[发明专利]纳米环境下单分子动力学的虚拟现实仿真系统和方法

摘要

本发明提供了一种纳米环境下单分子动力学的虚拟现实仿真系统和方法。系统包括：单分子光学探测系统、分子物理环境参数控制系统、数据转换接口以及虚拟现实系统。单分子光学探测系统获得的单分子空间位置、空间取向以及发光强度数据，经过数据转换接口被虚拟现实系统调用，实现纳米环境下的单分子运动和发光特征的仿真和展示；分子物理环境参数控制系统通过数据转换接口与虚拟现实系统连接，实现对现实单分子运动状态和发光特性的控制。本发明具有三维动态展示、动态仿真和实时交互等功能，对于纳米环境下的单分子动力学特征的研究以及操控提供了研究平台和技术支持。

主权项

一种纳米环境下单分子动力学的虚拟现实仿真系统，其特征在于包括单分子光学探测系统、分子物理环境参数控制系统、数据转换接口和虚拟现实系统；所述的虚拟现实系统包括计算机和虚拟现实应用软件；所述的数据转换接口包括数据转换程序、数据采集卡以及数字输入输出卡；通过数据线，数据采集卡与单分子光学探测系统连接，数字输入输出卡与分子环境参数控制系统连接；数据采集卡得到单分子光学探测系统采集的分子图像以及发光特征的数据，通过数据转换程序赋值给虚拟现实应用软件；虚拟现实应用软件中单分子物理环境参数的数据通过数据转换程序进行转换，由数字输入输出卡输出到分子物理环境参数控制系统，用于分别控制单分子的物理环境参数，包括电流、电压和温度；所述的虚拟现实应用软件采用标准的windows窗口界面，包括菜单、仿真展示区、分子参数展示区；菜单包括数据文件、分子选择、运动控制、外力操控四个模块，完成单分子动力学数据文件的读写、单分子的选择、单分子运动的模拟仿真操作以及分子物理环境参数控制模块的调用；仿真展示区用于展现单分子和背景环境的三维立体图形，操作员可对特定分子进行选择，跟踪特定单分子的运动；分子参数展示区可动态展示操作员选定的特定单分子的空间坐标、空间取向和发光强度信息以及分子物理环境参数信息；所述的单分子光学探测系统包括单分子荧光成像装置和单分子荧光探测装置；所述的分子物理环境参数控制系统包括电压、电流和温度控制装置，可以分别对分子物理环境参数，包括电压、电流及温度进行控制。