18321151167
18321151167
當前所在位置： >> 新聞資訊
| 顯微鏡人體工程學 | ||||||||||||||||||||||
| 發布時間:2018-08-22 15:28:29 | 瀏覽次數： | ||||||||||||||||||||||
顯微鏡人體工程學 在走進一個繁忙的實驗室時，看到顯微鏡放置在桌上，以奇怪的角度傾斜，并以其他方式不穩定地支撐在各種位置以適應用戶。自17世紀早期發明以來，顯微鏡經歷了顯著的發展，但大多數新的發展和改進都在對比度增強配件和顯微鏡光學組件領域。
雖然可用性問題在過去的400年中已經成為光學性能的重頭戲，但它們并未被顯微鏡專家所完全忽視。早在1830年代，戴維布魯斯特爵士在他的“光學論”中就指出：“觀察者水平放置在背部時，顯微觀察的最佳位置......所有位置中最糟糕的是我們垂直向下看的位置“。不幸的是，布魯斯特爵士的建議從未在顯微鏡設計中得到充分利用，坐在或站在儀器上成為現狀。 雖然傳統的顯微鏡設計不一定是短期使用的問題，但長期的會議歷來給使用這些儀器的科學家和技術人員造成了問題，使得它們在字面上確實是一種痛苦。預計顯微鏡科學家將受益于更多的科學，許多人多年來為此付出了身體不適，有時甚至是永久性傷害。 美國勞工部職業安全與健康管理局（OSHA）發現，“顯微鏡的工作對視覺系統和肌肉骨骼系統都造成了壓力，操作人員被迫進入一個不尋常的嚴格位置，頭部或身體，他們經常被迫承擔一種笨拙的工作姿勢，例如頭部彎曲在眼管上，身體的上部向前彎曲，手伸向高處以進行聚焦控制，或者手腕彎曲一個不自然的位置“。 一旦在二十世紀的顯微鏡中出現了奇特而神秘的科學設備，在地質學，生物學和醫學實驗室以及制造用于計算機和消費電子行業的電子元件和集成電路的工廠中變得很普遍。隨著顯微鏡的使用增加，對可用性的擔憂也在增加。在二十世紀八十年代和九十年代，顯微鏡制造商開始在他們的儀器中引入人體工程學特征，使他們更安全，更舒適地使用長時間（一天最多六至八小時）。 圖1所示是1980年代奧林巴斯SZ60立體顯微鏡，配備了幾個售后市場人體工程學配件。為了簡化操作員的姿勢，顯微鏡配備了一套擴展的眼管（同樣參見圖3和圖4），一個光學楔使觀察管更靠近水平角，還有一個靈活的適配器，可讓個人用戶調節顯微鏡的高度。靠近顯微鏡的是一對傾斜的扶手，無需從實驗室工作臺上拆下臂來調整顯微鏡。SZ60的設計是在立體顯微鏡對焦控制裝置安裝在機架高處并需要大量前臂運動來持續調節對焦的時期。此外，通過在顯微鏡主體的中心部分旋轉大的滾花環來改變放大率。這個環包含幾對增加或減少放大倍數的伽利略望遠鏡。長時間操作顯微鏡需要不斷改變對焦水平和放大因子，這兩者的控制距離桌面有很大的距離。數碼攝像機系統通過售后適配器連接到顯微鏡。使用相機操作顯微鏡，操作人員可以將圖像合成并聚焦在計算機顯示器上，而不是通過顯微鏡目鏡，從而有可能減少眼睛疲勞。長時間操作顯微鏡需要不斷改變對焦水平和放大因子，這兩者的控制距離桌面有很大的距離。數碼攝像機系統通過售后適配器連接到顯微鏡。使用相機操作顯微鏡，操作人員可以將圖像合成并聚焦在計算機顯示器上，而不是通過顯微鏡目鏡，從而有可能減少眼睛疲勞。長時間操作顯微鏡需要不斷改變對焦水平和放大因子，這兩者的控制距離桌面有很大的距離。數碼攝像機系統通過售后適配器連接到顯微鏡。使用相機操作顯微鏡，操作人員可以將圖像合成并聚焦在計算機顯示器上，而不是通過顯微鏡目鏡，從而有可能減少眼睛疲勞。 基本的人體工程學 人體工程學關注于找到人與他們所做事情，他們使用的物體以及他們居住，工作，旅行和玩耍的環境背景之間的更好的適應。 人體工程學的科學是人體解剖學，生物力學和生物學對物體，系統和環境設計的研究和應用。也被稱為人類工程學或人為因素，它是一個相對較新的科學分支，成立于1949年，二戰期間由于新技術的發展而被拋棄。在整個這段時間內，很明顯的是，為了安全有效地使用新技術和產品，需要考慮到人為和環境因素。在過去的50年中，人體工程學已廣泛應用于從工廠工作和信息系統到家庭，運動和休閑等幾乎所有生活領域。 在工作場所，人體工程學的目標是提高效率，質量和工作滿意度，使日常工作和重復工作更加舒適和便于執行。這通過降低疲勞因素和減少人為錯誤來減輕身心壓力。在一些工作中，特別是在核工業和交通運輸（例如空中交通管制）中，人為錯誤的代價可能是災難性的，有數百人受傷或死亡，或導致廣泛的環境災難。
顯微鏡操作員
|
|
解剖 位置 |
員工 百分比 |
|---|---|
| 頸部 | 50-60 |
