CN110579527A - 一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池，所述样品注入池通过离子富集流道与样品富集池连通，所述样品富集池通过离子进样流道与样品废液池连通；所述缓冲液注入池、缓冲液废液池之间通过离子分离流道连通；所述离子进样流道与离子分离流道垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池的容积大于所述样品富集池的容积，所述离子富集流道位于样品注入池和样品富集池之间距离最短处。还公开了应用该电泳微芯片的检测方法。本发明创新采用两次富集结构与喇叭口形状，大大提高了电泳微芯片的离子检测灵敏度，使离子在电泳微芯片上快速富集、分离与检测。

Description

一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法
技术领域
本发明涉及微流控芯片电泳领域，具体涉及一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法。
技术背景
离子检测技术在临床医疗、水质监测、土质勘察、食品药物质量管理等诸多领域中有着至关重要的作用和意义。如土壤中的K+、Na+、Li+、NH4 +、Ca2+、Mg2+等离子是土质勘察的重要指标；水体中的NH4 +、PO4 +等离子含量过多时会引起水体的富营养化，水体中的藻类迅速繁殖，其他水体生物大量死亡从而破坏生态平衡；而水体与土壤中的Cd2+、Pb2+等重金属离子会在食物链中逐渐累积，最终带入人体造成疾病。由于环境中的离子浓度较低，所以目前离子检测多采用液相色谱法、光学检测法和质谱检测法，但是这三种方法都依赖于昂贵的设备，并且耗时长、不易集成化、检测功能单一等缺点，这大大的限制了离子检测技术的广泛应用。此时微流控芯片电泳技术以其检测迅速、消耗试剂量少、易于集成化、可实现多种离子同时检测等优点在离子检测领域脱颖而出。但是微流控电泳芯片技术又因其检测灵敏度不高，从而又给其带来了很大的局限性。因此该领域迫切需要一种具有离子片上富集功能的电泳微芯片。
目前常用的富集手段主要分为在线富集与离线富集。离线富集主要为萃取技术，萃取技术富集倍数较大，但是需要很长的富集时间。在线富集技术主要为场放大富集、扫集技术和等速电泳富集。其中等速电泳富集技术与扫集技术，虽然富集效率高，富集倍数大，但是芯片制作困难，成本较高，操作繁琐。而场放大富集技术虽然拥有无需其他设备、成本较低且操作简单的优点，但是也存在富集效率不高，富集倍数不大的缺点。本发明采用的电泳微流控芯片和检测方法具有富集时间短，富集效率高，富集倍数较大，且芯片制作简单，成本低，操作简单。
发明内容
本发明目的在于提供一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法，该微电泳微芯片及方法解决了上述现有技术中的不足，达到短时间内完成离子富集、分离和检测。
为达上述目的，本发明采取的技术方案步骤如下：
一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池、样品废液池、缓冲液注入池、缓冲液废液池，所述样品注入池通过离子富集流道与样品富集池连通，所述样品富集池通过离子进样流道与样品废液池连通；所述缓冲液注入池、缓冲液废液池之间通过离子分离流道连通；所述离子进样流道与离子分离流道垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池的容积大于所述样品富集池的容积，所述离子富集流道位于样品注入池和样品富集池之间距离最短处。
进一步方案，所述样品注入池与样品富集池的容积比不大于12：1；所述样品注入池为半圆弧形结构，所述离子富集流道为三个，这三个所述离子富集流道与所述离子进样流道成十字交叉设置。
离子富集流道的数量至少1个，优选的为三个，样品注入池为其他形状也可，如椭圆形、异形结构等，只要离子富集流道的长度在加工条件允许范围内越小越好。本装置中将样品注入池设计为半圆弧形结构，目的是为了能让三个富集流道的长度都相等，富集流道短会增加富集效率。
