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自從1673年列文胡克發(fā)明顯微鏡,至今已經(jīng)歷了大約三百多年的歷史,顯微鏡也從過(guò)去的單目變?yōu)殡p目乃至三目,由簡(jiǎn)單的觀察變?yōu)榭膳恼眨沙跏嫉姆糯?00倍左右到現(xiàn)在放大1000倍左右。
最近10年,隨著數(shù)碼攝影技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的革新,顯微鏡的外觀、舒適性、自動(dòng)化程度以及方便性都出現(xiàn)了很大的發(fā)展。顯微鏡的外觀上出現(xiàn)了一些革命性的變化,性能上有了進(jìn)一步的提高。顯微鏡生產(chǎn)商都為此做出了不懈的努力。通過(guò)對(duì)一些特色產(chǎn)品的比較分析,不難發(fā)現(xiàn)顯微鏡設(shè)計(jì)上的一些特點(diǎn),從中可以判斷出未來(lái)顯微鏡的發(fā)展方向。
一、 拍得更清晰
顯微鏡目的就是為了更好地觀察微生物,要求看得更清楚。顯微鏡廠商為此開(kāi)發(fā)出各種各樣的顯微鏡鏡頭來(lái)消除各種色差和場(chǎng)曲。最近,在顯微鏡上普遍采用了UIS2光學(xué)系統(tǒng),它充分體現(xiàn)了無(wú)限遠(yuǎn)校正方式的性。光線通過(guò)物鏡后成為平行光束通過(guò)鏡筒,并在結(jié)象透鏡處折射或完成無(wú)相差的中間象。UIS2無(wú)限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的物鏡具有在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)(由紫外至近紅外區(qū))具有一致的高透過(guò)率。同時(shí)具有更高的信噪比,不需要額外補(bǔ)償就可以得到更為清晰的圖像。例如美國(guó)AMG公司的EVOS fl大屏幕數(shù)碼熒光顯微鏡所拍出的圖像已經(jīng)接近于激光共聚焦的水平。
二、 放大倍數(shù)更高 對(duì)于大多數(shù)顯微鏡來(lái)說(shuō),對(duì)樣本的物理放大倍數(shù)是物鏡放大倍數(shù)與目鏡的放大倍數(shù)乘積。通常情況下,目鏡的放大倍數(shù)為10倍或者16倍。以40倍物鏡為例,也不過(guò)是放大400倍或者是640倍,如今卻能夠?qū)⒎糯蟊稊?shù)提高到840倍。例如美國(guó)AMG公司開(kāi)發(fā)的倒置顯微鏡,在物鏡下采用了21倍的光學(xué)放大,使得我們能夠通過(guò)40倍的物鏡就可以觀察到放大倍數(shù)更高的圖像了。如果換成100倍的油鏡,就可以通過(guò)顯示器觀察到放大到驚人的2100倍甚至更高的圖像,無(wú)不讓人贊嘆技術(shù)的發(fā)展之快。 三、 更為人性化的設(shè)計(jì) 一提到顯微鏡,我們的印象就是:彎著腰,低著頭,抬著手臂,眼睛盯著目鏡來(lái)觀察。對(duì)于長(zhǎng)期從事顯微鏡觀察的科研人員來(lái)說(shuō),這一“固定姿勢(shì)”往往會(huì)引起身體上的疲勞,肌肉損傷。曾經(jīng)有一位科研人員因?yàn)殚L(zhǎng)期觀察顯微鏡而落下了頸椎病。因此改變傳統(tǒng)的顯微鏡觀察模式成為一項(xiàng)非常有必要而且緊迫的任務(wù)。 不過(guò)最近,各大顯微鏡廠商相繼推出了一些更為人性化的顯微鏡,如美國(guó)AMG公司推出了大屏幕倒置顯微鏡系列,Nikon推出的Coolscope 顯微鏡,Olympus推出的智能生物導(dǎo)航儀FSX100,leica推出的DMD108等,均是無(wú)目鏡的顯微鏡,直接通過(guò)液晶顯示器來(lái)觀察,實(shí)現(xiàn)了觀察細(xì)胞就像玩電腦,就像看電影,大大減輕了顯微鏡觀察時(shí)的疲勞。 四、 一體化的顯微鏡 也許現(xiàn)在我們接觸到的顯微鏡大多是機(jī)械式的,需要手動(dòng)來(lái)調(diào)焦距、調(diào)光源、調(diào)樣品的位置,特別是針對(duì)細(xì)胞培養(yǎng),出現(xiàn)了大量連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中顯微觀察的要求。