CN117110402B - 一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其中用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统包括细胞捕获器和细胞检测器，细胞检测器设于细胞捕获器下方，细胞捕获器包括单细胞分离捕获结构阵列，用于对目标细胞的分离和捕获；细胞检测器包括有机电化学晶体管阵列，有机电化学晶体管阵列正对单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞。本发明通过在目标单细胞分离捕获结构阵列下方设置有机电化学晶体管阵列，实现对目标细胞的实时、原位、高灵敏检测，简化了检测的流程和设备，降低制造成本。

Description

一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统

技术领域

本发明涉及单细胞检测技术领域，尤其涉及一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统。

背景技术

细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单位。由于在灵敏度和样品体积等方面的限制，通常的生命科学研究主要以大量细胞为研究对象。而群体细胞无法表征细胞间的差异性。在单细胞水平上对细胞中物质组成及细胞形态进行研究，对揭示细胞间差异性和解释生理行为多样性提供了更可靠的科学依据。

目前，常用的单细胞分析方法技术主要有毛细管电泳技术和微流控技术。毛细管电泳技术主要适用于对单细胞中组分的分离及检测，但其对细胞的分离时间长，而细胞内生化反应大多在毫秒级，故无法适应实时监测方面的研究。微流控技术在芯片微型化、自动化、高通量等方面具有诸多优势，成为单细胞很有发展前景的分析技术。然而，受流体操控能力所限，在微流控系统中对单细胞进行在线检测及操纵仍存在较大困难。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，用以解决现有的细胞分离检测装置不集成、细胞分离检测操作流程复杂，检测时间长的技术问题。

本发明为了解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其中，包括：细胞捕获器，内部设有微流道，所述微流道的两端分别设有样品进口和废液样品出口；所述微流道上沿所述样品进口至所述废液样品出口的方向上依次设置有初级过滤器和单细胞分离捕获结构阵列；并且，所述微流道上还设有初级过滤样品出口，所述初级过滤样品出口位于所述初级过滤器的前端；

细胞检测器，设于所述细胞捕获器下方，所述细胞检测器上设置有机电化学晶体管阵列，所述有机电化学晶体管阵列正对所述单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞。

可选的，所述单细胞分离捕获结构阵列设置的若干个单细胞分离捕获结构，所述单细胞分离捕获结构包括若干个弧形排布的扇环块，若干所述扇环块围设形成弧形容纳圈，所述弧形容纳圈朝向所述初级过滤器的一侧形成开口，背离所述初级过滤器的一侧设有细胞挤出间隙。

可选的，所述扇环块的高度为15微米至30微米，所述扇环块之间的间隙形成所述细胞挤出间隙，所述细胞挤出间隙为4微米至10微米。

可选的，相邻的两排所述单细胞分离捕获结构的纵向间距为50微米至70微米，每排所述单细胞分离捕获结构中的相邻两个单细胞分离捕获结构之间的横向间距为50微米至70微米，奇数排的所述单细胞分离捕获结构与偶数排的所述单细胞分离捕获结构错位设置，奇数排的所述单细胞分离捕获结构的开口顺时针倾转5-20°，偶数排的所述单细胞分离捕获结构的开口逆时针倾转5-20°。

可选的，所述有机电化学晶体管阵列包括阵列设置的若干个有机电化学晶体管，所述有机电化学晶体管包括：

衬底，所述衬底的上表面与所述微流道连通；

设置在所述衬底的上表面的源电极和漏电极；

有机半导体薄膜，连接于所述源电极和所述漏电极之间，使所述源电极和所述漏电极之间形成沟道；

栅电极，与所述源电极和所述漏电极同一平面集成设置，所述栅电极与所述沟道之间设有用于容纳所述微流道流出的电解质溶液的空间，所述栅电极通过所述电解质溶液调控所述沟道的电流。

可选的，所述有机电化学晶体管阵列中的有机电化学晶体管的数量与所述单细胞分离捕获结构阵列中的单细胞分离捕获结构数量相同，且每个所述有机电化学晶体管分别与每个所述单细胞分离捕获结构上下一一对应，所述源电极和所述漏电极之间的宽度值大于或等于所述弧形容纳圈的宽度值，所述源电极和所述漏电极之间的宽度值为5微米至80微米。

