Мікроскопія: методи, апаратура

Основні галузі застосування оптичних мікроскопів - біологія та дослідження матеріалів. Відмінності в будові мікроскопів визначаються саме областю їхнього застосування. Класифікація світлових мікроскопів пов'язана з геометричними па­раметрами об'єкта і його зображення, а також з фізичними явищами, що передба­чені конструкцією мікроскопа. При використанні в мікроскопах різних пристроїв, що впливають на зміну фізичних властивостей об'єкта та світла, яке пройшло або відбилось від нього, мікроскопи поділяють на люмінесцентні (світіння об'єкту під впливом світла визначеної довжини хвилі), поляризаційні (візуалізація зображення об'єкта в поляризованих променях), ультрафіолетові та інфрачервоні (візуалізація об'єкта під дією ультрафіолетових або інфрачервоних променів).

Класифікація мікроскопів:

· біологічні мікроскопи;

· поляризаційні мікроскопи;

· інвертовані мікроскопи;

· темнопольні мікроскопи;

· металографічні мікроскопи;

· стереомікроскопи.

Біологічні мікроскопи призначені для дослідження дуже дрібних об'єктів-клітин рослин, найпростіших і мікроорганізмів, та застосовуються, в основному, і біологічних і медичних дослідженнях. Для таких мікроскопів характерний великий діапазон збільшення та наявність револьверної голівки, що дозволяє різко зміню вати збільшення.

Мікроскопи серії "Биомед-1".

"Биомед-1" (рис. 4.63) - висококласний мікроскоп, призначений для біохіміч­них, патологоанатомічних, цитологічних, гематологічних, урологічних, дерматологічних, біологічних і загальноклінічних досліджень у лабораторіях будь-якої медичної установи.

Темнопольний мікроскоп, або мікроскоп, що працює за методом темного поля, є мікроскопом поглинутого або відбитого світла з темнопольним конденсором. Метод темного поля застосовується для одержання прозорих, непоглинаючих зоб­ражень і тому невидимих при спостереженні в світлому полі об'єктів. Пучок про­менів, що висвітлюють об'єкт, виходить з конденсора у вигляді порожнього конуса і безпосередньо в об'єктив не попадає. Зображення створюється тільки світлом, що розсіюється дрібно структурними елементами об'єкта. У полі мікроскопа на темному фоні видно світлі зображення дрібних деталей; у великих деталей видно тільки світлі краї, що розсіюють освітлювальні промені. Один з нових перспектив­них методів діагностики, в якому застосовується метод темного поля - скануван­ня краплі "живої" крові на темнопольному мікроскопі (гемосканування).

Поляризаційні мікроскопи дозволяють виявляти неоднорідності (анізотропію) структури при вивченні будови тканин і утворень в організмі при поляризованому світлі (візуалізація зображення об'єкта в поляризованих променях). Поляризацій­ний мікроскоп широко використовують у медико-біологічних дослідженнях при вив­ченні препаратів крові, кісток, у стоматології (мікроскоп "Альтами Полар- варі­ант 1", мікроскоп "Полам Л-213М"(рис. 4.64)).

 

Рисунок 4.64Мікроскоп "Полам Л-213М".

 

Лабораторні поляризаційні мікроскопи серії "Полам" призначені для дослід­жень прозорих об'єктів у прохідному світлі - звичайному і поляризованому. Мікрос­копи можуть працювати в комплексі з периферійним устаткуванням.

Люмінесцентні мікроскопи - це мікроскопи які працюють за принципом відби­того світла плоского поля, призначені для дослідження непрозорих об'єктів з різним ступенем роздільної здатності і напівпрозорих об'єктів. Люмінесцентні мікроскопи серії "Альтами ЛЮМ", "Микмед-2" варіант 11 і "Микмед-2" варіант 12 призначені для імунологічних досліджень із застосуванням флуоресцентних і ферментних міток широкого профілю (родамін, пероксаза та ін.), а також гістологічних і цитологічних досліджень у клінічній лабораторній діагностиці.

Стереомікроскопи є мікроскопами тільки прямого вигляду. За допомогою зви­чайного прямого/інвертованого мікроскопа поглинутого/відбитого світла плоского поля або стереоскопічного здійснюються спостереження за об'єктом за методом світлого поля: на світлому полі спостерігається зображення контрастного одно­тонного або природного кольорового об'єкта. Стереомікроскопи призначені для дослідження непрозорих об'єктів з різним ступенем роздільної здатності та на­півпрозорих об'єктів. За допомогою стереомікроскопів здійснюють спостережен­ня за об'єктом методом світлого поля: на світлому полі спостерігається об'ємне зображення контрастного однотонного або природного кольорового об'єкта. Мікрос­коп "МБС-10" (рис. 4.65) призначений для спостереження як об'ємних предметів, так і тонких плівкових і прозорих об'єктів, а також препарованих робіт. Спостере­ження може здійснюватися як при штучному, так і при природному освітленні у відбитому і прохідному світлі.

