何谓显微镜人体工程学

单从显微镜观察来说，在实验室中，人眼球观察显微镜里面的标本，时间久了肯定会累或者是疲劳，那么咋样能有一个舒适的观察体验呢？这就要求到了人体工程学设计了。

当走进一个忙碌的实验室，看到显微镜放在书上，以奇怪的角度倾斜，或者以各种不稳定的位置支撑以适应他们的用户，这并不罕见。自17世纪早期发明以来，显微镜经历了显着的发展，但大多数新的发展和改进都是在对比度增强配件和显微镜光学系统领域。

虽然在过去的400年里，可用性问题已经退居次要地位，但显微镜学家并没有完全忽视它们。早在19世纪30年代，大卫布鲁斯特爵士就在他的《光学论文集》中指出：“显微镜观察的最佳位置是观察者平躺着。. . .最糟糕的姿势是我们垂直向下看。“ 不幸的是，布鲁斯特爵士的建议从未在显微镜设计中得到利用，坐着或站在仪器前成为现状。

虽然传统的显微镜设计并不一定是短期使用的问题，但长期的会议在历史上为使用仪器的科学家和技术人员带来了问题，使他们成为一个痛苦的脖子。显微镜工作者被期望为科学的更大利益而受苦，多年来许多人付出了身体不适的代价，有时甚至是永久性的伤害。

美国劳工部的职业安全与健康管理局（OSHA）发现，“显微镜工作对视觉系统和肌肉骨骼系统都造成了压力。 操作员被迫进入一个不寻常的严格位置，几乎没有可能移动头部或身体。 他们经常被迫采取一种尴尬的工作姿势，如头部弯曲在眼睛管上，身体的上半部分向前弯曲，手伸得很高以控制焦点，或者手腕弯曲在一个不自然的位置。“

显微镜曾经是一种奇特而深奥的科学设备，在20世纪世纪，它在地质、生物和医学实验室以及为计算机和消费电子行业制造电子元件和集成电路的工厂中变得司空见惯。 随着显微镜使用的增长，对可用性的担忧也在增加。 在20世纪80年代和90年代，显微镜制造商开始在他们的仪器中引入人体工程学功能，使其更安全，更舒适地长时间使用（每天长达6或8小时）。

图1所示为20世纪80年代的奥林巴斯SZ 60体视显微镜，配备了几个售后人体工程学配件。 为了简化操作员的姿势，显微镜配备了一套扩展的目镜管（见图3和图4），一个光楔，将观察管放置在更接近水平角度的位置，以及一个灵活的适配器，允许个人用户调整显微镜的高度。 靠近显微镜的是一对倾斜的扶手，消除了从实验室工作台上拆卸扶手以调整显微镜的必要性。SZ 60是在体视显微镜聚焦控制被安装在机架上的高处的时期设计的，并且需要相当大的前臂运动来不断调整焦点。 此外，通过旋转显微镜主体中心部分的大滚花环来改变放大率。这个环包含几对伽利略望远镜，可以增加或减少放大率。 显微镜长时间的操作需要不断改变聚焦水平和放大倍数，这两者都有位于离桌面很远的控制。通过售后适配器将数码摄像机系统连接到显微镜上。 操作带有摄像头的显微镜使操作员能够在计算机显示器上合成和聚焦图像，而不是通过显微镜目镜，从而潜在地减少眼睛疲劳。

基本人体工程学

人体工程学关注的是在人与他们所做的事情，他们使用的物品以及他们生活，工作，旅行和娱乐的环境设置之间找到更好的配合。

人体工程学是一门研究和应用人体解剖学、生物力学和生物学来设计物体、系统和环境的科学。也被称为人体工程学，或人为因素，它是一个相对较新的科学分支，成立于1949年，在第二次世界大战期间被新技术的发展所抛弃。 在这一时期，人们清楚地认识到，为了安全有效地使用新技术和新产品，必须考虑到人和环境因素。 在过去的50年里，人体工程学已经得到了广泛的应用，从工厂工作和信息系统到家庭、运动和休闲几乎生活的每一个方面。

在工作场所，人体工程学的目标是通过使常规和重复性任务更舒适，更容易执行来提高效率，质量和工作满意度。 这通过降低疲劳系数和减少人为错误来减少身体和心理上的压力。 在某些工作中，特别是在核工业、化学工业和运输业（例如空中交通管制），人为错误的代价可能是灾难性的，造成数百人受伤或死亡，或导致广泛的环境灾难。

然而，对于绝大多数工作，主要受影响的是个体工人，他们遭受不适、受伤或完全残疾，被归类为与工作有关的肌肉骨骼疾病（MSD或WMSD）。 MSD是影响肌肉、神经、肌腱、韧带、关节、软骨和/或椎间盘的医学病症。 MSD有许多名称（和首字母缩略词）。该术语包括重复性劳损和重复性应激损伤（RSI），累积性创伤障碍（CTD）和过度使用综合征，尽管这些是总括术语，并不特别指任何MSD。腕管综合征、肌腱炎、腱鞘囊肿和下背痛都属于多发性硬化症。MSD的一般警告信号是疲劳，僵硬，持续燃烧或疼痛，协调性降低，以及手部握力丧失。

