倒置顯微鏡技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

崔志英

摘 要 隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的科研技術(shù)也逐漸趨向成熟，其中，倒置顯微鏡技術(shù)是近年來一種新型的顯微鏡操作技術(shù)。倒置顯微鏡技術(shù)是指在高倍復(fù)式顯微鏡下，采用一種可以控制顯微注射針在顯微鏡視野內(nèi)移動(dòng)的機(jī)械裝置（即顯微操作器）對(duì)細(xì)胞或早期胚胎進(jìn)行操作的一種技術(shù)方法，主要在免疫學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳工程學(xué)、腫瘤學(xué)、寄生蟲學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、植物學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域被廣泛使用。在此背景下，本文將對(duì)倒置顯微鏡技術(shù)的具體操作和特點(diǎn)進(jìn)行敘述，然后探究其在各個(gè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，并對(duì)倒置顯微鏡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 倒置顯微鏡；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào) TH7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）166-0148-02

20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)光學(xué)顯微鏡的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大的進(jìn)展，在其制作上，越來越注重實(shí)用性。為了改進(jìn)光學(xué)顯微鏡的多功能方面，采用組合方式的裝配設(shè)計(jì)集普通光鏡加相差、暗視野、熒光、DIC、攝影裝置于一體，使光學(xué)顯微鏡在使用中操作方便且靈活[1]。倒置顯微鏡與此原理相同，也是結(jié)合其他技術(shù)達(dá)到使用功能的目的，根據(jù)倒置顯微鏡的用途可以分為生物倒置顯微鏡、偏光倒置顯微鏡、金相倒置顯微鏡、熒光倒置顯微鏡等種類，從而在諸多領(lǐng)域被廣泛使用。根據(jù)其使用功能特點(diǎn)，我們可以看出倒置顯微鏡技術(shù)具有極其寬闊的發(fā)展前景。

1 倒置顯微鏡技術(shù)的原理和具體操作

1.1 倒置顯微鏡技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理

倒置顯微鏡的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)械、光學(xué)和照明3個(gè)部分組成，每部分的功能組成都不相同，接下來我們將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。

首先，在機(jī)械部分，與普通光學(xué)顯微鏡相似，主要有鏡座、鏡臂、觀察鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、載物臺(tái)以及調(diào)節(jié)器（包括粗螺旋和細(xì)螺旋）組成，在倒置顯微鏡中有著不用的功能作用，例如，鏡座是用以支持整個(gè)鏡體的一個(gè)底座；鏡臂是在取放顯微鏡的時(shí)候用來手握的部位；物鏡轉(zhuǎn)換器是可以調(diào)換不同倍數(shù)物鏡的結(jié)構(gòu)；載物臺(tái)用以放置玻片標(biāo)本；調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)標(biāo)本與物鏡相對(duì)位置的裝置。

然后，光學(xué)部分主要包括目鏡和物鏡。區(qū)別于正置顯微鏡的是，倒置顯微鏡的物鏡在觀察用品的下方，有4～6個(gè)，其中，刻有“10×”符號(hào)的物鏡較短，為低倍鏡，刻有“40×”符號(hào)的較長(zhǎng)，為高倍鏡，最長(zhǎng)的是刻有“100×”符號(hào)的油鏡[2]。而且，在油鏡和高倍鏡上經(jīng)常會(huì)有一圈顏色不同的線，以示區(qū)別。目鏡裝在鏡筒的上端，目鏡上面分別刻有5×、10×、15×，表示其放大倍數(shù)，10×的目鏡較為常用。另外，顯微鏡的放大倍數(shù)是目鏡放大倍數(shù)和物鏡放大倍數(shù)的乘積，如物鏡為10×，目鏡為15×，其放大倍數(shù)就為10×15=150。

最后，照明部分分為透反射2種，透射式照明在載物臺(tái)的上方，提供明場(chǎng)、相襯、諾馬斯基干涉相襯等顯微術(shù)的照明；反射式照明安裝在物鏡的下方，提供熒光觀察、金相的明暗場(chǎng)觀察、偏振光觀察等；隨著高分辨成像技術(shù)的發(fā)展，研究級(jí)的倒置顯微鏡還配置了3～4個(gè)的外接照明端口，用于激光共聚焦、熒光漂白后恢復(fù)等模塊照明；通常倒置顯微鏡的照明系統(tǒng)均采用科勒照明，使均勻度達(dá)到80%以上。聚光器（集光器）的主要作用則是光線集中于所要觀察的標(biāo)本上，其由聚光鏡和光圈2部分組成，位于鏡臺(tái)下方的集光器架上[3]。

