Задача об обнаружении бактерий

Ситуация

Для проверки стерильности воды в нее окунают металлическую пластинку, пронизанную множеством мельчайших пор. Затем пластинку извлекают и прикладывают к одной ее стороне «промокашку», которая отсасывает воду с другой (второй) стороны пластинки. На этой, второй, стороне бактерии остаются «на мели» (они не могут пройти сквозь поры). Зафиксировав таким образом «добычу», приступают к «поштучному» подсчету числа пойманных бактерий (это число характеризует степень стерильности воды). Подсчет ведут «построчно» с помощью микроскопов. Операция эта весьма трудоемкая. Как вести анализ в полевых условиях без микроскопа?

Решение

Шаг 1.1. Мини-задача. ТС для подсчета числа бактерий включает пористую пластинку и некоторое (неизвестное) количество (3, 5, 10…) бактерий на одной ее стороне. ТП-1: если бактерии имеют малые размеры, подсчет бактерий затруднителен, но такой случай реален (соответствует природе бактерий). ТП-2: если бактерии имеют большие размеры, подсчет их прост, но такие размеры нереальны. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить возможность подсчета бактерий невооруженным глазом.

Пояснение. Задача 5 во многом аналогична задаче 4 об обнаружении частиц в жидкости оптической чистоты. Поэтому можно сразу перейти к шагу 5.2.

Шаг 5.2. Задача-аналог — задача об обнаружении частиц в жидкости оптической чистоты. Частицы в обоих случаях надо увеличить. В задаче 4 это достигают образованием пузырька вокруг каждой частицы. Но в задаче 5 внешняя среда — воздух. Конечно, можно ввести жидкую среду и использовать способ, описанный при решении задачи 4. Но это потребует сравнительно сложного оборудования, а в задаче 5 речь идет об анализе в полевых условиях. Следовательно, решение задачи 4 надо видоизменить. При решении задачи 4 частицы «подпитывались» (для роста) имеющейся жидкостью. Замена жидкости, введение в нее посторонних добавок были недопустимы. В задаче 5 «подпитку» бактерий можно вести любой внешней средой.

Контрольный ответ. Бактерии должны сами расти. Для этого необходимо создать питательную внешнюю среду. «Промокашку» смазывают питательным раствором, пластинки (одновременно много пластинок) помещают в термостат. Бактерии быстро размножаются, образуя колонии, видимые невооруженным глазом. Сколько колоний, столько и было бактерий (Изобретатель и рационализатор, 1981, № 5. — С. 30). Таким образом, решение с использованием задачи-аналога получено: а) более интенсивным изменением внешней среды; б) переходом с «линии» внешней среды на «линию» изделия.