| 護肩 | 65-70 |
| 返回（總計） | 70-80 |
| 后腰 | 65-70 |
| 下臂 | 65-70 |
| 手腕 | 40-60 |
| 手和手指 | 40-50 |
| 腿腳 | 20-35 |
| 眼睛疲勞 | 20-50 |
| 頭痛 |
60-80
|
表格1
然而，絕大多數工作是受到主要影響，受到不適，受傷或徹底失能的個體工人，被歸類為與工作有關的肌肉骨骼疾病（MSD或 WMSD）。MSD是影響肌肉，神經，肌腱，韌帶，關節，軟骨和/或脊椎盤的醫學狀況。MSD由許多名稱（和首字母縮寫詞）引用。術語包括重復性應變損傷和重復性壓力損傷（RSI），累積性創傷性疾病（CTD））和過度使用綜合癥，盡管這些都是總括性術語，并沒有特別提到任何MSD。特定MSD的一些例子是腕管綜合癥，肌腱炎，神經節囊腫和腰背痛。MSD的一般警告標志是疲勞，僵硬，持續性燒灼感或疼痛，協調性降低以及手部握力減弱。
許多研究已經確定了最有可能導致或促成MSD的以下人體工程學危險因素：力，重復，笨拙姿勢，靜態姿勢，振動，接觸應力和低溫。在這些風險因素中，強迫（特別是強力勞動），重復和尷尬的姿勢通常與嚴重MSD的發生有關。
暴露于一種符合人體工程學的風險因素可能足以導致或促成MSD。大多數情況下，符合人體工程學的風險因素會相互作用而產生危害。具有多個風險因素的工作更有可能導致MSD，這取決于每個因素的持續時間，頻率和/或暴露程度。考慮到人體工程學危險因素是因為它們對MSD造成或有貢獻的綜合效應以及它們的個體效應，這一點很重要。
在過去的幾十年中，人體工程學已經成為工作場所日益重要的話題。工人的體力與其工作的體力需求之間的不匹配可能導致MSD。在美國，每年有180萬名工人報告與工作有關的MSD，如腕管綜合癥，肌腱炎和背部受傷。大約60萬MSD嚴重到足以讓工作休息時間恢復，有時甚至需要手術干預。有證據表明每年還有180萬MSD沒有報道。
據估計，MSD每年的花費高達500億美元。雇主只需支付150至180億美元的工傷補償費; MSD相關索賠花在工人賠償上的每三美元中就有一美元。這不包括花在醫療上的數十億美元以及與工傷有關的隱藏費用。最近報道的MSD增加表明，雇主應該警惕創造有益于健康和高生產力的工作環境。
顯微鏡人體工程學
人體是一個生物力學的奇跡，適應各種各樣的姿勢和活動。一個健康，維護良好的機構的關鍵詞是“活動”。當人體不斷移動或改變位置時，人體的功能處于最佳狀態。
坐或站立數小時，彎曲顯微鏡目鏡不是一個適應身體的活動。顯微鏡的工作需要將頭部和手臂保持在向前的位置，并且朝向顯微鏡傾斜的圓肩，這種姿勢可以刺激軟組織，如肌肉，韌帶和椎間盤。如果腳放在許多實驗室凳子上常見的環形腳踏板上，則位置會進一步放大。
姿勢不佳和定位不當是MSDs的主要危險因素，可能影響全職的顯微鏡檢查者，他們經常會對頸部，手腕，背部，肩膀和手臂感到疼痛或受傷。長期使用顯微鏡也會記錄眼睛疲勞，腿部和腳部不適。在半導體行業中，第二個與工作有關的醫療問題的主要原因是在顯微鏡技術人員身上發現的，僅存在維修人員，而這些人員通常傷害率很高。一項針對顯微鏡用戶的細胞技術專家的區域調查發現，略高于70％的人表示有頸部，肩部或上背部癥狀，而56％的人出現手部和腕部癥狀。
其他研究顯示，所有領域的顯微鏡專家中約80％已經經歷與工作有關的肌肉骨骼疼痛，并且20％因為與顯微鏡使用有關的醫療問題而錯過了工作。細胞技術專家的5到10年相當高的退出率部分歸因于長時間通過顯微鏡檢查標本所造成的身體不適。表1列出了文獻報道的與長期顯微鏡使用有關的醫療投訴的百分比范圍。大部分報道的問題發生在頸部，背部，肩膀和手臂，顯微鏡者的比例較小，報告手腕，手，腿，腳和眼睛不適或受傷。
許多這些條件可以避免或至少減輕。杜克大學醫學中心在20世紀90年代進行的兩項研究表明，使用新的符合人體工程學設計的顯微鏡，甚至修改傳統顯微鏡以更好地適應使用者時，人們會感到更少不適。無論哪種情況，適應性都是提高舒適度的關鍵。可以適應個人用戶的顯微鏡，而不是強迫用戶適應顯微鏡，更舒適并且造成更少的問題。
被認為是造成這些問題的因素是頭部傾斜度高達45度，上背部傾斜角度高達30度，胳膊和手的定位很難以及重復運動。一個不適合工作的工作站，需要一位顯微鏡工作人員長時間坐在難以置信的位置，也會導致疲勞和MSD。
