一种磁力搅拌装置及其搅拌方法制造方法及图纸

一种磁力搅拌装置及其搅拌方法，包括线圈和电源两部分，所述的线圈为三对正交的亥姆霍兹线圈和一对麦克斯韦线圈，三对亥姆霍兹线圈的轴向分别对应磁力搅拌装置的X、Y、Z轴，三对亥姆霍兹线圈的轴中心交于坐标原点O，XOY为水平面，OZ轴竖直向上。一对麦克斯韦线圈的轴线与Z轴重合，其轴中心与坐标原点O重合。控制四对线圈中的电流，使得四个线圈产生不同时序的均匀磁场和梯度磁场，推动纳米磁颗粒运动，从而实现纳米磁珠和溶剂的混合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种磁力搅拌装置及其搅拌方法，特别涉及纳米磁珠的搅拌混合装置及方法。
技术介绍
纳米磁珠从诞生开始，它就受到了科研工作者的关注，并且在生化分析领域得到成功的应用。近年来，将纳米磁珠包被上特异性抗体、受体、单链DNA，用于分离复杂样品中的靶体，·取得巨大成功。与传统的分离方法相比，把纳米磁珠用于复杂组分的生化样品的分离，能够实现分离和富集同时进行，大大提高了分离速度和富集效率，同时也使分析检测的灵敏度大大提高。目前，这种磁性微球已被广泛应用于免疫分析、核酸分离提取、细胞分选、酶的固定等多个领域。在纳米磁场应用中的ー个重要步骤是将纳米磁与试剂充分混合。现有的技术一般是将装有样品的试管通过机械振荡的方式实现混合。专利CN201249110Y将含有纳米磁珠的试管放在旋转的两块磁体中间，用磁力使试管底部的磁珠转动达到混合的目的。但该专利有机械运动的电机，控制方式単一，无法调节混合效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提出ー种磁力搅拌装置及其纳米磁珠搅拌方法。本专利技术采用一种无机械运动部件的自动化装置实现纳米磁珠与试剂的充分混合，可以改善混合效率并降低实验人员的工作量，并且可以提高装置的可靠性，延长装置的使用寿命。本专利技术采用使可变频率和幅值大小的旋转磁场带动磁场进行混合，具体的技术方案是本专利技术磁场发生装置包括线圈和电源。所述的线圈包括三对亥姆霍兹线圈和ー对麦克斯韦线圈共四对线圏。三对亥姆霍兹线圈按照尺寸从小到大正交安装，三对亥姆霍兹线圈的轴向分别对应磁力搅拌装置的X、Y、Z轴，三对亥姆霍兹线圈对应称为X轴、Y轴、Z轴亥姆霍兹线圏。三对亥姆霍兹线圈的轴中心相交于一点0，该点为直角坐标系OXYZ的原点。XOY为水平平面，OZ轴竖直向上。一对麦克斯韦线圈的轴线与Z轴重合，该麦克斯韦线圈的轴中心与坐标原点0重合，称为Z轴麦克斯韦线圈。所述的电源为带CPU的四路电流源，X轴、Y轴、Z轴亥姆霍兹线圈和Z轴麦克斯韦线圈各连接一路电流源。Z轴亥姆霍兹线圈产生的磁场沿OZ轴正向，Z轴麦克斯韦线圈在Z轴上产生磁场的梯度沿OZ轴正向。所述的电源为带CPU的四路电流源，CPU可分别控制四路电流源输出电流的方向和大小。四对所述的线圈分别连接一路电流源。本专利技术CPU控制四路电流源按照不同时序向四对线圈输出大小不同的电流，实现纳米磁珠与试剂的混合。其原理及实现方法如下述(I)将装有纳米磁珠与试剂的混合液的试管竖直放置在OZ轴线上；(2)向Z轴亥姆霍兹线圈中通入电流产生朝向OZ正方向的磁场，场强大于纳米磁珠的饱和磁化強度,使得纳米磁珠磁化；(3)向Z轴麦克斯韦线圈中通入电流在OZ轴线上产生OZ正方向的梯度磁场，梯度磁场足以使得磁化的纳米磁珠能克服阻力朝OZ正向运动；(4)当大部分纳米磁珠运动到混合液上部时，停止通向Z轴亥姆霍兹线圈和Z轴麦克斯,线圈中的电流；(5)在X轴亥姆霍兹线圈和Y轴亥姆霍兹线圈中通入相位差为90度的正弦电流产生XOY平面内的旋转磁场，旋转磁场的场强幅值大于纳米磁珠的饱和磁化強度，使得纳米磁珠磁化；然后在Z轴麦克斯韦线圈中通入电流产生梯度磁场，梯度磁场足以使得磁化的 纳米磁珠能克服阻カ产生运动；(6)停止通向各线圈中的电流，重复(2) (5)直到纳米磁珠与试剂混合均匀。本专利技术的效果和益处是通过在试管周围加入不同的磁场实现纳米磁珠与试剂的充分混合，整个装置通过改变线圈中的电流来实现混合，方法简单，可通过控制线圈中电流的幅值和频率实现不同的混合效果。附图说明图I是本专利技术的磁力搅拌装置示意图；图2是本专利技术的磁力搅拌装置连接示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式进ー步说明本专利技术。