细胞活性检测作为生命科学领域中的重要研究手段,具有重要的技术价值与广泛的应用前景。特别是当前重大疾病攻克与新型药物开发等研究的迅猛发展,以及推动生命科学研究技术进步的迫切性,对细胞活性检测方法及装备性能的改善与升级提出了更高要求,其中阻抗分析法细胞活性检测凭借其非侵入、自动化连续检测的优势而得到广泛的应用研究。目前,阻抗分析法细胞活性检测以某个频率下细胞阻抗幅值作为活性检测间接量,其受各种干扰影响明显,检测稳定性与精度水平均不高。此外,检测时由高成本阻抗分析仪测量细胞阻抗,并经人工导出阻抗数据后再进行细胞活性分析计算,这样增加了检测成本,同时降低了细胞活性在线检测的实时性。针对当前细胞活性检测的不足,课题研究一种基于阻抗分析的细胞活性在线检测系统,改善细胞活性检测性能,并达到低成本、在线自动检测效果。主要研究内容如下:(1)在阐述阻抗分析法细胞活性检测理论基础上,结合COMSOL仿真技术,从细胞阻抗测量噪声、电极表面细胞贴附分布、细胞阻抗频率特性、细胞活性检测稳定性四个因素出发分析阻抗分析法细胞活性检测性能影响因素,并提出相应的优化措施与处理方法。(2)提出从细胞阻抗谱中提取反映细胞活性强弱的三个特征量进行细胞活性软测量新方法,即阻抗谱峰值、阻抗谱面积、高频阻抗幅值这三个量,并分析该方法的可行性及辅助变量提取方法,然后阐述根据LS-SVM算法建立细胞活性软测量模型的完整过程。(3)对检测系统进行具体的装置构建、软硬件设计,以低成本AD5933芯片作为阻抗测量核心,并采用WiFi通信技术建立细胞阻抗数据采集端与细胞活性分析终端间可靠的通信连接,并测试分析系统中相关模块性能。(4)以本课题所构建的检测系统为对象,通过实验获取足量训练数据以建立细胞活性软测量具体模型,然后从细胞活性连续检测稳定性以及检测精度两方面对比分析系统整体性能。对比实验分析表明:与传统方法相比,基于阻抗分析的细胞活性软测量方法能降低干扰对检测过程的影响,有效提高细胞活性检测性能;基于影响分析优化结果设计的细胞活性在线检测系统,在降低成本基础上,融入软测量方法后,保持了较高的检测稳定性与精度,达到细胞活性无损伤、实时在线检测的效果,提高细胞活性检测自动化水平。