使用傳統顯微鏡的主要人體工程學因素是觀察標本要求使用者保持彎曲的頸部姿勢，而手必須保持在相對固定的位置。從生物力學的角度來看，即使與垂直方向保持30度的輕微傾斜，也會產生顯著的肌肉收縮，肌肉疲勞和疼痛。此外，已有文獻證明，當頸部過度伸展達到這個量時，可能會發生緊縮的神經。手部的重復運動以及手臂在硬表面上的接觸應力會導致疼痛和神經受壓，從而導致重復性壓力損傷和/或腕管綜合癥。
最近的研究表明，為了允許更加中性的直立工作姿態，光路（從目鏡到被觀察樣本的距離）應在45到55厘米（18到21.5英寸）的范圍內。目鏡的角度不應超過桌面水平面30度（圖2）。然而，大多數老式顯微鏡的光路長度（25至30厘米或10至12英寸）要短得多，目鏡在水平方向上傾斜60度。
這種配置給用戶帶來了困境。如果將顯微鏡抬高到足以防止頸部彎曲的高度，則用戶被迫將手腕彎曲到不自然的位置。如果將顯微鏡放下以使臺架處于更加中立的位置，前臂與地面平行，則頸部被迫彎曲。大多數工作者通過在兩種極端姿勢之間找到一些“快樂媒介”來彌補這一點，導致頸部，肩膀，前臂，手腕和手部不舒服。
對于顯微鏡操作者來說，眼睛疲勞可能是另一個主要問題，特別是如果他們由于近視或遠視或散光而導致視力不佳。在大多數顯微鏡目鏡上提供的屈光度調整可用于補償較小的焦點問題（近視和遠視），但具有中度至重度散光的顯微鏡專家應在通過目鏡觀察標本時戴上眼鏡。為了適應用眼鏡觀察所需的更長的眼點，制造商提供了專用的高眼點目鏡。通過使用在計算機監視器或電視屏幕上顯示標本的攝像機系統，可以緩解在長時間使用顯微鏡時產生的許多眼睛疲勞問題。事實上，許多未來的顯微鏡設計可能完全消除目鏡，取而代之的是CCD或CMOS圖像傳感器用于經典觀察管。數字成像芯片將與精密的軟件分析軟件包相結合，該軟件包可控制圖像采集和存儲，數字處理以及其他功能，如延時電影攝影和實時視頻電影。
確保顯微鏡圖像盡可能明亮，銳利和清晰，也有助于減少眼睛疲勞和相關的頭痛。培訓操作員正確對準顯微鏡燈和光路以優化圖像質量非常重要。無論通過目鏡或計算機顯示器觀察圖像，情況都是如此。許多較新的顯微鏡通過使用帶有較大視場光闌的目鏡來擴展視場。結合具有更高數值孔徑值，更好的像差校正和更長的工作距離的目標，所制作的圖像顯示出大量標本細節，精致清晰，邊緣至邊緣平坦。這些因素減輕了視覺搜索微小標本細節的負擔，
一些公司現在生產適配器，允許修改傳統顯微鏡以更好地適應個人用戶（圖1至4）。車身管延長件可以增加目鏡和舞臺控制器之間的距離，而光學楔可以提供更大的可調角度范圍，介于30到80度之間。售后顯微鏡支架允許升高和旋轉儀器以增加舒適度。
顯微鏡制造商最近解決顯微鏡可用性問題的一個解決方案是將人體工程學特征融入到現代設計中。雖然這些模型在絕大多數實驗室首次開發時都昂貴，但人體工程學功能正日益成為所有價格范圍內新型顯微鏡模型的標準。
在杜克大學進行的另一項研究與一群使用傳統顯微鏡進行工作的細胞技術專家一起檢查了新的人體工程學設計，并對使用該設備有各種各樣的抱怨。這項研究取代了工作人員使用的傳統蔡司模型顯微鏡，具有現代人體工學設計的實驗室顯微鏡，具有傾斜和伸縮頭，可選的眼睛水平立管，單手對焦控制和在線聚焦。切換到人體工程學設計后，用戶在頸部和肩部區域顯著更舒適，表明重新設計具有姿勢和易于操作的顯微鏡將有助于減少與長時間使用相關的不適。該研究還表明，眼睛疲勞癥狀和中后部不適減少，盡管不具有統計學意義的程度。通過在顯微鏡上安裝數字攝像機，可以很容易地消除或減輕眼睛疲勞，該攝像機可以在電視屏幕或計算機顯示器上顯示標本圖像。如前所述，這允許有眼科問題的操作者，如近視和散光，在檢查標本時舒適地佩戴眼鏡。
新的顯微鏡設計
顯微鏡制造商一直在加快人體工程學發展的步伐，采用最新技術的新設計，以緩解操作員疲勞，減少壓力水平和相關的健康問題。顯微鏡可大致分為四類：立體顯微鏡，直立式復合顯微鏡，反射光顯微鏡和倒置顯微鏡。每個類都是為特定類型的觀察而設計的，并且每個類都有其獨特的人體工程學要求，盡管有許多共享屬性。最重要的功能是操作員控制，姿勢邊界，眼睛水平調整，舞臺布置，儀器主體和支架剛度以及樣本處理。所有這些規格將在下面的章節中詳細討論。
立體顯微鏡
立體顯微鏡是顯微鏡市場中最大的部分，占顯微鏡總銷售額的50％左右，是許多新型人體工程學功能的重點。每年有超過20,000種這些無處不在和流行的樂器出售給教育工作者，研究人員和工業制造商。傳統上，體視顯微鏡的構造是將身體和眼管安裝在長柱上，以便檢查和操作各種尺寸的標本。老式體視顯微鏡中的眼睛管固定在適當的位置，通常與水平工作臺成45至60度角，聚焦旋鈕安裝在靠近支柱架的身體上方。這種設計具有許多重大的人體工程學缺陷，并且多年來已經對操作者創傷產生了重大影響。
