因?yàn)樘綔y(cè)空間非常小，所以采用高靈敏度的方法對(duì)微流控芯片的應(yīng)用至關(guān)重要。因?yàn)榧す庹T導(dǎo)熒光檢測(cè)技術(shù)具有極高的靈敏度，到目前為止，已被廣泛采用。應(yīng)用于微流控芯片的最常見(jiàn)的LIF探測(cè)系統(tǒng)是共聚焦探測(cè)系統(tǒng)，Mathies和Huang對(duì)此作了詳細(xì)描述。LIF通過(guò)二色分光鏡反射進(jìn)入多孔物鏡中，利用一個(gè)激發(fā)光源產(chǎn)生一束連續(xù)的經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的光束，進(jìn)入多孔物鏡，物鏡將激光匯聚成一束很窄的光束聚焦在微通道內(nèi)熒光標(biāo)記物上，用于激發(fā)熒光。由熒光標(biāo)記物發(fā)出的熒光經(jīng)二色分光鏡采集并校準(zhǔn)后返回。從這個(gè)方向上，分光鏡將激光反射，使相對(duì)長(zhǎng)波的熒光通過(guò)。

一種消除色差的透鏡將光聚焦到一個(gè)空間濾光器的入口(共聚焦孔道)，后者與顯微物鏡具有共聚焦。只有微流控芯片聚焦區(qū)的光可以通過(guò)微流控芯片，因此，產(chǎn)生于微流控芯片表面的散射光和從通道外產(chǎn)生的熒光被消除，從而增加了信噪比，從而構(gòu)成一個(gè)高靈敏度的檢測(cè)系統(tǒng)。

光通過(guò)空間濾光器后，再輸入到一種或數(shù)種檢測(cè)器，例如光電倍增管(PMT)或電荷逆變器件(CCD)等。PMT或CCD輸出可經(jīng)前置放大、數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到有用的信息。相對(duì)于單通道微流控芯片，對(duì)陣列微流控芯片LIF的檢測(cè)更加困難。微通道數(shù)組可以用激光掃描，這樣可以減少任務(wù)循環(huán)的次數(shù)，也可以使用連續(xù)光照方法，但是這會(huì)降低單微通道上作用的激光強(qiáng)度，而且兩者都降低了信噪比。Simpson等構(gòu)建了一套不完善的陣列微流控芯片檢測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于基因型檢測(cè)中，開(kāi)發(fā)出實(shí)用的微流控芯片LIF檢測(cè)系統(tǒng)仍是一大挑戰(zhàn)。

毛細(xì)管電泳微流控芯片的光吸收檢測(cè)也有一定的應(yīng)用，但微加工的光路長(zhǎng)度有限，嚴(yán)重影響了檢測(cè)靈敏度。在傳統(tǒng)毛細(xì)管電泳檢測(cè)中，由于電子器件具有穩(wěn)定弱電流，檢測(cè)精度已達(dá)到毫摩爾量級(jí)，光路長(zhǎng)度達(dá)到50-100Nm。為了進(jìn)一步提高微流控芯片的檢測(cè)靈敏度，Bruin在上面加工了一臺(tái)140Nm的U型探測(cè)器，該探測(cè)器可以探測(cè)到6NNI級(jí)的熒光素，并集成UV一可見(jiàn)吸收探測(cè)器，Liang等人在U型檢測(cè)室兩側(cè)加工了另外兩個(gè)用于放置光纖的通道，用于將入射光導(dǎo)入檢測(cè)室和將透射光導(dǎo)入光學(xué)檢測(cè)器。

其他光學(xué)檢測(cè)方法有：化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)發(fā)光法、非熒光光學(xué)探測(cè)法等。