Canada Spends Logo

Explorez notre analyse du budget 2026

Grant: Alliance Grants

Cape Breton University

$30,000.00

Homeowner water quality testing through use of miniaturized ISE and FET-based sensor arrays

EF 2023-24

Résumé
Common to many rural jurisdictions, but particularly so in Maritime Canada, a majority of the relatively dispersed non-urban residents rely on privately owned and maintained dug or drilled wells as low population densities dictate municipal systems are not feasible. Unfortunately, few of these privately-owned wells, in the absence of an obvious threat or acute health outcome, routinely assess chemical or microbial exceedances relative to water quality guidelines. This is unfortunate as in Nova Scotia, 33% of wells have health-based exceedances in one or mor chemical contaminants, with an estimated 25-40% of private wells having fecal coliform contamination. The significance of this contaminated water is revealed by epidemiological studies demonstrating elevated body burdens of lead, arsenic, and uranium. With Industrial partner Drinkable, our team is developing an at home testing kit for well owners, which may also have application in the aquaculture sector, based on a single-use miniaturized sensor array with results conveyed to the users cell-phone. The array will be comprised of ion-selective electrodes (ISEs) for detection of dissolved metal species, with field-effect transistors (FETs) for detection of lysed bacterial cell constituents. Water quality parameters for each analyte will be reported both numerically and expressed relative to Canadian drinking water guidelines, but also represented simply in a colour-coded manner indicating whether each analyte is below, at, or above recommended drinking water concentrations. Analytes exceeding guidelines will prompt the user to contact nearby water quality laboratories and/or Public Health agencies for additional information and confirmatory testing. Although homeowner water testing will be a primary market segment, freshwater aquaculture systems similarly require real-time water quality testing so Drinkable will test-market the water quality sensors with aquaculture facilities to gauge user experience, test accuracy, and cost-effectiveness relative to current industry practices. Commun à de nombreuses juridictions rurales, mais particulièrement dans les Maritimes, la majorité des résidents non urbains relativement dispersés dépendent de puits creusés ou forés privés et entretenus, car les faibles densités de population dictent que les systèmes municipaux ne sont pas réalisables. Malheureusement, peu de ces puits privés, en l'absence de menace évidente ou de résultat aigu pour la santé, évaluent systématiquement les dépassements chimiques ou microbiens par rapport aux lignes directrices sur la qualité de l'eau. C'est regrettable, car en Nouvelle-Écosse, 33 % des puits présentent des dépassements sanitaires pour un ou plusieurs contaminants chimiques, et on estime que 25 à 40 % des puits privés sont contaminés par des coliformes fécaux. L'importance de cette eau contaminée est révélée par des études épidémiologiques démontrant des charges corporelles élevées de plomb, d'arsenic et d'uranium. Avec notre partenaire Drinkable, notre équipe développe un kit de test à domicile pour les propriétaires de puits, qui peut également avoir une application dans le secteur de l'aquaculture, basé sur un réseau de capteurs miniaturisés à usage unique avec des résultats transmis au téléphone portable des utilisateurs. Le réseau sera composé d'électrodes sélectives d'ions (ISE) pour la détection des espèces métalliques dissoutes, avec des transistors à effet de champ (FET) pour la détection des constituants des cellules bactériennes lysées. Les paramètres de qualité de l'eau pour chaque analyte seront rapportés numériquement et exprimés par rapport aux recommandations canadiennes pour l'eau potable, mais également représentés simplement par un code de couleur indiquant si chaque analyte est inférieur, égal ou supérieur aux concentrations recommandées pour l'eau potable. Les analytes dépassant les directives inciteront l'utilisateur à contacter les laboratoires de qualité de l'eau à proximité et/ou les agences de santé publique pour obtenir des informations supplémentaires et des tests de confirmation. Bien que les tests d'eau des propriétaires soient un segment de marché principal, les systèmes d'aquaculture en eau douce nécessitent également des tests de qualité de l'eau en temps réel. pratiques de l'industrie.
Programme
Alliance Grants
Emplacement
Nova Scotia, Canada
Type de bénéficiaire
Academia
Type
Grant
Source
NSERC's Awards Data

