倒置显微镜技术发展趋势

崔志英

摘 要 随着社会的快速发展，我国的科研技术也逐渐趋向成熟，其中，倒置显微镜技术是近年来一种新型的显微镜操作技术。倒置显微镜技术是指在高倍复式显微镜下，采用一种可以控制显微注射针在显微镜视野内移动的机械装置（即显微操作器）对细胞或早期胚胎进行操作的一种技术方法，主要在免疫学、细胞学、遗传工程学、肿瘤学、寄生虫学、工业微生物学、植物学等各个领域被广泛使用。在此背景下，本文将对倒置显微镜技术的具体操作和特点进行叙述，然后探究其在各个领域的具体应用，并对倒置显微镜技术的发展趋势进行分析。

关键词 倒置显微镜；应用领域；发展趋势

中图分类号 TH7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）166-0148-02

20世纪80年代以来，我国光学显微镜的设计发生了很大的进展，在其制作上，越来越注重实用性。为了改进光学显微镜的多功能方面，采用组合方式的装配设计集普通光镜加相差、暗视野、荧光、DIC、摄影装置于一体，使光学显微镜在使用中操作方便且灵活[1]。倒置显微镜与此原理相同，也是结合其他技术达到使用功能的目的，根据倒置显微镜的用途可以分为生物倒置显微镜、偏光倒置显微镜、金相倒置显微镜、荧光倒置显微镜等种类，从而在诸多领域被广泛使用。根据其使用功能特点，我们可以看出倒置显微镜技术具有极其宽阔的发展前景。

1 倒置显微镜技术的原理和具体操作

1.1 倒置显微镜技术的结构原理

倒置显微镜的结构主要由机械、光学和照明3个部分组成，每部分的功能组成都不相同，接下来我们将对其进行详细介绍。

首先，在机械部分，与普通光学显微镜相似，主要有镜座、镜臂、观察镜筒、物镜转换器、载物台以及调节器（包括粗螺旋和细螺旋）组成，在倒置显微镜中有着不用的功能作用，例如，镜座是用以支持整个镜体的一个底座；镜臂是在取放显微镜的时候用来手握的部位；物镜转换器是可以调换不同倍数物镜的结构；载物台用以放置玻片标本；调节器是调节标本与物镜相对位置的装置。

然后，光学部分主要包括目镜和物镜。区别于正置显微镜的是，倒置显微镜的物镜在观察用品的下方，有4～6个，其中，刻有“10×”符号的物镜较短，为低倍镜，刻有“40×”符号的较长，为高倍镜，最长的是刻有“100×”符号的油镜[2]。而且，在油镜和高倍镜上经常会有一圈颜色不同的线，以示区别。目镜装在镜筒的上端，目镜上面分别刻有5×、10×、15×，表示其放大倍数，10×的目镜较为常用。另外，显微镜的放大倍数是目镜放大倍数和物镜放大倍数的乘积，如物镜为10×，目镜为15×，其放大倍数就为10×15=150。

最后，照明部分分为透反射2种，透射式照明在载物台的上方，提供明场、相衬、诺马斯基干涉相衬等显微术的照明；反射式照明安装在物镜的下方，提供荧光观察、金相的明暗场观察、偏振光观察等；随着高分辨成像技术的发展，研究级的倒置显微镜还配置了3～4个的外接照明端口，用于激光共聚焦、荧光漂白后恢复等模块照明；通常倒置显微镜的照明系统均采用科勒照明，使均匀度达到80%以上。聚光器（集光器）的主要作用则是光线集中于所要观察的标本上，其由聚光镜和光圈2部分组成，位于镜台下方的集光器架上[3]。

1.2 倒置显微镜技术的具体操作

在倒置显微镜操作中，最常用的观察方法是相差。这种方法在观察活细胞和微生物的时候不需要染色，是一种比较理想的观察方法。在此基础上，提供各种聚光器来满足需要，可以观察到具有高对比度和对比度的自然背景颜色图像。以下我们叙述一下倒置显微镜的具体操作流程。首先接连电源开机，打开镜体下方的电控开关。在使用的之前，先把要观察的对象放在载物台上，转动转换器，选择物镜，然后进行观察，调节铰链式双目目镜到舒适的状态为止，接下来开始推拉调节镜下的亮度调节器至适宜光源状态，再调节聚光镜下面的光阑，调节光源大小。下一步是调节像距，即转动物镜转换器选择合适倍数的物镜和目镜的同时，调节升降来减小或消除图像周围的光晕，从而提高图像的衬度。下一步就可以直接通过目镜进行观察了，在观察过程中可以调整载物台，选择想要观察视野。最后一步是关机：取下观察对象，使用光源亮度调节器把光线调至最暗；然后关闭镜体下方开关，断开电源，转动物镜转换器，把物镜镜片置于载物台下侧。

2 倒置显微镜技术的主要特点和应用

2.1 倒置显微镜技术的主要特点

根据倒置显微镜的结构分析和具体操作，我们可以发现倒置显微镜组成与普通显微镜相似，但其物镜与照明系统颠倒，倒置显微镜在观察培养的活细胞的时候，具有相差物镜。倒置显微镜和放大镜起的作用是相同的，就是把近处的一个微小物体放大成一个在人眼视力中清晰的图像，但是，倒置显微镜比放大镜的放大率更高。除了此特点，倒置显微镜的发展趋势逐渐与光电转换技术、计算机成像技术等技术结合，在使用中越来越方便灵活。根据其用途可以分为生物倒置显微镜、偏光倒置显微镜、金相倒置显微镜、荧光倒置显微镜等种类，在生物学、医疗科研等领域具有广泛的应用价值。

