CN116165161A - 太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法。该系统包括：探测组件、发光组件、信息处理组件，探测组件包括：探测器、载物平台和移动件，载物平台适于承载生物样本，太赫兹暴露时使用，探测器适于采集载物平台位置的太赫兹波的功率，功率采集时使用，与载物平台位置可替换，移动件适于使探测器移动形成移动区域，并定标光斑中心，发光组件位于载物平台远离探测器的一侧，用于发射太赫兹波并照射载物平台，信息处理组件分别与功率计主机电连接、移动件电连接，用于探测器检测的移动区域内多个位置的太赫兹波功率及对应的位置关系，确定移动区域内光斑分布信息。该系统具有定位准确、探测靶面大、探测灵敏度高和持续稳定的特点。

Description

太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法

技术领域

本发明涉及生物样本中太赫兹波辐射的检测技术领域，具体地涉及一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法，特别是涉及用于太赫兹波辐射生物样品(细胞、培养组织、类器官等)的剂量监测装置和使用方法。

背景技术

太赫兹波是一种频率为0.1-10太赫兹、波长为0.03-3毫米、振动周期为0.1-10皮秒的电磁波。近年来，太赫兹波技术发展迅速，是重要的前沿交叉领域，其在通信、航天、军事和生物医学等领域具有重要的研究价值和广泛的应用前景，可能引发科学技术的革命性突破。

由于生物大分子的振动和旋转能级均在太赫兹波频段内，因此，太赫兹波可能对生物大分子乃至生物体产生影响。太赫兹波生物效应及其机制研究已成为重大的科学问题亟待突破。

因此，迫切需要建立适用于太赫兹波生物暴露系统的剂量监测装置，可为生物效应观察、调控机制及防护等的科学研究奠定基础。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本发明提供了一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法，该剂量探测系统具有定位准确、探测靶面大、探测灵敏度高和持续稳定的特点。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统。根据本发明的实施例，所述剂量探测系统包括：探测组件，所述探测组件包括：探测器、载物平台和移动件；所述载物平台开设有放置孔，所述放置孔适于承载生物样本；所述探测器设置于于所述移动件上，适于在所述移动件的带动下移动，形成移动区域，并采集所述载物平台位置的太赫兹波的功率；发光组件，所述发光组件位于所述载物平台的一侧，所述发光组件包括太赫兹波发射器，所述太赫兹波发射器适于发射太赫兹波，并照射所述载物平台；信息处理组件，所述信息处理组件分别与所述探测器和移动件电连接，适于基于所述探测器检测的所述移动区域内多个位置的太赫兹波功率及对应的位置关系，确定所述移动区域内光斑分布信息。

发明人发现，在太赫兹波生物医学研究中，传统的太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统由于受到辐射环境、探测靶面、探测灵敏度等限制，难以实现生物样品的剂量监测，尤其是在构建太赫兹波辐射生物样品(细胞、培养组织、类器官等)模型时，当承载生物样品的容器(又称生物样本)体积不同时，无法保证容器中的生物样品完全被太赫兹波辐射，从而影响生物样品模型后期实验的准确率。

基于此，发明人通过上述剂量探测系统，通过移动件带动探测器移动，对载物平台所在位置接收的太赫兹波功率进行检测，得到太赫兹波的辐射范围及其不同位置对应的功率，获取载物平台位置的太赫兹波辐射的剂量分布和动态变化信息，其可定标光斑中心。基于上述信息，可以确定光斑的中心位置，该位置可作为样品的放置位置，从而可使太赫兹波高效辐射作用于样品上，提高辐射效率，有助于构建模型(如细胞、组织、类器官、动物等辐射模型)、实施诱变等。并且，具有定位准确、探测靶面大、探测灵敏度高和持续稳定等优点。

