随着人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)的完成，对人类遗传信息的研究正从测定DNA序列、解释遗传信息的研究层面转移到从分子水平对生物学功能进行研究的层面上来，以期更好地认识和保护生命体。在这个过程中，无论是为了对突发传染性疾病的快速诊断，还是对严重危害人民生命健康重大疾病的大规模普查，研究者需要对大量样本的多个基因突变位点进行分型研究，甚至要对来自病人和对照样本上的成千乃至上万个样本的多个位点进行分型研究。因此研制一种可进行高效、快速、多样本、多位点、高通量且适合于临床应用的核酸检测平台是十分必要的。　　 基于上述需求，在实验室前期建立的单碱基差异检测新方法的基础之上，本论文进一步将高通量磁分离技术、精确温控技术、微量加样技术和高精度荧光信号检测技术进行有效结合，构建了基于磁分离的高通量核酸检测系统，并将该系统应用于单核苷酸多态性分型的研究。　　 本系统采用“先软后硬，方法带动设备”的设计与开发原则。根据相应的核心检测技术，首先确定本系统所需完成的功能和参数指标，然后根据设计目标，应用所开发的技术和系统进行高通量核酸检测，完成系统功能验证。按照实现的功能不同，本系统分为高通量生物样本处理和高通量生物样本分析两个部分，其中高通量生物样本处理部分包含了高通量磁分离系统、微量移液系统、精确温度控制系统等功能模块，高通量生物样本分析部分包含了高通量荧光信号检测系统等功能模块。各个系统在系统控制软件的协调下，组成了有机的整体，实现了包括核酸样本制备、靶序列扩增、核酸杂交及信号分析在内的整个过程高度一体化和自动化。　　 论文的主要研究内容及创新点如下:　　 1.高通量磁分离系统　　 构建了适合于96孔微孔板的高通量磁分离系统，在系统软件控制下能够对96孔微孔板内的样品进行快速磁分离操作。该系统主要包含XYZ三轴直角坐标机械臂、微孔板磁分离装置以及移板机械装置三个部分。采用基于七段S曲线的控制算法控制机械臂的加减速运动，通过基于粒子群算法的路径规划控制移板机械装置的移动，从而可实现在磁分离工作位和其他工作位之间转移96孔微孔板的功能。微孔板磁分离装置可实现对96孔微孔板中的样本快速磁分离的功能。　　 2.微量移液系统　　 开发了八通道微量移液系统，采用空气垫加样原理，通过对加样器内的活塞实施精确控制，实现了核酸检测过程中微量液体的精确转移，从而避免使用加样泵，极大降低了系统成本。进一步地，通过对移液模块结构的改良和自适应补偿算法，降低了环境温度、大气压和空气湿度对加样精度的影响。　　 3.精确温控系统　　 设计了适合于96孔板的精确温控系统，通过模糊增量型PID控制与Bang-Bang控制相结合的复合控制算法实现了对96孔板内样品的温度进行精确控制，从而完成核酸的杂交、靶序列扩增等功能。该装置采用新型的半导体制冷片为加热制冷部件，利用半导体材料的帕尔贴效应来实现热量转移，无需制冷剂，具有清洁、制冷迅速、易于控制等特点。　　 4.荧光信号检测系统　　 构建了高通量荧光信号检测系统，能够完成对96孔酶标板中指定微孔中进行荧光信号检测。系统采用高亮LED作为系统的激发光源，无需使用昂贵的滤色片即可产生纯度较高的激发光，降低了系统成本。设计了适合于本系统的Y型光纤作为光信号传播的通路，避免使用二向色镜等器件，简化了系统结构，提高了荧光信号检测的灵敏度。结合本系统，提出了生物大分子检测结果的判定标准，包括分型信号强度有效性范围，阴性、阳性信号的判定阈值，三种基因型判定标准等。