微流控光學檢測技術
微流體技術需要合適的檢測技術以便以靈敏且可擴展的方式分析實驗結果。最常見的方法是光學檢測技術，電化學檢測，機械分析，光譜學方法（拉曼光譜，核磁共振光譜）和質譜（MS）。
1.用于微流體的光學檢測系統
可以基于光學方法，成像系統或鏡頭的來完成幾種光學檢測技術。簡而言之，檢測系統可分為片外（或自由空間系統），其中檢測組件（光源，鏡片和檢測器）未集成在微流體裝置內，光在空氣中傳播，并集成（on-chip）設備。Optofluidic技術源于微光學和微流體的整合。無透鏡成像可以通過無透鏡技術進行。此外，新興的成像技術使用納米粒子標簽和納米工程材料進行光學檢測。
常規和片外成像方法（OFF-CHIP IMAGING）
使用顯微鏡等散裝系統干涉儀仍然普遍存在，因此微流控已廣泛應用于bright-field, phase-contrast, confocal and DIC microscopy以及干涉儀。除光學檢測外，還可以通過ATR-FTIR光譜法進行化學成像。由于儀器系統與微流體平臺耦合的便攜性，光學檢測是主要的檢測技術，然而這種裝置難以小型化并且由于光學路徑長度短而顯示出低的靈敏度。由于光學器件的快速發展，光學檢測現在提供了使用LED，激光器，二極管作為光源，微透鏡，波導和用于檢測的光纖以及PMTs，CCDs和CMOS作為傳感器。
圖2.使用倒置顯微鏡和PMT檢測器在單個紅細胞分析中進行微流控芯片電泳。
集成成像方法（芯片上成像-ON-CHIP IMAGING）
在片上成像系統中，光學和光電元件完全集成在微流體平臺中。與芯片外設備相比，這些系統的主要優點是獨立于操作員，增加了便攜性，靈敏度，集成度和調整光學特性的能力。此外，片上成像可以通過無影像技術進行，如陰影成像或數字在線全息（shadow imaging or digital inline holography）。
2.微流控應用的光學檢測技術
最常見的成像技術見如下表格。基于分析物，這些技術可用于分析生物化學（蛋白質檢測，細胞計數，酶動力學），POCT，細胞生物學，免疫分析檢測以及篩選應用和液體操作。它廣泛用于醫療領域，還擴展到工業和環境領域。
Technique | Principle | Properties |
Absorbance | Measure of the attenuation of incident radiation in function of the wavelength | Simple instrumentationLow sensitivity |
Fluorescence | Measure of emission light from a fluorophore | High sensitivityHigh selectivityEase of incorporation |
LIF and LEDIF | Excitation is caused by a laser or LED source | Focus on small volumes and low reagents amountsSingle molecule detection |
Chemiluminescence | Measure of energy release in a chemical reaction | High sensitivity and portabilityDoes not require a light sourceLimited number of reagentsPoor reproducibility |
SPR | Measure of refractive index change of a sample in contact with a metal film | High sensitivityComplex and expensive instrumentation |
Interferometers-based techniques | Measure of the phase shift caused by the analyte binding | High sensitivityLabel-free |
SERS | Measure of plasmonic effect of metal substrates or nanoparticles | High reliability and reproducibilityHigh sensitivity |
表1.最擴散的光學技術列表，它們的工作原理和特性
3.用于微流體的光學檢測組件
光源
LED和微型二極管激光器因可用性和低成本已經廣泛用于微流體裝置中，而有機LED（OLED）和染料激光器因易于完全集成在其中及其多功能性是當前文獻中使用最廣泛的光流體光源。
圖3.嵌入式光纖在蛋白質免疫測定中用于熒光測量的用途
光學元件增加檢測
標準方法是使用光纖，因為光纖既可以傳輸又可以檢測，易于獲得并且適合與其他光學組件組合。通過引入微透鏡和波導可以改善吸光度，熒光和干涉測量。波導可以歸類為漸逝波，如液晶波導（LCW）；基于干涉，如 photonic crystals ARROWs detectors。
圖4.用于聚焦和掃描的聚合物微透鏡
檢測器
可以通過使用各種不同的檢測器來執行光學檢測; 傳統的是PMT，CCD傳感器，其中CCD也允許執行多路復用。集成探測器通常是光電二極管（硅或有機OPD）和CMOS傳感器，也允許無透鏡成像。
4.微流體光學檢測系統的新前景
隨著對廉價、自動化、功能強大和可移植的平臺的需求日益增長，需要靈敏且可擴展的光學檢測器。如Myers等人所述，可以在納米工程探針中識別出一類新的成像探測器，如量子點（QDs），納米粒子和生物傳感器。有趣的是，通過使用智能手機相機作為光源和探測器，開發基于智能手機的微流體平臺可以實現快速，低成本和簡單的分析。此外，已經努力開發具有基于高速光學技術和nanoscopy 的成像系統的平臺，以超越傳統光學檢測方法的空間和時間限制。
圖5.用于免疫傳感應用的QDs的示意熒光圖像和發射光譜
詞匯：ARROW, antiresonant reflecting optical waveguides; CCD, charge-coupled device, CMOS, complementary metal-oxide-semiconductor; LCW, liquid-core waveguide; LED, light-emitting diode; LEDIF, LED-induce fluorescence LIF, laser-induced fluorescence; OPD, organic photodiode; PC, photonic crystal; PMT photomultiplier tube; POC, point-of-care; SERS, surface enhanced Raman spectroscopy; SPR surface plasmon resonance.
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