Tel que publié

Application id
572864-2022
Name nom
Oakes, Ken KD
Department département
Biology
Organization id
84
Institution établissement
Cape Breton University
Province en
Nova Scotia
Province fr
Nouvelle-Écosse
Country en
CANADA
Country fr
CANADA
Fiscal year exercice financier
2023
Competition year année de concours
2022
Award amount
30000
Program id
ALLRP
Program name en
Alliance Grants
Program name fr
Subventions Alliance
Group en
RESEARCH PARTNERSHIPS
Group fr
PARTENARIATS DE RECHERCHE
Committee code
96
Committee name en
RPP Internal Decision Cttee
Committee name fr
Cté de décision interne - PPR
Area of application code
702
Area of application group en
Transportation systems and services
Area of application group fr
Services et systèmes de transport
Area of application en
Water
Area of application fr
Maritime
Research subject code
1501
Research subject group en
Environmental engineering
Research subject group fr
Water quality, pollution
Research subject en
Génie de l'environnement
Research subject fr
Qualité de l'eau, pollution
Application title
Homeowner water quality testing through use of miniaturized ISE and FET-based sensor arrays
Keyword
arsenic, lead, manganese, iron; drinking water; dug and drilled well contamination; Escherichia coli; field-effect transistor (FET) sensor; integrated modular device; ion-selctive electrode (ISE) sensor; microbial and chemical analytes; multi-electrode array sensor; smartphone application interface
Application summary
Common to many rural jurisdictions, but particularly so in Maritime Canada, a majority of the relatively dispersed non-urban residents rely on privately owned and maintained dug or drilled wells as low population densities dictate municipal systems are not feasible. Unfortunately, few of these privately-owned wells, in the absence of an obvious threat or acute health outcome, routinely assess chemical or microbial exceedances relative to water quality guidelines. This is unfortunate as in Nova Scotia, 33% of wells have health-based exceedances in one or mor chemical contaminants, with an estimated 25-40% of private wells having fecal coliform contamination. The significance of this contaminated water is revealed by epidemiological studies demonstrating elevated body burdens of lead, arsenic, and uranium. With Industrial partner Drinkable, our team is developing an at home testing kit for well owners, which may also have application in the aquaculture sector, based on a single-use miniaturized sensor array with results conveyed to the users cell-phone. The array will be comprised of ion-selective electrodes (ISEs) for detection of dissolved metal species, with field-effect transistors (FETs) for detection of lysed bacterial cell constituents. Water quality parameters for each analyte will be reported both numerically and expressed relative to Canadian drinking water guidelines, but also represented simply in a colour-coded manner indicating whether each analyte is below, at, or above recommended drinking water concentrations. Analytes exceeding guidelines will prompt the user to contact nearby water quality laboratories and/or Public Health agencies for additional information and confirmatory testing. Although homeowner water testing will be a primary market segment, freshwater aquaculture systems similarly require real-time water quality testing so Drinkable will test-market the water quality sensors with aquaculture facilities to gauge user experience, test accuracy, and cost-effectiveness relative to current industry practices. Commun à de nombreuses juridictions rurales, mais particulièrement dans les Maritimes, la majorité des résidents non urbains relativement dispersés dépendent de puits creusés ou forés privés et entretenus, car les faibles densités de population dictent que les systèmes municipaux ne sont pas réalisables. Malheureusement, peu de ces puits privés, en l'absence de menace évidente ou de résultat aigu pour la santé, évaluent systématiquement les dépassements chimiques ou microbiens par rapport aux lignes directrices sur la qualité de l'eau. C'est regrettable, car en Nouvelle-Écosse, 33 % des puits présentent des dépassements sanitaires pour un ou plusieurs contaminants chimiques, et on estime que 25 à 40 % des puits privés sont contaminés par des coliformes fécaux. L'importance de cette eau contaminée est révélée par des études épidémiologiques démontrant des charges corporelles élevées de plomb, d'arsenic et d'uranium. Avec notre partenaire Drinkable, notre équipe développe un kit de test à domicile pour les propriétaires de puits, qui peut également avoir une application dans le secteur de l'aquaculture, basé sur un réseau de capteurs miniaturisés à usage unique avec des résultats transmis au téléphone portable des utilisateurs. Le réseau sera composé d'électrodes sélectives d'ions (ISE) pour la détection des espèces métalliques dissoutes, avec des transistors à effet de champ (FET) pour la détection des constituants des cellules bactériennes lysées. Les paramètres de qualité de l'eau pour chaque analyte seront rapportés numériquement et exprimés par rapport aux recommandations canadiennes pour l'eau potable, mais également représentés simplement par un code de couleur indiquant si chaque analyte est inférieur, égal ou supérieur aux concentrations recommandées pour l'eau potable. Les analytes dépassant les directives inciteront l'utilisateur à contacter les laboratoires de qualité de l'eau à proximité et/ou les agences de santé publique pour obtenir des informations supplémentaires et des tests de confirmation. Bien que les tests d'eau des propriétaires soient un segment de marché principal, les systèmes d'aquaculture en eau douce nécessitent également des tests de qualité de l'eau en temps réel. pratiques de l'industrie.