本专利技术磁场发生装置包括线圈2和电源I。如图I所示，所述的线圈2为三对正交亥姆霍兹线圈和一对麦克斯韦线圏。三对正交亥姆霍兹线圈从小尺寸到大尺寸正交嵌套安装，三对亥姆霍兹线圈的轴向对应磁力搅拌装置的X、Y、Z轴。三对亥姆霍兹线圈的轴中心相交于点0，该点为直角坐标系OXYZ的原点。XOY为水平平面，OZ轴竖直向上。ー对麦克斯韦线圈的轴线与Z轴重合，该麦克斯韦线圈的轴中心与坐标原点0重合。三对正交亥姆霍兹线圈和ー对麦克斯韦线圈分别连接四路电流源，CPU通过控制四路电流源输出电流的大小来控制三个轴向产生的磁场。X轴向的亥姆霍兹线圈为线圈X，Y轴向的亥姆霍兹线圈为线圈Y，Z轴向的亥姆霍兹线圈为线圈Z，Z轴向的麦克斯韦线圈为线圈MZ。所述的电源I为带CPU的四路电流源，CPU可直接控制每路电流源输出电流的大小。图2所示为本专利技术磁力搅拌装置的整体连接示意图。电流源I 4依次连接X轴向的亥姆霍兹线圈X、Y轴向的亥姆霍兹线圈Y、Z轴向的亥姆霍兹线圈Z、Z轴向的麦克斯韦线圈MZ。本专利技术磁力搅拌的方法如下(I)将装有纳米磁珠与试剂的混合液的试管竖直放置在OZ轴线上；(2)向线圈Z中通入电流产生朝向OZ正方向的磁场，场强大于纳米磁珠的饱和磁化強度，使得纳米磁珠磁化；(3)向线圈MZ中通入电流在OZ轴线上产生沿OZ正方向的梯度磁场，梯度磁场足以使得磁化的纳米磁珠能克服阻力朝OZ正向运动；(4)当大部分纳米磁珠运动到所述混合液上部时,停止通向线圈Z和线圈MZ中的电流；(5)线圈X和线圈Y中通入相位差为90度的正弦电流产生XOY平面内的旋转磁场，旋转磁场的场强幅值大于纳米磁珠的饱和磁化強度，使得纳米磁珠磁化；然后在Z轴麦克斯韦线圈中通入电流产生梯度磁场，梯度磁场足以使得磁化的纳米磁珠能克服阻カ产生运动； (6)停止各线圈中的电流，重复步骤(2) 步骤(5)直到纳米磁珠与试剂混合均匀。改变上述步骤中各个线圈中产生磁场的大小和步骤(5)中的旋转磁场的频率可改变溶液的混合效果。权利要求1.一种磁力搅拌装置，其特征在于所述的磁力搅拌装置包括线圈和电源；所述的线圈为三对正交的亥姆霍兹线圈和一对麦克斯韦线圈共四对线圈，所述的三对亥姆霍兹线圈的轴向分别对应磁力搅拌装置的X、Y、Z轴，三对亥姆霍兹线圈的轴中心交于直角坐标系OXYZ的原点0，XOY为水平平面，OZ轴竖直向上；所述的一对麦克斯韦线圈的轴线与Z轴重合，所述的一对麦克斯韦线圈的轴中心与坐标原点O重合；所述的电源为带CPU的四路电流源，四对所述的线圈分别连接一路电流源。2.按照权利要求I所述的磁力搅拌装置，其特征在于所述的磁力搅拌装置线圈产生的磁场方向如下其中X轴、Y轴亥姆霍兹线圈产生水平面内的旋转磁场3轴亥姆霍兹线圈产生OZ轴正向的磁场；Ζ轴麦克斯韦线圈在Z轴产生OZ正向的梯度磁场。3.采用权利要求I或2所述的磁力搅拌装置的搅拌方法，其特征在于所述的搅拌方法 为 (1)将装有纳米磁珠与试剂的混合液的试管竖直放置在OZ轴线上； (2)向Z轴亥姆霍兹线圈中通入电流产生朝向OZ正方向的磁场,所述的旋转磁场的场强幅值大于纳米磁珠的饱和磁化强度，使得纳米磁珠磁化； (3)向Z轴麦克斯韦线圈中通入电流在OZ轴线上产生OZ正方向的梯度磁场，所述的梯度磁场足以使得磁化的纳米磁珠能克服阻力朝OZ正向运动； (4)当大部分纳米磁珠运动到混合液上部时，停止通向Z轴亥姆霍兹线圈和Z轴麦克斯韦线圈中的电流； (5)在X轴亥姆霍兹线圈和Y轴亥姆霍兹线圈中通入相位差为90度的正弦电流产生XOY平面内的旋转磁场，所述的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力搅拌装置，其特征在于所述的磁力搅拌装置包括线圈和电源；所述的线圈为三对正交的亥姆霍兹线圈和一对麦克斯韦线圈共四对线圈，所述的三对亥姆霍兹线圈的轴向分别对应磁力搅拌装置的X、Y、Z轴，三对亥姆霍兹线圈的轴中心交于直角坐标系OXYZ的原点O，XOY为水平平面，OZ轴竖直向上；所述的一对麦克斯韦线圈的轴线与Z轴重合，所述的一对麦克斯韦线圈的轴中心与坐标原点O重合；所述的电源为带CPU的四路电流源，四对所述的线圈分别连接一路电流源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建省，邓丛良，窦永杰，于阳，王明，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：