细胞电融合技术相对于传统的细胞融合技术而言,具有电参数易于精确控制、对细胞无毒性、融合效率高、应用对象广泛以及样本损耗低等优点,已经广泛的应用于杂交瘤细胞的抗体制备、哺乳动物克隆、基因工程研究、癌症疫苗研制以及新物种的培育等生物技术领域,具有重要的应用价值。传统的电融合方法中电极间距大,对设备的输出信号幅值要求高,存在设备体积大,操作存在安全隐患等缺点。随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS)工艺技术的发展,进行微芯片系统下的细胞电融合研究越来越受到关注,其研究的报导数量也在逐渐上升,但关于细胞电融合的自动化以及相配套的低电压融合仪器的研究报道较少。利用MEMS技术制作融合间距在微米级的微电极芯片,将大幅降低细胞电融合所需的电压值,提高实验的安全性、可靠性。本文基于MEMS技术,提出了一种细胞进样、融合的自动化集成方案,并设计、制作了低电压细胞电融合系统。该系统以微电极芯片为实验平台,在自行设计的多功能细胞操控系统的控制下,实现了细胞的电融合及电破碎,为细胞电融合的微型化提供借鉴。细胞的成串排列以及细胞膜的电穿孔是实现细胞电融合的前提。本文首先研究了细胞的电介质电泳排队以及细胞膜电穿孔理论；在此基础上为寻求细胞膜穿孔电压与电融合信号之间的频率关系,根据细胞的电学特性,将电学仿真软件Multisim分别用于三层、五层细胞电学模型的频率响应特性仿真研究,得出细胞膜对电融合信号具有低通滤波作用、细胞核膜对电融合信号具有带通滤波作用且它们存在频带重合的结论；对三层细胞电学模型进行了电感特性修正,为细胞电融合提供了参考。细胞电融合芯片的电极形状对融合电场的分布、细胞融合的高通量以及细胞融合率的影响很大。本文利用有限元分析软件ANSYS对四种不同形状电极的电场分布进行了仿真对比,发现交错式半圆形齿状电极结构相对于交错式正方形齿状电极而言,具有更宽的融合有效电场分布,电场梯度分布均匀更适合细胞的电融合与分离,是电极设计的首选；并采用剥离工艺在玻璃基底上制作了铂／钛微电极芯片。鉴于细胞电融合对信号源的要求以及现有细胞电融合仪的不足之处,结合细胞破碎以及细胞电融合系统之间的共性,本文实现了细胞破碎以及细胞电融合系统的集成,设计了基于微电极芯片的多功能、高精度的细胞操控系统,并进行了细胞破碎以及电融合的实验研究。从微流控细胞电融合芯片的自动化集成角度考虑,在研究介电击穿理论以及电渗驱动机理的基础上,本文提出了将介电击穿与电渗驱动结合用于细胞电融合进样的方案：根据COMSOL仿真结果,制作了对称交错式间隙阻隔的介电击穿微流控进样芯片,并进行了细胞进样实验。此外,本文在细胞电融合的实验中,发现焦耳热以及电极水解率不但与电场强度、脉冲宽度的大小成正比,还与脉冲的占空比成正比,它们之间存在一个乘积关系的最优值,对传统的理论进行了补充解释。本文根据微电极的电场分布以及细胞电融合的信号需求,分别设计制作了微电极芯片和细胞操控系统,实现了低电压细胞电融合系统的集成。该系统具有所需融合电压和制作成本低、操作简单、以及微型化等优势。此外,本文提出了一种自动化细胞电融合芯片实验室的设计思路,并进行了实验,为细胞电融合的高效、自动以及智能化发展奠定了基础。