细胞操控技术有利于分离和纯化靶细胞,对于生物医学研究应用、临床诊断、药物发现等至关重要。循环肿瘤细胞是从原发性肿瘤脱落到外周血中的游离细胞,可用于早期癌症检测和治疗监测。传统的细胞计数、分选和检测的方法是使用流式细胞术、密度梯度离心法、荧光或磁激活细胞分离法,虽然这些方法成熟可靠,但所采用的系统复杂,劳动密集,操作繁琐,可能会失去靶细胞。惯性微流控技术能够在微通道中精确的操控颗粒或细胞,能够实现细胞的富集和分选的功能。并且具有高通量,操作简单,价格低廉,样品消耗量少,易与传感器集成等优点,能够满足POCT的使用。但是目前的惯性微流控技术还存在设计复杂,通量和效率矛盾化等的挑战,为此,本研究设计了一种超低高宽比的惯性微流控芯片,通过在微通道中引入微柱阵列加速粒子的惯性迁移,提高了细胞聚焦和分选性能。主要试验结果如下:1.利用有序微障碍物序列和弯曲通道的独特集成,开发了一种超低AR比（1:9）的单层微通道平台。利用ESI-CFD软件分析,通过引入流速,证明了在弯曲微通道中引入微柱阵列可以改变和调节螺旋涡和迪恩涡。2.使用开发的超低AR比（1:9）的弯曲惯性微通道,通过改变微通道中微柱的数量、操作流速、微柱的长度和通道高度,系统地探索了多涡的产生和调节机制。证明了在弯曲微通道中有目的地调节微柱可以诱导不同大小地迪恩涡和螺旋涡。3.利用等序列分布的微柱和弯曲通道相结合,使用Auto CAD软件绘制了鞘流辅助的超低AR比（1:18）的弯曲惯性微流控芯片。通过不同尺寸颗粒表征了芯片的聚焦性能,可通过尺寸差异在不同出口收集,为血液中的癌细胞分选提供了理论依据。4.使用不同稀释血液和两种癌细胞灌注鞘流辅助的超低高宽比弯曲微流控芯片,进行单独实验时,可在相同的共流速条件下,从不同的出口收集,证明了设计的芯片结构具有从稀释全血中分选循环肿瘤细胞的能力。5.利用等序列分布的微柱和螺旋通道相结合,使用Auto CAD软件绘制了无需鞘流辅助的超低AR比（1:18）的螺旋惯性微流控芯片。使用计算流体力学模拟探索了微通道中涡旋流的变化,证明了微柱阵列能完成二次流强化作用。6.使用二次流加速的螺旋惯性微流控芯片,成功聚焦了三种尺寸的颗粒和三种类型的癌细胞。增强的二次流在完成细胞聚焦的同时还能实现流速和颗粒尺寸不敏感,满足微流细胞仪的开发。本实验探索了微柱在弯曲和螺旋通道中的二次流加速效应,设计了用于颗粒操控和细胞操控的微流控设备。开发的设备具有超低AR比的特点,使芯片设备更容易制造,且能用于模拟癌细胞分选和癌细胞聚焦,这对于进一步的诊断和研究提供了样品制备的平台。