根据本发明的实施例，上述剂量探测系统还可以进一步包括如下附加技术特征的至少之一：

根据本发明的实施例，所述发光组件进一步包括：第一升降组件，所述第一升降组件与所述太赫兹波发射器相连，适于调控所述太赫兹波发射器与所述载物平台之间的距离。

根据本发明的实施例，所述发光组件还包括：太赫兹透镜、光学斩波器，所述太赫兹波发射器、所述光学斩波器和所述光学透镜沿所述光学组件指向所述载物平台的方向依次设置。

根据本发明的实施例，所述探测组件进一步包括：培养箱，所述探测器、载物平台和移动件设置于所述培养箱内；所述培养箱的底部设置有透光区，适于使所述太赫兹波发射器发射的太赫兹波照射入所述培养箱内。

根据本发明的实施例，所述剂量探测系统进一步包括：第二升降组件，所述培养箱设置于所述第二升降组件上，所述第二升降组件用于带动所述培养箱朝靠近或远离所述光学组件的方向运动。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种用上述系统进行太赫兹波辐射生物样本的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：步骤(1)：确定太赫兹波照射载物平台上的光斑中心；步骤(2)：将待测生物样本放置在所述载物平台上的所述光斑中心上，进行太赫兹波辐射；其中，步骤(1)包括：开启所述太赫兹波发射器，以便向所述载物平台上发射太赫兹波；通过调节所述移动件，以使所述探测器移动，采集移动区域内多个位置的太赫兹波功率；利用所述信息处理组件，对所述移动区域内多个位置信息和相应位置的太赫兹波功率进行分析，确定所述移动区域内的光斑分布信息，所述光斑分布信息包括光斑中心。

根据本发明的实施例，采用上述方法，能够使太赫兹波发射器对生物样本中的全部生物样品(细胞、培养组织、类器官等)进行辐射，从而保证太赫兹波辐射生物样品模型(如细胞、组织、类器官等辐射模型)的构建，为后期对生物效应观察、调控机制及防护等的科学研究提供可靠的模型。

根据本发明的实施例，步骤(2)中，当所述待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积时，直接将所述待测生物样本放置于光斑中心上；当所述待测生物样本的横切面面积大于光斑中心面积时，调节所述升降组件，重复进行步骤(1)的操作直至所述待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积，此时将所述待测生物样本放置于光斑中心上。

根据本发明的实施例，步骤(1)进一步包括：对所述光斑中心连续太赫兹波照射，利用所述探测器监测太赫兹波功率的变化，当太赫兹波的功率变化率不大于5％时，对应的太赫兹波照射时间记作稳定时间。

根据本发明的实施例，步骤(2)进一步包括：开启所述太赫兹波发射器达到或超过所述稳定时间后，将待测生物样本放置在所述载物平台上的所述光斑中心上，进行太赫兹波辐射。

根据本发明的实施例，所述光斑分布信息进一步包括：光斑功率最大值、光斑功率最小值、光斑平均功率、光斑平均功率密度、光斑位置定标和光斑尺寸。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统示意图；

图2是根据本发明实施例的探测器、载物平台和移动件位置关系的示意图；

图3是根据本发明实施例中构建太赫兹波辐射生物样本的方法的流程图；

图4是根据本发明实施例1中太赫兹波辐射生物样品的剂量监测结果；

图5是根据本发明实施例2中太赫兹波连续辐射生物样品270分钟的剂量监测结果；

图6是根据本发明实施例3中太赫兹波辐射30分钟后原代海马神经元活力变化，其中：

A为假辐射组和太赫兹波辐射组原代海马神经元于辐射后即刻细胞活力变化，

B为假辐射组和太赫兹波辐射组原代海马神经元于辐射后30分钟细胞活力变化，

C为假辐射组和太赫兹波辐射组原代海马神经元于辐射后1小时细胞活力变化，

D为假辐射组和太赫兹波辐射组原代海马神经元于辐射后2小时细胞活力变化；

图7是根据本发明实施例3中太赫兹波辐射30分钟后第3天原代海马神经元突起长度变化。

附图标记：

100为探测组件，110为探测器，120为载物平台，130为移动件，140为斩波器控制器，150为功率计主机，160为锁相放大器，200为发光组件，210为升降支架，220为太赫兹透镜，230为光学斩波器，240为太赫兹波发射器，250为底座，260为第一升降组件，270为太赫兹源控制器，300为信息处理组件，400为光学平台，500为第二升降台，600为培养箱。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提出了一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统及辐射方法，下面将分别对其进行详细描述。

