微颗粒操控技术以其控制精确,成本低及简洁高效的特点, 在生物医学工程和微纳米器件制造领域有广阔的应用前景。传统操控方法对无磁性、无导电性及大密度固体微颗粒的操控存在不足。因此, 该文提出一种基于压电悬臂梁低频振动的微颗粒操控系统, 利用流场底部流动实现微颗粒的聚集。聚集显微实验表明, 压电振子的低频振动激发流场底部流动, 使培养皿底部的球型氧化铝颗粒向目标区域移动和聚集, 并在122 s时达到稳定状态。对试验结果进行图像处理, 结果表明, 微颗粒稳定聚集后的聚集面积为79 405 μm2。该操控方法可实现大密度微颗粒的聚集, 且聚集范围大, 可为微纳器件制造提供参考。

液体活检是近些年新兴的体外诊断技术, 通过从肿瘤患者外周血中筛选出肿瘤细胞来检测和分析其上携带的各种生命信息, 具有便捷、侵入性小、检测精度高等特点。循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells, CTCs)作为液体活检的重要标志物之一, 对于癌症的早期检测、疗效评估以及预后监测具有重要意义。但是血液中CTCs的含量非常少, 通常每毫升血液中仅含有1~10个CTCs, 还有数以百亿计的血细胞, 所以CTCs的富集以及筛选是液体活检中的难题, 对CTCs所携带的生命信息进行解析是关键。总结了经典的CTCs分离方法并重点概括了CTCs的检测技术。

染料掺杂的带边胆甾相液晶微激光器因阈值低、无需反射镜的特点, 自提出以来便一直是研究热点。具有复杂微结构的胆甾相液晶液滴是一种新颖的三维全向微激光器, 兼具有小型化、集成化与波长可调谐的特性, 更是引起了液晶非显示领域研究者们的广泛兴趣。其复杂的球形核壳微结构, 促使诸如分布反馈、回音壁和法布-珀罗等多种激光模式的产生。而玻璃毛细管微流控技术的出现, 使大规模制备单分散、尺寸可控的胆甾相液晶液滴成为可能, 同时为制备结构复杂的多重乳液提供了必要条件。本文简要介绍了制备液晶乳液所使用的玻璃毛细管微流控技术, 并综述了近年来与单重乳液胆甾相液晶液滴及多重乳液胆甾相液晶核壳微结构中的激光行为相关的研究工作。

针对普通马赫-曾德尔（M-Z）滤波器为了获得良好的滤波性能需要mm量级的臂长差的问题，文章提出了一种基于微环辅助M-Z滤波原理的温度传感器，其具有μm量级的尺寸。在M-Z滤波器的一个臂上耦合一个液体微环腔，利用微流控技术将一些温敏液体注入腔内，通过分析传感器的输出光谱，可以检测到温度的变化。实验结果表明，该传感器具有良好的滤波性能及温度分辨能力，消光比>10 dB，3 dB带宽<1 nm，温度检测分辨率可达到0.1 ℃。此外，通过改变微环中液体的种类，可以调节传感器的温度检测范围。

利用微流控技术实现了毫米量级多元丙烯酸酯(TMPTA)空心泡沫微球的制备。通过对微流体通道的设计与流场分析, 获得了具有最佳流场均匀性分布的Y型微流控通道；利用软模板技术实现了Y型通道微流控芯片的组装, 并开展了TMPTA泡沫微球的结构控制研究。研究结果表明: 在模板尺寸一定的情况下, 能够通过调节各相流速实现对微球壁厚和直径的有效控制；微球壳层密度可通过控制单体浓度来调节。通过优化控制条件, 实现了密度20~100 mg/cm3、直径大于3 mm的空心泡沫微球的制备。

微流控设计技术对于提高微流控设计效率，降低研发成本具有重要意义。微流控设计技术中的系统级建模与仿真是实现微流控快速设计、优化、验证的重要方法。本文首先对微流控设计 的原理和方法做了简要介绍。在此基础之上，重点论述了微流控系统级设计中的两种主要方法——节点分析法和等效电路法，对两种方法的建模与仿真理论进行了分析，并总结了两种方法近十年来在国内外的研究发展概况和最新进展。最后，分析总结了这两种方法的优缺点，并对微流控系统级设计技术进行了总结与展望，指出微流控系统级建模与仿真技术在解决大规模、复杂性、多功能微流控系统的设计方面有巨大的优势。

采用软模板法制备出了聚二甲基硅氧烷微流控装置。利用该装置讨论了正硅酸乙酯和氨水的用量分别对反应体系凝胶化时间的影响，确定了制备SiO2微球的优化反应体系，即二甲基乙酰胺、正硅酸乙酯和氨水的体积比为8∶4∶1，实验所需的反应温度为60 ℃。实验发现：在微流体通道中，分散相的流速越大，粒径越大；连续相流速越大，粒径越小。因此，通过控制微流控装置中分散相和连续相的流速制备了粒径40~220 μm的单分散SiO2微球，并对其形貌进行表征。光学显微镜和粒径分析均表明所制备的SiO2微球球形度高，单分散性好。

提出一种新型的基于压电陶瓷以及微流控技术的阵列光开关，重点研究了该光开关波导层的光功率损耗。运用Opti-FIBER软件对波导层波导的耦合损耗进行了分析与仿真，实验测量了不同情况下光开关的耦合损耗。仿真及实验研究表明，该光开关理论最低插入损耗值为0.042 524 dB，光开关速度为100 μs。该光开关具有结构简单、开关速度快和损耗低等优点。

微流控光学(optofluidics)通过融合微流控学和光学、光电子学技术合成新颖的功能器件和系统，微流控光学系统的主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化。结构可调性为自适应光学提供了新的技术途径，光学检测与微流分析功能的集成将促进微型全分析系统技术的应用和发展，光学与微流控技术的融合则为传统光学器件的可调化和微型化提供了可能。介绍微流控光学这一前沿交叉学科的基本概念和应用前景。叙述了微流控自适应光学、微流控光学检测、微流控激光器以及微流控光学集成器件的近期研究成果和应用前景。