Инновации в оптической микроскопии (Часть 3)

Традиционные прямые модульные микроскопы

После стереоскопических микроскопов, наибольшим спросом пользуются прямые микроскопы, продаваемые тысячами штук ежегодно. Эргономичности конструкций этих микроскопов производители также уделили немало внимания. Среди новых элементов следует отметить коаксиальные рукоятки управления перемещением предметного столика и фокусировки, оптимальный уровень фокусировки взгляда (рисунок 2), низкопрофильные предметные столики, устойчивый, прочный штатив, свободную рабочую позу оператора.

Пожалуй, самой важной особенностью новых конструкций модульных микроскопов является расположение рукояток управления перемещением предметного столика и фокусировки на одинаковом расстоянии от оператора (рисунок 6). Такая конфигурация обеспечивает более свободную позу, когда руки комфортно опираются на стол. Кроме того, оператор больше не вынужден напрягать плечи, чтобы одновременно управлять предметным столиком и фокусировкой, а это значительно снижает напряжение при длительных наблюдениях. Другие важные органы управления микроскопом — полевая диафрагма, регулятор интенсивности освещения и переключатель предварительной установки автоматического включения освещения для микрофотографии — располагаются в передней части штатива микроскопа, на высоте поверхности стола, и легко доступны оператору (см. рисунок 6).

Расположение кнопочных рычагов установки и смены фильтров рядом с основными органами управления дополнительно облегчает использование прибора. Многие микроскопы имеют механизм рефокусировки, что позволяет выполнять быструю смену образцов с мгновенным возвратом в фокус. Кроме того, наличие устройства регулировки поворотного усилия рукоятки грубой фокусировки, позволяет оператору выполнять регулировку вертикального перемещения предметного столика (по оси z) в соответствии с собственными предпочтениями. В некоторых микроскопах используются съемные рукоятки тонкой фокусировки, которые можно устанавливать на любой стороне прибора, по выбору оператора. В некоторых моделях на рукоятки наносится специальное покрытие, повышающее силу сцепления, что позволяет управлять ими одним пальцем.

Рис. 6. Эргономичные органы управления микроскопа Nikon Eclipse E800

Низко расположенные предметные столики в микроскопах новейших конструкций имеют высоту от пяти до восьми дюймов, что значительно меньше, чем у микроскопов предыдущих моделей. Вдобавок, во многих моделях вместо прежних, достаточно громоздких кремальер, для перемещения предметного столика используются компактные сдвоенные шкивы или системы «шкив — направляющий шток». В некоторых моделях, для функция фокусировки осуществляется перемещением револьвера объективов, при неподвижном предметном столике, высота которого не изменяется в ходе исследований, благодаря чему уменьшается амплитуда движений предплечья при перемещении столика или смене образца. В более совершенных моделях, на боковой стороне предметного столика ликвидирован выступ направляющей перемещения по оси x, что устраняет помехи при фокусировки.

Современные предметные столики способны поворачиваться вокруг оптической оси микроскопа более чем на 200 градусов, а в некоторых моделях даже более 250 градусов. Любой микроскопист, которому приходилось выполнять кадрирование изображения для съемки на фотопленку или цифровой камерой, высоко оценит эту возможность, которая не только экономит время, но и в значительной мере будет способствовать успеху.

Диапазон регулировки угла наклона окулярных тубусов некоторых новейших микроскопов практически не ограничен (см. рисунки 2 и 4). Кроме возможности изменения угла наклона в пределах 25–40 градусов, некоторые бинокулярные тубусы имеют телескопическую конструкцию, что позволяет перемещать окуляры вперед и назад на 30–50 мм, подстраиваясь под оператора. Микроскопы могут оснащаться устройствами, увеличивающими высоту установки окулярных тубусов, с целью подъема уровня фокусировки взгляда, а в некоторых моделях устанавливаются регуляторы линии выноса глаза, которые устанавливаются на шарнирах и позволяют удалять или приближать линию выноса глаза (рисунок 4). В результате, практически любой микроскопист, независимо от габаритов и роста, может смотреть в окуляры прямо, не наклоняя головы, а это очень важное достоинство конструкции, обеспечивающее комфортность рабочей позы. Даже когда после нескольких часов работы поза, неизбежно, изменяется, линию расположения глаз можно соответствующим образом отрегулировать, для снижения утомляемости. Простота диоптрийной регулировки и межзрачкового расстояния в современных окулярах также снижает уровень дискомфорта для оператора, а окулярные линзы уменьшенного диаметра (в некоторых моделях) облегчают работу операторам с глубокими глазными впадинами.