许多研究已经确定了以下人体工程学风险因素最有可能导致或促成MSD：力量，重复，笨拙的姿势，静态姿势，振动，接触应力和低温。在这些风险因素中，力量（特别是用力），重复和笨拙的姿势通常与严重的MSD的发生有关。

暴露于一个人体工程学风险因素可能足以导致或促成MSD。 大多数情况下，人体工程学风险因素结合在一起产生危险。 具有多种风险因素的工作导致MSD的可能性更大，这取决于暴露于每个因素的持续时间，频率和/或程度。 重要的是要考虑人体工程学的风险因素，根据其综合影响，造成或促成一个MSD，以及他们的个人影响。

在过去的几十年里，人体工程学已经成为工作场所越来越重要的话题。 工人的身体能力与其工作的身体需求之间的不匹配可能导致MSD。 在美国，每年有180万工人报告与工作有关的MSD，如腕管综合征，肌腱炎和背部受伤。 大约有60万例严重的MSD需要请假恢复，有时甚至需要手术干预。有证据表明，每年还有180万起医疗器械缺陷未报告。

据估计，MSD每年的成本高达500亿美元。 雇主仅支付150亿至180亿美元的工人赔偿费用;每三美元的工人赔偿费用中就有一美元用于与MSD有关的索赔。 这还不包括数十亿美元的医疗费用和与工伤有关的隐藏费用。最近报告的MSD的增加表明，雇主应该警惕地创造有利于健康和高生产力的工作环境。

显微镜人体工程学

人体是一个生物力学奇迹，适应和适应各种各样的姿势和活动。一个健康、保养良好的身体的关键词是“活动”。“人体在不断移动或改变位置时处于最佳状态。

连续几个小时坐着或站着，弯腰对着显微镜目镜，身体并不适应这种活动。显微镜工作需要头部和手臂保持在向前的位置，并向显微镜倾斜，肩膀圆润，这种姿势可能会刺激软组织，如肌肉，韧带和椎间盘。如果将脚放在许多实验室凳子常见的环形脚踏板上，则位置进一步夸大。

不良姿势和尴尬的位置是MSD的主要风险因素，可能会影响全职显微镜工作者，他们经常会经历颈部，手腕，背部，肩部和手臂的疼痛或受伤。 长期使用显微镜也会导致眼睛疲劳、腿部和足部不适。 在半导体行业，与工作有关的医疗问题的第二大原因是显微镜技术人员，仅次于维修工人，他们传统上有很高的受伤率。 一项对细胞技术专家（显微镜的重度使用者）的区域调查发现，略高于70%的人报告有颈部、肩部或上背部症状，而56%的人有手部和手腕症状的发生率增加。

其他研究表明，在所有领域，大约80%的显微镜工作者都经历过与工作有关的肌肉骨骼疼痛，20%的人因为与显微镜使用有关的医疗问题而错过了工作。 细胞学技术人员5- 10年的辍学率相当高，部分原因是由于长时间通过显微镜检查标本带来的身体不适。 表1列出了文献中报告的与长期使用显微镜相关的医疗投诉的百分比范围。 大多数报告的问题发生在颈部，背部，肩膀和手臂，有一小部分显微镜医生报告手腕，手，腿，脚和眼睛不适或受伤。

这些情况中的许多是可以避免或至少减轻的。 20世纪90年代，杜克大学医学中心的两项研究表明，当使用符合人体工程学设计的新型显微镜，甚至是经过修改以更好地适应用户的传统显微镜时，人们的不适感会减少。 无论哪种情况，适应性都是提高舒适度的关键。显微镜，可以适应个人用户，而不是强迫用户适应显微镜，更舒适，造成更少的问题。

这些问题的原因被认为是头部倾斜高达45度，上背部倾斜角度高达30度，手臂和手的笨拙定位以及重复运动。一个不适应的工作站，需要一个显微镜长时间坐在尴尬的位置，也可能导致疲劳和MSD。

在传统显微镜的就业的主要人体工程学因素是，观察标本需要用户保持一个弯曲的脖子姿势，而手必须保持在一个相对固定的位置。 从生物力学的角度来看，即使与垂直方向保持30度的轻微倾斜，也会产生明显的肌肉收缩、肌肉疲劳和疼痛。 此外，已经证明，当颈部过度伸展该量时，可能发生神经夹伤。 手部的重复运动和手臂在坚硬表面上的接触应力会导致疼痛和神经压迫，导致重复性应力损伤和/或腕管综合征。