可选的，所述初级过滤器包括若干矩形块，若干所述矩形块沿着所述微流道的宽度方向并排间隔设置。

可选的，所述矩形块的长度值为20微米至40微米，宽度值为20微米至30微米，相邻两个所述矩形块之间的间距为20微米至30微米。

可选的，所述细胞捕获器还包括第一基片层和第二基片层，所述第二基片层设于所述第一基片层上；

所述微流道设于所述第一基片层上，所述样品进口、所述初级过滤样品出口和所述废液样品出口贯穿所述第二基片层并与外部连通；

所述第一基片层与所述细胞检测器集成连接。

可选的，所述第一基片层与所述细胞检测器通过键合的方式进行集成连接。

综上所述，本发明的有益效果是：

本发明的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，包括细胞捕获器和细胞检测器，细胞检测器设于细胞捕获器下方，细胞捕获器包括单细胞分离捕获结构阵列，用于对目标细胞的分离和捕获；细胞检测器包括有机电化学晶体管阵列，有机电化学晶体管阵列正对单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞。本发明通过在目标单细胞分离捕获结构阵列下方设置有机电化学晶体管阵列，无需将分离出的目标单细胞转移至其他的检测装置上，实现对目标细胞的实时、原位、高灵敏检测，简化了检测的流程和设备，降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统的结构示意图；

图2为本发明中单细胞分离捕获结构阵列的结构示意图；

图3为本发明中有机电化学晶体管的结构示意图；

图4为本发明中有机电化学晶体管结构与单细胞分离捕获结构对应的结构示意图。

其中：100、细胞捕获器；110、微流道；120、样品进口；130、初级过滤样品出口；140、废液样品出口；150、初级过滤器；160、单细胞分离捕获结构；161、扇环块；200、细胞检测器；210、有机电化学晶体管；211、衬底；212、源电极；213、漏电极；214、栅电极；215、有机半导体薄膜；300、目标细胞；400、其他细胞。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明的一实施例中，公开了一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，包括细胞捕获器100，内部设有微流道110，所述微流道110的两端分别设有样品进口120和废液样品出口140；所述微流道110上沿所述样品进口120至所述废液样品出口140的方向上依次设置有初级过滤器150和单细胞分离捕获结构阵列；并且，所述微流道110上还设有初级过滤样品出口130，所述初级过滤样品出口130位于所述初级过滤器150的前端；细胞检测器200，设于所述细胞捕获器100下方，所述细胞检测器200上设置有机电化学晶体管阵列，所述有机电化学晶体管阵列正对所述单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞300。

本实施例中的样品是指细胞混合液，所述细胞混合液包括目标细胞300、其他细胞400以及液体，所述液体中含有导电离子，可以作为有机电化学晶体管210工作时其所用的电解质溶液；所述液体包括人体组织液、稀释细胞的生理盐水、磷酸盐缓冲液中的一种或几种混合。初级过滤样品出口130主要用于收集初级过滤后的大碎片或者非目标细胞；废液样品出口140收集最终废液及未捕获细胞。

具体地，将混有目标细胞300的细胞混合液注入样品进口120，细胞混合液通过微流道110进入初级过滤器150，初级过滤器150将一些大的碎片等感染物进行过滤，被过滤出的碎片等感染物流入初级过滤样品出口130，过滤器和单细胞分离捕获结构阵列之间设置有缓冲区，所述缓冲区可以设置为500微米，过滤后的细胞混合液经过500微米的缓冲区，进入细胞分离捕获结构阵列，由于流体压力，正常细胞会发生形变从细胞分离捕获结构阵列中流走，从细胞分离捕获结构阵列中流走的其他细胞400及液体经过废液样品出口140排出。而目标细胞300由于比正常细胞的硬度更大而不易变形而被捕获，例如肿瘤细胞。位于细胞分离捕获结构正下方的有机电化学晶体管210探测到细胞，发生电信号变化，从而实现实时、原位检测目标细胞300。

本实施例通过单细胞分离捕获结构160实现单细胞的分离，并在单细胞分离捕获结构160下方设置有机电化学晶体管210，无需将分离出的目标细胞300转移至检测装置上，实现对目标细胞300的实时、原位、高灵敏检测，简化了检测的流程和设备，降低制造成本。

