显微注射技术是生命科学领域研究发育、遗传等问题的重要手段。长期以来,操作人员在显微镜下对单细胞进行微操作、微注射耗费了大量时间,另外也需要操作人员具有较高的技术熟练度。将机器人技术引入到这一传统生物技术领域,通过机械手自动化操纵细胞可以极大地提高注射细胞效率、成功率,同时也减轻了实验人员的劳动量。本文以实现细胞显微注射自动化为目标,通过设计和制备若干微纳器件,进而提高了系统的运行效率和成功率。首先,本文介绍了生物细胞显微注射系统的特点和本文针对的操作对象。结合面向生物细胞的特殊性,描述了所构建显微注射自动化系统的整体思路并详细介绍了系统的各个组成部分。接着,设计和制备一种集成细胞固定装置的新型PVDF压力传感器。该传感器在传统悬臂梁结构的基础上构造一种两端对称的新结构,在注射细胞过程中可以有效地减小对细胞的伤害。另外,在压电梁的中间位置集成了基于PDMS材料的透明软质细胞固定装置。然后对该传感器进行了标定,并通过实际的细胞自动化注射实验验证了传感器功能良好。最后,提出一种新型的细胞固定器件,通过增加材料表面和斑马鱼胚胎之间的粘附力实现细胞的固定。使用有限元软件计算得到细胞和PDMS表面之间的具有较大接触力的最佳形貌。使用干法腐蚀工艺得到表面形貌后,进一步包被多聚赖氨酸蛋白增加PDMS表面粘附力。PDMS表面光学照片和SEM照片表明所制备的PDMS表面形貌良好,接触角测试表明经过处理后的PDMS表面具有较大疏水性,有利于细胞粘附。最后通过实际的细胞注射实验,验证了所制备的基于PDMS材料的细胞固定器件相对普通载玻片具有明显更高的刺破成功率,可用于显微注射自动化系统中。