Новые патенты ВШСиТ: от ускоренного тестирования микросхем до безопасного кофейного напитка
Высшая школа сервиса и торговли запатентовала две инновационные разработки, отражающие междисциплинарный характер исследований: в области микроэлектроники запатентован способ адаптивной отбраковки интегральных схем, повышающий скорость и точность контроля качества, а в сфере биотехнологий разработана методика получения безопасного кофейного напитка из семян бамии, исключающая содержание кофеина и канцерогенного акриламида. Оба решения являются результатами проектно-ориентированного обучения и готовы к практическому внедрению.
На базе ВШСиТ СПбПУ получен патент Российской Федерации RU 2848428 C1 на изобретение «Способ отбраковки интегральных схем» (опубликован 17.10.2025, бюллетень № 29). Проект реализован в рамках практико-ориентированного обучения: техническое решение стало результатом выпускной квалификационной работы магистранта ВШСиТ Михаила Игоревича Никитина, выполненной под руководством старшего преподавателя ВШСиТ Татьяны Сергеевны Лебедевой. Данная разработка демонстрирует эффективную интеграцию образовательного процесса и решения актуальных инженерных задач в интересах индустрии. Работа проводилась на специализированном оборудовании в учебной лаборатории квалиметрии и моделирования в управлении качеством.
Изобретение относится к области измерений параметров полупроводниковых устройств и направлено на повышение эффективности контроля качества электронных компонентов. В современных условиях испытания интегральных схем (в том числе БИС и СБИС) выполняются на автоматизированных стендах, где скорость контроля часто ограничивается особенностями измерения сверхмалых токов утечки и потребления: при недостаточной задержке измерения возрастает влияние шумов и случайных отклонений, а увеличение задержки снижает производительность тестирования.
Предложенный научным коллективом способ решает эту проблему за счёт адаптивного управления временем задержки измерений. Контроль начинается с первичного измерения при минимальной задержке: если результат попадает в заранее установленный доверительный интервал, микросхема признаётся годной. При выходе параметра за пределы интервала выполняется повторное измерение с увеличенной задержкой, что позволяет уточнить результат и снизить влияние случайных выбросов. Технический результат решения — ускорение тестирования партий интегральных схем при сохранении достоверности контроля.
Патентное решение сопровождается программной реализацией, обеспечивающей его применение на практике. Ранее для обеспечения производственного процесса по данному способу был получен РИД на программу для ЭВМ — свидетельство о государственной регистрации № 2024611330 от 19.01.2024 на программу «Программа для ускоренной отбраковки интегральных схем». Данная программа реализует изменение задержки измерения в зависимости от превышения заданного значения и доверительного интервала, что позволяет внедрять разработанный алгоритм в состав автоматизированных испытательных стендов. Патент и зарегистрированная программа для ЭВМ представляют единый комплекс результатов интеллектуальной деятельности: патент защищает технический способ, а программный модуль обеспечивает его практическую реализацию в задачах ускоренного контроля качества микросхем.
Разработка имеет прикладное значение для предприятий и лабораторий, использующих автоматизированные стенды контроля: внедрение метода в программное обеспечение испытательных комплексов позволяет повысить пропускную способность тестирования, сократить время отбраковочных операций и оптимизировать затраты на контроль качества. Полученный патент демонстрирует результативность интеграции образования, инженерной практики и инновационной деятельности: студент, выполняя ВКР, создал решение с реальным потенциалом промышленного применения и правовой защитой результатов интеллектуальной деятельности в интересах университета.
Вторым научным достижением стала запатентованная технология производства альтернативного кофейного напитка. Предложенный метод позволяет синтезировать продукт, полностью лишенный кофеина и потенциально канцерогенного акриламида, на основе селективно отобранных биотипов семян бамии.
Как отмечают исследователи, одной из фундаментальных проблем при производстве кофе, кофейных напитков и других продуктов является трансформация биохимического состава сырья в результате воздействия температур при обжарке. В частности, при воздействии высоких температур на пищевые продукты, содержащие сахара и крахмалистые вещества, происходит реакция Майяра, приводящая к образованию акриламида. Международное агентство по изучению рака отмечает его канцерогенность для потребителя.
Традиционные методы снижения концентрации акриламида, такие как ферментативная обработка, вакуумная или паровая обжарка, а также экстракция в сверхкритических жидкостях характеризуются высокой технологической сложностью, значительными энергозатратами и зачастую приводят к ухудшению характерного вкуса и снижению пользы получаемых аналогов кофе. Разработанная технология позволяет готовить вкусный, безопасный и недорогой в производстве кофейный напиток.
Инновационный подход исследователей ВШСиТ заключается в превентивном контроле химического состава исходного сырья. Ключевым этапом метода является идентификация и использование специфических хемотипов семян бамии с уникальным метаболическим профилем. Исходное сырьё должно иметь предельно низкий уровень сахаров: сахарозы, глюкозы, фруктозы, мальтозы и галактозы. Критически важным условием является рекордно высокое количество свободного глицина (более 1000 мг на 100 г сухого вещества) и близкое к нулю содержание свободного аспарагина — аминокислоты, которая является предшественником акриламида.
Отобранные семена просушивают потоком воздуха до влажности не более 18%, после чего подвергают щадящей обжарке при температуре 170°C не дольше 40 минут. Охлаждённые семена измельчают до размера частиц около 0,5 мм. Для приготовления напитка полученный порошок заливают водой температурой 95-100°C и настаивают 4–7 минут. Этот процесс позволяет максимально использовать биологически активные вещества семян, сохранить оригинальный вкус и аромат напитка, отмечают авторы.
Разработанная технология открывает новые возможности для индустрии функционального питания, обеспечивая производство безопасного, экономически эффективного и обладающего высокими вкусовыми характеристиками напитка, пригодного для широких групп потребителей, в том числе имеющих противопоказания к употреблению кофеина.
