基于激光的超声波检测数小时识别水中致命细菌

图像：WaterSpy系统使用激光，光电探测器和超声波技术在数小时内识别水中的致命细菌，而不是几天。 （图片来源：WaterSpy.eu）

　　由Photonics PPP Horizon 2020资助的水安全项目“WaterSpy”开发了一种便携式激光水质分析仪，用于水分配网络的关键点，在数小时内提供关于致命细菌的读数，而不是天。 根据2017年世界卫生组织（WHO）的报告，尽管欧洲各水公司对合规性进行高度监测，但致命的疾病暴发是常见事件。 监测三种最致命的细菌-大肠杆菌，沙门氏菌和铜绿假单胞菌  -在饮用水中可能需要3天，结果通常在暴露后发生。

　　随着其原型准备就绪，WaterSpy团队将在Genova的两个地点进行设备测试：普拉托水处理厂和Genova配水管网的入口点。 由于污染物浓度可能非常低，这种致命的三重奏往往难以发现。 目前的过程涉及采集水样并将其送到远程实验室，并且细菌痕迹通常非常小，需要24小时的时间来让病原体培养。

　　“大多数水务公司，”协调组织经理Alessandro Giusti（博士）解释说：“如果他们现在就像现在一样继续进行，将难以满足这些新的严格法律。 目前用于细菌诊断的技术非常缓慢，而且一些更快的仍然不够精确，因此需要新的技术，比如WaterSpy。“

　　采用最新的光子学技术，该设备  -结合了新型光电探测器和超声波粒子操纵的激光配置  -适用于在线，现场测量。 “尽管从您的水龙头出来的水在达到您之前是安全的，但水务公共事业机构和监管机构非常依赖频繁的采样和实验室分析，这既耗时又昂贵，WaterSpy打算加速这一过程，我们的设备速度是史无前例的：完整的样品分析需要6个小时才能完成，因此将其与现有方法所需的2-3天进行比较，我们预计结果为12比现行标准快了许多倍，WaterSpy相对便宜，并且在特异性和灵敏度方面将符合新的监管要求。“

　　它首先收集细菌的微量痕迹，然后用激光检测它们。 “不幸的是，”Giusti说，“水本身是一种非常强烈的红外光吸收剂，必须采用特殊技术。” 同样，当应用声波时，沙子会在聚集的瓷砖表面形成共鸣图案，超声波用于聚集水样中的细菌，以提高检测和灵敏度。 然后，WaterSpy设备通过采用称为衰减全反射（ATR）的测量技术来检测细菌，使样品能够直接以液态进行检测。

　　红外光束被送入水流过的钻石中。 然后，IR光在与水样接触的内表面上反射，然后由检测器在离开晶体时收集。

　　由塞浦路斯研究与创新中心有限公司CyRIC协调，WATERSPY联盟根据H2020资助计划获得了欧盟委员会的资助。 Waterspy由9个合作伙伴组成，参与者来自7个不同的欧洲国家：（意大利）Consiglio Nazionale Delle Ricerche； IREN SPA； （瑞士）Alpes Lasers SA； （希腊）雅典国立技术大学； AUG Signals Hellas技术开发与应用； （奥地利）维也纳技术大学； （波兰）Vigo Systems SA； （德国）弗里德里希  -亚历山大大学埃尔兰根纽伦堡。