخرز المغناطيسي. مجسات القياس وبناء ناتئ مجسات ناتئ القياس يستند [28] سيتم نشر أجهزة fieldable إلى البيانات ذات الصلة لتتابع محطات جمع المركزية. سوف تمكن من استخدام وحدات متنقلة أو البالية التي يحملها الأفراد وسيتم استبدال أجهزة الاستشعار السلكية في بعض التطبيقات. باحثون في رنل يتم بناء شريحة microfabricated مع المدمج في التجهيز الالكتروني والقياس عن بعد. فهي تعمل أيضا على طريقة للكشف عن الأنواع المختلفة. Microsensors لمراقبة تخزين الصواريخ واحتياجات الصيانة وقد استخدمت أجهزة الاستشعار المنمنمة microcantilever مقرا له قدرة على الرصد عن بعد لاسلكية لاكتساب نظرة ثاقبة حالة المخزون [29]. هذه التكنولوجيا سوف تقيم مدى الحياة الذخيرة استنادا إلى معايير البيئية مثل الرطوبة ودرجة الحرارة والضغط والصدمات والتآكل ، فضلا عن عدد من المؤشرات الأخرى لتدهور الوقود بما في ذلك أكاسيد النيتروجين. ويمكن وضع أجهزة الكشف عن شريحة واحدة مع الالكترونيات والقياس عن بعد مع عدة مئات من الكابولي كصفيف لرصد وقت واحد ، وتحديد وقياس عوامل هامة كثيرة. حدت مجسات التآكل الحياة في بيئات معتدلة الى حادة. يجب أن تكون نظم بناء على جمع البيانات البيئية لمعرفة أفضل الظروف البيئية. هناك حاجة لوضع مواد مثل زيولايت [30] لاستخدامها للكشف عن الطلاء توعية محددة. زيولايت مستقرة حراريا إطار هياكل ألومينوسيليكات المستخدمة تجاريا باسم المناخل الجزيئية ، والمحفزات ، ايون مبادلات وامتصاص المواد الكيميائية. انها تشير الى الانتقائية والانتقائية خصائص ممتازة الامتزاز الحراري. بعد الكشف عن مجسات الأشعة تحت الحمراء وقد وضعت تحت الحمراء البعيدة الكشف الإشعاعي (IR) وأجهزة الاستشعار التي اوديد زملاء العمل [31]. يرصد مجس يتكون من ناتئ piezoresistive مغلفة بطبقة تمتص الحرارة. microcantilevers Piezoresistive تمثل تطورا هاما في تكنولوجيا الكشف عن الأشعة تحت الحمراء غير مبرد. ويخضع ناتئ الانحناء بسبب الإجهاد الفرق بين الطلاء والركيزة ل. وناتئ الانحناء يؤدي إلى تغيير في piezoresistance ، وهو يتناسب مع كمية من الحرارة الممتصة. ويمكن الكشف عن تغيرات درجة الحرارة عن طريق طلاء ناتئ مع مواد مختلفة ، والذي يسبب تأثير متعلق بنظام المعدنين مما أدى إلى رضوخ للتعزية. وبالتالي ، يمكن أن يتم الكشف الحراري من التفاعلات الكيميائية. والذهب الأسود بمثابة مواد امتصاص الأشعة تحت الحمراء. ويمكن استخدام الطلاء الحرارية العالية للتوسع bimaterial مثل الدكتور والرصاص والزنك لزيادة الانحناء المستحث حراريا من microcantilever. ويمكن استخدام صفيفين ناتئ الأبعاد للتصوير الأشعة تحت الحمراء لأنها بسيطة ، حساسة للغاية وسريع الاستجابة. أجهزة الكشف عن المتفجرات ويعتقد أن الكلاب قد حصلت على قوة الرائحة المدهشة ، والسبب أنهم يعملون على نطاق واسع في الكشف عن المتفجرات. ويمكن الكشف عن المتفجرات بواسطة الكلاب شم المواد الكيميائية العضوية المتبخرة بسهولة حاضرا في تركيز منخفضة تصل إلى أجزاء لكل مليار دولار. العديد من الجماعات وإجراء البحوث النشط مع نية للتقدم "الأنف على اساس واحد في رقاقة" جهاز الشم لديها قوة مماثلة تماما لأنف الكلب. في هذا "الأنف على اساس واحد في رقاقة" جهاز [32،33] ، ويمكن استخدام مجموعة microcantilever التي سوف تطلى كل ناتئ مختلفة لالتقاط مركب عضوي محددة. ويمكن إدراجه في البند استخداماتنا اليومية مثل الأحذية والمشي قصب ، الخ المحفظه للكشف عن المتفجرات دون ترك الجناة يعرفون عن عملية البحث. فإن الجهاز سيكون إنجازا كبيرا من الناحية الأمنية ، وسوف منع وقوع حوادث كبيرة. ويمكن لmicrocantilever