具多組異角度光源的熒光觀測裝置、基架及熒光顯微鏡的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種熒光觀測裝置，尤其是一種可用于熒光顯微光學裝置的熒光觀測裝置、熒光顯微光學裝置用基架及該裝置。
【【背景技術】】
[0002]熒光技術除用于工業檢測、偽鈔辨識以及刑事鑒定外，近年來更延伸至生物研究中的遺傳工程及基因轉植等實驗分析與追蹤，使熒光影像鑒別與分析的重要性逐漸提升。
[0003]此處所謂熒光，主要是將一個高頻的光照射在具有熒光特性的待觀測物上，例如鈔票的防偽線，或是刑案現場疑似血跡的位置，藉以激發出一個較低頻的熒光，再加上適當的濾鏡組合，便可清晰的觀看或擷取上述鈔票或血跡的熒光影像；至于生物科學領域的許多研究是針對基因轉植，為便于觀察，植入的基因常會制造出熒光蛋白，藉由待觀測物的熒光反應有無，確認基因植入的成敗，并且可以對轉植成功的生物進一步深入研究。
[0004]目前常見的熒光動物包括白鼠、蛆、多種魚類、水母等，由于各種實驗動物無論大小尺寸，或是刺激發生熒光的激發光波長，彼此差異都甚大。對于體型稍大、可以肉眼觀測的動物，通常活動范圍較難限制，如何局限其活動范圍，并且提供經濟且方便操作的適當輔佐器材以便觀察，就會是實驗前必須預先完成的功課。甚至若實驗白鼠平常是喂養在動物中心時，由于白鼠的繁殖力與活動力都甚強，從提領實驗白鼠開始，就需要判別確認其確實具有熒光反應，更需要輕便易于攜帶的熒光觀測裝置。
[0005]近年來有一種被大量研究的熒光基因斑馬魚，主要是因為此類斑馬魚繁殖量大且繁殖周期短、能產生大量后代，并具有近似人類的器官系統等特性，甚至被推廣至疾病研究、藥物篩選、毒物測試等相關研究。然而，若實驗動物是此類體積僅如芝麻大小的斑馬魚，則需藉助不同倍率的顯微鏡觀察紀錄。目前常用的熒光顯微鏡，雖然熒光顯微鏡具有使用上的便利性，可以有效協助例如研究人員觀察具有熒光反應的待測物；然而，由于熒光顯微鏡的制造廠商多為原先光學機構制造業的霸主，因此多關注于如何約束激發光束的行進路線，以求在理論上增加解析度、減少影像的誤差，其架構也不脫離以往顯微鏡的主要光學設計。
[0006]然而，當激發光束行經距離過長，能量隨距離平方反比擴散減弱。為解決激發光抵達待測物時，能量不足的問題，現有的熒光顯微鏡將光源亮度大幅提高，導致部分微小如斑馬魚的待測物在觀察過程中，甚至因受熱過度而造成蛋白質變性。此外，由于激發光以垂直方向正向照射待觀測物表面，直接反射光甚強，經過吸收激發光才釋放的熒光，強度遠低于直接反射光。亦即，作為雜訊、波長較短的反射光強度，比真正要觀察紀錄、波長較長的熒光訊號還強數千倍，訊號雜訊(S/N)比太差，導致需配置極其復雜昂貴的光學結構，也使得熒光顯微鏡動輒數百萬計價。
[0007]尤其現有熒光顯微鏡與一般光學顯微鏡不相容，也變相強迫要求觀察熒光反應者必須拋棄研究室內現有的顯微鏡，重新購買售價高昂的熒光顯微鏡，并不符合一般期待，尤其顯微鏡價格與其性能相關度甚高，單純鏡片多寡、及制造過程的優劣，就足以大幅影響其價格，若是已經購置有高性能的一般光學顯微鏡，更不可能輕易另購一臺同樣高性能的熒光顯微鏡。因此，如何藉由外加輔具，讓一般光學顯微鏡也能輕易轉變成可鎖定熒光特性的熒光顯微鏡，也成為本發明進一步研究的重點。
