Разработан бюджетный прибор для автоматизации химических исследований
В Московском физико-техническом институте (МФТИ) создали рабочий прототип дистанционно управляемого коллектора фракций для жидкостной хроматографии. Устройство автоматизирует рутинный процесс сбора очищенных химических веществ в пробирки, что сокращает риск человеческой ошибки и высвобождает время исследователей.
Хроматография – ключевой метод разделения и очистки сложных смесей в химии, биохимии и фармацевтике. Она работает так: после разделения в колонке очищенное вещество (фракция) выходит по каплям через тонкую трубку. Задача лаборанта или исследователя при этом – вовремя подставить новую пробирку, что при многочасовых экспериментах требует постоянной концентрации внимания. Промышленные автоматы (фракционные коллекторы), снимающие задачу с человека, часто слишком дороги для небольших учебных и научных лабораторий.
Устройство, решающее эту проблему, представляет собой компактную платформу с держателем для десятков пробирок. Подвижный захват, управляемый по Wi-Fi, точно позиционирует трубку с элюентом над нужной пробиркой по заданной программе. Переключение может происходить по времени или по сигналу от внешнего датчика.
«Целью нашего проекта было создать доступную альтернативу коммерческим коллекторам, которые могут стоить несколько сотен тысяч рублей. Наш прототип построен на основе компонентов, доступных любому инженеру-энтузиасту: шаговые двигатели, направляющие, микроконтроллер ESP 32 и детали, напечатанные на 3D-принтере. Вся логика работы и интерфейс управления написаны с нуля», — пояснила соавтор проекта, студентка МФТИ Анастасия Гондаренко.
Техническое ядро системы – программируемый контроллер на ESP 32, который координирует работу шаговых двигателей, обеспечивающих движение по двум осям с высокой точностью. Управлять процессом можно как с помощью веб-интерфейса на компьютере, так и со смартфона. Пользователь задаёт карту расположения пробирок и параметры сбора (например, «собирать по 1 минуте в каждую»), после чего устройство работает автономно.
«Наша разработка – это пример того, как современные цифровые технологии – 3D-печать, доступная микропроцессорная техника и умное программирование – позволяют создавать сложные лабораторные установки своими силами. Такой подход не только даёт практические инженерные навыки, но и реально снижает порог входа для научных исследований. Проект имеет потенциал для доработки до коммерческого продукта для небольших лабораторий», — добавила соавтор проекта, студентка МФТИ Валентина Стрельникова.
В настоящее время прототип успешно проходит тестовые испытания. В планах разработчиков – повышение точности позиционирования, увеличение ёмкости кассеты для пробирок и внедрение датчиков для обратной связи. Разработка ведётся в рамках образовательного проекта «Практикум цифрового производства» на базе учебно-производственного центра МФТИ «Физтех.Фабрика», где студенты вуза получают технологическую и инфраструктурную поддержку, а также консультации опытных коллег. Инициатива реализуется в рамках стратегического проекта «Инженерные кадры технологического прорыва» государственной программы «Приоритет 2030».
Источник: Пресс -служба МФТИ