Mer än 844 miljoner människor runt om i världen saknar tillgång till rent vatten. En av utmaningarna är att bakterier från floder kan strömma in i grundvattenkällor, förorenar det som kan ha varit dricksvatten. Att bygga ny infrastruktur för att omdirigera rent vatten är dyrt, särskilt för regioner som redan kämpar med extrem fattigdom. Istället, samhällen förlitar sig ofta på vattenfiltreringssystem.

Nuvarande metoder för att testa vattensäkerhet kan vara dyra och tidskrävande. Forskare måste först ta prover vid vattenkällan och föra dem tillbaka till labbet. Sedan måste de testa proverna för att avgöra vilka typer av bakterier som finns.

"Det tar vanligtvis timmar eller dagar, och att bearbeta data och få resultat tar ytterligare några timmar, " säger Jianfeng Sun, en doktorand vid institutionen för maskinteknik vid Northeastern University. Arbetar med doktoranden Ran Ran och doktoranden Derek Tran, Sun utvecklar en ny metod som är snabbare, lättare att använda, och bärbar.

Gruppen presenterade forskningen vid 2017 Society of Engineering Conference, värd på Northeastern denna månad. Forskare och studenter vid konferensen kommer från discipliner över det tekniska och naturvetenskapliga spektrumet. "Deras arbete tar upp ett brett spektrum av frågor inklusive energi för hållbarhet, avkänning och kontroll för säkerhet, och bio-nanoteknik för sjukvård, sa Hanchen Huang, Donald W. Smith Professor och ordförande vid Institutionen för maskin- och industriteknik.

Traditionellt, för att forskare ska kunna mäta vilka typer av bakterier som finns i vatten, de trycker vattenprovet genom en kolumn av jord eller sand som är hemma i flodbädden där provet kom ifrån. När vattnet går genom kolonnen, vissa bakterier trycks också igenom, men några blir kvar. Att "klibbiga" bakterier fäster på ytan av sand eller jordpartiklar.

Det betyder att vissa typer av bakterier i floder inte är ett problem. De kommer inte att förorena grundvattnet eftersom de aldrig kommer att nå det, istället fastnar i sanden eller jorden i flodbädden.

Dock, forskare finner att vissa bakterier kommer att pressa sig genom jordpelaren och ta sig till andra sidan. Att grejer som inte klistrar kan vara problematiska. Eftersom det inte fastnar på jorden eller sanden, det kan lifta en tur på flodströmmen hela vägen in i en stads dricksvattenkälla och göra folk sjuka.

Medan den traditionella strategin för att mäta bakterier fungerar, Sun visste att han kunde göra det mer effektivt. Istället för att använda en jordpelare för att trycka igenom vattenprover, hans metod använder en mikrokanal.

Om du föreställer dig att skrapa ett litet dike i mitten av ett mikroskopglas, detta är mikrokanalen där vatten från ett prov flödar. Flödet är mycket mjukt, tillåter klibbiga bakterier att fästa vid kanten av kanalen. Objektglaset placeras över ett mikroskop som räknar enskilda bakterier för att se vilka som fastnar och vilka som spolas igenom.

För att göra detta system bärbart, Sun visste att han ville att mikroskopet skulle kunna ansluta till en mobiltelefon. Men det fanns inga bra alternativ. Istället för att försöka eftermontera sitt system med en befintlig enhet, han och Ran byggde ett nytt mikroskop från grunden.

Så småningom, Sun vill utveckla en mobilapplikation som ska räkna och analysera bakterier som mikroskopet ser. På det sättet, forskare kan ta med sig enheten till fältet och testa prover i farten, minskar tiden det tar att bearbeta data i labbet. Detta leder till effektivare vattenfiltrering, som har potential att rädda liv över hela världen.