[0008]為便于分析與觀察，目前熒光相關的生物實驗，常常采用的是由紫外光、深藍光或綠光激發而釋放藍光、綠光或紅光的熒光蛋白。一種現有的克難輔助裝置70如圖10所示，是直接以例如兩根蛇腹管74前端設置紫外光源72，并讓使用者自行彎轉蛇腹管74擷取適當光照角度，照射至盛裝有熒光待觀察物的培養皿76，藉以產生光致發光，但受限于蛇腹管74的結構，當光學顯微鏡的物鏡78和目標物距離僅兩三公分時，蛇腹管74將難以從如此狹小的空間中轉折進入。不僅角度無法精密調整，使得光照角度時常不如預期，而且光照范圍內的亮度也不易均勻，使得擷取的影像無法被精確定量分析。
[0009]且斑馬魚等實驗動物在實驗中仍是活體，所以在進行上述熒光顯微實驗時，當待觀測物是例如熒光斑馬魚或蛆，目標物可能會不斷地移動位置，何況在小水滴中活動的斑馬魚還可能因水滴中溶氧不足而在實驗中死亡，必須同時考量操作時間及實驗環境對生物的影響，不均勻的小范圍光照更是令人感到厭煩，若操作不熟練或運氣不佳，也就容易導向失敗的實驗結果。較大型的動物如白鼠等，更無法命其乖乖待在光源照射范圍，而其四處游走啃食，有時也會造成實驗器材的損壞及污染。
[0010]為了能使得上述活體生物能得到良好的光照效果，本發明申請人已先在第201210402931.5申請案「顯微光學擷取裝置用熒光輔具模組及該顯微光學擷取裝置」，如圖11所示，是以遮罩82將基座84的預定觀測位置包覆其中，并能夠與基座84共同圍繞出一個光遮蔽腔室86，供待觀測物設置在光遮蔽腔室86，以供觀察，且在遮罩82內壁面上設置有多個光源組件88，并藉由調節件80微調光源組件88沿著一個軌道，在遮罩82表面移動，藉以提供更佳的照明角度。
[0011]雖然上述方向能使得光照均勻，增加觀察上的方便，但是光源組件所產生的熱若是沒有良好的散熱管道，使得熱被置留在光遮蔽腔室內時，仍可能導致溫度升高，導致最終的實驗結果不佳，且為了得到最佳的照明角度，必需另外設計機械式或電子式的調節結構，開發成本難以降低，長時間使用也容易發生損壞，需進行額外維修保養，故仍有改進空間。
[0012]因此，選用一種光照均勻、發光角度可以輕易調整選用、整體操作方便迅速的熒光觀測裝置，讓研究者在觀察記錄過程中，無須時時分心操作光源，并且適當遮蔽外部干擾光，讓實驗過程順利且易于觀察紀錄，同時增加散熱效果，使光照所產生的熱不易滯留在遮罩內，減緩溫度上升，以及簡化光照角度調節的結構，降低生產成本，提升產品使用壽命。
[0013]綜上所述，本發明提供一種更優異的熒光觀測裝置及顯微光學擷取裝置，一方面，在實驗動物較大時，可以選擇簡易型的熒光觀測裝置，直接進行觀察及紀錄。相對地，在實驗動物體積較小時，亦可配合較精致的熒光觀測裝置或將該熒光觀測裝置結合至顯微鏡的基架中，輕易將一般顯微鏡或顯微攝影機提升至可以因應熒光研究需求；另方面在簡化結構、提升操作便利性的同時，也不會犧牲顯微觀察紀錄的品質，并提出一個非常穩定且簡潔的操作平臺，滿足各式各樣的實驗應用要求，同時具有價格極為經濟的優勢，使其擁有無可比擬的性價比。
[0014]本發明完全不同于以往熒光顯微鏡設計，改以近接光源結構，設計可選擇角度的近接激發光源，而可獲得暗場熒光影像。并藉由暗場照明，排除反射光干擾，使得入射光強度可以大幅減弱，仍可確保影像品質；另方面利用近接光源，再度大幅降低光源亮度，使得LED被順利導入，并且設置在待觀測物周邊，縮短入射光所經的途徑，尤其具有一層透光且絕熱的內層殼體，避免不必要地升高被觀測區域內的溫度，也使得較大的被觀測動物不會接觸或污損光源。簡化結構設計、大幅降低制造成本、甚至可以單獨作為輔具，亦可配合現有光學顯微鏡操作使用。經由本發明的揭示，讓研發人員可以極其經濟的價格，獲得與現有設備相容的廣品，大幅提聞研究品質。
【
【發明內容】
】
[0015]本發明的一個目的在于提供一種模組化結構的熒光觀測裝置，使得研究觀察的操作