Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置及方法

摘要

一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置及方法，包括：固定基座以及设置于其上的用于细胞的分离提取的分离组件、磁铁组件以及通过磁铁组件固定设置的观测仪器，其中：卡槽式结构的磁铁组件活动设置于固定基座上以适应不同的观测仪器的拍摄位置。本发明基于细胞本征密度上的差异表征正常细胞与病变细胞内禀差异，通过磁场以及溶液流速的调控实现高精度、高通量、操作简单且低成本实现细胞的非标记检测与非接触分离操控；通过控制溶液的流速以及顺磁性溶液的种类及浓度，实现了对细胞的快速分离及无损提取。

权利要求

1.一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置，其特征在于，包括：固定基座以及设置于其上的用于细胞的分离提取的分离组件、磁铁组件以及通过磁铁组件固定设置的观测仪器，其中：卡槽式结构的磁铁组件活动设置于固定基座上以适应不同的观测仪器的拍摄位置；

所述的磁铁组件包括：卡槽、管固定座、LED贴片灯、磁铁阵列和硬质玻璃管，其中：卡槽与管固定座整体由3D打印制成固定永磁体的底板，卡槽滑动设置于固定基座的观察窗口中以适应不同型号手机的摄像头位置，上下两个环形固定座用于硬质玻璃管的固定；四个LED灯分别位于两组永磁体的上下两侧，利用导线与电池连接，用于照明以获得更佳的观测视野；

所述的固定基座为3D打印制成的支架，包括：支撑板以及设置于其上的用于放置观测仪器的固定卡槽、试管固定座、水泵基座、观察窗口和电池仓，其中：用于固定装细胞溶液所用容器的八个试管固定座分别设置于支撑板背面两侧，用于固定推动溶液流动所需的微型泵的水泵基座设置于支撑板的左侧，支撑板的中间设有方形凸起作为电池仓用于安装电池用于微型泵以及磁铁组件中的LED灯的供电；

所述的分离组件包括：输入组件、输出组件和分别与之相连的毛细软管，其中：输入组件以及输出组件分别设置于固定基座上，毛细软管穿过磁铁组件；

所述的磁铁组件中的磁铁阵列采用N35的稀土钕铁硼永磁铁，左侧三块永磁铁自上而下尺寸分别为2mm×4mm×2mm、2mm×4mm×4mm、2mm×4mm×2mm，磁化方向分别为向下、向右、向上，右侧三块永磁铁排列方式类似，但位于中间位置的永磁铁磁化方向与左侧相反；

所述的输出组件包括：输出分流管、正常细胞溶液试管、异常细胞溶液试管，其中：用于病变细胞溶液的收集的异常细胞溶液试管和用于正常细胞溶液的收集的正常细胞溶液试管分别设置于固定基座上的试管固定座中，输出分流管的两个出口分别与正常细胞溶液试管、异常细胞溶液试管相连，入口与毛细软管相连；

所述的输入组件包括：输入分流管、微型泵、顺磁性溶液试管、细胞溶液试管，其中：用于盛放不含细胞的顺磁性溶液的顺磁性溶液试管和用于盛放待分离的细胞溶液的细胞溶液试管分别设置于固定基座上的试管固定座中，微型泵嵌在固定基座上的水泵基座背面，提供一定的压力使得液体在通路内流动；输入分流管的两个入口分别与顺磁性溶液试管和细胞溶液试管相接，出口与微型泵相连。

2.根据权利要求1所述的Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置，其特征是，所述的观测仪器采用带有微距镜头的智能手机，使用时微距镜头设置于智能手机后置镜头上，将智能手机插入基座，调整手机位置以及磁场组件位置，可使得硬质玻璃管中的细胞运动过程在手机可观测的视野内。

3.一种基于权利要求1或2所述装置的Halbach阵列式抗磁悬浮细胞检测与分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据待分离细胞密度范围，配制相应浓度的钆溶液注入顺磁性溶液试管与细胞溶液试管中，使液面高度达到试管总体高度的2/3，并在细胞溶液试管中加入适量待分离细胞样本，混合均匀后将两只试管插入固定基座背面左侧的试管固定座中进行固定；

所述的钆溶液的密度ρm与其摩尔浓度c的关系为：ρm＝ρ0+mc，实验中配制的钆溶液密度应与待分离的正常细胞平均密度ρc相等；其中：ρ0为配制钆溶液所用溶剂的密度，m为溶质的摩尔质量；

