基于上述需求，本文＂方法指導設備研制，設備促進方法完善＂爲設計思想，提出了一(yī)套完
整的基于磁分(fēn)離(lí)的全自動核酸提取系統設計方案，圍繞着全自動核酸提取系統的核也方法、功能模
塊、機械結構、控制系統等的原理和技術進行了較爲深入的分(fēn)析研究和設計實現。以生(shēng)化實驗通用
的９６孔闆爲反應容器，有針對性的設計了磁棒式磁分(fēn)離(lí)裝置，将運動控制技術、溫度控制技術和人
機交互技術進行有效結合，構建了具有自主知(zhī)識産權的快速商(shāng)效、全自動的小(xiǎo)型化核酸提巧純化平
台，可同時提取1-1６個樣本，滿足了現場便攜式快速樣本處理的需求。解決了當前自動化核酸提取
技術的瓶頸問題．搭建了基于UＣＯＳ－ＩＩ實時操作系統的嵌入式控制平台，并完成了電(diàn)源模塊、電(diàn)機
驅動、傳感器采集、通信模塊、溫度控制等硬件電(diàn)路設計，通過系統的軟件編程實現了對三大(dà)功能
模塊的島效驅動和對系統的實時監控報警。
完成了對全自動核酸提取系統各個功能模塊的制造、組裝和控制系統的軟硬件調試之後，根據
設計目标通過全血ＤＮＡ提取實驗對系統整體(tǐ)性能的完善性進行了驗證，結果表明整個系統自動化
程度高，提取速度快，結果穩定，操作簡便，具有很好的應用前景。
（１）運動控制模塊
全自動核酸提取系統就是通過運動控制模塊代替手工(gōng)操作實現核酸提取的自動化操作，因此運
動控制模塊的機械結構設計、傳動方式選擇和控制系統的搭建都是構建整個系統的關鍵。本系統選
用％孔深孔闆作爲樣本反應闆，構建Ｔ适合于９６孔闆磁俸式磁分(fēn)離(lí)裝置，通過優化外(wài)形後的磁棒
套能夠有效地減少在自動化磁分(fēn)離(lí)過程中(zhōng)磁性顆粒的損失，進而使磁分(fēn)離(lí)系統受機械位移控制精度
的影喃大(dà)爲降低。在運動控制方面，選用嵌入式控制系統通過離(lí)散逼近法完成三個步進電(diàn)機運動過
程中(zhōng)的Ｓ曲線加減速，使系統運行更加平滑穩定，同時将系統運行速度提高到最大(dà)值。
（２）溫度控制模塊
試剤和反應液在核酸提取實驗過程中(zhōng)的不同階段對溫度有不一(yī)樣的訴求，整個系統需要提供可
自定義溫度的控制模塊，該模塊具體(tǐ)的包括溫度采集巧溫度調節的功能。本系統通過選擇高精度的
溫度傳感器和測量轉換電(diàn)路構建了溫皮采集裝置，通過高效的溫度調節器件和優化的溫度控制算法
構建了匹配９６孔反應扳的溫度調節裝置，實現對反應液溫度進行精确地控制。
（３）人機交互模塊
系統将最大(dà)程度上重視用戶體(tǐ)驗，提供結用戶舒适的人機界面、簡便的操作體(tǐ)驗、完善的實驗
監控等。選用了觸摸式人機界面系統，構建了包括觸摸屏控制裝置和通信裝置的人機交互模塊，實
現上位機和下(xià)位機之間的數據通信。操作人員(yuán)可根據自身的實驗需求定制核酸提取系統的操作流程
和參數配置，僅通過一(yī)個觸摸屏幕完成對系統的所有操作控制。
（４）嵌入式控制系統
本系統的嵌入式控制系統的設評與實現爲本課題另一(yī)個重要内容，完成上述模塊的功能實現和
協調統籌。首先根據本系統的功能特性和需求選用了嵌入式微處理器和嵌入式揉作系統完成嵌入式
控制平台的搭建，在此基礎上進行嵌入式硬件電(diàn)路的設計，并完成系統各個功能模塊的驅動程序編
寫和調試。控制程序的劃分(fēn)與上述功能模塊是一(yī)一(yī)對應的，除此之外(wài)，程序中(zhōng)還包含了在儀器使用
中(zhōng)智能化的設計，如上電(diàn)自檢、任意時刻暫停、故障緊急停止報曹等，在高效準确地完成設定動作
