微流控芯片具有微型便携、多功能集成、精确可靠等技术优势,因此被广泛用于单细胞分辨率的细胞增殖、迁移、分化、衰老、凋亡等生物过程监测并表征提取单细胞生理特性参数。酿酒酵母细胞作为一种真核模式生物,具有繁殖迅速、周期较短、易于培养和操作等特点,且基因组已完全测序。近年来,基于酿酒酵母细胞的微流控单细胞分析得到快速发展,因而在药物研发、疾病机理分析及衰老寿命研究等领域具有广阔应用前景。本文面向酿酒酵母单细胞复制衰老研究,研制了用于酵母单细胞灵活操纵、稳定培养及宽频电阻抗谱检测的微流控芯片及系统,主要研究内容如下:（1）研制了集成多功能复用微电极的微流控芯片及系统,实现了酵母单细胞的精确操纵、稳定培养及宽频电阻抗检测。设计了集成主副通道的微流体通道网络,利用负压抽吸实现了细胞的流体动力捕获。通过多功能复用微电极对,分别实现了基于负介电电泳力的细胞选择性释放及宽频电阻抗谱检测。利用集成电阻抗谱系统实现了对酵母单细胞出芽生长过程的实时电阻抗监测,并实现了酵母子代细胞剪切去除过程的准确鉴别。（2）设计了酵母单细胞原位电阻抗检测阵列,通过有限元建模及仿真对其传感检测特性进行了研究。提出了由正交行列电极组成的可寻址微电极阵列及捕获-培养-解剖微结构,并对其进行了有限元建模。在单个检测单元中成功建立了1 MHz阻抗幅值与细胞体积的线性相关性,以表征酵母细胞生长及子代去除过程。在5×5的检测阵列中,分析了非目标细胞对阻抗检测信号及对目标子代细胞剪切去除的准确鉴别的影响。最后,在识别准确率及检测通量两个指标基础上提出了微电极阵列行列间距的优化方案。（3）研制了集成微电极阵列的高通量酵母单细胞复制衰老实时监测微流控芯片及系统,并实现了酵母复制寿命的精确检测。设计并优化了酵母捕获-培养-解剖微结构,通过与微电极阵列的结合,完成了微流控芯片的加工制备及系统集成。实现了长达72小时的酵母细胞长时间培养与时序显微成像,并统计分析了子代细胞剪切去除的一致性、复制寿命、子代细胞出芽持续时间、终末形态等多种生理特征与参数。本文工作具有以下创新成果:（1）提出了微电极的多功能复用,实现了介电泳及电阻抗谱两个功能的单片集成;（2）提出了双层可寻址微电极阵列的设计概念,显著提高了单细胞原位电阻抗检测的通量;（3）利用时序电阻抗监测成功实现了酵母子代细胞剪切去除的准确鉴别,并完成了用于酵母单细胞复制衰老实时监测的集成电阻抗谱微流控芯片及系统的研制。