Ein tragbarer Wasserqualitätsmonitor, der von einem Team von Studenten der University of Bath entwickelt wurde, könnte dabei helfen, sichere Wasserquellen für Gemeinden auf der ganzen Welt schnell zu erkennen und zu kartieren.
Das vom Team Bath Biodevices without Borders entwickelte OASIS-Gerät kombiniert innovative Wasserdiagnose- und GPS-Technologie, um eine schnelle Analyse der Wasserqualität durchzuführen und die Ergebnisse auf einer globalen Karte darzustellen.
Beim Eintauchen in Wasser bestimmt das Gerät die Qualität und Sicherheit des Wassers, indem es eine Reihe kleiner elektrochemischer Sensoren verwendet, um eine Reihe von Verunreinigungen, darunter Chloride, Fluoride und Nitrate, sowie seinen pH-Wert, seine Temperatur und seine Trübung (bzw Klarheit).
Die Ergebnisse werden dann auf dem Gerät angezeigt und können bei angeschlossenem Smartphone hochgeladen und online geteilt werden.
Das OASIS – kurz für On-site Aquatic Safety Inspection System – wurde vom Studententeam, einer Vertically Integrated Project (VIP)-Gruppe, erstellt. VIPs in Bath ermöglichen es Studierenden aller Jahrgangsstufen und aller Universitätsdisziplinen, mit Mitarbeitern an langfristigen, realen Themen zusammenzuarbeiten.
Das Team nutzte kürzlich Baths langjährige Verbindungen zur südafrikanischen Stellenbosch-Universität, um das OASIS vor Ort zu testen und anschließend zu untersuchen, wie das Gerät in lokale Gemeinden integriert werden könnte, um einen sicheren Wasserverbrauch und eine sichere Überwachung zu ermöglichen.
Teamleiter Alexz Farrall sagt, dass das Projekt darauf abzielt, diejenigen zu informieren und ihnen Möglichkeiten zu bieten, die möglicherweise nichts von verunreinigten Wasserquellen wissen, und es den Schülern gleichzeitig zu ermöglichen, praktische Fähigkeiten zu erwerben, die der globalen Gemeinschaft zugute kommen können. Er fügt hinzu: „Wir schaffen ein innovatives und wirklich brauchbares Gerät, das mit einigen Weiterentwicklungen tatsächlich einen Einfluss auf die Wassersicherheit und Wasserknappheit haben könnte.“
„Das OASIS verwendet erschwingliche Sensoren, um eine schnelle Erkennung mehrerer chemischer Marker zu ermöglichen und Analysen durchzuführen, die sonst Stunden in einem Labor dauern würden. Wenn Sie das Gerät in Wasser eintauchen, kann es sofort eine Rückmeldung darüber geben, wie sauber und trinkbar eine Wasserquelle ist. Kombiniert.“ Mit der GPS-Technologie können Benutzer erkennen, wie schädlich oder sicher eine Wasserquelle ist, und diese mit ihrer Community teilen.
„Dies könnte in Gebieten funktionieren, in denen Wasser knapp oder möglicherweise kontaminiert ist oder in denen landwirtschaftliche Arbeiten zu recht schnellen Veränderungen der Wasserqualität führen können. Es kann eine Form der sofortigen Erkennung von Risiken bieten, oder in Situationen wie einem Cholera-Ausbruch.“
OASIS-Gerät
Das OASIS-Gerät nutzt eine Reihe elektrochemischer Sensoren. Wenn diese Sensoren mit Wasser in Kontakt kommen, lösen sie eine Reihe elektrochemischer Reaktionen aus, die von der Anwesenheit, Konzentration und Art der Verunreinigungen im Wasser abhängen. Durch die Analyse der Ergebnisse dieser Reaktionen kann das Gerät verschiedene Indikatoren für sauberes Wasser erkennen und quantifizieren.
Während bereits früher tragbare Wassersensoren entwickelt wurden, liegt der Unterschied des OASIS-Geräts in seiner Erschwinglichkeit und der innovativen Integration von Technologien. Durch die Entwicklung kostengünstiger und zuverlässiger Sensoren und die Bereitstellung eines Open-Source-Projekts möchte das Team mit NGOs zusammenarbeiten, um das Gerät in die Serienreife zu bringen und es in den Einsatzgebieten verfügbar zu machen.
Dr. Despina Moschou, Dozentin am Fachbereich Elektronik und Elektrotechnik in Bath und Mitglied des CBio Center for Bioengineering & Biomedical Technologies, ist die akademische Leiterin des Teams. Ihre Forschung umfasst ähnliche, kompakte Testgeräte, darunter „Lab-on-Chip“-Geräte, die zur Erkennung einer Reihe von Erkrankungen, einschließlich COVID-19, verwendet werden können.
Dr. Moschou sagt: „Das Gerät ist hochentwickelt und löst ein großes globales Problem auf einfache und möglicherweise sehr kostengünstige Weise.“
„Die Arbeit, die das Team geleistet hat, um herauszufinden, wie es sein Wissen auf dieses Problem anwenden, seine Fähigkeiten ausbauen und Probleme in der Praxis lösen kann, ist wirklich beeindruckend.“
Farrall fügt hinzu: „Eines der Hauptthemen, auf die wir uns konzentrieren, ist die Bereitstellung einer nützlichen und nutzbaren Dateninfrastruktur neben starken Fähigkeiten und Details.“
„Längerfristig könnten Sie verschiedene Aufsätze verwenden, um die Sensoren jeden Wasserhahn, jedes Rohr oder jeden Fluss überwachen zu lassen, um das Bewusstsein zu schärfen und Ausbrüche oder Schadstoffquellen schneller zu erkennen.“
Zukünftige Pläne für Kooperationen
Die Arbeiten an dem Gerät begannen kurz nach der Gründung des Teams vor zwei Jahren. Farrall, der in Bath einen Master in Mensch-Computer-Interaktion abgeschlossen hat und derzeit an einem Ph.D. arbeitet. bei der Entwicklung neuer Technologien für die psychische Gesundheit, erklärt: „Wir kamen als Gruppe zusammen und fragten: ‚Was ist unserer Meinung nach ein wichtiges Thema, auf das wir unsere Aufmerksamkeit richten sollten?‘ Wasserknappheit betrifft die ganze Welt und ist ein Problem, das mit zunehmender Schadstoffbelastung immer mehr Menschen betreffen wird. Wir wollten aktuelle und zukünftige Probleme unterstützen, die mit den grundlegenden Menschenrechten aller Menschen im Einklang stehen.“
Als nächstes geht es für das Team darum, das Gerät effizienter und erschwinglicher zu machen und die Empfindlichkeit und Erkennung einer Reihe von Schadstoffen zu erhöhen. Darüber hinaus wollen sie ihr Potenzial zur Bewältigung sozioökonomischer Herausforderungen erkunden, indem sie Arbeitsplätze für die Überwachung der Wasserqualität für die Einheimischen schaffen und andere Projekte übernehmen, beispielsweise die Unterstützung bei der Herstellung von Baumaterialien aus Kunststoffabfällen.