خانه » میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپ آپرایت یا عمودی (Upright Microscope) که گاهی بعنوان میکروسکوپ مرکب نیز شناخته میشود، نوعی میکروسکوپ نوری است که در آن منبع نور زیر استیج قرار دارد و کاربر از طریق یک عدسی چشمی به نمونه نگاه میکند. میکروسکوپ آپرایت از چندین عدسی تشکیل شده است که با ایجاد یک بزرگنمایی مناسب، امکان مشاهده دقیق نمونه های کوچک یا برشهای نازک نمونه های بزرگتر را فراهم میکند.

تاریخچه میکروسکوپ آپرایت

از سال 1590 زمانی که مخترع هلندی Zacharias Janssen برای اولین بار میکروسکوپهای آپرایت را ایجاد کرد، این میکروسکوپها تاکنون مورد استفاده قرار گرفته اند. این میکروسکوپها بمنظور بررسی نمونه هایی که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، ضروری محسوب میشوند.

از زمان ساخت اولین میکروسکوپ آپرایت تا به امروز، این میکروسکوپها بطور قابل توجهی تکامل پیدا کرده اند، بطوری که در حال حاضر به یک ابزار حیاتی در زمینه های مختلف علمی، بویژه در زیست شناسی و پزشکی تبدیل شده اند. نوع طراحی و فناوری بکار رفته در میکروسکوپهای آپرایت همچنان در حال پیشرفت است و همین امر محققان را قادر میسازد تا دنیای میکروسکوپی را با دقت و جزئیات بیشتری بشناسند.

میکروسکوپ مُرکب

میکروسکوپ ساده

مقایسه ساختمان میکروسکوپ نوری مرکب و ساده

اصول میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپهای عمودی نوعی از میکروسکوپها هستند که در آنها منبع نوری و کندانسور در زیر استیج (صفحه‌ای که نمونه روی آن قرار میگیرد) واقع شده ‌اند و نور را به سمت بالا یعنی سمت نمونه میتابانند. در این نوع میکروسکوپ، عدسیهای شیئی در بالای استیج قرار دارند و به سمت پایین هستند تا تصویر واضحی از نمونه را مشاهده کنند. نمونه ها معمولاً از بالای استیج و از طریق درب یک ظرف پتری یا لامل یک لام مورد بررسی قرار میگیرند.

در میکروسکوپهای آپرایت، منبع نور و کندانسور در زیر قرار دارند و عدسی شیئی در بالای استیج واقع شده است و در این حالت امکان مشاهده نمونه از بالا برای کاربر فراهم میشود. در میکروسکوپهای اینورت، منبع نور و کندانسور در بالای استیج هستند و این امکان را به کاربر میدهند که نمونه ها را از زیر مشاهده کند که معمولاً برای نمونه های مایع مانند کشت سلولی مفید است.

میکروسکوپهای آپرایت، امکاناتی چون فاز کنتراست، زمینه روشن، زمینه تاریک و فلورسنت را فراهم میکنند. این ویژگیها قابلیت مشاهده سلولهای زنده و نمونه های بافتهای فیکس شده را ممکن میسازند. این نوع میکروسکوپها به طور گسترده ای در کاربردهای بالینی و تحقیقاتی در زمینه های مختلف از جمله زیست ‌شناسی سلولی، ایمونولوژی، آسیب ‌شناسی و هماتولوژی مورد استفاده قرار میگیرند و به عنوان ابزار مهمی در تحقیقات علمی و پزشکی به شمار میآیند.

میکروسکوپ های آپرایت چگونه کار میکند؟

میکروسکوپ آپرایت یکی از میکروسکوپهای استانداردی است که در بسیاری از مصارف عمومی مورد استفاده قرار میگیرد. آرایش عدسی در این میکروسکوپ به گونه ای است که میتواند اجسام مختلف را با بزرگنمایی بالا مورد مشاهده قرار دهد.

