倒置顯微鏡技術發展趨勢

崔志英

摘 要 隨著社會的快速發展，我國的科研技術也逐漸趨向成熟，其中，倒置顯微鏡技術是近年來一種新型的顯微鏡操作技術。倒置顯微鏡技術是指在高倍復式顯微鏡下，采用一種可以控制顯微注射針在顯微鏡視野內移動的機械裝置（即顯微操作器）對細胞或早期胚胎進行操作的一種技術方法，主要在免疫學、細胞學、遺傳工程學、腫瘤學、寄生蟲學、工業微生物學、植物學等各個領域被廣泛使用。在此背景下，本文將對倒置顯微鏡技術的具體操作和特點進行敘述，然后探究其在各個領域的具體應用，并對倒置顯微鏡技術的發展趨勢進行分析。

關鍵詞 倒置顯微鏡；應用領域；發展趨勢

中圖分類號 TH7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）166-0148-02

20世紀80年代以來，我國光學顯微鏡的設計發生了很大的進展，在其制作上，越來越注重實用性。為了改進光學顯微鏡的多功能方面，采用組合方式的裝配設計集普通光鏡加相差、暗視野、熒光、DIC、攝影裝置于一體，使光學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，也是結合其他技術達到使用功能的目的，根據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，從而在諸多領域被廣泛使用。根據其使用功能特點，我們可以看出倒置顯微鏡技術具有極其寬闊的發展前景。

1 倒置顯微鏡技術的原理和具體操作

1.1 倒置顯微鏡技術的結構原理

倒置顯微鏡的結構主要由機械、光學和照明3個部分組成，每部分的功能組成都不相同，接下來我們將對其進行詳細介紹。

首先，在機械部分，與普通光學顯微鏡相似，主要有鏡座、鏡臂、觀察鏡筒、物鏡轉換器、載物臺以及調節器（包括粗螺旋和細螺旋）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鏡體的一個底座；鏡臂是在取放顯微鏡的時候用來手握的部位；物鏡轉換器是可以調換不同倍數物鏡的結構；載物臺用以放置玻片標本；調節器是調節標本與物鏡相對位置的裝置。

然后，光學部分主要包括目鏡和物鏡。區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，其中，刻有“10×”符號的物鏡較短，為低倍鏡，刻有“40×”符號的較長，為高倍鏡，最長的是刻有“100×”符號的油鏡[2]。而且，在油鏡和高倍鏡上經常會有一圈顏色不同的線，以示區別。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，10×的目鏡較為常用。另外，顯微鏡的放大倍數是目鏡放大倍數和物鏡放大倍數的乘積，如物鏡為10×，目鏡為15×，其放大倍數就為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的上方，提供明場、相襯、諾馬斯基干涉相襯等顯微術的照明；反射式照明安裝在物鏡的下方，提供熒光觀察、金相的明暗場觀察、偏振光觀察等；隨著高分辨成像技術的發展，研究級的倒置顯微鏡還配置了3～4個的外接照明端口，用于激光共聚焦、熒光漂白后恢復等模塊照明；通常倒置顯微鏡的照明系統均采用科勒照明，使均勻度達到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本上，其由聚光鏡和光圈2部分組成，位于鏡臺下方的集光器架上[3]。

1.2 倒置顯微鏡技術的具體操作

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胞和微生物的時候不需要染色，是一種比較理想的觀察方法。在此基礎上，提供各種聚光器來滿足需要，可以觀察到具有高對比度和對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，打開鏡體下方的電控開關。在使用的之前，先把要觀察的對象放在載物臺上，轉動轉換器，選擇物鏡，然后進行觀察，調節鉸鏈式雙目目鏡到舒適的狀態為止，接下來開始推拉調節鏡下的亮度調節器至適宜光源狀態，再調節聚光鏡下面的光闌，調節光源大小。下一步是調節像距，即轉動物鏡轉換器選擇合適倍數的物鏡和目鏡的同時，調節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行觀察了，在觀察過程中可以調整載物臺，選擇想要觀察視野。最后一步是關機：取下觀察對象，使用光源亮度調節器把光線調至最暗；然后關閉鏡體下方開關，斷開電源，轉動物鏡轉換器，把物鏡鏡片置于載物臺下側。

