Прибор работает следующим образом: он направляет на образец воды специальный свет, который заставляет молекулы бактерий светиться. Эти молекулы поглощают энергию света, а затем излучают ее обратно, но уже в виде другого света с более низкой энергией. Цвет этого свечения зависит от того, из каких атомов состоят молекулы бактерий. По анализу флуоресценции можно определить, какие именно бактерии присутствуют в воде и насколько она чистая. Детектор фиксирует количество испускаемого света, позволяя точно подсчитать целевые молекулы и, следовательно, определить концентрацию бактерий в образце.
Устройство для обнаружения микроорганизмов в воде представляет собой бесконтактную флуоресцентную систему с использованием крупных (1-2 мм²) светодиодов и детекторов. Эти светодиоды недавно стали доступны в диапазоне УФ-излучения (< 280 нм) благодаря удостоенным Нобелевской премии процессам изготовления с использованием сплавов нитрида галлия. Ультрафиолетовый свет возбуждает белки вредоносных микроорганизмов, в результате чего возникает флуоресценция.
В качестве источника возбуждающего света используется светодиод, а в качестве детектора — фотодиод с соответствующей электронной схемой управления. Для оптимизации процесса, как правило, применяются линзы с высокой числовой апертурой. Они позволяют максимально сфокусировать возбуждающий свет на целевых молекулах и эффективно собирать испускаемое ими излучение. Однако доступность таких линз ограничена, и их сложно интегрировать в конструкцию. Это сильно усложняют процесс разработки. В новом приборе линзы не требуются. Такой подход повышает производительность системы, снижает энергопотребление и увеличивает срок службы.
Система воздействует на белки, полученные из флуоресцентной аминокислоты триптофан. Триптофан и его производные активно вырабатываются и метаболизируются кишечной палочкой и обнаруживаются как внутри, так и снаружи клеток этих бактерий. Поэтому флуоресценция этих белков — подходящий индикатор для кишечной палочки в образцах воды.
Результаты измерений отображаются в виде простых числовых значений и цветовых индикаторов, понятных для непрофессионалов. Показатели можно получить в течение нескольких секунд. Систему легко использовать и быстро принимать меры. Отсутствие линз делает устройство компактным и портативным.
Команда разрабатывает версии системы, которые можно интегрировать в существующую инфраструктуру очистки и мониторинга воды.