دو نوع عدسی وجود دارد که در میکروسکوپ آپرایت استفاده میشود:

عدسی شیئی که نزدیک به نمونه مورد مطالعه، قرار میگیرد؛
عدسی چشمی امکان مشاهده تصویر را فراهم میکند؛

نور در این میکروسکوپ از نمونه شفاف و نازک عبور میکند و یک تصویر بزرگ شده از نمونه توسط عدسی شیئی ایجاد میشود. این تصویر بعنوان تصویر واقعی شناخته میشود. عدسی چشمی تصویر واقعی را بزرگتر میکند و تصویر مجازی از نمونه ایجاد میشود. از میکروسکوپ مرکب آپرایت بعنوان میکروسکوپ زمینه روشن نیز یاد میشود زیرا در این میکروسکوپ نور بطور مستقیم از طریق منبع نور به وسیله ی دو عدسی به چشم کاربر میرسد. این مکانیسم منجر به ایجاد میدان دید به شدت روشن میشود.

لنز آبجکتیو یک تصویر واقعی و معکوس تولید میکند، اما چشمی بعنوان یک ذره بین اصلی عمل میکند که در آن تصویر دوباره معکوس نمیشود و یک تصویر مجازی تولید میکند. در نتیجه، تصویر بطور کلی معکوس و مجازی است.

بزرگنمایی میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپهای آپرایت یکی از ابزارهای مهم در آزمایشگاهها بشمار میآیند که بخاطر توانایی بزرگنمایی بالا و یا دیدن جزئیات دقیق نمونه ‌ها در علوم زیستی و تحقیقاتی بسیار کاربرد دارند. همانطور که در بالا اشاره شد، این میکروسکوپها از دو نوع عدسی اصلی استفاده میکنند:

عدسی شیئی : عدسی که نزدیک به نمونه قرار میگیرد و وظیفه ‌اش بزرگنمایی اولیه تصویر است. این عدسی معمولاً در چند قدرت مختلف (مانند 4X، 10X، 40X و 100X) موجود است. عدد نشان ‌دهنده بزرگنمایی است؛ بعنوان مثال، عدسی 10X به این معناست که تصویر را 10 برابر بزرگتر از اندازه واقعی میکند.
عدسی چشمی: این عدسی در چشمی میکروسکوپ واقع شده و معمولاً دارای بزرگنمایی 10X است. عدسی چشمی تصویر بزرگ شده توسط عدسی شیئی را بیشتر بزرگ میکند.

بزرگنمایی کل میکروسکوپ آپرایت مرکب با ضرب بزرگنمایی عدسی شیئی در بزرگنمایی چشمی به‌ دست میآید. بعنوان مثال، اگر از عدسی شیئی 40X و چشمی 10X استفاده شود، بزرگنمایی کل بصورت زیر محاسبه میشود:

بزرگنمایی کل= 40X×10X= 400X

بنابراین، میکروسکوپهای آپرایت میتوانند بزرگنماییهای بسیار بالایی ارائه دهند، مانند بزرگنمایی 1000X اگر از عدسی شیئی 100X و چشمی 10X استفاده شود.

بزرگنمایی چشمی	بزرگنمایی شیئی	بزرگنمایی کل
10X	10X	100X
10X	40X	400X
10X	100X	1000X

عدسیهای شیئی میکروسکوپ

این ویژگیها میکروسکوپهای آپرایت را قادر میسازد تا جزئیات بسیار ریزی از ساختار سلولی، میکروارگانیسمها و سایر نمونه‌ های بیولوژیکی را ارائه دهند و از این رو، ابزارهای ارزشمندی برای تحقیقات علمی، میکروبیولوژی و آسیب ‌شناسی بشمار میآیند.

بزرگنمایی به تنهایی نمیتواند نشاندهنده کیفیت تصویر باشد. کیفیت لنزها و سیستم نوری میکروسکوپ نیز در وضوح و کنتراست تصویر تأثیر زیادی دارد.

اجزای میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپ آپرایت اغلب برای بررسی جزئیات ساختاری سلولها، بافتها یا بخشهای مختلف اندامها استفاده میشود. اجزای تشکیل دهندۀ ساختار این میکروسکوپ را میتوان به دو دسته غیرنوری و اپتیکال تقسیم کرد.

