豐橋技術科學大學電氣與電子資訊工學系的高橋一浩教授、國立研究開發法人產業技術綜合研究所（AIST）及東洋大學組成的聯合研究團隊，運用半導體微機械技術（MEMS），開發出了可同時測量吸附在基板上自支撐的原子單層膜/石墨烯上的病毒總質量與個數的多模態生物感測器。
圖1 可同時測量質量與病毒數量的電流驅動型石墨烯共振感測器（供圖：豐橋技術科學大學）
從口水等複雜體液樣本中快速、準確地檢測出目標病毒顆粒的技術，對於傳染病的早期診斷極為重要。生物微晶片技術作為一項無需專業知識即可使用的檢測技術正處於研究階段，而一旦樣本中所含的雜質非特異性地吸附在晶片上，就會成為干擾，難以僅對目標物質進行準確定量。
研究團隊此前開發出了將石墨烯架橋於微小空腔之上的共振型感測器。這種感測器由流經自支撐石墨烯層的電流所產生的熱量激勵，通過振動頻率的變化，以仄克規模檢測吸附於膜上物質的總質量；同時可依據振動振幅（或電阻）的變化，（利用吸附顆粒引起的二維膜聲子散射現象）測量吸附於膜上的顆粒個數。
此次，研究團隊利用該感測器開展新型冠狀病毒檢測實驗後發現，即使在存在高濃度雜質蛋白的環境下，通過解析質量與個數的相關關係也可區分雜質產生的信號，從而成功實現了僅對目標病毒進行特異性檢測。此外，研究團隊通過優化石墨烯膜表面的分子修飾工藝，成功捕獲了1毫升樣本中相當於10萬拷貝的病毒顆粒，並達成了實驗性質量檢測限（23阿克），具備了即使單個病毒的質量也能測量的性能。
這種感測器由電信號驅動，裝置易於小型化和低成本化，同樣有望應用於醫療機構及家庭中的病毒檢測等場景。研究團隊未來將進一步拓展該感測器的應用範圍，致力於確立不僅能檢測口水等液體樣本，還可對懸浮於空氣中的氣溶膠狀態的病毒進行即時直接檢測的技術。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Sensors and Actuators B: Chemical
論文：Multimodal detection of molecular mass and particle number using an electrothermally driven graphene resonant sensor
DOI：10.1016/j.snb.2026.139924
