顕微鏡の原理とメンテナンスに関する包括的なガイド

肉眼では見えない世界を想像してみてください。そこでは細胞が星のようにきらめき、微生物が精霊のように踊っています。顕微鏡は、この隠された領域への鍵となり、私たちの視界だけでなく、生命の基本的な性質に対する理解も広げます。この記事では、顕微鏡の原理、種類、使用方法、および顕微鏡検査を強化するためのメンテナンス方法について詳しく説明します。

あらゆる顕微鏡の主要な機能は、倍率と分解能です。倍率は、物体の実際の寸法ではなく、見かけのサイズを大きくすることを指します。顕微鏡検査では、倍率は画像サイズと実際の物体サイズの比率を表します。顕微鏡は通常、スライドにマウントされた薄い標本を検査し、単細胞生物、微生物、細胞、および細胞構造の観察に最適です。

しかし、倍率だけでは不十分であり、分解能も同様に重要な役割を果たします。分解能は、2つの隣接する点を区別する顕微鏡の能力を定義し、2つの近接した物体を明確に区別できる最小距離を表します。高分解能の顕微鏡は、より鮮明で詳細な画像を生成します。

顕微鏡の分解能は、光学レンズの開口数と観察に使用される光の波長に依存します。具体的には、分解能は次の2つのタイプで構成されます。

• 横分解能：光学軸に垂直な平面上の隣接する点を区別する顕微鏡の能力を測定し、標本平面上の2つの区別可能な横方向の点間の最短距離として定義されます。
• 軸方向分解能：光学軸に沿った隣接する点を分離する顕微鏡の能力を評価し、標本平面上の2つの区別可能な縦方向の点間の最短距離を表します。

倍率と分解能に加えて、焦点深度と視野は、不可欠な顕微鏡観察パラメータを構成します。

• 焦点深度：標本が鮮明に焦点を合わせたままになる垂直範囲で、最も近い焦点面から最も遠い焦点面まで広がります。高倍率の対物レンズは通常、焦点深度が浅く、低倍率の対物レンズは焦点深度が大きくなります。
• 視野：顕微鏡を通して見える観察可能な領域。倍率が高いほど、視野は小さくなります。

接眼レンズを通して画像が鮮明に見える場合、標本は目的の倍率で適切に焦点が合っています。

顕微鏡は、用途と動作原理に基づいて大きく異なります。このセクションでは、2つの一般的なタイプ、実体顕微鏡と複合顕微鏡に焦点を当てます。

実体顕微鏡は、別名解剖顕微鏡とも呼ばれ、主に不透明な3次元標本を検査し、立体画像を生成します。倍率は通常2倍から100倍で、岩石、植物、花、無脊椎動物の観察に適しています。

実体顕微鏡は、いくつかの主要なコンポーネントで構成されています。

• 実体ヘッド：接眼レンズに接続します
• 接眼レンズ：観察レンズ
• 視度調整：眼精疲労を防ぐために、両眼視差を補正します
• ズーム倍率ノブ：倍率を調整します
• フォーカスノブ：フォーカス調整のためにヘッドを垂直に移動させます
• 照明装置：調整可能な明るさで透過光または反射光を提供します
• アーム/ピラー：ヘッドとコンポーネントをサポートします
• ベース：標本配置用のステージが含まれており、多くの場合、取り外し可能な黒/白プレートまたは透過光機能があります

適切な操作とメンテナンスは、機器の寿命を延ばし、最適なパフォーマンスを保証します。

1. 常に両手で運搬します。片手はアームを、もう片方はベースを支え、顕微鏡を直立させてください
2. アームをユーザーから離して、安定した面に配置します
3. ほこりカバーを取り外して折りたたんでください
4. 電源コードを接続し、つまずきの危険を回避してください
5. ベース照明を有効にし、必要に応じて明るさを調整します

使用後のケアは、機器の機能を維持します。

1. ステージから標本を取り外します
2. 照明をオフにして冷却します
3. 最低倍率にリセットします
4. ステージ表面を清掃します
5. 電源コードを接眼レンズに巻き付けます（アームには巻き付けないでください）
6. ほこりカバーを交換します
7. 指定された保管場所に返却します