最近的研究表明，为了允许更中性的直立工作姿势，光路（从目镜到被观察标本的距离）应该在45到55厘米（18到21.5英寸）之间。 目镜与桌面水平面的夹角不应超过30度（图2）。 然而，大多数老式显微镜的光程长度要短得多（25至30厘米或10至12英寸），目镜与水平线成60度角。

这种配置给用户造成了两难的境地。 如果将显微镜升高到足以防止颈部弯曲的高度，则使用者被迫将手腕弯曲到不自然的位置。 如果降低显微镜使载物台处于更中性的位置，前臂平行于地板，则颈部被迫弯曲。 大多数工人通过在两个极端姿势之间找到一些"快乐的中间"来弥补这一点，导致颈部，肩部，前臂，手腕和手的不适。

眼睛疲劳可能是显微镜操作员的另一个主要问题，特别是如果他们因近视或远视或散光而视力不佳。 大多数显微镜目镜上提供的屈光度调节可以用来补偿轻微的焦点问题（近视和远视），但具有中度至重度散光的显微镜工作者在通过目镜观察标本时应佩戴眼镜。 为了适应用眼镜观察所需的较长的眼点，制造商提供专门的高眼点目镜。 许多眼疲劳的问题，在长期使用显微镜可以缓解采用视频摄像机系统，显示在计算机监视器或电视屏幕上的标本。 事实上，许多未来的显微镜设计可能会完全取消目镜，用CCD或CMOS图像传感器代替经典的观察管。 数字成像芯片将与一个复杂的软件分析包耦合，该软件分析包控制图像捕获和存储、数字处理以及其他功能，如延时电影显微摄影和实时视频电影。

确保显微镜图像尽可能明亮，清晰和清晰也有助于减少眼睛疲劳和相关的头痛。 重要的是要培训操作员正确对准显微镜灯和光路，以优化图像质量。无论图像是通过目镜还是在计算机显示器上观察，都是如此。 许多较新的显微镜通过使用具有较大视场光阑的目镜来扩大视野。 再加上物镜具有更高的数值孔径值，更好的像差校正，和更长的工作距离，产生的图像显示了大量的标本细节在精致的清晰度与平面领域从边缘到边缘。 这些因素减轻了视觉搜索微小样本细节的负担，并减少了长时间观察期间相关的眼睛压力和疲劳。

一些公司现在生产的适配器，允许传统的显微镜进行修改，以更好地适应个人用户（图1至4）。镜筒延长部分可以增加目镜和载物台控制之间的距离，光楔可以提供更大的角度范围（30至80度）的可调节性。 售后显微镜支架允许仪器升高和旋转，以增加舒适度。

显微镜可用性的问题的最近的解决方案已被纳入现代设计的显微镜制造商的人体工程学功能。虽然这些型号在首次开发时对于绝大多数实验室来说都非常昂贵，但人体工程学功能越来越成为所有价格范围内新显微镜型号的标准。

杜克大学进行的另一项研究与一组在工作中使用传统显微镜的细胞技术专家一起检查了新的人体工程学设计，他们对使用该设备有各种各样的抱怨。 这项研究取代了传统的蔡司模型显微镜，由工人使用，与现代人体工程学设计的实验室显微镜具有倾斜和伸缩头，可选的眼睛水平上升管，单手对焦控制，并在线聚焦。 在切换到人体工程学设计后，用户的颈部和肩部区域明显更加舒适，这表明重新设计显微镜时考虑到姿势和操作的简易性将有助于减少长时间使用带来的不适。 该研究还表明，眼睛疲劳和中背部不适的症状有所减少，但没有达到统计学显著的程度。 消除或减少眼睛疲劳是最容易实现的装备显微镜与数码摄像机，显示在电视屏幕或计算机显示器上的标本图像。 如前所述，这使得有眼睛问题的操作员，如近视和散光，在检查标本时舒适地佩戴眼镜。

新型显微镜设计

显微镜制造商一直在加快人体工程学发展的步伐，新的设计具有最新的技术，以减轻操作员疲劳，减少压力水平和相关的健康问题。 显微镜大致可分为四类：体视显微镜、直立复合显微镜、反射光显微镜和倒置显微镜。 每个类别都是为特定类型的观察而设计的，每个类别都有自己独特的人体工程学要求，尽管有许多共同的属性。 最重要的功能是操作员控制、姿势边界、视线水平调整、载物台放置、仪器主体和支架刚度以及样品处理。 在下面的章节中，将详细讨论每种显微镜的所有这些规格。

立体显微镜

体视显微镜是显微镜市场的最大部分，约占显微镜总销售额的50%，是许多新的人体工程学功能的重点。 每年有超过20，000种这种无处不在的流行乐器出售给教育工作者，研究人员和工业制造商。 传统上，体视显微镜的主体和眼管安装在一个长柱上，允许标本具有广泛的尺寸范围进行检查和操作。 老式立体显微镜中的目镜管是固定的，通常与水平工作台成45至60度角，聚焦旋钮安装在靠近立柱架的身体上。 这种设计具有许多显著的人体工程学缺点，并且多年来在操作者创伤方面付出了沉重的代价。

