Økt vannsikkerhet gjennom deteksjon av E.coli i store vannvolum muliggjort av akustoforetisk oppkonsentrering.

Water quality and food safety are two important global challenges with huge impact on human health. The societal burden due to unsafe drinking water is enormous, and each year millions of People die due to poor water quality. An important indicator for water quality monitoring today is the E.coli bacteria. According to regulations, there should be no E.coli present in a water sample of 100ml. 100ml is a small sample compared to the vast volumes of drinking water being delivered through municipal systems. In many cases, it is desirable to monitor water quality with higher accuracy (i.e. sample higher volumes) - and at higher frequency - than it is possible to do today. Because most instruments available in the market are designed to analyze small samples volumes (typically 1-100ml), pre-concentration of the sample is the only realistically viable way of analyzing higher samples volumes. In this project we will develop an automated and reliable method to pre-concentrate samples of drinking water. The method is based on innovated use of micro- and nanotechnology in combination with microfluidics and ultrasonics. The duration of the Project is 3 years with Colifast AS as project owner and SINTEF as R&D partner. The project has gone through a thorough design- and specification phase which is now finalized. We have explored different concepts and variants and identified a promising design for a functional unit. The unit is composed of microchannels of various shapes which will permit efficient pre-concentration. The unit has been fabricated in SINTEF MiNaLab's cleanroom laboratory, and holder for the units and coupling to fluidic system is made. One chip is completed with piezoelectric plate for active sorting and in laboratory. The results of the testing indicates that the completed unit works in accordance with the simulated function, and one achieves sorting of particles somewhat larger than than the bacteria. Further testing is necessary to evaluate the concept further and conclude on whether it can be applied for automatic sorting of bacteria.

Et nytt konsept for automatisk bakteriesortering er designet og testet i en prototype. Prototypen viser at en med konseptet oppnår sortering av partikler som er noe større enn bakterier, og at det ved videre bearbeiding vil kunne bli et bidrag til automatisk bakterieanalyse av store vannvolum, og også tilsvarende funksjoner i laboratorier. Prosjektarbeidet har bidratt til økt kompetanse på akustoforetiske metoder for sortering av partikler innenfor mikrofluidikk.

Vannkvalitet og matsikkerhet er to viktige, globale utfordringer med en enorm helsemessig betydning. Den samfunnsøkonomiske belastningen som følge av urent drikkevann er svært stor og hvert år dør flere millioner mennesker grunnet dårlig vannkvalitet på verdensbasis. En sentral indikator som i dag benyttes under overvåking av vannkvalitet er bakterien E.coli; drikkevannsforskriften sier at det ikke skal forekomme E.coli i stikkprøver på 100ml. Det finnes imidlertid en rekke tilfeller der det er ønskelig å utføre overvåking av vannkvalitet på et høyere nøyaktighetsnivå (dvs. ta stikkprøver med høyere volum) og med en høyere analysefrekvens enn det som praktiseres i dag. I og med at de analyseinstrumentene som finnes på markedet (hovedsaklig Colifast) er bygget for å analysere små prøvevolumer (typisk 1-100ml), er oppkonsentrering den eneste reelle muligheten for å måle større prøvevolumer - dvs. at man tar en prøve med stort volum, og filtrerer deretter bort deler av vannet slik at prøvevolumet reduseres men uten å miste mikroorganismene man er ute etter å måle. Filtrering inngår i mange laboratorieanalyser og slik oppkonsentrering er i dag en svært manuell, ineffektiv og kostbar prosess. Dette prosjektet omhandler utvikling av en automatisert og pålitelig oppkonsentreringsmetode for vannprøver. Metoden er basert på innovativ bruk av mikro- og nanoteknologi i kombinasjon med mikrofluidikk og ultralyd. De sentrale FoU utfordringene i prosjektet omhandler modellering, design og fremstilling av mikrofluidikkbrikker med ønskede akustiske og fluidmekaniske egenskaper, systemdesign og sammenstillingsprosesser, samt kontrollsystemer for væskestrømning og ultralyd. Prosjektet har en varighet på 3 år med Colifast AS som prosjekteier og SINTEF som FoU partner.