1.2 倒置顯微鏡技術(shù)的具體操作

在倒置顯微鏡操作中，最常用的觀察方法是相差。這種方法在觀察活細(xì)胞和微生物的時(shí)候不需要染色，是一種比較理想的觀察方法。在此基礎(chǔ)上，提供各種聚光器來滿足需要，可以觀察到具有高對(duì)比度和對(duì)比度的自然背景顏色圖像。以下我們敘述一下倒置顯微鏡的具體操作流程。首先接連電源開機(jī)，打開鏡體下方的電控開關(guān)。在使用的之前，先把要觀察的對(duì)象放在載物臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，選擇物鏡，然后進(jìn)行觀察，調(diào)節(jié)鉸鏈?zhǔn)诫p目目鏡到舒適的狀態(tài)為止，接下來開始推拉調(diào)節(jié)鏡下的亮度調(diào)節(jié)器至適宜光源狀態(tài)，再調(diào)節(jié)聚光鏡下面的光闌，調(diào)節(jié)光源大小。下一步是調(diào)節(jié)像距，即轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器選擇合適倍數(shù)的物鏡和目鏡的同時(shí)，調(diào)節(jié)升降來減小或消除圖像周圍的光暈，從而提高圖像的襯度。下一步就可以直接通過目鏡進(jìn)行觀察了，在觀察過程中可以調(diào)整載物臺(tái)，選擇想要觀察視野。最后一步是關(guān)機(jī)：取下觀察對(duì)象，使用光源亮度調(diào)節(jié)器把光線調(diào)至最暗；然后關(guān)閉鏡體下方開關(guān)，斷開電源，轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器，把物鏡鏡片置于載物臺(tái)下側(cè)。

2 倒置顯微鏡技術(shù)的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

2.1 倒置顯微鏡技術(shù)的主要特點(diǎn)

根據(jù)倒置顯微鏡的結(jié)構(gòu)分析和具體操作，我們可以發(fā)現(xiàn)倒置顯微鏡組成與普通顯微鏡相似，但其物鏡與照明系統(tǒng)顛倒，倒置顯微鏡在觀察培養(yǎng)的活細(xì)胞的時(shí)候，具有相差物鏡。倒置顯微鏡和放大鏡起的作用是相同的，就是把近處的一個(gè)微小物體放大成一個(gè)在人眼視力中清晰的圖像，但是，倒置顯微鏡比放大鏡的放大率更高。除了此特點(diǎn)，倒置顯微鏡的發(fā)展趨勢(shì)逐漸與光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)成像技術(shù)等技術(shù)結(jié)合，在使用中越來越方便靈活。根據(jù)其用途可以分為生物倒置顯微鏡、偏光倒置顯微鏡、金相倒置顯微鏡、熒光倒置顯微鏡等種類，在生物學(xué)、醫(yī)療科研等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 倒置顯微鏡技術(shù)的主要應(yīng)用

倒置顯微鏡種類較多，根據(jù)目鏡類別可分為單目倒置顯微鏡、雙目倒置顯微鏡和三目倒置顯微鏡，其中三目倒置顯微鏡的構(gòu)造中，除了用于雙眼觀察的兩目，還有一目可以用來外接數(shù)碼相機(jī)或計(jì)算機(jī)，從而組成數(shù)碼相型倒置顯微鏡、電腦型倒置顯微鏡，而電腦型倒置顯微鏡可以分為生物倒置顯微鏡和金相倒置顯微鏡，根據(jù)其不同構(gòu)造發(fā)揮的功能，不同的倒置顯微鏡應(yīng)用的領(lǐng)域也有所不同。以倒置生物顯微鏡和金相倒置顯微鏡為例，倒置生物顯微鏡適用于生物領(lǐng)域，可以用來觀察細(xì)菌以及活體組織培養(yǎng)、生物切片、流質(zhì)沉淀以及其他透明或者半透明物體、粉末、細(xì)小顆粒等物體，與普通生物顯微鏡相比較，倒置生物顯微鏡對(duì)附著培養(yǎng)皿底部和懸浮培養(yǎng)基中的活體物質(zhì)具有高效的觀察功能，另外，倒置生物顯微鏡在食品檢驗(yàn)、水質(zhì)鑒定、晶體結(jié)構(gòu)分析及化學(xué)反應(yīng)沉淀物分析等領(lǐng)域也能發(fā)揮巨大作用。金相倒置顯微鏡的物鏡在工作臺(tái)下方，在使用金相倒置顯微鏡的時(shí)候不需要考慮所觀察物體非觀察面的平整情況，并且由于倒置的結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)面的上方比較空曠，也不用考慮所觀察物體的高低大小[4]。因此，金相倒置顯微鏡在金屬材料以及其它固體塊狀物體的工業(yè)企業(yè)研究中應(yīng)用廣泛。不過，在工作臺(tái)下方的鏡頭十分容易沉積灰塵，因此金相倒置顯微鏡使用者需要勤加保養(yǎng)，以免由于鏡頭的污漬影響觀察效果。