太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统

在本发明的一个方面，本发明提出了一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统。根据本发明的实施例，该剂量探测系统包括：探测组件100、发光组件200和信息处理组件300。

其中，探测组件100包括探测器110、载物平台120、移动件130、斩波器控制器140、功率计主机150和锁相放大器160。载物平台120开设有放置孔，放置孔用于承载生物样本；探测器110设置于移动件130上，移动件130用于带动探测器110移动，形成移动区域，并采集载物平台120位置处的太赫兹波的功率。

发光组件200位于载物平台120的一侧，发光组件200包括升降支架210、太赫兹透镜220、光学斩波器230、太赫兹波发射器240、底座250、第一升降组件260和太赫兹源控制器270，太赫兹波发射器240用于发射太赫兹波，并照射载物平台120，以便后期对载物平台120上的生物样本进行辐射。

信息处理组件300，信息处理组件300分别与探测器110和移动件130电连接，用于获取探测器110采集的功率值和移动件130的位置参数，并基于探测器110检测的移动区域内多个位置的太赫兹波功率及对应的位置关系，确定移动区域内光斑分布信息。

根据本发明的实施例的用于太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统，通过移动件130带动探测器110移动，对载物平台120相同位置的探测器110所在位置接收的太赫兹波功率进行检测，得到太赫兹波的辐射范围及其不同位置对应的功率，获取载物平台120位置的太赫兹波辐射的剂量分布和动态变化信息，其可定标光斑中心。基于上述信息，可以确定光斑的中心位置，该位置可作为样品的放置位置，从而可使太赫兹波高效辐射作用于样品上，提高辐射效率，有助于构建模型(如细胞、组织、类器官、动物等辐射模型)、实施诱变等。并且，具有定位准确、探测靶面大、探测灵敏度高和持续稳定等优点。

下面参考图1对本发明的太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统进行详细描述。

如图1所示，发光组件200采用竖直放置方式，发光组件200包含升降支架210、太赫兹源控制器270以及自下而上设置的第一升降组件260、底座250、太赫兹波发射器240、光学斩波器230和太赫兹透镜220。底座250安装于第一升降组件260，本实施例中的第一升降组件260设置为升降台；太赫兹波发射器240设置于底座250的上表面，用于发射竖直向上的太赫兹波源，第一升降组件260用于调控位于底座250上的太赫兹波发射器240的高度，从而调控太赫兹波发射器240与载物平台120之间的距离。

发明人通过设置第一升降组件260，在使用该剂量探测系统构建模型时，根据待测生物样本的横切面面积(如培养皿的大小)，通过调节第一升降组件260，对太赫兹波发射器240辐射到载物平台120的光斑尺寸大小进行调节，使光斑尺寸不小于待测生物样本的横切面面积，从而保证位于载物平台120上的待测生物样本完全能被太赫兹波辐射，以便构建模型(如细胞、组织、类器官等辐射模型)。

根据本发明的具体实施例，光学斩波器230设置于太赫兹波发射器240上，且光学斩波器230位于太赫兹波发射器240的端口的正上方，光学斩波器230可对通过的太赫兹波源的强度进行调整。太赫兹透镜220通过升降支架210支撑，且太赫兹透镜220与太赫兹源发射器的端口同轴心设置，通过升降支架210支撑对太赫兹透镜220进行调节，以便调整太赫兹波源的传播方向，使得通过太赫兹透镜220后的太赫兹波调整为平行太赫兹波束。