المغلفة مع البلاتين أو معادن الانتقال تتفاعل مع بثلاثي (TNT) إذا تم تسخينه إلى 570 درجة مئوية ودرجة الحرارة التي عقدت في ل0.1 ثانية. سيكون رد فعل من مادة TNT مع طلاء ناتئ سبب مصغرة الانفجار. Thundat وجماعته [34] يتم تطوير جهاز بحجم علبة الكبريت للكشف عن المتفجرات في حقائب المطار والألغام الأرضية على أساس هذه التقنية. تطبيقات الاستشعار عن Microcantilevers في مجال تشخيص الأمراض الكشف عن سرطان الرقائق آرون ماجومدار وزملاء العمل [3] وقد أثبتت microcantilever مقايسة الحساسة القائمة لتشخيص السرطان. انها مغلفة سطح microcantilever مع الأجسام المضادة المحددة لمستضد البروستات محددة (PSA) ، وهو علامة سرطان البروستاتا وجدت في دم المرضى الذين يعانون من سرطان البروستاتا. عندما كان microcantilever PSA المغلفة تفاعلوا مع عينة من الدم من المريض وجود سرطان البروستاتا ، وشكلت مستضد الضد المعقدة وناتئ عازمة بسبب كتلة من الجزيئات كثف مستضد. تم الكشف عن نانومتر الثني من ناتئ بصريا بواسطة شعاع ليزر منخفضة القوة مع شبه نانومتر الدقة باستخدام جهاز الكشف عن الصورة. وكان هذا الاختبار يستند microcantilever أكثر حساسية من التقنيات الحيوية التقليدية للكشف عن دعم البرامج والإدارة كما أنه يمكن الكشف عن مستويات مستضد أقل من القيمة الحدية ذات الصلة سريريا. تقنية جيدة كما ويحتمل أن تكون أفضل من إليسا. وعلاوة على ذلك ، فإن تكلفة الفحص الواحد هو أقل وليس هناك حاجة لنعلق به نيون radiolabel أو الجزيئات. وقد أظهر الكشف عن PSA على أساس التحول تردد الرنين microcantilever ميكانيكية نانوية كهرضغطية أيضا لي وزملاء العمل [35]. مجسات الكشف الميوجلوبين Raiteri وجماعته [4] microcantilevers يعملون مع المضادة للالميوجلوبين ريتوكسيماب المغلفة على السطح العلوي sulfosuccinimidyl 6 -- [3 -- (2 - pyridyldithio) - propionamido] hexanoate (سلفو - LC - SPDP) عبر رابط. عندما قدمت إلى مصل الإنسان ، الميوجلوبين منضمة إلى الميوجلوبين المضادة ، مما يسبب انحراف للmicrocantilever. وكان من السهل اكتشاف 85 نانوغرام / مل من الميوجلوبين ، والذي هو في تركيز المصل الفيزيولوجي للإنسان صحية. الجلوكوز أجهزة الاستشعار بى وزملاء العمل [36] ذكرت تقنية الميكرو ميكانيكية للكشف عن تركيزات الجلوكوز ذات الصلة بيولوجيا من قبل تجميد أوكسيديز الجلوكوز على سطح microcantilever. وmicrocantilever انزيم functionalized يخضع الانحناء بسبب التغير في الضغط السطحي الناجم عن رد فعل أوكسيديز الجلوكوز ثبتوا على سطح ناتئ مع الجلوكوز في الحل. وأجريت التجارب في ظل ظروف التدفق واتضح أن التدخلات المشتركة للكشف عن الجلوكوز لم يكن لها تأثير على قياس نسبة السكر في الدم. أجهزة الاستشعار عن مرض القلب التاجي وقدم السريرية تطبيق الاستشعار البيوكيميائية [37] ، حيث تم التفريق بين امتصاص البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDL) وشكلها المؤكسد (oxLDL) على الهيبارين عن طريق قياس الضغط سطح توظيف microcantilevers biosensing. القدرة على تمييز هذين النوعين هو من مصلحة لامتصاص بهم من البلازما أساسا يحبذ النموذج تأكسد التي يعتقد أنها مسؤولة عن تراكم الكوليسترول في الشريان الأورطي في الوقت المناسب ويترافق مع تنفيذ المرحلة الأولى من أمراض القلب التاجية. كما تم استخدام أسلوب للكشف عن التغييرات متعلق بتكوين بروتينات البلازما في اثنين ، مجموعة المناعي (مفتش الحكومة) ، والزلال (BSA) ، الناجم عن الامتزاز على سطح صلب في بيئة العازلة. هذه الظاهرة هي من الأهمية بمكان في التطبيقات الطبية الحيوية التي تنطوي على السطوح