Приставка к ИК-спектрометру: найдет применение от нефтепрома до пищепрома

Моментально определить точный состав лосьона, бензина или растворителя, разобраться с «паленым» алкоголем, некачественной «незамерзайкой» – для большинства производителей и проверяющих органов в России это пока мечта. Подобные лабораторные исследования в современных условиях требуют значительных временных затрат. Но уже совсем скоро благодаря югорским разработчикам появится возможность изменить ситуацию в лучшую сторону. Ханты-мансийские химики создали специальную приставку к ИК-спектрометру, позволяющую меньше чем за три минуты выяснить, из чего состоит любая спиртосодержащая жидкость. Знакомьтесь: руководитель проекта, директор ООО «Научно-внедренческая фирма «БИОСКАН», молодой изобретатель Дарья Нехорошева.

- Дарья Сергеевна, как вы пришли в науку, в химию?
- Можно сказать, у нас династия. Мой дедушка и оба родителя – химики, учились в Томске. Дедушка Виктор Петрович Нехорошев - профессор, доктор химических наук. По этой же стезе пошел мой отец Сергей Викторович, в вузе встретил в своем время мою маму Александру Викторовну – она также училась на химика. Сейчас они оба – доктора химических наук. Вместе мои родители когда-то переехали в Нижневартовск, а затем и в Ханты-Мансийск. Сейчас они работают в Ханты-Мансийской государственной медицинской академии: Александра Викторовна - проректор по научно-исследовательской работе, Сергей Викторович трудится в проблемной научно-исследовательской лаборатории, оба занимаются исследованиями и преподают.
Что касается меня, я сперва отучилась на химика на специалитете в Югорском государственном университете, затем поступила в Ханты-Мансийскую медакадемию на специальность «Лабораторная диагностика», сейчас учусь в аспирантуре по химии.

- С чего начался проект, как вас заинтересовала спектрометрия?
- Начало было положено еще на первом курсе химии, когда необходимо было определяться с темой курсовой работы. Вместе с отцом мы размышляли, что выбрать. Интересной показалась идея проверки на инфракрасном спектрометре спиртосодержащих жидкостей. Было любопытно – «увидит» ли прибор эти спирты, сможет ли определить, в каких количествах они там находятся? Специальной приставки для жидкостей к ИК-спектрометру не было: капали небольшие дозы жидкостей на НПВО-приставку и вели измерения. Они сопровождались испарением пробы, что повышало размер погрешности измерений. Интерес был вызван еще и тем, что ранее ИК-спектрометр не использовали для таких жидкостей.
По прошествии двух-трех лет я начала писать дипломную на эту тему, она и стала для меня основной. К пятому курсу родилась мысль сконструировать специальную приставку, представляющую собой замкнутую систему, - чтобы из-за испарений не было погрешности в измерениях.

- Расскажите о команде проекта.
- Она небольшая. В исследованиях, кроме моего отца, участвует научный руководитель Любовь Степановна Клименко, доктор химических наук, профессор ЮГУ. Она большой специалист в аналитической химии и очень помогла с теоретической частью. Со времени подготовки первой курсовой прошло менее восьми лет. Результаты – запатентованные полезные модели «ИК-спектрометрическая ячейка для определения легколетучих органических жидкостей в смесях с водой» и  «ИК-спектрометрическая ячейка для определения летучих веществ в паровой фазе», разработанная нами «Электронная библиотека ИК-спектров растворителей в паровой фазе «Растворители в паровой фазе.ir5», а также инновационный бизнес-проект, поддержанный Технопарком высоких технологий Югры.