根据本发明的具体实施例，太赫兹源控制器270与太赫兹波发射器240电连接，用于控制太赫兹波发射器240。

根据本发明的具体实施例，该剂量探测系统进一步包括光学平台400，升降支架210和第一升降组件260均安装于光学平台400上，以实现对升降支架210和第一升降组件260的固定，提高发光组件200的稳定性。

根据本发明的具体实施例，该剂量探测系统进一步包括第二升降台500，本实施例中的第二升降台500设置为升降桌，发光组件200位于第二升降台500的下方，第二升降台500的台面上设置有便于太赫兹波穿过的第一通孔。由此，通过设置第二升降台500可以将探测组件100放置于太赫兹透镜220的上方，以便太赫兹波发射器240发射的太赫兹波直接照射至位于载物平台120上的生物样本上。

根据本发明的具体实施例，该剂量探测系统进一步包括培养箱600，培养箱600的底部设置有透光区，透光区被透光材料密封，透光区位于第一通孔的正上方，通过透光区的设置，可使太赫兹波发射器240发射的太赫兹波照射入培养箱600内。

根据本发明的具体实施例，参考图1和图2所示，探测组件100包括探测器110、载物平台120、移动件130、斩波器控制器140、功率计主机150和锁相放大器160。载物平台120可拆卸连接于培养箱600的内底壁，且载物平台120位于透光区的正上方，载物平台120用于承载生物样本，放置孔开设于载物平台120中间，且载物平台120开设有多个对照孔，太赫兹波穿过放置孔照射于生物样本上，多个对照孔用于放置对照样本，以便构建假辐射组，本实施例以四个为例，四个对照孔沿放置孔的外周周向均匀分布。

需要说明的是，载物平台120设置为透光材质，以便使太赫兹波穿过载物平台120照射于生物样本上，且载物平台120材质本身不吸收太赫兹波。

移动件130的下表面滑移连接于培养箱600的内底壁上，例如，移动件130和培养箱600通过轨道连接，并通过电机控制移动件130移动，本申请中的具体连接方式不受限制，只要能够满足移动件130可于培养箱600内移动即可，本实施例中的移动件130为移动平台。移动件130的中间开设有第二通孔，探测器110安装于移动件130上，移动件130用于带动探测器110移动，形成移动区域，载物平台120位于第二通孔内，且载物平台120与探测器110相同位置可替换，即探测时第二通孔内放置探测器110，照射时第二通孔内放置载物平台120。生物样品照射时，载物平台120放置于探测器110确定的区域内。

需要说明的是，探测器110可通过连接件连接于移动件130上，或者，探测器110可拆卸连接于移动件130上，只需满足探测器110存在位于载物平台120的位置和不位于载物平台120的位置两种状态即可，不受具体限制；当探测器110可通过连接件连接于移动件130上时，探测器110可沿连接件上下移动，且连接件即可使探测器110保持于载物平台120位置处的状态，又可使探测器110保持位于载物平台120上方的状态，即探测时第二通孔内放置探测器110，照射时第二通孔内放置载物平台120，此时探测器110位于载物平台120的上方。

示例性地，探测器110可拆卸连接于移动件130上，当探测时，将探测器110放置于第二通孔内，当照射时，将载物平台120放置于第二通孔内。

发明人设置上述探测组件100，通过移动件130带动探测器110运动，使探测器110采集载物平台120不同位置参数及不同位置上的太赫兹波的功率，以实现对载物平台120整个平面上的太赫兹波的功率进行测量，后期通过信息处理组件300进行分析，以确定载物平台120上的光斑分布信息，根据载物平台120上方的光斑分布信息，选择合适的生物样本尺寸，从而保证生物样本完全被太赫兹波辐射，其中，光斑分布信息可为光斑中心、光斑功率最大值、光斑功率最小值、光斑平均功率、光斑平均功率密度、光斑位置定标和光斑尺寸中的任意参数信息。并且，通过上述探测组件100，能够实现对载物平台120上方或者生物样本中太赫兹波功率的实时监测，以便得到准确的辐射信息。

