顯微鏡進化簡史！現在可以每天把顯微鏡帶在身上隨時檢查有沒有細菌

讓「帶著顯微鏡闖蕩異世界」變成可能！從Bench到口袋，UHandy 行動顯微鏡是如何煉成的？

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講到顯微鏡，你腦中浮現的或許還是實驗室中的光學顯微鏡；不過近年來大家開始嘗試挑戰將顯微鏡越縮越小，手機顯微鏡的概念也逐漸出現。手機、平板的方便性和鏡頭的突飛猛進，讓這一切變得可能。而全球第一個將透光式手機顯微鏡商品化的公司，便是在台灣設計、台灣製造，土生土長由億觀生物科技公司所研發的 μHandy 行動生物顯微鏡。

從觀察牲畜精子的《iSperm》，到目前這個長得像車輪餅般討喜外觀的行動顯微鏡，中間到底是如何發展的呢？讓我們一起來一探究竟吧！

西灣（CIWA）MILF-1600X顯微鏡專業生物學生兒童高倍科普科學實驗家用

μHandy 行動生物顯微鏡，跟紅豆餅大小相近卻能做到傳統顯微鏡的放大效果。圖／億觀提供

口袋大小的裝備，讓你看見一微米的世界

全球第一個將商品化的透光式手機顯微鏡，便是在台灣設計、台灣製造，土生土長的μHandy行動生物顯微鏡。這次泛科學來拜訪億觀生物科技公司便是希望了解它的誕生過程。億觀生技開發的主要產品就是安裝在手機和平板上、可以攜帶的小型顯微鏡。其中兩位共同創辦人林建明和陳昌佑，我們沒聊幾句，便起身準備實際操作給我們看。只見他們拿起平板電腦，在後鏡頭上安裝一個黑色、棒狀的小裝置，再將樣本放入設計好的容器，螢幕上就出現了一顆顆的細胞。

陳昌佑指著螢幕上一顆一顆的細胞說，這些是豬精子樣本，昨天剛採集、非常新鮮、精子們都活蹦亂跳的。這些肉眼不可見的精子，在螢幕上可說是「粒粒分明」。我們能這麼快速看到精子，歸功於他們開發出的手機顯微鏡。平板後面接的小裝置，就是團隊的第一個產品《iSperm》，它讓畜產業者不再需要拿大型顯微鏡，就能看到豬、牛、馬、羊、雞、鴨等牲畜的精子。還可以透過專用app計算精子濃度、活性，快速提供分析結果和圖表。

顯微鏡，從一顆小玻璃珠開始

三百多年前，雷文霍克（Antonie van Leeuwenhoek）用自製顯微鏡看見自己的精子，今天只要有個智慧型手機或平板電腦，搭上一個手機顯微鏡，想要看見只有一微米大小的精子尾巴不是一件難事。

陳昌佑說，微生物學之父雷文霍克最初製作的顯微鏡，就起源於使用小玻璃珠將物體放大。應用同樣的原理，直接將玻璃珠安裝在手機鏡頭後方，功能就類似現在的手機顯微鏡，製作上也相當省錢省力。理論上，玻璃珠可以將物體放大270 到330 倍，再加上手機鏡頭本身的放大倍率，確實可以製作出倍率很大的顯微鏡；但直接使用玻璃珠，球狀的邊緣容易變形、影響觀察。

雷文霍克，微生物學之父。圖／by Jan Verkolje@ Wiki

陳昌佑說，一開始的研究目標就是為了觀察微小的精子，需要很好的解析度和放大倍率，因此選擇自己設計鏡頭。也因此多走了許多艱辛的路，他們先找光學工程師幫他們設計鏡頭，為了達到設定的「大視野、清楚、高解析度」，就得特別設計透鏡的曲面。設計好透鏡再拿去打樣，並根據實際和各款手機結合使用的結果微調，才終於得到團隊滿意的鏡頭。這個鏡頭成就了億觀生技後來的手機顯微鏡商品。