立體顯微鏡設計的最新進展解決了制造商面臨的許多人體工程學問題，這些制造商聘請了大量技術人員，他們花費很長時間用這些常用顯微鏡檢查和操作標本。主要集中在目鏡管傾斜角度和管子相對于實驗室臺面的高度上。傾斜角度在當前的顯微鏡設計中進行了修改，包括低視角和傾斜管，提供多種調節以適應跨越身體尺寸和高度范圍的操作人員的需求（圖2至圖4）。這些重新設計的眼管無論顯微鏡專家是坐著還是站立都可以舒適地觀察，并且可以利用眼睛水平立管，中間管，和攝影端口，不會影響操作員的舒適度。現代立體顯微鏡觀察端口與高視點，屈光度調整和大視野數字相結合，在人體工程學設計方面取得了重大進展，并以更少的醫療事故提高了效率。
最近的立體顯微鏡設計融入了另一種人體工程學功能，包括降低聚焦旋鈕的位置，以確保快速，準確和輕松地對準標本。位于操作員觸手可及的范圍內，降低調焦旋鈕消除了在調整顯微鏡焦距的同時扭動肩膀的需要。該功能單獨顯著改善了立體顯微鏡的操作，特別是對于必須檢查需要不斷調整焦點的大型復雜物體的技術人員。
圖5展示了奧林巴斯SZX設計的最新型立體顯微鏡。該儀器具有降低的對焦旋鈕，眼睛水平立管中間件和符合人體工程學的傾斜目鏡管，以提高用戶的舒適度并減少與顯微鏡操作相關的疲勞和壓力。此顯微鏡還有許多配件，包括符合人體工程學的1x物鏡，可以讓操作人員控制眼睛的水平位置，以及擴展的目鏡管，進一步修改視角。目鏡的屈光度范圍可調，高眼點可以減輕佩戴眼鏡的負擔，同時在顯微鏡下觀察標本。
全新符合人體工程學的輔助物鏡專為立體顯微鏡設計，通過允許操作員自由調節焦距以符合座位要求，有助于建立正確的眼睛水平位置。具有多種照明功能的流線型顯微鏡基座還使操作員能夠在將手臂放在自然位置的同時操作標本。更長的工作距離物鏡提供出色的像差校正，高數值孔徑和改善的光透射，進一步提高了操作員的舒適度并減少疲勞。
傳統的直立式復合顯微鏡
在立體顯微鏡之后，直立式復合顯微鏡占據了最大的市場份額，并且每年都以成千上萬的價格出售。這些顯微鏡的設計也受到了制造商在人體工程學方面的重視。新功能列表中包括單手舞臺和對焦控制，最佳眼睛水平定位（圖2），低調舞臺和剛體儀表標準，這些都為操作員在檢查標本時提供無張力姿勢作出了貢獻。
也許新復合顯微鏡設計的最重要特征是將舞臺平移和聚焦控制旋鈕定位在與操作員等距的配置中（圖6）。這允許手放在桌面上舒適地放松。另外，操作員不再需要扭動肩膀同時操縱舞臺和對焦控制，大大減少了與長期觀察相關的應變量。其他常用的顯微鏡控制裝置，例如視場光闌，光強度電位計和自動照明顯微攝影預設開關，位于顯微鏡基座的前部，位于桌面高度，操作員可輕松到達（詳情見圖6） 。按鈕式過濾器接合桿也位于主控制器附近，以進一步提高操作簡便性。許多顯微鏡都配備了一個重新對焦擋塊，可以快速更換樣品并立即返回焦點。此外，粗調張力控制裝置可以讓操作者定制z方向舞臺轉換的動作，以適應個人喜好。一些顯微鏡還提供可拆卸的精細調焦旋鈕，可以安裝在儀器的任意一側以適應操作者的偏好，并且有些旋鈕涂有涂層以增強牽引力，并且只需一根手指即可輕松操作。粗略的張力控制允許操作員定制z方向舞臺翻譯的動作以適應個人喜好。一些顯微鏡還提供可拆卸的精細調焦旋鈕，可以安裝在儀器的任意一側以適應操作者的偏好，并且有些旋鈕涂有涂層以增強牽引力，并且只需一根手指即可輕松操作。粗略的張力控制允許操作員定制z方向舞臺翻譯的動作以適應個人喜好。一些顯微鏡還提供可拆卸的精細調焦旋鈕，可以安裝在儀器的任意一側以適應操作者的偏好，并且有些旋鈕涂有涂層以增強牽引力，并且只需一根手指即可輕松操作。
在最近的儀器設計中，降低的平臺組件的高度范圍從大約五英寸到八英寸，遠遠低于以前的顯微鏡。許多設備還采用節省空間的雙滑輪或滑輪和導桿系統，以取代較舊的齒條齒輪機構來管理舞臺運動。有些型號的對焦調節功能可以轉換鼻托，而不是整個舞臺，以保持舞臺高度不變，減少移動舞臺或更換標本所需的前臂移動量。更先進的設計消除了舞臺側面的x方向導軌的突出，從而減少了對焦動作的干擾。現代舞臺的旋轉運動通常超過200度，有些甚至可以實現超過250度的顯微鏡光軸旋轉。任何花費時間為電影或數字成像拍攝圖像進行拍攝的顯微鏡專家都會欣賞這一高級功能，這不僅可以節省時間，還可以消除大量的沮喪。