Большинство микроскопов новых конструкций оснащается пре-центрированными встроенными осветителями, обеспечивающими быструю смену лампы, а в некоторых моделях устанавливаются даже предварительно центрированные конденсоры. Это позволяет оператору сконцентрироваться на наблюдении образца и сводит к минимуму продолжительность перерыва на перенастройку микроскопа после замены лампы. Кроме того, некоторые объективы одинаково настроены по интенсивности, что уменьшает необходимость регулировать интенсивность освещения при смене объектива, и снижает дискомфорт от внезапных изменений интенсивности при смене объективов. Конструкции с низко расположенными револьверами объективов также снижают утомление оператора, поскольку позволяют при смене объективов держать руки на столе.

Современные микроскопы создаются при помощи систем автоматизированного проектирования (CAE), что позволяет достигать высокой виброустойчивости и жесткости конструкций и гарантирует работу приборов на пиковых уровнях оптических параметров. Вибрации и деформации штатива вызывают искажения изображения, что проявляется в виде некачественных микрофотографий и/или цифровых снимков. Кроме того, это — основная причина усталости и разочарования микроскописта, который всегда стремится к получению снимков наилучшего качества. В совокупности, новые эргономические качества современных прямых модульных микроскопов позволяют вести наблюдения в течение длительных периодов времени, с минимальным напряжением и утомлением, что повышает работоспособность и производительность труда микроскописта.

Микроскопы для работы в отраженном свете

Промышленные широкопольные и конфокальные микроскопы отраженного света пользуются растущей популярностью как инструмент внутрипроизводственного и технологического контроля и контроля качества в бурно развивающейся полупроводниковой промышленности. Операторы рабочих станций в отделах контроля качества полупроводниковых пластин часто проводят до восьми часов в день, проверяя кристаллы интегральных микросхем на наличие дефектов, неправильного совмещения фотошаблонов и технологических ошибок. Самым важным элементом таких микроскопов является совершенная оптическая система, создающая превосходное освещение и большую глубину фокуса, с объективами высокой степени коррекции и оптическими устройствами, повышающими контрастность изображения. Микроскопы для контроля полупроводниковых пластин часто оснащаются специальными предметными столиками, предназначенными для быстрого манипулирования пластинами разных размеров (рисунок 7). С целью повышения устойчивости такие микроскопы устанавливаются на жесткие и прочные штативы, имеющие вес, достаточный для демпфирования вибраций пола, порождающих размытость и сдвиг изображений.

Рис. 7. Эргономичный микроскоп (Nikon Eclipse L200) для контроля полупроводниковой продукции

Для обеспечения безопасности и эргономичности микроскопов, предназначенных для работы на производствах полупроводниковых пластин, в полупроводниковой промышленности были приняты несколько стандартов (SEMI S2-93A и S8-95). Одним из требований к таким приборам является низкое и близкое к оператору расположение органов управления. При этом, точка фокусировки взгляда должна располагаться на высоте, обеспечивающей комфортную работу. Производителями были разработаны микроскопы, у которых органы управления фокусировкой, освещением и объективами располагаются в основании, под предметным столиком, непосредственно перед оператором либо на отдельной панели, которую можно установить в удобном месте. Такая конструкция минимизирует движения рук и позволяет оператору работать «вслепую», не отвлекаясь на поиск рукояток регулировки или смену объективов в ручном режиме. Кроме того, окуляры большинства моделей выдвинуты относительно передней части микроскопа, и располагаются ближе к оператору, что позволяет ему сидеть, практически не наклоняясь над окулярами. Новейшие микроскопы оснащаются наклоняемыми окулярными тубусами, с плавной регулировкой угла наклона от нуля до 45 градусов относительно горизонтальной плоскости, что обеспечивает наблюдение с оптимальной точки фокусировки взгляда. Кроме того, окулярные тубусы некоторых моделей имеют телескопическую конструкцию, что дает возможность оператору изменять положение наблюдения ближе или дальше относительно корпуса микроскопа, а в некоторых тубусах устанавливаются оборачивающие призмы. Это особенно важно в тех ситуациях, когда оператор вынужден работать стоя, и быстро устает.