الصلبة ، ولكن كان من الصعب قياس مع التقنيات التقليدية الامتزاز. مجسات لكشف وبناء ناتئ المفرد النكليوتيد الأشكال المتعددة أشكال متعددة من تركيبة واحدة (النيوكلوتايد) ضمن تسلسل الجينوم والجينات المعروفة هما الشغل الشاغل للبحوث الجينوم. الطفرات نقطة يسبب العديد من الأمراض مثل الثلاسيميا ، تاي ساكس ، الخ مرض الزهايمر ولذلك ، فإن الجهود المبذولة للكشف عن تعدد الأشكال النوكليوتيدات واحد مساعدة في التشخيص المبكر لهذه الأمراض وسوف يساعد في علاج المرضى الذين يعانون من اضطرابات من هذا القبيل. وسيلة فعالة وموثوقة للكشف عن مثل هذا الزوج قاعدة واحدة هي عدم التطابق باستخدام microcantilevers التي تعتبر حساسة للغاية محددة التفاعلات الجزيئية البيولوجية بين الاعتراف التحقيق تسلسل الحمض النووي ، وتسلسل الحمض النووي المستهدف. يمكنهم الكشف عن التركيز في مجموعة بيكو إلى فيمتوغرام. ويجمد تحقيقات DNA Thiolated محددة لتسلسل الحمض النووي المستهدف بشكل خاص على الذهب microcantilever المغلفة. والتهجين مع تسلسل الحمض النووي المستهدف مجانية بالكامل يتسبب في انحراف الصافية الإيجابية للتعزية. انحراف إيجابي الصافية هي نتيجة للانخفاض في الكون من configurational dsDNA مقابل ssDNA ، الذي يتسبب في خفض القوات الضغط على الجانب ذهب للتعزية. تهجين الحمض النووي DNA التحقيق مع هدف وجود واحد أو اثنين من قاعدة عدم التطابق بين زوج النتائج في انحراف سلبي الصافي للتعزية بسبب زيادة قوات مثير للاشمئزاز التي تمارس على السطح المطلي بالذهب للmicrocantilever. انحراف أكبر للالحمض النووي المستهدف وجود اثنين من عدم التطابق الزوج قاعدة الحمض النووي من أجل هدف وجود واحد تطابق الزوج القاعدة. درجة يزيد التنافر وعدم التطابق في عدد من الزوج زيادة قاعدة [38]. McKendry [39] أظهر متعددة تسمية خالية biodetection المقايسات وكمية الحمض النووي ملزمة لمجموعة ناتئ ميكانيكية نانوية. فإن هذه DNA انحراف microcantilever تستند المقايسات يكون نعمة لميدان pharmacogenomics ، التي ستعمل على تطوير عقاقير خصيصا لاستهداف النيوكلوتايد. هذه المقايسات وقتا للاستجابة السريعة لأقل من 30 دقيقة وأرخص بكثير من غيرها من التقنيات المستخدمة حاليا للكشف عن تعدد الأشكال. وهو إجراء بسيط وإخراج أي انحراف ناتئ هو بسيط + / -- إشارة. تقنيات الكشف عن التهجين الحالية مثل جنوب النشاف تتطلب ظروف التفاعل صارمة للغاية في حين أن الأسلوب القائم على microcantilever يتطلب سوى العازلة الفسيولوجية ودرجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية). وترد تفاصيل حول التحول من الاعتراف الجزيئية البيولوجية في nanomechanics في [40]. التهجين جنوب مملة جدا ومكلفة ، خطرة ووقت إجراء طويلا. من ناحية أخرى ، عقد microcantilevers وعدا كبيرا لتشخيص طبي لأنه لا يمكن العثور ليس فقط وجود ولكن من موقع عدم التطابق. Biochips التطورات الحديثة في biochips [41،42] قد أظهرت أن أجهزة استشعار منحنية على أساس من الكابولي microfabricated لها مزايا محتملة على طرق الكشف المستخدمة سابقا. Biochips مع أنظمة الكشف عن استخدام microcantilever bimaterial الميكانيكية (مثل الاتحاد الافريقي ، سي) الحزم باعتبارها عناصر الاستشعار عن بعد. وهي مغلفة عادة الجانب الاتحاد الافريقي مع مستقبلات معينة. على الملزم للالحليلة (مثلا الجزيئات البيولوجية ، مثل البروتينات أو العوامل البيولوجية) مع مستقبلات ، هو إما باردة أو مستقبلات سطح بالارتياح. هذا يؤدي إلى تشتيت microcantilever وانه تم العثور على انحراف لتكون متناسبة مع تركيز الحليلة. أمثلة من الارتباطات