在本实施例中，所述微流道110连通样品进口120和初级过滤样品出口130后分为两路，每路经过两个分流道后与初级过滤器150相连，初级过滤器150与单细胞分离捕获结构阵列相距500微米，经过单细胞分离捕获结构阵列后，又经过两个相反方向的分流道，汇聚到废液样品出口140。

请参阅图2，所述单细胞分离捕获结构阵列包括阵列设置的若干个单细胞分离捕获结构160；所述单细胞分离捕获结构160包括若干个弧形排布的扇环块161，若干所述扇环块161围设形成弧形容纳圈，所述弧形容纳圈朝向所述初级过滤器150的一侧形成开口，背离所述初级过滤器的一侧设有细胞挤出间隙。

具体地，过滤后的细胞混合液从弧形容纳圈的开口进入到弧形容纳圈内，由于流体压力，其他细胞400会发生形变从细胞挤出间隙流走，而目标细胞300由于比其他细胞400的硬度更大而不易变形而被滞留在弧形容纳圈内。

本实施例通过设置弧形容纳圈对细胞进行分离，结构简单，制作成本低。

在本实施例中，所述扇环块161的高度为15微米至30微米，所述扇环块161之间的间隙形成所述细胞挤出间隙，所述细胞挤出间隙为4微米至10微米。

具体地，所述单细胞分离捕获结构160由三个带有间隙的扇环块161组成，扇环块161的高度可以设置为15微米至30微米，扇环块161之间的间隙为4微米至10微米，可以捕获直径为6微米至28微米的目标细胞300，其他细胞400由于流变特性不同，可自由通过间隙，增加流动效率。

在本实施例中，弧形容纳圈大致可以容纳一个细胞，如果进入弧形容纳圈内的细胞为其他细胞400，则从细胞挤出间隙流出，为其他的细胞腾出空间，提高检测效率，如果进入弧形容纳圈内的细胞为目标细胞300，则停留在容置圈内，其他细胞400无法进入容置圈，避免对检测结果产生干扰，提高检测分别率。本实施例的弧形容纳圈结构简单，制作成本低。

在本实施例中，相邻的两排所述单细胞分离捕获结构160的纵向间距为50微米至70微米，每排所述单细胞分离捕获结构160中的相邻两个单细胞分离捕获结构160之间的横向间距为50微米至70微米，奇数排的所述单细胞分离捕获结构160与偶数排的所述单细胞分离捕获结构160错位设置，奇数排的所述单细胞分离捕获结构160的开口顺时针倾转5-20°，偶数排的所述单细胞分离捕获结构160的开口逆时针倾转5-20°。

具体地，第一排的单细胞分离捕获结构160与第二排的单细胞分离捕获结构160错位设置，当过滤后的细胞混合液从弧形容纳圈的开口进入到单细胞分离捕获结构阵列内，一部分的细胞进入到第一排的单细胞分离捕获结构160上，另一部分的细胞通过单细胞分离捕获结构160之间的缝隙进入到第二排的单细胞分离捕获结构160内。

本实施例中由于第二排的单细胞分离捕获结构160的开口与第一排的单细胞分离捕获结构160之间的缝隙相对，因此细胞经过第一排的单细胞分离捕获结构160之间的缝隙后直接进入到第二排的单细胞分离捕获结构160内，缩短了细胞的流动距离，提高捕获效率。将第二排的单细胞分离捕获结构160的开口逆时针倾斜一定角度，可以避免第二排的单细胞分离捕获结构160的两侧边阻挡细胞流动，实现了允许每个结构只捕获一个目标细胞300，又不阻碍其他的细胞的流动，增加流动效率。

在一实施例中，每个单细胞分离捕获结构160之间横向间隙50微米，纵向间距50微米，组成平行的排列，奇数排单细胞分离捕获结构160沿纵轴顺时针倾转10°，偶数排单细胞分离捕获结构160沿纵轴逆时针倾转10°。