根据本发明的实施例，斩波器控制器140与光学斩波器230电连接，用于控制光学斩波器230，以便后期读取太赫兹功率值；功率计主机150与探测器110电连接，用于读取探测器110扫描的功率值；锁相放大器160分别与功率计主机150、光学斩波器230电连接，用于提高信噪比和精确功率值。根据本发明的具体实施例，信息处理组件300可为具有采集信息和分析信息功能的计算机，信息处理组件300与功率计主机150电连接，用于获取功率计主机150读取的功率值，信息处理组件300与移动件130电连接(例如数据线连接)，例如，通过与控制移动件130移动的电机连接或者通过软件控制电机，用于控制移动件130移动并获取移动件130移动的位置参数，用于基于探测器110检测的移动区域内多个位置的太赫兹波功率及对应的位置关系，确定移动区域内光斑分布信息；且该信息处理组件300与太赫兹源控制器270串口连接，用于控制太赫兹源控制器270。信息处理组件300中设置有用于控制斩波器控制器140和锁相放大器160的控制软件，以便用于提高信噪比和精确功率值。

构建太赫兹波辐射生物样本的方法

在本发明的又一方面，本发明提出了一种用上述剂量探测系统进行太赫兹波辐射生物样本的方法。根据本发明的实施例，如图3所示，该方法包括S100-S200：

S100：确定太赫兹波照射载物平台120上的光斑中心，具体为，开启太赫兹波发射器240，以便向载物平台120上发射太赫兹波；通过调节移动件130，以使探测器110移动，采集移动区域内多个位置的太赫兹波功率；利用信息处理组件300，对移动区域内多个位置信息和相应位置的太赫兹波功率进行分析，确定移动区域内的光斑分布信息，光斑分布信息包括光斑中心。

更具体地，先开启太赫兹源控制器270和太赫兹波发射器240，通过太赫兹源控制器270控制太赫兹波发射器240的发射及其发射强度，以便向载物平台120上发射太赫兹波；启动太赫兹功率计150、斩波器140和锁相放大器160，以便读取载物平台120位置探测器110的太赫兹功率，同时，通过调节移动件130，以使探测器110移动，采集移动区域内多个位置的太赫兹波功率；利用信息处理组件300，对移动区域内多个位置信息和相应位置的太赫兹波功率进行分析，确定移动区域内的光斑分布信息，光斑分布信息包括光斑中心。

S200：将待测生物样本放置在载物平台120上的光斑中心上，进行太赫兹波辐射。

采用上述方法，能够使太赫兹波发射器240对生物样本的所有样品进行辐射，从而保证太赫兹波辐射生物样品模型(如细胞、组织、类器官等辐射模型)的构建，为后期对生物效应观察、调控机制及防护等的科学研究提供可靠的模型。

根据本发明的实施例，S200中，当待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积时，直接将待测生物样本放置于光斑中心上；当待测生物样本的横切面面积大于光斑中心面积时，调节升降组件，重复进行S100的操作直至待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积，此时将待测生物样本放置于光斑中心上。

采用上述方法，当待测生物样本的横切面面积(如培养皿的大小)不同时，可根据待测生物样本的横切面面积对太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统中的第一升降组件260进行调节，进而调剂太赫兹波发射器240辐射到载物平台120的光斑尺寸大小，使光斑尺寸不小于待测生物样本的横切面面积，从而保证位于载物平台120上的待测生物样本完全能被太赫兹波辐射，以便构建太赫兹波辐射生物样本模型。

根据本发明的实施例，S100进一步包括：对光斑中心连续太赫兹波照射，利用探测器110监测太赫兹波功率的变化，当太赫兹波的功率变化率不大于5％时，对应的太赫兹波照射时间记作稳定时间；S200进一步包括：开启太赫兹波发射器240达到或超过稳定时间后，将待测生物样本放置在载物平台120上的光斑中心上，进行太赫兹波辐射。