3 倒置顯微鏡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

綜合以上對(duì)倒置顯微鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要應(yīng)用來分析，我們可以看出倒置顯微鏡能夠供高?？蒲袑?shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生單位等部門使用，可以用于細(xì)胞、微生物、細(xì)菌、組織培養(yǎng)、沉淀物、懸浮體等的觀察，能夠連續(xù)觀察并拍攝記錄細(xì)菌等生物在培養(yǎng)液中繁殖分裂的過程，在免疫學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳工程學(xué)、腫瘤學(xué)、寄生蟲學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、植物學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮十分重要的作用。接下來我們將根據(jù)倒置顯微鏡技術(shù)的具體應(yīng)用情況，可以看出倒置顯微鏡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在倒置顯微鏡本身儀器精化、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于倒置顯微鏡技術(shù)和樣品制作方法3個(gè)方向，接下來我們將分析倒置顯微鏡技術(shù)在這3個(gè)方向的具體進(jìn)程。

首先，在倒置顯微鏡儀器本身方面，可以將單一功能的儀器逐漸發(fā)展為多功能組合的大型儀器，提高儀器的使用效率，并且不斷精化各個(gè)部件儀器，有效提高其分辨率，能夠使倒置顯微鏡技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠觀察到更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)，推進(jìn)微觀生物學(xué)的發(fā)展。其次，關(guān)于計(jì)算機(jī)技術(shù)與倒置顯微鏡技術(shù)相結(jié)合的方向，可以使科研能夠和信息時(shí)代的發(fā)展接軌，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與倒置顯微鏡技術(shù)有效結(jié)合，促進(jìn)儀器的操作技術(shù)準(zhǔn)確化和科學(xué)化，促進(jìn)圖像分析技術(shù)高度自動(dòng)化，在方便倒置顯微鏡技術(shù)操作的同時(shí)，使倒置顯微鏡技術(shù)能夠更具有實(shí)用性和靈活性。最后，在樣品制作方面，要嚴(yán)格規(guī)范樣品制作的過程和環(huán)境，研制出特殊環(huán)境的樣品室和超高壓倒置顯微鏡，使用科學(xué)有效的方法，使研究的生物能夠在自然環(huán)境下完成動(dòng)態(tài)過程，并觀察到自然狀態(tài)下的生物形貌，提高觀察研究成果的質(zhì)量和效率。除此之外，在對(duì)倒置顯微鏡的保養(yǎng)方面，一定要注重各個(gè)零件構(gòu)造的清潔和養(yǎng)護(hù)，以保證儀器的使用性能，從而延長(zhǎng)顯微鏡的使用壽命。

1674年，列文？虎克研制發(fā)明出來了第一臺(tái)光學(xué)顯微鏡，從此以后，顯微鏡成為了人們觀測(cè)微觀世界的必不可少的工具，在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮了巨大的作用。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，為了滿足各個(gè)領(lǐng)域科研對(duì)顯微鏡的需求，倒置顯微鏡技術(shù)作為一種新型的顯微鏡操作技術(shù)在各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用后受到了極大的推崇。科學(xué)是沒有止境的，伴隨著倒置顯微鏡技術(shù)在生命科學(xué)教學(xué)、科研、醫(yī)療研究等方面的推廣，倒置顯微鏡技術(shù)會(huì)逐漸趨向成熟，使其在實(shí)際使用中更加方便靈活，具有更大的實(shí)用性和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]沈思嗣，楊怡姝，王小利，李澤琳，曾毅. 配有電動(dòng)載物臺(tái)倒置顯微鏡的操作[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（12）：4-8.

[2]竇文斌，王建國(guó)，孫忠良.倒置顯微鏡成像系統(tǒng)焦區(qū)衍射場(chǎng)分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002（3）：340-345.

[3]1995年推出IX系列歐林巴斯最新倒置顯微鏡[J].細(xì)胞生物學(xué)雜志，1996（1）：53-54.

[4]李新發(fā).用廢舊顯微鏡改裝成倒置顯微鏡[J].第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989（6）：426-427.