请参阅图3和图4，所述有机电化学晶体管阵列包括阵列设置的若干个有机电化学晶体管210，所述有机电化学晶体管210包括：衬底211，所述衬底211的上表面与所述微流道110连通；设置在所述衬底的上表面的源电极212和漏电极213；有机半导体薄膜215，连接于所述源电极212和所述漏电极213之间，使所述源电极212和所述漏电极213之间形成沟道；栅电极214，与所述源电极212和所述漏电极213同一平面集成设置，所述栅电极214与所述沟道之间设有用于容纳所述微流道110流出的电解质溶液的空间，所述栅电极214通过所述电解质溶液调控所述沟道的电流。

在本实施例中，所述衬底211由玻璃、聚合物柔性材料或硅片制成，源电极212、漏电极213以及栅电极214设置为金薄膜，厚度为100纳米；源电极212和漏电极213的宽度为20微米，间距为30微米；源电极212和漏电极213上除去和有机半导体薄膜215交叠的区域，其他部分均由不导电的有机聚合物覆盖；有机半导体薄膜215连接源电极212和漏电极213，构成晶体管有源层。

在本实施例中，所述有机电化学晶体管阵列中的有机电化学晶体管210的数量与所述单细胞分离捕获结构阵列中的单细胞分离捕获结构160数量相同，且每个所述有机电化学晶体管210分别与每个所述单细胞分离捕获结构160上下一一对应，所述源电极212和所述漏电极213之间的宽度值与所述单细胞分离捕获结构的尺寸对应，所述源电极212和所述漏电极213之间的宽度值为5微米至80微米。

具体地，所述单个有机电化学晶体管源电极212、漏电极213之间的距离决定晶体管沟道尺寸，其大小与单细胞分离捕获结构160的尺寸对应，一般为5微米至80微米，保证捕获的细胞能够覆盖在沟道有源检测区内。

所述单个有机电化学晶体管中涂覆在衬底211之上连接源电极212和漏电极213的有机半导体薄膜215为沟道活性薄膜，可以是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚咔唑中的一种，厚度为10纳米至300纳米。

在本实施例中，所述源电极212包括金属氧化物半导体电极、合金电极中的一种；所述漏电极213包括金属氧化物半导体电极、合金电极中的一种；所述栅电极214包括金属氧化物半导体电极、合金电极中的一种。

所述单个有机电化学晶体管中的源电极212、漏电极213以及栅电极214的厚度为50纳米至500纳米；其在电解质溶液中工作时，需只露出电极的检测传感部分，电极的其余部分需用绝缘材料覆盖住，以减少漏电流。

在本实施例中，所述初级过滤器150包括若干矩形块，若干所述矩形块沿着微流道110的宽度方向并排间隔设置。

在本实施例中，所述矩形块的长度值为20微米至40微米，宽度值为20微米至30微米，相邻两个所述矩形块之间的间距为20微米至30微米。

具体地，所述矩形块主要用于过滤大于样品内目标细胞300的生物组织体或碎片等，初级过滤器150上方与样品进口120管道相连，下方距细胞捕获阵列结构400微米至600微米。当过滤后的细胞混合液进入到初级过滤器150内，大的碎片以及非目标细胞300无法通过矩形块之间的空隙，目标细胞300及液体通过矩形块之间的空隙进入到缓冲区内，最后进入到但单细胞分离捕获结构阵列内。

本实施例通过矩形块之间的空隙大小对目标细胞300进行初步过滤筛选，结构简单，使用方便。

在本实施例中，所述细胞捕获器100还包括第一基片层和第二基片层，所述第二基片层设于所述第一基片层上；所述微流道110设于所述第一基片层上，所述样品进口120、所述初级过滤样品出口130和所述废液样品出口140贯穿所述第二基片层并与外部连通；所述第一基片层与所述细胞检测器200集成连接。