采用上述方法，通过探测器110对光斑中心的太赫兹波功率的持续监测，以确定光斑中心得到稳定的太赫兹波的时间，从而保证后期对需构建的太赫兹波辐射生物样本模型进行稳定辐射，以便构建出合格的太赫兹波辐射生物样本模型。

根据本发明的实施例，光斑分布信息进一步包括：光斑功率最大值、光斑功率最小值、光斑平均功率、光斑平均功率密度、光斑位置定标和光斑尺寸。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：对太赫兹波辐射生物样本的光斑分布测量

太赫兹源发射器输出的太赫兹波按照一定的发散角输出到自由空间中，太赫兹透镜220与太赫兹发射器240的端口同轴，并且可以通过调整太赫兹透镜220与太赫兹源发射器端口之间的距离，使得通过太赫兹透镜220后的太赫兹波调整为平行太赫兹波束。太赫兹波功率计探头(即为探测器110)安装于X-Y二维电控平移台(即为移动件130)上，通过控制X-Y二维电控平移台进行二维扫描，并且同步采集X-Y二维电控平移台移动到各个位置时对应的太赫兹功率值，同时对这些功率值和对应的二维位置坐标进行数据存储和太赫兹光斑分布重构。从重构的太赫兹光斑分布图中可以获得功率计探头所在位置的太赫兹波光斑分布情况，并结合功率计探头靶面的尺寸，计算出生物样品范围内功率最大值、功率最小值、平均功率、平均功率密度，绘制光斑中横轴和纵轴方向的轮廓。

主要操作流程：启动太赫兹源及其控制器(即为太赫兹波发射器240和太赫兹源控制器270)，通过计算机(即为信息处理组件300)的控制软件，控制太赫兹源控制器270的输出频率为需要设定的工作频率，待太赫兹源预热完成可稳定输出太赫兹波。启动功率计主机150、X-Y二维电控平移台(即为移动件130)、斩波器控制器140、锁相放大器160。设定光学斩波器230工作频率为25赫兹。设定锁相放大器160的参数。启动计算机的控制软件，设定量程。启动计算机光斑分布测量软件，对X-Y二维电控平移台的横轴和纵轴进行初始化“归零”操作，然后调整X-Y二维电控平移台的横轴和纵轴到中心位置。分别设定X-Y二维电控平移台的横轴和纵轴的扫描起点、终点和步长，数据存储路径，数据存储文件名。开始进行太赫兹光斑分辨扫描，扫描完成后自动保存数据。打开图像分析装置，扫描完成后的数据会自动导入和显示。根据显示结果会自动计算出光斑的中心位置，以光斑为中心的范围内的平均功率密度。

频率0.141太赫兹的太赫兹波辐射生物样本的剂量监测结果见图4。由图4可见，生物样品尺寸为直径36毫米，该区域功率最大值为10.848毫瓦、功率最小值为0.217毫瓦、平均功率为2.162毫瓦、平均功率密度为4.756毫瓦每平方厘米、光斑中心定标为横轴方向8.475毫米和纵轴方向9.333毫米。

实施例2：对太赫兹波辐射生物样本的功率连续监测

通过功率计连续测量一段时间内的太赫兹光斑中固定位置的太赫兹功率，将连续记录的太赫兹波功率值绘制曲线，并进行数据保存，通过分析数据和绘制的曲线，获得该段时间内的太赫兹功率的变化。

主要操作流程：通过对太赫兹光斑的分布进行扫描，获得太赫兹光斑的分布以及光斑中心的位置坐标。移到X-Y二维电控平移台(即为移动件130)到光斑的中心位置。启动计算机中太赫兹源稳定性测试的控制软件，设定界面显示范围，设定数据保存的路径和文件名称，开始测量。测量的数据会实时显示在上位机软件的界面上和保存，数据保存间隔为100毫秒。点击停止测量，结束测试。通过观察控制软件界面上的功率随时间变换的曲线，分析太赫兹源输出功率的稳定性。

