Обзор открытых проектов: шприцевые насосы

Открытые проекты шприцевых насосов — это не один тип разработки, а несколько разных категорий: от полных аппаратных платформ до одного лишь управляющего ПО, которое можно подключить к самодельной механике. Сравнивать их в одной таблице «победитель/проигравший» не имеет смысла — они рассчитаны на разные задачи и разный уровень вовлечённости пользователя. Ниже — обзор по категориям: что это за проекты, кто их разработал, под какой лицензией они распространяются и чем они принципиально различаются между собой.

Прежде чем переходить к списку, стоит явно проговорить логику деления: категория здесь определяется не тем, «насколько хорош» проект, а тем, какую задачу он решает и на каком уровне — целая система, отдельный насос, только софт или чисто механическое решение без электроники. Проект из одной категории почти никогда не является прямой заменой проекту из другой, даже если оба называются «шприцевым насосом».

1. Полные аппаратные платформы

Сюда относятся проекты, которые объединяют насос с другим оборудованием в единую систему, а не поставляют только сам насос как отдельный узел.

Poseidon

Poseidon объединяет массив из трёх шприцевых насосов и микроскопическую станцию в одной open-source системе. Авторы проекта — A. Sina Booeshaghi, Eduardo da Veiga Beltrame, Dylan Bannon, Jase Gehring и Lior Pachter; публикация вышла в Scientific Reports 9, 12385 (2019). Лицензия — BSD-2-Clause, разрешительная лицензия, которая допускает использование кода в том числе в закрытых производных разработках.

Важное уточнение по архитектуре: моторы насосов управляются через Arduino с CNC shield, а не напрямую с Raspberry Pi. Raspberry Pi в системе отвечает за микроскопическую и контроллерную часть, а не за управление шаговыми двигателями — говорить, что «вся система работает на Raspberry Pi», было бы неточно.

Сама механика насоса при этом не изобретена с нуля: она основана на более ранней работе Wijnen et al. (2014) — то есть Poseidon сам является развитием предыдущих открытых разработок, а не изолированным проектом. В публикации 2019 года авторы указывали стоимость деталей всей системы (три насоса и микроскопическая станция) менее $400 — эта цифра относится к ценам и доступности компонентов 2019 года, а не к текущей стоимости.

2. Standalone-насосы

Эта категория — отдельно стоящие насосы: законченная механика и электроника одного устройства, без микроскопа, без станции, без дополнительного оборудования вокруг.

Открытая библиотека шприцевых насосов (Wijnen et al., 2014)

Ещё до Poseidon вышла работа Bas Wijnen, Emily J. Hunt, Gerald C. Anzalone и Joshua M. Pearce — параметрическая библиотека 3D-печатных шприцевых насосов, опубликованная в PLOS ONE в 2014 году. Это в первую очередь исследовательская публикация с описанием конструкции, а не активно поддерживаемое сегодня программное обеспечение — оценивать её стоит именно в этом контексте. Историческое значение работы в том, что она легла в основу целого ряда более поздних открытых проектов, включая Poseidon.

SHIGURE

SHIGURE — компактный open-source шприцевой насос с Wi-Fi и последовательным управлением на Raspberry Pi Pico W. В отличие от Poseidon, где часть системы работает на полноценном Linux-компьютере, здесь используется микроконтроллер — Pico W под управлением MicroPython. В проекте есть механика, концевые выключатели, драйвер шагового двигателя TMC2209 и собственная печатная плата.

Сочетание Wi-Fi и последовательного (serial) управления даёт гибкость на уровне отдельного устройства: насос можно опрашивать и настраивать удалённо по сети, а не только через прямое проводное подключение, при этом сама плата остаётся компактной за счёт использования микроконтроллера вместо полноценного компьютера.

Лицензия — GPL-3.0, и это принципиально другая модель распространения, чем у Poseidon: GPL требует, чтобы производные разработки тоже оставались открытыми под той же лицензией, тогда как разрешительная BSD-лицензия Poseidon такого требования не накладывает. Считать эти две лицензии равнозначными было бы ошибкой.

По атрибуции: в README проекта разработка указана за «BSJ INSTITUTE», без верифицированного имени конкретного человека — приписывать проект отдельному разработчику здесь некорректно.

