生物光子檢測系統(tǒng)的建立及其初步應(yīng)用研究.pdf

1、生物光子輻射是一個普遍的生命現(xiàn)象，存在于各種動物、植物、藻類及微生物系統(tǒng)之中，它的強(qiáng)度極弱(典型量級為100光子/s.cm2)，呈現(xiàn)連續(xù)光譜，其光譜范圍為200-800nm。生物光子輻射來源于生物分子從高能態(tài)到低能態(tài)的躍遷，對于生物系統(tǒng)內(nèi)部的變化和外界環(huán)境的影響有高度的敏感性，它與生物體的氧化代謝、信息傳遞、光合作用、細(xì)胞分裂、癌變、死亡及生長調(diào)控等基本生命過程存在著內(nèi)在聯(lián)系，已成為生物光子學(xué)的重要研究方向之一。生物光子輻射涉及不同的學(xué)

2、科和領(lǐng)域，特別是分子生物學(xué)、生物化學(xué)、量子光學(xué)、非平衡統(tǒng)計物理學(xué)、信息論、光電探測理論等。幾十年來，各國科學(xué)家做了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，雖然對其產(chǎn)生的機(jī)制還有許多爭議，但由于生物光子輻射能提供生命系統(tǒng)豐富的生物信息，它已經(jīng)在食品、醫(yī)學(xué)、制藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 生物光子的探測和分析能夠獲得被測樣品的微觀信息，監(jiān)測所處環(huán)境的微弱變化，其快速、簡便、無損，開發(fā)及應(yīng)用前景廣闊，所能產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是不可估

3、量的。對于生物光子輻射，無論是其發(fā)光機(jī)制的理論研究還是實(shí)際檢測應(yīng)用在很大程度上都取決于探測儀器的進(jìn)展，目前國內(nèi)尚沒有生產(chǎn)該類儀器的廠家。我們利用現(xiàn)有的先進(jìn)的光學(xué)元器件獨(dú)立設(shè)計并搭建了一套高性能高靈敏度的生物延遲發(fā)光檢測系統(tǒng)及一套人體自發(fā)光子輻射檢測系統(tǒng)，并將其用來檢測各類生物樣品的光子輻射，并進(jìn)行了相關(guān)的測試和實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本論文進(jìn)行的主要工作有:
　　 1.獨(dú)立設(shè)計并搭建了一套高性能高靈敏度的生物光子延遲發(fā)光檢測系

4、統(tǒng)。儀器由激發(fā)光源、樣品室、光電倍增管、光電倍增管制冷系統(tǒng)、多通道光子計數(shù)器、數(shù)字延遲發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理等幾部分組成。該系統(tǒng)能夠測量生物樣品包括新鮮植物、藥品粉末等各種樣品光激發(fā)后的延遲發(fā)光衰減曲線，探測靈敏度達(dá)到10-17W/CI112。
　　 2.設(shè)計并搭建了一套高靈敏度的測量人體自發(fā)發(fā)光光子輻射的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光電倍增管、光電倍增管制冷系統(tǒng)、多維電控精密定位系統(tǒng)等。其中多維電控精密定位系統(tǒng)由位移架、驅(qū)動電機(jī)及運(yùn)動控制臺組成

5、，導(dǎo)軌的最小運(yùn)動步長能控制在1mm之內(nèi)，運(yùn)動控制器能實(shí)現(xiàn)光電探測頭的X、Y、Z、T1、T2五軸運(yùn)動。光電倍增管通過多維電控精密定位系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)3600旋轉(zhuǎn)，還能作前后左右擺動，最小移動角步長達(dá)1°，能實(shí)現(xiàn)人體不同部位的精確定位，從而測量不同部位的光子輻射。
　　 3.測試了幾種中藥藥品粉末（山藥、白芍、山奈）的延遲發(fā)光，結(jié)果顯示不同生物樣品的延遲發(fā)光曲線差異明顯，初步研究認(rèn)為不同生物樣品之間的差異能在光子輻射的水平上反映出來，這為