一种用于表征趋磁细菌磁性产生的装置及方法

本发明涉及趋磁细菌磁性研究设备，具体涉及一种用于表征趋磁细菌磁性产生的装置及方法。

背景技术：

1、趋磁细菌是一类能够生成磁性纳米铁颗粒并成一定规律排列，从而表现出一种“趋磁性”的细菌。其显著特征是能够摄入外源的fe3+或fe2+，通过生物矿化作用在体内生成磁小体——含有膜蛋白的生物磷脂膜包被的亚细胞器结构，通常为fe3o4和fe3s4。趋磁细菌在研究生物矿化机制和地球铁循环方面具有重大意义。在生物治疗领域，由于磁小体具有低细胞毒性的特征，可作为靶向药物的载体而备受关注。另外，趋磁细菌的超量摄入铁的特性在含铁废水处理以及铁、氮耦合去除方面也有较大潜力。

2、随着研究的深入，“磁性产生”作为趋磁细菌独特的特征，是表征细菌生长状态的必不可少的参数。透射电镜观察基于单个细胞的磁响应，需花费大量时间对多数测量结果进行平均以减少统计误差；测量一阶翻转曲线和磁滞回线的方法需要特定的实验条件。这些都限制了研究工作的开展。

3、现有技术通过在分光光度计中施加特定的磁场，测量细胞在磁场中引起的光散射变化，被证实是一种简便快捷的表征趋磁细菌磁性产生的方法。目前，利用光学手段评估细胞磁性，是一种便捷、快速、灵敏、可靠的方法。传统方法为在分光光度计中添加两个方向的电磁线圈。但是由于改装精度不高，磁场角度难以完全垂直。在垂直和平行光路的方向分别缠绕不同的线圈，产生的磁场强度也略有差异。并且由于分光光度计型号各异，难以实现标准化，进而也对研究工作造成了不利影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术存在缺陷，提供一种用于表征趋磁细菌磁性产生的装置及方法。

2、本发明的技术方案为：一种用于表征趋磁细菌磁性产生的装置，包括壳体，用于放置表征趋磁细菌的盛放组件，用于对表征趋磁细菌提供磁场的磁场组件，用于测量表征趋磁细菌光散射变化的测量组件；所述壳体包括开设有检测室的上壳体，与所述上壳体卡接的下壳体；所述检测室上设置有封闭盖；所述上壳体、下壳体构成设备腔，所述检测室位于所述设备腔内；

3、所述盛放组件能够放置在所述检测室内，盛放组件包括底座，活动卡接在所述底座上表面的旋转环，设置在所述底座上且位于所述旋转环环心处的限位柱，以及安装在所述限位柱上其且用于放置比色皿的放置槽；所述比色皿用于放置表征趋磁细菌；

4、所述磁场组件包括设置在所述设备腔内的供电组件，以及与所述供电组件连接且用于为所述表征趋磁细菌提供磁场的线圈组件；所述线圈组件包括卡接在所述旋转环上的线圈架，设置在所述线圈架上且与所述供电组件连接的线圈本体，以及设置在所述封闭盖上且下端与所述述线圈架上端卡接的调整旋转组件；

5、所述测量组件包括分别设置在所述设备腔内的光源、单色器、检测器，以及设置在所述上壳体上表面的显示器；所述光源用于发射连续光源；所述单色器用于将所述光源发出的连续光源分散为单色光且将所述单色光照射至所述比色皿，所述检测器用于接收穿过比色皿的单色光且将光信号转换为电信号，所述显示器与所述检测器连接。

6、进一步地，所述检测室内部设置有用于对所述底座进行限位的第一限位槽。

7、说明：利用第一限位槽能够对底座进行限位，能够有效地避免对线圈组件进行旋转时带动盛放组件而导致盛放组件放置角度发生变化，能够有效地避免磁场角度难以完全垂直的问题。

8、进一步地，所述底座上设置有环形槽，所述环形槽内设置有滑轨；所述旋转环卡接在所述环形槽内，且旋转环下端设置有与滑轨活动连接的滑块；所述旋转环上表面设置有用于对所述线圈架进行限位的第二限位槽。

9、说明：利用第二限位槽对线圈架进行限位处理，避免在转动线圈组件进行时线圈架与旋转环发生错位导致磁场角度未完全垂直的问题；并且利用滑轨、滑块的连接方式，能够有效地保证旋转环的旋转效果。

