核酸检测是病原体检测的必备流程，也是提升重大疾病和传染病应对能力、实施精准医疗的关键，在疾病防控、临床诊断、生物安全、环境监测等领域被广泛应用。目前临床上常用实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)方法进行核酸检测，但该方法的检测周期较长，且对实验室环境、硬件设备等的要求较高。本文提出了一种基于CRISPR/Cas12a(Cpf1)的核酸便捷化检测方法，并设计了一种现场快速便携式检测装置。基于前期开发的新型管中管耗材，本团队建立了基于肉眼或智能手机识别检测结果的单样本便捷核酸检测方法，并开发设计了多样本同时自动化检测的便携式小型化装置以及基于同轴光纤的荧光检测光路。基于上述方法和装置对新型冠状病毒核酸进行检测，检测灵敏度低于10 copy/μL，检测时间可缩短至32 min，检测过程中无需开盖，适用于家庭自检或现场快速检测。

多色荧光的激发检测光路是多重定量聚合酶链式反应(PCR)系统的核心组成部分。根据系统对荧光激发的均一性、荧光检测的时间和灵敏度需求，提出一种基于磁光开关和光电倍增管(PMT)的多色荧光激发检测光路。通过四色LED单独激发和PMT检测来提高灵敏度；利用磁光效应实现光路的电控切换，配合一维扫描机构和滤光片切换装置，完成96孔标准PCR板的四色荧光扫描。该设计避免了多色荧光光路的系统串扰。由于荧光染料本身光谱特性产生的荧光光谱串扰是通过标准迭代的四维聚类分析算法计算串扰矩阵，并通过4种常用染料的实验研究，对所建荧光检测系统进行荧光光谱串扰评估。

高分辨熔解（HRM）曲线分析技术是近年发展起来的一种用于基因突变检测和单核苷酸多态性(SNP)分析的新方法，它通过实时监测PCR产物升温过程中双链DNA饱和染料的荧光强度变化来分析核酸序列的微小差异。根据HRM分析仪对荧光检测的时间和灵敏度需求，提出基于光开关阵列的多路高速荧光激发和检测模块实现高通量的微弱荧光快速检测；并根据HRM荧光数据特点，对原始荧光曲线进行滤波、基线探测、归一化和对温度微分等处理，从熔解曲线两端的线形区域自动提取基线作为归一化的标准，可以在不损失曲线形态特征信息的情况下获得更为精确的熔解温度，从而实现不同基因型熔解曲线的快速、准确识别。