CN117452469A - 一种细胞内辐射微剂量探测结构及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细胞内辐射微剂量探测结构及探测方法，属于辐射微剂量探测技术领域。所述探测结构，包括：分层依次布置的第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元，细胞微流控芯片用于细胞的固定和培养；第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元组成带电粒子能量信息探测器组，用于探测带电粒子在半导体探测器中的沉积能量；第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器组成带电粒子通量和位置信息探测器组，用于测量入射到细胞微流控芯片某个位置的带电粒子通量和角度；本发明实现了单细胞尺度上的微剂量测量，能够获得更精确的细胞内辐射微剂量数据。

Description

一种细胞内辐射微剂量探测结构及探测方法

技术领域

本发明涉及辐射微剂量探测技术领域，特别涉及一种细胞内辐射微剂量探测结构及探测方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

带电粒子辐射引起的生物效应主要包括细胞和组织的损伤、遗传物质的突变、细胞死亡、肿瘤形成等。辐射防护常用量吸收剂量和剂量当量等都是平均量，而带电粒子在物质中沉积能量具有不均匀性。所以，在多年前提出了微剂量的概念，利用微剂量常用量比能和线能来描述能量沉积的不均匀性，更适合低剂量辐射情况下的生物学效应研究。

但是，发明人发现，现有的低剂量辐射研究发现其生物效应展现出多样性，包括旁效应、远隔效应和基因组不稳定性效应等非靶效应，而且带电粒子束流源（可以是但不限于带电粒子加速器）粒子在微米尺度上有一定分散性，导致照射到每个细胞内的粒子通量一般不同，无法实现单细胞尺度的精准测量；而且，现有细胞内辐射微剂量使用物理平均量进行探测，探测结果的精确性较差，不能适用于低剂量辐射的高精度探测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种细胞内辐射微剂量探测结构及探测方法，实现了单细胞尺度上的微剂量测量，能够获得更精确的细胞内辐射微剂量数据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种细胞内辐射微剂量探测结构。

一种细胞内辐射微剂量探测结构，包括：分层依次布置的第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元，细胞微流控芯片用于细胞的固定和培养；

第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元组成带电粒子能量信息探测器组，用于探测带电粒子在半导体探测器中的沉积能量；

第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器组成带电粒子通量和位置信息探测器组，用于测量入射到细胞微流控芯片某个位置的带电粒子通量和角度。

作为本发明第一方面进一步的限定，第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的像素数量和尺寸相同，且第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的像素一一对应布置；

细胞微流控芯片细胞培养腔室的数量与第一像素阵列探测的像素数量相同且一一对应布置，细胞微流控芯片细胞培养腔室的数量与第二像素阵列探测的像素数量相同且一一对应布置。

作为本发明第一方面进一步的限定，第一半导体探测器单元和所述第二半导体探测器单元的面积和厚度均相同，带电粒子能量信息探测器组中的各个半导体探测器单元的面积大于或等于带电粒子通量和位置信息探测器组的各个像素阵列探测器的面积。

作为本发明第一方面进一步的限定，第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器的厚度、像素数量和像素面积均相同，细胞微流控芯片的单个细胞培养腔室面积大于或者等于带电粒子通量和位置探测器组中的第一像素阵列探测器和所述第二像素阵列探测器的单个像素面积；

第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元同轴平行布置。

第二方面，本发明提供了一种细胞内辐射微剂量探测方法。

一种细胞内辐射微剂量探测方法，利用本发明第一方面所述的细胞内辐射微剂量探测结构，包括以下过程：

将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境，当第一半导体探测器单元、第二半导体探测器单元产生有效信号时，分别得到带电粒子在第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的沉积能量；

在将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境后，得到带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息；

根据得到的带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息，连线得到粒子入射角度和第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器之间细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息；

根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量和得到的粒子入射角度，反推带电粒子入射能量；

根据带电粒子入射能量、带电粒子入射角度以及细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息模拟计算得到该位置细胞内的沉积能量；

根据得到的带电粒子入射角度计算带电粒子在细胞内的径迹长度；

根据得到的某位置的单个细胞内的沉积能量和带电粒子在细胞内的径迹长度计算得到该位置的单个细胞内的线能和比能。

作为本发明第二方面进一步的限定，根据带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息连线得到入射粒子角度，包括：