「我們是全球第一個將透光式手機顯微鏡商品化的公司！」

手機顯微鏡可以配合平板或手機使用。圖／億觀提供

手機顯微鏡還可以賣給誰？

在第一個產品iSperm問世後，團隊不斷地問自己，既然它可以看見精子這麼小的細胞，那應該不只能用在畜牧業中吧？心裡這麼想，卻不是很肯定，只好拿著iSperm到處找「受試者」。於是團隊找上長期經營部落格「阿簡生物筆記」的國中老師簡志祥，他常在部落格分享自己實驗、教學的紀錄與心得。他們想知道這樣的產品，能不能在學校使用。

陳昌佑回憶，當時阿簡老師為了測試iSperm 的解析度，直接拿了采血刀來，現場將自己的血液樣本放入觀察，一顆一顆的紅血球就這麼顯現在平板上。不過當團隊問到：「iSperm 適不適合用在教學？」阿簡老師勉強回應：「還可以啦。不過如果你們能做出可以看玻片的版本，我願意在學校推廣。」

對於自然科老師來說，課程上會使用的標本目前大多是玻片，較少是液體；要推廣到學校，iSperm 還得經過一番大變身。

團隊設計使顯微鏡適用於觀察傳統玻片標本。圖／億觀提供

從長鋁棒到「紅豆餅」──設計到工廠加工的差距

為了要能夾起長形的玻片，團隊重新設計了顯微鏡的外型，從一根長棒狀改成像一個紅豆餅般的圓餅狀。這個造型就這麼一直延續到今天，雖然改了材料，但形狀就這麼訂下來了。

第一代手機顯微鏡的外殼是鋁做的，外表呈現金屬色，相當亮眼。但是這個設計讓整個團隊大吃苦頭。建明說最初是從一個實心的鋁棒，請加工廠根據他們的設計挖掉不要的部分。不過因為設計的細節很多，需要加工的次數也就跟著提升，加工廠老闆紛紛搖頭對他們說：「幹嘛設計成這樣！」「不能簡單一點嗎？」不是老闆不願意賺這個錢，而是估算下來一台機器光是製造一個外殼，就得花費8 分鐘，對加工廠來說不只機器花費時間長，背後還有人力成本。

第一代的μhandy 行動顯微鏡只能夾長方形玻片使用（左），而且金屬造型的外殼，讓研發團隊在找廠商製作時遇到很多困難。

還好，最後團隊找到一個小加工廠願意幫忙，他們也改用模具鍛造的方式，先做模具再去洗形狀，加工時間減少到一個3 分鐘，也稍微降低了成本。

「一開始我們用很工程的想法去做設計，後來才發現我們認為已經很簡單的設計，在加工上會遇到許多困難。」

製作第一代時，他們也跟加工廠要求要在外殼上刻字。「我們想要做成跟iPad 背面刻字一樣的效果。」他們這麼跟加工廠要求，但結果卻不如預期，手機顯微鏡外殼的字就是沒有iPad 的亮眼、清楚。他們和加工廠討論後，才了解兩者製造過程的差異，又上了一課。

他們將這一款由iSperm 改良而來的手機顯微鏡，稱作「μHandy」。當時團隊想了很多版本，但他們認為這個產品最重要的是「方便」，因此用了「handy」這個詞。而「μ」（讀作mu）則是微米（micrometer）的意思，團隊希望這個命名，能夠讓大家知道這個產品能看到微米大小的物體，例如只有1 微米的精子尾巴。

第一代μhandy 行動顯微鏡販售套組，目前已停產。圖／億觀提供

不過，因為大家無法直接在鍵盤上打出「μ」，或不知道讀音，也常常改叫它「uHandy」。團隊笑笑地說，「u」也可以是「you」也就是每個人的意思，每個人都會能使用，都能輕鬆探索世界。