体视显微镜设计的最新进展已经解决了制造商所面临的许多人体工程学问题，这些制造商雇用了大量的技术人员，这些技术人员使用这些流行的显微镜长时间检查和操纵标本。 主要集中在目镜管倾斜角度和管相对于实验室工作台顶部的高度上。 倾斜角度已修改在当前的显微镜设计，包括低眼水平和倾斜管，提供了广泛的调整，以适应谁跨越大范围的身体大小和高度的操作员的需求（图2至4）。 这些重新设计的目镜管允许舒适的观察，无论显微镜是坐着还是站着，并使眼睛的水平线，中间管和摄影端口的利用，而不影响操作员的舒适度。 再加上具有高眼点、屈光度调节和大视场数的先进目镜，现代体视显微镜观察孔在人体工程学设计方面取得了重大进展，并在减少医疗事故的情况下提高了效率。

另一个符合人体工程学的功能纳入最近的体视显微镜设计涉及降低的焦点旋钮的位置，以确保快速，准确，毫不费力的标本聚焦。 位于操作员容易到达的地方，降低的聚焦旋钮消除了在调整显微镜焦点时扭转肩膀的需要。 仅此功能就显著改善了体视显微镜的操作，特别是对于必须检查需要不断调整焦距的大型复杂物体的技术人员。

图5所示为奥林巴斯设计的最新型号SZX立体显微镜。 该仪器具有较低的聚焦旋钮，与眼睛水平的升降器中间件，以及符合人体工程学的倾斜目镜管，以增加用户的舒适度，并减少与显微镜操作相关的疲劳和压力。 该显微镜还提供了许多附件，包括符合人体工程学的1x物镜，允许操作员控制眼睛水平位置，以及进一步修改视角的扩展目镜管。 目镜具有可调节的屈光度范围，并具有高眼点，以减轻在显微镜中观察标本时佩戴眼镜的负担。

专为体视显微镜设计的新型人体工程学辅助物镜，通过允许操作员自由调整焦距以满足座椅要求，帮助建立正确的眼睛水平位置。 流线型的显微镜底座具有多种照明功能，使操作员能够在将手臂置于自然位置的同时操作标本。 更长的工作距离物镜提供了出色的像差校正、高数值孔径和改进的光传输，进一步增加了操作员的舒适度并减少了疲劳。

传统的正置复合显微镜

在体视显微镜之后，立式复合显微镜占据了最大的市场份额，每年销售数千台。 这些显微镜的设计也得到了相当大的关注，从制造商方面的人体工程学因素。 新功能列表中包括单手载物台和聚焦控制、最佳眼位定位（图2）、低剖面载物台和刚性仪器主体标准，所有这些都有助于操作员在检查标本时保持无应变姿势。

也许新的复合显微镜设计的最重要的特点是定位的阶段平移和聚焦控制旋钮在等距配置从操作员（图6）。 这允许一个更放松的姿势，双手舒适地放在桌面上。 此外，操作员不再需要扭动肩膀来同时操作载物台和聚焦控制，从而大大减少了长期观察所带来的压力。 其他常用的显微镜控制装置，如视场光阑、光强电位计和自动照明显微摄影预设开关，位于显微镜底座的前面，与桌面高度相同，操作员可轻松触及（详见图6）。 按钮式过滤器接合杆也位于主控制装置附近，以进一步提高操作便利性。许多显微镜都配备了一个重新聚焦的塞子，可以快速更换样品，并立即返回焦点。 此外，粗略聚焦张力控制允许操作员自定义z方向载物台平移的动作，以适应个人偏好。 一些显微镜还提供可拆卸的精细聚焦旋钮，可以安装在仪器的任何一侧，以适应操作者的喜好，一些旋钮被涂层，以提高牵引力，并允许仅用一根手指轻松操作。

在最近的仪器设计中，降低的载物台组件的高度范围从大约5到8英寸，大大低于以前的显微镜上发现的高度。 许多还包括节省空间的双滑轮或滑轮和导杆系统，取代旧的齿条和小齿轮机制，以管理阶段的运动。 有些型号的聚焦调整功能是平移鼻镜，而不是整个载物台，以保持载物台高度恒定，减少移动载物台或更换标本所需的前臂移动量。 更先进的设计消除了x方向导轨从载物台侧面的突出，从而减少了对聚焦动作的干扰。 现代载物台的旋转运动通常超过200度，有些甚至可以绕显微镜光轴实现超过250度的旋转。 任何花时间在胶片或数字成像上拍摄图像的显微镜工作者都会欣赏这种先进的功能，它不仅节省了时间，而且消除了相当多的挫折感。

