本發(fā)明涉及生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

研究細(xì)胞、組織、器官、整體動(dòng)物、整體植物等操作對(duì)象在磁場(chǎng)作用下的變化是生物工程的重要研究方向之一，其研究結(jié)果具有重大意義。

然而，目前在對(duì)操作對(duì)象進(jìn)行磁控時(shí)，不能對(duì)所需的磁場(chǎng)進(jìn)行精確控制，從而無法準(zhǔn)確獲得所需磁場(chǎng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

因此，如何精確控制磁場(chǎng)的產(chǎn)生，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置，能夠精確控制磁場(chǎng)的產(chǎn)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置，包括：

用于產(chǎn)生所需磁場(chǎng)的磁源，所述磁源包括若干個(gè)線圈組；

用于控制所述線圈組的通電情況的控制裝置，所述控制裝置信號(hào)連接于所述磁源。

優(yōu)選地，所述線圈組為三個(gè)，三個(gè)所述線圈組分別對(duì)應(yīng)繞X軸、Y軸、Z軸纏繞，且三個(gè)所述線圈組在三維球面上交錯(cuò)排列，其中，X軸、Y軸、Z軸兩兩垂直。

優(yōu)選地，所述控制裝置中包括用于分別對(duì)應(yīng)控制每個(gè)所述線圈組產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流調(diào)控裝置。

優(yōu)選地，所述電流調(diào)控裝置中包括交變磁場(chǎng)控制模塊、脈沖磁場(chǎng)控制模塊、脈動(dòng)磁場(chǎng)控制模塊、以及穩(wěn)壓直流控制模塊。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓直流控制模塊包括至少兩個(gè)可選電壓值。

優(yōu)選地，每個(gè)所述電流調(diào)控裝置分別連接一個(gè)開關(guān)控制裝置，所有所述開關(guān)控制裝置連接于同一個(gè)電源輸入裝置。

優(yōu)選地，所述線圈組設(shè)于旋轉(zhuǎn)裝置上，所述控制裝置信號(hào)連接于所述旋轉(zhuǎn)裝置，所述控制裝置能夠控制所述旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括至少兩個(gè)可升降支架、設(shè)置于所述可升降支架的底端的旋轉(zhuǎn)底盤和設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)底盤上的可升降的受體承托裝置，所述線圈組設(shè)于所述可升降支架的頂端，所述可升降支架、所述受體承托裝置、所述旋轉(zhuǎn)底盤分別信號(hào)連接所述控制裝置。

優(yōu)選地，所述線圈組的外側(cè)繞周向依次設(shè)有至少兩個(gè)可伸縮組件，所述可伸縮組件能夠朝向所述線圈組的中心擠壓所述線圈組。

優(yōu)選地，所述可伸縮組件包括用于與所述線圈組固定連接的第一隔板和通過彈簧與所述第一隔板連接的第二隔板，所述第一隔板信號(hào)連接于所述控制裝置，所述控制裝置能夠控制所述第一隔板移動(dòng)。

本發(fā)明提供的用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括磁源和控制裝置。通過控制裝置對(duì)磁源中的線圈組的通電情況進(jìn)行精確控制，電生磁，從而可以精確有效地控制磁場(chǎng)產(chǎn)生情況，能夠提供生物實(shí)驗(yàn)所需的磁場(chǎng)，操作對(duì)象具體可以包括通過基因?qū)爰夹g(shù)將表達(dá)目標(biāo)蛋白的基因與磁性介質(zhì)共同導(dǎo)入的細(xì)胞、組織、器官、整體動(dòng)物、整體植物、導(dǎo)入磁感蛋白的以及其他的細(xì)胞、組織、器官、整體動(dòng)物、整體植物，應(yīng)用范圍較廣，且實(shí)驗(yàn)操作方便，有利于提高實(shí)驗(yàn)效率以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例一中線圈組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例三中可壓縮組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為轉(zhuǎn)化生長因子蛋白表達(dá)膠圖。

圖1至圖5中，1為線圈組，2為電流調(diào)控裝置，3為開關(guān)控制裝置，4為電源輸入裝置，5為可升降支架，6為受體承托裝置，7為旋轉(zhuǎn)底盤，8為第一隔板，9為彈簧，10為第二隔板。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置，能夠精確控制磁場(chǎng)的產(chǎn)生。

請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例一中線圈組的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明所提供的用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的一種具體實(shí)施例中，包括用于產(chǎn)生所需磁場(chǎng)的磁源，磁源中包括若干個(gè)線圈組1；還包括用于控制線圈組1的通電情況的控制裝置，該控制裝置信號(hào)連接磁源。

