随着分子生物学的发展,分子诊断已经成为生物学的基本技术之一,在传染病防控、恶性疾病的预防和诊断、物种鉴定等领域发挥的作用日益突出。分子诊断主要包括核酸提取、核酸扩增和核酸杂交,其首要任务便是核酸提取。2020年突发新冠疫情大大刺激了分子诊断的发展和应用,迫切需要大通量、快速、高效的核酸提取技术。本文结合生物、机械、电子、计算机等多项技术,为解决大通量待测样本快速处理和提取的需求,对全自动核酸提取系统所涉及的样本转移、核酸提取两方面功能进行了研究。在移液功能方面,基于直角坐标系搭建了运动平台,设计了能自由变换间距的取样机械臂、步进电机驱动的注射泵等功能机构,同时根据各个功能机构的需求,采用STM32为主控芯片设计了硬件电路,采用C/C++语言编写了基于STM32的嵌入式软件并设计了相应的人机交互界面,实现了样本在不同规格容器之间的快速转移。提取装置方面,利用磁珠法核酸提取原理,基于柱坐标系搭建了运动平台,设计了水平的旋转上料机构、垂直的提取机构以及位于下方的恒温裂解机构,同时根据功能需求设计了以STM32为主控芯片硬件电路,采用C/C++语言编写了基于STM32的嵌入式软件并设计了相应的人机交互界面,实现了96样本的快速提取。结合生物检测操作要求,对本研究搭建的核酸提取系统的原理样机进行性能测试和生物学测试。其中,长距离直线运动的重复定位精度为±0.11mm,圆周运动精度为±0.035°,移液误差低于5%,裂解机构表面温度最大差值为0.9℃。利用实验室保存的血样对核酸提取装置进行了核酸提取测试,并对提取结果进行荧光定量PCR检测,Cq值均在11-14之间,CV值为3.2%。测试结果表明系统各项性能指标符合设计和使用要求,且核酸提取测试中通过与人工以及市场上已有仪器的对比,表明提取质量与人工以及市场现有产品基本一致,且满足荧光定量PCR的检测要求。本文通过全自动核酸提取系统包括的移液、提取两方面功能进行研究,实现了核酸提取流程的自动化操作,为分子诊断设备的一体化提供了理论和实践依据。