将带电粒子到达第一像素阵列探测器的像素位置投影到第二像素阵列探测器上，得到该投影位置和带电粒子到达第二像素阵列探测器的像素位置之间的距离d1；

带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角正切值为d1和第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器之间距离d2的比值，则带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角，即入射粒子角度为arctan(d1/d2)。

作为本发明第二方面进一步的限定，根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量和粒子入射角度，反推带电粒子入射能量，包括：

模拟已知种类、不同能量的带电粒子按照得到的带电粒子入射角度入射细胞内辐射微剂量探测结构时的情况，得到入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系；

参考得到的入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系，使用实际得到的第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量对照该关系，获得入射粒子能量。

作为本发明第二方面进一步的限定，根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量，计算得到该位置细胞内线能，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与带电粒子在该位置细胞内的径迹长度之比得到该位置细胞内的线能。

作为本发明第二方面进一步的限定，根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量计算得到该位置细胞内比能，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与单个细胞质量之比得到该位置细胞内的比能。

第三方面，本发明提供了一种细胞内辐射微剂量探测方法。

一种细胞内辐射微剂量探测方法，利用本发明第一方面所述的细胞内辐射微剂量探测结构，当细胞内辐射微剂量探测结构与带电粒子束流正交放置时，包括以下过程：

根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元探测到带电粒子在探测器内沉积能量，进而获得带电粒子入射能量；

根据第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器探测到的单像素内带电粒子通量，即为与该像素对应位置细胞微流控芯片培养腔室内入射到细胞的带电粒子通量；

依据带电粒子入射能量以及单细胞内入射的带电粒子通量，模拟计算得到单细胞内沉积微剂量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明创新性的研制了一种细胞内辐射微剂量探测结构，分层依次布置第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元，可以实现单细胞尺度上的微剂量测量，获得更精确的数据，可靠性更高；而且，其结构非常紧凑、占据空间小，能够应用在小型化低功耗的设备中。

2、本发明创新性的提出了一种细胞内辐射微剂量探测方法，根据得到的某位置的单个细胞内的沉积能量和带电粒子在细胞内的径迹长度计算得到该位置的单个细胞内的线能和比能，可以更加准确的获取细胞内辐射微剂量，提高了线能和比能等微剂量数据测量的精确度。

本发明附加方面的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

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的细胞内辐射微剂量探测结构的结构框图；

图2为本发明实施例2提供的带电粒子垂直入射依次穿过第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片和第二像素阵列探测器示意图；

图3为本发明实施例2提供的带电粒子斜入射依次穿过第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片和第二像素阵列探测器示意图；

图4为本发明实施例2提供的第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元均包含四个半导体探测器时，带电粒子垂直入射依次穿过第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元示意图，其中，半导体探测器单元可对带电粒子入射方向、带电粒子穿过细胞的位置进行辅助定位；

图5为本发明实施例2提供的第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元均包含四个半导体探测器时，带电粒子斜入射依次穿过第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元示意图，其中，半导体探测器单元可对带电粒子入射方向、带电粒子穿过细胞的位置进行辅助定位；

图6为本发明实施例2提供的带电粒子垂直入射或斜入射依次穿过第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片和第二像素阵列探测器，得到带电粒子穿过细胞内径迹长度示意图；

图7为本发明实施例2提供的使用Geant4模拟的结果示意图，不同能量质子垂直入射依次穿过五层结构，在半导体单元产生沉积能量（Deposit Energy），通过第一半导体探测器单元沉积能量和第二半导体探测器单元沉积能量的组合，可以反推出唯一的质子入射能量（Proton IN Energy）；

图8为本发明实施例2提供的使用Geant4模拟的结果示意图，不同能量（0-200MeV）质子垂直入射依次穿过五层结构，在微流控芯片腔室内的细胞产生沉积能量（DepositEnergy in cell）；

图9为本发明实施例2提供的使用Geant4模拟的结果示意图，能量为60MeV的质子从不同倾角入射依次穿过五层结构，垂直入射为0°，在微流控芯片腔室内的细胞产生沉积能量（Deposit Energy in cell）；

图中，1、第一半导体探测器单元；2、第一像素阵列探测器；3、细胞微流控芯片；4、第二像素阵列探测器；5、第二半导体探测器单元。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例1提供了一种细胞内辐射微剂量探测结构，包括：按顺序分层依次布置的第一半导体探测器单元1、第一像素阵列探测器2、细胞微流控芯片3、第二像素阵列探测器4和第二半导体探测器单元5，

