免疫分析是利用抗原和抗體之間的特異性反應來選擇性識別和測定作為抗體或抗原的待測物。經過多年的應用與發展，免疫分析已經成為臨床診斷、生物醫藥以及環境化學研究中一種有力的分析手段。

免疫分析按其反應性質可以分為競爭性和非競爭免疫方式；

按抗原和抗體在反應過程中是否分離可分為均相和非均相免疫分析。 

1、均相免疫分析 

在均相免疫分析中，樣品與試劑（常為一標記的抗體或抗原）混合在一起并發生親和反應，然后將抗原-抗體復合物與游離的抗原（或抗體）分離，在分離之前可以進行攪拌保溫。一般的免疫分析包括以下幾個步驟 ：（1）親和捕獲；（2）分離；（3）檢測。

在微流控芯片上進行免疫分析是對毛細管電泳免疫分析技術的重大革新 。這種微流控芯片裝置是在微型的玻璃片或者硅芯片上采用化學刻蝕等技術產生一些微小的通道來代替傳統的毛細管作為電泳分析的場所。這樣做的好處有以下幾個方面：首先，這種開放式的通道結構使得在很短的分析長度內就可以滿足分析需求，而且可以大大縮短整個分析所需的時間；其次，這樣的裝置在幾何方案和通道尺寸等方面有很大的靈活性，可以根據實際需要設計合適的芯片，而且這些芯片可以高精度地復制生產；第三，微片上可以很容易地刻蝕上很密集的分析通道的陣列，這樣就大大增加了分析通量。正因為采用芯片作電泳有這樣的優勢，免疫分析在微流體系統中的應用已受到廣泛的關注。降低樣品和試劑消耗量，提高分析速度是免疫分析的重要目標 。經過深入研究，有人將抗原與抗體整合于一個混合通道進行免疫反應。

現在已經能在微流控芯片中通過熒光檢測到單個的分子，然而，在微流控體系中進行免疫分析仍有一些缺陷，如對一些復雜的未進行預處理的樣品很難進行分析，熒光檢測無法進行放大處理等。因此，為了克服上述局限，必須增加樣品量或提高其濃度。 

擴散免疫分析是在一個 T 形傳感器中進行免疫分析，這也是對微流控裝置的一大革新。該體系是基于小分子（抗原）的擴散率大于大分子（抗體）的擴散率的原理而設計的，免疫反應是在一個 T 形毛細管網絡的通道中進行的。兩種不同的溶液分別由 T形管道的兩端流入，在主干道相遇并形成層流。兩種溶液分別由擴散率較高的小分子抗原和擴散率較低的大分子（或微滴）抗體所組成。由于抗原分子擴散得比抗體快，它們將在兩種液流的接觸表面被抗體所捕獲，因此在兩溶液的接觸表面形成一個濃度梯度，該梯度不但可以測量，并且通過計算能夠表征抗原的濃度。

2、非均相免疫分析 

非均相免疫分析是指在反應過程中將親和反應的一方固定于載體上，該方法所采用的載體通常是一高分子聚合物 。非均相免疫分析的方法在疾病診斷及藥物學研究領域都有廣泛的應用，其中通過對微流控芯片表面進行修飾的非均相免疫分析最為常用，為了防止蛋白非特異性吸附的發生，在分析之前必須對芯片進行預處理。

有人利用微流控裝置所提供的較高的比表面積來固定親和分子。通常，微孔道的比表面積要比微量滴定時的大 100 倍，當相同濃度的抗體結合到微通道壁上時微管道能夠促進抗原的較快捕獲，從而提高免疫速度。該模式的另外一個優點是它能夠很快減少微通道內的液體體積，這主要是由于分子間的距離較小，因此抗原能夠較快地擴散。微流控裝置的這些優點主要是通過研究高分子微管道對葡萄球菌腸毒素 B（SEB）的吸附性能而發現的，該實驗是采用放射性標記的方法來檢測抗體的吸附性能及動力參數的。整合于微流控芯片之中，對人血液中的絨膜促性腺激素（hCG）進行了檢測分析，結果顯示靈敏度極高，性能近乎完美。

3、 酶聯免疫吸附分析 

酶聯免疫分析法是在放射免疫分析方法的基礎上發展起來的一種分析方法。它將酶催化反應的放大作用與抗原抗體親和反應的高度專一性與特異性相結合，以酶標記的抗原或抗體作為主要試劑的免疫測試方法，所以具有很高的靈敏度，檢測下限可達 ng 甚至 pg 水平。它的基本原理是通過化學的方法，將酶與抗原或抗體結合起來，形成酶標記物；或通過免疫學的方法將酶與抗酶抗體結合起來，形成免疫復合物。這些酶標記物或免疫復合物仍保持其沒有活性，然后它與相應的抗原或抗體起反應，形成酶標記的免疫復合物。