恶性肿瘤的早期发现,早期诊断,早期治疗可以有效降低其致死率。肿瘤标志物的浓度变化可以指示恶性肿瘤的发展阶段。在肿瘤标志物上连接某些特异性荧光物质,荧光信号的强度可以间接反映肿瘤标志物的浓度。现有的免疫荧光检测仪主要通过复杂的硬件电路来实现对荧光信号的采集与分析,这在一定程度上增加了检测仪的体积和功耗。除此之外,由于此类检测仪大多价格昂贵,所以只适合医院等医疗机构使用,不适合在家庭或社区进行简便快捷的自我检测。针对上述现状,本文通过分析荧光强度与荧光物浓度间的对应关系,设计并实现一款便携式低功耗的肿瘤标志物荧光检测设备。经过对现有荧光标记材料的研究与分析,本系统选择上转换荧光纳米材料作为荧光标记物。上转换荧光纳米材料为808nm近红外光激发,560nm绿色荧光发射,具有发射谱带窄,背景荧光小,光稳定性好,生物毒性小等一系列优势。本系统在保证硬件部分的基本功能上,兼顾荧光检测设备的软件算法部分,将以微弱信号检测为显著特性的数字锁相算法和成形信号技术相融合并应用于荧光信号的处理中。成形信号技术可以有效对低于量化步长的微弱信号进行有效提取,数字锁相算法可提高微弱荧光信号采集的信噪比,二者相辅相成。此外,采用光成形信号来替代电成形信号,有效消除传感器阈值对检测结果的影响。数字锁相算法采用4倍调制信号频率进行采样,相比传统数字锁相算法,在运算数上大大简化,且在一定程度上进一步降低系统功耗和体积,同时仍然保留其检测准确度。本文对荧光检测设备的设计实现包括检测原理分析、光学结构设计、硬件设计和软件设计四部分。通过与未引入融合算法检测结果的对比,本算法显示出在微弱荧光信号检测下的优势,最后对设备样机进行了整体性能测试。整机下限工作时间在8h以上,符合设计指标。线性度测试的校正决定系数为0.982。融合算法的变异系数为0.45%,表明本系统具有良好的线性响应特性和数据稳定性。本设计基本达到预期的效果,可以对所配置的上转换荧光纳米溶液实现较为准确的浓度测量与显示。