[发明专利]一种用于生物叠中辐射粒子分析生物样品击中情况的方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于生物叠中辐射粒子分析生物样品击中情况的方法及系统，方法至少包括：获取待分析的生物叠中生物样品的坐标数据和击中生物样品的辐射粒子探测数据；获取待分析的生物叠中生物样品的直径r，生物叠衬底材料的厚度d以及生物叠中辐射粒子的入射平面；计算生物叠中生物样品中各辐射粒子的运动轨迹、生物样品中心到辐射粒子运动轨迹的距离L及该辐射粒子与两个平面的交点坐标；依据L判断辐射粒子击中该生物样品的情况，并计算出被辐射粒子击中生物样品的坐标；对生物叠中辐射粒子击中生物样品情况进行显示统计。本发明为空间飞行生物叠中生物样品的研究提供了数据处理、样品筛选和数据可视化等有效的手段和辅助技术。

技术领域

本发明属于生物信息技术领域，具体的说是涉及一种可以将生物叠中所受辐射粒子进行定位进而分析生物样品击中情况的方法及系统。

背景技术

生物叠(Biostack)是用具有辐射粒子定位功能的固体核径迹探测器CR-39和生物样品(如小型哺乳动物、昆虫、植物种子、病毒和细菌等)叠放构成的三明治式的结构。其中，CR-39主要用于探测传能线密度(Linear energy transfer，LET)大于10keV/μm的辐射粒子，包含重离子、质子、以及通过核反应产生的次级带电粒子等。应用CR-39可获得辐射粒子的核径迹参数，包括入射能量、入射角度、LET值、以及相应的位置信息等。

目前，生物叠被广泛用于辐射生物学和空间生命科学等领域的研究，旨在探讨生物学效应与辐射粒子物理参数的关系。国外一些主要的航天机构(如美国航空航天局、俄罗斯航天局和欧洲航天局等)已利用返回式卫星(如Biobloc III、Kosmos 1887、Apollo 16-17、Apollo-Soyuz等)进行过许多次有关生物叠的实验。近30年来，我国也利用返回式卫星的搭载实验进行了一系列的生物叠实验，所搭载的生物样品包含植物种子、昆虫卵和蚕卵等。

生物叠的出现为辐射粒子定位到受试生物样品，继而筛选出被辐射粒子击中和未击中的生物样品提供了极为有利的帮助。传统的方法是利用CR-39中定位的核径迹参数与生物样品的位置信息进行人工逐一比对，进而区分被辐射粒子击中和未击中的受试生物样品。然而，生物叠一般由CR-39/生物材料/衬底材料/生物材料/CR-39等多层叠放在一起构成。且一次生物叠实验中每片CR-39中粘贴(用无色透明、对CR-39无腐蚀作用、对生物材料无毒副作用的白色乳胶粘贴)很多生物样品(生物样品个数一般≥10×10)。此外，单次空间飞行中，每片CR-39一般可接受上百个核径迹数，如在实践八号(近地点180km，远地点469km，轨道倾角63°，飞行时间15天)飞行中每片CR-39鉴定出300多个核径迹。利用人工的方法筛选出击中和未击中的生物样品费时费力，且易出错，如何将辐射粒子定位这一过程可视化，从而自动和快速地显示出生物样品的击中情况已成为制约该类研究发展的重要瓶颈。此外，利用人工的方法难以测量辐射粒子运动轨迹与生物样品平面的夹角(α)和辐射粒子运动轨迹在生物样品平面投影与x轴正方向夹角(β)等数据，这在一定程度上给筛选辐射粒子击中和未击中的生物样品带来很大的困难。因此，很有必要开发一种能够用于生物叠中辐射粒子定位、显示及统计生物样品击中情况的方法及可视化的方法。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种用于生物叠中辐射粒子分析生物样品击中情况的方法，其利用空间飞行中生物叠中CR-39探测到的辐射粒子击中数据解决非直接击中试验样品的定位和可视化问题，提供了一种高效、准确的数据处理、模拟、统计和可视化方案，为空间飞行生物叠中生物样品的研究提供数据处理、样品筛选和数据可视化等有效的手段和辅助技术。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种用于生物叠中辐射粒子分析生物样品击中情况的方法，其特征在于，包括如下步骤：