核酸检测方法可快速鉴定特异基因指标，但其广泛应用受限于多种仪器设备串行使用以及对操作人员的高专业技术要求。本团队开发了一套注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，该系统主要包含两大模块，分别是可以为不同类型临床样本提供多种核酸提取方法的全自动注射式核酸提取模块，以及基于微流控芯片的微纳体系多指标联合并行检测等温扩增核酸检测模块。这两大模块既可以单独发挥各自的功能，也可以组合成全集成注射式微流控芯片核酸分析系统，形成全集成自动化、微纳反应体系、快速、多指标联合并行检测的核酸检测分析平台。采用本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，分别对热带念珠菌标准株培养菌液和64例外阴阴道念珠菌感染疾病的临床拭子样本进行检测。结果显示：本系统对菌液的最低检测限为3.95×10² CFU/mL，而且样品制备更方便快捷，仅需1次加样操作，核酸提取时间为10 min；64例临床样本检测效果与金标准培养法相比，卡方检验为1，Kappa值为0.950，说明两种方法无显著差异，且一致性很高。本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，可以为临床多指标微纳体系核酸快速检测提供一个可靠的平台，为临床医疗应用提供精准快检技术与便捷分析仪器支撑。

目前临床病原菌检测主要依赖细菌培养的方法，该方法周期长、准确性低，且容易产生交叉污染和人体感染等问题。提出微流控芯片核酸恒温扩增分子诊断技术，开发离心进样空气隔离微流控芯片和共焦面成像光学检测系统，采用旋转扫描信号采集方法和薄层空气浴流动加热比例-积分-微分温控方法对呼吸道病原菌进行实验和分析。研制恒温扩增微流控芯片核酸分析系统，将系统检测灵敏度提高至10 copies，降低样品试剂消耗量至0.94 μL，在45 min内能够同时进行多种病原菌指标的并行分析鉴定。通过100例临床样品实验测试，得到所提系统与传统聚合酶链反应所得结果的总符合率大于98%，可满足医院、社区医疗、乡镇卫生诊所等低成本精准医疗应用的需要。

为了实现高灵敏度、快速、准确鉴定痕量病原菌核酸样品，介绍了一种痕量核酸样品高灵敏度快速测量方法，并发展了一种微流控芯片核酸等温扩增实时分子诊断技术，研制了新型微纳体系生化反应载体芯片。通过表面惰性处理降低芯片表面对生物分子的吸附影响，构建一种大数值孔径、长工作距离的便携式共焦光学检测系统，有效消除背景荧光的影响，提高了检测灵敏度。在微纳升（7 μL~40 nL）试剂消耗反应体系水平，实现检测灵敏度5个DNA分子拷贝数，并以呼吸道感染疾病的大肠埃希氏菌检测为例，开展临床应用研究，满足低成本临床医疗应用需要。

采用傅里叶光学分析方法，在空间频域对钻石各表面反射光进行分析，从理论上推导了空间频谱图与钻石表面结构空间特征的对应关系式。并搭建钻石反射光空间频谱检测分析系统实验平台，检测了真实钻石样品，并获取代表钻石身份信息的多面体几何结构特征频谱图，分析了空间频谱图与钻石表面结构特征差异的一一对应关系和空间平移旋转不变性。

光反射干涉检测技术因其具有非标记、可实时检测等优点，近年来被广泛应用于生物分子相互作用检测、食品安全以及药物筛选等领域。蛋白质芯片能够在一次实验中对微量样本中的多种目的蛋白质同时进行检测，具有潜在的临床应用价值。设计并搭建完成了基于光反射干涉成像的高通量、非标记检测平台，可检测由基质上生物分子结合引起的光相位的改变，实现纳米水平的厚度变化测量。利用该系统，对人IgG和山羊抗人IgG的结合进行了高通量、非标记检测，检测结果具有良好的特异性，二氧化硅膜厚度优化后的蛋白芯片具有较高的信号对比度。在此基础上，又引入了免疫微珠对芯片表面结合抗体的信号进行放大。实验结果表明该方法有效地增强了信号强度，所得到结果具有更好特异性和更高的灵敏度。

发展了一种先进的微生物芯片检测方法, 并研制用于芯片检测的新型数字化成像扫描检测系统。采用激光诱导荧光的检测原理设计一种新颖的CCD数字化成像扫描检测系统结构, 荧光信号采集端的数值孔径NA=0.72, 工作距离3.22 mm, 系统检测灵敏度小于每平方微米1个荧光分子。以微生物大肠杆菌和黄单胞菌检测为例, 设计基因芯片, 并应用所研制的芯片检测系统实现了微生物的正确鉴定, 提供了一种高效的食品安全检测整体解决方法。实验结果表明两种微生物的芯片检测实验结果稳定可靠, 与国外共焦扫描仪检测的结果完全一致。

介绍一种数学形态学中的击中与否(Hit-or-Miss)算法,能快速准确实现光学多目标识别的新方案.避免了普通光学相关目标识别方法中经常出现的错误信号.因此,其目标识别结果更为有效可靠.