С развитием современных промышленных микроскопов изменяются и предметные столики. Многие столики оснащаются специализированными держателями пластин и фотошаблонов. Такие держатели крепятся непосредственно к автоматизированному (или механическому) предметному столику, либо позволяют соединить микроскоп с загрузчиком пластин. Модификации коснулись и органов управления предметным столиком, благодаря чему устройства точного перемещения по осям x-y во многих микроскопах для полупроводниковой промышленности теперь не перемещаются вместе со столиком. Вместо этого, они теперь находятся внизу, в передней части микроскопа, что позволяет оператору управлять перемещением столика, не поднимая рук. Кроме того, эти органы управления располагаются рядом с рукоятками фокусировки, регулировки освещения и поворота револьвера объективов, благодаря чему микроскопом можно управлять одной рукой. В дополнение, многие предметные столики оснащаются селективными органами управления грубого/точного перемещения, и имеют рукоятку с электрической муфтой что позволяет оператору быстро переходить к выбранному участку и с минимальными усилиями точно распознавать мельчайшие детали.

Рис. 8. Адаптер тубуса микроскопа

Автоматизированные револьверные держатели объективов, защитные экраны от дыхания оператора, устройства дистанционного управления фокусировкой и рукоятки ступенчатого перемещения также облегчают работу с промышленными микроскопами. В наиболее сложных моделях, при повороте держателя объективов происходит выключение освещения, для защиты глаз оператора от ярких световых вспышек. В современных широкопольных и конфокальных микроскопах отраженного света управление поворотом эпи-поляризатора, настройка апертурной диафрагмы, а также выбор эпи/диаскопического освещения, режима наблюдения, фокусировка и управление положением предметного столика осуществляются с дистанционных кнопочных панелей. В совокупности, описанные эргономические усовершенствования резко повысили эффективность операций контроля качества продукции в полупроводниковой промышленности, при одновременном снижении опасности нарушений здоровья, связанных с длительной работой с микроскопом.

Инвертированные микроскопы

За последние десять лет произошел гигантский подъем флуоресцентной микроскопии и электрофизиологии на передний край биомедицинских исследований. В связи с этим, инвертированные микроскопы, предназначенные для исследования клеток и тканей в культуральной среде, приобрели эргономические качества, повышающие комфорт и снижающие утомляемость оператора. С целью повышения эффективности работы и минимизации напряжения и утомляемости оператора, часто использующиеся органы управления — рукоятки фокусировки, рукоятки настройки интенсивности освещения, направления оптического пути и перемещения предметного столика, — перемещены в переднюю часть микроскопа.

Подобно другим современным конструкциям, инвертированные микроскопы оснащаются регулируемыми окулярными тубусами, что позволяет оператору изменять высоту точки фокусировки глаз в широком диапазоне значений. Для повышения гибкости исследования образцов, окулярные тубусы многих микроскопов способны поворачиваться, более чем на 90 градусов. Для окулярных тубусов выпускаются вспомогательные принадлежности, включая дополнительные линзы увеличения и линзы Бертрана (для юстировки фазовых колец), а некоторые модели оснащаются светоограничивающим затвором и встроенной фотографической окулярной сеткой.

Конструкции предметных столиков инвертированных микроскопов также претерпели изменения и стали ниже, обеспечивая достаточное пространство для инкубаторов, больших сосудов для культивирования, микроманипуляторных систем для оплодотворения in vitro, электрофизиологических устройств и принадлежностей для фиксации потенциала. Рукоятки перемещения часто устанавливаются с использованием универсальных соединений, что позволяет выполнять фокусировку непосредственно во время сканирования образца. Большое пространство под предметным столиком, большее расстояние между плоскостью столика и револьвером объективов, а также механизм поворота револьвера позволяют оператору быстрее и эффективнее устанавливать нужный объектив. Сочетание всех описанных качеств способствует снижению мышечно-скелетных нарушений, возникающих у операторов в результате длительной работы с микроскопом.