步骤2：将观测仪器插入固定基座的固定卡槽中，并将磁铁组件插入观察窗口中，左右移动磁铁组件使其中的开口部分正对观测镜头；

步骤3：将微型泵安装至固定基座上的水泵基座中，在固定基座右侧的两个试管固定座中分别插入洁净干燥的正常细胞溶液试管与异常细胞溶液试管，并在磁铁组件中插入洁净干燥的硬质玻璃管；用分流管连接微型泵与输入组件中的两只试管，以及硬质玻璃管与输出组件中的两只试管，并在四个分流处安装止水夹，起始时四个止水夹均处于关闭状态；用毛细软管将微型泵的出口与硬质玻璃管的上端连接；

步骤4：将两节电池插入电池仓中，用导线将微型泵与LED贴片灯接入电路，打开LED灯；

步骤5：安装完所有部件后，将细胞溶液试管侧的止水夹打开，启动微型泵并将流速调至最小，使细胞溶液缓慢流出，至充满硬质玻璃管以及毛细软管，关闭该止水夹以及微型泵，利用观测仪器实时观察硬质玻璃管中细胞的稳定平衡位置，并检测细胞密度；

所述的稳定平衡位置，待分离的细胞会在重力Fg、浮力Ff与磁场力Fm作用下实现稳定悬浮，细胞的受力平衡方程为：Fg+Ff+Fm＝0，其中：重力Fg＝‑ρcgV，浮力Ff＝ρmgV，磁场力其中：ρc为待分离细胞密度；g为重力加速度；V为待分离细胞体积；χc，χm分别为待分离细胞与所用钆溶液磁化率；Bx，By，Bz分别为在待分离细胞所在处磁场磁通密度的x，y，z方向分量；z为‑7 ‑2

待分离细胞在竖直方向上的位置坐标；真空磁导率μ0＝4π×10 ，单位为N·A ；取竖直向上为正方向，磁场力简化表达为 受力平衡方程表达式：根据正常细胞与异常细胞的密度差异，二者会在不同高度达到平衡；

所述的Halbach阵列产生磁场，该磁场中间段近似线性，磁通密度B＝kz+b，其中k，b均为由磁场性质决定的参数，根据测量得到的细胞悬浮高度，即能够计算出细胞的密度：步骤6：待硬质玻璃管中的细胞均达到平衡状态后，打开异常细胞溶液试管侧的止水夹，同时打开左侧顺磁性溶液试管处的止水夹；缓慢增加微型泵的压力，至观测到下层细胞在液体粘滞阻力作用下开始向下运动时保持微型泵的压力不变；

步骤7：当不再有细胞流入异常细胞溶液试管中时，将异常细胞溶液试管侧的止水夹关闭，同时打开正常细胞溶液试管侧的止水夹，继续增大微型泵的压力，直至留在硬质玻璃管中的细胞均流入该试管中；

步骤8：关闭微型泵，关闭两侧止水夹，右侧正常细胞溶液试管与异常细胞溶液试管中即分别得到分离后的正常细胞溶液与病变细胞溶液。

说明书

Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种生物工程领域的技术，具体是一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置及方法。

背景技术

[0002] 细胞分离方法主要有离心法、流式细胞法和细胞电泳法等。其中，离心法虽然使用简便，成本较低，但细胞分离精度较低，流式细胞法分选功能强大，检测准确快速但是仪器
成本高，操作难度大，细胞电泳法研究细胞表面情况准确度高但对电介质要求高且速度分
析困难。

[0003] 目前投入使用的细胞分离方法大多存在各自的局限性，无法同时满足医院、实验室等不同环境下对细胞分离装置性能的不同需求，因此，设计一种高精度、高通量、响应快
速、操作简单且低成本的细胞密度检测与分离装置有其重要意义。

[0004] 近几年有学者提出基于磁悬浮原理进行宏观物体的密度检测、质量监测以及分离等操作，验证了磁悬浮装置在密度检测与分离领域的有效性以及鲁棒性，但针对细胞等微
观生物系统依旧存在稳定悬浮时间较长、细胞活性易受损害等问题。细胞的尺寸以及生物
特性阻碍了该方法在细胞密度检测与分离中的进一步应用。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置及方法，基于细胞本征密度上的差异表征正常细胞与病变细胞内禀差
异，通过磁场以及溶液流速的调控实现高精度、高通量、操作简单且低成本实现细胞的非标
记检测与非接触分离操控；通过控制溶液的流速以及顺磁性溶液的种类及浓度，实现了对
细胞的快速分离及无损提取。

