一种用于生物学研究的可控磁场发生装置

摘要

本发明公开了一种用于生物学研究的可控磁场发生装置，包括：用于产生所需磁场的磁源，磁源包括若干个线圈组；用于控制线圈组的通电情况的控制装置，控制装置信号连接于磁源。通过控制装置对磁源中的线圈组的通电情况进行精确控制，电生磁，从而可以精确有效地控制磁场产生情况，能够提供生物实验所需的磁场，操作对象具体可以包括通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物，或导入磁感蛋白的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物，应用范围较广，且实验操作方便，有利于提高实验效率以及实验结果的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及生物实验技术领域，特别涉及一种用于生物学研究的可控磁场发生装置。

背景技术

研究细胞、组织、器官、整体动物、整体植物等操作对象在磁场作用下的变化是生物工程的重要研究方向之一，其研究结果具有重大意义。

然而，目前在对操作对象进行磁控时，不能对所需的磁场进行精确控制，从而无法准确获得所需磁场，影响实验结果的准确性。

因此，如何精确控制磁场的产生，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于生物学研究的可控磁场发生装置，能够精确控制磁场的产生。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于生物学研究的可控磁场发生装置，包括：

用于产生所需磁场的磁源，所述磁源包括若干个线圈组；

用于控制所述线圈组的通电情况的控制装置，所述控制装置信号连接于所述磁源。

优选地，所述线圈组为三个，三个所述线圈组分别对应绕X轴、Y轴、Z轴缠绕，且三个所述线圈组在三维球面上交错排列，其中，X轴、Y轴、Z轴两两垂直。

优选地，所述控制装置中包括用于分别对应控制每个所述线圈组产生磁场的电流调控装置。

优选地，所述电流调控装置中包括交变磁场控制模块、脉冲磁场控制模块、脉动磁场控制模块、以及稳压直流控制模块。

优选地，所述稳压直流控制模块包括至少两个可选电压值。

优选地，每个所述电流调控装置分别连接一个开关控制装置，所有所述开关控制装置连接于同一个电源输入装置。

优选地，所述线圈组设于旋转装置上，所述控制装置信号连接于所述旋转装置，所述控制装置能够控制所述旋转装置的转速。

优选地，所述旋转装置包括至少两个可升降支架、设置于所述可升降支架的底端的旋转底盘和设于所述旋转底盘上的可升降的受体承托装置，所述线圈组设于所述可升降支架的顶端，所述可升降支架、所述受体承托装置、所述旋转底盘分别信号连接所述控制装置。

优选地，所述线圈组的外侧绕周向依次设有至少两个可伸缩组件，所述可伸缩组件能够朝向所述线圈组的中心挤压所述线圈组。

优选地，所述可伸缩组件包括用于与所述线圈组固定连接的第一隔板和通过弹簧与所述第一隔板连接的第二隔板，所述第一隔板信号连接于所述控制装置，所述控制装置能够控制所述第一隔板移动。

本发明提供的用于生物学研究的可控磁场发生装置包括磁源和控制装置。通过控制装置对磁源中的线圈组的通电情况进行精确控制，电生磁，从而可以精确有效地控制磁场产生情况，能够提供生物实验所需的磁场，操作对象具体可以包括通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物、导入磁感蛋白的以及其他的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物，应用范围较广，且实验操作方便，有利于提高实验效率以及实验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例一的结构示意图；

图2为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例一中线圈组的结构示意图；

图3为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例二的结构示意图；

图4为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例三的结构示意图；

图5为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例三中可压缩组件的结构示意图；

图6为转化生长因子蛋白表达胶图。

图1至图5中，1为线圈组，2为电流调控装置，3为开关控制装置，4为电源输入装置，5为可升降支架，6为受体承托装置，7为旋转底盘，8为第一隔板，9为弹簧，10为第二隔板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种用于生物学研究的可控磁场发生装置，能够精确控制磁场的产生。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例一的结构示意图；图2为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例一中线圈组的结构示意图。

