2021年度公募 seeds-1431 - 【中部】 その場測定とデータ転送機能を持つポータブル水質センサーシステム
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  • インフラ整備・維持
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VISION

ビジョン

Contribute to alleviating diseases derived from the consumption of contaminated water in rural communities of developing countries.
誰でも利用できるフッ素汚染測定センサーによって発展途上国の農村地域の人々が安全に使える飲料水を供給します

Develop a trustable and portable water quality sensor with data connectivity, allowing the knowledge and sharing of the water quality information.
水のフッ素汚染を速やかに検出し、水の安全を保障する信頼性の高いポータブル水質センサーの開発

Within the Sustainable Development Goals for 2030 of the United Nations, #6 is to “Guarantee the availability of water and its sustainable management and sanitation for all”. Every year, the world population increases the demand for blue water. In the case of developing countries, the population grows faster than the infrastructure, increasing their exposure to health risks. One of the most affected areas by the lack of water infrastructure is the east coast of Africa and India, home of millions of people. These populations are affected by fluorosis due to the high levels of fluoride in the water occurring naturally due to the geological formations. This makes the distribution of fluoride levels inhomogeneous among the different water sources. Therefore, it is important to provide local populations with sensors that allow them to differentiate safe water sources from those with high levels of fluoride. Meeting the #6 of the SDGs requires the tool that makes humanity a unique species on the planet, its ingenuity, and its ability to collaborate.

SDGs#6は「水の利用可能性とその持続可能な管理と衛生をすべての人に保証する」ことを目標としています。世界人口が増加を続ける中、安全な水の需要が年々高まっています。発展途上国の場合、人口はインフラ整備よりも速く成長しており、なかでもアフリカとインドの東海岸などでは何百万人もの住民が安全でない水による健康被害に悩まされています。これらの原因は、地層に含まれる高レベルのフッ化物によるフッ素症であり、その多くはフッ化物に汚染された飲料水や農業用水です。厄介なことに、フッ化物の汚染レベルは水源間で異なっており、住民はどの井戸が安全ではないのかを知る術がありません。したがって、安全な水源と高レベルのフッ化物を含む水源を識別できるセンサーを地元住民に提供することが重要です。 本研究では、水中のフッ化物を信頼性高く測定できるポータブル型センサーを開発し、将来的にフッ素汚染に悩む地域の人々に安全な水を供給できるインフラの開発を目指します。

Solving the problem of water with innovation and collaboration.
イノベーションとコラボレーションで水の問題を解決します。

Uniting current technologies in materials science and communication, it was possible to develop a water quality sensor that can be used by users without prior training, obtaining reliable results, which can be transmitted, analyzed, and shared. Our sensors use a type of coordination polymers called Metal-organic Frameworks (MOF), which can react specifically with fluorides the water, generating a chemical signal that can be acquired by a low-cost electronic device and transferred to a smartphone. The phone acquires the information from the sensor, stores it and sends it along with the date, time, and GPS information to be analyzed, visualized, and shared.

材料科学と通信の現在の技術を統合することで、事前のトレーニングなしでユーザーが使用できる水質センサーを開発し、送信・分析・共有できます。 私たちのセンサーは、金属有機フレームワーク(MOF)と呼ばれるタイプの配位高分子を使用します。これは、水中のフッ化物と特異的に反応し化学信号を生成します。この化学信号を低コストの電子読み取りデバイスで取得し、その結果をスマートフォンに転送するシステムを構築します。 日付、時刻、およびGPS情報とともに送信して、分析および情報共有し地域住民のQOL改善に利用することを目指します。

USE CASE

最終用途例

Making the water quality testing simple and trustable.
シンプルで信頼できる水中フッ化物センサー

USE CASE 01Testing the fluoride water level in rivers and wells.
河川や井戸のフッ化物添加水レベルの測定

APPLICATION

APPLICATION

Providing the rural communities, a tool to get instant information of fluoride levels.
水中フッ化物レベルの情報を即座に取得するためのツールを発展途上国に普及

Rural populations in the east coast of Africa and India do not have a safe water network and the natural water has elevated fluoride levels. The rural population in this region of Africa is close to 210 million people, with a 60 to 80% affected by fluorosis. Similar statistics can be found in India.
アフリカとインドの東海岸の農村地域は自然水に高濃度のフッ化物が含まれ、多くの健康被害を引き起こしています。ポータブル型水中フッ素センサーとスマホアプリにより、水の安全性を可視化します。

USE CASE 02Testing the water fluoridation level in tap water.
水道水中の水道水フッ化物添加レベルの評価。

APPLICATION

APPLICATION

Provide a tool to citizens of developed countries to check the fluoride intake.
先進国の市民にフッ化物摂取量をチェックするためのツールを提供します。

The use of dental care products is making their work and the fluoride intake from fluoridated water seems to be not needed anymore. Also, some voices are raising to reduce the water fluoridation due to possible health effects.

デンタルケア製品の使用は効果を上げており、フッ化物添加水からのフッ化物摂取はもはや必要ないようです。 また、健康への影響の可能性があるため、水道水フッ化物添加を減らすために声が上がっています。先進国でも水道水中のフッ素汚染がしばしば問題となります。そうした国々の住民がフッ素による汚染から逃れるためには、簡単に測定できるフッ化物センサーが必要です。

STRENGTHS

強み

Reshaping the way to water testing.
水中フッ化物の高速・高精度測定を可能にするセンサーデバイス

STRENGTHS 01

Simplicity: Designed to be reliable and trustable.
シンプルで高信頼性のポータブル型フッ化物センサー

The reliability is a main objective in our project, people will trust on the sensor results to decide about their health. The sensor is designed to be simple, reducing the operation steps, minimal operations to avoid mistakes during operation.