Среди других стандартных характеристик сложных инвертированных микроскопов отметим наклоняемые стойки осветителя, резьбовые гнезда для установки дополнительного оборудования и ограничители перемещения конденсора/предметного столика при рефокусировке.

Стойка осветителя в инвертированном микроскопе поддерживает конденсор с большим рабочим расстоянием и блок осветителя, обычно, с вольфрамово-галогенной лампой, для освещения по методу светлого и темного поля, а также фазового и дифференциально-интерференционного контраста. Некоторые микроскопы оснащаются съемной стойкой, которая может отклоняться назад на угол до 45 градусов, что позволяет устанавливать микроманипуляторы или менять образцы, не поднимая конденсор. Описанные элементы облегчают бремя выполнения сложных и регулярно повторяющихся изменений конфигурации микроскопа, и образуют эргономичную конструкцию, существенно улучшенную в сравнении с предыдущими моделями. Ограничители перемещения столика при рефокусировке позволяют оператору быстро опускать предметный столик при помощи рукоятки грубого перемещения, для замены образца, и точно возвращаться в фокус. Аналогичным образом, ограничиители перемещения конденсора избавляют оператора от необходимости вручную настраивать конденсор в фокус. Будучи однажды настроенным, такой ограничитель позволяет быстро менять образцы и так же быстро возвращать конденсор в заданную фокальную точку.

Корпуса современных инвертированных микроскопов намного прочнее и тяжелее, чем у их предшественников. Это значительно ослабляет вибрацию и обеспечивает долговременную стабильность при исследованиях образцов, а также при цифровой микрокиносъемке и микрофотосъемке в заданный интервал времени. В совокупности, новые эргономические качества инвертированных микроскопов позволили существенно снизить утомляемость оператора, связанную с длительной работой с микроскопом, и, в то же время, повысили эффективность и безопасность труда микроскопистов, проводящих бесчисленные часы в исследованиях тайн мироздания.

Вспомогательные эргономические устройства для микроскопов старых моделей

Сегодня многие производители выпускают целый ряд дополнительных устройств, расширяющих области использования микроскопов. В числе множества новых эргономичных дополнительных устройств предлагаются расширенные окулярные тубусы для бинокулярных насадок (рисунок 3), подлокотники, устройства подъема точки фокусировки взгляда, линзообразные микроматрицы для облегчения наблюдения образца (рисунки 9 и 10), цифровые проекционные экраны, удлинители корпуса типа «гармошка» (рисунок 8), оптические клинья и безокулярные цифровые системы визуализации изображения.

Расширенные окулярные тубусы (рисунки 1 и 3) значительно длиннее традиционных моделей и позволяют оператору отодвинуться от стола, сохраняя более устойчивую вертикальную позу во время длительных наблюдений. Длина предлагаемых окулярных тубусов достигает 90 миллиметров — идеальный размер для микроскопов, устанавливаемых вблизи механизмов, нагревательных платформ, паяльных станций или в вытяжных устройствах. Кроме того, такие удлиненные тубусы обеспечивают дополнительное, почти 2-кратное увеличение, что компенсирует уменьшение коэффициента увеличения, связанное с использованием объективов с большими рабочими расстояниями. Некоторые модели позволяют регулировать межзрачковое расстояние (до 90 миллиметров, что подходит ко всем пользователям) и сохраняют парфокальность, а также точность юстировки при любых рабочих углах наклона наблюдательных тубусов в пределах заданного диапазона.

Удобным и легко адаптируемым приспособлением является оптический клин, обеспечивающий дополнительные возможности регулировки высоты положения глаз. Он устанавливается между бинокулярной головкой и корпусом микроскопа; увеличивает углы наблюдения и создает дополнительный комфорт оператору. Оптический клин может использоваться совместно с гибкими адаптерами-расширителями корпуса (рисунки 1 и 3), для обеспечения большего диапазона регулировки высоты окуляров, что позволяет оператору работать в более естественной позе. Для изменения высоты адаптера используется фиксирующая рукоятка. Большинство устройств такого типа позволяют поворачивать наблюдательные тубусы из стороны в сторону, придавая микроскопу дополнительную функциональную гибкость.