本发明所提供的用于生物学研究的可控磁场发生装置的一种具体实施例中，包括用于产生所需磁场的磁源，磁源中包括若干个线圈组1；还包括用于控制线圈组1的通电情况的控制装置，该控制装置信号连接磁源。

通过控制装置对磁源中的线圈组1的通电情况进行精确控制，电生磁，从而可以精确有效地控制磁场产生情况，能够提供生物实验所需的磁场，操作对象具体可以包括通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物，或导入磁感蛋白的细胞、组织、器官、整体动物、整体植物，应用范围较广，且实验操作方便，有利于提高实验效率以及实验结果的准确性。

本发明所提供具体实施例一中，线圈组1具体可以为三个，三个线圈组1分别对应绕X轴、Y轴、Z轴缠绕，且三个线圈组1在三维球面上交错排列，其中，X轴、Y轴、Z轴两两垂直。其中，操作对象可以置于三个线圈组1形成的内部空间之中。

三个维度的线圈组1的设置可以保证操作对象在各个方向上均能够受到磁场的磁力，磁力作用范围较广。

进一步地，控制装置中可以包括用于分别对应控制每个线圈组1产生磁场的电流调控装置2。也就是说，每个线圈组1产生的电流的强度、方向及频率可分别独立控制，从而产生不同的磁场，提高磁场可控范围。

进一步地，电流调控装置2中具体可以包括交变磁场控制模块、脉冲磁场控制模块、脉动磁场控制模块、稳压直流控制模块，以方便快捷地产生不同的电流，从而产生不同形式的磁场，进一步扩大磁场可控范围。

其中，稳压直流控制模块具体可以包括至少两个可选电压值，从而可以在稳压直流状态下，通过选择不同的电压值来实现不同的磁场强度。

上述各个实施例中，每个电流调控装置2可以分别连接一个开关控制装置3，所有开关控制装置3可以连接于同一个电源输入装置4。即，每个线圈组1的电流通断可以分别受到控制，从而能够根据线圈组1的电流通断产生一维磁场、二维磁场、三维磁场，进一步提高磁场的可控性。

请参考图3，图3为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例二的结构示意图。

本发明所提供具体实施例二中，线圈组1具体可以设置在旋转装置上，控制装置信号连接于该旋转装置，控制装置能够控制该旋转装置的转速。通过旋转装置带动线圈组1进行旋转，可以在旋转过程中产生动磁场，操作方便。

进一步地，旋转装置可以包括至少两个可升降支架5、设置于可升降支架5的底端的旋转底盘7和设于旋转底盘7上的可升降的受体承托装置6，线圈组1设于可升降支架5的顶端，可升降支架5、受体承托装置6、旋转底盘7分别信号连接控制装置。

通过控制装置控制可升降支架5的升降，可以调节线圈组1产生磁场的角度，通过控制装置控制受体承托装置6的高度，可以调节线圈组1与操作对象之间的距离，以调节磁场强度，通过控制装置控制磁场的旋转，可以生成所需的动磁场。

其中，控制装置中具体可以设置电机、螺杆螺母组件等部件来实现升降控制。

可见，通过可升降支架5、受体承托装置6以及旋转底座，可以通过多种方法控制磁场的方向、强度，控制较为灵活。

进一步地，旋转底座的底部可以设置转轮，使旋转装置可以在平台上自由移动，从而进一步方便操作。

请参考图4和图5，图4为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例三的结构示意图；图5为本发明所提供可控磁场发生装置的具体实施例三中可压缩组件的结构示意图。

本发明所提供具体实施例三中，线圈组1的外侧可以绕周向依次设有至少两个可伸缩组件，可伸缩组件能够朝向线圈组1的中心挤压线圈组1，通过挤压线圈组1，使线圈组1发生形变，可以方便地调节磁场的强度及产生位置。