样品注入池的容积大于样品富集池的容积，样品溶液中的离子从大容积的样品注入池迁移至小容积的样品富集池中形成离子第一次富集。为了获得较好的离子富集效果，这两者的容积比不大于12：1，如大于12:1后会出现饱和效应。
进一步方案，所述样品注入池与离子富集流道连通处为向外突出的喇叭口形状，所述样品富集池与离子富集流道连通处为向内突出的倒喇叭口形状。
这种喇叭口形状的设计是为了保证离子从样品注入池流向样品富集池的流阻较小，而反方向流动的流阻较大，从而使较低的富集电压就可获得较高的离子富集的速度，又减小离子从高浓度向低浓度扩散的现象。
进一步方案，所述样品注入池、样品富集池和离子富集流道中低浓度缓冲液A的浓度小于位于样品废液池、缓冲液注入池、缓冲液废液池、离子进样流道和离子分离流道中高浓度缓冲液B的浓度，形成浓度梯度而使离子进行富集。
更进一步方案，所述高浓度缓冲液B的浓度和低浓度缓冲液A的浓度比为2:1-10:1。
浓度比一般为2:1-10:1，小于2:1则无明显富集效果，大于10:1则会引起电渗流紊乱，引发层流效应，降低富集效果。
进一步方案，所述电泳微芯片本体从上至下依次为微管道层、绝缘层和电极层；所述离子富集流道、离子进样流道和离子分离流道设置在微管道层中，所述电极层中设有离子检测电极，所述离子检测电极是由设置于离子分离流道尾部的发射电极和接收电极构成，所述发射电极、接收电极平行设置。
进一步方案，所述样品注入池、样品废液池、缓冲液注入池和缓冲液废液池中各设有一个高电压电极；所述样品富集池设有至少一个高电压电极；其中样品富集池和样品注入池中的高电压电极连接形成富集高压，样品富集池和样品废液池中的高电压电极连接形成进样高压，缓冲液注入池和缓冲液废液池中高电压电极连接形成分离高压。
本发明的另一个发明目的是提供一种应用上述电泳微芯片的检测方法，包括以下步骤：
（1） 制备两种不同浓度的缓冲液，即为低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B，将待测样品溶于低浓度缓冲液A中制成样品溶液；
（2）将高浓度缓冲液B加入样品废液池、缓冲液注入池和缓冲液废液池中，并注满离子进样流道和离子分离流道；将低浓度缓冲液A加入样品富集池中，并注满离子富集流道；将样品溶液加入样品注入池中；全部注满；
（3）在样品富集池和样品注入池之间施加富集高压，使样品注入池的样品溶液中的离子迁移至样品富集池中实现离子的第一次富集；
（4）在样品富集池和样品废液池之间施加进样高压，样品溶液中的离子从样品富集池经离子进样流道向样品废液池方向迁移，在低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B的阶梯面形成离子的第二次富集；
（5）在离子到达离子进样流道与离子分离流道交叉口处时，开启分离高压，即在缓冲液注入池和缓冲液废液池之间施加分离高压，样品溶液中的离子向离子检测电极迁移，离子检测电极对其进行检测，然后进入缓冲液废液池中。
离子从低浓度的样品富集池向高浓度的离子进样流道流动，并在溶液浓度阶梯面第二次富集，富集后的离子继续受进样电压的影响向样品废液池流动，在离子到达十字交叉口时开启分离电压，离子向检测电极移动，通过检测电极后最终进入缓冲液废液池。
进一步方案，所述缓冲液是由组氨酸/2-***乙磺酸、18-冠醚-6和去离子水制备而的，其中高浓度缓冲液B和低浓度缓冲液A的浓度比为2:1-10:1；
步骤（3）中富集高压为200-800V、时间为30-90s，
步骤（4）中进样电压为300-600V、时间为10-20s，
步骤（5）中分离高压为500-2000V。
上述各步骤中施加电压与时间成反比例关系，电压增加则需要的电压加持时间减少，电压减小则时间增长。
更进一步方案，所述低浓度缓冲液A是由5mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L18-冠醚-6和去离子水混合而成的pH＝6.0的溶液；高浓度缓冲液B是由20mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L 18-冠醚-6和去离子水混合而成的pH＝6.0的溶液。
