Sự cải tiến kính hiển vi để sử dụng trong thường quy

Giới thiệu

Mặc dù thiết kế kính hiển vi thông thường không hẳn là vấn đề khi sử dụng trong thời gian ngắn, nhưng các phiên nghiên cứu dài hạn trước đây đã gây ra vấn đề cho các nhà khoa học và kỹ thuật viên sử dụng thiết bị này. Khi xem mẫu vật và ghi lại dữ liệu, người vận hành kính hiển vi khó có thể di chuyển đầu hoặc cơ thể và có thể không thể thực hiện đúng tư thế cần thiết để tránh bị thương (Hình 1). Tư thế không thoải mái là những yếu tố nguy cơ chính gây ra chứng rối loạn cơ xương (MSD) có thể ảnh hưởng đến các bác sĩ soi kính hiển vi toàn thời gian, những người thường bị đau hoặc tổn thương ở cổ, cổ tay, lưng, vai và cánh tay.

Công thái học quan tâm đến việc tìm ra sự phù hợp tốt hơn giữa con người và những việc họ làm, đồ vật họ sử dụng và môi trường nơi họ sống, làm việc, du lịch và vui chơi. Còn được gọi là kỹ thuật con người, đây là một nhánh khoa học tương đối mới được thành lập vào năm 1949, được thúc đẩy bởi sự phát triển của các công nghệ mới trong Thế chiến thứ hai. Trong suốt giai đoạn này, rõ ràng là để được sử dụng an toàn và hiệu quả, các công nghệ và sản phẩm mới cần phải tính đến các yếu tố con người và môi trường.

Một cuộc khảo sát khu vực của các nhà công nghệ tế bào (người sử dụng nhiều kính hiển vi) cho thấy hơn 70% cho biết có các triệu chứng ở cổ, vai hoặc lưng trên, trong khi 56% có tỷ lệ mắc các triệu chứng ở tay và cổ tay tăng lên. Các nghiên cứu khác đã chứng minh rằng khoảng 80% chuyên gia kính hiển vi trong tất cả các lĩnh vực đã từng bị đau cơ xương khớp liên quan đến công việc và 20% đã phải nghỉ làm vì các vấn đề y tế liên quan đến việc sử dụng kính hiển vi. Tỷ lệ bỏ học khá cao từ 5 đến 10 năm đối với các nhà công nghệ tế bào học, một phần là do sự khó chịu về thể chất liên quan đến việc kiểm tra mẫu vật qua kính hiển vi trong nhiều giờ. Phần lớn các vấn đề được báo cáo xảy ra ở cổ, lưng, vai và cánh tay, nhưng cũng có một tỷ lệ người soi kính hiển vi cho biết họ cảm thấy khó chịu ở mắt.

Mỏi mắt

Mỏi mắt có thể là một vấn đề lớn đối với người vận hành kính hiển vi, đặc biệt nếu họ có thị lực kém do cận thị, viễn thị hoặc loạn thị. Nếu bạn là người mới bắt đầu sử dụng kính hiển vi, bạn có thể có xu hướng căng thẳng khi xem. Có một cách khắc phục dễ dàng: Đầu tiên, hãy nhìn vào khoảng không với đôi mắt thư giãn, sau đó nhìn vào thị kính – mà không thay đổi cách bố trí của mắt. Chỉ khi đó bạn mới nên đặt khoảng cách giữa các thị kính qua cầu gấp cho đến khi bạn chỉ nhìn thấy một vòng tròn thay vì hai. Hãy nhớ sử dụng có ý thức cả hai mắt của bạn để xem.

Việc điều chỉnh diopter được cung cấp trên hầu hết các thị kính của kính hiển vi có thể được sử dụng để bù cho các vấn đề nhỏ về tiêu điểm, nhưng những người quan sát kính hiển vi bị loạn thị từ trung bình đến nặng nên đeo kính khi quan sát mẫu vật qua thị kính. Để phù hợp với điểm mắt dài hơn cần thiết cho việc quan sát bằng kính đeo mắt, các nhà sản xuất cung cấp thị kính có điểm mắt cao chuyên dụng. Người dùng không đeo kính cũng nên giữ khoảng cách này để toàn bộ ánh sáng từ kính hiển vi có thể truyền tới mống mắt (Hình 2). Nếu bạn từ từ di chuyển đầu qua lại trước thị kính, bạn sẽ sớm tìm được tư thế thoải mái, tối ưu cho phép bạn nhìn thấy toàn bộ vòng tròn của trường nhìn. Nếu bạn không đeo kính, các vòng cao su tùy chọn trên thị kính sẽ hữu ích cho bạn. Chúng không chỉ bảo vệ mắt khỏi ánh sáng xung quanh mà còn giúp giữ khoảng cách chính xác giữa mắt và thị kính.

Người đeo kính yêu cầu thấu kính đơn giản có công suất hình cầu có thể sử dụng kính hiển vi có hoặc không có kính, miễn là cài đặt đi-ốp của thị kính lấy nét là đủ. Tuy nhiên, nếu bạn cần thấu kính có công suất toric, ví dụ như thấu kính khúc xạ ánh sáng khác nhau theo chiều ngang và chiều dọc thì bạn nên đeo kính để soi kính hiển vi, vì mắt của bạn có quang sai không đối xứng mà chỉ cài đặt điốp không thể bù được. Đây là cách bạn kiểm tra kính của mình: xem một hình hình học đơn giản, chẳng hạn như hình tròn hoặc hình vuông, qua chiếc kính bạn đã tháo ra khỏi mắt (xem Hình 3). Trước tiên, bạn cầm kính theo chiều ngang (Hình 3(a), sau đó giữ theo chiều dọc (Hình 3(b) và 3(c)). Nếu hình này có vẻ bị nén hoặc giãn ra bởi góc xoay này khoảng 90 độ (Hình 3(b)), thì bạn sẽ biết rằng bạn đang đeo kính áp tròng có độ toric hoặc độ phóng đại không hình cầu khác.