10、进一步地，所述线圈架包括设置有贯穿孔的底板，两组分别一一对应设置在所述底板上表面左、右两侧且关于所述贯穿孔轴心对称的安装板，以及两个一一对应设置在两组所述安装板上的线圈管；

11、所述限位柱可以贯穿所述贯穿孔；所述线圈本体有两组，两组线圈本体一一对应设置在两个线圈管上。

12、说明：利用安装板实现了安装线圈管的稳定性，而利用线圈管能够满足测量组件穿过线圈管管体照射放置槽内的比色皿实现光射。

13、进一步地，所述调整旋转组件包括卡接在所述封闭盖上的旋转座，套设在所述旋转座上的旋轴，设置在所述旋轴上端的旋钮，以及设置在所述旋轴下端的夹持组件；

14、所述夹持组件包括设置在所述旋轴下端的稳定板，以及设置在所述稳定板下端且下端与所述安装板上端卡接的夹持件。

15、说明：利用旋钮转动旋轴，进而带动夹持组件转动线圈架，实现快速对电磁线圈的方向进转动，致使线圈组件产生与光路平行的均匀磁场快速转换至产生与光路垂直的均匀磁场。

16、进一步地，所述磁场组件还包括设置在所述封闭盖且用于对所述旋钮旋转角度进行限位的角度限位组件。

17、说明：利用角度限位组件对旋转的精度进行把控，实现垂直和平行光路的方向的精准把控。

18、进一步地，所述角度限位组件包括安装在所述封闭盖上且与所述旋转座同轴心的限位环，两个分别关于所述封闭盖轴心对称设置在所述限位环内侧壁上弧槽，以及两端分别一一对应设置在两个所述弧槽内的限位条杆；所述旋钮上设置有与所述限位条杆卡接的卡槽。

19、说明：利用特殊结构的角度限位组件，利用限位条杆能够对旋钮旋转角度为九十度的精准把控。

20、进一步地，所述线圈架、调整旋转组件上均预设有用于放置导线的预埋槽，线圈架与调整旋转组件卡接处设置有金属弹片，调整旋转组件上设置有电极插孔；供电组件包括供电本体，以及能够与所述插孔活动连接的连线插孔；

21、所述供电本体通过连线插孔、电极插孔、调整旋转组件是内部导线、金属弹片、线圈架内部导线与所述线圈本体连接。

22、说明：利用卡接的方式连接整个电路，有效地避免连接导线杂乱无章的在设备内分布导致使用不便的问题。

23、进一步地，所述供电组件还包括变阻箱，所述变阻箱、供电本体、线圈本体串联。

24、说明：利用变阻箱可实现对通入线圈本体的直流电的电流进行调节，进而实现对均匀磁场大小进行调节。

25、进一步地，利用所述装置表征趋磁细菌磁性产生的方法，包括：

26、s1、将趋磁细菌培养至稳定期，取适量菌液于比色皿中，然后将比色皿放置在放置槽中，然后通过调整旋转组件将线圈架调整至初始位置；

27、s2、通过调节测量组件，设定波长为趋磁细菌的最大吸收波长，通过供电组件向线圈组件输入直流电流，由线圈组件产生与光路平行的均匀磁场；待读数稳定后测得在外加水平磁场下的吸光度值od∥；

28、s3、关闭供电组件，通过调整旋转组件将线圈架旋转90°后再通过供电组件向线圈组件输入直流电流，由线圈组件产生与光路垂直的均匀磁场；待读数稳定后测得在外加水平磁场下的吸光度值od⊥；

29、s4、根据公式cmag＝(od∥/od⊥)–1计算cmag值来表征趋磁细菌产磁情况。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果：

31、1)本发明整体结构设计合理，利用盛放组件、磁场组件实现了对趋磁细菌提供两种不同方向的磁场，进而通过测量组件测量趋磁细菌在磁场中引起的光散射变化，来表征趋磁细菌磁性产生，具备操作简便、快捷的特性；

32、2)本发明利用一体化结构，利用调整旋转组件实现对线圈架进行90°旋转，实现线圈组件从产生与光路平行的均匀磁场快速转换至产生与光路垂直的均匀磁场；

33、3)本发明基于在分光光度计的原理进行标准化设计改装，在实际的测量中具备精度高、针对性定制的优势，有利于快速开展研究工作。