进一步地，可伸缩组件可以包括用于与线圈组1固定连接的第一隔板8和通过弹簧9与第一隔板8连接的第二隔板10，第一隔板8信号连接于控制装置，控制装置能够控制第一隔板8移动。其中，第二隔板10可以固定设置在墙壁、其他机器壳体上或者其他位置处。此种实施例中，通过第一隔板8挤压线圈组1，可以组合形成点、线、面的磁场，其他弹簧9的设置可以对第一隔板8在运动时进行缓冲，有利于提高控制的准确性。

具体地，可伸缩组件可以绕线圈组1的周向设置四个，以实现对线圈组1的各个方向皆可进行挤压，有利于提高控制的灵活性。

上述各个实施例中，线圈组1中的线圈具体可以为螺线管、亥姆霍兹线圈等线圈，另外，线圈内部可以可选择地设有永磁铁、铁磁体等。

上述可控磁场发生装置在一种具体实验中的应用如下：

主要试剂与仪器：小鼠淋巴细胞，购自美国组织培养保藏中心(ATCC)；CCK-8试剂盒，购自广州晶欣生物科技有限公司；胎牛血清(FBS)，购于美国Invitrrogen公司；刀豆蛋白(ConA)和脂多糖(LPS)，购自美国Sigma公司；CO₂培养箱，购自德国Binder公司；Multiskan>

转化生长因子基因导入淋巴细胞：根据转化生长因子基因序列设计基因扩增引物，利用质粒导入，得到质粒表达载体，并转染至淋巴细胞。转化生长因子蛋白量约25kD，以免疫印迹(Western blot，WB)技术分析转化生长因子基因的表达。

磁场对小鼠淋巴细胞增殖情况的影响：采用CCK-8法对小鼠淋巴细胞增殖情况进行测定。取对数生长期的淋巴细胞，用含10％FBS的培养基调整细胞数为适宜浓度(5×106/ml)，加入96孔细胞培养板，每孔90μl，每个设10个复孔，于37℃，5％CO₂条件下培养24h；分设五个实验组，实验组A组为导入转化生长因子基因的淋巴细胞培养在二维模式的自制磁场装置中，实验组B组为导入转化生长因子基因的淋巴细胞培养在三维模式的自制磁场中，对照组C组为不含转化生长因子基因的淋巴细胞放置在二维模式的自制磁场中，未处理组D组不含转化生长因子基因的淋巴细胞直接放置于培养箱内，E组只有培养基。A、B、C三组的磁场强度为0.4T，五组细胞都在于37℃，5％CO₂条件下分别培养10、20、30、40、50h后进行CCK-8检测，每孔加入终浓度为10μl的CCK-8，继续培养4h。450nm波长下，酶标仪检测吸光度(OD)值。计算各条件下淋巴细胞的增殖率。试验独立重复3次。

增殖率＝(OD_A/B-OD_D)/(OD_C-OD_D)

转化生长因子基因蛋白表达结果：通过Western方法制备出含转化生长因子基因的淋巴细胞(A组)及不含转化生长因子基因的淋巴细胞(B组)的凝胶电泳的胶图，对比A、B、C三组结果，显示A组转化生长因子基因表达最好，B组次之，C组表达的最弱。请参考图6。

不同磁场及转化生长因子基因对淋巴细胞生长状况的影响：在不同时间各条件对小鼠淋巴细胞增殖的影响如表1所示，在初期培养前10个小时各组的细胞增殖率最大。A组在第10小时增殖率为3.40。在后面的阶段，增殖率变化不大，维持在2.80左右。B组在第10小时增殖率为3.41，后续阶段维持在2.85左右。C组在第10小时增殖率为3.32，最后阶段维持在2.70左右。

B组在10小时后的细胞增殖率略高于A组的，表明在三维磁场作用下，比二维磁场促进细胞增殖效果要好。A组的增殖率始终高于C组的，表明在转化生长因子基因促进了细胞增殖。通过对比C、D两组细胞的A值，发现D组细胞的生长状况低于C组的生长状况。由此看见磁感基因——转化生长因子基因在磁场的作用下，促进细胞增殖效果明显。

表1：不同时间各条件对小鼠淋巴细胞增殖的影响(n＝30)

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的用于生物学研究的可控磁场发生装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。