2.2 倒置显微镜技术的主要应用

倒置显微镜种类较多，根据目镜类别可分为单目倒置显微镜、双目倒置显微镜和三目倒置显微镜，其中三目倒置显微镜的构造中，除了用于双眼观察的两目，还有一目可以用来外接数码相机或计算机，从而组成数码相型倒置显微镜、电脑型倒置显微镜，而电脑型倒置显微镜可以分为生物倒置显微镜和金相倒置显微镜，根据其不同构造发挥的功能，不同的倒置显微镜应用的领域也有所不同。以倒置生物显微镜和金相倒置显微镜为例，倒置生物显微镜适用于生物领域，可以用来观察细菌以及活体组织培养、生物切片、流质沉淀以及其他透明或者半透明物体、粉末、细小颗粒等物体，与普通生物显微镜相比较，倒置生物显微镜对附着培养皿底部和悬浮培养基中的活体物质具有高效的观察功能，另外，倒置生物显微镜在食品检验、水质鉴定、晶体结构分析及化学反应沉淀物分析等领域也能发挥巨大作用。金相倒置显微镜的物镜在工作台下方，在使用金相倒置显微镜的时候不需要考虑所观察物体非观察面的平整情况，并且由于倒置的结构，工作台面的上方比较空旷，也不用考虑所观察物体的高低大小[4]。因此，金相倒置显微镜在金属材料以及其它固体块状物体的工业企业研究中应用广泛。不过，在工作台下方的镜头十分容易沉积灰尘，因此金相倒置显微镜使用者需要勤加保养，以免由于镜头的污渍影响观察效果。

3 倒置显微镜技术的发展趋势

综合以上对倒置显微镜的结构特点和主要应用来分析，我们可以看出倒置显微镜能够供高校科研实验、医疗卫生单位等部门使用，可以用于细胞、微生物、细菌、组织培养、沉淀物、悬浮体等的观察，能够连续观察并拍摄记录细菌等生物在培养液中繁殖分裂的过程，在免疫学、细胞学、遗传工程学、肿瘤学、寄生虫学、工业微生物学、植物学等各个领域发挥十分重要的作用。接下来我们将根据倒置显微镜技术的具体应用情况，可以看出倒置显微镜技术的发展趋势主要体现在倒置显微镜本身仪器精化、计算机系统应用于倒置显微镜技术和样品制作方法3个方向，接下来我们将分析倒置显微镜技术在这3个方向的具体进程。

首先，在倒置显微镜仪器本身方面，可以将单一功能的仪器逐渐发展为多功能组合的大型仪器，提高仪器的使用效率，并且不断精化各个部件仪器，有效提高其分辨率，能够使倒置显微镜技术在实际应用中能够观察到更加精细的结构，推进微观生物学的发展。其次，关于计算机技术与倒置显微镜技术相结合的方向，可以使科研能够和信息时代的发展接轨，将计算机技术与倒置显微镜技术有效结合，促进仪器的操作技术准确化和科学化，促进图像分析技术高度自动化，在方便倒置显微镜技术操作的同时，使倒置显微镜技术能够更具有实用性和灵活性。最后，在样品制作方面，要严格规范样品制作的过程和环境，研制出特殊环境的样品室和超高压倒置显微镜，使用科学有效的方法，使研究的生物能够在自然环境下完成动态过程，并观察到自然状态下的生物形貌，提高观察研究成果的质量和效率。除此之外，在对倒置显微镜的保养方面，一定要注重各个零件构造的清洁和养护，以保证仪器的使用性能，从而延长显微镜的使用寿命。

1674年，列文？虎克研制发明出来了第一台光学显微镜，从此以后，显微镜成为了人们观测微观世界的必不可少的工具，在各个学科领域中得到广泛的应用并发挥了巨大的作用。随着科技的发展和社会的进步，为了满足各个领域科研对显微镜的需求，倒置显微镜技术作为一种新型的显微镜操作技术在各个科学领域应用后受到了极大的推崇。科学是没有止境的，伴随着倒置显微镜技术在生命科学教学、科研、医疗研究等方面的推广，倒置显微镜技术会逐渐趋向成熟，使其在实际使用中更加方便灵活，具有更大的实用性和使用价值。

参考文献

[1]沈思嗣，杨怡姝，王小利，李泽琳，曾毅. 配有电动载物台倒置显微镜的操作[J].实验室研究与探索，2010，29（12）：4-8.

[2]窦文斌，王建国，孙忠良.倒置显微镜成像系统焦区衍射场分析[J].东南大学学报：自然科学版，2002（3）：340-345.

[3]1995年推出IX系列欧林巴斯最新倒置显微镜[J].细胞生物学杂志，1996（1）：53-54.

[4]李新发.用废旧显微镜改装成倒置显微镜[J].第四军医大学学报，1989（6）：426-427.