然而，這個「輕鬆」卻止於「定價」。第一代金屬板的μHandy 在台灣賣5900元，在國外賣199 美元，讓消費者大喊吃不消。光是外殼製作成本就將近500 元台幣，還不包括鏡頭和其他成本。另一個問題是，金屬制的手機顯微鏡雖然美觀，但貼在平板、手機上觀察時，卻容易因為重量太重，而導致鏡頭與光源吸不緊會在使用中掉落。

第一代賣不到兩千套，團隊又緊鑼密鼓開始構思該怎麼改良，讓μHandy 能更符合大家的需求。現在能買到的μHandy 行動顯微鏡是塑膠外殼，重量輕了許多。

《μHandy Duet豪華版》除了設計輕盈許多，還包括了適合收集樣本的貼紙。圖／億觀提供

玻片bye bye！製作標本用貼紙一貼就上手

以往在學校用複式顯微鏡觀察，總是要先製作一片片的玻片；然而走出學校外，很少人會自己去買蓋玻片、載玻片，更別說把玻片帶出門。即使擁有了可以帶著走的顯微鏡，沒有辦法製作樣本，似乎也發揮不了用途。

「在第一代的時候，我們教使用者用市面上買得到隱形膠帶貼樣本。」林建明說，只要將貼有樣本的膠帶，貼在μHandy 的圓形玻片上就可以直接觀察。不過他們也發現，市售隱形膠帶是霧面設計，會影響觀察。也因此他們決定自己重新設計，打造一套更簡便的樣本製作模式。

現在的μHandy 顯微鏡套組裡，都附有小放大鏡造型的採樣貼紙、長方形的置樣貼紙以及一本樣本紀錄簿。拿著採樣貼紙就可以黏起你想要觀察的樣本，再將採樣貼紙貼到置樣貼紙上，就像是以往製作玻片，將蓋玻片放在載玻片上夾住樣品的程序一樣。不同的是，以往玻片盒整盒裝滿很有重量，現在將製作完成的標本貼到樣本紀錄簿上，即使整本貼滿滿的，也就是一本小筆記本的重量，很輕鬆帶著走。

除了手機顯微鏡之外，研發團隊也開發樣本貼紙，有平面貼紙和厚樣本使用的立體貼紙。圖／億觀提供

甚至如果你是個連用貼紙作樣本都懶的人，他們也提供一個偷懶的觀察法。今（2017）年μHandy推出新版《μHandy Duet豪華版》，一組裡面就有高低倍鏡兩種鏡頭，其中新的低倍鏡只要夾在前鏡頭上就能直接觀察。低倍鏡上有一個塑膠的圓形蓋子，蓋子正中間有一個圓形的凹槽，只要將樣本放在凹槽內就好，不再需要製作樣本。從生態池中採集而來的池水，可以直接滴在凹槽中，找找看有沒有水生微生物；或是拿一根訂書針滴一點硫酸銅，就可以看到銅析出的化學反應過程。

「μHandy 不只是顯微鏡，它還給了使用者製作樣本的能力。」

如果你連用貼紙製作樣本都懶，那就直接放在置樣蓋上觀察吧！

看見微小的力量

顯微鏡是一個工具、一種能力，它幫助人類超越我們眼睛看的極限。然而重要的是你怎麼使用這樣的能力，在採訪的過程中陳昌佑說，團隊希望透過這個產品給使用者一個方便取得的能力，「擁有這個能力，你可以去探索世界，或者它也是輔助研究的工具，帶領你發現一些從來沒有想過的事情。」

不管是雷文霍克或是虎克，都是出於好奇，而拿著當時剛開始發展的顯微技術看肉眼看不見的世界。現在顯微鏡已經進展到手機、平板搭配可攜式顯微鏡就能觀察的時代，你想要用這個能力做什麼呢？

現在的技術已經讓顯微觀察隨手可及，你想用來做什麼呢？

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