一些最新的顯微鏡設計中，目鏡管角度幾乎可以無限調節（圖2和圖4）。除了25到40度之間的傾斜范圍外，一些雙目鏡筒還有一個伸縮調節裝置，可以使目鏡在30-50毫米的范圍內前后移動，以適應操作人員的需要。顯微鏡可以安裝眼睛水平升降塊以增加目鏡管的高度，有些眼睛調節器，它們使用旋轉接頭來增加或減少相對于桌面的視點位置的高度（圖4）。其結果是，幾乎每一位顯微鏡專家，無論身材大小和身高如何，都可以直接進入目鏡而不會傾斜頭部，這在設計上有相當大的改進，可確保舒適的工作姿勢。即使經過幾個小時的觀察后姿勢不可避免地發生變化，也可以調整眼點以匹配新的位置并減少疲勞。在現代目鏡中易于調節屈光度和調節瞳距以減少操作者的不適感，某些型號的直徑減小的目鏡可幫助操作人員使用深眼眶進行觀察。
大多數新型顯微鏡設計采用了預先居中的照明器，可以快速更換燈泡，有些甚至具有預先居中的冷凝器。這些元件使操作員能夠專注于樣品觀察，同時以最少的中斷時間來重新配置顯微鏡出現故障后的顯微鏡。另外，有些目標是強度均衡，以減少在改變物鏡時調整照明強度的必要性，從而消除旋轉物鏡時暴露于光強度突然變化的不適。結合降低鼻子的設計還可以通過在更換物鏡時將手臂放在桌面上來減少操作員的疲勞。
現代顯微鏡在計算機輔助工程（CAE）的幫助下進行設計，以實現高抗振性和結構剛性，以確保這些儀器在峰值光學水平下工作。振動和基座變形導致圖像惡化，這在惡劣的顯微照片和/或數字圖像中表現出來。這也是微觀主義者意圖捕捉最佳圖像的疲勞和挫敗的主要原因。總而言之，當今直立式復合顯微鏡的全新人體工程學特征使得能夠以最小的壓力和疲勞在較長的時間內進行觀察，從而提高了顯微鏡的性能和效率。
反射光顯微鏡
在蓬勃發展的半導體行業中，工業反射光寬場和共聚焦顯微鏡越來越受到流程監控和質量控制工具的歡迎。在晶圓組裝工廠參加工作站監控的操作員通常每天花費高達八小時的時間來檢查集成電路的缺陷，不正確的掩膜對齊和工藝錯誤。這些顯微鏡的發展至關重要的是先進的光學系統，提供卓越的照明，更大的焦深，高度校正的物鏡和對比度增強的光調節器。這些儀器通常配備專門設計的專門用于快速操作不同尺寸晶圓的專門工作臺（圖7）。為了增加穩定性，
半導體行業采用了幾項標準（SEMI S2-93A和S8-95））為設計用于晶圓制造工廠的顯微鏡提供安全和人體工程學功能。這些儀器的要求之一是控制器和旋鈕位置低，靠近操作員，而眼點設置在合適的高度以便操作舒適。制造商設計的顯微鏡具有聚焦，照明和目標控制，位于基座下方，舞臺下方，直接位于操作員面前，或位于可方便定位的單獨鍵盤中。這些功能可最大限度地減少手部移動并實現“盲目”操作，從而減少尋找調節旋鈕或手動旋轉物鏡時的注意力。另外，大多數模型都將目鏡移動到顯微鏡上的靠近操作員的位置，允許更直立的坐姿。最新的顯微鏡配備傾斜式目鏡管，可在零點（水平）至45度范圍內連續調節傾斜角度，以便在最佳視點水平進行觀察。某些型號也有伸縮管，使操作員能夠將觀察位置移近或遠離顯微鏡主體，有些甚至還包括立式棱鏡。這些功能在操作人員必須檢查站立位置的晶片并因此受到更快速疲勞開始的情況下非常重要。某些型號也有伸縮管，使操作員能夠將觀察位置移近或遠離顯微鏡主體，有些甚至還包括立式棱鏡。這些功能在操作人員必須檢查站立位置的晶片并因此受到更快速疲勞開始的情況下非常重要。某些型號也有伸縮管，使操作員能夠將觀察位置移近或遠離顯微鏡主體，有些甚至還包括立式棱鏡。這些功能在操作人員必須檢查站立位置的晶片并因此受到更快速疲勞開始的情況下非常重要。
現代工業顯微鏡的設計也發生了階段性演變。許多功能定制晶圓和面具持有人直接連接到手動操作或機動階段或允許顯微鏡與晶圓裝載機接口。舞臺控制也是人體工程學考慮的焦點，許多半導體顯微鏡中的xy精細運動轉換器不隨舞臺移動。相反，它們放在靠近顯微鏡前端的較低位置，這樣操作者就可以在不抬起手臂的情況下控制運動。這些控件也位于焦點，照明和客觀旋轉按鈕附近，使得單手可以操作顯微鏡。此外，
其他功能，如電動鼻托，傾斜呼吸罩，遠程對焦手柄和緩動盤可簡化工業顯微鏡的操作。當旋轉物鏡時，高端型號具有照明消隱功能，以保護操作者的眼睛免受明亮的閃光。反射光共焦和寬視野顯微鏡上的遙控鍵盤現在可控制外延偏光鏡的旋轉，光圈光闌的開口尺寸，外觀/透光照明選擇，對焦，舞臺位置和觀察模式選擇。總之，這些符合人體工程學的考慮因素極大地提高了半導體檢測操作的效率，同時減少了與在顯微鏡上長時間使用相關的健康風險。
倒置顯微鏡
熒光顯微鏡和電生理學在生物醫學研究的前沿已經出現了過去十年的戲劇性轉變。在這方面，設計用于檢查和操縱培養細胞和組織的倒置顯微鏡同時獲得了人體工程學特征，以增加操作員的舒適度并減少疲勞。經常使用的控制元件，如焦點，照明強度，光路方向和平臺平移已移至這些儀器的前端，以提高操作效率，并將操作員的壓力和應變降至最低。
