本发明涉及生物纳米磁珠技术领域，具体涉及一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器。
背景技术：
生物纳米磁珠是核酸提取领域所使用的一种特殊功能材料。应用该材料从样本中提取出纯度高、结构性完整的核酸分子是决定下游pcr扩增及核酸检测等实验的关键。通常，应用于核酸提取的生物纳米磁珠在操控方面应具备以下几个特性：粒径大小可选、颗粒度均匀、磁响应迅速等。当前生物纳米磁珠的制备主要通过以下几个步骤完成：首先制备具有良好磁学性能的纳米粒子作为纳米磁珠的磁核；然后对磁核进行一定的表面改性与分散处理，以获得具有一定尺寸大小的能稳定分散的磁球体；接着根据不同的应用需要对磁球体进行生物官能基团的修饰，制备得到具有特殊功能的生物纳米磁珠。其中，对磁核的表面改性与分散处理是决定最终产物——生物纳米磁珠的粒径尺寸、颗粒均匀性以及磁响应性能的关键步骤。
人们一直致力于探索能同时获得粒径大小可控、颗粒均匀且磁响应迅速的纳米磁珠制备方法。其中，采用化学共沉淀法制备颗粒大小在30纳米以下的纳米四氧化三铁，然后对纳米四氧化三铁乳化处理成具有一定粒径大小的颗粒团簇小球，在此基础上再进行生物官能基团的修饰，最终获得生物纳米磁珠是当前比较常用的方法。该方法虽然操作简单，成本低廉且易于大批量生产，但磁珠粒径大小不一，分布比较宽的问题难以通过制备方法上的改进去解决。近年来，采用水热法制备纳米颗粒也是一个研究热点，用该方法可以制备出形貌良好、粒度均匀的纳米颗粒，但重复性差，且难以通过控制实验条件制备某一具体尺寸大小的纳米粒子。
因此，如何获得可选粒径大小、颗粒度均匀且磁响应迅速的生物纳米磁珠仍是当前亟待突破的关键技术难点。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器，能够筛选不同粒径大小的磁珠，且能同时去除制备过程中的大块状团聚体和磁性弱的小尺寸磁珠，从而达到对磁珠粒径大小的筛选、颗粒及磁响应性均一化的作用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器，包括长方形框形骨架的铁芯1；铁芯1的一个长边中部设有缺口，用于放置待处理的纳米磁珠样品；铁芯1的另外三条边缠绕有多层磁感线圈3-1、3-2、3-3，每层磁感线圈之间用电工青壳纸4-1、4-2、4-3隔开，磁感线圈采用直流供电电源6供电；铁芯1采用高磁导率的电工纯铁板料经激光切割加工而成，磁感线圈采用单根漆包线按右手定则沿同一个方向于铁芯外紧密缠绕。
所述的铁芯1的外边长为180mm，内边长为120mm，外宽为150mm，内宽为90mm，厚为20mm,缺口长为40mm。
所述的直流供电电源6采用高分辨直流供电电源。
一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)加工铁芯1：将dt4c电工纯铁板料采用激光切割成长方形框形骨架的铁芯1，铁芯1的一个长边中部设有缺口，缺口用于放置待处理的样品；
2)对铁芯1的三条完整边绕制磁感线圈3-1、3-2及3-3，按右手定则沿同一个方向紧密缠绕多层而成，磁感线圈采用单根漆包线，层与层之间采用电工青壳纸4-1、4-2及4-3进行层间绝缘处理；
3)将磁感线圈和直流供电电源6的两个电源端子连接。
本发明的有益效果为：
本发明可调匀强磁场发生器采用超级或特级的电工纯铁板料经一步切割加工制成铁芯，最大程度减少了铁芯加工过程对磁导率的影响；单根漆包线绕制磁感线圈能保证感应磁场的稳定性，电工青壳纸进行层间绝缘使可调匀强磁场发生器更安全可靠；高分辨直流供电电源可以获得不同强度的均匀磁场。
本发明可调匀强磁场发生器可用于筛选不同粒径大小的生物纳米磁珠，同时能去除磁珠制备过程中产生的大块状团聚体和磁性弱的小尺寸磁珠，从而达到对磁珠粒径大小的筛选、颗粒及磁响应性均匀化的作用，有效解决了应用上对不同粒度尺寸磁珠的需求问题。
附图说明
图1为本发明实施例可调匀强磁场发生器的结构示意图。
图2(a)为实施例未经匀强磁场发生器处理的纳米磁珠sem图；图2(b)为实施例经0.5a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图；图2(c)为实施例经1.0a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图；图2(d)为实施例经1.5a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图。
图3为实施例经不同电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠size分布图。
