Een draagbare waterkwaliteitsmonitor, gemaakt door een team studenten van de Universiteit van Bath, zou kunnen helpen om snel veilige waterbronnen voor gemeenschappen over de hele wereld te detecteren en in kaart te brengen.

Het OASIS-apparaat, gemaakt door Team Bath Biodevices without Borders, combineert innovatieve waterdiagnostiek en GPS-technologie om snelle waterkwaliteitsanalyses uit te voeren en de resultaten op een wereldkaart uit te zetten.

Wanneer het apparaat in water wordt ondergedompeld, bepaalt het de kwaliteit en veiligheid van het water door een reeks kleine elektrochemische sensoren te gebruiken om een ​​reeks verontreinigende stoffen te detecteren, waaronder chloriden, fluoriden en nitraten, evenals het pH-niveau, de temperatuur en de troebelheid (of helderheid).

De resultaten worden vervolgens op het apparaat weergegeven en als er een smartphone is aangesloten, kunnen deze online worden geüpload en gedeeld.

Het OASIS, een afkorting van On-site Aquatic Safety Inspection System, is ontwikkeld door het studententeam, een verticaal geïntegreerde projectgroep (VIP). Met VIP's in Bath kunnen studenten uit alle jaargroepen en uit alle universitaire disciplines samenwerken met het personeel aan langetermijnkwesties uit de praktijk.

Het team heeft onlangs gebruik gemaakt van de langdurige banden van Bath met de Zuid-Afrikaanse Stellenbosch Universiteit om de OASIS in de praktijk te testen en vervolgens te onderzoeken hoe het apparaat in lokale gemeenschappen kan worden geïntegreerd om veilig waterverbruik en monitoring mogelijk te maken.

Teamleider Alexz Farrall zegt dat het project tot doel heeft mensen te informeren en kansen te bieden die zich misschien niet bewust zijn van vervuilde waterbronnen, terwijl studenten praktische vaardigheden kunnen ontwikkelen waar mondiale gemeenschappen profijt van kunnen hebben. Hij voegt eraan toe:"We creëren een innovatief en echt bruikbaar apparaat dat, met wat verdere ontwikkeling, echt een impact zou kunnen hebben op de waterveiligheid en waterschaarste.

"De OASIS maakt gebruik van betaalbare sensoren om snelle detectie van verschillende chemische markers mogelijk te maken, waardoor analyses worden uitgevoerd die anders uren in een laboratorium zouden duren. Wanneer je het apparaat in water onderdompelt, kan het onmiddellijk feedback geven over hoe schoon en drinkbaar een waterbron is. Gecombineerd met GPS-technologie kan het gebruikers in staat stellen zich bewust te zijn van hoe schadelijk of veilig een waterbron is en dit met hun gemeenschap te delen.

"Dit zou kunnen werken in gebieden waar water schaars is, mogelijk vervuild, of waar landbouwwerk vrij snelle veranderingen in de waterkwaliteit kan veroorzaken. Het kan een vorm van onmiddellijke detectie van risico's bieden, of voor situaties zoals een cholera-uitbraak." P>

OASIS-apparaat

Het OASIS-apparaat werkt door gebruik te maken van een reeks elektrochemische sensoren. Wanneer deze sensoren in contact komen met water, initiëren ze een reeks elektrochemische reacties, die worden beïnvloed door de aanwezigheid, concentratie en soort verontreinigingen in het water. Door de output van deze reacties te analyseren, kan het apparaat verschillende schoonwaterindicatoren detecteren en kwantificeren.

Hoewel er al eerder draagbare watersensoren zijn ontwikkeld, ligt het onderscheid van het OASIS-apparaat in de betaalbaarheid en innovatieve integratie van technologieën. Door goedkope en betrouwbare sensoren te ontwerpen en hun project open-source te maken, wil het team samenwerken met NGO's om het apparaat volledig in productie te brengen en beschikbaar te maken in de gebieden waar zij actief zijn.

Dr. Despina Moschou, hoofddocent bij de afdeling Electronic &Electrical Engineering van Bath en lid van het CBio Center for Bioengineering &Biomedical Technologies, is de academisch directeur van het team. Haar onderzoek omvat vergelijkbare, compacte testapparatuur, waaronder 'lab-on-chip'-apparaten die kunnen worden gebruikt om een ​​reeks aandoeningen, waaronder COVID-19, te detecteren.

Dr. Moschou zegt:"Het apparaat is geavanceerd en pakt een groot mondiaal probleem op een eenvoudige en potentieel zeer betaalbare manier aan.

"Het werk dat het team heeft gedaan om erachter te komen hoe ze hun kennis op dit probleem kunnen toepassen, hun vaardigheden kunnen opbouwen en problemen in de echte wereld kunnen oplossen, is werkelijk indrukwekkend."

Farrall voegt hieraan toe:"Een van de belangrijkste kwesties waar we ons op concentreren is hoe we een nuttige en bruikbare data-infrastructuur kunnen bieden, naast sterke capaciteiten en details.

"Op de langere termijn zou je verschillende hulpstukken kunnen gebruiken om de sensoren elke kraan, pijpleiding of rivier te laten monitoren om het bewustzijn te vergroten en sneller uitbraken of bronnen van besmetting vast te stellen."

Toekomstplannen voor samenwerkingen

De werkzaamheden aan het apparaat begonnen kort na de oprichting van het team twee jaar geleden. Farrall, die een master in mens-computerinteractie in Bath heeft afgerond en momenteel werkt aan een Ph.D. bij het ontwikkelen van nieuwe technologie voor de geestelijke gezondheidszorg, legt uit:"We kwamen als groep samen en vroegen ons af:'Wat is volgens ons een belangrijke kwestie waar we onze aandacht op moeten richten?' Waterschaarste reikt over de hele wereld en is een probleem dat steeds meer mensen zal treffen naarmate de opkomst van verontreinigende stoffen toeneemt. We wilden huidige en toekomstige kwesties steunen die aansluiten bij ieders fundamentele mensenrechten."

De volgende stap voor het team is het efficiënter en betaalbaarder maken van het apparaat en het toevoegen van een grotere gevoeligheid en detectie voor een reeks verontreinigende stoffen. Daarnaast willen ze het potentieel onderzoeken om sociaal-economische uitdagingen aan te pakken, gericht op het creëren van banen voor waterkwaliteitsmonitoring voor de lokale bevolking en door andere projecten op zich te nemen, zoals het helpen creëren van bouwmaterialen uit plastic afval.

Aangeboden door Universiteit van Bath