Для подъема, опускания или наклона микроскопа в положение, соответствующее антропометрическим параметрам оператора, предлагаются позиционирующие пластины. Эти приспособления представляют собой регулируемую по высоте несущую пластину, которая позволяет оператору поднимать микроскоп на 1,5–4 дюйма, и приемные пластины, которые можно добавлять к несущей пластине для подъема микроскопа на еще бóльшую высоту. Опоры позиционирующих пластин регулируются по отдельности, что позволяет устанавливать микроскоп наклонно, и с высокой точностью обеспечивать соответствие высоты прибора углу наблюдения.

Рис. 9. Принадлежности для окуляров с расширенным межзрачковым расстоянием

Многие, из предлагаемых на рынке, вспомогательных устройств, предназначены для увеличения поля зрения и расстояния между глазом наблюдателя и микроскопом. Компания Vision Engineering представила на рынок новое эргономичное устройство под названием Isis (Айсис), созданное с использованием технологии линзообразной матрицы. Это устройство можно использовать с существующими микроскопами, установив его в стандартные окулярные тубусы (рисунок 9). Устройство увеличивает эффективное расстояние между глазами и окулярами до 38–40 мм, расширяет изображение на зрачке, благодаря чему оператор выполняет наблюдения в более естественной позе, свободно поворачивая голову в процессе исследований. Кроме того, производитель заявляет, что Isis снижает эффект «ряби» или «звездочек» в глазах, появляющихся в поле зрения при наблюдении образца в ярком освещении.

Метод линзообразной матрицы основывается на использовании вращающегося оптического диска, содержащего несколько миллионов микролинз (цилиндрических линз), совместное действие которых, при вращении диска с высокой скоростью, увеличивает глубину фокусировки и поле зрения (рисунок 10). Прозрачные диски диаметром около 15 сантиметров используются для улучшения наблюдения, как в проходящем, так и в отраженном свете. Размер каждой цилиндрической линзы — около 70 микрон, однако, при вращении диска со скоростью до 3500 об/мин, все вместе они создают равномерное изображение.

Рис. 10. Виртуальное изображение линзообразного диска

Более перспективное применение линзообразные матрицы нашли в микроскопах, визуализационные головки которых не имеют окуляров (рисунок 11). Впервые использованный со стереомикроскопами, этот метод заменяет линзообразную матрицу управляемым экраном, располагающимся в верхней части корпуса микроскопа и обеспечивающим широкий угол и большое расстояние обзора. Операторы, пользующиеся очками, могут легко наблюдать образец в течение длительных периодов времени, не испытывая неудобств, связанных с необходимостью повторной фокусировки, при работе без очков. Такие микроскопы созданы с учетом эргономических стандартов, — рукоятки контроля фокусировки, увеличения и освещенности располагаются низко, в основании, что облегчает эксплуатацию прибора.

Еще одна новая, расширяющая горизонты исследований, технология базируется на такой конструкции микроскопа, в которой вместо окуляров или линзообразных матриц используются устройства формирования изображений на ПЗС или КМОП-структурах, которые проецируют изображение на монитор компьютера, как уже упоминалось выше. Помимо того, что такая система легко реализуется на базе существующих приборов (с помощью цифровой камеры), безокулярные микроскопы комплектуются программными пакетами, облегчающими получение изображений и обеспечивающими хранение файлов в различных форматах, а также цифровую обработку изображений и микрокиносъемку в заданный интервал времени. Универсальность таких систем призвана снижать утомляемость и напряжение оператора, связанные с длительным использованием микроскопа, и повышать эффективность работы благодаря многофункциональному программному обеспечению.

Рис. 11. Микроскоп с линзообразной матрицей в окне просмотра

Важность правильной юстировки оптических компонентов микроскопа невозможно переоценить. Неадекватное освещение, искажения изображений за счет линзовых аберраций и дефектов оптики, неправильное использование фильтров и другие ошибки не только ухудшают изображения, но и увеличивают нагрузку на исследуемые образцы. Каждый оператор должен пройти всестороннее обучение основам работы и использования микроскопа, включая правила замены и центрировки ламп, юстировки оптических элементов, правильным методам фильтрации и получения изображений.

