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，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，在多個領域中發(fā)揮重要作用。電化學阻抗譜技術通過測量電化學系統(tǒng)對交流電壓或電流的響應來獲取檢測對象的電化學特性的信息，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行分析檢測是目前生物檢測領域的重要研究方向之一。

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

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

其次，為驗證本研究所提模型的精準性，本研究采用仿真、實驗等方法進行了驗證，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(shù)學模型、仿真模型、與實驗測量三者結果。

對比結果顯示，數(shù)學模型的計算結果、仿真結果和實驗結果的誤差都比較小，表明本研究所提出的數(shù)學模型穩(wěn)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(shù)學模型，在應用上從細胞溶液濃度、電極面積以及細胞溶液種類等三個方面進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(shù)學模型計算結果以及實驗結果進行了對比和分析。

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(wěn)定的表征這些變化;當細胞種類不同時，改良模型的偏差帶并沒有發(fā)生很嚴重的波動。

綜上，本研究構建了適用于微電極EIS檢測的阻抗數(shù)學模型，并通過實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，提出并推導了相關修正參數(shù);應用上該模型可以較好的貼合實驗檢測結果，因此該模型的提出為微電極電阻抗檢測領域的研究提供了理論和應用基礎。