粒子达到有序的聚焦状态是实现粒子计数、检测和分离的必要条件。粘弹性聚焦无需外场和鞘液流的辅助,仅仅依靠溶液的自身属性就能在简单的直流道内完成粒子的单列聚焦。另一方面,自然界很多高分子溶液和生物流体都存在一定的粘弹性,因而粘弹性聚焦这个课题受到学者的广泛研究。本文基于机械学科领域的微纳制造技术实现了微流控器件的制备,探索了直流道和弯流道内粒子的粘弹性迁移聚焦机理,并且将其应用于细胞聚焦和粒子分选。上述研究内容对微流体环境下粒子粘弹性聚焦机理的深入研究,后续的粒子计数与检测,以及低成本便携式流式细胞仪的开发,都有重要的参考价值。具体而言,本文取得了如下研究成果:(1)研究了直流道内粒子的粘弹性聚焦机理。首先利用透明质酸(HA)溶液和λ-DNA溶液这两种生物粘弹性溶液,从流体流速、流道深宽比、粒子直径和溶液浓度这四个方面分别探究了粒子在直流道内的粘弹性聚焦机理,并且表征了粒子沿流程方向的动态聚焦过程。实验发现,随着HA溶液浓度提升,粒子粘弹性聚焦效果增强,而λ-DNA溶液浓度提升后粒子聚焦效果反而下降。其次,通过在矩形截面直流道两侧添加一定数量的三角形突扩结构,利用突扩结构诱导的截面二次流作用,成功将原先呈现三峰分布的粒子聚焦成单束,并且探索了突扩尺寸对粒子聚焦的影响机理。(2)研究了弯流道内粒子的粘弹性聚焦机理。首先利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液,探究了粒子在对称正弦流道2%PVP溶液内的流速调节机制,将粒子的迁移聚焦过程划分成三个阶段。对比了粒子在粘弹性流体和牛顿流体内迁移聚焦的区别,并且探索了 PVP溶液浓度、粒子尺寸和正弦流道弯管的曲率半径等关键参数对粘弹性聚焦的影响规律,观察了粒子沿正弦流道的动态迁移聚焦过程。实验发现耦合弯流道内的Dean流作用不仅可以提升粒子的聚焦效果,还可以缩减粒子聚焦所需的流道长度。其次,利用HA溶液探索了粒子直径的影响机理,并且比较了圆弧正弦、方波正弦、螺旋流道和突扩流道内截面二次流的大小以及对粒子粘弹性聚焦效果的改善作用。(3)将粘弹性聚焦技术应用于细胞操控和粒子分选。首先,将操作对象由刚性球形的聚苯乙烯粒子拓展至具有一定柔性的生物细胞,在直流道和弯流道内生物细胞均获得了与聚苯乙烯粒子相似的粘弹性聚焦现象。其次,基于不同尺寸粒子在粘弹性溶液内横向迁移速度不同的原理,实现了混合粒子的分离。设计制造了一种由两级芯片耦合的流道结构,一级芯片采用正弦结构实现两种尺寸粒子的共聚焦,二级芯片将流道壁附近的混合粒子经过一段迁移距离后实现两者的分离。并且优化了二级芯片的尺寸参数,使得混合粒子的分离效率达到96%以上。