[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0007] 本发明涉及一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离装置，包括：固定基座以及设置于其上的用于细胞的分离提取的分离组件、磁铁组件以及通过磁铁组件固定设
置的观测仪器，其中：卡槽式结构的磁铁组件活动设置于固定基座上以适应不同的观测仪
器的拍摄位置。

[0008] 所述的固定基座为3D打印制成的支架，包括：支撑板以及设置于其上的用于放置观测仪器的固定卡槽、试管固定座、水泵基座、观察窗口和电池仓，其中：用于固定装细胞溶
液所用容器的八个试管固定座分别设置于支撑板背面两侧，用于固定推动溶液流动所需的
微型泵的水泵基座设置于支撑板的左侧，支撑板的中间设有方形凸起作为电池仓用于安装
电池用于微型泵以及磁铁组件中的LED灯的供电。

[0009] 所述的观察窗口为底板中间的矩形孔，用于观察磁场中细胞的运动状态。

[0010] 所述的分离组件包括：输入组件、输出组件和分别与之相连的毛细软管，其中：输入组件以及输出组件分别设置于固定基座上，毛细软管穿过磁铁组件。

[0011] 所述的输入组件包括：输入分流管、微型泵、顺磁性溶液试管、细胞溶液试管，其中：用于盛放不含细胞的顺磁性溶液的顺磁性溶液试管和用于盛放待分离的细胞溶液的细
胞溶液试管分别设置于固定基座上的试管固定座中，微型泵嵌在固定基座上的水泵基座背
面，提供一定的压力使得液体在通路内流动；输入分流管的两个入口分别与顺磁性溶液试
管和细胞溶液试管相接，出口与微型泵相连。

[0012] 所述的输出组件包括：输出分流管、正常细胞溶液试管、异常细胞溶液试管，其中：用于病变细胞溶液的收集的异常细胞溶液试管和用于正常细胞溶液的收集的正常细胞溶
液试管分别设置于固定基座上的试管固定座中，输出分流管的两个出口分别与正常细胞溶
液试管、异常细胞溶液试管相连，入口与毛细软管相连。

[0013] 所述的输入分流管和输出分流管上均设有用于控制不同试管内溶液的流动以及不同阶段两类细胞溶液的收集的止水夹。

[0014] 所述的磁铁组件包括：卡槽、管固定座、LED贴片灯、磁铁阵列和硬质玻璃管，其中：卡槽与管固定座整体由3D打印制成固定永磁体的底板，卡槽滑动设置于固定基座的观察窗
口中以适应不同型号手机的摄像头位置，上下两个环形固定座用于硬质玻璃管的固定；四
个LED 灯分别位于两组永磁体的上下两侧，利用导线与电池连接，用于照明以获得更佳的
观测视野。

[0015] 所述的磁铁组件中的磁铁阵列采用N35的稀土钕铁硼永磁铁，左侧三块永磁铁自上而下尺寸分别为2mm×4mm×2mm、2mm×4mm×4mm、2mm×4mm×2mm，磁化方向分别为向下、
向右、向上，右侧三块永磁铁排列方式类似，但位于中间位置的永磁铁磁化方向与左侧相
反。

[0016] 所述的观测仪器采用带有微距镜头的智能手机，使用时微距镜头设置于智能手机后置镜头上，将智能手机插入基座，调整手机位置以及磁场组件位置，可使得硬质玻璃管中
的细胞运动过程在手机可观测的视野内。

[0017] 本发明涉及一种基于上述装置的Halbach阵列式抗磁悬浮细胞检测与分离方法，包括如下步骤：

[0018] 步骤1：根据待分离细胞密度范围，配制相应浓度的钆溶液注入顺磁性溶液试管与细胞溶液试管中，使液面高度约达到试管总体高度的2/3，并在细胞溶液试管中加入适量待
分离细胞样本，混合均匀后将两只试管插入固定基座背面左侧的试管固定座中进行固定；