本实施例中，优选的，每个半导体探测器单元包含至少一个半导体探测器，每个像素阵列探测器像素数量、大小一致，细胞微流控芯片细胞培养腔室的数量和面积与相邻像素阵列探测器的像素数量和面积一致；

第一半导体探测器单元1和第二半导体探测器单元5组成带电粒子能量探测器组，进行入射到探测结构中带电粒子沉积能量的探测，进而反推带电粒子入射能量；

第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4组成带电粒子通量和位置探测器组，进行入射到探测结构中带电粒子通量（数量）和位置信息的探测；

细胞微流控芯片3设于所述第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4之间，用于进行细胞固定及培养。

需要说明的是，本实施例中，每个半导体探测器独立工作，均可单独记录沉积能量，每个半导体探测器单元中，半导体探测器的数量不限于一个，可以是两个及以上，这样可以辅助像素阵列探测器确定带电粒子位置信息，具体根据实际需求而定。

可选的，在具体的一些实现方式中，第一半导体探测器单元1和第二半导体探测器单元5组成带电粒子能量探测器组，第一半导体探测器单元1和第二半导体探测器单元5的面积和厚度均相同。

可选的，在具体的一些实现方式中，第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4组成带电粒子通量和位置探测器组，第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4的厚度、像素数量和像素面积均相同。

可选的，在具体的一些实现方式中，为提高探测效率，可选择带电粒子能量探测器组探测器面积大于或等于带电粒子通量和位置探测器组探测器面积。

可选的，在具体的一些实现方式中，细胞微流控芯片3内细胞培养腔室面积等于或大于带电粒子通量和位置探测器组探测器单个像素面积。

可选的，在具体的一些实现方式中，所述半导体探测器单元、所述像素阵列探测器与所述细胞微流控芯片同轴平行设置，需要说明的是，半导体探测器单元、像素阵列探测器与细胞微流控芯片的设置方式可根据实际探测结构空间大小设置，不论其设置方式如何，其排列顺序是固定不变的。

本发明上述细胞内辐射微剂量探测结构，通过其特殊的结构设计，有效得到入射到单个细胞内带电粒子的入射能量、入射角度，特定情况下的带电粒子入射通量。

实施例2：

本发明实施例2还提供了一种细胞内辐射微剂量的获取方法，如图2、图3、图4、图5和图6所示，采用实施例1所述的细胞内辐射微剂量探测结构，包括以下过程：

S1、为保证数据的有效性，需要保证带电粒子穿过五个结构模块，即在第一半导体探测器单元1、第一像素阵列探测器2、第二像素阵列探测器4、第二半导体探测器单元5产生信号，将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境，当第一半导体探测器单元1、第二半导体探测器单元5产生有效信号时，分别得到带电粒子在第一半导体探测器单元1和第二半导体探测器单元5的沉积能量；

S2、在S1中将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境后，得到带电粒子到达第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4的位置信息；

S3、根据步骤S2中得到的带电粒子到达第一像素阵列探测器2和第二像素阵列探测器4的位置信息，连线得到粒子入射角度和第一像素阵列探测器2与第二像素阵列探测器4之间细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息；

S4、根据步骤S1中得到的第一半导体探测器单元1和第二半导体探测器单元5的带电粒子沉积能量和步骤S3中得到的粒子入射角度，反推带电粒子入射能量；

S5、根据步骤S4中得到的入射带电粒子能量、步骤S3中得到的带电粒子入射角度以及步骤S3中得到的细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息模拟计算得到该位置细胞内的沉积能量；

S6、根据步骤S3中得到的带电粒子入射角度计算带电粒子在细胞内的径迹长度；

S7、根据步骤S5中得到的某位置的单个细胞内的沉积能量和根据步骤S6中得到的带电粒子在细胞内的径迹长度计算得到该位置的单个细胞内的线能和比能。

步骤S3中，根据带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息连线得到入射粒子角度，具体的，包括以下过程：

S3.1：将带电粒子到达第一像素阵列探测器的像素位置投影到第二像素阵列探测器上，得到该投影位置和带电粒子到达第二像素阵列探测器的像素位置之间的距离d1；

S3.2：带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角正切值为d1和第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器之间距离d2的比值，则带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角，即入射粒子角度为arctan(d1/d2)。

