新加坡國立大學工程師開發(fā)可快速檢測藻類的智能手機感應設備

　　新加坡國立大學（NUS）的一組工程師開發(fā)了一種高度靈敏的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用智能手機能在15分鐘內檢測水中毒素藻類的存在。另外該系統(tǒng)還可以在現(xiàn)場生成測試結果，并使用智能手機的無線通信功能實時報告檢測結果。

新加坡國立大學的研究人員已經開發(fā)出一種高度靈敏，低成本的傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用智能手機在15分鐘內檢測水中毒素毒素藻類的存在。

　　研究人員認為，這項突破性技術在防止有害微生物在水生環(huán)境中擴散方面發(fā)揮重要作用，因為這可能威脅全球公共衛(wèi)生并造成環(huán)境問題。

　　常規(guī)的藻類檢測和分析方法非常耗時，并且需要專用的昂貴設備以及熟練的操作員進行水采樣和測試。其中一種方法是使用價格超過S2,000的復雜儀器測試葉綠素的存在。

　　“目前，從現(xiàn)場收集水樣，將其帶回實驗室進行測試并分析結果可能需要一天或更長的時間。由于污染源的管理，這種長時間的檢測對于監(jiān)測藻類的繁殖并不現(xiàn)實?！?研究人員解釋說。

　　為了應對當前水質監(jiān)測中的挑戰(zhàn)，研究人員花了一年的時間開發(fā)了一種可快速、高可靠性地監(jiān)測微生物水質的設備。NUS的發(fā)明包括三個部分：微流體芯片、智能手機和可定制的3D打印平臺，該平臺可容納光學和電氣組件，例如便攜式電源和LED燈。

　　首先，將微流體芯片涂上氧化鈦酞菁，這是一種基于光導聚合物的材料，光電導層引導水滴在分析過程中沿著芯片移動。

　　然后將涂層的芯片放在智能手機屏幕的頂部，該智能手機將亮區(qū)和暗區(qū)的圖案投射到芯片上。當水樣品的液滴沉積在芯片表面上時，由光導層上照亮的明暗區(qū)域產生的電壓降差會改變水滴的表面張力。這導致水滴向黑暗的照明區(qū)域移動。這種運動促使水滴與化學物質混合，從而使水樣中存在的藻類細胞染色，燈光模式將混合物導向智能手機的相機。

　　接下來，嵌入在3D打印平臺中的LED光源和綠色濾光片（靠近智能手機的攝像頭）創(chuàng)造了適合攝像頭捕獲染色藻類細胞熒光圖像的條件。圖像可以發(fā)送到智能手機上的應用程序，以計算樣品中存在的藻類細胞的數(shù)量；圖像也可以通過智能手機無線發(fā)送到另一個位置，以量化藻類細胞的數(shù)量。整個分析過程可以在15分鐘內完成。

　　據悉，便攜式設備的成本不到220美元（不包括智能手機），重量不到600克。該測試套件也非常敏感，僅需少量水樣即可產生可靠的結果。

　　國大研究團隊使用從海洋和水庫收集的水樣測試了NUS研究人員開發(fā)的系統(tǒng)。過濾水樣，并加入特定量的四種不同類型的產毒藻類：兩種淡水藻類，即萊茵藻和銅綠假單胞菌；以及兩種海水藻類，即兩棲藻和梭狀芽胞桿菌。使用新設備和血細胞計數(shù)器（通常用于水質監(jiān)測的標準細胞計數(shù)技術）進行了實驗，以測試藻類的存在。測試結果表明，智能手機系統(tǒng)能夠以90％的精度檢測四種藻類，與血細胞計數(shù)器產生的結果相當。