[0019] 步骤2：将观测仪器插入固定基座的固定卡槽中，并将磁铁组件插入观察窗口中，左右移动磁铁组件使其中的开口部分正对观测镜头；

[0020] 步骤3：将微型泵安装至固定基座上的水泵基座中，在固定基座右侧的两个试管固定座中分别插入洁净干燥的正常细胞溶液试管与异常细胞溶液试管，并在磁铁组件中插入
洁净干燥的硬质玻璃管；用分流管连接微型泵与输入组件中的两只试管，以及硬质玻璃管
与输出组件中的两只试管，并在四个分流处安装止水夹，起始时四个止水夹均处于关闭状
态；用毛细软管将微型泵的出口与硬质玻璃管的上端连接；

[0021] 步骤4：将两节电池插入电池仓中，用导线将微型泵与LED贴片灯接入电路，打开LED 灯；

[0022] 步骤5：安装完所有部件后，将细胞溶液试管侧的止水夹打开，启动微型泵并将流速调至最小，使细胞溶液缓慢流出，至充满硬质玻璃管以及毛细软管，关闭该止水夹以及微
型泵，利用观测仪器实时观察硬质玻璃管中细胞的稳定平衡位置，并检测细胞密度；

[0023] 步骤6：待硬质玻璃管中的细胞均达到平衡状态后，打开异常细胞溶液试管侧的止水夹，同时打开左侧顺磁性溶液试管处的止水夹；缓慢增加微型泵的压力，至观测到下层细
胞在液体粘滞阻力作用下开始向下运动时保持微型泵的压力不变；

[0024] 步骤7：当不再有细胞流入异常细胞溶液试管中时，将异常细胞溶液试管侧的止水夹关闭，同时打开正常细胞溶液试管侧的止水夹，继续增大微型泵的压力，直至留在硬质玻
璃管中的细胞均流入该试管中；

[0025] 步骤8：关闭微型泵，关闭两侧止水夹，右侧正常细胞溶液试管与异常细胞溶液试管中即分别得到分离后的正常细胞溶液与病变细胞溶液。

[0026] 技术效果

[0027] 本发明整体解决了现有细胞分离装置依旧存在各自的局限性，无法满足通用场景的使用需求。与现有技术相比，本发明采用磁场、流力场以及重力场的共同作用实现细胞密
度的检测与分离；该手段所独有的效果包括：利用Halbach磁阵列提高了磁场强度的线性
性，增强了不同密度细胞的区分度，实现高精度分离；通过控制顺磁性溶液的流速实现了对
待分离细胞的非接触操控，利于对正常细胞和病变细胞的无损分离提取；基于智能手机观
测并实时分析，设计的基座与磁场组件的相对位置灵活可调，与市面上多数手机型号适配，
降低了装置的成本，提高了装置的兼容性，适用于更加广泛的应用场景；

[0028] 本发明通过Halbach磁阵列实现不同密度的细胞在磁场、重力以及液体粘滞阻力共同作用下的分离，分离精度较高、耗时较短；同时通过调整泵的压力，可以实现对正常细
胞与病变细胞的无损提取；本装置支持智能手机进行细胞检测分离的实时观测，操作简单
且设备成本低；对于不同种类的待分离细胞，可以通过配置相应浓度的顺磁性溶液以适应
不同的细胞密度区间，且由于采用的Halbach阵列磁场强度线性性好，在顺磁性溶液浓度已
知的情况下，根据观测到的细胞悬浮高度可以直接得出细胞的密度，装置具有一定程度的
通用性。

附图说明

[0029] 图1为本发明立体结构示意图；

[0030] 图2为本发明固定基座结构示意图；

[0031] 图3为本发明输入组件结构示意图；

[0032] 图4为本发明输出组件结构示意图；

[0033] 图5为本发明磁铁组件结构示意图；

[0034] 图6为本发明磁场结构示意图；

[0035] 图中：1固定基座、2输入组件、3观测仪器、4毛细软管、5磁铁组件、6输出组件、 7固定卡槽、8试管固定座、9水泵基座、10观察窗口、11电池仓、12支撑板、13顺磁性溶液试管、14
分流管、15微型泵、16止水夹、17细胞溶液试管、18卡槽、19LED贴片灯、20 磁铁阵列、21管固
定座、22硬质玻璃管、23正常细胞溶液试管、24分流管、25止水夹、26 异常细胞溶液试管。

具体实施方式

[0036] 如图1所示，为本实施例涉及一种Halbach阵列式抗磁悬浮细胞密度检测与分离系统，包括：固定基座1、观测仪器3、磁铁组件5和由输入组件2、毛细软管4以及输出组件6构成
的分离组件，其中：磁铁组件5通过卡槽与固定基座1配合，便于观测位置的水平调整；输入
组件2与输出组件6左右对称设置于固定基座1上。