在一些最新的显微镜设计中，目镜管角度几乎可以无限调节（图2和图4）。 除了25至40度的倾斜范围外，一些双目镜筒还具有伸缩调节功能，使目镜能够在30-50毫米的跨度内前后移动，以适应操作员。 显微镜可以安装与眼睛水平的升降器块，以增加目镜管的高度，有些显微镜具有眼点调节器，它采用旋转接头来增加或减少相对于桌面的眼点位置的高度（图4）。 结果是，几乎每个显微镜工作者，无论大小和身高，都可以直接窥视目镜而无需倾斜头部，这是设计上的重大改进，确保了舒适的工作位置。 即使在几个小时的观察后姿势不可避免地发生变化，也可以调整眼点以匹配新的位置并减少疲劳。 现代目镜的屈光度和瞳距调节方便，也有助于减少操作员的不适，某些型号的直径较小的目镜有助于眼窝较深的操作员进行观察。

大多数新的显微镜设计包括预先居中的照明器，允许快速更换灯泡，有些甚至具有预先居中的聚光器。这些元件使操作员能够集中精力进行样品观察，在灯故障后重新配置显微镜时，干扰最小。此外，某些物镜的强度均衡，以减少更换物镜时调整照明强度的必要性，从而消除了旋转物镜时暴露于光强突然变化的不适。降低鼻镜的设计也减少了操作员的疲劳，允许手臂休息在桌面上，而改变目标。

现代显微镜是在计算机辅助工程（CAE）的帮助下设计的，以实现高抗振性和结构刚度，以确保这些仪器在峰值光学水平下工作。 振动和基底变形导致图像劣化，这表现在不良的显微照片和/或数字图像中。这也是疲劳和沮丧的显微镜意图捕捉尽可能最好的图像的主要原因。 总的来说，当今立式复合显微镜的新的人体工程学功能使观察时间延长，压力和疲劳最小，提高了显微镜的性能和效率。

反射光显微镜

工业反射光宽视场和共焦显微镜作为工艺监测和质量控制工具在蓬勃发展的半导体工业中越来越受欢迎。 在晶圆组装工厂中，工作站监控人员通常每天要花费8个小时来检查集成电路的缺陷、掩模对准不当和工艺错误。 在这些显微镜的发展是一个先进的光学系统，提供上级照明，更大的焦深，高度校正物镜，对比度增强光调节器。 这些仪器通常配备有专门设计的专用载物台，用于快速操作不同尺寸的晶圆（图7）。 为了提高稳定性，半导体检测显微镜的底座坚固耐用，具有足够的重量来抵抗地板振动引起的模糊和图像偏移。

半导体行业已经采用了几个标准（SEMI S2- 93 A和S8-95），为设计用于晶圆制造厂的显微镜提供安全和人体工程学功能。 这些仪器的要求包括控制器和旋钮的位置低，靠近操作员，而眼点设置在适当的高度，以舒适的操作。 制造商设计的显微镜具有聚焦、照明和物镜控制，这些控制位于底座中、载物台下方和操作者正前方，或者位于单独的键盘中，可以方便地定位。 这些功能最大限度地减少了手部移动，并实现了“盲”操作，从而减少了寻找调节旋钮或手动旋转物镜时的分心。 此外，大多数型号的目镜移动到显微镜的前方位置，靠近操作员，允许更直立的坐姿。 最新的显微镜配备了倾斜目镜管，可在0度（水平）至45度的范围内连续调整倾斜角度，以便在最佳视点水平进行观察。 有些型号还具有伸缩管，使操作员能够将观察位置移近或移远显微镜体，有些甚至包含图像正立棱镜。 这些特征在操作员必须以站立位置检查晶片的情况下是重要的，并且因此经受更快的疲劳发作。

在现代工业显微镜的设计中也发生了阶段演变。 许多具有定制的晶圆和掩模固定器，直接连接到手动操作或电动载物台，或允许显微镜与晶圆装载器连接。 载物台控制也一直是人体工程学考虑的焦点，并且许多半导体显微镜中的x-y精细移动平移器不随载物台移动。 相反，它们被放置在靠近显微镜前面的一个较低的位置，这使得操作员可以控制移动，而无需抬起手臂。 这些控件也位于聚焦、照明和物镜旋转按钮附近，使显微镜能够单手操作。 此外，许多阶段具有粗/精可选择的运动控制，具有电动离合器手柄，允许操作员快速导航到选定的区域，然后以最小的努力集中在精细的细节上。

其他功能，如电动鼻镜、倾斜呼吸罩、远程对焦手柄和微动拨盘，简化了工业显微镜的操作。 高端型号的特点照明消隐时，物镜旋转，以保护操作员的眼睛从强光闪烁。 反射光共焦和宽视场显微镜上的远程控制器现在控制epi偏振器旋转，孔径光阑开口大小，epi/diascopic照明选择，焦点，载物台位置和观察模式选择。 总之，这些人体工程学的考虑大大提高了半导体检测操作的效率，同时减少了与长时间在显微镜前花费相关的健康风险。

