微小生物颗粒如循环肿瘤细胞、外泌体等在癌症诊断和病理评估等方面中展现出巨大潜力。这些微小生物颗粒在样品中含量极少且尺寸高度分散,很难满足检测浓度要求,制约着基础医学研究和临床检测应用的发展。近年来逐渐发展成熟的微流控芯片技术为微小颗粒分离提供了机遇。由于无热产生、非接触、易操作等优点,基于负磁泳机制的颗粒操控受到了越来越多的关注,但现有研究普遍关注微米尺度颗粒,亚微米尺度颗粒的操控技术仍未成熟。基于此,本文旨在设计一种基于流体力学原理和负磁泳机制的微流控芯片,实现微米和亚微米颗粒分离,并结合数值仿真和实验验证,探究影响颗粒分离效率的因素和规律,主要包括:(1)根据磁流体流动控制方程和矩形永磁体的磁场分布特性等基础理论,设计基于鞘流和负磁泳机制的微流控芯片。(2)建立二维仿真模型,对磁场、流场和粒子轨迹进行准确计算,探究永磁体对数、磁体与通道距离、入口流速比、入口流速对分离效率的影响规律,并量化微通道中的颗粒受力、速度及迁移位置。调节相关参数,进一步实现微米与亚微米颗粒、亚微米与亚微米颗粒的有效分离。(3)进行微流控芯片实验,实现3μm颗粒与0.8μm颗粒的成功分离,验证颗粒分离的规律。分析实验中的问题,提出本论文设计的进一步优化方案。综上所述,本文设计了一种用于分离亚微米和微米颗粒的微流控芯片,通过数值仿真和荧光颗粒实验对本芯片设计进行了验证,实现了微米与亚微米颗粒的有效分离,明确了颗粒分离效率的影响因素和规律。本文工作可为基于负磁泳机制的生物颗粒分离装置的设计和优化提供参考。