随着生命科学技术的发展,人们对生物分子学的关注日渐提高,发展出快速准确的检测方法对于生物分子有十分重要的意义。PCR技术（Polymerase Chmn Reaction）的发现使得体外分子诊断技术有了质的飞跃,伴随着微流控技术的发展,使得现代分子诊断的方向愈发向微型化、集成化发展,由此本文章设计了一种基于微流控芯片的集核酸提纯、扩增和检测于一体的核酸检测一体化设备,该设备可以将PCR的前处理和PCR过程在同一设备上完成,极大的降低了检测成本,并且整个过程也避免了交叉污染。论文首先介绍了PCR技术和目前使用广泛的实时荧光定量PCR仪器,分析了其工作原理和国内外现状,然后对荧光检测系统部分的荧光分析原理进行了理论介绍;对于本设备的设计核心——微流控芯片的工作原理也进行了详细的介绍,阐述了其每一部分功能的实现过程,并简单介绍了核酸检测一体化设备的结构设计。对于荧光检测装置部分,共设计了两种检测方案,一种为共聚焦式双通道荧光检测方案,该种方案可以同时进行两种波长荧光信号的检测,并依此对光路进行仿真,依据非成像光学原理对光线的准直和聚焦过程进行仿真,使用仿真结果作为选择光学元件的依据,并最后进行试验验证,结果表明此方案可行;另一种方案是使用光纤作为传导光路,这种方案可以同时进行多种通道的荧光信号检测,并且避免了共聚焦式双通道荧光检测方案的光路结构复杂的缺点,但是光纤耦合是这种方案的难点,通过仿真改进了LED光源与光纤耦合的准直和聚焦过程,经准直后发散角在5°之内,聚焦后光斑RMS半径都能满足光纤要求。共聚焦式双通道荧光检测方案中,需要使用步进电机带动荧光检测装置移动,对步进电机的PID控制器进行了优化仿真,将普通PID控制器和模糊控制理论、模糊神经网络理论、粒子群优化算法进行结合进行仿真,结果表明在不受人为主观因素的情况下其控制效果更好。将搭建好的核酸检测一体化设备进行了试验验证,对共聚焦式双通道荧光检测装置进行了重复性和线性度试验验证,结果表明,该检测装置可以满足检测要求,并进行了生物试验,结果证实本设备能够满足使用要求。通过试验结果使用传感器的检测方式光路结构复杂,结合最近发展迅猛的图像处理技术,对本设备中的荧光强度值提取提供了一种新的技术路线,首先搭建了检测系统平台,获得图像,随后使用OpenCV对其进行图像处理过程,获得目标区域的平均灰度值,该方案在未来的市场中有一定的发展空间。整个设备在以微流控芯片为核心的基础上,将磁珠操控平台、微流控芯片温度控制平台、微流控芯片运动平台和荧光检测装置等集成化到同一平台上,可以一体化的完成核酸提纯、扩增和检测的过程,使得核酸检测仪器的集成化、微型化程度有了很大的提高。