Mikroskop

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 16. Dezember 2016
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Das Mikroskop zählt zu den bedeutendsten medizinischen Instrumenten. So ist es für die Diagnostik zahlreicher Erkrankungen unverzichtbar.

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Mikroskop?

Mithilfe eines Mikroskops lassen sich sehr kleine Objekte so stark vergrößern, dass sie bildlich dargestellt werden können. In der Regel liegen die zu untersuchenden Objekte in einer Größe vor, die sich unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges befindet. Die Technik, in der das Mikroskop zur Anwendung gelangt, trägt die Bezeichnung Mikroskopie.

Besonders wichtig ist das Mikroskop in der Medizin, um verschiedene Untersuchungen durchführen zu können. Darüber hinaus kommt es auch in der Biologie sowie den Materialwissenschaften zum Einsatz.

Grundsätzlich gehört das Mikroskop zu den wichtigsten Erfindungen der Menschheit. So ließ sich eine Vielzahl an naturwissenschaftlichen und medizinischen Fragen mithilfe dieses Instruments klären. Die Bezeichnung Mikroskop bzw. Mikroskopie stammt aus dem Altgriechischen. Während Mikros deutsch übersetzt „sehr klein“ bedeutet, steht Skopie für „betrachten“.

Formen, Arten & Typen

Es wird zwischen verschiedenen Arten von Mikroskopen unterschieden. Dabei handelt es sich um das Lichtmikroskop, das Elektronenmikroskop sowie das Rastersondenmikroskop. Die älteste und bekannteste Technik stellt die Lichtmikroskopie dar. Sie wurde etwa 1595 durch niederländische Brillenschleifer und Linsentechniker ins Leben gerufen. Die Betrachtung der Objekte erfolgt in der Lichtmikroskopie durch eine oder verschiedene Glaslinsen. Die maximale Auflösung eines klassischen Lichtmikroskops richtet sich nach der Wellenlänge des Lichtes, das verwendet wird. Es besteht eine Beschränkung von rund 0,2 Mikrometern. Die Bezeichnung für diese Grenze lautet Abbe-Limit. So beschrieb der deutsche Physiker Ernst Abbe (1840-1905) die entsprechenden Gesetzmäßigkeiten. Ab den 1960er Jahren fand zudem die Entwicklung von Mikroskopen statt, die jenseits der Auflösungsgrenzen von Abbe lagen.

Eine noch höhere Auflösung ist mithilfe von Elektronenmikroskopen möglich. Diese Instrumente wurden in den 1930er Jahren hergestellt. Erfinder des Elektronenmikroskops war der deutsche Elektroingenieur Ernst Ruska (1906-1988). Die Elektronenstrahlen verfügen über eine geringere Wellenlänge als das Licht, wodurch eine genauere Betrachtung möglich ist. Auf diese Weise standen der Medizin sowie der Biologie noch bessere Untersuchungsmöglichkeiten zur Verfügung, da sie mit einem Elektronenmikroskop auch Objekte in Augenschein nehmen konnten, bei denen dies mit einem Lichtmikroskop nicht mehr möglich war. Dazu gehören u. a. Viren, Prionen, Chromatin und DNA.

Eine weitere Mikroskopvariante bildet das Rasterkraftmikroskop. Entwickelt wurde es 1985 von Gerd Binnig, Christoph Gerber und Calvin Quate. Das spezielle Rastersondenmikroskop ist mit feinen Nadeln ausgestattet, die zum Abtasten von Oberflächen dienen. Ihre Funktionsweise erfolgt also nach einem anderen Prinzip.

Die Verwendung von Lichtmikroskopen, Rastersondenmikroskopen und Elektronenmikroskopen findet in zahlreichen unterschiedlichen Varianten statt. Zum Beispiel gibt es das Magnetresonanzmikroskop, das Röntgenmikroskop, das Ultraschallmikroskop, das Neuronenmikroskop sowie das Helium-Ionen-Mikroskop.

Aufbau & Funktionsweise

Das Mikroskop zählt zu den bedeutendsten medizinischen Instrumenten.

Der Aufbau eines konventionellen Mikroskops besteht aus einem Stativ, das an einem schweren Fuß angebracht ist und für die Stabilität des Instrumentes sorgt. Das Erzeugen des Lichtes findet auf der Unterseite mit einer elektrischen Lichtquelle oder einem Spiegel statt. Mithilfe einer verstellbaren Blende, die als Kondensor bezeichnet wird, lässt sich das Licht von unten über eine Öffnung, die sich im Objekttisch befindet, auf den Objektträger leiten. In dem Objektträger wird das Untersuchungsobjekt untergebracht. Damit es nicht zu einem Verwackeln des Bildes kommt, sorgen zwei Metallklemmen für die Stabilität des Objektträgers.

Eine weitere wichtige Komponente des Mikroskops stellt der optische Apparat dar. Dazu gehören unterschiedliche Objekte mit mehreren Vergrößerungsfaktoren, die sich am drehbaren Revolver befinden. Die Vergrößerung ist normalerweise 4-fach, 10-fach oder 40-fach. Darüber hinaus sind auch 50x sowie 100x Objektive vorhanden. Mithilfe eines Spiegels, der im Stativ untergebracht ist, findet das Licht den Weg zum Tubus. Anschließend fällt es in das Okular, durch das sich das Objekt betrachten lässt.

Die Funktionsweise eines Lichtmikroskops erfolgt durch das Betrachten des Objekts im Gegenlicht. Seinen Anfang nimmt das Licht, das auch als Strahlengang bezeichnet wird, an der Lichtquelle unter dem Objektträger. Das Objekt wird vom Licht durchdrungen, wodurch mit dem Objektiv innerhalb des Tubus ein reelles Zwischenbild zustande kommt. Das Okular des Mikroskops wirkt wie eine Lupe, wodurch wiederum ein deutlich vergrößertes virtuelles Zwischenbild entsteht.

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Medizinischer & gesundheitlicher Nutzen

Für die Medizin ist der Einsatz des Mikroskops von grundlegender Bedeutung. Es dient in erster Linie zum Beurteilen von Gewebeproben, Mikroorganismen, Blutbestandteilen und Zellen. Vor allem das Identifizieren von Krankheitskeimen wie Bakterien oder Pilzen ist oft unverzichtbar, um eine geeignete Therapie vorzunehmen.

Mithilfe von mikroskopischen Untersuchungen können die Mediziner bestimmte Krankheitserreger nachweisen. Zu diesem Zweck werden unter dem Lichtmikroskop infizierte Proben wie Blut, Wundsekret oder Eiter untersucht, um das auslösende Bakterium festzustellen. Kaum nachweisen lassen sich mit einem Lichtmikroskop jedoch Viren. Dies ist nur mit einem Elektronenmikroskop möglich.

Eine wichtige Rolle spielen mikroskopische Untersuchungen außerdem bei der Krebsfrüherkennung. Dabei werden Gewebeproben, die aus einer Biopsie oder einem Zellabstrich stammen, mit dem Instrument untersucht, um einen Krebsverdacht abzuklären. Aber auch nach einem chirurgischen Entfernen des Tumors liefert das Mikroskop wertvolle Hinweise. So lässt sich u. a. feststellen, um welche Krebsart es sich handelt und ob der Tumor aggressiv ist oder eher langsam wächst.

Durchgeführt werden spezielle medizinische Untersuchungen mit dem Mikroskop in Pathologie-Laboratorien, die auf diese Diagnostik spezialisiert sind.

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