各类传染病,如历史上的天花到非典,以及2019年开始传播的新冠肺炎（COVID-19）,对全球公共卫生安全带来了严重威胁,造成了人类生命健康、乃至全球经济与社会等各个方面的巨大损失。对于传染病检测,基于核酸扩增原理的聚合酶链式反应（PCR）是公认的金标准方法之一。基于抗原-抗体的特异性免疫反应,同样也可以实现传染病的快速检测。本文研究内容主要围绕两个方面展开,一方面,将免疫检测方法与微流控芯片相结合,借助微流控芯片的灵活流体驱动,简化检测过程中的样品前处理步骤。其中,针对多指标联合检测,构建了基于弹性反应腔的微流控芯片。该弹性反应腔既是反应样品的存储、孵育腔,同时,也可以借助其弹性变形,实现简化的流体驱动,尤其是,实现针对多靶标检测的并行流体驱动,显著降低了芯片及装置的复杂度。最终,将流体定量驱动、样品混合稀释、及纸条检测等若干步骤相互集成,由此实现多个指标的联合检测。此外,研究了多通道全集成免疫联检微流控芯片,针对IGRA（Interferon Gamma Release Assay）结核检测,基于多个功能模块相互集成与多功能反应腔的设计思想,研究构建了POCT微流控芯片,自动连续完成了结核检测所需要的多个步骤:长时间样品恒温温育、定量流体驱动、红细胞滤除、纸条层析、及纸条检测等,实现了“样品进-结果出”检测过程。与传统方法相比,所需的检测设备由多个缩减为单个,手工操作步骤降低到最少,有利于实现简单、高效、方便的结核检测。另一方面,基于光机电一体化的免疫检测创新方法与仪器研究,尤其是,高通量、自动化免疫荧光检测技术与仪器,实现高效、准确的免疫荧光检测。研究优化了基于转盘方式的免疫荧光高通量检测调度策略,获取了理想的系统检测效率。研究优化了荧光信号滤波算法,结合频域滤波方法,改进了荧光信号的信噪比,提升了关键检测性能。此外,针对免疫层析侧向流纸条的测试线（T线）与控制线（C线）,研究优化了搜索与识别算法,显著提升了T线与C线的识别精准度,尤其是,提升了弱阳性样品T线的识别准确度,改善了检测灵敏度与重复性,最终实现了高性能的高通量免疫荧光检测。