倒置显微镜

在过去的十年里，荧光显微镜和电生理学向生物医学研究的前沿发生了戏剧性的转变。 在这方面，倒置显微镜设计用于检查和操纵培养细胞和组织，同时获得人体工程学的功能，以增加操作员的舒适度和减少疲劳。 经常使用的控制元件，如焦点，照明强度，光路方向和平台平移，已被移动到这些仪器的前面，以提高操作效率，并最大限度地减少操作员的压力和应变。

像其他现代设计一样，倒置显微镜配备了可调节的目镜管，允许操作员在相对于桌面的大范围内改变眼点高度。 在许多显微镜上，镜筒还可以在90度以上的范围内旋转，以增加样本检查和操作的灵活性。 附加的观测筒配件包括辅助放大和伯特兰透镜（用于相位环对准），某些型号配备了限光快门和内置的照相分划板。

倒置显微镜的载物台经过重新设计，高度较低，有足够的空间放置孵育器、大型培养容器、体外受精显微操作系统、电生理附件和膜片钳附件。平移手柄通常安装有万向节，以便在扫描样品时同时进行对焦操作。在载物台下方，更大的鼻架间隙和旋转夹具使操作员能够更快速有效地识别和旋转物镜。这些功能的组合有助于减少因观察期延长而导致的操作员MSD投诉。

高端研究倒置显微镜的其他常见功能包括倾斜照明柱、配件螺纹安装孔以及聚光镜/载物台重新聚焦止动器组合。 在倒置显微镜上，支柱支撑一个长工作距离聚光镜，通常是一个用于明场、暗场、相衬和微分干涉衬度照明的卤钨灯室。 一些显微镜配备了一个可拆卸的支柱，也可以向后倾斜高达45度，以允许安装显微操作设备或更换标本，而无需提高聚光镜。 这些功能减轻了复杂和重复的显微镜重新配置的负担，是一个大大改善了人体工程学设计比以前的型号。 重新聚焦止动器允许操作员快速降低粗略运动以改变样品并返回到精确的焦点。 同样，聚光镜重新聚焦止动器消除了操作员手动将聚光镜更换到正确焦点位置的需要。一旦设置好，挡块可以快速切换样品，并快速返回到预设的聚光镜焦点。

目前的倒置显微镜机构现在比以前的同行更坚固和更重。 这大大减少了振动，并提供了长期的稳定性，检查和标本的操作和利用延时电影显微摄影，数字成像和显微摄影技术。 总的来说，倒置显微镜上的新人体工程学功能在缓解长时间使用显微镜的疲劳方面取得了很大进展，同时提高了花费无数时间研究生命奥秘的显微镜工作者的效率和健康。

用于老式显微镜的售后市场人体工程学产品

许多售后产品旨在提高显微镜的可用性，现在可从各种制造商。 包括在这个符合人体工程学设计的新阵列的附加组件是延长的眼睛管双目观察头（图3），扶手，眼高度扩展器，透镜状微阵列，以方便查看标本（图9和10），数字观看屏幕，波纹管型身体延长（图8），光楔，和无眼数字成像视频系统。

加长眼管（图1和图3）比传统型号长得多，使操作员能够离开工作台，同时在延长的观察期内保持更有支撑的中立姿势。 观察管的长度可达90毫米，非常适合放置在机器附近、加热台、焊接站或通风柜中的显微镜。 此外，加长镜筒提供了近2倍的额外放大倍数，可补偿长工作距离物镜带来的放大倍率下降。 一些型号还提供更大的瞳孔调节（高达90毫米，以适应所有用户），并旨在保持齐焦性和真正的光学对准整个工作角度范围的观察管。

一个有用的和容易适应的产品是光楔，它增加了眼睛高度配置的灵活性。 该附件位于双目头和显微镜主体之间，以提供扩展的视角调节和增加操作员的舒适度。 光楔可以耦合到灵活的身体延伸适配器（图1和3），以提供更广泛的目镜高度调整，从而使显微镜采取更中立的姿态。 锁定旋钮用于改变适配器的高度，这种类型的大多数装置允许观察管从一侧旋转到另一侧，以增加显微镜配置的灵活性。

显微镜定位板也可用于将显微镜升高、降低或倾斜到符合操作员身体尺寸的人体工程学要求的位置。这些设备包括一个可调节的底板，使显微镜提高仪器高度之间的1.5和4英寸，和堆垛机板可以增加，以达到更高的高度。定位板上的各个支腿可调节，以允许显微镜倾斜，并提供相对于仪器高度和视角的高精度。

