基于上述需求，本文＂方法指导设备研制，设备促进方法完善＂为设计思想，提出了一套完
整的基于磁分离的全自动核酸提取系统设计方案，围绕着全自动核酸提取系统的核也方法、功能模
块、机械结构、控制系统等的原理和技术进行了较为深入的分析研究和设计实现。以生化实验通用
的９６孔板为反应容器，有针对性的设计了磁棒式磁分离装置，将运动控制技术、温度控制技术和人
机交互技术进行有效结合，构建了具有自主知识产权的快速商效、全自动的小型化核酸提巧纯化平
台，可同时提取1-1６个样本，满足了现场便携式快速样本处理的需求。解决了当前自动化核酸提取
技术的瓶颈问题．搭建了基于UＣＯＳ－ＩＩ实时操作系统的嵌入式控制平台，并完成了电源模块、电机
驱动、传感器采集、通信模块、温度控制等硬件电路设计，通过系统的软件编程实现了对三大功能
模块的島效驱动和对系统的实时监控报警。
完成了对全自动核酸提取系统各个功能模块的制造、组装和控制系统的软硬件调试之后，根据
设计目标通过全血ＤＮＡ提取实验对系统整体性能的完善性进行了验证，结果表明整个系统自动化
程度高，提取速度快，结果稳定，操作简便，具有很好的应用前景。
（１）运动控制模块
全自动核酸提取系统就是通过运动控制模块代替手工操作实现核酸提取的自动化操作，因此运
动控制模块的机械结构设计、传动方式选择和控制系统的搭建都是构建整个系统的关键。本系统选
用％孔深孔板作为样本反应板，构建Ｔ适合于９６孔板磁俸式磁分离装置，通过优化外形后的磁棒
套能够有效地减少在自动化磁分离过程中磁性颗粒的损失，进而使磁分离系统受机械位移控制精度
的影喃大为降低。在运动控制方面，选用嵌入式控制系统通过离散逼近法完成三个步进电机运动过
程中的Ｓ曲线加减速，使系统运行更加平滑稳定，同时将系统运行速度提高到最大值。
（２）温度控制模块
试剤和反应液在核酸提取实验过程中的不同阶段对温度有不一样的诉求，整个系统需要提供可
自定义溫度的控制模块，该模块具体的包括温度采集巧温度调节的功能。本系统通过选择高精度的
温度传感器和测量转换电路构建了温皮采集装置，通过高效的温度调节器件和优化的温度控制算法
构建了匹配９６孔反应扳的温度调节装置，实现对反应液温度进行精确地控制。
（３）人机交互模块
系统将最大程度上重视用户体验，提供结用户舒适的人机界面、简便的操作体验、完善的实验
监控等。选用了触摸式人机界面系统，构建了包括触摸屏控制装置和通信装置的人机交互模块，实
现上位机和下位机之间的数据通信。操作人员可根据自身的实验需求定制核酸提取系统的操作流程
和参数配置，仅通过一个触摸屏幕完成对系统的所有操作控制。
（４）嵌入式控制系统
本系统的嵌入式控制系统的设评与实现为本课题另一个重要内容，完成上述模块的功能实现和
协调统筹。首先根据本系统的功能特性和需求选用了嵌入式微处理器和嵌入式揉作系统完成嵌入式
控制平台的搭建，在此基础上进行嵌入式硬件电路的设计，并完成系统各个功能模块的驱动程序编
写和调试。控制程序的划分与上述功能模块是一一对应的，除此之外，程序中还包含了在仪器使用
中智能化的设计，如上电自检、任意时刻暂停、故障紧急停止报曹等，在高效准确地完成设定动作