步骤S4中，根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量和粒子入射角度，反推带电粒子入射能量，具体的，包括以下过程：

S4.1：使用蒙特卡洛模拟工具，如Geant4，模拟已知种类、不同能量的带电粒子按照步骤S3中得到的带电粒子入射角度入射细胞内辐射微剂量探测结构时的情况，得到入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系；

S4.2：参考步骤S1中得到的入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系，使用实际得到的第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量对照该关系，获得入射粒子能量。

步骤S6中，根据带电粒子入射角度计算带电粒子在细胞内的径迹长度，具体的，包括以下过程：

S6.1、根据S3.2的方法获得入射粒子角度θ；

S6.2、根据细胞层厚度dcell获得带电粒子在细胞内的径迹长度l=dcell/sin(θ)。

步骤S7中，根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量，计算得到该位置细胞内线能，具体的，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与带电粒子在该位置细胞内的径迹长度之比得到该位置细胞内的线能。

步骤S7中，根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量计算得到该位置细胞内比能，具体的，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与单个细胞质量之比得到该位置细胞内的比能。

更具体的，在其他一些实现方式中，存在一种特殊情况，当将细胞内辐射微剂量探测结构与带电粒子束流正交放置时，包括以下过程：

（1）根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元探测到带电粒子在探测器内沉积能量，进而获得带电粒子入射能量；

（2）根据第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器探测到的单像素内带电粒子通量，即为与该像素对应位置细胞微流控芯片培养腔室内入射到细胞的带电粒子通量；

（3）依据带电粒子入射能量以及单细胞内入射的带电粒子通量，模拟计算得到单细胞内沉积微剂量。

本发明所述的上述检测方法，可以更加准确的获取细胞内辐射微剂量，提高线能、比能等微剂量数据测量的精确度。

由于实际实验中较难获取各向同性、特定入射角度和特定能量分布的带电粒子，以下通过Geant4仿真软件模拟各向同性、特定入射角度、特定能量分布、已知类型的带电粒子，然后采用本发明上述细胞内辐射微剂量探测结构及获取方法探测带电粒子，以验证其有效性。

在本实施例中，第一半导体探测器单元1、第二半导体探测器单元5采用一片厚度为500μm、边长为50mm的正方形硅探测器；第一像素阵列探测器2、第二像素阵列探测器4均采用一片厚度为700μm、边长为50mm的正方形硅探测器；细胞微流控芯片设置为厚度10μm、边长50mm的正方形；每层结构间隔1mm，细胞微流控芯片培养腔室内填充细胞，成分密度设置为细胞质密度，细胞质密度采用1.00g/cm³，与水相同。

使用Geant4模拟不同能量质子垂直入射依次穿过五层结构，在半导体单元产生沉积能量（Deposit Energy），类似的，通过第一半导体探测器单元沉积能量和第二半导体探测器单元沉积能量的组合，可以反推出唯一的质子入射能量（Proton IN Energy），如图7所示。

（1）当带电粒子（如质子）垂直入射到本发明设计的细胞内辐射微剂量探测结构时，根据得到的质子的入射能量，依据Geant4的模拟结果，如图8所示，可以得到微流控芯片腔室内细胞内的沉积能量（Deposit Energy in cell）；

依据细胞内的沉积能量，根据细胞直径（或微流控芯片厚度）、细胞质量，可以计算得到微剂量线能、比能。

（2）当带电粒子（如质子）倾斜入射到本发明设计的细胞内辐射微剂量探测结构时，根据像素阵列探测器得到的粒子径迹，得出质子入射方向的倾斜角度，根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元反推得到的质子入射能量，依据Geant4的模拟结果，如图9所示，可以得到微流控芯片腔室内细胞内的沉积能量（Deposit Energy in cell）；

依据细胞内的沉积能量，根据粒子入射方向的倾斜角度和穿越细胞的径迹长度、细胞质量，可以分别计算得到微剂量线能、比能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种细胞内辐射微剂量探测结构，其特征在于，

包括：分层依次布置的第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元，细胞微流控芯片用于细胞的固定和培养；

第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元组成带电粒子能量信息探测器组，用于探测带电粒子在半导体探测器中的沉积能量；

第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器组成带电粒子通量和位置信息探测器组，用于测量入射到细胞微流控芯片某个位置的带电粒子通量和角度。