- Расскажите об изобретении: как оно действует, какие возможности предоставляет пользователям, чем отличается от аналогов?
- Инфракрасная спектрометрия – область аналитической химии: при помощи специального прибора исследуется состав каких-то веществ (но речь идет только об органике). Мы создали приставку - что-то вроде цилиндра, подключенного к спектрометру, куда помещается исследуемая органическая жидкость. Это может быть незамерзающая жидкость, алкоголь, спирты, растворители, нефтехимические продукты вроде бензина. В приставку вмонтирован обогреватель, который может нагревать жидкость до двухсот градусов, чтобы она испарилась. Через пар проходит инфракрасный луч, сканирует и выдает в виде спектра состав жидкости, выводя результат на компьютер.
Если ранее мы путем проведения дополнительных анализов на различных растворах составили градуировочный график, то можем точно разобраться в концентрации веществ в жидкости: например, определить, сколько содержится изопропилового спирта в незамерзающей жидкости - и действительно ли там тот спирт, который заявлен, а не метанол, как это нередко бывает вопреки написанному на этикетке. То же благодаря приставке можно производить с бензином – в частности, узнать, разбавляют его или не разбавляют.
Полезен прибор при определении алкогольного фальсификата. Достаточно одного микролитра жидкости – это очень маленькая капелька, - чтобы достоверно сказать, какой спирт содержится в бутылке и в какой концентрации. Также бывали ситуации, когда мы проверяли жидкости для снятия лака: на этикетке было написано «без ацетона», а на деле он в составе присутствовал.
Приставка позволяет исследовать различные жидкости, определяя их органические компоненты. Например, ароматизаторы для салона автомобиля: производитель порой пишет, что в составе есть изопропанол и что-либо еще, а фактически там просто вода. Можно с уверенностью говорить, что приставка полезна как промышленникам для контроля качества продукции, так и контролирующим органам. Интерес потенциальных потребителей – достаточно большой. Практически каждая лаборатория использует ИК-спектрометры, и докупить приставку – не слишком затратное дело, а упрощение и ускорение работы будет весьма заметным. Также наши потенциальные потребители - вузы, готовящие химиков, и другие организации.

- У вашего устройства есть аналоги?
- За рубежом, в Китае, есть в небольших количествах примеры похожих разработок, но не такой конструкции, как у нас. Российские производители ИК-спектрометров делают приставки, представляющие собой стеклянные колбы. Они рассчитаны на естественное испарение жидкости при комнатной температуре, без интенсивного нагрева. А с легколетучими жидкостями нередко бывает, что они испаряются еще до того, как их поместят в колбу.
Другой метод исследования, который применяется сегодня для тех же целей, - хроматография. Это достаточно длительный процесс, один анализ занимает от 15 минут до получаса. Кроме того, пробу требуется предварительно очищать и использовать дорогостоящие расходные материалы.
Приставка, разработанная нашей фирмой, производит анализ за три минуты. Процесс можно автоматизировать с помощью хроматографического устройства для введения проб – и тогда можно добиться скорости 150 проб в час, это 2,5 пробы в минуту.

- Получается, у прибора потенциально есть много сфер применения: нефтедобывающая промышленность, химическая индустрия, пищепром… А медицина?
- Конечно, в медицине устройство тоже может быть востребовано. Например, приставка поможет найти спирты в слюне, крови, моче, определить, употреблял человек алкоголь или нет. Сейчас в рамках проекта мы как раз развиваем это направление. Есть точки пересечения и с фармацевтикой: можно анализировать спиртовые настойки.

- Если говорить о серийном производстве - должны ли различаться разработанные вами приставки к ИК-спектрометру для использования, допустим, в нефтепроме и в медицине? Или же они универсальны?
- Приставка действительно сконструирована как универсальная: ее можно приобрести и подобрать крепления, которые подходят к имеющейся в пользовании модели спектрометра (если пользователя устраивает объем дозы, равный одному микролитру). Если же требуется поставить исследование на постоянный поток (например, нефтяной компании надо постоянно отслеживать состав жидкостей в резервуарах), то приставку можно немного видоизменить, сделать крупнее или меньше, присоединить к резервуару – и прибор будет постоянно циклически фиксировать состав паров.