本发明在样品注入池和样品废液池之间设置了样品富集池，并通过离子富集流道连接样品注入池和样品富集池。该离子富集流道的长度在加工条件允许范围内越小越好，即将其设置在样品注入池和样品富集池之间距离最短处。这是因为过长的离子富集流道会大大降低离子的富集效率。富集流道的数量至少为1个，如1个、2个、3个、4个等都可实现本申请。
在样品注入池中可设有多个高电压电极，其高电压电极数量与离子富集流道的数量是一一对应的关系，即几个离子富集流道就设置几个高电压电极。在样品富集池、样品废液池、缓冲液注入池和缓冲液废液池中各设有一个高电压电极。通电后两两之间则形成电泳。
本申请具有两次离子富集的功能，第一富集是通过样品注入池和样品富集池的容积差来实现的，即样品注入池的容积大于所述样品富集池的容积，且二者容积比不大于12：1。因为这两二者容积比存在饱和效应，当容积比大于12:1时，就产生饱和效应。当富集高压开启后，样品溶液中的待测离子在电场力及电渗流力的作用下，从大容积的样品注入池迁移至小容积的样品富集池中以完成第一次富集。
在电泳微芯片的不同区域注入了两种不同浓度的缓冲液，其浓度比为2:1-10:1，过高的浓度比会使通道内的电渗流发生紊乱并引起层流从而降低富集效果，所述样品注入池、离子富集流道、样品富集池中注入的是低浓度缓冲液，其他区域注入的是高浓度缓冲液。当进样高压开启时，缓冲液浓度不同会导致不同浓度缓冲液中的场强不同，缓冲液浓度较低时场强增大，缓冲液浓度较高时场强减小，故离子因缓冲液浓度不同会在浓度梯度面完成第二次富集。
由于样品溶液中的离子存在从高浓度向低浓度扩散的现象，离子富集后，则样品注入池中的离子浓度远小于样品富集池中的离子浓度，则离子有从样品富集池向样品注入池进行扩散的趋势，并且富集后的样品富集池中的离子浓度增大，故扩散现象也增强。所以本发明中离子富集流道的一端与样品注入池的连接处为喇叭口形状，另一端与样品富集池的连接处为倒喇叭口形状，以保证离子从样品注入池流向样品富集池的流阻较小，而反方向流动的流阻较大，从而使较低的富集电压就可获得较高的离子富集的速度，又减小离子第一次富集后从样品富集池向样品注入池进行扩散。
第二次富集的原理是根据缓冲液浓度不同制造出不同的场强，以此让离子在场强突变处富集，当样品富集池中的离子浓度过高时，低浓度缓冲液被溶于其中的离子拉高浓度，故两种不同浓度缓冲液的浓度梯度减小，从而场强变化梯度也减小，故此会降低第二次离子富集效率。所以在样品注入池、样品富集池、样品废液池、缓冲液注入池和缓冲液废液池中分别设高电压电极；将样品富集池和样品注入池中的高电压电极连接形成富集高压，促使离子迁移形成第一次富集；样品富集池和样品废液池中的高电压电极连接形成进样高压，促使离子第二次富集。另外，缓冲液注入池和缓冲液废液池中高电压电极连接形成分离高压，促使样品溶液中的离子向离子检测电极迁移而进行检测。
所述离子检测电极由设置于离子分离流道尾部的发射电极与接收电极构成，两电极平行放置并且上表面设置绝缘薄膜，以保证与其上的离子分离流道中的流体不接触。
电泳微芯片本体从上至下依次为分层设计，其从上至下依次为微管道层、绝缘层和电极层。其微管道层与绝缘层由塑料材料制作而成；微管道由精密数控加工金属凸模，再通过热压成型在塑料板上制作出凹的微管道；电极层可直接采用PCB板或在玻璃基底上磁控溅射金属电极制作；绝缘层可由厚度小于0.2毫米的塑料膜构成。微管道层与充当绝缘层的塑料膜通过热压键合工艺牢固结合，形成完整的微管道，并保证管道中的流体与电极层不接触。
其中热压键合工艺的步骤是：先对所述微芯片管道层进行超声波清洗。清洗用水为去离子水与乙醇9:1混合液，温度设置30℃，清洗3分钟后，更换清洗用水，重复3次；再对所述微芯片管道层与充当绝缘层的塑料膜用等离子清洗机进行表面活化处理，处理时间设置3分钟；最后将微管道层与绝缘层塑料膜进行热压键合，键合的温度为110℃、时间为40min、压强为0.55MPa。微管道层与绝缘层的结合体与电极层用U型夹组装和固定，方便拆卸与重复利用。
