Elevlavet vandkvalitetsmonitor kan hjælpe isolerede samfund med at spore sikre vandkilder

En bærbar vandkvalitetsmonitor skabt af et hold af University of Bath-studerende kunne hjælpe med hurtigt at opdage og kortlægge sikre vandkilder for samfund rundt om i verden.

OASIS-enheden, der er skabt af Team Bath Biodevices uden grænser, kombinerer innovativ vanddiagnostik og GPS-teknologi til at udføre hurtig vandkvalitetsanalyse og plotte resultaterne til et globalt kort.

Når den dyppes i vand, bestemmer enheden kvaliteten og sikkerheden af ​​vandet ved at bruge en række små elektrokemiske sensorer til at detektere en række forurenende stoffer, herunder chlorider, fluorider og nitrater, såvel som dets pH-niveau, temperatur og turbiditet (eller klarhed).

Resultaterne vises derefter på enheden, og hvis en smartphone er tilsluttet, kan den uploades og deles online.

OASIS - en forkortelse for On-site Aquatic Safety Inspection System - er blevet skabt af elevteamet, en Vertically Integrated Project (VIP) gruppe. VIP'er på Bath gør det muligt for studerende fra alle årgange og på tværs af alle universitetets discipliner at samarbejde med personalet om langsigtede problemer i den virkelige verden.

Holdet trak for nylig på Baths mangeårige forbindelser med Sydafrikas Stellenbosch University for at teste OASIS og derefter udforske, hvordan enheden kunne integreres i lokale samfund for at muliggøre sikkert vandforbrug og overvågning.

Teamleder Alexz Farrall siger, at projektet har til formål at informere og give muligheder til dem, der måske ikke er opmærksomme på forurenede vandkilder, samtidig med at eleverne får mulighed for at opbygge praktiske færdigheder, der kan gavne globale samfund. Han tilføjer, "Vi skaber en innovativ og virkelig brugbar enhed, som med en vis videreudvikling virkelig kan have en indflydelse på vandsikkerhed og vandknaphed.

"OASIS bruger prisvenlige sensorer til at muliggøre hurtig detektion af adskillige kemiske markører, og udføre analyser, der ellers ville tage timer i et laboratorium. Når du nedsænker enheden i vand, kan den øjeblikkeligt give feedback på, hvor ren og drikkelig en vandkilde er. Kombineret med GPS-teknologi kan den give brugerne mulighed for at være opmærksomme på, hvor skadelig eller sikker en vandkilde er, og dele den med deres samfund.

"Dette kunne fungere i områder, hvor der er knaphed på vandet, potentielt forurenet, eller hvor landbrugsarbejde kan forårsage ret hurtige ændringer i vandkvaliteten. Det kan give en form for øjeblikkelig opdagelse af risici eller for situationer som et koleraudbrud."

OASIS-enhed

OASIS-enheden fungerer ved at anvende en række elektrokemiske sensorer. Når disse sensorer kommer i kontakt med vand, igangsætter de en række elektrokemiske reaktioner, som påvirkes af tilstedeværelsen, koncentrationen og typen af ​​forurenende stoffer i vandet. Ved at analysere outputtet af disse reaktioner kan enheden detektere og kvantificere forskellige rentvandsindikatorer.

Mens bærbare vandsensorer tidligere er blevet udviklet, ligger OASIS-enhedens skelnen i dens overkommelighed og innovative integration af teknologier. Ved at designe billige og pålidelige sensorer og gøre deres projekt open-source, sigter teamet mod at arbejde med NGO'er for at bringe enheden i fuld produktion og gøre den tilgængelig i områder, hvor de opererer.

Dr. Despina Moschou, lektor i Baths afdeling for Elektronik- og Elektroteknik og medlem af CBio Center for Bioengineering &Biomedical Technologies, er teamets akademiske direktør. Hendes forskning omfatter lignende, kompakt testudstyr, herunder "lab on chip"-enheder, der kan bruges til at opdage en række tilstande, herunder COVID-19.

Dr. Moschou siger:"Enheden er sofistikeret og løser et stort globalt problem på en enkel og potentielt meget overkommelig måde.

"Det arbejde, holdet har gjort for at finde ud af, hvordan de kan anvende deres viden på dette problem, opbygge deres færdigheder og problemløsning i den virkelige verden er virkelig imponerende."

Farrall tilføjer:"Et af de centrale spørgsmål, vi fokuserer på, er, hvordan man kan levere en nyttig og brugbar datainfrastruktur sammen med stærke kapaciteter og detaljer.

"Længere sigt kan du bruge forskellige vedhæftede filer til at få sensorerne til at overvåge hvert vandhane, rør eller flod for at øge bevidstheden og hurtigere bestemme udbrud eller forureningskilder."

Fremtidsplaner for samarbejder

Arbejdet med enheden startede kort efter dannelsen af ​​holdet for to år siden. Farrall, som afsluttede en mastergrad i menneske-computer-interaktion på Bath og arbejder i øjeblikket på en ph.d. i udviklingen af ​​ny teknologi for mental sundhed, forklarer, "Vi kom sammen som en gruppe og spurgte 'Hvad mener vi er et vigtigt emne at fokusere vores opmærksomhed på?" Vandknaphed når over hele kloden og er et problem, der vil påvirke flere mennesker, efterhånden som stigningen i forurenende stoffer stiger. Vi ønskede at støtte nuværende og fremtidige problemer, der stemmer overens med alles grundlæggende menneskerettigheder."

Næste op for holdet er at gøre enheden mere effektiv og overkommelig og tilføje større følsomhed og detektion over for en række forurenende stoffer. Derudover har de til formål at udforske dets potentiale til at løse socioøkonomiske udfordringer med det formål at skabe arbejdspladser til overvågning af vandkvaliteten for lokalbefolkningen og påtage sig andre projekter, såsom at hjælpe med at skabe byggematerialer fra plastaffald.

Leveret af University of Bath