2 倒置顯微鏡技術的主要特點和應用

2.1 倒置顯微鏡技術的主要特點

根據倒置顯微鏡的結構分析和具體操作，我們可以發現倒置顯微鏡組成與普通顯微鏡相似，但其物鏡與照明系統顛倒，倒置顯微鏡在觀察培養的活細胞的時候，具有相差物鏡。倒置顯微鏡和放大鏡起的作用是相同的，就是把近處的一個微小物體放大成一個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，倒置顯微鏡的發展趨勢逐漸與光電轉換技術、計算機成像技術等技術結合，在使用中越來越方便靈活。根據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、醫療科研等領域具有廣泛的應用價值。

2.2 倒置顯微鏡技術的主要應用

倒置顯微鏡種類較多，根據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造中，除了用于雙眼觀察的兩目，還有一目可以用來外接數碼相機或計算機，從而組成數碼相型倒置顯微鏡、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，根據其不同構造發揮的功能，不同的倒置顯微鏡應用的領域也有所不同。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域，可以用來觀察細菌以及活體組織培養、生物切片、流質沉淀以及其他透明或者半透明物體、粉末、細小顆粒等物體，與普通生物顯微鏡相比較，倒置生物顯微鏡對附著培養皿底部和懸浮培養基中的活體物質具有高效的觀察功能，另外，倒置生物顯微鏡在食品檢驗、水質鑒定、晶體結構分析及化學反應沉淀物分析等領域也能發揮巨大作用。金相倒置顯微鏡的物鏡在工作臺下方，在使用金相倒置顯微鏡的時候不需要考慮所觀察物體非觀察面的平整情況，并且由于倒置的結構，工作臺面的上方比較空曠，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企業研究中應用廣泛。不過，在工作臺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，以免由于鏡頭的污漬影響觀察效果。

3 倒置顯微鏡技術的發展趨勢

綜合以上對倒置顯微鏡的結構特點和主要應用來分析，我們可以看出倒置顯微鏡能夠供高?？蒲袑嶒?、醫療衛生單位等部門使用，可以用于細胞、微生物、細菌、組織培養、沉淀物、懸浮體等的觀察，能夠連續觀察并拍攝記錄細菌等生物在培養液中繁殖分裂的過程，在免疫學、細胞學、遺傳工程學、腫瘤學、寄生蟲學、工業微生物學、植物學等各個領域發揮十分重要的作用。接下來我們將根據倒置顯微鏡技術的具體應用情況，可以看出倒置顯微鏡技術的發展趨勢主要體現在倒置顯微鏡本身儀器精化、計算機系統應用于倒置顯微鏡技術和樣品制作方法3個方向，接下來我們將分析倒置顯微鏡技術在這3個方向的具體進程。

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，并且不斷精化各個部件儀器，有效提高其分辨率，能夠使倒置顯微鏡技術在實際應用中能夠觀察到更加精細的結構，推進微觀生物學的發展。其次，關于計算機技術與倒置顯微鏡技術相結合的方向，可以使科研能夠和信息時代的發展接軌，將計算機技術與倒置顯微鏡技術有效結合，促進儀器的操作技術準確化和科學化，促進圖像分析技術高度自動化，在方便倒置顯微鏡技術操作的同時，使倒置顯微鏡技術能夠更具有實用性和靈活性。最后，在樣品制作方面，要嚴格規范樣品制作的過程和環境，研制出特殊環境的樣品室和超高壓倒置顯微鏡，使用科學有效的方法，使研究的生物能夠在自然環境下完成動態過程，并觀察到自然狀態下的生物形貌，提高觀察研究成果的質量和效率。除此之外，在對倒置顯微鏡的保養方面，一定要注重各個零件構造的清潔和養護，以保證儀器的使用性能，從而延長顯微鏡的使用壽命。

1674年，列文？虎克研制發明出來了第一臺光學顯微鏡，從此以后，顯微鏡成為了人們觀測微觀世界的必不可少的工具，在各個學科領域中得到廣泛的應用并發揮了巨大的作用。隨著科技的發展和社會的進步，為了滿足各個領域科研對顯微鏡的需求，倒置顯微鏡技術作為一種新型的顯微鏡操作技術在各個科學領域應用后受到了極大的推崇?？茖W是沒有止境的，伴隨著倒置顯微鏡技術在生命科學教學、科研、醫療研究等方面的推廣，倒置顯微鏡技術會逐漸趨向成熟，使其在實際使用中更加方便靈活，具有更大的實用性和使用價值。

參考文獻

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

[2]竇文斌，王建國，孫忠良.倒置顯微鏡成像系統焦區衍射場分析[J].東南大學學報：自然科學版，2002（3）：340-345.

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

[4]李新發.用廢舊顯微鏡改裝成倒置顯微鏡[J].第四軍醫大學學報，1989（6）：426-427.