循环肿瘤细胞（CTCs）是存在于外周血中各类肿瘤细胞的统称,它的出现标志着肿瘤细胞已经开始从病灶组织向四周扩散。CTCs在血液中的含量极少,与人体正常血细胞的比例约为1:10~9。因此,有效分离和准确计数是提高CTCs检测灵敏度和准确性的关键技术,这对肿瘤精准治疗有重要参考价值。近年来,三维介电泳微流控芯片在CTCs和血细胞高通量分离和富集方面所展现的良好性能,引起了人们普遍关注。如何借助芯片内介电泳力行之有效的进行CTCs富集和分离,这一直都是临床肿瘤检测领域的重要研究课题。基于此,文中进行了三维介电泳的高通量细胞分离微流控芯片理论设计、仿真结构优化、芯片制备以及分离CTCs和白细胞性能研究。主要研究内容如下:首先,对流体动力学及介电泳力原理进行了简单梳理,分析芯片内循环肿瘤细胞细胞的运动轨迹,利用COMSOL Multi-Mechanical ics 5.5软件内的层流模块、交直流模块和颗粒轨迹跟踪模块对细胞分离过程进行模拟。调节仿真参数,根据细胞分离情况确定芯片结构并优化电压、电极间距、通道高度和液体流速等数据。确定最优数据后按此数据在超净间内制作微流控芯片,芯片底部和顶部均为氧化铟锡（ITO）电极,使用光刻技术和湿法刻蚀技术得到目标电极形状,通道部分和防漏层部分均为PDMS,使用二氧化碳激光打标机制作。利用氧等离子清洗机对玻片及PDMS薄膜进行改性,改性完毕后利用3D模具将各部分对齐键合,芯片制作完成。最后搭建细胞分离平台,使用芯片对人乳腺癌细胞MCF-7、人肝癌细胞SMMC-7721、结肠癌细胞SW480和白细胞混合液分别进行分离实验,利用MATLAB软件计算人乳腺癌细胞MCF-7和白细胞频率图,根据图中两种细胞的交叉频率区间调节信号发生器频率,确定白细胞分离最高频率,继续调节流速,找出本文三种CTCs和白细胞分离的最大通量。实验结果表明,在电压为5 Vrms,频率为60 KHz时,利用此芯片对人乳腺癌细胞MCF-7进行分离时最大分离量为0.6 ml/h,人肝癌细胞SMMC-7721和人结肠癌细胞SW480的最大分离量皆为1.2 ml/h,三种细胞的分离效率均在90%左右。研究成果对于循环肿瘤细胞高通量分离和分选具有重要参考价值。