像其他現代設計一樣，倒置顯微鏡配備了可調節的目鏡管，使操作員能夠在相對于桌面的廣泛范圍內改變眼點高度。在許多顯微鏡上，這些管也可以旋轉超過90度的范圍，以增加標本檢查和操作的靈活性。其他觀察管配件包括輔助放大鏡和Bertrand鏡頭（用于相位對準），并且有些型號配備了光限制快門和內置照片標線片。
倒置顯微鏡上的臺階經過重新設計，可以為培養箱，大型培養皿，體外受精顯微操作系統，電生理附件和膜片鉗附件提供足夠的空間。翻譯手柄通常安裝有萬向接頭，以便在掃描標本時同時進行對焦操作。在舞臺下方，較大的鼻托間隙和革命握把使操作員能夠更快速，更高效地識別和旋轉物鏡。這些功能的結合有助于減少觀察期延長導致的操作員MSD投訴。
高端研究倒置顯微鏡常見的其他功能包括傾斜照明支柱，用于配件的螺紋安裝孔和冷凝器/舞臺重新對焦擋塊組合。在倒置顯微鏡上，支柱支撐長距離工作距離聚光鏡，通常用于明場，暗場，相位差和差分干涉對比度照明的鹵鎢燈罩。一些顯微鏡配備了一個可拆卸的支柱，也可以向后傾斜45度，以便安裝顯微操作設備或在不升高冷凝器的情況下更換樣品。這些功能減輕了復雜和重復性顯微鏡重新配置的負擔，并且與以前的型號相比，這是一個大大改進的人體工程學設計。重新對焦擋塊允許操作員快速消除粗略運動以更換標本并返回到確切的焦點。同樣，冷凝器 - 重新對焦擋塊無需操作員手動將冷凝器更換到正確的焦點位置。一旦設置好，塞子就可以快速切換標本，快速返回預設的冷凝器焦點。
目前倒置的顯微鏡機構現在比以前更為堅固和重量更大。這極大地減少了振動，并為樣本的檢查和操作以及時間推移電影攝影，數字成像和顯微攝影技術的使用提供了長期穩定性。在倒置顯微鏡上新的人體工程學功能對于緩解與顯微鏡長時間相關的疲勞有很大的關系，同時提高了花費無數小時來研究生命奧秘的顯微鏡的效率和健康。
適用于舊顯微鏡的售后人體工程學產品
許多設計用于增強顯微鏡可用性的售后市場產品現在可以從各種制造商處獲得。這一系列符合人體工程學設計的新型附加設備包括用于雙目觀察頭（圖3），扶手，眼睛高度擴展器，柱狀微陣列以擴展觀察標本（圖9和10），數字觀察屏幕，波紋管型身體延伸部分（圖8），光學楔子和無眼睛數字成像視頻系統。
延長的眼睛管（圖1和3）比傳統的模型長得多，并且使操作員能夠在長時間觀察期間保持更支持的中立姿勢的同時遠離工作臺。觀察管的長度可達90毫米，非常適合置于機器，加熱臺，焊接站或通風櫥附近的顯微鏡。此外，擴展管提供了幾乎2倍的附加放大倍數，這補償了伴隨長工作距離物鏡的放大功率下降。多種型號還提供更大的瞳孔間調節（可容納所有用戶的高達90毫米），并設計用于在觀察管的整個工作角度范圍內保持齊焦和真正的光學對準。
一個有用的和容易適應的產品是光楔，這增加了眼睛高度配置的靈活性。這種附件位于雙目頭和顯微鏡主體之間，以提供擴大的視角調整并增加操作員的舒適度。光楔可以連接到靈活的身體延伸適配器（圖1和3），以提供更廣泛的目鏡高度調節，從而使顯微鏡采取更加中立的姿勢。鎖定旋鈕用于改變適配器高度，并且這種類型的大多數單元允許觀察管從一側到另一側旋轉以增加顯微鏡配置的靈活性。
顯微鏡定位板也可用于將顯微鏡升高，降低或傾斜至符合操作員身體尺寸的人體工程學要求的位置。這些設備由一個可調節的底板組成，可使顯微鏡操作員將儀器高度提高到1.5至4英寸，并且可以添加堆疊板以獲得更高的高度。定位板上的各個腿是可調整的，以允許顯微鏡的傾斜，并提供關于儀器高度和視角的高度精確度。
越來越多的售后市場產品的目標是增加觀察者的視野和從觀察者的眼睛到顯微鏡的距離。利用透鏡陣列技術，Vision Engineering引入了一種稱為Isis的新型人體工學配件，可以通過插入標準觀察管（圖9）對現有顯微鏡進行改造。該產品將眼睛的有效距離從目鏡增加到大約38-40毫米，擴大了瞳孔圖像，并為操作者提供了更好的姿勢自由移動頭部。該制造商還聲稱，Isis減少了眼睛漂浮物的分散注意力，該漂浮物在視野中移動，并通過在明亮照明下觀察標本而變得更加突出。
透鏡陣列技術基于一個旋轉光盤，該光盤包含數百萬個微小的單個微透鏡（稱為微透鏡），當光盤以高轉速旋轉時（圖10），這些微透鏡共同作用以擴大聚焦深度和視場。透明圓盤的直徑約為15毫米，可以透射或反射模式使用，以增強觀察效果。每個單個微透鏡的尺寸大約為70微米，但當光盤以高達3500轉/分鐘的速度旋轉時，它們合并為一個光滑的圖像。
透鏡陣列技術的更高級應用表現在采用觀察頭代替目鏡的顯微鏡設計中（圖11）。首先應用于立體顯微鏡，這種方法取代了位于顯微鏡主體頂部的透鏡陣列驅動的屏幕，以允許操作者在視角和距離上具有寬闊的自由度。佩戴眼鏡的操作員可以很容易地長時間觀察標本，而不會因眼鏡被移除時重復對焦造成不適。這些顯微鏡在設計上也符合人體工程學標準，并具有聚焦，縮放和照明調節功能，這些調節裝置位于底座上，便于操作。
