Микроманипуляторы делятся на два класса – статические и динамические. В статических манипуляторах движение руки преобразуется в микроперемещение поворотом микрометрических винтов. Подкрутил один винт – инструмент, зажатый в лапке манипулятора, в точном масштабе, например, 100:1, подвинулся на какие-то микроны вправо или влево. Повернул другой – инструмент на точно заданное расстояние подался вверх или вниз. Третий винт позволяет производить перемещения в глубину.

С помощью таких манипуляторов биологи обычно вводят в клетку различного рода микродатчики. Такие датчики должны часами, даже сутками сохранять одно и то же положение, передавая на самописцы информацию о процессах, протекающих в клетке.

Но вот микробиологу понадобилось разобрать клетку на части, чтобы выяснить ее устройство. Тут в помощники ему нужны устройства динамичные: быстрые, сразу реагирующие на каждое движение. Для этого созданы пневматические и гидравлические микроманипуляторы. Когда экспериментатор двигает рукой рычаг, тем самым приводится в движение поршень пневматического или гидравлического цилиндра. Давление газа или жидкости под поршнем меняется. Это изменение передается по воздушному или гидравлическому шлангу к мембране – полой коробочке из тонкой жести, примерно такой же, как в барометре-анероиде. Мембрана связана с рабочим органом манипулятора. Как только начинает меняться ее объем, тотчас приходит в движение инструмент.

Но больше всего мне понравился электрический манипулятор. Уж очень оригинальное, красивое решение нашли конструкторы. Они использовали пьезокристаллы. Ну да, те самые, которые применяются в электропроигрывателях для преобразования механических колебаний иглы, бегущей по бороздкам граммофонной пластинки, в электрический сигнал, который подается в усилитель, а затем и в динамик.

В микроманипуляторе это свойство пьезокристаллов как бы вывернуто наизнанку: для преобразования электрического сигнала в механическое перемещение. Чтобы микроперемещения были точно дозированы, две пьезоэлектрические пластинки склеивают вместе – получается биморфный блок. Если теперь на одну из пластинок подать «плюс» электрического напряжения, а на другую «минус» – блок изогнется, например, вправо. Поменяем полярность управляющих сигналов – получим микроперемещение в противоположном направлении. Амплитуда этого перемещения зависит от величины напряжения, которое, в свою очередь, определяется размахом движения руки экспериментатора, передвигающего рычажок реостата.

Каждый из трех биморфных блоков отвечает за перемещения по своей координате. Чувствительность микроманипулятора исследователь может отрегулировать по своему вкусу, в зависимости от требований выполняемой работы.

...Глядя в микроскоп, я попробовал самостоятельно управлять микроманипулятором. И убедился, что задача это не такая уж сложная. Пожалуй, я бы даже смог сам сделать укол какому-нибудь микробу – вживить в его оболочку трубочку микроэлектрода.

Раз – и готово! Потому что конструкторы как раз для этой операции предусмотрели специальное приспособление: нажимаешь кнопку, и электрический манипулятор, словно заправский фехтовальщик, делает неуловимо быстрый выпад острым кончиком пипетки-микроинъектора.

Точность же работы микроманипулятора такова, что с его помощью можно сделать надпись в несколько строчек на волоске или на лапке мухи.

Приборами первой необходимости назвал микроманипуляторы научный руководитель разработки, профессор Борис Николаевич Вепринцев. И добавил: «И первая модификация комплекта микроманипуляторов КМ-1 и вторая – КМ-2 во многом способны облегчить работу не только микробиологов, но и медиков, ..генетиков, специалистов по микроэлектронике... Словом, всех, кто имеет дело с миниатюрными телами и предметами».

...Но вот операция сделана. В стенки клетки вживлены стеклянные трубочки – микроэлектроды. Их кончики настолько тонки, что их удается разглядеть только при самом большом увеличении микроскопа.

Начался опыт. Чтобы он прошел успешно, надо постоянно следить за самочувствием подопытной клетки, точно и быстро оценивать ее реакцию на введение тех или иных веществ. Эту задачу конструкторы возложили на «АКСОН». Прибор этот, по сути дела, представляет собой автоматическую станцию скорой помощи. Ее устройства срабатывают по первому же сигналу клетки. Состояние «пациентки» контролируют осциллографы и самописцы, фиксирующие все основные параметры.

«Пожелания» подопытной клетки тотчас передаются в кибернетический «мозг», который своевременно включает устройство для микроинъекций, микроорганизм сразу получает необходимое ему лекарство.

А если потребуется срочное оперативное вмешательство и надо удалить из клетки вредные вещества или, скажем, сделать пересадку ядра – эти операции проводятся вновь при помощи микроманипуляторов.

...Вот так техника работает сегодня там, где еще вчера казалось ее применение невозможным. И как работает! Филигранно, быстро, безошибочно... Десятилетний труд ученых, конструкторов, инженеров, рабочих по достоинству оценен научной общественностью страны: авторский коллектив выдвинут на соискание Государственной премии 1980 года.

Спрос на устройства, разработанные специалистами СКВ, весьма велик. Приборами интересуются не только советские исследователи, но и ученые Польши, Болгарии, Чехословакии.... Демонстрировавшиеся на выставках микроманипуляторы неизменно привлекали к себе внимание специалистов Югославии, Франции, ФРГ...

И такой интерес закономерен. Открытия современной науки проливают свет на сущность многих жизненных процессов. А жизнь, как известно, не может существовать сама по себе, она всегда связана с организмами. Любой же организм может считаться живым только в том случае, если он дышит и питается, растет и развивается... В свою очередь, все эти функции, характеризующие жизнь, не могут осуществляться независимо от клеток – основы жизни. Их структура и форма, особенности протекания тех или иных реакций – все это очень интересует ученых. Если мы поймем, как именно протекают эти процессы, научимся управлять ими, то это даст человечеству очень многое: спасение от болезней, сегодня неизлечимых, долгую плодотворную жизнь, а там, кто. знает, возможно, даже вечную молодость...

Но прежде чем познать механизм действия любого устройства, надо изучить составляющие его детали, их соединения, последовательность сборки, вникнуть в суть сложной работы устройства. Именно с этой целью и исследуются биологами отдельные части и весь «механизм» в целом основы всего живого – клетки. И помогают им в этом умные приборы, созданные инженерами специализированного конструкторского бюро биологического приборостроения.

• Страницы:
• предыдущая
• 1
• 2

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.