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。

随着医学检验对核酸检测技术要求的不断提高，现场检测（POCT）已经成为该领域的研究重点和难点。为了规避目前使用的POCT核酸检测仪器的缺点，构建了一种直轴型多通道光学检测系统，兼顾实现了多通道核酸实时荧光检测与即地即检。首先，基于正交式几何关系搭建了光路；然后，设计了一种新的直轴型多通道集成与切换装置以实现多个荧光检测通道的实时切换；最后，通过仿真验证了光路设计的有效性，并将本系统集成于自主设计的聚合酶链式反应装置上，以新型冠状病毒标准品进行了实时荧光检测实验。实验结果显示：本系统的变异系数最小可达0.02%；通道分辨率最低可达0.49 μg/mL，且没有通道串扰。同时，拥有良好的现场检测能力，可以配合仪器完成“样本进、结果出”的现场检测，为核酸POCT的多通道实时荧光检测提供了一种新思路。

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。

激发光的光斑大小和准直性能是评价核酸检测系统的荧光激发光路性能的重要指标。为此，提出一种用于核酸检测系统的荧光激发光路性能的标定方法。首先建立激发光的光斑模型和光路准直模型，利用MATLAB进行数值计算，再利用ZEMAX光线追迹仿真初步验证模型准确性，最后搭建激发光路准直性能测试平台，利用工业相机采集光斑，进行实验验证。激发光路出射光斑最大值为2.23 mm，光线出射角为1.72°。结果表明，建立的光斑模型和光路准直模型可以用来标定核酸检测仪器激发光路的性能，有效地解决了光斑难以被精准控制的问题，为光路准直评价提供了一种新的思路。