惯性微流控分选技术以其无需外场、操作方便和高通量等优点得到研究者们的广泛关注,在化学、医学、生物化学和环境学等诸多领域都具有广泛的应用前景。本文以传统的缩扩(CEA)流道为基础,从颗粒的惯性聚焦与分离机理入手,研究三种典型的微流道制备方式,并分析缩扩流道的颗粒惯性操控过程,可应用于从人全血中分离血细胞、富集循环肿瘤细胞。在传统CEA流道中,颗粒主要在惯性升力和Dean曳力的耦合作用下进行迁移,颗粒将在Dean曳力和惯性升力保持平衡的位置聚焦。本文评估了三种微流道芯片的制备方法,并分别采用软光刻和紫外激光烧蚀法制作了实验所用的缩扩流道。研究传统CEA流道中的四种不同粒径颗粒的聚焦模式,并通过改变突扩腔体的纵横比φ、扩张角α_e和收缩角α_c,以改变颗粒受到的Dean曳力的大小,研究其对颗粒聚焦效果的影响。结果表明随着流道突扩腔体纵横比的增大,颗粒受到的Dean曳力增大;较小的扩张和收缩角度有利于颗粒聚焦,其中Circle流道具有最高的颗粒分离效率,该装置从人全血中富集循环肿瘤细胞约为70-80%,去除了人血中95%以上的红细胞。为了进一步提高分离效率,对CEA流道中收缩段长度、突扩腔体的交错宽度进行结构优化。结果表明流道中收缩段越长,大颗粒的聚焦效果越好,同时降低流速也可以提高大颗粒的聚焦效果;突扩腔体的交错排布会改变颗粒在流道中的聚焦位置,变化幅度随着突扩腔体交错宽度的增大而增大。研究成果可为缩扩惯性微流控技术开发和人全血中分离血细胞、富集循环肿瘤细胞的应用提供基础数据和理论支持。