细胞变形和分离对于广泛的临床应用和分析过程很重要,根据生理状态或条件,血小板、红细胞和白细胞(如中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞)、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞)等细胞都可以经历不同的形态改变,细胞生物物理或生物力学支柱中的这些变化可以经过大量的生物、化学和物理刺激而产生。已知细胞变形能力的变化可以用来判定许多疾病的病理,其中,红细胞作为生物血液中重要的组成部分,其变形和分离的研究已经成为医学中重要的诊疗手段。很多学者采用理论、仿真和实验的角度多方对比红细胞变形分离的方法。近年来,逐渐明确了确定性横向位移装置进行变形分离的方法机理,并在众多领域有着潜在的应用前景,尤其是在红细胞变形分离应用上的巨大优势。确定性横向位移装置是由流动通道内的微柱阵列组成的,可以对细胞或者其他微观粒子来进行高分辨率的分选装置。2004年,黄等人首次提出了的一种基于分离颗粒的尺寸而设计地简单有效的微流控装置,即确定性横向位移装置(DLD),研究证实,该种装置已被广泛应用于基于本征性质而不是(生物)化学预处理或外部场的分离来处理粒子,其分选的基本思想是流动粒子与微柱阵列之间的相互作用会导致不可逆轨迹和交叉流线运动。因此,确定性横向位移装置可通过设计不同的装置出口来收集装置分离的不同粒子或细胞,故而,可以根据需要对确定性横向位移装置进行必要的缩放,从而满足不同研究工况下的使用条件。本文通过理论模型分析结合COMSOL模拟,得出确定性横向位移装置中流体工质速度变化与装置内微柱阵列之间的关系,着重从微柱阵列中微柱的排布方式、形状、三角形微柱的高径比、倾斜角、高矮错排和三角形微柱的设计角度几个方面进行比较,综合对比模拟结果,认为高径比为h/d=3～4,倾斜角为q=45°,流体工质能够充分均匀流动,基于此项模拟结果可以选择三角形微柱阵列的确定性横向位移装置完成进行后续的数值模拟。采用刚性红细胞进行红细胞的运动模拟,分析红细胞的运动轨迹、表面应力以及红细胞运动速度。模拟结果发现刚性红细胞的变形情况几乎可以忽略不计,同时,红细胞可以根据微柱阵列的排布方式改变其运动模式,即在低行位移(?λ<1.4μm)的刚性红细胞处于“曲折模式”,高行位移(?λ>1.5μm)的刚性红细胞进入“位移模式”。三角形微柱阵列在刚性红细胞的变形分离模拟中,显示了较高的速度和均匀的表面应力,这也说明三角形微柱阵列明显地潜在优势。为了探索软性红细胞在光滑圆管和微柱阵列中变形形态的区别,对比红细胞直径大小、红细胞膜杨氏模量、流体工质的初始速度和密度对红细胞的变形情况的影响,同时,由于三角形微柱阵列的存在,增加了软性红细胞与微柱阵列碰撞的可能性,红细胞变形同样会受到影响。本文通过理论分析、数值模拟两个方面对确定性横向位移装置中的红细胞变形分离进行了系统的分析,现有的附加微柱阵列装置使红细胞变形的实验研究不够完整,希望可以本文的模拟研究可以为日后实验研究提供相应研究思路和参考对比。