2.如权利要求1所述的细胞内辐射微剂量探测结构，其特征在于，

第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的像素数量和尺寸相同，且第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的像素一一对应布置；

细胞微流控芯片细胞培养腔室的数量与第一像素阵列探测的像素数量相同且一一对应布置，细胞微流控芯片细胞培养腔室的数量与第二像素阵列探测的像素数量相同且一一对应布置。

3.如权利要求1所述的细胞内辐射微剂量探测结构，其特征在于，

第一半导体探测器单元和所述第二半导体探测器单元的面积和厚度均相同，带电粒子能量信息探测器组中的各个半导体探测器单元的面积大于或等于带电粒子通量和位置信息探测器组的各个像素阵列探测器的面积。

4.如权利要求1所述的细胞内辐射微剂量探测结构，其特征在于，

第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器的厚度、像素数量和像素面积均相同，细胞微流控芯片的单个细胞培养腔室面积大于或者等于带电粒子通量和位置探测器组中的第一像素阵列探测器和所述第二像素阵列探测器的单个像素面积；

第一半导体探测器单元、第一像素阵列探测器、细胞微流控芯片、第二像素阵列探测器和第二半导体探测器单元同轴平行布置。

5.一种细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的细胞内辐射微剂量探测结构，包括以下过程：

将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境，当第一半导体探测器单元、第二半导体探测器单元产生有效信号时，分别得到带电粒子在第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的沉积能量；

在将细胞内辐射微剂量探测结构置于已知带电粒子种类的辐射环境后，得到带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息；

根据得到的带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息，连线得到粒子入射角度和第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器之间细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息；

根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量和得到的粒子入射角度，反推带电粒子入射能量；

根据带电粒子入射能量、带电粒子入射角度以及细胞微流控芯片中被带电粒子穿过的细胞的位置信息模拟计算得到该位置细胞内的沉积能量；

根据得到的带电粒子入射角度计算带电粒子在细胞内的径迹长度；

根据得到的某位置的单个细胞内的沉积能量和带电粒子在细胞内的径迹长度计算得到该位置的单个细胞内的线能和比能。

6.如权利要求5所述的细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，

根据带电粒子到达第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器的位置信息连线得到入射粒子角度，包括：

将带电粒子到达第一像素阵列探测器的像素位置投影到第二像素阵列探测器上，得到该投影位置和带电粒子到达第二像素阵列探测器的像素位置之间的距离d1；

带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角正切值为d1和第一像素阵列探测器与第二像素阵列探测器之间距离d2的比值，则带电粒子入射方向和第一像素阵列探测器所在平面的夹角，即入射粒子角度为arctan(d1/d2)。

7.如权利要求5所述的细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，

根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量和粒子入射角度，反推带电粒子入射能量，包括：

模拟已知种类、不同能量的带电粒子按照得到的带电粒子入射角度入射细胞内辐射微剂量探测结构时的情况，得到入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系；

参考得到的入射粒子能量和粒子在第一半导体探测器单元沉积能量、粒子在第二半导体探测器单元中沉积能量三者之间的对应关系，使用实际得到的第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元的带电粒子沉积能量对照该关系，获得入射粒子能量。

8.如权利要求5所述的细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，

根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量，计算得到该位置细胞内线能，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与带电粒子在该位置细胞内的径迹长度之比得到该位置细胞内的线能。

9.如权利要求5所述的细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，

根据带电粒子在某位置的细胞内径迹长度和带电粒子在该位置细胞内的沉积能量计算得到该位置细胞内比能，包括：

通过计算该位置细胞内的沉积能量与单个细胞质量之比得到该位置细胞内的比能。

10.一种细胞内辐射微剂量探测方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的细胞内辐射微剂量探测结构，当细胞内辐射微剂量探测结构与带电粒子束流正交放置时，包括以下过程：

根据第一半导体探测器单元和第二半导体探测器单元探测到带电粒子在探测器内沉积能量，进而获得带电粒子入射能量；

根据第一像素阵列探测器和第二像素阵列探测器探测到的单像素内带电粒子通量，即为与该像素对应位置细胞微流控芯片培养腔室内入射到细胞的带电粒子通量；

依据带电粒子入射能量以及单细胞内入射的带电粒子通量，模拟计算得到单细胞内沉积微剂量。