Orientadores: Evandro Conforti, Cristiano de Mello Gallep

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: O estudo das emissões de fótons ultra-fracas de amostras biológicas tem se mostrado promissor em áreas como biomedicina, agronomia, ciências dos alimentos e meio ambiente, onde estas emissões se apresentam como um eficiente indicador biológico das condições fisiológicas das amostras e,...

Resumo: O estudo das emissões de fótons ultra-fracas de amostras biológicas tem se mostrado promissor em áreas como biomedicina, agronomia, ciências dos alimentos e meio ambiente, onde estas emissões se apresentam como um eficiente indicador biológico das condições fisiológicas das amostras e, portanto, uma ferramenta alternativa de análise e diagnóstico a ser explorada. Esta tese de doutorado visou apresentar uma solução em instrumentação para a eficiente medição destas emissões de fótons ultra-fracas e desenvolver aplicações desta em controle ambiental. O sistema de medição é dotado de controle de temperatura da amostra no seu interior, sistema de iluminação para medidas de emissões estimuladas utilizando modernas técnicas de detecção fotônica, integrando-se a um programa de computador na forma de um instrumento virtual que executa funções de controle e pós-tratamento dos dados adquiridos via placa de aquisição microcontrolada. Utilizando-se o sistema de medição projetado, foram realizadas medidas das emissões de fótons de amostras de sementes de trigo em germinação sob condições controladas de temperatura, umidade e iluminação no interior da câmara escura do sistema, tendo sido possível se desenvolver uma metodologia de aplicação das técnicas exploradas, tendo como base a análise comparativa dos padrões temporais das emissões simultâneas de duas amostras biológicas, em duas câmaras idênticas de medição, uma contendo a amostra de controle, e a outra a amostra sob estresse químico. A técnica possibilita correlacionar à presença do contaminante químico com desvios nas emissões de fótons em apenas algumas horas. Os experimentos de emissão estimulada por fonte externa de luz, também aplicados em análises em controle ambiental, se mostraram outra possibilidade, porém estas não foram extensivamente exploradas nesta tese, tendo apenas apresentado resultados preliminares

Abstract: Studies of ultra-weak photon emissions from biological samples has been shown promising in areas such as biomedicine, agronomy, food science and environmental studies, where those emissions could be used as an efficient biological indicator of the physiological conditions of the samples,...

Abstract: Studies of ultra-weak photon emissions from biological samples has been shown promising in areas such as biomedicine, agronomy, food science and environmental studies, where those emissions could be used as an efficient biological indicator of the physiological conditions of the samples, and therefore an alternative tool for analysis and diagnostics to be explored. This thesis aimed to present an efficient solution for measuring ultra-weak photon emissions from small biological samples and also develop applications in environmental control. The measuring system, equipped with temperature control of the sample inside it and a lighting system for measuring stimulated emissions, was developed using modern photonic detection techniques, integrated to a computer program as a virtual instrument that performs control and post-processing of the data acquired via a microcontrolled board. Using the measurement system designed, several measurements of ultra-weak photon emissions from wheat seed samples germinating under controlled temperature, humidity and lighting inside the dark space of the system were performed, and it was possible to develop a methodology using the techniques exploited, based on a comparative analysis of simultaneous temporal patterns of the emissions from two biological samples, using two identical measuring chambers, one containing the control sample, and the other the sample under chemical stress. The technique makes it possible to correlate the presence of chemical contaminants with deviations in those photon emissions in a few hours period. Experiments of stimulated emissions by an external source of light, also applied to analysis in environmental control, proved to be another possibility, but these were not extensively explored in this thesis, only submitted as preliminary results