Студентки Московского физико-технического института Анастасия Гондаренко и Валентина Стрельникова разработали рабочий прототип дистанционно управляемого коллектора фракций для жидкостной хроматографии. Устройство автоматизирует процесс сбора очищенных химических веществ в пробирки, снижая риск человеческих ошибок и высвобождая время исследователей.
Хроматография — ключевой метод разделения и очистки сложных смесей в химии, биохимии и фармацевтике. После разделения в колонке очищенное вещество выходит по каплям через тонкую трубку. Задача лаборанта — вовремя подставить новую пробирку, что при многочасовых экспериментах требует постоянной концентрации. Промышленные автоматы (фракционные коллекторы), снимающие эту задачу, часто недоступны небольшим учебным и научным лабораториям из‑за высокой стоимости.
Устройство и принцип работы
Прототип 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.
Техническое ядро системы — программируемый контроллер на ESP 32, координирующий работу шаговых двигателей, которые обеспечивают движение по двум осям с высокой точностью. Управление осуществляется через веб-интерфейс на компьютере или со смартфона. Пользователь задаёт карту расположения пробирок и параметры сбора (например, «собирать по 1 минуте в каждую»), после чего устройство работает автономно.
Планы развития и перспективы
Наша разработка — 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.
В настоящее время прототип проходит тестовые испытания. Разработчики планируют повысить точность позиционирования, увеличить ёмкость кассеты для пробирок и внедрить датчики для обратной связи. Работа ведётся в рамках образовательного проекта «Практикум цифрового производства» на базе учебно-производственного центра МФТИ «Физтех.Фабрика». Инициатива реализуется в рамках стратегического проекта «Инженерные кадры технологического прорыва» государственной программы «Приоритет 2030».