Профилактика

По меньшей мере, в одном сэр Дэвид Брюстер был абсолютно прав. Заглядывать в микроскоп вертикально сверху вниз — «наихудшая из всех позиций» для наблюдений. Его рекомендация относительно того, что микроскопист должен лежать на спине, вряд ли в полной мере осуществима, однако, по сути, правильна. Тело человека способно длительное время выдерживать неподвижное положение в том случае, когда это положение является естественным, т. е., может сохраняться без особого усилия и без изгиба. Для эффективной и продолжительной работы за микроскопом свободная поза просто необходима.

Не каждый пользователь в состоянии купить новый эргономичный микроскоп или рабочую станцию. В отношении рабочих станций, созданных на базе традиционных микроскопов, ключевым фактором является возможность их модификации в соответствии с потребностями или задачами конкретного пользователя, а не наоборот.

• Глаза: Окуляры должны располагаться непосредственно под глазами; глаза, при этом, должны смотреть вниз под углом 30 — 45 градусов к горизонтали; межокулярное расстояние бинокуляра должно обеспечивать комфортное сфокусированное наблюдение обоими глазами.
• Шея: Наклон головы и изгиб шеи должны быть, по-возможности, наименьшими, предпочтительно, не более 10–15 градусов к вертикали.
• Спина: Пользователь должен сидеть вертикально, слегка наклонив туловище вперед, так чтобы нижний отдел спины и лопатки опирались на спинку кресла и/или на подушку для опоры поясницы. Длительное пребывание в сидячем положении создает чрезмерную нагрузку на нижний отдел спины; эту нагрузку можно снизить при помощи соответствующей опоры.
• Руки/запястья: Плечо должно быть перпендикулярно полу, локти должны располагаться близко к туловищу (не выставлены в разные стороны и не впритык к корпусу), предплечья должны быть параллельны полу, а запястья — распрямлены.
• Ноги: Ступни должны прочно опираться на пол или подножку; давление кресла на внутренние поверхности бедер должно быть равномерным.