具体实施方式
下面结对附图和实施例对本发明做详细描述。
如图1所示，一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器，包括长方形框形骨架的铁芯1，铁芯1的一个长边中部设有缺口，缺口处嵌入一长、宽、高分别为40*30*5mm的薄木板5，用于放置待处理的纳米磁珠样品；铁芯1的另外三条边缠绕有多层磁感线圈3-1、3-2和3-3，每层磁感线圈之间用电工青壳纸4-1、4-2和4-3隔开，磁感线圈采用直流供电电源6供电，磁感线圈3-1处引出线圈的引入端2-1、引出端2-2，用于与直流供电电源6相连；铁芯1采用高磁导率的电工纯铁板料经激光切割加工而成，磁感线圈3-1、3-2和3-3采用单根漆包线按右手定则沿同一个方向于铁芯1外紧密缠绕。
所述的铁芯1的外边长为180mm，内边长为120mm，外宽为150mm，内宽为90mm，厚为20mm,缺口长为40mm；磁感线圈根据所需的磁场大小选择不同标称直径尺寸。
一种用于生物纳米磁珠粒径筛选与均化的可调磁场发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)加工铁芯1：将厚度为20mm的dt4c电工纯铁板料采用激光加工切割成长方形框形骨架的铁芯1，铁芯1的外边长为180mm，内边长为120mm，外宽为150mm，内宽为90mm，dt4c电工纯铁板料最大磁导率μ大于0.0151，铁芯1的一个长边中部设有长为40mm的缺口，缺口处嵌入一长、宽、高分别为40*30*5mm的薄木板5，用于放置待处理的纳米磁珠样品，采用激光切割最大程度避免材料加工过程对磁导率的影响；
2)对铁芯1的三条完整边绕制磁感线圈3-1、3-2和3-3，按右手定则沿同一个方向紧密缠绕多层而成，磁感线圈使用的是0.9mm厚漆膜聚酯单根漆包线，其耐温等级为130级，每层紧密绕制250圈，总共绕制10层，层与层之间采用0.17mm厚的电工青壳纸4-1、4-2和4-3进行层间绝缘处理，绕圈总匝数为2500匝，能承受磁珠筛选时的电压与电流要求；
3)将磁感线圈3-1的引入端2-1、2-2和直流供电电源6的两个电源端子连接，直流供电电源6采用kxn-305d，其输出电压在0-30v内连续可调，输出电流在0-5a内连续可调，当工作在稳流状态时，电流稳定度在0.01％+2ma以内，使匀强磁场有高的调节分辨率。
发明工作原理为：
由于不同大小的电流能产生不同大小的磁场，因此通过调节直流供电电源6电流的大小可以方便获得不同强度的磁场。另外，由于不同颗粒大小的磁珠在磁场中能产生不同大小的作用力，因此，在具体磁场大小作用下，颗粒较大的磁珠由于所受的磁场作用力较大而更容易被吸附到靠近磁场一侧。
当把装有磁珠溶液的小烧杯置于铁芯1缺口处，接通电源后，调节直流供电电源6的电流大小产生磁场后，静置1分钟，由于大块状颗粒物的磁性较强而更容易被磁场吸附至烧杯壁上，其余较小的磁珠颗粒因磁性较弱，运动较缓慢而留在溶液中，此时用注射器转移磁珠溶液到另外的小烧杯中，则转移的磁珠溶液去除了原磁珠溶液中较大块状的团聚物。重复上述筛选，即可筛选得到不同粒径分布的生物纳米磁珠。为了获得分布系数更小的单分散磁珠，只需要在一定电流作用下，对磁珠溶液反复进行上述筛选操作即可。
图2(a)、(b)、(c)、(d)是同一磁珠溶液经过不同电流产生的磁场筛选后的sem图，图2(a)为未经匀强磁场发生器处理的纳米磁珠sem图，由图可以看到大量不同粒径大小的磁珠及块状的团聚体混合在一起；图2(b)经0.5a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图，大块状的团聚体已经大为减少；图2(c)经1.0a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图，磁珠粒径得到更进一步细化与均化，几乎不再有超过1微米的块状体存在；图2(d)经1.5a电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠sem图，磁珠粒径基本一致。
图3经不同电流产生的匀强磁场处理后的纳米磁珠size分布图，可以看到经过不同电流大小的磁场作用后，可以得到不同粒径大小的磁珠，同时粒径分布系数下降，粒度变均匀。因此，该匀强磁场发生器能很好的用于磁珠粒径大小的筛选、颗粒及磁响应性均化，有效解决了应用上对不同粒度尺寸磁珠的需求问题。
本实施例的主要性能技术指标如下：
1、测量输入电流：0～3安培；2、电流稳定度在0.01％+2ma以内；3、漆膜聚酯漆包线标称直径为0.9mm；4、耐温等级为130级；5、工作温度：10℃～60℃；6、绕圈总匝数为2500匝。