用于生物化学检测的微悬臂梁传感器

微悬臂梁是微机电系统（MEMS）中最流行的小型化结构之一。基于微悬臂的传感器是生化检测的理想选择，其具有高灵敏度、高通量和响应速度快等特点。微悬臂生化传感器已经被探索和研究了近三十年，但在实际应用中仍有一些问题亟需解决。对于工作在静态模式的传感器，悬臂的灵敏度与杨氏模块成反比。因此，近些年基于聚合物低杨氏模量材料的微悬臂梁引起了更多的关注。对于动态模式，悬臂的灵敏度与质量成正比，与品质因子和谐振频率成反比，微悬臂的高信噪比可通过提高品质因子和频率实现。此外，空间位阻效应导致微悬臂传感器的分子捕获效率低，大大降低了信噪比。因此，需要放大技术来提高悬臂式传感器的检测灵敏度。同时，微悬臂传感器仍有许多复杂的问题和潜在的应用潜能，如传感器的噪音还没有得到优化；随着互联网技术的普及，与人工智能技术的结合也是必不可少。

近日，天津工业大学王晶晶课题组讨论了微悬臂生化传感器及其在气态和液态环境中的应用。分析了微悬臂生化传感器具有灵敏度高、反应快、体积小等优点，但必须通过信号放大技术增强抗干扰能力，以实现悬臂传感器的抗噪。并且指出了人工智能（AI）和微悬臂传感器的结合将为传感器探索更多的潜在应用。

人工智能与MEMS传感器结合，为自动化、智能工业制造、医疗设备和生命科学带来了新的机遇。随着5G信息产业和人机界面技术的快速发展，人工智能正被更多地应用于人机交互和互联互通。这种具有未来传感器特性的互动系统在各种场景下都有许多潜在的应用，包括运动训练模拟、医疗康复，甚至是娱乐领域。

该文章以题为“Microcantilever Sensors for Biochemical Detection”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 悬臂阵列的图示和悬臂的放大图。