- Когда вы поняли, что это не просто тема научного исследования, а перспективная бизнес-идея?
- В 2016 году, когда я выиграла грант по программе «УМНИК». Это было неожиданно, ведь конкуренция между участниками была очень большой. Грант на развитие идеи – пятьсот тысяч рублей - дали на два года. И «завертелось». Мы увидели интерес к разработке со стороны промышленников: есть образцы, которые они в своих обычных условиях не могут исследовать на ИК-спектрометре, а наша приставка это позволяет. Стало ясно, что возможно наладить производство и сбыт такого продукта. Решили подать заявку на программу «СТАРТ» и коммерциализировать проект, получив два миллиона рублей на год. В этом нам большую поддержку оказывает Технопарк высоких технологий Югры, резидентом которого компания «БИОСКАН» стала два года назад. Впрочем, по факту наше сотрудничество началось гораздо раньше – еще во время моего участия в «УМНИКе». На своем примере я убедилась, что учреждение ощутимо помогает даже тем разработчикам и стартаперам, которые еще не имеют статус резидентов.

- Как именно вам помогают в Технопарке?
- Формы поддержки – самые разные, причем сотрудничать очень удобно: мы постоянно на связи через Viber, WhatsApp, все возникающие вопросы решаются быстро и легко. Помогают с заявками, организуют выступления, обеспечивают участие в конференциях, симпозиумах, выставках, продвижение проекта на мероприятиях. Например, когда было необходимо ехать в Краснодар на Международный фестиваль детского и молодежного научно-технического творчества «От винта!». Было мало времени, и я ехала на место прямо с заграничного отдыха. Коллеги из Технопарка любезно доставили прототипы из Ханты-Мансийска на наш стенд, и мы успешно представили свою разработку.
В Технопарке нам также предоставили помещение на льготных условиях, помогли создать прототипы прибора на 3D-принтере: мы в свое время сделали несколько вариантов, чтобы определиться, что в дальнейшем изготавливать «в металле». Я участвовала в двух акселерационных программах Технопарка, в том числе в акселераторе «е2-е4» - там было полезно послушать реальных руководителей проектов, которые рассказывали, как вести бизнес, презентовать идеи инвесторам. Стоит отметить, что с началом пандемии коронавируса программа не завершилась, продолжилась в дистанционном режиме, презентацию наших идей инвесторам организовали по видеосвязи. Сейчас при активном участии сотрудников Технопарка проходим процедуру получения статуса резидента центра «Сколково». Помимо этого учреждения, получаем информационную поддержку от Фонда поддержки предпринимательства Югры «Мой бизнес» - в основном в форме участия в вебинарах.

- Какие для своего проекта вы видите риски развития, что затрудняет работу?
- Пожалуй, в нашем случае это отдаленность от заводов, которые способны производить запчасти для таких устройств. Из-за нее мы не производим свою приставку сами, а заказываем детали в Подмосковье, сотрудничаем с новосибирским заводом. Мы пока не нашли инвесторов, так как ниша - узкоспециализированная. Это не IT-сфера, которая достаточно привлекательна для вложений. Помимо прочего, с такой спецификой, как у нас, сложно арендовать помещение: не каждый собственник решится пустить кого-то на свои площади «химичить», там нужно соблюдать повышенные требования безопасности, оборудовать вытяжку и т.д. Хорошо, что с этим нам помогли в Технопарке – условия созданы хорошие. Возможно, на арендуемой площади мы со временем организуем лабораторию, где будет оказывать различным компаниям услуги по ИК-спектрометрии.

