磁流体中颗粒/细胞的磁操控是一个具有较广阔前景的研究领域。且随着现代生物学研究方式的转变,以细胞为对象的微流控芯片研究已经引起诸多研究者的关注,同时操作和分选悬浮在微通道中的细胞和颗粒可进一步解决许多所面临的医学难题。磁场作为产生外界驱动力的方式,本身不需要与颗粒/细胞直接接触,主要是要靠其产生的磁体积力来实现,这种方式不仅效率较高,而且在整个实验过程中不会对样品造成损害。在通道中颗粒的偏移/集中研究工作至关重要,有利于通道下游进一步操控和精确分析。鉴于目前通道中颗粒/细胞磁操控的潜在应用前景,本文针对在不同磁场作用下,磁流体中颗粒的运动行为做了系统的理论计算和实验研究,旨在探索不同磁场分布下通道中颗粒的运动行为及其影响因素,通过理论和实验对比,找出误差原因和其他潜在的影响因素,提高颗粒磁操控的效率。文中所用的颗粒材料为聚苯乙烯不具有磁性,液体媒介为磁流体,因而无需对颗粒进行磁标记。本文用理论计算了不同磁场分布下,颗粒在通道中的运动轨迹。颗粒的运动轨迹主要取决于其具体的受力,通过分析得出:颗粒在运动过程中,主要受到两个力的影响,即磁体积力和斯托克斯阻力。其中磁体积力主要是因为在颗粒和媒介溶液(磁流体)之间存在磁化率之差,同时由于外部磁场使得通道中存在磁场梯度,以上是颗粒受磁体积力作用的必要条件。此外,磁流体属于有一定黏度的液体,在颗粒的运动过程中会对其运动有一定的阻碍作用。通过颗粒的受力分析,列出颗粒的运动方程,从而得出颗粒的运动轨迹曲线图。本文在理论计算的基础上,还结合数值模拟手段通过求解静磁方程和流体流动方程,得出通道内的磁场和流场分布云图,能够更为直观的获取不同位置磁场和流场的分布。在实验过程中,我们分别研究了在单块、相吸和相斥磁场分布下,磁铁与通道壁距离、磁场大小、颗粒尺寸和磁流体浓度等因素对颗粒轨迹的影响。在相应的位置,通过图片叠加测量出颗粒的带宽与理论计算做对比进一步分析表明:磁铁与通道壁距离、磁场大小、颗粒尺寸和磁流体浓度等因素都对颗粒的偏移/聚集有较大的影响。同时,磁流体的黏度和颗粒释放位置也会对颗粒的运动轨迹有一定的影响,磁流体粘度由于影响较小,因而可做忽略;而颗粒的释放位置,在实验过程中目前无法做到精确的控制,可将其影响列入误差分析范围内。因此在以后颗粒/细胞的分离、捕获等实验研究中,要想提高磁操控效率,需要从这些方向做进一步的完善。本文主要通过对理论、数值模拟和实验三个方面做系统的研究,希望可为将来颗粒/细胞磁操控的进一步研究工作提供相应的理论和实验依据。