如前所述，另一種不需要目鏡或透鏡陣列的新技術取代CCD或CMOS圖像傳感器來捕獲并在計算機監視器上顯示圖像。雖然這種配置可以通過簡單添加數碼相機系統輕松實現，但無目鏡顯微鏡配備了有助于圖像捕獲的軟件包，并具有多種應用，如多種文件存儲格式，數字圖像處理軟件和延時電影攝影。這些系統的多功能性應該能夠緩解與長期使用顯微鏡相關的疲勞和壓力，并通過增強的軟件功能提高操作員的效率。
顯微鏡光學元件正確對準的重要性不能過大。照度不足，鏡頭偽像引起的圖像惡化，濾鏡使用不當以及其他錯誤不僅有助于降低圖像質量，還會增加成像樣本的應變。每個操作人員都應該接受徹底的正確使用顯微鏡的培訓，包括燈管更換和集中，光學對準，正確的過濾技術和圖像捕獲。
預防
一方面，大衛布魯斯特爵士絕對正確。通過顯微鏡垂直向下觀察是“觀測中最糟糕的位置”。他建議微觀主義者應該仰賴他們的背后可能不完全可行，但它確實捕捉到一個重要的事實。如果身體處于中立姿勢，身體可以長時間忍受靜止位置 - 這種姿勢可以在沒有協調努力或扭曲的情況下保持。中立的身體姿勢對于長時間在顯微鏡下高效有效地工作至關重要。
并非每個人都有能力購買新的符合人體工程學設計的顯微鏡或工作站。對于傳統的顯微鏡工作站來說，改進人體工程學的關鍵在于尋找方法來修改它們以適合用戶，而不是強迫用戶進入難以置信的位置。
以下是在使用顯微鏡時實現和保持中性身體姿勢的一些基本指導方針：
?眼睛 - 目鏡應該放在眼睛的正下方，眼睛向下看在水平面以下30到45度的角度; 應調整雙目目鏡的雙目距離以確保雙眼舒適對焦。
?頸部 - 頸部和頭部應盡可能彎曲，最好不要超過水平線10-15度。
?背部 - 個體應該直立，將整個身體稍向前傾斜，腰部和肩胛骨由椅子和/或腰部支撐墊支撐。長時間坐著會給腰背帶來不適的壓力，這可以在適當的支持下得到緩解。
?手臂/手腕 - 上臂應垂直于地面，肘部靠近身體（不翼或伸出），前臂平行于地面; 手腕應該是直的。
?腿部 - 腳應牢固地放在地板或腳踏板上，甚至椅子上的壓力也應該施加在大腿后部。
為了進一步減少人體工程學風險因素：
?培養姿勢意識。坐下時盡量保持腰部的自然曲線。必要時使用額外的腰部支撐。
?如果實驗室凳上的腳環太低，請將其抬起以保持靠背支撐的下背部。通常，實驗室工作臺腿井被用作很少使用的設備和額外用品的儲存設施。清理這個區域，使腿和腳在坐在工作臺上時不受阻礙。
?不要靠前看透過顯微鏡。相反，調整椅子，工作站或顯微鏡的位置以保持背部筆直且頭部直立。目鏡應符合甚至延伸到工作臺的邊緣。
?如果顯微鏡太低，請將書放在其下面或用原始設備制造商（OEM）或配件市場配件修改配置以使頭保持直立。如果顯微鏡的眼睛水平立管不易使用，請使用三環活頁夾使顯微鏡傾斜，以使目鏡以更合適的角度放置。對于長期的解決方案，無論是購買合適的OEM還是售后市場，或者有足夠用于本地構建的目的。
?調整顯微鏡，工作臺或椅子的高度，以避免彎曲或延伸頸部，或向下推動下巴。如果站立，操作人員應該在顯微鏡工作站安裝抗疲勞墊，以減輕腳，腿和腰部的負擔。
?檢查座椅平臺的傾斜度和高度，以保持大腿后部的均勻壓力。在可能的情況下，使用工業高度的腳凳以獲得更好的姿勢和位置。這允許操作者在臀部而不是頸部，背部和肩部向前彎曲。
?通過添加墊襯邊緣保護裝置，避免來自前臂上的前臂接觸壓力。長時間將手臂與工作臺分離（吊起）時，操作焦點和舞臺控制器可能會導致靜態負載疲勞，這可以通過適當的支撐（如軟墊和傾斜扶手）來降低。此外，如果實驗室布局允許，利用帶凹面頂部的切割工作臺或實驗室工作臺，操作員可以展開并更有效地使用顯微鏡觀察和操作所需的輔助設備。
?確保顯微鏡光學系統配置正確，照明光源對齊并表現最佳。調整目鏡瞳距，屈光度設置，并檢查parfocality。目鏡應該與觀察者的眼睛大致相同的距離，而不是一個比另一個更接近。眼點應該足夠低，以便視野完全被填滿，但要足夠遠以避免目鏡與睫毛接觸。如果目鏡沒有正確聚焦，眼睛往往會補償，這會導致頭痛和眼睛疲勞。購買產生平坦視場的計劃校正目標。具有顯著的場曲率的顯微鏡很難使用，特別是長時間使用，在此期間操作員必須不斷地重新調整樣本以檢查整個區域。過度的顯微鏡照明可能會導致令人不舒服的高亮度和對比度，通過適當調整燈電壓和聚光器光圈，可以輕松降低這些亮度和對比度。任何這些因素都可能是造成眼睛疲勞的原因之一。
