具多组异角度光源的荧光观测装置、基架及荧光显微镜的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种荧光观测装置，尤其是一种可用于荧光显微光学装置的荧光观测装置、荧光显微光学装置用基架及该装置。
【【背景技术】】
[0002]荧光技术除用于工业检测、伪钞辨识以及刑事鉴定外，近年来更延伸至生物研究中的遗传工程及基因转植等实验分析与追踪，使荧光影像鉴别与分析的重要性逐渐提升。
[0003]此处所谓荧光，主要是将一个高频的光照射在具有荧光特性的待观测物上，例如钞票的防伪线，或是刑案现场疑似血迹的位置，藉以激发出一个较低频的荧光，再加上适当的滤镜组合，便可清晰的观看或撷取上述钞票或血迹的荧光影像；至于生物科学领域的许多研究是针对基因转植，为便于观察，植入的基因常会制造出荧光蛋白，藉由待观测物的荧光反应有无，确认基因植入的成败，并且可以对转植成功的生物进一步深入研究。
[0004]目前常见的荧光动物包括白鼠、蛆、多种鱼类、水母等，由于各种实验动物无论大小尺寸，或是刺激发生荧光的激发光波长，彼此差异都甚大。对于体型稍大、可以肉眼观测的动物，通常活动范围较难限制，如何局限其活动范围，并且提供经济且方便操作的适当辅佐器材以便观察，就会是实验前必须预先完成的功课。甚至若实验白鼠平常是喂养在动物中心时，由于白鼠的繁殖力与活动力都甚强，从提领实验白鼠开始，就需要判别确认其确实具有荧光反应，更需要轻便易于携带的荧光观测装置。
[0005]近年来有一种被大量研究的荧光基因斑马鱼，主要是因为此类斑马鱼繁殖量大且繁殖周期短、能产生大量后代，并具有近似人类的器官系统等特性，甚至被推广至疾病研究、药物筛选、毒物测试等相关研究。然而，若实验动物是此类体积仅如芝麻大小的斑马鱼，则需藉助不同倍率的显微镜观察纪录。目前常用的荧光显微镜，虽然荧光显微镜具有使用上的便利性，可以有效协助例如研究人员观察具有荧光反应的待测物；然而，由于荧光显微镜的制造厂商多为原先光学机构制造业的霸主，因此多关注于如何约束激发光束的行进路线，以求在理论上增加解析度、减少影像的误差，其架构也不脱离以往显微镜的主要光学设计。
[0006]然而，当激发光束行经距离过长，能量随距离平方反比扩散减弱。为解决激发光抵达待测物时，能量不足的问题，现有的荧光显微镜将光源亮度大幅提高，导致部分微小如斑马鱼的待测物在观察过程中，甚至因受热过度而造成蛋白质变性。此外，由于激发光以垂直方向正向照射待观测物表面，直接反射光甚强，经过吸收激发光才释放的荧光，强度远低于直接反射光。亦即，作为杂讯、波长较短的反射光强度，比真正要观察纪录、波长较长的荧光讯号还强数千倍，讯号杂讯(S/N)比太差，导致需配置极其复杂昂贵的光学结构，也使得荧光显微镜动辄数百万计价。
[0007]尤其现有荧光显微镜与一般光学显微镜不相容，也变相强迫要求观察荧光反应者必须抛弃研究室内现有的显微镜，重新购买售价高昂的荧光显微镜，并不符合一般期待，尤其显微镜价格与其性能相关度甚高，单纯镜片多寡、及制造过程的优劣，就足以大幅影响其价格，若是已经购置有高性能的一般光学显微镜，更不可能轻易另购一台同样高性能的荧光显微镜。因此，如何藉由外加辅具，让一般光学显微镜也能轻易转变成可锁定荧光特性的荧光显微镜，也成为本发明进一步研究的重点。