频率0.141太赫兹的太赫兹波连续辐射生物样品270分钟的剂量监测结果见图5。由图5可见，太赫兹波功率在监测后8分钟内呈上升改变，在监测后8-30分钟呈回落变化，在监测30分钟后维持稳定至270分钟监测结束。

实施例3：太赫兹波辐射生物样本模型的构建

1、大鼠原代海马神经元培养

对实验器械进行高压灭菌后，采用多聚赖氨酸进行培养皿包被。取12小时内新生Wistar乳鼠，置于75％酒精中浸泡消毒。在无菌条件下断头，沿正中剪开皮肤及颅骨，暴露出大脑，用弯镊小心取出全脑，用预冷的解剖液冲洗以去除血液，后浸于滴加了预冷解剖液的玻璃平皿中。在解剖显微镜下，沿正中夹断双侧半球，用弯镊将一侧皮层掀开，两镊配合，剥离出完整的海马组织，并去除海马周围粘附的皮层及血管。另一侧同前。待双侧海马均取出后置于预冷的解剖液中，吸出大部分解剖液，用小剪刀剪碎海马组织成1-2立方毫米的组织块。加入0.25％的胰蛋白酶液在37摄氏度培养箱内消化20分钟，后加入等量的胎牛血清终止消化。用细玻璃滴管吹打细胞悬液(慢吸快吹)，每吹打10次后吸取上层悬液，用200目的不锈钢滤网过滤至烧杯内，后加入适量种植液继续吹打，此步骤重复3次。将烧杯内滤过的细胞悬液倒入玻璃离心管中，1000转/分钟离心5分钟后弃上清，加入适量种植液至离心管内，吹打制备成细胞悬液；采用细胞计数板计数。将细胞悬液稀释为5×105/毫升密度，接种在多聚赖氨酸包被的培养皿中，将细胞置于37摄氏度、5％二氧化碳培养箱内培养。24小时后更换培养基，将种植液全部吸掉，加入约2毫升饲养液。并于培养的第3天向加入终浓度为3～5微克/毫升阿糖胞苷，24小时后半量换液，之后每周半量换液2次。

2、太赫兹波辐射大鼠原代海马神经元

采用太赫兹波生物暴露系统进行细胞辐射。太赫兹波频率为0.141太赫兹，辐射时间为30分钟，于辐射后收集细胞。辐射组细胞置于辐射平台上，假辐射组进行同等条件下的伪辐射。

3、原代海马神经元活力检测

于辐射后即刻、30分钟、1小时和2小时分别加入10微升细胞活力检测试剂，同时设置空白对照孔；放入细胞培养箱避光孵育1小时后对神经元细胞活性进行检测。结果见图6。

由图6可见，与假辐射组相比，0.141太赫兹太赫兹波辐射30分钟组原代海马神经元活力于辐射后即刻和30分钟明显提升。

4、原代海马神经元突起长度检测

于太赫兹波辐射后3天弃掉培养皿中原有的培养基，磷酸盐缓冲液洗涤细胞3次，每次3分钟；使用4％多聚甲醛组织固定液固定15分钟，磷酸盐缓冲液洗涤细胞3次，每次3分钟；利用0.5％免疫染色通透液通透20分钟，磷酸盐缓冲液洗涤细胞3次，每次3分钟；弃去磷酸盐缓冲液，加入10％的山羊血清，室温封闭30-60分钟；去除封闭液，加入微管相关蛋白2抗体(浓度为1:1000，5％的山羊血清配制)，4℃过夜；磷酸盐吐温缓冲液洗涤3次，每次3分钟，加入荧光二抗(浓度为1:2000，磷酸盐吐温缓冲液配制)，室温孵育1小时，磷酸盐吐温缓冲液洗涤3次，每次3分钟；滴加200微升4',6-二脒基-2-苯基吲哚于细胞爬片染细胞核，避光孵育5分钟，磷酸盐吐温缓冲液洗涤4次，每次5分钟；封片剂封片，采用激光共聚焦显微镜观察原代海马神经元形态，并分析神经元突起的长度变化。结果见图7。