[0037] 如图2所示，所述的固定基座1包括：固定卡槽7、试管固定座8、水泵基座9、观察窗口10、电池仓11、支撑板12，其中：支撑板12以及固定卡槽7与桌面接触进行支撑，实现装置
整体的稳定。

[0038] 所述的固定卡槽7、试管固定座8、水泵基座9、电池仓11和支撑板12均为3D打印耗材制成且由3D打印制作。

[0039] 如图3所示，所述的输入组件2包括：顺磁性溶液试管13、分流管14、微型泵15、止水夹16、细胞溶液试管17，其中：顺磁性溶液试管13与细胞溶液试管17通过电池仓11左侧的试
管固定座8与固定基座1连接，微型泵15通过水泵基座9与固定基座1连接，分流管 14连接试
管和微型泵15，通过止水夹16实现液体的分流。

[0040] 如图4所示，所述的输出组件6包括：正常细胞溶液试管23、分流管24、止水夹25、异常细胞溶液试管26，其中：正常细胞溶液试管23与异常细胞溶液试管26通过电池仓11右侧
的试管固定座8与固定基座1连接，分流管24连接试管和磁铁组件5，通过止水夹25实现液体
的分流。

[0041] 如图5所示，所述的磁铁组件5包括：卡槽18、LED贴片灯19、磁铁阵列20、管固定座21、硬质玻璃管22，其中：卡槽18、管固定座21由3D打印制作，卡槽18插入观察窗口 10中，可
左右移动以适应观测仪器3的镜头位置，磁铁阵列20内部永磁铁的排列方式以及磁铁阵列
20在卡槽18上的位置均由金属胶水固定，硬质玻璃管22通过管固定座21进行固定， LED贴
片灯19设置于磁铁阵列20上下两端。

[0042] 所述的磁铁组件5中，磁铁阵列20所用的永磁铁牌号相同，截面为正方形。

[0043] 如图6所示，所述的磁铁组件5中，对于磁铁阵列20左侧的三块永磁铁，其磁化方向从上往下分别为向下、向右、向上；对于右侧的三块永磁铁，其磁化方向从上往下分别为向
下、向左、向上。

[0044] 本实施例中的装置，输入组件2中的微型泵15和分流管14选用高砂电气公司所生产的SDMP306压电泵及配套软管。

[0045] 所述的输入组件2和输出组件6的试管选用内径10mm的塑料离心管。

[0046] 所述的磁铁组件5中的磁铁阵列20选用磁性能牌号为N35的稀土钕铁硼永磁铁，从上往下尺寸依次为2mm×4mm×2mm、2mm×4mm×4mm、2mm×4mm×2mm，硬质玻璃管22选用内
径2mm的亚力克管。

[0047] 所述的磁铁阵列20与卡槽18进行粘合选用的金属胶水为YH‑896粘接剂。

[0048] 本实施例涉及上述装置检测与分离抗磁悬浮细胞的方法，包括以下步骤：

[0049] 步骤1：根据待分离细胞密度范围，配制相应浓度的钆溶液注入顺磁性溶液试管13与细胞溶液试管17中，使液面高度约达到试管总体高度的2/3，并在细胞溶液试管17中加入
适量待分离细胞样本，混合均匀后将两只试管插入固定基座1背面左侧的试管固定座8中进
行固定。

[0050] 所述的钆溶液的密度ρm与其摩尔浓度c的关系为：ρm＝ρ0+mc，实验中配制的钆溶液密度应与待分离的正常细胞平均密度ρc近似相等；其中：ρ0为配制钆溶液所用溶剂的密度， 
m为溶质的摩尔质量，本实验中以钆为溶质，故取m＝0.15725(kg/mol)。

[0051] 步骤2：将观测仪器3插入固定基座1的固定卡槽7中，并将磁铁组件5插入观察窗口 10中，左右移动磁铁组件5使其中的开口部分正对观测镜头；

[0052] 步骤3：将微型泵15安装至固定基座1上的水泵基座9中，在固定基座1右侧的两个试管固定座8中分别插入洁净干燥的正常细胞溶液试管23与异常细胞溶液试管26，并在磁
铁组件5中插入洁净干燥的硬质玻璃管22；用分流管14连接微型泵15与输入组件2中的两只
试管，以及硬质玻璃管22与输出组件6中的两只试管，并在四个分流处安装止水夹，起始时
四个止水夹均处于关闭状态；用毛细软管4将微型泵15的出口与硬质玻璃管22的上端连接；

