跳动城乡网研究人员已经证明，一种不含任何透镜的荧光检测系统可以高度灵敏地检测饮用水中的致命微生物。随着进一步发展，这种新方法可以提供一种低成本且易于使用的方法，用于监测资源有限的环境(如发展中国家或受灾地区)的水质。
当需要快速获得水上安全结果时，例如游泳项目，它也很有用，这是巴黎奥运会期间强调的一个问题。
“在发展中国家，不安全的水源每年造成一百多万人亡，”尼泊尔普通研究所的研究小组负责人阿西姆·达卡尔(AshimDhakal)表示。“我们希望我们的工作能够促进更简单、更经济、更高效的饮用水传感模式的开发，拯救世界各地无数人的生命。”
目前用于评估水中微生物污染的方法需要培养水样，然后量化有害细菌。这可能需要超过18个小时，当需要立即确认水安全时，这种方法并不实用。这也是发展中国家水监测无效的一个关键原因，因为发展中国家缺乏所需的熟练人力资源、基础设施和试剂。
在《Optica》杂志发表的一篇题为《无透镜荧光计优于有透镜系统》的论文中，来自巴西圣保罗大学普通研究所和英国约克大学的研究人员报告称，他们新发明的水监测荧光计无需使用任何透镜就能检测到水中细菌中低至十亿分之一以下水平的荧光蛋白。
这种灵敏度符合世界卫生组织检测饮用水中粪便污染的标准。
Dhakal表示：“如今的荧光计通常使用昂贵的透镜，这些透镜由特殊的紫外线透明玻璃制成，需要精确定位。我们的研究表明，取消透镜不仅可以降低设备成本、尺寸和重量，而且由于我们的目的不是成像，因此还可以提供更好的性能。”
摘掉镜片
这项研究是一个大型项目的一部分，该项目旨在试行一种便携式、低成本且用户友好的仪器，用于实时水质评估。在开发过程中，研究人员仔细研究了水质监测等应用中光信号生成的基本原理。
他们发现，虽然光学镜头通常用于相机、显微镜和望远镜等设备，但这些光学元件往往会降低不需要图像的实际情况的性能。
达卡尔说：“这是一个重要的发现，因为镜头占了光学系统成本的很大一部分，而且它们的体积和重量使得制造实用的便携式设备变得困难。”
“我们的分析表明，使用尽可能大且彼此靠近的光源、探测器和样本尺寸会产生更强的信号，从而提高水质监测的性能。”
与透镜系统的比较
根据他们的发现，研究人员设计了一种无透镜荧光系统，该系统使用大型(1-2平方毫米)LED和探测器，这些LED和探测器最近已开始提供紫外线波长。该系统的工作原理是利用紫外线激发有害微生物中的蛋白质，然后检测产生的荧光。
除了展示无透镜系统的灵敏度外，他们还展示了该系统产生的荧光信号强度约为透镜系统强度的两倍。他们发现透镜系统的性能受到其数值孔径、使用更大的光源和探测器以及组件和样品之间所需的有限成像距离的限制。
研究人员目前正在开发一种袖珍版无透镜荧光计，用于现场测试。他们指出，在广泛应用之前，必须证明该仪器能够承受多种场景中的恶劣环境。他们还致力于通过将多种参数的测量纳入设备中，证明他们的方法符合检测特定细菌污染的特异性要求。
达卡尔说：“我们的系统已经非常有用，因为它提供的细菌蛋白浓度的灵敏和准确测量与水处理效率、消所需的消剂剂量以及再污染事件中细菌增殖的可能性直接相关。”