所以本发明利用电场力以及电渗流力，使得离子从大容积的样品注入池迁移至小容积的样品富集池中形成第一次离子富集；在样品富集池前增加了样品注入池，与离子富集流道的两端连接处的样品注入池、样品富集池分别设计成喇叭口形状和倒喇叭口形状，通过流阻变化，减小离子从高浓度缓冲液向低浓度缓冲液扩散的现象；然后利用溶液浓度梯度来形成电场梯度，使得离子在浓度梯度面上富集，完成第二次富集；最终完成离子的进样、分离以及检测。
所以本发明采用的电泳微流控芯片和检测方法具有富集时间短，富集效率高，富集倍数较大，且芯片制作简单，成本低，操作简单。本发明可应用于土质勘察，水质监测，临床医疗等行业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中A部放大示意图；
图4为本发明中离子分离流道为一个时的连接示意图；
图5为本发明中离子分离流道为五个时的连接示意图；
图6为图2中B-B剖视图；
图7为检测过程电泳进程图；
图8为采用本发明检测方法与传统检测方法的对比电泳谱图。
附图标记说明：
1-微管道层、2-绝缘层、3-电极层、4-离子富集流道、5-离子进样流道、6-离子分离流道、7-样品注入池、8-样品富集池、9-样品废液池、10-缓冲液注入池、11-缓冲液废液池、12-发射电极、13-接收电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
实施例1：
如图1-6所示，一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池7、样品废液池9、缓冲液注入池10、缓冲液废液池11，所述样品注入池7通过离子富集流道4与样品富集池8连通，所述样品富集池8通过离子进样流道5与样品废液池9连通；所述缓冲液注入池10、缓冲液废液池11之间通过离子分离流道6连通；所述离子进样流道5与离子分离流道6垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池7的容积大于所述样品富集池8的容积，所述离子富集流道4位于样品注入池7和样品富集池8之间距离最短处。
进一步方案，如图3所示，所述样品注入池7与样品富集池8的容积比不大于12：1；所述样品注入池7为半圆弧形结构，所述离子富集流道4为三个，这三个所述离子富集流道4与所述离子进样流道5成十字交叉设置。所述样品注入池7与离子富集流道4连通处为向外突出的喇叭口形状，所述样品富集池8与离子富集流道4连通处为向内突出的倒喇叭口形状。
这种喇叭口形状的设计是为了保证离子从样品注入池流向样品富集池的流阻较小，而反方向流动的流阻较大，从而使较低的富集电压就可获得较高的离子富集的速度，又减小离子从高浓度向低浓度扩散的现象。
离子富集流道4的数量至少为1个，如图4所示离子富集流道4只一个，如图5所示离子富集流道4为5个。样品注入池7的形状也可多样，只要离子富集流道4长度尽可能的短即可。
离子富集流道4优选的为三个，样品注入池7为半圆弧形结构，目的是为了能让三个富集流道的长度都相等，富集流道短会增加富集效率。
样品注入池7的容积大于样品富集池8的容积，样品溶液中的离子从大容积的样品注入池迁移至小容积的样品富集池中形成离子第一次富集。为了获得较好的离子富集效果，这两者的容积比不大于12：1，如大于12:1后会出现饱和效应。
进一步方案，所述样品注入池7、样品富集池8和离子富集流道4中都注满低浓度缓冲液A，样品废液池9、缓冲液注入池10、缓冲液废液池11、离子进样流道5和离子分离流道6中都注满高浓度缓冲液B，低浓度缓冲液A的浓度小于高浓度缓冲液B的浓度，以形成浓度梯度而使离子进行富集。其中待测的样品溶液与低浓度缓冲液A相溶并注入样品注入池7中。
更进一步方案，所述高浓度缓冲液B的浓度和低浓度缓冲液A的浓度比为2:1-10:1。
浓度比一般为2:1-10:1，小于2:1则无明显富集效果，大于10:1则会引起电渗流紊乱，引发层流效应，降低富集效果。
