新加坡國立大學(xué)（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(jī)能在15分鐘內(nèi)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(jié)果，并使用智能手機(jī)的無線通信功能實(shí)時(shí)報(bào)告檢測結(jié)果。

新加坡國立大學(xué)的研究人員已經(jīng)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(jī)在15分鐘內(nèi)檢測水中毒素毒素藻類的存在。

　　研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)突破性技術(shù)在防止有害微生物在水生環(huán)境中擴(kuò)散方面發(fā)揮重要作用，因?yàn)檫@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(shí)，并且需要專用的昂貴設(shè)備以及熟練的操作員進(jìn)行水采樣和測試。其中一種方法是使用價(jià)格超過S2,000的復(fù)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試并分析結(jié)果可能需要一天或更長的時(shí)間。由于污染源的管理，這種長時(shí)間的檢測對于監(jiān)測藻類的繁殖并不現(xiàn)實(shí)。” 研究人員解釋說。

　　為了應(yīng)對當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測中的挑戰(zhàn)，研究人員花了一年的時(shí)間開發(fā)了一種可快速、高可靠性地監(jiān)測微生物水質(zhì)的設(shè)備。NUS的發(fā)明包括三個(gè)部分：微流體芯片、智能手機(jī)和可定制的3D打印平臺，該平臺可容納光學(xué)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(dǎo)聚合物的材料，光電導(dǎo)層引導(dǎo)水滴在分析過程中沿著芯片移動(dòng)。

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

　　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(jī)的攝像頭）創(chuàng)造了適合攝像頭捕獲染色藻類細(xì)胞熒光圖像的條件。圖像可以發(fā)送到智能手機(jī)上的應(yīng)用程序，以計(jì)算樣品中存在的藻類細(xì)胞的數(shù)量；圖像也可以通過智能手機(jī)無線發(fā)送到另一個(gè)位置，以量化藻類細(xì)胞的數(shù)量。整個(gè)分析過程可以在15分鐘內(nèi)完成。

　　據(jù)悉，便攜式設(shè)備的成本不到220美元（不包括智能手機(jī)），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(chǎn)生可靠的結(jié)果。

　　國大研究團(tuán)隊(duì)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(chǎn)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(shè)備和血細(xì)胞計(jì)數(shù)器（通常用于水質(zhì)監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞計(jì)數(shù)技術(shù)）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以測試藻類的存在。測試結(jié)果表明，智能手機(jī)系統(tǒng)能夠以90％的精度檢測四種藻類，與血細(xì)胞計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的結(jié)果相當(dāng)。