【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分子追踪，特别涉及一种基于激光定位的单分子动态追踪方法及系统。
技术介绍
1、在生物医学、化学分析及材料科学等领域，动态追踪分子的位置对于理解分子行为、反应机制及材料性质至关重要。然而，现有的动态追踪分子位置的算法大多依赖于复杂的概率分布计算，这些算法计算量大，对计算资源要求高，不适用于资源有限的单片机系统。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中动态追踪分子位置方法的不足，本专利技术提供一种基于激光定位的单分子追踪的方法及系统，具体方案如下：
2、第一方面，本专利技术提供一种基于激光定位的单分子动态追踪方法，包括以下步骤：
3、在具有待测分子的样本台上发射三个垂直投影在所述样本台上的激光点位；
4、调整三个所述激光点位的位置，以使得三个所述激光点位与所述待测分子之间在所述待测分子的动态变化过程中多次形成预设的平面几何关系；所述预设的平面几何关系定义为垂直投影在所述样品台上的三个所述激光点位之间连线的距离长度形成直角三角形，且所述待测分子位于所述直角三角形斜边上的中点；
5、在每次形成所述预设的平面几何关系时，获取此时三个所述激光点位的坐标，并利用所述预设的平面几何关系计算所述待测分子的坐标，从而获得所述待测分子动态变化过程中在多次形成所述预设的平面几何关系时的多个坐标。
6、在一实施例中，还包括步骤：根据获取的所述待测分子动态变化过程中的多个坐标，绘制所述待测分子动态变化的运动轨迹曲线。
7、在
8、在一实施例中，所述调整三个所述激光点位的位置以使得三个所述激光点位与所述待测分子之间在所述待测分子的动态变化过程中多次形成预设的平面几何关系，包括以下步骤：
9、获取当前三个所述激光点位与所述待测分子之间的距离；
10、比较当前三个所述激光点位与所述待测分子之间两两间的距离；
11、通过当前三个所述激光点位与所述待测分子之间两两间的距离的比较差值并结合所述预设的平面几何关系修正三个所述激光点位的坐标值；
12、根据修正后三个所述激光点位的坐标值调整三个所述激光点位的位置，直至三个所述激光点位与所述待测分子之间形成所述预设的平面几何关系。
13、在一实施例中，定义三个所述激光点位的位置分别为a、b、c，所述待测分子的位置为n，三个所述激光点位与待测分子之间的距离分别表示为lna、lnb、lnc；当三个所述激光点位之间连线的距离长度形成直角三角形时，设激光点位b作为直角三角形的直角顶点，以ba延长线作为y坐标方向，bc延长线作为x坐标方向得到平面直角坐标系；
14、所述比较当前三个所述激光点位与所述待测分子之间两两间的距离；通过当前三个激光点位与待测分子之间两两间的距离的比较差值并结合所述预设的平面几何关系修正三个激光点位的坐标值的公式为：
15、若lna>lnb，则当前三个激光点位a、b、c的y坐标值各自减去(lna-lnb)*β，得到修正后的三个激光点位a、b、c的y坐标值；
16、若lna<lnb，则当前三个激光点位a、b、c的y坐标值各自加上(lnb-lna)*β，得到修正后的三个激光点位a、b、c的y坐标值；
17、若lnb>lnc，则当前三个激光点位a、b、c的x坐标值各自减去(lnc-lnb)*β，得到修正后的三个激光点位a、b、c的x坐标值；
18、若lnc<lnb，则当前三个激光点位a、b、c的x坐标值各自加上(lnb-lnc)*β，得到修正后的三个激光点位a、b、c的x坐标值；
19、若lna＝lnb＝lnc，则表明修正完成。
20、式中，β表示为调整系数，所述调整系数至少根据激光强度、激光照射时间、分子运动速度的因素获得。
21、在一实施例中，所述预设的平面几何关系中，三个所述激光点位之间连线的距离长度所形成的直角三角形为等腰直角三角形。
22、第二方面，本专利技术还提供一种基于激光定位的单分子动态追踪系统，包括：
23、样本台，用于放置待测分子；
24、激光发射模块，用于发射三个垂直投影在所述样本台上的激光点位；
25、调整模块，用于调整三个所述激光点位的位置，以使得三个所述激光点位与所述待测分子之间在所述待测分子的动态变化过程中多次形成预设的平面几何关系；所述预设的平面几何关系定义为垂直投影在所述样品台上的三个所述激光点位之间连线的距离长度形成直角三角形，且所述待测分子位于所述直角三角形斜边上的中点；