[0008]为便于分析与观察，目前荧光相关的生物实验，常常采用的是由紫外光、深蓝光或绿光激发而释放蓝光、绿光或红光的荧光蛋白。一种现有的克难辅助装置70如图10所示，是直接以例如两根蛇腹管74前端设置紫外光源72，并让使用者自行弯转蛇腹管74撷取适当光照角度，照射至盛装有荧光待观察物的培养皿76，藉以产生光致发光，但受限于蛇腹管74的结构，当光学显微镜的物镜78和目标物距离仅两三公分时，蛇腹管74将难以从如此狭小的空间中转折进入。不仅角度无法精密调整，使得光照角度时常不如预期，而且光照范围内的亮度也不易均匀，使得撷取的影像无法被精确定量分析。
[0009]且斑马鱼等实验动物在实验中仍是活体，所以在进行上述荧光显微实验时，当待观测物是例如荧光斑马鱼或蛆，目标物可能会不断地移动位置，何况在小水滴中活动的斑马鱼还可能因水滴中溶氧不足而在实验中死亡，必须同时考量操作时间及实验环境对生物的影响，不均匀的小范围光照更是令人感到厌烦，若操作不熟练或运气不佳，也就容易导向失败的实验结果。较大型的动物如白鼠等，更无法命其乖乖待在光源照射范围，而其四处游走啃食，有时也会造成实验器材的损坏及污染。
[0010]为了能使得上述活体生物能得到良好的光照效果，本发明申请人已先在第201210402931.5申请案「显微光学撷取装置用荧光辅具模组及该显微光学撷取装置」，如图11所示，是以遮罩82将基座84的预定观测位置包覆其中，并能够与基座84共同围绕出一个光遮蔽腔室86，供待观测物设置在光遮蔽腔室86，以供观察，且在遮罩82内壁面上设置有多个光源组件88，并藉由调节件80微调光源组件88沿着一个轨道，在遮罩82表面移动，藉以提供更佳的照明角度。
[0011]虽然上述方向能使得光照均匀，增加观察上的方便，但是光源组件所产生的热若是没有良好的散热管道，使得热被置留在光遮蔽腔室内时，仍可能导致温度升高，导致最终的实验结果不佳，且为了得到最佳的照明角度，必需另外设计机械式或电子式的调节结构，开发成本难以降低，长时间使用也容易发生损坏，需进行额外维修保养，故仍有改进空间。
[0012]因此，选用一种光照均匀、发光角度可以轻易调整选用、整体操作方便迅速的荧光观测装置，让研究者在观察记录过程中，无须时时分心操作光源，并且适当遮蔽外部干扰光，让实验过程顺利且易于观察纪录，同时增加散热效果，使光照所产生的热不易滞留在遮罩内，减缓温度上升，以及简化光照角度调节的结构，降低生产成本，提升产品使用寿命。
[0013]综上所述，本发明提供一种更优异的荧光观测装置及显微光学撷取装置，一方面，在实验动物较大时，可以选择简易型的荧光观测装置，直接进行观察及纪录。相对地，在实验动物体积较小时，亦可配合较精致的荧光观测装置或将该荧光观测装置结合至显微镜的基架中，轻易将一般显微镜或显微摄影机提升至可以因应荧光研究需求；另方面在简化结构、提升操作便利性的同时，也不会牺牲显微观察纪录的品质，并提出一个非常稳定且简洁的操作平台，满足各式各样的实验应用要求，同时具有价格极为经济的优势，使其拥有无可比拟的性价比。
[0014]本发明完全不同于以往荧光显微镜设计，改以近接光源结构，设计可选择角度的近接激发光源，而可获得暗场荧光影像。并藉由暗场照明，排除反射光干扰，使得入射光强度可以大幅减弱，仍可确保影像品质；另方面利用近接光源，再度大幅降低光源亮度，使得LED被顺利导入，并且设置在待观测物周边，缩短入射光所经的途径，尤其具有一层透光且绝热的内层壳体，避免不必要地升高被观测区域内的温度，也使得较大的被观测动物不会接触或污损光源。简化结构设计、大幅降低制造成本、甚至可以单独作为辅具，亦可配合现有光学显微镜操作使用。经由本发明的揭示，让研发人员可以极其经济的价格，获得与现有设备相容的广品，大幅提闻研究品质。
【
【发明内容】
】
[0015]本发明的一个目的在于提供一种模组化结构的荧光观测装置，使得研究观察的操作