STRENGTHS 02

Keep data always with you and share it to the rest.
フッ素汚染データのモニタリングと共有を可能とするポータブル型デバイス

The device is fully integrated to the phone, allowing to keep a registry of the fluoride determinations in time. Users will keep the date, time, and location of each determination, keeping a record of the fluoride level for future water collections.

デバイスをスマートフォン等に統合することにより、水中フッ化物を定期的にモニターすることが可能です。こうして、ユーザーに対して各測定の日付、時刻、および場所を保持し、将来の水収集のためにフッ化物レベルの記録をフィードバックし、そのデータをシェアリングできます。

STRENGTHS 03

Low cost and highly sustainable.
低価格化を実現可能なデバイス設計

All the production process are optimized to reduce the operations, reduce the chemicals, the waste and the electronic involved. This is not only a compromise to the environment, but also allows us to reduce costs and make the product affordable to more costumers.

すべての生産は、操作を減らし、関連する化学物質、廃棄物、および電子機器を減らすように最適化されています。 これは環境へのインパクトを減らすだけでなく、経費を削減し、より多くの顧客に製品を手頃な価格で提供することができます。

TECHNOLOGY

テクノロジー

Modification of coordination polymers for cutting edge applications.
MOFの改良による高感度・高信頼性フッ化物センサー

TECHNOLOGY 01

Coordination polymers as sensing materials.
センシング材料としての配位高分子

The sensor technology is based on a new type of coordination polymers, the Metal-organic Frameworks, a.k.a. MOFs. MOFs are highly porous crystalline materials designed to react with fluoride in solution, making the determination fast and reliable.

センサーは、新しいタイプの配位高分子である金属有機フレームワーク(MOF)をコア技術として構築します。。 MOFは、溶液中のフッ化物と反応するように設計された多孔性の高い結晶性材料であり、測定を迅速かつ信頼性の高いものにします。

TECHNOLOGY 02

Defect engineering for better performance.
パフォーマンスを向上させるための分子欠陥エンジニアリング

The defects in solids are responsible for the most interesting phenomena in science. The MOFs used in the sensor were prepared using synthetic paths which allows to introduce defects and improve the performance of the material.

固体の欠陥は、科学で最も興味深い現象の原因です。 センサーで使用されるMOFは、分子中に欠陥を導入して材料の性能を向上させる合成経路を使用して作成します。

PRESENTATION

共同研究仮説

Changing the way of sensing water pollutants.
水質汚染物質の検知方法変革する

共同研究仮説01

Making simple and trustable sensors affordable to every person.
シンプルで信頼できる水質センサーをすべての人に手頃な価格で提供します。

Uniting cutting-edge materials and electronics for improving the user experience is now possible. The ample range of functionalities of MOFs and the connectivity through phones increase the chances to achieve equal access to information and technology in developing countries.

ユーザーエクスペリエンスを向上させるための最先端の材料と電子機器の統合が可能になりました。 MOFの豊富な機能とスマートフォンを介した接続により、開発途上国であっても情報と技術への平等なアクセスを実現する機会が増えます。

共同研究仮説02

Working for reaching SDG #6 of “Clean Water & Sanitation”
「安全な水とトイレを世界中に」のSDG#6に到達するために取り組んでいます

Uniting cutting-edge materials and electronics for improving the user experience is now possible. The ample range of functionalities of MOFs and the connectivity through phones increase the chances to achieve equal access to information and technology in developing countries.

ユーザーエクスペリエンスを向上させるための最先端の材料と電子機器の統合が可能になりました。 MOFの豊富な機能とスマートフォンを介した接続により、開発途上国であっても情報と技術への平等なアクセスを実現する機会が増えます。

EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

Eugenio H. Otal (エウヘニオ オタル) Shinshu University -信州大学
経歴

1977 – Born in Buenos Aires, Argentina.

1998 – 2002 – BSc + MSc in Chemistry, University of Buenos Aires, Argentina.

2003 – 2005 – Research Assistant, University of Buenos Aires, Argentina.

2006 – 2009 – PhD in Physics, University of Buenos Aires, Argentina.

2010 – 2012 – Postdoc at EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology), Zürich, Switzerland.

2012 – 2016 – Professor at National Technical University, Argentina.

2013 – 2019 – Researcher at National Council of Science, Argentina.

2019 – Today – Researcher at Shinshu University.

1977-アルゼンチンのブエノスアイレスに生まれる。

1998-2002ブエノスアイレス大学で化学の理学士号と修士号を取得。

2003 – 2005 –ブエノスアイレス大学リサーチアシスタント。

2006 – 2009 –ブエノスアイレス大学で物理学を専攻。

2010 – 2012 –EMPA(スイス連邦材料科学技術研究所)ポストドクトラルフェロー

2012 – 2016 –アルゼンチン国立工科大学教授

2013 – 2019 –国立科学技術研究評議会、アルゼンチンの研究者。

2019 –信州大学先鋭領域研究所 研究員

研究者からのメッセージ

For everyone, a life that is not frightened by fluoride-contaminated water!
フッ化物汚染水に怯えない生活を全ての人に!

The supply of drinking water is an increasingly difficult task. However, humanity has overcome all its crises by using what makes it distinctive on the planet: its inventiveness and cooperation.

飲料水の供給はますます困難な仕事です。 しかし、人類は、地球上でそれを際立たせるもの、つまりその創意工夫と協力を利用することによって、すべての危機を克服してきました。