细胞筛选在疾病的早期诊断治疗和生物化学等多种领域具有巨大的应用前景。传统的细胞筛选方法需要大量的样本,并且需要对细胞进行标记,严重影响细胞的纯度和活性。随着微机电系统(MEMS)的发展,微流控芯片因其节省试剂、快速高效和规模集成等优点得到了研究人员的普遍关注;单模光纤激光以其非常温和的非机械接触的方式作用于细胞,达到无损伤作用细胞的效果,故而近年来激光筛选细胞与微流控芯片技术紧密结合。本论文通过对国内外微流控芯片及激光在显微尺度领域的应用进行深入研究,对比分析了目前已有的细胞分选方法,围绕微流控技术和激光细胞筛选机理与实验研究,提出一种基于光辐射压力无损伤、无标记、无接触的细胞筛选方法,建立了相应的细胞筛选分离模型,搭建了准开放型的光流控实验平台。在此基础上,完成细胞在微流体中受激光作用运动轨迹产生较大偏移距离实验,实现细胞的高效筛选。主要包括以下几方面内容:(1)基于光辐射压力的微流体内细胞偏移机理研究基于单模光纤激光光辐射压力的理论研究,建立了微粒受斯托克斯(Stokes)阻力和光辐射压力综合作用下的偏移距离数学模型,应用光子流的方法推导出细胞在微流体中受光辐射压力作用而产生位移偏移的距离公式,揭示了微通道内细胞轨迹偏移与激光工艺参数、微粒物性参数的影响规律。(2)微流体中激光筛选细胞及其影响参数的仿真研究建立了基于单模光纤的光流控细胞偏移有限元仿真模型,对纳维-斯托克斯方程、亥姆霍兹波动方程、动量定理进行耦合求解,对基于单因素的激光参数(激光功率、纤芯直径)、流体参数(溶液温度)和细胞参数(细胞直径)与细胞偏移的影响规律进行分析,为细胞的高效筛选提供理论依据。(3)研发了准开放型的光流控筛选芯片依据微尺寸效应,针对全开放型与全封闭型光流控芯片在细胞分离筛选中流阻过大的制约性,通过对比分析,研发了准开放型光流控芯片,有效增大微通道宽度,从而减小流体阻力(斯托克斯阻力),使得细胞在微流体中受激光作用发生了较大的偏移距离,实现细胞的高效筛选。并且分析参数影响规律,优化了单模光纤激光对细胞辐射的受力位置,提高偏移性能。(4)微通道内激光筛选细胞实验研究基于准开放型光流控筛选细胞实验平台,酵母菌细胞和聚苯乙烯小球受到单模光纤激光辐射力作用,两种微粒在垂直于运动方向产生不同的偏移距离从而实现筛选。研究激光功率、微流体速度、溶液温度与细胞在微流体中偏移距离作用机理。