پایه میکروسکوپ : یک ساختار فلزی است که از کل ساختمان میکروسکوپ پشتیبانی میکند، و معمولا شکلی مانند U یا نعل اسب دارد؛
بازو: بازوی میکروسکوپ یک دسته فلزی است که پایه را به مفصل شیبدار متصل کرده و از استیج و لولۀ بدنه حمایت میکند؛
استیج : یک صفحه فلزی است که در قسمت پایینی بازو نصب شده و دارای یک حفره در مرکز برای عبور نور است. اسلایدهای میکروسکوپی با استفاده از گیره های جانبی یا گیرههای مکانیکی روی استیج محکم و ثابت قرار میگیرند؛
پیچهای تنظیم : دو جفت پیچ برای ایجاد تنظیمات درشت یا ظریف به منظور دستیابی به یک تصویر واضح در میکروسکوپ آپرایت وجود دارد. تنظیمات ماکرو، لوله بدنه و استیج را حرکت میدهد، در حالی که تنظیمات میکرو (دقیق)یا ظریف، حرکات کوچکتر و دقیقتری را انجام میدهد؛
دیافراگم: در زیر استیج قرار دارد و کنترل میزان نوری که به نمونه میرسد را برعهده دارد. دیافراگم میتواند از نوع دیسکی یا عنبیه باشد؛
کندانسور: کندانسور بخشی است که در زیر دیافراگم قرار دارد. کندانسور با حرکت به سمت بالا یا پایین، فوکوس نور را بر روی نمونه تنظیم میکند؛
بازتابنده : آینه ای که در بالای پایۀ میکروسکوپ آپرایت قرار دارد، بخش بازتابنده نور است. این آینه دارای یک طرف صاف و یک طرف مقعر است. آینۀ میکروسکوپ با استفاده از سمت مناسب، نور را بر روی نمونه هدایت میکند؛
لنزهای شیئی: این لنزها روی قسمت نویزپیس میکروسکوپ قرار دارند. آبجکتیو انواع مختلف دارند که شامل انواع کم توان، با توان بالا و غوطه ور در روغن هستند. هر لنز شیئی میتواند یک تصویر وارونه واقعی از نمونه را ایجاد کند؛
عدسی چشمی: این لنزها که به آنها چشمی نیز گفته میشود، تصویری با بزرگنمایی بالاتری از نمونه ایجاد میکنند. لنزهای چشمی در بزرگنمایی 5X، 10X، 15X یا 20X در دسترس هستند؛

اجزای میکروسکوپ آپرایت

تکنیک های میکروسکوپ آپرایت

میکروسکوپهای آپرایت، بمنظور مشاهده نمونه های کوچک در زمینه های مختلف مانند علوم زیستی و زیست شناسی سلولی ایده آل هستند. از این میکروسکوپها در تکنیکهای مختلف مشاهده میکروسکوپی میتوان استفاده کرد، در زیر به برخی از این تکنیکها اشاره میشود:

میکروسکوپ زمینه روشن یا برایتفیلد : در این تکنیک از نمونه های رنگی یا با استفاده از رنگ آمیزی نمونه برای بهبود ویژگیهای تصویر ایجاد شده، استفاده میشود؛
میکروسکوپ فاز کنتراست : در این روش، میتوان کنتراست را در نمونه ها، بدون نیاز به رنگ آمیزی افزایش داد؛
میکروسکوپ زمینه تاریک یا دارک فیلد : در این تکنیک، نور پراکنده شده به وسیله نمونه مشاهده میشود و پس زمینه ای تاریک را فراهم میکند؛
میکروسکوپ فلورسنت : در این روش، از مولکولهای فلورسنت برای برجسته کردن و تمایز ساختارهای خاص استفاده میشود؛

بطور کلی، میکروسکوپهای آپرایت بدلیل بزرگنمایی بالا و سهولت استفاده، بطور گسترده در آزمایشگاههای بالینی، آموزشی، دارویی، تحقیقاتی و دامپزشکی مورد استفاده قرار میگیرند؛

تصاویری از نمونه های بافت انسانی با تکنیک زمینه روشن.

A) یک بخش نازک رنگ‌آمیزی از اپی‌گلوت.

B) بافت زبان.

C) بافت چربی در بافت همبند.