Nếu tuân thủ các quy tắc nêu trên, tình trạng mỏi mắt sẽ được giảm thiểu khi nhìn vào thị kính của kính hiển vi với đôi mắt thư giãn (tương tự như quan sát vật thể ở khoảng cách xa). Nhiều vấn đề mỏi mắt phát sinh trong thời gian sử dụng kính hiển vi kéo dài có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng hệ thống máy quay video hiển thị mẫu vật trên màn hình máy tính. Tuy nhiên, nếu không có kính đọc sách, người ta phải điều chỉnh để nhìn rõ hình ảnh trên màn hình. Các thiết kế kính hiển vi trong tương lai có thể loại bỏ hoàn toàn thị kính, thay vào đó là cảm biến hình ảnh CCD hoặc CMOS cho các ống quan sát cổ điển. Chip hình ảnh kỹ thuật số sẽ được kết hợp với gói phân tích phần mềm phức tạp để kiểm soát việc chụp và lưu trữ hình ảnh, xử lý kỹ thuật số và các tính năng khác như quay phim vi mô tua nhanh thời gian và quay phim video thời gian thực.

Đảm bảo rằng hình ảnh kính hiển vi sáng, sắc nét và sắc nét nhất có thể cũng sẽ giúp giảm mỏi mắt và đau đầu liên quan. Điều quan trọng là phải đào tạo người vận hành cách căn chỉnh chính xác đèn hiển vi và đường truyền quang để tối ưu hóa chất lượng hình ảnh. Điều này đúng bất kể hình ảnh được quan sát qua thị kính hay trên màn hình máy tính. Nhiều loại kính hiển vi mới hơn có trường nhìn mở rộng thông qua việc sử dụng thị kính có màng chắn trường lớn hơn. Kết hợp với các vật kính có giá trị khẩu độ số cao hơn, hiệu chỉnh quang sai tốt hơn và khoảng cách làm việc dài hơn, hình ảnh được tạo ra thể hiện lượng lớn chi tiết mẫu vật với độ rõ nét tinh tế với trường phẳng từ mép này sang mép kia. Những yếu tố này giúp giảm bớt gánh nặng của việc tìm kiếm trực quan các chi tiết mẫu vật nhỏ và giảm căng thẳng và mệt mỏi cho mắt trong thời gian quan sát kéo dài.

Bảo quản kính hiển vi

Thiết kế của kính hiển vi thường sẽ có một phần cho việc xử lý sai. Tuy nhiên, hình nón phía trước của vật kính có thành phần thấu kính phía trước nhạy là một khu vực đặc biệt quan trọng. Cần thực hiện một số biện pháp phòng ngừa để đảm bảo vật kính không bị hỏng. Toàn bộ hệ thống quang học phía trước của vật kính có độ phóng đại cao (trong hầu hết các trường hợp) được chứa trong một ngàm lò xo đàn hồi. Khi chạm vào, giá đỡ này hơi lùi lại (Hình 4). Tuy nhiên, khoảng cách dành cho chuyển động này là rất nhỏ (khoảng 2-3 mm). Do đó, hãy đảm bảo rằng bạn không di chuyển chân đế lên quá xa trong khi lấy nét. Trong những trường hợp như vậy, mẫu sẽ ép vào đầu vật kính và khi thấu kính phía trước không thể rút lui thêm nữa, kết quả có thể là vỡ kính đắt tiền. Các vật kính ngâm có một cơ sở bảo vệ bổ sung cho cơ sở được mô tả ở trên. Một số loại có thể được khóa ở vị trí trên cùng bằng cách xoay cẩn thận vỏ nhóm thấu kính phía trước (nosecone). Do đó, các mục tiêu có thể được đỗ ở một khoảng cách an toàn. Mặt khác, khi đó lối thoát được mô tả ở trên không còn nữa và nếu người ta cố gắng sử dụng vật kính ở chế độ thu lại này, hình ảnh sẽ bị biến dạng và sẽ có nguy cơ bệ đỡ va chạm với các vật kính khác khi ống mũi tháp pháo được quay.

Ngoài việc bảo vệ vật kính, điều quan trọng là phải che chắn toàn bộ kính hiển vi (khi không sử dụng) bằng bọc chống bụi đi kèm (xem Hình 5). Kính hiển vi được sử dụng trung bình từ 15 năm trở lên. Giống như rỉ sét tấn công một chiếc xe, vấn đề với kính hiển vi là bụi, bụi hiện diện ở hầu hết mọi nơi và được phóng đại cùng với mẫu vật.

Cơ thể con người có thể chịu đựng các tư thế đứng yên trong thời gian dài nếu nó ở tư thế trung tính – một tư thế có thể được duy trì mà không cần nỗ lực phối hợp hoặc vặn vẹo. Một tư thế cơ thể trung lập là điều cần thiết để làm việc hiệu quả trước kính hiển vi trong nhiều giờ. Bởi vì không phải ai cũng có thể mua một chiếc kính hiển vi hoặc máy trạm mới, được thiết kế tiện lợi, ý tưởng thông minh nhất là tìm ra phương tiện để sửa đổi kính hiển vi để phù hợp với người dùng thay vì buộc người dùng vào những tư thế khó xử. Dưới đây là một số hướng dẫn cơ bản để đạt được và duy trì tư thế cơ thể trung lập khi sử dụng kính hiển vi: