血液样品是生化医疗领域内重要的处理对象,而处理血液样品时通常需要对样品进行预处理（去除细胞部分/仅保留部分细胞）。传统方法通过离心获得血浆或其它成分,往往面临许多问题,如纯度低、成本高、需要专业操作技术等。本文主要以血液中的目标物作为分析对象,通过微流控技术实现血液样品的预处理,包括血浆分离和循环肿瘤细胞的分选。在结合本课题组已有成果的基础上,深入研究微阀的流量调节技术,通过集成微流量调节阀和惯性分选芯片,实现低成本和可商业化的微型掌上分选仪器。本文取得的具体研究成果如下:（1）开发了一种低成本,快速成型的蜂巢状多层聚合物薄膜芯片器件,可用于超高通量血浆分离应用。在实现高通量器件的第一步,探索了流道横截面尺寸参数和输入流量对粒子聚焦行为的影响。然后,将具有不同稀释度的血液样品注入流道结构中,验证其应用于血浆分离的可行性。HCT为0.5%和1%的稀释全血样品的血浆分离比分别为98.9±0.25%和96.7±1.0%（n=3）。最后,设计并制造了蜂巢多层聚合物薄膜芯片,实现了超高通量的血浆分离应用。对于50倍稀释的全血样品,其总处理量可达到72 m L min-1,分离效率约为90%。（2）研究了多种微阀结构的流量调节特性;研究了不同参数对流量调节作用的影响。设计了一种八通道并联的截止阀结构,经测试,微阀在低压阶段基本能够保持线性变化;到达阈值压强后迅速下降到零,微阀截止;具备高压断路,低压通畅的特点。研究了一种低通量恒流阀,优化工艺和结构设计,实现全薄膜材料芯片的制作,提高了微阀的可重复性。研究了双面薄膜变形微流量调节阀旁通流道宽度对于流量调节特性的影响;在双面薄膜阀的基础上,简化加工工艺和结构,提出了一种单面薄膜变形流量调节阀。研究了PDMS薄膜参数,主流道高度,波动压强输入等,对流量稳定特性的影响;进一步对流道结构优化,解决气泡和可重复性问题;除此之外,设计并测试了多级串联/并联微流量调节阀结构。最终,成功通过变形区域的形状变化解决单面薄膜变形存在的问题,使微阀的流量特性能够满足后续集成需要。（3）设计并制作了一种用于分选稀有循环肿瘤细胞的微型化掌上仪器。首先,初步尝试了用于血浆分离的单入口螺旋芯片与微流量调节阀集成的可行性。通入引入鞘液解决单入口螺旋流阻过大的问题。双入口螺旋结构的粒子和细胞聚焦实验验证了其用于细胞分选的可行性;研究了微流量调节阀和双入口螺旋的集成结构;通过实验确定了流量调节阀的流量匹配和流量稳定功能;集成芯片的粒子和细胞实验,验证了商用隔膜泵用于细胞惯性分选的可行性。通过微阀的拼接工艺,使样品液和鞘液在双入口螺旋芯片入口处的流量保持在202±2μL/min和920±5μL/min,成功分选两种循环肿瘤细胞（A549和MCF-7）,回收率分别达到85.7%和83.0%。