由图7可见，与假辐射组相比，0.141太赫兹太赫兹波辐射30分钟后原代海马神经元突起于辐射后3天明显延伸。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种太赫兹波辐射生物样本的剂量探测系统，其特征在于，包括：

探测组件，所述探测组件包括：探测器、载物平台和移动件；

所述载物平台开设有放置孔，所述放置孔适于承载生物样本；

所述探测器设置于所述移动件上，适于在所述移动件的带动下移动，形成移动区域，并采集所述载物平台位置的太赫兹波的功率；

发光组件，所述发光组件位于所述载物平台的一侧，所述发光组件包括太赫兹波发射器，所述太赫兹波发射器适于发射太赫兹波，并照射所述载物平台；

信息处理组件，所述信息处理组件分别与所述探测器和移动件电连接，适于基于所述探测器检测的所述移动区域内多个位置的太赫兹波功率及对应的位置关系，确定所述移动区域内光斑分布信息。

2.根据权利要求1所述的剂量探测系统，其特征在于，所述发光组件进一步包括：

第一升降组件，所述第一升降组件与所述太赫兹波发射器相连，适于调控所述太赫兹波发射器与所述载物平台之间的距离。

3.根据权利要求2所述的剂量探测系统，其特征在于，所述发光组件还包括：太赫兹透镜、光学斩波器，所述太赫兹波发射器、所述光学斩波器和所述光学透镜沿所述光学组件指向所述载物平台的方向依次设置。

4.根据权利要求1所述的剂量探测系统，其特征在于，所述探测组件进一步包括：培养箱，所述探测器、载物平台和移动件设置于所述培养箱内；

所述培养箱的底部设置有透光区，适于使所述太赫兹波发射器发射的太赫兹波照射入所述培养箱内。

5.根据权利要求4所述的剂量探测系统，其特征在于，进一步包括：

第二升降组件，所述培养箱设置于所述第二升降组件上，所述第二升降组件用于带动所述培养箱朝靠近或远离所述光学组件的方向运动。

6.一种利用权利要求1～5任一项所述剂量探测系统进行太赫兹波辐射生物样本的方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：确定太赫兹波照射载物平台上的光斑中心；

步骤(2)：将待测生物样本放置在所述载物平台上的所述光斑中心上，进行太赫兹波辐射；

其中，步骤(1)包括：

开启所述太赫兹波发射器，以便向所述载物平台上发射太赫兹波；

通过调节所述移动件，以使所述探测器移动，采集移动区域内多个位置的太赫兹波功率；

利用所述信息处理组件，对所述移动区域内多个位置信息和相应位置的太赫兹波功率进行分析，确定所述移动区域内的光斑分布信息，所述光斑分布信息包括光斑中心。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，当所述待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积时，直接将所述待测生物样本放置于光斑中心上；

当所述待测生物样本的横切面面积大于光斑中心面积时，调节所述升降组件，重复进行步骤(1)的操作直至所述待测生物样本的横切面面积不大于光斑中心面积，此时将所述待测生物样本放置于光斑中心上。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)进一步包括：

对所述光斑中心连续太赫兹波照射，利用所述探测器监测太赫兹波功率的变化，当太赫兹波的功率变化率不大于5％时，对应的太赫兹波照射时间记作稳定时间。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：

开启所述太赫兹波发射器达到或超过所述稳定时间后，将待测生物样本放置在所述载物平台上的所述光斑中心上，进行太赫兹波辐射。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光斑分布信息进一步包括：光斑功率最大值、光斑功率最小值、光斑平均功率、光斑平均功率密度、光斑位置定标和光斑尺寸。

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