 

Рисунок 4.65Мікроскоп стереоскопічний "МБС-10".

Металографічні мікроскопи використовують для спостереження за структу­рами різних поверхонь у відбитому світлі.

Цифрова мікроскопія - новітній напрямок сучасної мікроскопії, грунтується на аналізі зображень, отриманих за допомогою цифрових комплексів, які складають­ся з цифрового мікроскопа і комп'ютера зі спеціальним програмним забезпечен­ням. Складовими цифрового мікроскопа є мікроскоп, системи введення зображен­ня (фото- або відеокамера). Одержати високоякісне зображення досліджуваного

об'єкта можна тільки на професійному устаткуванні. Основним критерієм оцінки мікроскопа і системи введення зображення є рівень використаної оптики. Також важливою характеристикою системи вводу зображення є роздільна здатність. В даний час традиційні методи контрастування зображення об'єкта (зміна різними способами інтенсивності світла, що проходить через об'єкт) реалізуються за до­помогою додаткових вузлів, якими мікроскопи комплектуються за вимогою спо­живача, або які вбудовані в мікроскоп (рис. 4.66). Це відноситься до таких методів як косе висвітлення, темне поле, фазовий контраст, диференційно-інтерференцій-ний контраст (поєднання ефекту фазового контрасту та дослідження в поляризова­ному світлі), змінний контраст (плавний перехід від методу темного поля до мето­ду фазового контрасту). В назвах сучасних мікроскопів відсутні посилання на ме­тоди контрастування, які в них використовуються.

 

 

Рисунок 4.66 Цифровий комплекс

Електронний мікроскоп (ЕМ) — прилад, що дозволяє одержувати збільшене зоб­раження об'єктів на основі використання електронів для їхнього висвітлення (рис.4.67).

ЕМ - один з найважливіших приладів для фундаментальних наукових досліджень будови речовини. Існують три основні види ЕМ. У 30-х роках XXст. був винайде­ний звичайний просвічуючий електронний мікроскоп (рис. 4.67), у 50-х роках-ра­стровий (скануючий) електронний мікроскоп, а в 80-х роках - растровий тунельний мікроскоп. Ці три види мікроскопів доповнюють один одного в дослідженнях структур матеріалів різних типів.

 

Рисунок 4.67 Електронний мікроскоп серії Technai 12

 

Тепер про характеристики, які повинна забезпечувати апаратура. Відповідно до рекомендацій МЕК, допустимі струми витоку на корпус - 10 мкА в робочому стані приладу, і 100 - 500 мкА - у несправному. Величина струму витоку на пацієнта - від 10 мкА до 100 мкА в робочому стані приладу, а при несправному (обрив заземляю-чого проводу, однополюсне відключення мережі) - від 50 мкА до 500 мкА.

При застосуванні електронної фізіотерапевтичної апаратури проблема електро­безпеки є дуже актуальною. Застосування електричної енергії з лікувальною метою завжди пов'язане з можливістю помилкового дозування, неправильної послідовності ввімкнення тощо. Найважливіший фактор, що визначає безпеку застосування апара­тури, - співвідношення між максимальною потужністю (струмом, напругою) та її величиною, яка використовується при проведенні процедури. Було б невірно, наприк­лад, проводити процедуру пацієнту при струмі не більше декількох міліампер за допомогою апарата, розрахованого на максимальний струм 50 мА. У зв'язку з цим створюються апарати для більш вузького кола лікувальних процедур, а також вво­диться переключення максимальної потужності (струму, напруги).

Характерною рисою низькочастотних фізіотерапевтичних апаратів, призначе­них для впливу постійним, змінним або імпульсним струмом, є контактне накла­дання електродів на тіло пацієнта. При цьому, для забезпечення гарного контакту і виключення опіків продуктами електролізу, під металевий електрод підкладають зволожену прокладку. Електрод фіксують на тілі пацієнта. Таким чином, пацієнт безпосередньо та досить "надійно" ввімкнений у вихідне коло апарату, що висуває високі вимоги до ізоляції вихідного кола від інших і, насамперед, від мережевого.

Крім небезпеки ураження напругою мережі живлення, необхідно враховувати можливість аварійних режимів у вторинних колах. При цьому варто враховувати, що у більшості випадків пацієнт вмикається як навантаження, послідовно з джере­лом живлення та вихідним елементом (лампою або транзистором). При випадко­вому виході з ладу вихідного елемента (замикання електродів лампи або пробій транзистора), струм у колі пацієнта повинен бути обмежений внутрішнім опором джерела або додаткових резисторів до величини, що несуттєво перевищує номі­нальний струм апарату.

Оскільки при деяких процедурах використовується незначна частина номі­нального струму, його непередбачене зростання має бути виключене.