この技術により、カメラ付き携帯電話を使用しているユーザーは水生微生物の健康状態を追跡できます
シンガポール工科デザイン大学 (SUTD) の研究者は、遊泳中の微生物への影響を測定することにより、水中の汚染物質を迅速に検出する技術を実証したと述べています。
彼らの概念実証は、 科学的なレポート、化学薬品、試薬、または実験装置を必要としません。 代わりに、スマートフォンの通常のカメラと、水域に遍在するゾウリムシと呼ばれる微生物を活用します。これにより、開発が遅れている地域で水を飲む能力を評価するのに特に適しています。
通常、環境汚染物質のレベルは、特定の人口への影響を評価することによって測定されます。 このような影響は、微生物では数日後に目に見える場合がありますが、より大きな動物で実際の規模が明らかになるまでには数年かかります.
これらの測定を加速するために、フェルマート ラボのハビエル フェルナンデス准教授が率いる研究者は、単純なコンピューター ビジョン法を使用して、微生物の行動に対する汚染物質の影響を追跡および測定しました。 具体的には、ゾウリムシの遊泳速度の変化を利用しました。単細胞生物は、XNUMX 秒間に体長の XNUMX 倍以上という驚くべき速さで動くことができます。
「私たちがゾウリムシを選んだのは、水域のいたるところに生息し、通常のカメラで見るのに十分な大きさだからです」と Fernandez 氏は説明します。 「彼らは泳ぐのも速いので、泳ぐ速度の小さな違いが大きな変化につながり、測定が容易になります。」
カメラ付き携帯電話に設置された単純な顕微鏡を使って水中のゾウリムシの泳ぐ速度と動きを追跡することで、数分以内に水のサンプルに含まれる汚染物質の質と存在を正確に推測できることがわかりました。
ゾウリムシを追跡するために、チームはビデオを録画し、物体の識別と追跡のアルゴリズムを実行して、生き物を自動的に検出し、泳ぐ速度と動きを計算しました。 「泳ぐスピードは個人差があります。 しかし、このすべてのデータにより、その変動の影響を軽減し、彼らの水泳の一般的な特徴を得ることができます」と Fernandez 氏は述べています。
彼らの努力により、研究者はゾウリムシの水泳速度が重金属の塩化亜鉛や硫酸銅、一般的な抗生物質エリスロマイシンなどの汚染物質の影響を受けることを示しました。 これらの変化は、汚染物質の許容限界の範囲内で発生しました。 たとえば、重金属濃度が飲料水にとって安全でないと考えられる濃度の半分では、ゾウリムシの平均遊泳速度はほぼ半分になりました。
同様に、危険と見なされる濃度でゾウリムシの遊泳速度が即座に大幅に低下したため、研究者は特定の環境における特定の汚染物質の影響を迅速に評価できる可能性があります。
「したがって、水のサンプルを採取してゾウリムシの速度を測定することは、特別な装置や化学薬品を必要とせずに、水の飲用適性を評価するための簡単な方法として使用できます」と Fernandez 氏は述べています。 「通常、汚染物質ごとに異なるテストが必要になりますが、ゾウリムシの水泳は世界的な測定値です。」
チームは、オブジェクトの追跡や分析などの高度な手法が最小限のフリルでタスクを実行し、少ないリソースで広範な適用を可能にする、いわゆる「倹約工学」の傘下でシステムを設計しました。
著者らによると、微生物の遊泳速度と汚染物質の存在との間の実証された相関関係と、その評価をわずか数分で行うことは、水質を世界的に評価するための直接的で資源を必要としない方法として、または標準化された測定方法の代わりとして使用できます。実験室環境での毒性。
「将来、誰かが別の種類の微生物を試すかもしれません。 さまざまな汚染物質が生物に異なる影響を与えるため、複数の微生物からデータを集めることで、汚染物質の発生源をよりよく理解できるようになります」と Fernandez 氏は結論付けました。 「私たちが実証したことは、水質に関する情報を安価で簡単な方法で、技術的な機器を使用せずに、まったく時間をかけずに取得できることを証明しています。」
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PlatoAi。 Web3の再考。 増幅されたデータインテリジェンス。
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