• Контролируйте себя во время работы с микроскопом, следите за правильной осанкой и положением корпуса. Сидя, старайтесь сохранять естественный изгиб нижней части спины. При необходимости, используйте дополнительную поясничную опору.
• Если подножка лабораторного стула расположена слишком низко, поднимите ее так, чтобы нижний отдел спины опирался на спинку кресла. Ниша для ног в лабораторном столе часто используется для хранения редко используемого оборудования и дополнительных источников питания. Освободите эту нишу, чтобы ногам ничто не мешало, когда Вы сидите за столом.
• Глядя в микроскоп, не наклоняйтесь вперед. Вместо этого отрегулируйте положение стула, рабочей станции и микроскопа так, чтобы спина оставалась прямой, а голова — в вертикальном положении. Окуляры должны находиться на одной линии с краем стола, либо даже выступать за нее.
• В том случае, когда микроскоп располагается слишком низко — поднимите его, подложив под него книгу, или модернизируйте с помощью ОЕМ принадлежностей или дополнительных приспособлений, имеющихся на рынке, так, чтобы при работе не приходилось наклоняться вперед. Если устройство подъема уровня фокусировки взгляда не входит в комплект поставки микроскопа, используйте установочное устройство с тремя кольцами для наклона микроскопа, так чтобы выставить окуляры наиболее подходящим углом. Для длительного использования, лучше приобрести соответствующие приспособления у поставщиков OEM оборудования или подходящую стойку из имеющихся на рынке, или заказать у кого-либо из местных производителей соответствующую конструкцию.
• Отрегулируйте высоту микроскопа, стола или стула, чтобы не приходилось изгибать или вытягивать шею, либо выдвигать вперед подбородок. Работая стоя, необходимо класть под ноги предохраняющие от утомления маты, чтобы облегчить нагрузку на ноги и нижний отдел спины.
• Проверьте наклон и высоту сиденья — необходимо поддерживать равномерное давление на спину оператора и поверхность бедер. По возможности, для сохранения оптимального положения, используйте подножку промышленного изготовления. Это позволит оператору наклоняться вперед, не изгибая шею, спину и плечи.
• Установите мягкие накладки на ребра рабочих или лабораторных столов — во избежание контактного напряжения в руках. Длительное манипулирование органами фокусировки и управления предметным столиком без правильной опоры рук, может вызвать утомление от статической нагрузки, уменьшить которое можно при помощи соответствующей опоры, например, наклонных подлокотников с мягкой набивкой. В том случае, когда это позволяет сделать геометрия помещения, используйте рабочие столы с вырезом, либо лабораторные столы с углублением в столешнице — это позволит более эффективно распределить и использовать вспомогательное оборудование, необходимое для выполнения наблюдений и манипуляций.
• Проверьте правильность конфигурации оптического пути, настройку и работу источника освещения. Отрегулируйте межзрачковое расстояние, выполните диоптрийную настройку окуляров, проверьте парфокальность. Окуляры должны находиться примерно на одинаковом расстоянии от глаз наблюдателя, а не один ближе другого. Точки фокусировки взгляда должны находиться не только достаточно высоко, чтобы поле зрения было целиком заполнено, но и на достаточном расстоянии, чтобы ресницы не соприкасались с окулярами. Если окуляры недостаточно сфокусированы, глаза пытаются компенсировать этот недостаток, что ведет к сильному зрительному утомлению и головным болям. Используйте план- скорректированные объективы, формирующие плоские поля изображения. Микроскопы со значительной кривизной поля трудно использовать, в особенности, в течение продолжительных периодов времени, когда оператор вынужден непрерывно подстраивать фокусировку, чтобы исследовать все поле зрения. Слишком большая интенсивность источника излучения может создавать некомфортно высокие уровни освещенности и контрастности, что легко устранить, должным образом отрегулировав напряжение питания лампы и апертуру конденсора. Все перечисленные факторы являются основной причиной перенапряжения зрения.
• Операторы, постоянно носящие очки могут настроить окуляры в зависимости от степени близорукости или дальнозоркости. Однако, при серьезных нарушениях зрения, следует обратиться к соответствующему специалисту, за консультацией по возможности длительной работы с микроскопом. Простая диоптрийная настройка не может скорректировать астигматизм и некоторые другие, более серьезные нарушения зрения. В тяжелых случаях астигматизма и плохой координации глаз, оператору, вместо окуляров, может потребоваться цифровое видеооборудование и компьютерный монитор или телевизионный экран.
• Проверьте лабораторные условия на предмет чрезмерной яркости и отражений, создаваемых верхним люминесцентным освещением, и отрегулируйте наружное и внутреннее освещение микроскопа, чтобы компенсировать эти помехи.
• Другие факторы окружающей среды, например, температура, влажность, потоки воздуха, вентиляция, избыточный шум и уровни окружающего освещения также влияют на комфорт и утомляемость оператора, в особенности, в течение длительных периодов времени. По возможности, отрегулируйте эти параметры, чтобы сделать лабораторные условия максимально комфортными. Номинальная рабочая температура составляет от 19 до 23 градусов Цельсия (66–73 градуса по Фаренгейту), при средней относительной влажности 40–60 процентов. Низкая влажность вызывает сухость в глазах, и, соответственно, усиливает перенапряжение зрения.
• Для снижения утомляемости необходимы ежечасные перерывы длительностью 5–10 минут, в особенности, тем операторам, которые работают за микроскопом посменно, по шесть-восемь часов. Периодический отдых для глаз, шеи и плеч позволяет операторам работать в течение продолжительного времени, не страдая от нарушений стрессового характера. Упражнения с наклонами, сгибаниями, вращениями, вытягиваниями и растяжками, во время таких перерывов, часто помогают снять напряжение и благотворно влияют на долгосрочное здоровье микроскопистов. Некоторые компании внедрили в повседневную практику программу физических упражнений во время коротких перерывов в работе. Альтернативным способом снижения усталости является регулярное чередование работы с микроскопом и выполнения других обязанностей.

Оценивая необходимую модификацию рабочей станции, следует принимать во внимание количество времени, проводимое за ней микроскопистом. Минимальное требование ко всем рабочим станциям, за которыми работают сидя, — хорошее место для сидения, с регулируемым креслом и, при необходимости, подножкой; рабочие станции, за которыми работают стоя, должны комплектоваться предохраняющими от утомления матами. Кресло должно иметь регулируемое пневматическое сиденье со скошенным краем («водопад»), регулируемую по высоте и наклону спинку, регулируемые по высоте подлокотники и основание в виде пятилучевой звезды на колесиках.