增加视野和从观察者的眼睛到显微镜的距离一直是越来越多的售后产品的目标。利用透镜阵列技术，Vision Engineering推出了一种名为Isis的新的人体工程学配件，可以通过插入标准观察管来改造现有的显微镜（图9）。该产品将眼睛与目镜的有效距离增加到约38-40毫米，扩大了瞳孔图像，并为操作者提供了更大的头部运动自由度和更好的姿势。制造商还声称，伊希斯减少了眼睛飞蚊症的分心，这是在整个视野移动，并通过在明亮的照明观看标本加重。

微透镜阵列技术基于一个旋转光盘，其中包含数百万个微小的单个微透镜（称为微透镜），当光盘以高转速旋转时，这些微透镜协同作用以扩大焦深和视场（图10）。透明圆盘直径约为15毫米，以透射或反射模式使用，以增强观察。每一个单独的微珠的大小约为70微米，但当磁盘以每分钟3,500转的速度旋转时，它们会合并以提供平滑的图像。

透镜阵列技术更先进的应用体现在显微镜设计中，采用观察头代替目镜（图11）。 首先应用于体视显微镜，这种方法取代了透镜阵列驱动的屏幕，位于显微镜体的顶部，使操作员在视角和距离的宽纬度。 戴眼镜的操作员可以轻松地长时间观察标本，而不会在摘下眼镜时因反复重新对焦而感到不适。 这些显微镜的设计也符合人体工程学标准，并具有聚焦，变焦和照明调节功能，位于底部较低的位置，便于操作。

另一种不需要目镜或透镜阵列的新技术，取代了CCD或CMOS图像传感器来捕获图像并将其显示在计算机监视器上，如前所述。 虽然这种配置是很容易实现与当前的仪器通过简单地添加一个数码相机系统，目镜无显微镜伴随着软件包，帮助图像捕捉，并具有许多应用程序，如多个文件存储格式，数字图像处理软件，和延时电影显微摄影。 这些系统的多功能性应缓解与长期使用显微镜相关的疲劳和压力，并通过增强的软件功能提高操作员的效率。

显微镜光学部件正确对准的重要性怎么强调都不过分。 照明不足、透镜伪影造成的图像劣化、滤光片使用不当以及其他错误不仅会导致图像质量差，还会增加成像样本的应变。 每个操作员都应接受正确使用显微镜的全面培训，包括灯的转换和对中，光学对准，正确的过滤技术和图像捕获。

预防

在一个帐户上，大卫布鲁斯特爵士是绝对正确的。 通过显微镜垂直向下凝视是进行观察的“所有姿势中最糟糕的”。他关于显微镜工作者应该仰卧的建议可能并不完全可行，但它确实抓住了一个基本真理。 如果身体处于一个中立的姿势，那么它就可以长时间忍受静止的姿势——一个不需要协调一致的努力或扭曲就可以保持的姿势。 中性的身体姿势对于长时间在显微镜下高效工作至关重要。

并不是每个人都有能力购买新的符合人体工程学设计的显微镜或工作站。对于传统的显微镜工作站，改善人体工程学的关键是找到修改它们以适应用户的方法，而不是迫使用户进入尴尬的位置。

以下是使用显微镜时实现和保持中性身体姿势的一些基本准则：

• 眼睛-目镜应放在眼睛正下方，眼睛向下看，与水平面成30至45度角;应调整双眼目镜的两眼间距离，以确保双眼舒适地聚焦。

• 颈部—颈部和头部应尽可能少地弯曲，最好不超过10—15度低于水平。

• 背部-患者应坐直，整个身体略微前倾，下背部和肩胛骨由椅子和/或腰部支撑垫支撑。长时间坐着会给下背部带来不必要的压力，这可以通过适当的支撑来缓解。

• 手臂/手腕-上臂应垂直于地板，肘部靠近身体（不带翅膀或伸出），前臂平行于地板;手腕应伸直。

• 腿-脚应该牢牢地放在地板上或脚凳上，甚至应该由椅子施加压力到大腿后面。

为了进一步减少人体工程学风险因素：

• 培养姿势意识。坐着时尽量保持下背部的自然曲线。必要时使用额外的腰部支撑。

• 如果实验室凳子上的脚环太低，请将其抬高，以保持椅背支撑下背部。通常，实验室工作台腿井被用作很少使用的设备和额外用品的存储设施。清理这个区域，这样坐在长凳上时腿和脚就不会受到阻碍。

• 不要探身去看显微镜。相反，调整椅子，工作站或显微镜的位置，以保持背部挺直，头部直立。目镜应与工作台的边缘对齐，甚至延伸到工作台的边缘。

• 如果显微镜太低，请在其下方放置一本书来提高显微镜，或使用原始设备制造商（OEM）或售后配件修改配置，以保持头部直立。如果显微镜的目镜水平线不容易获得，使用三环活页夹倾斜显微镜，使目镜放置在一个更合适的角度。对于长期的解决方案，要么购买合适的OEM或售后市场的立场，或有一个足够的目的在当地建造。