3. Управляющее ПО

Проекты этой категории не поставляют насос как физическое устройство — они дают программную прослойку для управления уже существующей самодельной механикой.

SyringeGUI

SyringeGUI — это не ещё один DIY-насос, а программное обеспечение: универсальный GUI и контроллер для самодельных шприцевых насосов на шаговых двигателях, подключаемых через Arduino/GRBL. Проект поддерживает управление до трёх насосов одновременно, актуальная версия — 2.4.1, лицензия — MIT.

Ставить SyringeGUI в один ряд с Poseidon или SHIGURE как «ещё одну аппаратную конструкцию» было бы неверно: он не включает собственную механику или электронику насоса, а решает отдельную задачу — управление уже существующей самодельной системой. Автор проекта на GitHub значится как hiro-shikata; более развёрнутых данных об авторстве в открытом доступе нет.

4. Неэлектрические конструкции

Отдельная категория — устройства, которые вообще не относятся к электронным open-source проектам в привычном смысле: без контроллера, без прошивки, без интерфейса.

PRNTD pump

PRNTD pump — принципиально другой класс устройств: механический шприцевой насос на пружинном приводе, без электроники и без источника питания. Он не поддерживает ни GUI, ни сетевое управление, ни программируемые профили подачи — и сравнивать его с Poseidon, SHIGURE или SyringeGUI по этим параметрам просто некорректно: задача у него другая — обеспечить дозирование там, где электричество недоступно или избыточно для решаемой задачи.

5. Новые проекты 2024–2025

Ниже — несколько разработок последних лет, которые показывают, что область продолжает развиваться, а не остановилась на публикациях 2014 и 2019 годов.

Karpova Lab Open Syringe Pump v4

Опубликован в августе 2025 года. Авторы заявляют сборку примерно за 10 минут и управление до четырёх насосов с одного контроллера; для проекта есть отдельная документация по сборке и эксплуатации. Как и с любыми заявленными авторами показателями времени сборки, эту цифру стоит воспринимать как их собственный ориентир, а не универсальную оценку для любого пользователя.

Четырёхканальный насос Wu, Chen, Cheng

Wu, Chen и Cheng опубликовали в Journal of Chemical Education (ACS, 2024) конструкцию четырёхканального насоса на Arduino, ориентированную на задачи микрофлюидики и проточной химии (flow chemistry) — в первую очередь в образовательном и исследовательском контексте.

Pi-seq

Многоканальная система на Raspberry Pi с собственной печатной платой. Отдельно заявлен дизайн с защитой от обратного потока (zero-backflow) — конструктивное решение, актуальное в первую очередь для многоканальных систем с несколькими одновременно работающими насосами.

Wenzel Lab syringe-pumps-and-controller

Ещё один проект того же поколения — построен на Raspberry Pi Pico, а авторы прямо указывают на происхождение конструкции от более раннего дизайна. Это лишний пример того, что открытые проекты в этой области, как правило, не появляются с нуля, а развивают предыдущие разработки.

Общая картина по разделу: новые проекты 2024–2025 годов обычно не переизобретают шприцевой насос заново, а берут за основу более ранние конструкции — Wijnen et al., Poseidon и другие — и адаптируют их под конкретную задачу: больше каналов, более компактный микроконтроллер, отдельная защита от обратного потока.

Как это связано с Fluidica

Часть решений в каталоге Fluidica основана на Poseidon в буквальном смысле — механика и общая концепция восходят именно к этому проекту, что отражено и на главной странице сайта, в разделе «На базе Poseidon». Это не означает, что все перечисленные в этом обзоре проекты так или иначе легли в основу продукции Fluidica: формулировка «основано на Poseidon» относится именно к Poseidon и не распространяется на остальные разработки из этого списка.

Сам обзор задуман шире, чем «откуда взялась продукция Fluidica» — он про то, что в этой области вообще происходит: какие категории проектов существуют, кто их поддерживает и на каких условиях лицензирования их можно использовать. Список конкретных решений Fluidica и их соответствие исходным версиям open-source проектов — тема отдельной страницы, если такая появится.

Если вас интересует не сам открытый проект, а готовое решение на его основе — каталог решений Fluidica, основанных на этих открытых принципах, доступен в разделе Насосы.