?佩戴眼鏡的操作人員可以調整目鏡以適應近視和遠視，但那些情況更嚴重的人應該讓配鏡師確定是否適合使用顯微鏡延長觀察時間。目鏡屈光度的簡單調整不能矯正散光以及其他一些更嚴重的視覺困難。在極度散光和融合不足（眼睛協調不佳）的情況下，操作員可能需要數字視頻設備和電腦顯示器或電視屏幕的幫助來增強或更換目鏡。
?檢查實驗室環境中是否有來自頭頂熒光燈的過度眩光和反射，并調整外部和內部顯微鏡光線以補償此偽影。
?其他環境因素（如溫度，濕度，氣流，通風，過度噪音和環境照明等級）也會影響操作員的舒適度和疲勞，特別是在較長時間內。盡可能調整這些變量，使實驗室環境盡可能舒適。標稱溫度范圍在19至23攝氏度（66至73華氏度）之間，理想的相對濕度平均在40％至60％之間。低濕度條件會導致眼睛干澀，進一步加劇眼睛疲勞。
?定期從顯微鏡中斷，從每小時五分鐘到十分鐘不等，對于減少疲勞至關重要，特別是對于在顯微鏡工作臺上工作6到8小時的操作員而言尤其如此。眼睛，頸部和肩膀的周期性休息使得操作者可以長時間工作而不會出現與壓力有關的傷害。這些休息期間的彎曲，彎曲，旋轉，伸展和伸展運動通常有助于緩解壓力，并且將長期對運營商的健康大有裨益。事實上，一些公司在短暫的休息時間內實施了一項常規鍛煉計劃。用于緩解疲勞的另一種機制是定期混合其他職責，以縮短顯微鏡會話的時間。
評估工作站修改時應考慮顯微鏡專家在工作站上花費的時間。所有坐著的工作臺的最低要求是良好的座椅，必要時配有可調節的椅子和腳凳; 抗疲勞墊應該用于要求顯微鏡專家站立的工作站。椅子應該有一個帶有傾斜“水滴”邊緣的氣動可調節座板，可調節高度和角度的靠背，可調節高度的扶手以及帶腳輪的五角星形底座。
對于一些坐著的工作臺，腳凳可能是合適的。它應該提供與地面的穩定性和牢固接觸以及防止腳滑落的表面紋理。它應該容易調節以適應不同的用戶高度并具有大約10度的角度。腳趾應該在腳跟上方，讓小腿肌肉伸展。
基于顯微鏡每天花費的時間的其他建議：
1-2小時/日
?大腿和桌子之間有足夠的間隙（至少2英寸），或者腿部沒有障礙物。
2-4小時/日
?顯微鏡略微向前傾斜或使用楔子，延長線和/或眼睛水平調整。
?適當的手臂支撐，保持四肢靠近身體，前臂平行于地面，并擱在臺面上。對于位置較高的老式顯微鏡，使用扶手。
?用于工作站或工作臺面的填充邊緣可避免手臂接觸壓力。
4-6小時/日
?如果可能的話，應該安裝可調節的顯微鏡目鏡。
?如果顯微鏡總時間的一半以上用于旋轉粗調和細調旋鈕，同時改變放大系數（旋轉物鏡），則電動對焦調整和物鏡旋轉。
6小時（或更多）/日
?可調節的顯微鏡目鏡和人體工程學定位的顯微鏡控制。
?電動對焦和物鏡旋轉。如果配置允許，電源控制聚光器孔徑光闌，照明強度和分束器。
?用于檢查重復標本的視頻監視器或電視屏幕（監視器應放置在操作員的主視野內）。
?易于調整的工作表面變量，如工作臺高度，扶手底座角度，觀察眼睛高度和顯微鏡高度（在多用戶工作站環境中必不可少）。
顯微鏡工作者也可以從一般的工作場所人體工程學中受益。通過減少或消除高度重復的任務來減輕疲勞，并在10至15分鐘的工作間隔內進行20-180秒的微小休息。利用這段時間站立和/或伸展，并讓眼睛遠離焦點。必須經常訪問的對象應該保持足夠近以避免必須拉伸和拉緊，通常在9-19英寸的距離內。不常使用的物體可以保持在9-25英寸的距離。
結論
美國職業安全和健康管理局將繼續制定新的人體工程學標準，要求雇主評估員工在一般行業工作中對人體工程學風險因素的影響。該政府組織估計，如果實施新標準，將在未來10年為雇主每年節省91億美元，并且每年防止46萬報告的MSD（如果包括未報告的案例，甚至可能更多）。
OSHA官員擔心的一點是，關于常見MSD，風險因素以及報告癥狀重要性的基本信息，必須留給那些必須在顯微鏡上花費大量工作時間的員工。盡管顯微鏡制造商現在正在解決許多人體工程學方面的要求，但“現場”還有相當多的顯微鏡不足以提供工作人員的舒適度并減少受傷的發生率。隨著時間的推移，這些顯微鏡將被現代人體工程學設計的版本取代，但與此同時，雇主應該關注可能因使用顯微鏡而導致的潛在醫療問題。如果工人的工作經常涉及五種已知的人體工程學危險因素中的一種或多種：重復，強迫，尷尬的姿勢，接觸應力和振動，那么對工作環境進行一些調整是必要的。適用于各種顯微鏡的售后配件可能是過渡時期大多數舊儀器的答案。然而，最終的結果應該是遷移到旨在優化操作員安全性和舒適度的顯微鏡，同時提供有關光學質量和性能的最新功能。
注意：這篇文章是由無人工介入的谷歌自動的機器翻譯軟件翻譯完成。