离子富集流道的长度是在加工允许范围内越短越好，本发明优选所述离子富集流道4的长度为500μm；离子进样流道5的长度为16mm，离子分离流道6的长度为53mm，离子进样流道5与离子分离流道6的交叉口距离子检测电极距离为35mm、距缓冲液废液池11距离为45mm；所述离子富集流道4、离子进样流道5、离子分离流道6的宽与深均为100μm。
进一步方案，所述电泳微芯片本体从上至下依次为微管道层1、绝缘层2和电极层3；所述离子富集流道4、离子进样流道5和离子分离流道6设置在微管道层1中，所述电极层3中设有离子检测电极，所述离子检测电极是由设置于离子分离流道6尾部的发射电极12和接收电极13构成，所述发射电极12、接收电极13平行设置（如图6所示）。
进一步方案，所述样品注入池7、样品废液池9、缓冲液注入池10和缓冲液废液池11中各设有一个高电压电极；所述样品富集池8设有至少一个高电压电极；其中样品富集池8和样品注入池7中的高电压电极连接形成富集高压，样品富集池8和样品废液池9中的高电压电极连接形成进样高压，缓冲液注入池10和缓冲液废液池11中高电压电极连接形成分离高压。
实施例2：
一种应用上述电泳微芯片的检测方法，包括以下步骤：
（1）由组氨酸/2-***乙磺酸、18-冠醚-6和去离子水混合成浓度比为2:1的高浓度缓冲液B和低浓度缓冲液A；
将待测样品与低浓度缓冲液A按体积比为1：1混合制成样品溶液；
（2）将高浓度缓冲液B加入样品废液池9、缓冲液注入池10和缓冲液废液池11中，并注满离子进样流道5和离子分离流道6；将低浓度缓冲液A加入样品富集池8中，并注满离子富集流道4；将样品溶液加入样品注入池7中；全部注满；其中样品注入池7与样品富集池8的容积比为12：1；
（3）在样品富集池8和样品注入池7之间施加700V、时间为30s的富集高压，使样品注入池7 的样品溶液中的离子迁移至样品富集池8中实现离子的第一次富集；
（4）在样品富集池8和样品废液池9之间施加400V、时间为20s的进样高压，样品溶液中的离子从样品富集池8经离子进样流道5向样品废液池9方向迁移，在低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B的阶梯面形成离子的第二次富集；
（5）在离子到达离子进样流道5与离子分离流道6交叉口处时，开启分离高压，即在缓冲液注入池10和缓冲液废液池11之间施加1500V的分离高压，样品溶液中的离子向离子检测电极迁移，离子检测电极对其进行检测，然后进入缓冲液废液池11中。
在发射电极12上施加5Vpp，频率900kHz的检测信号，当离子经过离子检测电极时，会被接收电极13捕捉，从而实验样品溶液中离子的富集、分离和检测。检测方法主要是采用的是电容耦合式非接触电导检测，但是不是仅限于这种检测方法，其他可检测溶液中离子浓度的方法也同样可行。
实施例3：
一种应用上述电泳微芯片的检测方法，包括以下步骤：
（1）由5mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L 18-冠醚-6和去离子水混合而成低浓度缓冲液A；是由20mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L 18-冠醚-6和去离子水混合而成高浓度缓冲液B，低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B的pH＝6.0；
将KCl、NaCl、LiCl（均为分析纯试剂）的水溶液作为待测样品，再将待测样品与低浓度缓冲液A按体积比为1：1混合制成离子浓度为样品溶液；
（2）将高浓度缓冲液B加入样品废液池9、缓冲液注入池10和缓冲液废液池11中，并注满离子进样流道5和离子分离流道6；将低浓度缓冲液A加入样品富集池8中，并注满离子富集流道4；将样品溶液加入样品注入池7中；全部注满（如图7（I）所示），其中样品注入池7与样品富集池8的容积比为5：1；
（3）在样品富集池8和样品注入池7之间施加400V、时间为40s的富集高压，使样品注入池7 的样品溶液中的离子迁移至样品富集池8中实现离子的第一次富集（如图7（（II））所示）；