為此,各個(gè)顯微鏡廠商設(shè)計(jì)了能夠用于連續(xù)培養(yǎng)顯微觀察的顯微鏡或配件,如Nikon公司的顯微活細(xì)胞工作站Biostation IM和Biostation CT,其中Biostation IM是專(zhuān)門(mén)針對(duì)35mm細(xì)胞培養(yǎng)皿設(shè)計(jì)的,系統(tǒng)中包含了溫控系統(tǒng),CO2氣體系統(tǒng)和顯微成像系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,連續(xù)培養(yǎng)顯微成像。Biostation CT則是更為大型的系統(tǒng)。AMG公司整合了美國(guó)Ibidi公司開(kāi)發(fā)的連續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)配件,在其倒置顯微鏡上也可以實(shí)現(xiàn)溫控和CO2的供氣,從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)顯微觀察,它可以連續(xù)觀察達(dá)60個(gè)小時(shí),所采集的圖像可進(jìn)行視頻連續(xù)播放,從而觀察細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。德國(guó)顯微鏡廠商Leica和Zeiss也開(kāi)發(fā)了自己的連續(xù)培養(yǎng)顯微觀察配件。 五、專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò)化顯微鏡 在臨床醫(yī)學(xué)上,專(zhuān)家遠(yuǎn)程會(huì)診,病理資源共享將會(huì)為疑難雜癥的診斷和對(duì)癥治療提供更大的可能性,這就需要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程操作的顯微鏡來(lái)觀察病理切片。Nikon公司的Coolscope和Leica公司的DMD108為臨床遠(yuǎn)程病理會(huì)診提供了方便,它們專(zhuān)門(mén)為載玻片顯微觀察設(shè)計(jì),自動(dòng)轉(zhuǎn)換物鏡,自動(dòng)對(duì)焦,得到的圖像可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到異地進(jìn)行專(zhuān)家會(huì)診。 六、 光源的革新 對(duì)于熒光顯微鏡,其穩(wěn)定的激發(fā)光源對(duì)樣本數(shù)碼成像起著關(guān)鍵性的作用,到現(xiàn)在為止絕大多數(shù)顯微鏡還在使用鹵鎢燈或者是高壓汞燈,一方面這類(lèi)光源使用壽命短,需要3到4各月更換一次,每次更換后都需要專(zhuān)業(yè)工程師進(jìn)行位置校準(zhǔn);另外一方面,這類(lèi)光源的強(qiáng)度會(huì)隨著使用壽命而衰減;還有一方面,這類(lèi)光源對(duì)于顯微鏡操作來(lái)說(shuō)需要預(yù)熱來(lái)等待光源強(qiáng)度穩(wěn)定,而且光源關(guān)閉后需要等待30分鐘左右才能重啟,這就造成了使用上的極大不便。 現(xiàn)在LED燈成為大家的新一代照明產(chǎn)品,它具有能耗低、光強(qiáng)穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。AMG公司的倒置顯微鏡系列全部采用了LED光源系統(tǒng),消除了前面所提到的鹵鎢燈和高壓汞燈的使用不便,而且AMG針對(duì)熒光倒置顯微鏡開(kāi)發(fā)了的Light cube“光立方”單色激發(fā)光源系統(tǒng),光源強(qiáng)度可調(diào),不同的單色激發(fā)光源可自由更換,在顯微鏡光源方面可以說(shuō)是一場(chǎng)的革命。Leica的DMD108和Nikon的Coolscope也采用了LED光源,因此可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)將會(huì)有更多的顯微鏡廠商采用LED光源。