丰桥技术科学大学电气与电子信息工学系的高桥一浩教授、国立研究开发法人产业技术综合研究所（AIST）及东洋大学组成的联合研究团队，运用半导体微机械技术（MEMS），开发出了可同时测量吸附在基板上自支撑的原子单层膜/石墨烯上的病毒总质量与个数的多模态生物传感器。
图1 可同时测量质量与病毒数量的电流驱动型石墨烯共振传感器（供图：丰桥技术科学大学）
从唾液等复杂体液样本中快速、准确地检测出目标病毒颗粒的技术，对于传染病的早期诊断极为重要。生物微芯片技术作为一项无需专业知识即可使用的检测技术正处于研究阶段，而一旦样本中所含的杂质非特异性地吸附在芯片上，就会成为干扰，难以仅对目标物质进行准确定量。
研究团队此前开发出了将石墨烯架桥于微小空腔之上的共振型传感器。这种传感器由流经自支撑石墨烯层的电流所产生的热量激励，通过振动频率的变化，以仄克量级检测吸附于膜上物质的总质量；同时可依据振动振幅（或电阻）的变化，（利用吸附颗粒引起的二维膜声子散射现象）测量吸附于膜上的颗粒个数。
此次，研究团队利用该传感器开展新型冠状病毒检测实验后发现，即使在存在高浓度杂质蛋白的环境下，通过解析质量与个数的相关关系也可区分杂质产生的信号，从而成功实现了仅对目标病毒进行特异性检测。此外，研究团队通过优化石墨烯膜表面的分子修饰工艺，成功捕获了1毫升样本中相当于10万拷贝的病毒颗粒，并达成了实验性质量检测限（23阿克），具备了即使单个病毒的质量也能测量的性能。
这种传感器由电信号驱动，装置易于小型化和低成本化，同样有望应用于医疗机构及家庭中的病毒检测等场景。研究团队未来将进一步拓展该传感器的应用范围，致力于确立不仅能检测唾液等液体样本，还可对悬浮于空气中的气溶胶状态的病毒进行实时直接检测的技术。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Sensors and Actuators B: Chemical
论文：Multimodal detection of molecular mass and particle number using an electrothermally driven graphene resonant sensor
DOI：10.1016/j.snb.2026.139924
