NUS工程师发明了可以快速检测藻类的智能手机感应设备

新加坡国立大学(NUS)的一组工程师开发了一种高度灵敏的系统,该系统使用智能手机能在15分钟内检测水中毒素藻类的存在。

  新加坡国立大学(NUS)的一组工程师开发了一种高度灵敏的系统,该系统使用智能手机能在15分钟内检测水中毒素藻类的存在。另外该系统还可以在现场生成测试结果,并使用智能手机的无线通信功能实时报告检测结果。

新加坡国立大学的研究人员已经开发出一种高度灵敏,低成本的传感系统,该系统使用智能手机在15分钟内检测水中毒素毒素藻类的存在。.jpg

新加坡国立大学的研究人员已经开发出一种高度灵敏,低成本的传感系统,该系统使用智能手机在15分钟内检测水中毒素毒素藻类的存在。

  研究人员认为,这项突破性技术在防止有害微生物在水生环境中扩散方面发挥重要作用,因为这可能威胁全球公共卫生并造成环境问题。

  常规的藻类检测和分析方法非常耗时,并且需要专用的昂贵设备以及熟练的操作员进行水采样和测试。其中一种方法是使用价格超过S2,000的复杂仪器测试叶绿素的存在。

  “目前,从现场收集水样,将其带回实验室进行测试并分析结果可能需要一天或更长的时间。由于污染源的管理,这种长时间的检测对于监测藻类的繁殖并不现实。” 研究人员解释说。

  为了应对当前水质监测中的挑战,研究人员花了一年的时间开发了一种可快速、高可靠性地监测微生物水质的设备。NUS的发明包括三个部分:微流体芯片、智能手机和可定制的3D打印平台,该平台可容纳光学和电气组件,例如便携式电源和LED灯。

  首先,将微流体芯片涂上氧化钛酞菁,这是一种基于光导聚合物的材料,光电导层引导水滴在分析过程中沿着芯片移动。

  然后将涂层的芯片放在智能手机屏幕的顶部,该智能手机将亮区和暗区的图案投射到芯片上。当水样品的液滴沉积在芯片表面上时,由光导层上照亮的明暗区域产生的电压降差会改变水滴的表面张力。这导致水滴向黑暗的照明区域移动。这种运动促使水滴与化学物质混合,从而使水样中存在的藻类细胞染色,灯光模式将混合物导向智能手机的相机。

  接下来,嵌入在3D打印平台中的LED光源和绿色滤光片(靠近智能手机的摄像头)创造了适合摄像头捕获染色藻类细胞荧光图像的条件。图像可以发送到智能手机上的应用程序,以计算样品中存在的藻类细胞的数量;图像也可以通过智能手机无线发送到另一个位置,以量化藻类细胞的数量。整个分析过程可以在15分钟内完成。

  据悉,便携式设备的成本不到220美元(不包括智能手机),重量不到600克。该测试套件也非常敏感,仅需少量水样即可产生可靠的结果。

  国大研究团队使用从海洋和水库收集的水样测试了NUS研究人员开发的系统。过滤水样,并加入特定量的四种不同类型的产毒藻类:两种淡水藻类,即莱茵藻和铜绿假单胞菌;以及两种海水藻类,即两栖藻和梭状芽胞杆菌。使用新设备和血细胞计数器(通常用于水质监测的标准细胞计数技术)进行了实验,以测试藻类的存在。测试结果表明,智能手机系统能够以90%的精度检测四种藻类,与血细胞计数器产生的结果相当。


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