淺談顯微鏡未來發(fā)展的方向
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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，顯微鏡也從過去的單目變?yōu)殡p目乃至三目,由簡單的觀察變?yōu)榭膳恼?，由初始的放?SPAN lang=EN-US>300倍左右到現(xiàn)在放大1000倍左右。
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最近10年，隨著數(shù)碼攝影技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)的革新，顯微鏡的外觀、舒適性、自動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，性能上有了進一步的提高。全球顯微鏡生產(chǎn)商都為此做出了不懈的努力。通過對一些特色產(chǎn)品的比較分析，不難發(fā)現(xiàn)顯微鏡設(shè)計上的一些特點，從中可以判斷出未來顯微鏡的發(fā)展方向。
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一、??????????? 拍得更清晰
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顯微鏡目的就是為了更好地觀察微生物，要求看得更清楚。顯微鏡廠商為此開發(fā)出各種各樣的顯微鏡鏡頭來消除各種色差和場曲。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)了無限遠校正方式的優(yōu)越性。光線通過物鏡后成為平行光束通過鏡筒，并在結(jié)象透鏡處折射或完成無相差的中間象。UIS2無限遠光學(xué)系統(tǒng)的物鏡具有在寬波長范圍內(nèi)（由紫外至近紅外區(qū)）具有一致的高透過率。同時具有更高的信噪比，不需要額外補償就可以得到更為清晰的圖像。例如美國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。
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二、??????????? 放大倍數(shù)更高
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對于大多數(shù)顯微鏡來說，對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AMG公司開發(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，就可以通過顯示器觀察到放大到驚人的2100倍甚至更高的圖像，無不讓人贊嘆技術(shù)的發(fā)展之快。
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三、?????????? 更為人性化的設(shè)計
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一提到顯微鏡，我們的第一印象就是：彎著腰，低著頭，抬著手臂，眼睛盯著目鏡來觀察。對于長期從事顯微鏡觀察的科研人員來說，這一“固定姿勢”往往會引起身體上的疲勞，肌肉損傷。曾經(jīng)有一位科研人員因為長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非常有必要而且緊迫的任務(wù)。
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不過最近，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，均是無目鏡的顯微鏡，直接通過液晶顯示器來觀察，實現(xiàn)了觀察細胞就像玩電腦，就像看電影，大大減輕了顯微鏡觀察時的疲勞。
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圖3. 傳統(tǒng)顯微鏡與AMG倒置顯微鏡的觀察方式比較
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??????????? ? 圖4 Olympus 生物智能導(dǎo)航儀及其采集的圖片
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四、?????????? ?一體化的顯微鏡
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也許現(xiàn)在我們接觸到的顯微鏡大多是機械式的，需要手動來調(diào)焦距、調(diào)光源、調(diào)樣品的位置，特別是針對細胞培養(yǎng)，出現(xiàn)了大量連續(xù)培養(yǎng)過程中顯微觀察的要求。為此，各個顯微鏡廠商設(shè)計了能夠用于連續(xù)培養(yǎng)顯微觀察的顯微鏡或配件，如Nikon公司的顯微活細胞工作站Biostation IM和Biostation CT，其中Biostation IM是專門針對
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? 圖5? Nikon Biostation IM 細胞連續(xù)培養(yǎng)顯微成像工作站
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五、?????????? 專門的網(wǎng)絡(luò)化顯微鏡
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在臨床醫(yī)學(xué)上，專家遠程會診，病理資源共享將會為疑難雜癥的診斷和對癥治療提供更大的可能性，這就需要能夠?qū)崿F(xiàn)自動化遠程操作的顯微鏡來觀察病理切片。Nikon公司的Coolscope和Leica公司的DMD108為臨床遠程病理會診提供了方便，它們專門為載玻片顯微觀察設(shè)計，自動轉(zhuǎn)換物鏡，自動對焦，得到的圖像可直接通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到異地進行專家會診。
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六、?????????? 光源的革新
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對于熒光顯微鏡，其穩(wěn)定的激發(fā)光源對樣本數(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業(yè)工程師進行位置校準(zhǔn)；另外一方面，這類光源的強度會隨著使用壽命而衰減；還有一方面，這類光源對于顯微鏡操作來說需要預(yù)熱來等待光源強度穩(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。
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現(xiàn)在LED燈成為大家公認的新一代照明產(chǎn)品，它具有能耗低、光強穩(wěn)定、壽命長等優(yōu)點。AMG公司的倒置顯微鏡系列全部采用了LED光源系統(tǒng)，完全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針對熒光倒置顯微鏡開發(fā)了**的Light cube“光立方”單色激發(fā)光源系統(tǒng)，光源強度可調(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是一場前所未有的革命。Leica的DMD108和Nikon的Coolscope也采用了LED光源，因此可以預(yù)見未來將會有更多的顯微鏡廠商采用LED光源。
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圖8 AMG **的light cube
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結(jié)束語：綜上所述，可以看出最近幾年是顯微鏡出現(xiàn)革命性發(fā)展的階段，越來越多的更為人性化、自動化的理念應(yīng)用到顯微鏡設(shè)計上，顯微鏡的性能也大大提高，不僅僅是看到圖像，還可以看得更大、更清晰，操作上可以自動化，可以遠程控制。還有一些很鮮明的顯微鏡特點如Olympus 的FXS100的智能化設(shè)計，AMG 的EVOS fl熒光成像時無需暗室的獨特暗盒設(shè)計等由于篇幅有限，無法詳細介紹。
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以前，在顯微鏡領(lǐng)域全球一直是Nikon、Olympus、Leica和Zeiss這四家占據(jù)著絕大多數(shù)的市場，如今美國AMG公司憑借其在倒置顯微鏡方面的獨特設(shè)計，開始在顯微鏡市場上暫露頭角。中國內(nèi)地也出現(xiàn)了很多顯微鏡生產(chǎn)商，也許在不遠的將來，中國制造的顯微鏡也可以讓顯微鏡領(lǐng)域耳目一新，精神一振，我們期待著這一天早日到來。
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參考資料網(wǎng)絡(luò)來源：
1.http://www.amgmicro.com
2.http://www.leica-microsystems.com/
3.http://www.nikoninstruments.com/content/download/5113/47632/version/2/file/BioStation-IM.pdf
4.http://www.olympusamerica.com/files/FSX100_brochure.pdf
5.http://www.szsn.cn/szsn_Article_11468.html