通過控制裝置對(duì)磁源中的線圈組1的通電情況進(jìn)行精確控制，電生磁，從而可以精確有效地控制磁場(chǎng)產(chǎn)生情況，能夠提供生物實(shí)驗(yàn)所需的磁場(chǎng)，操作對(duì)象具體可以包括通過基因?qū)爰夹g(shù)將表達(dá)目標(biāo)蛋白的基因與磁性介質(zhì)共同導(dǎo)入的細(xì)胞、組織、器官、整體動(dòng)物、整體植物，或?qū)氪鸥械鞍椎募?xì)胞、組織、器官、整體動(dòng)物、整體植物，應(yīng)用范圍較廣，且實(shí)驗(yàn)操作方便，有利于提高實(shí)驗(yàn)效率以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明所提供具體實(shí)施例一中，線圈組1具體可以為三個(gè)，三個(gè)線圈組1分別對(duì)應(yīng)繞X軸、Y軸、Z軸纏繞，且三個(gè)線圈組1在三維球面上交錯(cuò)排列，其中，X軸、Y軸、Z軸兩兩垂直。其中，操作對(duì)象可以置于三個(gè)線圈組1形成的內(nèi)部空間之中。

三個(gè)維度的線圈組1的設(shè)置可以保證操作對(duì)象在各個(gè)方向上均能夠受到磁場(chǎng)的磁力，磁力作用范圍較廣。

進(jìn)一步地，控制裝置中可以包括用于分別對(duì)應(yīng)控制每個(gè)線圈組1產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流調(diào)控裝置2。也就是說，每個(gè)線圈組1產(chǎn)生的電流的強(qiáng)度、方向及頻率可分別獨(dú)立控制，從而產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)，提高磁場(chǎng)可控范圍。

進(jìn)一步地，電流調(diào)控裝置2中具體可以包括交變磁場(chǎng)控制模塊、脈沖磁場(chǎng)控制模塊、脈動(dòng)磁場(chǎng)控制模塊、穩(wěn)壓直流控制模塊，以方便快捷地產(chǎn)生不同的電流，從而產(chǎn)生不同形式的磁場(chǎng)，進(jìn)一步擴(kuò)大磁場(chǎng)可控范圍。

其中，穩(wěn)壓直流控制模塊具體可以包括至少兩個(gè)可選電壓值，從而可以在穩(wěn)壓直流狀態(tài)下，通過選擇不同的電壓值來實(shí)現(xiàn)不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

上述各個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)電流調(diào)控裝置2可以分別連接一個(gè)開關(guān)控制裝置3，所有開關(guān)控制裝置3可以連接于同一個(gè)電源輸入裝置4。即，每個(gè)線圈組1的電流通斷可以分別受到控制，從而能夠根據(jù)線圈組1的電流通斷產(chǎn)生一維磁場(chǎng)、二維磁場(chǎng)、三維磁場(chǎng)，進(jìn)一步提高磁場(chǎng)的可控性。

請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明所提供具體實(shí)施例二中，線圈組1具體可以設(shè)置在旋轉(zhuǎn)裝置上，控制裝置信號(hào)連接于該旋轉(zhuǎn)裝置，控制裝置能夠控制該旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速。通過旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)線圈組1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生動(dòng)磁場(chǎng)，操作方便。

進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)裝置可以包括至少兩個(gè)可升降支架5、設(shè)置于可升降支架5的底端的旋轉(zhuǎn)底盤7和設(shè)于旋轉(zhuǎn)底盤7上的可升降的受體承托裝置6，線圈組1設(shè)于可升降支架5的頂端，可升降支架5、受體承托裝置6、旋轉(zhuǎn)底盤7分別信號(hào)連接控制裝置。

通過控制裝置控制可升降支架5的升降，可以調(diào)節(jié)線圈組1產(chǎn)生磁場(chǎng)的角度，通過控制裝置控制受體承托裝置6的高度，可以調(diào)節(jié)線圈組1與操作對(duì)象之間的距離，以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過控制裝置控制磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)，可以生成所需的動(dòng)磁場(chǎng)。

其中，控制裝置中具體可以設(shè)置電機(jī)、螺桿螺母組件等部件來實(shí)現(xiàn)升降控制。

可見，通過可升降支架5、受體承托裝置6以及旋轉(zhuǎn)底座，可以通過多種方法控制磁場(chǎng)的方向、強(qiáng)度，控制較為靈活。

進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)底座的底部可以設(shè)置轉(zhuǎn)輪，使旋轉(zhuǎn)裝置可以在平臺(tái)上自由移動(dòng)，從而進(jìn)一步方便操作。

請(qǐng)參考圖4和圖5，圖4為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所提供可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置的具體實(shí)施例三中可壓縮組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明所提供具體實(shí)施例三中，線圈組1的外側(cè)可以繞周向依次設(shè)有至少兩個(gè)可伸縮組件，可伸縮組件能夠朝向線圈組1的中心擠壓線圈組1，通過擠壓線圈組1，使線圈組1發(fā)生形變，可以方便地調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度及產(chǎn)生位置。

進(jìn)一步地，可伸縮組件可以包括用于與線圈組1固定連接的第一隔板8和通過彈簧9與第一隔板8連接的第二隔板10，第一隔板8信號(hào)連接于控制裝置，控制裝置能夠控制第一隔板8移動(dòng)。其中，第二隔板10可以固定設(shè)置在墻壁、其他機(jī)器殼體上或者其他位置處。此種實(shí)施例中，通過第一隔板8擠壓線圈組1，可以組合形成點(diǎn)、線、面的磁場(chǎng)，其他彈簧9的設(shè)置可以對(duì)第一隔板8在運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行緩沖，有利于提高控制的準(zhǔn)確性。