複合顕微鏡は、複数のレンズシステムを使用して、単一の顕微鏡と比較して高い倍率（通常40倍から1000倍）と優れた画質を実現します。

これらの精密機器には、多数の特殊なコンポーネントが含まれています。

• ベース：顕微鏡全体を支える基盤
• コンデンサー：ステージの下に配置され、調整ノブを介して光を標本に集中させます
• 照明装置：調整可能な強度制御を備えた統合ベース照明
• アーム：上部コンポーネントをサポートする構造フレームワーク
• 回転ノーズピース：複数の対物レンズを保持する回転タレット
• ステージ：正確なスライド位置決めのための機械的制御を備えたプラットフォーム
• 虹彩絞り：標本に到達する光量を調整します
• 粗/微調整ノブ：迅速かつ正確な焦点合わせのための別々の制御
• 接眼レンズ：通常10倍の倍率で、調整可能な双眼チューブに取り付けられています
• 対物レンズ：さまざまな倍率を提供する主要な光学素子：
  • 4X：スキャン対物レンズ
  • 10X：低倍率
  • 40X：高倍率
  • 100X：オイル浸漬

100X対物レンズは、ガラススライドと対物レンズ間の屈折率を一致させることにより、分解能を最大化するために浸漬オイルを必要とします。他の対物レンズでオイルを使用したり、オイルなしで100X対物レンズを操作したりしないでください。

適切なオイル浸漬手順：

1. 最初に40X倍率で標本を慎重に中央に配置します
2. ノーズピースを40Xと100Xの位置の中間に回転させます
3. 標本の上に少量のオイルを直接塗布します
4. 100X対物レンズをオイルに回転させます
5. 使用後、レンズペーパーと適切なクリーナーで対物レンズを完全に清掃します

1. アームとベースを支える両手で運搬します
2. アームをユーザーから離して安全に配置します
3. ほこりカバーを取り外し、適切に保管します
4. 折りたたんで保管されている場合は、双眼ヘッドを作業位置に調整します
5. 障害物を作成せずに電源を接続します
6. 4X対物レンズを所定の位置に回転させ、作業距離を最大化します
7. 照明を有効にし、強度を調整します
8. 快適な表示のために、眼間距離をカスタマイズします

1. 照明装置の電源を切ります
2. 適切なレンズ材料ですべての光学系を清掃します
3. スライドと破片をステージから取り除きます
4. 4Xの位置に戻します
5. ステージを完全に下げます
6. 電源を切り、コードを適切に保管します
7. ほこりカバーを交換します

湿式マウントにより、液体標本の観察が可能になります。

1. スライドの中央に液滴を配置します
2. カバーガラスを傾けて液滴の端に接触させます
3. ゆっくりと下げて液体を均等に広げます
4. 適切な倍率で検査します（100Xは絶対に使用しないでください）

この最適化された照明方法は、正確なコンデンサーと絞りの調整を通じて、均一な照明と最大の分解能を保証します。

実装手順：

1. 適切な焦点合わせのために接眼レンズの視度を調整します
2. 染色されたスライドを10X倍率の下に配置します
3. 視野絞りを約25％の照明に閉じます
4. 絞りを部分的に閉じます
5. 絞りの画像が鮮明に見えるまでコンデンサーに焦点を合わせます
6. コンデンサー調整ネジを使用して照明を中央に配置します
7. 視野絞りを完全に開きます
8. 最適なコントラストのために絞りを微調整します

正確な測定には、接眼レンズとステージマイクロメーターの両方を使用した適切な校正が必要です。

• 接眼レンズマイクロメーター（O）：倍率が変わらない接眼レンズに配置されたガラスレチクル
• ステージマイクロメーター（S）：既知の寸法（通常はマーク間に10μm）の校正されたスライド

1. ステージマイクロメーターを合わせます
2. 両方のマイクロメータースケールを重ね合わせます
3. 開始点を正確に一致させます
4. 遠くの対応するマークを識別します
5. 整列したマーク間の分割を計算します

多くの教育研究室では、リアルタイムの画像投影と分析のために、カメラとLAS EZソフトウェアが統合されたLeica顕微鏡システムを利用しています。

1. 顕微鏡に電源を接続します
2. ベーススイッチを使用して有効にします
3. スライドを適切に配置します

1. コンピューターへのUSB接続を確認します
2. カメラのコントロールボタンを使用して電源を入れます

1. Windows検索から起動します
2. 接続時間（1〜2分）を許可します
3. 取得、参照、および処理タブ間を移動します
4. 必要に応じて画像をキャプチャまたはビデオを録画します
5. 処理モードで測定と注釈を実行します
6. ファイルを適切なディレクトリに保存します

1. 投影システムの電源を入れます
2. 投影された画像を使用してスライドを合わせます
3. ソフトウェアコントロールを介して明るさとコントラストを調整します

顕微鏡は、微視的な領域への強力なポータルとして機能します。その動作原理、適切な使用方法、およびメンテナンス要件を理解することにより、研究者は生命の基本的な構造とプロセスに関する深い洞察を得ることができます。この包括的なガイドは、顕微鏡検査を自信と精度を持って進めるために必要な基礎知識を提供します。