生物光子檢測系統(tǒng)的建立及其初步應用研究.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、細胞分裂、癌變、死亡及生長調控等基本生命過程存在著內在聯(lián)系，已成為生物光子學的重要研究方向之一。生物光子輻射涉及不同的學

2、科和領域，特別是分子生物學、生物化學、量子光學、非平衡統(tǒng)計物理學、信息論、光電探測理論等。幾十年來，各國科學家做了大量的理論和實驗研究，雖然對其產(chǎn)生的機制還有許多爭議，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、制藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領域得到了廣泛的應用。
　　 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)及應用前景廣闊，所能產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益是不可估

3、量的。對于生物光子輻射，無論是其發(fā)光機制的理論研究還是實際檢測應用在很大程度上都取決于探測儀器的進展，目前國內尚沒有生產(chǎn)該類儀器的廠家。我們利用現(xiàn)有的先進的光學元器件獨立設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，并進行了相關的測試和實驗研究。
　　 本論文進行的主要工作有:
　　 1.獨立設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，探測靈敏度達到10-17W/CI112。
　　 2.設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、驅動電機及運動控制臺組成

5、，導軌的最小運動步長能控制在1mm之內，運動控制器能實現(xiàn)光電探測頭的X、Y、Z、T1、T2五軸運動。光電倍增管通過多維電控精密定位系統(tǒng)能實現(xiàn)3600旋轉，還能作前后左右擺動，最小移動角步長達1°，能實現(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