具體地，可伸縮組件可以繞線圈組1的周向設(shè)置四個(gè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈組1的各個(gè)方向皆可進(jìn)行擠壓，有利于提高控制的靈活性。

上述各個(gè)實(shí)施例中，線圈組1中的線圈具體可以為螺線管、亥姆霍茲線圈等線圈，另外，線圈內(nèi)部可以可選擇地設(shè)有永磁鐵、鐵磁體等。

上述可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置在一種具體實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用如下：

主要試劑與儀器：小鼠淋巴細(xì)胞，購自美國組織培養(yǎng)保藏中心(ATCC)；CCK-8試劑盒，購自廣州晶欣生物科技有限公司；胎牛血清(FBS)，購于美國Invitrrogen公司；刀豆蛋白(ConA)和脂多糖(LPS)，購自美國Sigma公司；CO₂培養(yǎng)箱，購自德國Binder公司；Multiskan Ascent多功能酶標(biāo)儀，購自美國Thermo公司；自制具備自由調(diào)節(jié)二維和三維模式的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置。

轉(zhuǎn)化生長因子基因?qū)肓馨图?xì)胞：根據(jù)轉(zhuǎn)化生長因子基因序列設(shè)計(jì)基因擴(kuò)增引物，利用質(zhì)粒導(dǎo)入，得到質(zhì)粒表達(dá)載體，并轉(zhuǎn)染至淋巴細(xì)胞。轉(zhuǎn)化生長因子蛋白量約25kD，以免疫印跡(Western blot，WB)技術(shù)分析轉(zhuǎn)化生長因子基因的表達(dá)。

磁場(chǎng)對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞增殖情況的影響：采用CCK-8法對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞增殖情況進(jìn)行測(cè)定。取對(duì)數(shù)生長期的淋巴細(xì)胞，用含10％FBS的培養(yǎng)基調(diào)整細(xì)胞數(shù)為適宜濃度(5×106/ml)，加入96孔細(xì)胞培養(yǎng)板，每孔90μl，每個(gè)設(shè)10個(gè)復(fù)孔，于37℃，5％CO₂條件下培養(yǎng)24h；分設(shè)五個(gè)實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組A組為導(dǎo)入轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞培養(yǎng)在二維模式的自制磁場(chǎng)裝置中，實(shí)驗(yàn)組B組為導(dǎo)入轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞培養(yǎng)在三維模式的自制磁場(chǎng)中，對(duì)照組C組為不含轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞放置在二維模式的自制磁場(chǎng)中，未處理組D組不含轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞直接放置于培養(yǎng)箱內(nèi)，E組只有培養(yǎng)基。A、B、C三組的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.4T，五組細(xì)胞都在于37℃，5％CO₂條件下分別培養(yǎng)10、20、30、40、50h后進(jìn)行CCK-8檢測(cè)，每孔加入終濃度為10μl的CCK-8，繼續(xù)培養(yǎng)4h。450nm波長下，酶標(biāo)儀檢測(cè)吸光度(OD)值。計(jì)算各條件下淋巴細(xì)胞的增殖率。試驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3次。

增殖率＝(OD_A/B-OD_D)/(OD_C-OD_D)

轉(zhuǎn)化生長因子基因蛋白表達(dá)結(jié)果：通過Western方法制備出含轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞(A組)及不含轉(zhuǎn)化生長因子基因的淋巴細(xì)胞(B組)的凝膠電泳的膠圖，對(duì)比A、B、C三組結(jié)果，顯示A組轉(zhuǎn)化生長因子基因表達(dá)最好，B組次之，C組表達(dá)的最弱。請(qǐng)參考圖6。

不同磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)化生長因子基因?qū)α馨图?xì)胞生長狀況的影響：在不同時(shí)間各條件對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞增殖的影響如表1所示，在初期培養(yǎng)前10個(gè)小時(shí)各組的細(xì)胞增殖率最大。A組在第10小時(shí)增殖率為3.40。在后面的階段，增殖率變化不大，維持在2.80左右。B組在第10小時(shí)增殖率為3.41，后續(xù)階段維持在2.85左右。C組在第10小時(shí)增殖率為3.32，最后階段維持在2.70左右。

B組在10小時(shí)后的細(xì)胞增殖率略高于A組的，表明在三維磁場(chǎng)作用下，比二維磁場(chǎng)促進(jìn)細(xì)胞增殖效果要好。A組的增殖率始終高于C組的，表明在轉(zhuǎn)化生長因子基因促進(jìn)了細(xì)胞增殖。通過對(duì)比C、D兩組細(xì)胞的A值，發(fā)現(xiàn)D組細(xì)胞的生長狀況低于C組的生長狀況。由此看見磁感基因——轉(zhuǎn)化生長因子基因在磁場(chǎng)的作用下，促進(jìn)細(xì)胞增殖效果明顯。

表1：不同時(shí)間各條件對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞增殖的影響(n＝30)

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的用于生物學(xué)研究的可控磁場(chǎng)發(fā)生裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。