av Andrew Monk, Medgrundare och direktör, ioLight magnifika mobilmikroskop, Storbritannien
Världens befolkning växer snabbt. Faktiskt, FN uppskattar att det kommer att nå 11,2 miljarder år 2100, med cirka 83 miljoner människor som läggs till världens befolkning varje år. Att mata över 11 miljarder människor är ett stort problem, eftersom det kommer att sätta enorma påfrestningar på jordens förmåga att producera tillräckligt med mat. Ett svar på den framtida globala matutmaningen kan vara genom användningen av hållbar fiskodling.
FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation rapporterar att den genomsnittliga mängden fisk som äts per capita globalt har mer än fördubblats från 9 kg 1961 till 20,2 kg 2015. Naturligtvis, det finns väl omtalade fall av överfiske.
Dock, mycket av denna tillväxt har kommit från vattenbruk. 2016, 46,8 procent av fisken vi åt kom från vattenbruk, en snabb tillväxt från bara 25,7 procent år 2000. Dessa uppgifter inkluderar fisk, kräftdjur och blötdjur.
Vattenbruk är den snabbast växande livsmedelsproduktionssektorn i världen och anses vara en praktisk och hållbar metod för att producera mat och överbrygga klyftan mellan utbud och efterfrågan.
Dock, vattenbruket står inför många utmaningar och en av de största är att bekämpa sjukdomar. Till exempel, Infektionssjukdomar är för närvarande det enskilt mest förödande problemet inom räkodlingen och utgör pågående hot mot andra vattenbrukssektorer. Dessutom, det finns en ökad oro över konsekvenserna av nya sjukdomar inom vattenbruket.
Som med alla former av jordbruk, odling av stora mängder mat på ett litet utrymme ökar förekomsten av infektioner och sjukdomar, som kan spridas extremt snabbt genom ett lager på 90, 000 fiskar instängda i en fålla.
Av denna anledning, fiskodlingar letar efter moderna innovativa metoder för att säkerställa att fisken hålls frisk. Bättre sjukdomskontroll, foder och näring hjälper till att minimera förluster och producera en högkvalitativ produkt. Om fiskodling är svaret på en hållbar matkälla, snabb diagnos av sjukdomar och parasiter, tillsammans med förbättrad hälsovård, kommer att vara nyckeln till att öka lagernivåerna.
Stora gårdar övervakar kontinuerligt vatten, men det finns ingen ersättning för att visuellt inspektera fisken, och tidig upptäckt av små parasiter kräver ett mikroskop. Som en del av en bra hälsoplan, rutinmässig screening av parasiter och sjukdomar bör genomföras regelbundet.
Mikroskop är det viktigaste verktyget för sjukdomsdiagnostik. Dock, Det är mycket svårt att analysera och övervaka sjukdomar med traditionella sammansatta mikroskop. De är tunga, besvärlig och problematisk att transportera.
Många fiskodlingar ligger i avlägsna miljöer där det är opraktiskt att använda sammansatta mikroskop. Det finns vanligtvis inget sätt att dela bilder för poster eller ett andra expertutlåtande.
Genom att utforska avancerad teknik, en ny generation bärbara digitala mikroskop har designats för att fånga och dela bilder och videor av parasiter och annan fiskpatologi direkt från en vanlig mobiltelefon. Denna nya teknik kan användas för att övervaka "på fältet", förbättrar därför snabb upptäckt för att hjälpa till att diagnostisera sjukdom omedelbart, som är avgörande för effektiv kontroll.
Bildkvaliteten på den nya utrustningen är nu nära den för ett sammansatt laboratoriemikroskop, men enheten är tillräckligt liten för att få plats i en jackficka. Denna nya klass av högupplösta, portabla mikroskop förbättrar dramatiskt hastigheten för diagnos och, därför, produktiviteten i vattenbruksmiljöer.
Det är nu möjligt att prova, diagnostisera, och behandla allvarliga hälsotillstånd inom några minuter. Webbplatsens personal kan till och med få ett andra expertutlåtande under den tid det tar att skicka och ta emot ett e-postmeddelande.
Vikten av snabb diagnos kan förstås genom att titta på Gyrodactylus salaris, eller laxfluke, en mikroskopisk parasit som livnär sig på kött och slem från lax och andra sötvattensfiskar.
Det har orsakat dödligheter på upp till 98 procent i vilda atlantlaxpopulationer i Norge. Vissa bestånd har förlorats helt eller förstörts genom tillsats av bekämpningsmedel till infekterade floder, dödar parasiter och fiskar, även om denna behandling inte längre är vanlig.
