預測未來水質變化

隨著氣候變遷和土地利用的影響持續危壞水生環境，量測與監測水質變化已成為愈來愈重要的工作。都柏林城市大學（DCU）水文研究所致力於開發自己的行動實驗室技術，旨在協助預測未來水質變化；他們向精密驅動裝置和馬達專家 maxon 尋求協助。

這個計劃由數人領導，其中包括 Fiona Regan 教授、DCU 博士生 Joyce O’Grady 和卡洛科技學院工程研究與企業中心（engCORE）主任 Nigel Kent 博士。該計劃由愛爾蘭海洋學院贊助，旨在研究水質良好的淡水水域，並監測是否有任何可能影響生態體系的變化。

離心微流體圓盤用作為行動實驗室

這個團隊開發了一個感應器，用來在選定的流域即時監測低磷酸鹽含量。磷酸鹽含量是用來衡量營養汙染的判斷基準，並且也影響藻類和水生植物的生長速度。  為了將水樣本和試劑加以混和並測量，O’Grady 和 Kent 研發出一款離心微流體圓盤作為行動實驗室，每個圓盤上可測試六個樣本。使用行動實驗室除了有助於降低污染風險之外，還可以更快獲得結果並生成即時資料。 

在他們需要協助來開發這款圓盤時，Kent 聯絡了 maxon 愛爾蘭的銷售工程師 Martin Leahy；後者針對所需的高精度和轉速控制，特別選出了 DCX 22 mm DC 馬達和堅固耐用的 ENX 10 EASY 三通道編碼器。此外，也單獨對軸的長度做出了調整，因為需要較長且邊緣平扁的軸，以便安裝圓盤。

很重要的一點是，馬達轉速必須在 5,000～6,000 rpm 之間，以便在圓盤上將流體向外推至少 60 秒；而在量測階段，必須能以 60 度的增量且低於 1 度的精度來定位圓盤。DC 馬達和編碼器構成了全套整合式韌體系統的一部分。這套系統必須與最小樣本處理系統完全整合，以減少污染。

Leahy 也向團隊介紹了 maxon 的青年工程師計劃（YEP）。 這個計劃的目標對象是學生和新創公司，透過提供電動驅動系統來支持創新專案。該計劃提供技術支援、以優惠價格提供 maxon 產品，以及在 maxon 媒體頻道上的推廣機會。

Joyce O’Grady，DCU 博士生

「我以為價格會是一個阻力，但是青年工程師計劃讓我們輕易跨過這道障礙，因為 maxon 的產品一直都在我的願望清單上。這麼少的數量仍能提供這種程度的客製化服務，令人印象深刻；Martin 的建議對這個計劃來說也非常寶貴。」Kent 說，「我之前只考慮把 maxon 產品用在最終應用上，並沒有想到用來製作原型。」

現在，感應器已完全通過檢測，整套設備也繼續用於其他地區的研究工作。一項有關利菲河的研究已經完成，另一項則在一個較低的流域進行中。這套系統將被複製用於其他四個研究，以便能夠在第五年結束此計劃。

「工業 4.0 正在延伸至許多不同的產業。Joyce 正在開發的系統將會普遍盛行；能夠自主運作並提供河流或湖泊狀態即時反饋資訊的感測器，將在例如農業 4.0 領域扮演極重要的角色。例如，科技的互聯本質、使用無人機智慧噴灑、減少水逕流等有助於減少水污染和保護飲用水水源的措施。這將成為接下來十年的工業重心。」Kent 總結道。他目前是 DCU 機械與製造工程學院的助理教授。

都柏林城市大學（DCU）是 Beyond 2020 的成員之一。Beyond 2020 是一個由六個愛爾蘭與英國研究機構組成的研究集群，致力於研究用於監測環境水域的新技術，以便瞭解水生生態體系在全球環境變遷過程中發揮了哪些作用。