（4）在样品富集池8和样品废液池9之间施加500V、时间为14s的进样高压，样品溶液中的离子从样品富集池8经离子进样流道5向样品废液池9方向迁移，在低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B的阶梯面形成离子的第二次富集（如图7（III）所示）；
离子从低浓度的样品富集池向高浓度的离子进样流道流动，并在溶液浓度阶梯面第二次富集，富集后的离子继续受进样电压的影响向样品废液池流动，在离子到达十字交叉口时开启分离电压，离子向检测电极移动，通过检测电极后最终进入缓冲液废液池。
（5）在离子到达离子进样流道5与离子分离流道6交叉口处时，开启分离高压，即在缓冲液注入池10和缓冲液废液池11之间施加1000V的分离高压，样品溶液中的离子向离子检测电极迁移（如图7（IV）所示），离子检测电极对其进行检测，然后进入缓冲液废液池11中。
在发射电极12上施加5Vpp，频率900kHz的检测信号，当离子经过离子检测电极时，会被接收电极13捕捉，从而实验样品溶液中离子的富集、分离和检测。检测方法主要是采用的是电容耦合式非接触电导检测，但是不是仅限于这种检测方法，其他可检测溶液中离子浓度的方法也同样可行。
本发明在样品注入池和样品废液池之间设置了样品富集池，并通过离子富集流道连接样品注入池和样品富集池。该离子富集流道的长度在加工条件允许范围内越小越好，即将其设置在样品注入池和样品富集池之间距离最短处。这是因为过长的离子富集流道会大大降低离子的富集效率。
如图8所示，以K+、Na+、Li+三种离子的混合溶液作为样品溶液，采用本实施例检测方法与传统的十字交叉电泳微芯片检测的对比电泳谱图。其中A为采用本发明的电泳微芯片与检测方法所得电泳谱图，样品溶液中各离子（K+、Na+、Li+三种离子）浓度均为100μm/L；B为传统的检测方法检测所得电泳谱图，样品溶液中各离子（K+、Na+、Li+三种离子）浓度均为500μm/L。从图中可看出，采用本法明检测方法的K+、Na+、Li+三种离子的富集增强分别是传统方法所得K+、Na+、Li+富集增强的37、43、46倍。另外，采用本发明所述的电泳微芯片及检测方法在100s内完成了离子的富集与分离检测。所以实验证明了本发明可以以极短的实验时间，较大的富集倍数，简单并且成本低廉的微流控芯片，简单的操作完成对离子的富集与分离检测。
以上所述的实例，仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明设计精神和范围的前提下，对本发明的做出的各种改进与修改，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，其特征在于：包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池（7）、样品废液池（9）、缓冲液注入池（10）、缓冲液废液池（11），所述样品注入池（7）通过离子富集流道（4）与样品富集池（8）连通，所述样品富集池（8）通过离子进样流道（5）与样品废液池（9）连通；所述缓冲液注入池（10）、缓冲液废液池（11）之间通过离子分离流道（6）连通；所述离子进样流道（5）与离子分离流道（6）垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池（7）的容积大于所述样品富集池（8）的容积，所述离子富集流道（4）位于样品注入池（7）和样品富集池（8）之间距离最短处。
2.根据权利要求1所述的电泳微芯片，其特征在于：所述样品注入池（7）与样品富集池（8）的容积比不大于12：1；所述样品注入池（7）为半圆弧形结构，所述离子富集流道（4）为三个，这三个所述离子富集流道（4）与所述离子进样流道（5）成十字交叉设置。
3.根据权利要求1所述的电泳微芯片，其特征在于：所述样品注入池（7）与离子富集流道（4）连通处为向外突出的喇叭口形状，所述样品富集池（8）与离子富集流道（4）连通处为向内突出的倒喇叭口形状。