- В одном из интервью вы говорили, что в ближайшем будущем планируете запустить серийное производство приставки. Где будет происходить изготовление и сборка, как реализуете продукт?
- Собственного опыта организации производства у нас нет, это достаточно сложный процесс, не говоря уже о том, что материалы в Югру доставлять непросто. Первые образцы мы собирали сами из деталей, произведенных на заводах по нашим заказам. Договариваемся о сотрудничестве с новосибирским НПФ «Симекс», производящим инфракрасные спектрометры и приставки к ним (я, кстати, в свое время проходила практику на этом предприятии). Компания заинтересована в нашей приставке. «Симекс» будет производить и реализовать устройство, а мы – получать с этого определенный процент. Там же займутся дизайном, чтобы приставки не только технически были совместимы с их ИК-спектрометрами, но и были выполнены в общем стиле, смотрелись презентабельно.
Думаю, продажи стартуют уже в этом году. Цена (предварительно) – 200-250 тысяч, это примерно соответствует средней рыночной цене на подобные устройства.

Приставка для ИК-спектрографа, разработанная Дарьей Нехорошевой, вызвала большой интерес и получила большое признание у научного сообщества. Она вошла в «100 лучших изобретений России» Роспатента и Федерального института интеллектуальной собственности за 2019 год и первое полугодие 2020 года.
На счету у изобретателя из Ханты-Мансийска много других престижных наград. В 2019 году Дарья Нехорошева получила звание лауреата II степени и серебряную медаль конкурса инновационных проектов, который проходил в рамках XIII Петербургского Партнериата малого и среднего бизнеса «Промышленность регионов: от специализации к интеграции» и Международной выставки инноваций HI-TECH. А в 2021 году разработка «Приставка парофазного анализа жидкостей для ИК-Фурье-спектрометров» получила высокую оценку жюри Международного фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества «От винта!», прошедшего в Краснодаре 24-27 марта. Она стала единственной из более чем 500 конкурсных проектов, которую отметили специальной премией им. Юрия Лужкова (250 тысяч рублей).


ООО «Научно-внедренческая фирма «Биоскан» - не единственное место, где Дарья Нехорошева, руководитель компании, превращает научные исследования в бизнес-продукты вместе со своим отцом. Сергей Нехорошев – директор компании - резидента Технопарка Югры «Научно-производственный центр «Биологически активные вещества северных территорий» (в числе его учредителей – Ханты-Мансийская государственная медицинская академия). На этом предприятии уже дочь помогает отцу реализовать проект по глубокой рациональной переработке растительного югорского сырья. Фиточаи из листьев осины с добавками лекарственных трав – полезный для здоровья продукт, имеющий серьезную научную основу и коммерческий потенциал. Вот такой семейный подряд!

КСТАТИ
Программа «УМНИК» («Участник молодежного научно-инновационного конкурса») проводится в ХМАО – Югре с 2012 года. Технопарк Югры сотрудничает с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, ежегодно организуя конкурсные отборы инновационных проектов программы «УМНИК» среди студентов, аспирантов и молодых ученых автономного округа.
«СТАРТ» - программа содействия инноваторам, стремящимся разработать и освоить производство нового товара, изделия, технологии или услуги с использованием результатов своих научно-технологических исследований, находящихся на начальной стадии развития и имеющих большой потенциал коммерциализации. Программа базируется на принципах частно-государственного партнёрства: государственный бюджет реализует часть мероприятий, необходимых для развития бизнеса. В первый год Фонд выделяет средства на выполнение НИОКР и контролирует, получены ли какие-либо результаты по их итогам. Со второго года Фонд осуществляет финансирование на паритетной основе: малое инновационное предприятие должно привлечь внебюджетные источники финансирования или вложить собственные средства, если начата реализация продукции.
Акселератор «е2-е4» - акселерационная программа, реализованная Технопарком высоких технологий Югры в 2019-2020 гг. Целью мероприятия стало активное практическое освоение участниками навыков разработки и питчинга стартап-проекта и, как результат, - оформление собственных идей в полноценный продукт и запуск конкурентоспособный и эффективный стартап. В программу вошли мастер-классы, семинары и практикумы, лекции и кейсы, эффективный нетворкинг, проработка бизнес-проектов под руководством индивидуальных менторов, участие в заключительной питч-сессии перед экспертами и потенциальными инвесторами на полях Югорского промышленного форума.