الجزيئية البيولوجية في (مستقبلات / الحليلة) الطلبات هي : الضد مستضد الارتباطات أو تهجين الحمض النووي للزوجين من جدائل الحمض النووي (مستقبلات / الحليلة) وجود تسلسل التكميلية [42]. Biochips بعد microcantilevers كعناصر الاستشعار لا تتطلب قوة خارجية ، ووضع العلامات ، والالكترونيات الخارجية أو جزيئات الفلورسنت أو نقل الإشارة لتشغيلها. ويمكن استخدام هذه الأنواع من biochips الفرز في بعض الأمراض مثل السرطان والكشف عن مادة كيميائية معينة وعوامل الحرب البيولوجية مثل توكسين البوتولينوم ، والجمرة الخبيثة ، والأفلاتوكسين. وقد أظهر استشعار كيميائية على أساس مجموعة والميكرو ميكانيكية ناتئ بواسطة Battison وزملاء العمل [37]. Nanocantilevers : انفراجة كبيرة في مجسات وقد استخدمت Nanocantilevers ، 90 نانومتر سميكة ومصنوعة من السيليكون نيتريد ، من قبل مجموعة من الباحثين بقيادة Craighead هارولد ، كورنيل جامعة للكشف عن قطعة واحدة من الحمض النووي أزواج قاعدة طولها 1578 [43]. اعلنت الجماعة انها يمكن ان تحدد بدقة مع كتلة جزيء من حوالي 0.23 attograms (1 = 10 -18 attogram غرام) بتوظيف هذه nanocantilevers. وضع الباحثون نقاط الذهب النانوية في نهايات جدا من الكابولي ، التي عملت التقاط كوكلاء لكبريتيد معدلة والحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل. لكن من حيث المبدأ ، يمكن أن تستخدم لالتقاط الذهب nanodots أي جزيء حيوي وجود مجموعة كبريتيد الحرة. واستخدمت أشعة ليزر المسح الضوئي لقياس تردد الذبذبات من الكابولي. ويعتقد الباحثون أن الأجهزة النانوية على أساس nanocantilevers سيقضي على الحاجة لتضخيم PCR للكشف عن تسلسل الحمض النووي محددة ، وبالتالي تبسيط الطرق المستخدمة للكشف عن تسلسل الجينات والطفرات محددة. وبالمثل ، N. نيلسون فيتزباتريك وآخرون. [44] في جامعة من ألبرتا ، كندا جعلت فائقة nanocantilevers الرنانة رقيقة ، من أجل من 10 نانومتر ، والألمنيوم المركبة الموليبدينوم. مجموعة تدعي ان تطور NEMS الأجهزة المستندة إلى المواد المعدنية في مجالات جديدة من شأنها أن تمكن من التطبيقات للاستشعار المباشر من المركبات الكيميائية المختلفة وبالتالي تنتفي الحاجة إلى وسيط derivatization السطح. باحثون في بوردو جامعة وتشارك في خلق nanocantilevers. انهم يعملون صفيف nanocantilevers متفاوتة الطول بسمك حوالي 30 نانومتر ، والأجسام المضادة functionalized لهم للبحث عن الفيروسات [45]. جاءوا مع نتائج مثيرة للاهتمام للغاية تتعلق التباين في كثافة الأجسام المضادة WRT طول nanocantilevers. الاستنتاجات لقد حصلت Microcantilevers التطبيقات المحتملة في كل ميدان من ميادين العلم بدءا من الاستشعار عن الفيزيائية والكيميائية لتشخيص الأمراض البيولوجية. أهم مزايا microcantilevers توظف آليات الاستشعار عن بعد وعلى أجهزة الاستشعار التقليدية تشمل حساسيتها عالية وتكلفة منخفضة ، وانخفاض متطلبات الحليلة (في ميكرولتر) ، وغير الخطرة الإجراء مع عدد أقل من الخطوات (تنتفي الحاجة للتسميات) ، والاستجابة السريعة وانخفاض القوة شرط . الأكثر أهمية هو أنه يمكن توظيف مجموعة من microcantilevers لتشخيص عدد كبير من analytes مثل أمراض مختلفة من المؤشرات الحيوية لمرض واحد في واحد انتقل بعد ذلك هائلة تحليل قدرات إنتاجية عالية. هذه التكنولوجيا هو مفتاح للجيل المقبل من أجهزة الاستشعار الحساسة للغاية. مع تطور التكنولوجيا لnanocantilevers ، حققت أجهزة استشعار حساسية attogram ، التي كانت حتى الآونة الأخيرة فقط حلما للباحثين. وزيادات أخرى في الحساسية تسمح للباحثين القدرة على عد الأرقام من الجزيئات. |