• 调整显微镜、工作台或椅子的高度，以避免颈部弯曲或伸展，或下巴向前突出。如果站着，操作员应在显微镜工作站处安装抗疲劳垫，以减轻脚、腿和下背部的负担。

• 检查座椅平台的倾斜度和高度，以保持沿着大腿后部的压力均匀。在可能的情况下，使用工业高度的脚凳，以获得更好的姿势和位置。这允许操作者在臀部而不是颈部、背部和肩部向前弯曲。

• 通过增加衬垫边缘保护器，避免前臂放在锋利的工作台或柜台边缘时产生的接触应力。 长时间操作聚焦和载物台控制时，手臂与工作台分离（抬起）可能会导致静态负载疲劳，通过适当的支撑（如衬垫和倾斜扶手）可以减少静态负载疲劳。 此外，如果实验室布局允许，使用切割工作台或凹顶实验室工作台允许操作员展开，更有效地使用显微镜观察和操作所需的辅助设备。

• 确保显微镜光学系统配置正确，照明源对准并以最佳方式运行。 调整目镜瞳孔间距，屈光度设置，检查齐焦度。目镜与观察者眼睛的距离应该大致相同，而不是一个比另一个更近。 眼点应足够低，使视野完全充满，但又足够远，以避免目镜与睫毛接触。如果目镜没有正确聚焦，眼睛往往会补偿，这会导致头痛和眼睛疲劳增加。 购买平面校正的物镜，产生平坦的视野。具有显著场曲的显微镜很难使用，特别是在长时间内，在此期间，操作员必须不断地重新聚焦样品以检查整个视场。 过度的显微镜照明会导致光线和对比度过高，这很容易通过适当调整灯电压和聚光镜孔径来降低。这些因素中的任何一个都可能是导致眼睛疲劳的原因。

• 戴眼镜的操作员可以调整目镜以适应近视和远视，但那些有更严重条件的人应该看眼镜师，以确定他们是否适合使用显微镜延长观察期。 简单调整目镜屈光度不能纠正散光和其他一些更严重的视觉困难。 在极度散光和融合不足（眼睛协调性差）的情况下，操作者可能需要数字视频设备和计算机监视器或电视屏幕的帮助，以增强或更换目镜。

• 检查实验室环境是否有过度眩光和头顶荧光灯的反射，并调整外部和内部显微镜光以补偿这种伪影。

• 其他环境因素，如温度、湿度、气流、通风、过度噪音和环境照明水平也会影响操作员的舒适度和疲劳度，特别是在长时间内。 尽可能调整这些变量，使实验室环境尽可能舒适。标称温度范围为19至23摄氏度（66至73华氏度），理想相对湿度平均在40%至60%之间。 低湿度条件导致眼睛干燥，这进一步加重了眼睛疲劳。

• 从显微镜定期休息，从每小时5至10分钟不等，是必不可少的，以减少疲劳，特别是谁在显微镜工作站工作了6至8小时轮班的操作员。 眼睛、颈部和肩部的定期休息使操作员能够长时间工作而不会受到与压力有关的伤害。 在这些休息期间进行弯曲、屈曲、旋转、伸展和拉伸练习通常有助于缓解压力，并从长远来看对操作员的健康大有裨益。 事实上，一些公司已经在短时间内实施了例行锻炼计划。另一种缓解疲劳的机制是定期混合其他职责，以减少显微镜检查时间。

在评估工作站修改时，应考虑显微镜工作人员在工作站上花费的时间。所有座位工作站的最低要求是良好的座位，如有必要，可调节椅子和脚凳；对于需要显微镜操作者站立的工作站，应使用抗疲劳垫。椅子应配有一个气动可调节的座板（带有倾斜的"瀑布"边缘）、一个可调节高度和角度的靠背、可调节高度的扶手和一个带脚轮的五角星星星底座。

对于某些坐式工作站，可能需要一个脚踏板。它应该提供稳定性和与地板的牢固接触，以及防止脚滑落的表面纹理。它应该是容易调节的，以适应不同的用户高度，并具有大约10度的角度。脚趾应该高于脚跟，让小腿肌肉伸展。

基于每天在显微镜下花费的时间的其他建议：

• 大腿和桌子或柜台之间有足够的间隙（至少2英寸），腿井没有障碍物。

• 显微镜略微向前倾斜或使用楔形物、延长器和/或眼位调节。

• 适当的手臂支撑，保持四肢靠近身体，前臂平行于地板，放在工作台上。 使用扶手的旧显微镜控制位于较高的位置。

• 工作台或工作台面的衬垫边缘，以避免手臂上的接触应力。

• 如果可能，应安装可调节的显微镜目镜。

• 电动调焦和物镜旋转，如果在显微镜上超过一半的总时间花费在旋转粗旋钮和细旋钮上，同时改变放大倍数（旋转物镜）。