非磁性微粒的负磁泳-惯性组合分选研究

为了分选颗粒直径十分接近的非磁性颗粒,数值计算了负磁泳耦合的惯性分选器在不同磁场强度、微通道结构参数、入口速度和速度比情况下3μm、4μm、5μm的三种颗粒的侧向偏移,结果表明:颗粒的侧向迁移随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大;颗粒的分离效率随着入口流速的减小和入口流速比的增大而提高;越小的微通道结构参数Ha/Hb和越大的扩张区扩张比,都有利于颗粒分离。计算结果部分得到了激光诱导荧光图像实验的验证,证明了数值模型的有效性。

磁流体中非磁性颗粒负磁泳操纵的数值研究

通过非均匀磁场诱导磁流体中非磁性颗粒定向移动实现分离的磁泳技术,在微流控芯片中用于细胞分选、DNA提纯和生物分析等方面具有潜在的应用价值。考虑稀磁流体的体积分数为1%,其粘性随磁场强度的变化为线性,在此基础上分析了非磁性颗粒在磁流体中的粘性阻力和磁浮力,同时根据流体力学方程组、Maxwell磁学方程组和非磁性颗粒的运动方程,建立了梯度磁场和流场共同作用下的非磁性颗粒运动的二维数值模型。对两种磁场分布下非磁性微粒的运动特性以及不同入口速度和磁场强度对颗粒偏转的影响进行了数值研究。结果表明,磁场驱动非磁性微粒朝着远离磁源的方向移动;入口流速从1.0 mm/s增大到2.0 mm/s时,粒径分别为3、4、5μm的三种颗粒的偏转距离逐渐靠近;微通道内颗粒越靠近磁源位置磁力越大,磁力最大值发生在永磁体相邻两直角附近,所以越靠近磁源的颗粒偏转也越大。另外,在相同入口速度下,磁场强度越大,非磁性颗粒的偏距就越大,越有利于颗粒的负磁泳操作。研究结果对分离装置的设计具有指导意义。