[发明专利]一种基于磁阿基米德的磁操纵方法

说明书

本发明公开了一种基于磁阿基米德的磁操纵方法，包括(1)根据样品材料确定介质溶液；(2)将样品置于介质溶液中；(3)将含有样品的介质溶液置于设有环形磁铁的磁操纵装置中；(4)观察样品在磁操纵装置中的分布情况，若样品密度与介质溶液密度相差‑0.5～0.5g/cm³，则样品能够悬浮于装置中，若样品密度大于所述介质溶液密度0.5g/cm³以上，则所述样品能够在环形磁铁表面呈现环形分布；(5)计算处于悬浮状态的样品密度；(6)选择与样品密度相近的产品，实现对产品的磁操纵。该方法操作简单，能够实现自动化。

技术领域

本发明涉及一种操纵方法，具体涉及一种基于磁阿基米德的磁操纵方法，并给出了相应的表达式。

背景技术

随着MEMS技术和生命科学技术的发展，人们的认知水平正在从传统的宏观尺度向微观尺度递进，所需操纵的对象也逐渐转向微粒和生物活性粒子，对这些粒子实施捕获、运输、分离等微操纵的技术无疑是重要的工具，也是实现对象操纵、加工、表征、装配和测试的基础。

现有的微粒操纵技术主要分为接触式和非接触式微操纵。接触式微操纵操纵方式为接触施力，容易损坏粒子，即机械接触中的机械力会对粒子产生损伤，虽然采用力反馈等方式可以降低损害，但效果仍待提高。非接触式生物微操纵包括磁镊、光镊、声镊和介电泳等微操纵方式，这几类操纵方式不存在机械接触，不会产生机械损伤，但后三种操纵方式均存在设备昂贵、空间受限等缺陷，造成对微小颗粒的操纵难度较大。而磁微操纵通过外加磁场产生的磁场梯度，结合物质的抗磁性以及阿基米德原理提出的磁-阿基米德悬浮，使被操纵对象在磁场中的受到磁场力进而实施操纵。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于磁阿基米德的磁操纵方法，该方法能够解决光镊、声镊以及介电泳等微操纵方式的缺陷，实现对微小颗粒的操纵。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于磁阿基米德的磁操纵方法，包括以下步骤：

(1)根据样品材料确定介质溶液；

(2)将所述样品置于所述介质溶液中；

(3)将含有所述样品的介质溶液置于设有环形磁铁的磁操纵装置中；

(4)观察所述样品在所述磁操纵装置中的分布情况，若所述样品密度与所述介质溶液密度相差-0.5～0.5g/cm³，则所述样品能够悬浮于装置中，若所述样品密度大于所述介质溶液密度0.5g/cm³以上，则所述样品能够在所述环形磁铁表面呈现环形分布；

(5)按式(I)计算处于悬浮状态的样品密度；

其中，

ρ为样品密度，g/cm³；ρ_m为介质溶液密度，g/cm³；χ_s为被测样品的磁化率，无量纲；χ_m为介质溶液磁化率，无量纲；g为重力加速度，m/s²；μ₀为真空磁导率，N/A²；σ^*为比饱和磁化强度，A·cm²/g；z为样品在溶液中悬浮位置，mm；d为上下两块环形磁铁相对表面的间距，mm；r₁为环形磁铁内半径，mm，r₂为环形磁铁外半径，mm，h为环形磁铁的高度；

(6)根据所述样品密度选择与所述样品密度相近的产品，所述产品在所述磁操纵装置中会在磁场作用下被操纵至某一位置，实现对所述产品的磁操纵。