电化学阻抗谱层析成像(micro elelctrical impedance spectroscopic tomography,μEIST)技术是一种可集成于微流控芯片(Lab on a chip)上并且可以对异常细胞(如死细胞或癌细胞)的分离过程进行实时可视化监测的技术。本研究的主要目的是开发出可以在微流道内实现多种细胞分布的μEIST技术。研究对象为活、死以及其混合的酵母菌细胞溶液,其中活酵母菌细胞代表正常细胞,死酵母菌细胞为异常细胞。本研究中,为了达到研究目的,在理论研究的基础之上,将具体的μEIST检测研究分为三个步骤,其包括微型电阻抗成像(micro elelctrical impedance tomography,μEIT)、微型电化学阻抗谱(micro elelctrical impedance spectroscopy,μEIS)和μEIST技术。本研究具体内容及结论包括:首先,对基础理论的归纳和总结,其主要为微流道内流体特性和微电极电阻抗检测特性的相关研究。关于流体流动的研究表明,微流道内流体为稳定的层流,有利于电阻抗检测。在微电极电阻抗检测方面,通过现有的理论知识,结合仿真及实验的分析及验证,总结出了微电极和微型传感器检测电阻抗时的特征。研究表明,在采用微电极进行电阻抗检测时,其电极附近电压压降很大;电极和溶液表面的双电层(EDL)接触阻抗在检测电流频率较低时对于阻抗检测的影响非常大;在细胞检测方面,细胞溶液的低频电阻抗特征被接触阻抗所掩盖,因此微电极在低频段的电阻抗检测具有局限性。其次,在基础理论的支撑下,对μEIT技术进行研究。其目的是实现微流道内单一种类细胞分布的可视化检测。研究中在搭建μEIT系统软硬件之外,还对比分析了EIT反问题的成像算法,并且通过仿真分析了电极接触阻抗对μEIT成像的影响。其结果表明,接触阻抗影响越大,成像质量越差。在此基础上,通过实验对酵母菌细胞沉淀于微流道底部的分布进行可视化检测,其结果显示,当检测电流的频率较低时,由于电极双电层接触阻抗的影响,难以正确成像;当检测频率增加时,其接触阻抗的影响降低,画质提升。实验结果表明,在f=1MHz附近时,成像图像的画质最佳。再次,在μEIT技术实现单一种类细胞在微流道分布成像的基础上,通过μEIS技术来实现对微流道内多种细胞进行电阻抗检测。该研究通过建立检测对象的电阻抗模型,再通过实验来验证。其结果表明,细胞溶液的电阻抗值随着离子浓度的增大而减小。在此基础上开发出基于μEIS的可以定量检测混合活、死酵母菌细胞溶液中活细胞浓度的测量方法。其实验结果表明,混合活、死酵母菌细胞溶液中,活细胞由于细胞膜的高阻抗性,从而小于细胞培养液的导电率,而死细胞由于细胞膜破裂,其电导率最大。该理论也为μEIST分频成像中各种细胞寻找最佳成像频率提供了选择方法和依据。最后,基于μEIT的成像技术和μEIS的细胞特征频率的确定开发出了基于多频率检测的μEIST技术。μEIST对于不同的细胞采用其各自最佳的特征频率分别进行成像,然后采用调整函数对结果进行筛选,最后合成并正规化为一幅可以准确描述所有种类细胞分布的图像。在该研究中,由于受制于实验条件,本研究以仿真模拟来对混合活、死酵母菌细胞分离后的分布进行成像,最终仿真结果表明,μEIST技术相较于单一频率成像的μEIT技术图像质量有所提升。