Udvikling af en løsning på snavset vand

Mere end 844 millioner mennesker verden over mangler adgang til rent vand. En af udfordringerne er, at bakterier fra floder kan strømme ind i grundvandskilder, forurener hvad der kan have været drikkevand. Det er dyrt at bygge ny infrastruktur for at omdirigere rent vand, især for regioner, der allerede kæmper med ekstrem fattigdom. I stedet, samfund er ofte afhængige af vandfiltreringssystemer.

Nuværende metoder til at teste vandsikkerhed kan være dyre og tidskrævende. Forskere skal først tage prøver ved vandkilden og bringe dem tilbage til laboratoriet. Derefter skal de teste prøverne for at afgøre, hvilke typer bakterier der er til stede.

"Det tager normalt timer eller dage, og det tager endnu et par timer at behandle dataene og få resultater, " siger Jianfeng Sun, en ph.d.-studerende ved Institut for Maskinteknik ved Northeastern University. Arbejder med doktorgradskollega Ran Ran og bachelorstuderende Derek Tran, Sun udvikler en ny metode, der er hurtigere, nemmere at bruge, og bærbare.

Gruppen præsenterede forskningen på 2017 Society of Engineering Conference, vært på Northeastern denne måned. Forskere og studerende på konferencen kommer fra discipliner på tværs af ingeniør- og videnskabsspektret. "Deres arbejde adresserer en bred vifte af spørgsmål, herunder energi til bæredygtighed, sansning og kontrol for sikkerhed, og bio-nanoteknologi til sundhedspleje, " sagde Hanchen Huang, Donald W. Smith Professor og formand for Institut for Maskin- og Industriteknik.

Traditionelt set for at forskerne kan måle, hvilke typer bakterier der er til stede i vand, de skubber vandprøven gennem en søjle af jord eller sand, der er hjemmehørende i flodlejet, hvor prøven kom fra. Når vandet går gennem søjlen, nogle bakterier bliver også presset igennem, men nogle bliver efterladt. At "klæbrige" bakterier klæber til overfladen af ​​sand eller jordpartikler.

Det betyder, at nogle typer bakterier i floder ikke er et problem. De vil ikke forurene grundvand, fordi de aldrig vil nå det, i stedet for at sidde fast i flodlejets sand eller jord.

Imidlertid, forskere finder ud af, at nogle bakterier vil presse sig gennem jordsøjlen og komme til den anden side. At ikke-klæbende ting kan være problematiske. Da det ikke klæber til jorden eller sandet, det kan blive en tur på flodstrømmen helt ind til en bys drikkevandskilde og gøre folk syge.

Mens den traditionelle strategi til måling af bakterier virker, Sun vidste, at han kunne gøre det mere effektivt. I stedet for at bruge en jordsøjle til at skubbe vandprøver igennem, hans metode bruger en mikrokanal.

Hvis du forestiller dig at skrabe en lille grøft ned i midten af ​​et mikroskopobjektglas, dette er mikrokanalen, hvor vandet fra en prøve strømmer. Strømmen er meget blid, tillader klæbrige bakterier at klæbe til kanten af ​​kanalen. Diaset er placeret over et mikroskop, der tæller individuelle bakterier for at se, hvilke der bliver fanget, og som bliver skyllet igennem.

For at gøre dette system bærbart, Sun vidste, at han ønskede, at mikroskopet skulle kunne forbindes med en mobiltelefon. Men der var ingen gode muligheder. I stedet for at forsøge at eftermontere sit system med en eksisterende enhed, han og Ran byggede et nyt mikroskop fra bunden.

Til sidst, Sun ønsker at udvikle en mobilapplikation, der tæller og analyserer bakterier, som mikroskopet ser. Den vej, forskere kunne bringe enheden i marken og teste prøver på farten, skære ned på den tid, det tager at behandle data i laboratoriet. Dette betyder mere effektiv vandfiltrering, som har potentiale til at redde liv over hele verden.