Gyrodactylus salaris är så allvarlig att den klassas som en listad sjukdom i Europa som måste anmälas till myndigheterna. Även om Storbritannien för närvarande anses vara fritt från sjukdomen, Det finns bevis som tyder på att våra atlantiska laxpopulationer är mycket mottagliga för både infektion och dödlighet.
Detta är ett perfekt exempel på varför snabb upptäckt är avgörande för att ta bort infekterade fiskar och kampen mot dessa smittsamma sjukdomar om vi ska öka antalet bestånd.
Framsteg inom digitala mikroskop har möjliggjorts genom användning av högkvalitativa, lågkostnadskomponenter designade för mobiltelefoner för att göra mycket kompakta, robusta instrument. Ursprungligen var dessa enheter lågpris, låg upplösning, USB-anslutna enheter, med begränsad tillämpning på vattenbruksmarknaden.
Dock, nyare mikroskop är extremt kompakta och använder en trådlös anslutning för att leverera bilder med 1 mikron upplösning till en vanlig mobiltelefon. Dessa innovativa produkter har en robust scen och transmitterad och infallande belysning precis som ett sammansatt mikroskop, men viktigast av allt har de tekniken för att omedelbart dela högupplösta bilder och videor för omedelbar feedback.
"När jag granskas sida vid sida med bilder tagna med mina 10 USD, 000 mikroskop/kamerauppsättning i vårt laboratorium, bilderna stod sig ganska bra – för 10 gånger mindre pengar, "kommenterade Dr Rod Getchell, medlem av Aquatic Animal Health Program vid Cornell University College of Veterinary Medicine, New York, USA.
"Jag tror att det här instrumentet har värde för våra fiskodlingsvänner på fältet som inte vill ta itu med ett traditionellt mikroskop."
Bill Manci, VD för Fisheries Technology Associates, Colorado, USA har också upplevt fördelen med den nya generationen bärbara högupplösta mikroskop.
En specialist sedan 1982 inom fiskeriförvaltning, karakterisering och utvärdering av vilda fiske, och teknisk och ekonomisk genomförbarhetsanalys av fiskodling och vattenbruksanläggningar, han sa, 'Utan tvekan, bärbarheten och robustheten hos dessa enheter och den höga kvaliteten på bilderna är innovationerna som verkligen imponerade på mig. För mig, det här var ett av de ögonblicken när du säger till dig själv "Hur klarade jag mig utan den här enheten?"
Om vattenbruk är framtiden för hållbar mat och att fortsätta dess anmärkningsvärda bidrag till att föda världens växande befolkning, fiskodlingar behöver nya verktyg, processer, teknik och innovation för att lyckas.
Produktivitet och hållbarhet är mycket beroende av förmågan att omedelbart upptäcka snabbrörliga sjukdomar, på avlägsna platser. Att hänvisa prover till ett laboratorium tillbaka vid basen är tidskrävande och kommer att resultera i betydande lagerförluster och ytterligare spridning av sjukdomar.
Verktyg måste implementeras som kan arbeta proaktivt för att säkerställa att fiskbeståndet är friskt. Instrument som mikroskop, som måste vara bärbar, exakt och tillhandahåller teknik för omedelbar delning, behövs för att ställa korrekta diagnoser och bör bli ett standardverktyg inom en effektiv hälsoplan.
ioLight säkrar stöd från Innovate UK för att förbättra sitt bärbara mikroskop
Senast, ioLight vann ett betydande bidrag från Innovate UK, Storbritanniens innovationsbyrå, för att ytterligare förbättra sitt digitala högupplösta bärbara mikroskop. Finansieringen kommer att användas för att utforska ett antal spännande nya funktioner för att öka användarupplevelsen ännu mer. Andrew Monk, Medgrundare ofioLight sa:"Tack vare Innovate UK-anslaget kan vi accelerera ioLight-mikroskopet till en annan dimension genom att utveckla nya funktioner. Till exempel, vi kommer att försöka designa ett XY-steg för att göra det ännu lättare att räkna celler. Alla de nya föreslagna funktionerna kan potentiellt ha en enorm inverkan på diagnostisering av sjukdomar och parasiter i utvecklingsvärlden.
"Traditionella sammansatta mikroskop är svåra att transportera och använda i avlägsna miljöer och har vanligtvis inget sätt att dela bilder för ett andra expertutlåtande eller register. Genom att avancera ioLight-mikroskopet ytterligare, det kommer att hjälpa till att förbättra diagnosens hastighet, därför hjälpa till i kampen för att minska sjukdomar hos människor, djur och inom vattenbruket.'
Andrew avslutade:"Det här är en riktigt spännande tid för ioLight. Vårt mål är nu att skapa nästa generation av bärbara digitala mikroskop som kommer att ge ännu snabbare, mer pålitlig, diagnoser långt från labbet tack vare dess enastående högupplösta bilder och användarvänlighet.'
