微流控芯片是應用微加工、光刻、微膠體制備等微機電加工技術(shù)，在芯片上加工出微通道并集成微傳感器，用于檢測和操控微流體的一種微型化的設備。

微流控芯片因其微型化和高精度特點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。電化學(xué)阻抗譜技術(shù)通過(guò)測量電化學(xué)系統對交流電壓或電流的響應來(lái)獲取檢測對象的電化學(xué)特性的信息，是一種免取樣、非接觸的檢測方法，目前在生物特征檢測方面有廣泛的應用。將微電極集成到微流控芯片內進(jìn)行分析檢測是目前生物檢測領(lǐng)域的重要研究方向之一。

本研究結合微流控芯片與電化學(xué)阻抗譜技術(shù)的基本原理，構建了低頻下采用微流控芯片檢測電阻抗的數學(xué)模型，分析和優(yōu)化了微電極電阻抗檢測系統，并進(jìn)行了相關(guān)的檢測實(shí)驗及應用驗證。

首先，構建了微流控芯片中電阻抗檢測時(shí)的微電極電阻抗數學(xué)模型。針對微電極本身性質(zhì)與溶液特征參數的關(guān)系，結合電化學(xué)雙電層理論，對整個(gè)微流控體系進(jìn)行了理論分析，歸納出微電極電化學(xué)阻抗的數學(xué)建模。模型中引入了CPE元件的理論，引入了修飾參數對電極極化弛豫等因素進(jìn)行了補償，從而對阻抗模型中的檢測誤差進(jìn)行了改良。

其次，為驗證本研究所提模型的精準性，本研究采用仿真、實(shí)驗等方法進(jìn)行了驗證，采用去離子水，在不同尺寸傳感器的條件下比較了本研究提出的數學(xué)模型、仿真模型、與實(shí)驗測量三者結果。

對比結果顯示，數學(xué)模型的計算結果、仿真結果和實(shí)驗結果的誤差都比較小，表明本研究所提出的數學(xué)模型穩定，精度較好，且能反映微電極檢測的阻抗結果。最后基于本研究的數學(xué)模型，在應用上從細胞溶液濃度、電極面積以及細胞溶液種類(lèi)等三個(gè)方面進(jìn)行了細胞檢測特性分析。

在結果分析上引入了偏差帶的方法，對上述三種不同條件的仿真結果、數學(xué)模型計算結果以及實(shí)驗結果進(jìn)行了對比和分析。

結果表明，細胞溶液濃度越小，雙電層和接觸阻抗影響越明顯;電極面積越小，雙電層和接觸阻抗影響越明顯影響，而采用本研究所提出的模型能更穩定的表征這些變化;當細胞種類(lèi)不同時(shí)，改良模型的偏差帶并沒(méi)有發(fā)生很?chē)乐氐牟▌?dòng)。

綜上，本研究構建了適用于微電極EIS檢測的阻抗數學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)驗和仿真驗證了該模型的精準性和適用性。理論上該模型結合微電極阻抗檢測的特異性，提出并推導了相關(guān)修正參數;應用上該模型可以較好的貼合實(shí)驗檢測結果，因此該模型的提出為微電極電阻抗檢測領(lǐng)域的研究提供了理論和應用基礎。