[0053] 步骤4：将两节电池插入电池仓11中，用导线将微型泵15与LED贴片灯19接入电路，打开LED灯；

[0054] 步骤5：安装完所有部件后，将细胞溶液试管17侧的止水夹打开，启动微型泵15并将流速调至最小，使细胞溶液缓慢流出，至充满硬质玻璃管22以及毛细软管4，关闭该止水
夹以及微型泵15，利用观测仪器3实时观测硬质玻璃管22中细胞的分层现象；

[0055] 此时，待分离的细胞会在重力Fg、浮力Ff与磁场力Fm作用下实现稳定悬浮，细胞的受力平衡方程为：Fg+Ff+Fm＝0，其中：重力Fg＝‑ρcgV，浮力Ff＝ρmgV，磁场力 其
中：ρc为待分离细胞密度；g为重力加速度；V为待分离细胞体积；χc，χm分别为待分离细胞与
所用钆溶液磁化率；Bx，By，Bz分别为在待分离细胞所在处磁场磁通密度的 x，y，z方向分量；
‑7 ‑2
z为待分离细胞在竖直方向上的位置坐标；μ0＝4π×10 (N·A )为真空磁导率；取竖直向上
为正方向；

[0056] 由于待分离细胞所受重力Fg、浮力Ff均为竖直方向，因此细胞应于硬质玻璃管中轴线上平衡，此时xy方向磁场强度均为0，故磁场力的表达式可化简为

[0057] 整理得到受力平衡方程表达式： 根据正常细胞与异常细胞的密度差异，二者会在不同高度达到平衡。

[0058] 本发明中采用Halbach阵列产生磁场，该磁场中间段近似线性，磁通密度B＝kz+b，其中k，b均为由磁场性质决定的参数，根据测量得到的细胞悬浮高度，即能够计算出细胞的
密度：

[0059] 步骤6：待硬质玻璃管22中的细胞均达到平衡状态后，打开异常细胞溶液试管26侧的止水夹，同时打开左侧顺磁性溶液试管13处的止水夹；缓慢增加微型泵15的压力，至观测
到下层细胞在曳力作用下开始向下运动流出硬质玻璃管22后，保持微型泵15的压力不变；

[0060] 此时的细胞受到重力Fg、浮力Ff、磁场力Fm以及曳力Fd的共同作用，其中：曳力Fd＝‑ 6πcηrc(vc‑vm)fD；其中：c为修正系数，对于可近似为球体的细胞，c＝1，对于其余细胞， c为
由实验确定的正常数；η为溶液的黏度；rc为细胞的平均半径；vc、vm分别为细胞与溶液的速
度，取向上为正；表示附近固体约束的影响的阻力系数
其中：s为细胞到固体约束的距离；

[0061] 对于正常细胞，此时依旧能在新的位置保持平衡，满足受力平衡方程Fg+Ff+Fm+ Fd＝0；对于异常细胞，由于其密度较大，在曳力作用下流出硬质玻璃管22，进入异常细胞溶液
试管26；

[0062] 步骤7：当不再有细胞流入异常细胞溶液试管26中时，将异常细胞溶液试管26侧的止水夹关闭，同时打开正常细胞溶液试管23侧的止水夹，继续增大微型泵15的压力，直至留
在硬质玻璃管中的细胞均流入该试管中；

[0063] 步骤8：关闭微型泵15，关闭两侧止水夹，右侧正常细胞溶液试管23与异常细胞溶液试管26中即分别得到分离后的正常细胞溶液与病变细胞溶液。

[0064] 本发明通过Halbach磁阵列实现不同密度的细胞在磁场、重力以及液体粘滞阻力共同作用下的密度检测与无损分离提取；通过调整泵的压力控制流速，实现了细胞的快速
稳定悬浮以及非接触操控；通过配置相应密度的顺磁性溶液，可以适应不同种类细胞的密
度区间，提升了装置的检测能力；通过Halbach磁阵列提高了磁场强度的线性性，提高了检
测范围以及分离精度；本发明通过对磁场和溶液的调控实现了优于现有技术的高精度、高
通量、操作简单且低成本实现细胞的非标记检测与非接触分离操控。与现有技术相比，本发
明整个装置的体积较小，成本较低，集成度高，使得该装置具有良好的便携性和通用性；

[0065] 上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所
限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。