Для некоторых рабочих станций может быть уместна подножка. Она должна обеспечивать устойчивость и прочный контакт с полом; текстура поверхности должна предохранять ступни от соскальзывания. Подножка должна легко регулироваться под пользователей различного роста и иметь угол наклона около 10 градусов. Пальцы ног должны располагаться выше пяток, позволяя растягиваться икроножным мышцам.

Дополнительные рекомендации с учетом продолжительности ежедневной работы с микроскопом.

1–2 часа в день

• Адекватный зазор (минимум 2 дюйма) между бедрами и столешницей, свободная ниша для ног.

2–4 часа в день

• Легкий наклон микроскопа вперед, либо использование клиньев, расширителей и/или устройств регулировки уровня фокусировки взгляда.
• Правильная опора для рук, позволяющая держать конечности близко к туловищу, располагая предплечья параллельно полу, с опорой на столешницу. Использование подлокотников для микроскопов старых моделей с высоким расположением органов управления.
• Мягкие накладки на ребра рабочих или лабораторных столов — во избежание контактного напряжения в руках.

4–6 часов в день

• По возможности, оснащение микроскопа регулируемыми окулярами.
• Если более половины общего времени работы с микроскопом затрачивается на вращение рукояток грубой и тонкой фокусировки одновременно с изменением коэффициента увеличения, необходимо установить моторизированные механизмы фокусировки и смены объектива в револьвере.

6 и более часов в день

• Регулируемые окуляры и эргономично расположенные органы управления микроскопа.
• Электрический привод механизмов фокусировки и поворота револьвера объективов. Если позволяет конструкция — механизированное управление апертурной диафрагмой конденсора, интенсивностью освещения и светоделителями.
• Видеомонитор или телевизионный экран для исследований повторяющихся образцов (монитор должен располагаться в основном поле зрения оператора).
• Облегченная регулировка рабочих поверхностей — рабочего стола, угла основания подлокотника, уровня фокусировки взгяда (обязательно для многопользовательской рабочей станции).

Немаловажное значение имеет общая эргономика рабочего помещения. Снижение утомляемости за счет уменьшения или полного исключения повторяющихся заданий и микроперерывы (20–180 секунд через 10–15 минут работы). Немного постойте и потянитесь, сфокусируйте взгляд на удаленном предмете. Часто используемые предметы должны находиться достаточно близко (как правило, на расстоянии 9–19 дюймов), чтобы исключить излишние напряжения. Реже используемые предметы могут располагаться на расстоянии 9–25 дюймов.

Заключение

Управление США по охране труда и промышленной гигиене (OSHA) продолжает разрабатывать стандарты, требующие от работодателей оценки факторов эргономического риска, которым подвергаются работники основных промышленных профессий. По оценке правительственной организации, при внедрении, новые стандарты позволят предпринимателям ежегодно экономить 9,1 миллиарда долларов в течение 10-и последующих лет, и будут способствовать предотвращению 460 000 зарегистрированных случае мышечно-скелетных нарушений (МСН) в год (вероятнее всего, больше, если учесть незарегистрированные случаи).

Одна из задач руководителей OSHA состоит в том, чтобы основная информация о наиболее часто встречающихся МСН, факторах риска и о важности своевременного информирования о возникновении симптомов, была доведена до работников, проводящих значительную часть своего рабочего дня за микроскопом. Хотя сегодня производители микроскопов и выполняют многие эргономические требования, все же, в эксплуатации еще находится значительное количество неудовлетворительно оборудованных микроскопов, которые не обеспечивают работникам должный комфорт и не способствуют сокращению числа заболеваний. Со временем эти микроскопы будут заменены современными эргономичными вариантами, а пока работодатели должны озаботиться возможными медицинскими проблемами, которые могут возникнуть вследствие длительной работы с микроскопом. Если выполняемая работа включает в себя один или более из известных пяти факторов эргономического риска, а именно: повторяемость, перенапряжение, неудобные позы, контактное напряжение и вибрацию, необходимо изменить условия труда. На время, проблему использования устаревших приборов помогут решить имеющиеся на рынке дополнительные приспособления для широкого спектра микроскопов. Однако, конечным результатом должен быть переход на микроскопы, разработанные с учетом оптимизации безопасности и комфорта оператора и, одновременно с этим, обладающие современными характеристиками в области оптического качества и функциональности.