恶性肿瘤严重威胁人类的生命健康,是导致人类死亡的主要病因之一,其发病率逐年上升。肿瘤细胞在恶性肿瘤生长、侵袭和转移的过程中会脱落至体液中。体液中脱落的肿瘤细胞具有器官特异性,标志物信息丰富等优点,对肿瘤筛查、疾病诊断及预后评估具有潜在的研究价值。在临床试验中,病理学家鉴定体液样本中脱落的肿瘤细胞主要依赖于细胞学检查,但该方法易受人为因素影响,且鉴别出的肿瘤细胞失去活性而难以进行后期研究。因此,亟需发展一种灵敏度高、可用于下游分析、方便省时的方法用于体液中稀有肿瘤细胞的分选与分析。微流控技术可以将单细胞进样、分离和检测集成到一块具有微米尺度结构的芯片上。体液中的细胞种类复杂且肿瘤细胞数量少,离心、过滤等简单操作容易丢失肿瘤细胞,且体液中肿瘤细胞与其他细胞在物理特性（如尺寸、变形性、介电常数）和生物特性（如生物标志物）上有差异,这为微流控技术用于体液中肿瘤细胞的分选奠定了基础。目前,已有许多研究基于微流控技术分选体液中稀有的肿瘤细胞并与临床应用相结合。基于此,我们构建了集成微流控装置,该装置包括分选芯片和单细胞捕获芯片,分选芯片基于螺旋通道的惯性聚焦和微柱通道的确定性侧向位移原理可以将尺寸较大的肿瘤细胞从血液或腹水中分离出来,将分选出的细胞转移至单细胞捕获芯片,在芯片原位对单个细胞进行免疫荧光染色和细胞学染色。该方法具有创伤性小、可多次采样和实时监测患者病情的优点。论文的研究内容如下:第一章为绪论,主要介绍了目前基于微流控技术分选血液、恶性胸腔积液、恶性腹水等体液中稀有的肿瘤细胞的研究工作,及体液中肿瘤细胞在临床中的应用,如肿瘤早期诊断、实时监测治疗效果及预后评估、探索治疗靶点及耐药机制等。第二章为CTCs的分子和形态联合成像用于HER2靶向治疗指导。由于靶蛋白会随着肿瘤的发展和药物治疗而动态变化,因此有必要实时评估靶蛋白的表达,以指导后续有效的分子靶向化疗。然而,由于病理组织不易反复获得,通过常规的有创活检不可能经常取样分析靶蛋白。在此,我们提出了一种基于循环肿瘤细胞（CTC）的无创的靶蛋白HER2检测方法,该方法利用集成微流控装置分选CTCs,并采用一种新的联合成像方法,即免疫荧光检测特异性生物标志物表达,苏木精-伊红染色进行形态学分析,在单细胞捕获芯片原位确认CTCs,CTC被准确地确认为CK+CD45-HE+。最后,我们确认了肿瘤细胞的HER2表达,以为病理组织分析提供补充信息,指导靶向药物的使用。第三章为基于集成微流控装置对腹水中游离胃癌细胞的分离与单细胞分析。检测腹水中的游离癌细胞对胃癌的早期诊断至关重要。但是,从大量背景细胞中高通量、高纯度地分离癌细胞仍然是一个难题。因此,迫切需要建立一种分离腹水中癌细胞的新方法,以实现腹膜转移的早期诊断。在此,我们开发了一种无标签、快速、高通量的技术,使用集成微流控设备成功地从12例胃癌患者的腹水样本中分离出癌细胞。接着,我们在单细胞捕获芯片原位对细胞进行免疫荧光成像和瑞姬染色,Ep CAM+CD45-或Ep CAM+YAP1+CD45-的细胞为癌细胞。最后,我们对癌旁组织、原发灶癌组织、转移灶癌组织、腹水癌细胞的YAP1和HER2表达进行了系列分析,我们发现YAP1和HER2在转移过程中可能有不一致的表达。本研究为胃癌患者腹膜转移的早期诊断和探讨腹膜转移新的治疗靶点和治疗策略提供了一种新的方法。