26、计算模块，用于在每次形成所述预设的平面几何关系时，获取此时三个所述激光点位的坐标，并利用所述预设的平面几何关系计算所述待测分子的坐标。
27、在一实施例中，还包括绘制模块，用于根据获取的所述待测分子动态变化过程中的多个坐标，绘制所述待测分子动态变化的运动轨迹曲线。
28、在一实施例中，还包括控制模块，分别与激光发射模块、调整模块、计算模块电连接。
29、在一实施例中，还包括通讯模块，所述通讯模块用于将计算模块中计算所述待测分子的坐标数据传输给上位机。
30、基于上述，与现有技术相比，本专利技术提供的基于激光定位的单分子追踪的方法通过激光定位形成预设的平面几何关系及简单计算的方式即可快速确定分子的位置，避免了复杂的概率分布计算，显著降低了计算复杂度，提高了追踪效率。
31、本专利技术的其他特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，还包括步骤：根据获取的所述待测分子动态变化过程中的多个坐标，绘制所述待测分子动态变化的运动轨迹曲线。
3.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于：通过获取所述待测分子的荧光，利用光子计数器采集各个所述激光点位与荧光的距离分别获得三个所述激光点位与所述待测分子之间的距离。
4.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，所述调整三个所述激光点位的位置以使得三个所述激光点位与所述待测分子之间在所述待测分子的动态变化过程中多次形成预设的平面几何关系，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于：定义三个所述激光点位的位置分别为A、B、C，所述待测分子的位置为N，三个所述激光点位与待测分子之间的距离分别表示为LNA、LNB、LNC；当三个所述激光点位之间连线的距离长度形成直角三角形时，设激光点位B作为直角三角形的直角
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于：所述预设的平面几何关系中，三个所述激光点位之间连线的距离长度所形成的直角三角形为等腰直角三角形。
7.一种基于激光定位的单分子动态追踪系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的基于激光定位的单分子动态追踪系统，其特征在于：还包括绘制模块，用于根据获取的所述待测分子动态变化过程中的多个坐标，绘制所述待测分子动态变化的运动轨迹曲线。
9.根据权利要求7所述的基于激光定位的单分子动态追踪系统，其特征在于：还包括控制模块，分别与激光发射模块、调整模块、计算模块电连接。
10.根据权利要求7所述的基于激光定位的单分子动态追踪系统，其特征在于：还包括通讯模块，所述通讯模块用于将计算模块中计算所述待测分子的坐标数据传输给上位机。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，还包括步骤：根据获取的所述待测分子动态变化过程中的多个坐标，绘制所述待测分子动态变化的运动轨迹曲线。
3.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于：通过获取所述待测分子的荧光，利用光子计数器采集各个所述激光点位与荧光的距离分别获得三个所述激光点位与所述待测分子之间的距离。
4.根据权利要求1所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于，所述调整三个所述激光点位的位置以使得三个所述激光点位与所述待测分子之间在所述待测分子的动态变化过程中多次形成预设的平面几何关系，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于激光定位的单分子动态追踪方法，其特征在于：定义三个所述激光点位的位置分别为a、b、c，所述待测分子的位置为n，三个所述激光点位与待测分子之间的距离分别表示为lna、lnb、lnc；当三个所述激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏晋殿，黄志鹏，詹小静，周鹤，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：
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