D) جسم زرد در تخمدان.

کاربردهای میکروسکوپ آپرایت

آزمایشگاه های پاتولوژی

در آزمایشگاههای پاتولوژی برای شناسایی انواع بیماریها بسیار مفید است.

آزمایشگاه های پزشکی قانونی

در آزمایشگاههای پزشکی قانونی برای شناسایی سلولهای انسانی و تشخیص اثر انگشت مورد استفاده قرار میگیرد.

تشخیص در نمونه

میکروسکوپهای آپرایت قادر به تشخیص وجود یا عدم وجود مواد معدنی و فلزات در مواد و نمونه های مختلف هستند.

باکتری و ویروس

مطالعات باکتریها و ویروسها به کمک میکروسکوپهای آپرایت به سهولت قابل انجام است.

آموزشی

در مدارس و دانشگاهها، میکروسکوپهای آپرایت بیشترین کاربرد را دارند.

استخراج و مطالعه سلولهای انسانی در بررسیهای پزشکی قانون

بررسی نمونه های فیکس شده زیر میکروسکوپ با تکنیک فلورسنت

مزایای میکروسکوپ آپرایت

مناسب برای انواع نمونه ها

میکروسکوپهای آپرایت برای مشاهده طیف گسترده ای از نمونه ها از جمله اسلایدهای حاوی نمونه های بافت شناسی، نمونه های بافت رنگ آمیزی شده و برخی از انواع سلولهای زنده مناسب هستند.

تطبیق پذیری

مناسب برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله زمینه روشن، فاز کنتراست و فلورسنت هستند.

مناسب برای نمونه های رنگ آمیزی شده

آنها اغلب برای مشاهده اسلایدهای رنگی ترجیح داده میشوند زیرا طراحی عمودی اجازه میدهد تا نور و کنتراست کارآمدتری ایجاد شود.

سهولت استفاده

بطور کلی کار با این میکروسکوپها ساده است و کار با آنها برای مبتدیان و کاربران با تجربه مناسب است.

بزرگنمایی زیاد

میکروسکوپ آپرایت، قادر به دستیابی به سطوح بالایی از بزرگنمایی است که امکان مشاهده دقیق نمونه های کوچک را فراهم میکند.

طراحی ساختاری محکم

طراحی میکروسکوپهای آپرایت بگونه ای است که برای مقاومت در برابر استفاده منظم در کارهای روتین آزمایشگاهی مناسب است.

معایب میکروسکوپ آپرایت

محدود برای تصویربرداری سلول زنده

استفاده از میکروسکوپهای عمودی برای تصویربرداری سلول زنده توصیه نمیشود، زیرا آماده سازی نمونه در این میکروسکوپها، نیاز به فشرده شدن نمونه ها بین اسلاید و لامل دارد که میتواند بر زنده ماندن سلول تأثیر بگذارد.

فاصله های کاری محدود

فاصله کاری، بویژه در هنگام استفاده از لنزهای شیئی با بزرگنمایی بالا، میتواند محدود شود و مشاهده نمونه های ضخیمتر یا دستکاری آنها در زیر میکروسکوپ چالش برانگیز است.

آماده سازی نمونه

این میکروسکوپها به آماده سازی نمونه گسترده ای نیاز دارد که ممکن است برای همه انواع نمونه ها مناسب نباشد.

محدودیت دسترسی به نمونه

مشاهده نمونه های بزرگتر یا ضخیمتر در میکروسکوپهای آپرایت میتواند بدلیل طراحی ساختمان آنها، چالش برانگیز باشد و ممکن است دسترسی به نمونه را محدود کند.

احتمال آسیب به لنز شیئی

لنزهای شیئی در این میکروسکوپها میتوانند با لامل پوشش دهنده ی نمونه تماس پیدا کنند و به این ترتیب به لنز و نمونه آسیب وارد شود.

بطور کلی، در حالیکه میکروسکوپهای آپرایت همه کاره هستند و بطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند، ممکن است بهترین انتخاب برای همه کاربردها، بویژه مواردی که شامل سلولهای زنده یا نمونه های بزرگتر هستند، نباشند.