4.根据权利要求1所述的电泳微芯片，其特征在于：所述样品注入池（7）、样品富集池（8）和离子富集流道（4）中低浓度缓冲液A的浓度小于位于样品废液池（9）、缓冲液注入池（10）、缓冲液废液池（11）、离子进样流道（5）和离子分离流道（6）中高浓度缓冲液B的浓度，形成浓度梯度而使离子进行富集。
5.根据权利要求4所述的电泳微芯片，其特征在于：所述高浓度缓冲液B的浓度和低浓度缓冲液A的浓度比为2:1-10:1。
6.根据权利要求1所述的电泳微芯片，其特征在于：所述电泳微芯片本体从上至下依次为微管道层（1）、绝缘层（2）和电极层（3）；所述离子富集流道（4）、离子进样流道（5）和离子分离流道（6）设置在微管道层（1）中，所述电极层（3）中设有离子检测电极，所述离子检测电极是由设置于离子分离流道（6）尾部的发射电极（12）和接收电极（13）构成，所述发射电极（12）、接收电极（13）平行设置。
7.根据权利要求1所述的电泳微芯片，其特征在于：所述样品注入池（7）、样品废液池（9）、缓冲液注入池（10）和缓冲液废液池（11）中各设有一个高电压电极；所述样品富集池（8）设有至少一个高电压电极；其中样品富集池（8）和样品注入池（7）中的高电压电极连接形成富集高压，样品富集池（8）和样品废液池（9）中的高电压电极连接形成进样高压，缓冲液注入池（10）和缓冲液废液池（11）中高电压电极连接形成分离高压。
8.一种应用如权利要求1-7任一项所述的电泳微芯片的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1） 制备两种不同浓度的缓冲液，即为低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B，将待测样品溶于低浓度缓冲液A中制成样品溶液；
（2）将高浓度缓冲液B加入样品废液池（9）、缓冲液注入池（10）和缓冲液废液池（11）中，并注满离子进样流道（5）和离子分离流道（6）；将低浓度缓冲液A加入样品富集池（8）中，并注满离子富集流道（4）；将样品溶液加入样品注入池（7）中；全部注满；
（3）在样品富集池（8）和样品注入池（7）之间施加富集高压，使样品注入池（7） 的样品溶液中的离子迁移至样品富集池（8）中实现离子的第一次富集；
（4）在样品富集池（8）和样品废液池（9）之间施加进样高压，样品溶液中的离子从样品富集池（8）经离子进样流道（5）向样品废液池（9）方向迁移，在低浓度缓冲液A和高浓度缓冲液B的阶梯面形成离子的第二次富集；
离子从低浓度的样品富集池向高浓度的离子进样流道流动，并在溶液浓度阶梯面第二次富集，富集后的离子继续受进样电压的影响向样品废液池流动，在离子到达十字交叉口时开启分离电压，离子向检测电极移动，通过检测电极后最终进入缓冲液废液池;
（5）在离子到达离子进样流道（5）与离子分离流道（6）交叉口处时，开启分离高压，即在缓冲液注入池（10）和缓冲液废液池（11）之间施加分离高压，样品溶液中的离子向离子检测电极迁移，离子检测电极对其进行检测，然后进入缓冲液废液池（11）中。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述缓冲液是由组氨酸/2-***乙磺酸、18-冠醚-6和去离子水制备而的，其中高浓度缓冲液B和低浓度缓冲液A的浓度比为2:1-10:1；
步骤（3）中富集高压为200-800V、时间为30-90s，
步骤（4）中进样电压为300-600V、时间为10-20s，
步骤（5）中分离高压为500-2000V。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于：所述低浓度缓冲液A是由5mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L 18-冠醚-6和去离子水混合而成的pH＝6.0的溶液；高浓度缓冲液B是由20mM/L 组氨酸/2-***乙磺酸、0.5mM/L 18-冠醚-6和去离子水混合而成的pH＝6.0的溶液。
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