一种便携式微生物显微观测装置的制作方法

本实用新型属于生物医学显微成像领域，具体涉及一种便携式微生物显微观测装置。

背景技术：

生物医学教学中，开展科学探究活动利于学生获取知识、领悟科学思想、体会研究生物医学现象所用方法及研究思路。要完成这些探究活动，大都需要一定的器具和材料，而且其中一部分探究活动因为器材原因必须在实验室中进行。探究活动的安排是否科学合理、器具和材料选用得是否合适、所选器材是否容易获得，影响着活动开展的效率和质量，决定着活动的效果。

生物医学教学中，用于观测液体中微生物的器材是显微镜。而市面上的显微镜多为笨重的光学显微镜，造价高昂，许多经费不足的乡村中小学，往往没有经济实力来配备显微镜，无法满足在实验室开展科学探究的条件，更无法在课堂上开展科学探究活动，使得学生无法直观观测认知液体中的微观生物，无法完全获取相关生物医学知识、无法领悟到这些观测研究中包含的科学思想，无法体会研究生物学现象所用的方法、研究思路。

众所周知，当平行光线穿过凸透镜时，由于折射率不同，会产生折射，将光线扩散，如果平行光束为激光器发射，并在光路上放置成像屏，将在成像屏上观察到一个放大的光斑，当凸透镜折射率和焦距不同时，这块光斑的放大程度也会产生变化；将液滴滴在透明疏水镜片上，液滴会呈半球形或球形，当平行激光从液滴正中入射时，会产生跟凸透镜相同的现象，根据选用液体和透明镜片疏水性能的不同，液滴本身的张力也会不同，液滴的焦距也会不同，光斑的大小也会不同；液滴作为凸透镜使用，当液滴中含有微生物等微小物质，这些物质通常是不透光的，所以当激光透过液滴在成像屏上产生放大光斑时，这些微小物质因为不透光，会在光斑中产生暗斑，通过这些暗斑，可以直观观察到液滴中微生物的运动情况，因微生物各部分透光程度不同，更可以观察到微生物部分细节。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种便携式微生物显微观测装置，利用液滴在疏水镜片表面呈半球形、起到凸透镜放大的作用，从而对液滴中含有的微生物进行直观观测。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种便携式微生物显微观测装置，包括主体、提供平行光源的激光器、为激光器供能的电源及使液滴在表面上呈半球形的疏水镜片，所述激光器与电源设置在主体内，所述疏水镜片设置在主体上端处且疏水镜片的液滴中心与激光器相对应。

进一步，所述主体底部为平面，顶部开有激光出射孔；所述疏水镜片覆盖在激光出射孔上方，且疏水镜片的液滴中心与激光出射孔中心同轴。

进一步，所述主体由金属材料加工制成，或非金属材料3D打印制成。

进一步，所述电源为锌锰电池、镉镍电池、镍氢电池或锂电池中的一种。

进一步，所述激光器发出的波长为633nm红色或610nm橙色或585nm黄色或532nm绿色或450nm蓝色。

进一步，所述激光器为可见光半导体激光器或固体激光器。

进一步，所述疏水镜片由烷烃、硅烷或氟代烷烃中的一种高分子透明疏水性材料制成。

本实用新型的有益效果在于：通过利用液滴在疏水镜片表面呈半球形，起到凸透镜放大作用，可对液滴中含有的微生物进行直观观测。造价低廉且便于携带，教室白色的天花板即是良好的成像屏，可以很简单的在课堂上为同学们展示水滴里的微观世界，即使没有经济实力的乡村中小学也能轻松的配备该装置，具有结构简单易于操作，实验装置小巧易于携带，实验现象直观有趣的优点，可广泛用于各种生物医学科普教育实验演示。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的整体结构组成示意图；

图2为本实用新型成像原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本实用新型中的便携式微生物显微观测装置，包括主体1、提供平行光源的激光器3、为激光器供能的电源2及使液滴在表面上呈半球形的疏水镜片4，所述激光器3与电源2设置在主体1内，所述疏水镜片4设置在主体上端处且疏水镜片的液滴中心与激光器相对应。具体的，本实施例通过主体1使装置各部分位置固定并平稳的放置在桌面上，通过电源2为激光器3供电，激光器产生平行光束，穿过滴在疏水镜片4上的液滴中心，通过凸透镜放大成像原理，将液滴内部微生物放大投射在易于观察的平面上，从而实现液滴内微生物的观测。

如附图1所示，本实施例中，为激光器供能的电源2、提供平行光源的激光器3固定在装置主体1预先设计的卡槽中，透明疏水镜片4放置在装置主体1顶部；主体为圆台形，下半部分体积大于上半部分，使整个装置的重心较低，不易倾倒，稳定性好，从而可以获得清晰稳定的像；该装置无需配备专用成像屏，教室的白色天花板即可作为成像屏。

为了方便装置的安装，本实施例主体1设计绘制三维图纸后，采用塑胶材质由3D打印技术制成，外壳由两部分扣合而成，在设计的固定槽内安装电源2和激光器3后，在主体1设计紧固位置加装锁紧螺丝。主体1顶部设计有激光出射孔，出射孔上覆盖透明疏水镜片4，使滴在其表面的含有微生物的液滴呈半球形。为了获得更接近半球形的液滴和控制制作的成本，本实施例采用有机玻璃材质制作疏水镜片4，有机玻璃具有较高的透明度，可获得清晰观测图像。当然，主体1也可以由铝、不锈钢等金属材料加工制成，疏水镜片也可由烷烃、硅烷或氟代烷烃中的一种高分子透明疏水性材料制成。

为了便于携带，本实施例采用两节七号干电池供电，电池直接安装在主体1内部设计电池槽内，并通过连接导线与激光器电源输入接线柱连接。电源为锌锰电池、镉镍电池、镍氢电池、锂电池等。

如附图2所示，激光器发出的平行激光束5照射在半球形液滴6上，经过透镜成像，可以获得放大的激光束图像7，当半球形液滴6中含有微生物8时，即可以在激光束图像7中呈现微生物的放大图像9。提供平行光源的激光器3可以为波长633nm红色、波长610nm橙色、波长585nm黄色、波长532nm绿色、波长450nm蓝色等可见光半导体激光器或固体激光器。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。