具体地，所述第一基片层和所述第二基片层为聚二甲基硅氧烷层，采用模塑法来加工微流道110及单细胞分离捕获结构160。主要制作工艺包括阳模具的制作、浇注固化、剥离、键合及打孔。在清洗好的硅片上旋涂光刻胶，紫外曝光，在负胶显影液中显影，制备含有微流道110的细胞分离捕获结构图形，之后用去离子水洗净，氮气吹干后梯度坚膜；采用深硅刻蚀工艺刻蚀，用丙酮等有机方法或者其他无机方法将刻蚀后的光刻胶研磨去掉，去离子水清洗后，氮气吹干硅模具，待用。将聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂按比例混合，搅拌均匀后抽真空；待气泡完全消失后浇注于硅基阳模具上，制备第一基片层图形；浇注之前，在硅模具上涂覆防黏剂防止聚二甲基硅氧烷脱模时发生粘连。然后再次抽真空，保证没有气泡后固化。将固化后的聚二甲基硅氧烷从模具里剥离出来，用刀片划成合适大小，并切出与第一基片层同样大小的无图形的第二基片层。将第二基片层底面与第二基片层顶面进行氧等离子体表面活化，活化后需立即将第二基片层与第二基片层键合。键合后，用打孔器将第二基片层与第二基片层打通，做出样品进口120、所述初级过滤样品出口130和所述废液样品出口140。

在本实施例中，细胞检测器是以玻璃为基底，采用微纳加工方法实现，主要制作工艺包括光刻、镀膜、金属剥离工艺、旋涂有机薄膜等，具体包括，在玻璃基底上旋涂光刻胶，转速为3000转/分钟，胶厚约2微米，热板加热温度为95℃，加热1分钟，紫外曝光90秒，在负胶显影液中显影40秒，制备晶体管的源电极、漏电极及栅电极光刻图形；采用电子束蒸发或者热蒸发的方式，蒸镀100纳米厚的金，蒸镀速率为2纳米/秒；然后浸泡在如丙酮或去胶液中，剥离，实现电极图形；将制备有电极图形的玻璃涂覆防黏剂，调整聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂比例混合，抽真空除泡后，旋涂成膜，厚度在10微米左右，热板90℃固化一小时；旋涂光刻胶，转速为3000转/分钟，胶厚约6微米，紫外曝光120秒，在显影液中显影120秒，去离子水洗净，氮气吹干后梯度坚膜；采用电感耦合等离子体刻蚀的方式，刻蚀聚二甲基硅氧烷，制作出有机半导体薄膜掩膜图形；旋涂有机半导体聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐成膜，转速为3000转/分钟，薄膜厚度约为100纳米。将上步制作的聚二甲基硅氧烷掩膜剥离掉，随之上边的聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐膜也会被剥离，留下有源区沟道薄膜，随后在氮气氛围内，180℃加热退火。旋涂光刻胶，转速3000转/分钟，厚度约5微米，前烘95℃，烘20分钟，紫外曝光15秒，后烘65℃，烘5分钟，转烘95℃，烘15分钟，在光刻胶专用显影液中显影120秒，异丙醇清洗后氮气吹干，制作出覆盖源、漏电极的绝缘层。

将制作好的细胞检测器表面、细胞分离捕获器表面用氧等离子体活化，然后键合。由于需要将细胞分离捕获结构与细胞检测器中的有机薄膜晶体管沟道传感部分一一对应，因此活化后，上下两组芯片需要对准。为防止表面活性基团失效，对准及键合步骤在体式显微镜下快速进行。

所述样品进口120直径为200微米至500微米，所述初级过滤样品出口130直径为200微米至500微米；废液样品出口140直径为100微米至300微米。

在本实施例中，所述第一基片层与所述细胞检测器200通过键合的方式进行集成连接，以使芯片牢固防止漏水。键合的连接方式工艺简单，制备成本低。

具体地，在所述第一基片层的下表面设有所述微流道110，通过键合的方式将所述第一基片层与所述细胞检测器200集成连接，使得细胞检测器200上的衬底211的上表面与所述微流道110内的电解质溶液充分接触，所述栅电极214与所述沟道之间通入电解质溶液，所述栅电极214通过所述电解质溶液调控所述沟道的电流。

综上，本实施例的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，包括细胞捕获器100和细胞检测器200，细胞检测器200设于细胞捕获器100下方，细胞捕获器100包括单细胞分离捕获结构阵列，用于对目标细胞300的分离和捕获；细胞检测器200包括有机电化学晶体管阵列，有机电化学晶体管阵列正对单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞300。本发明通过在目标单细胞分离捕获结构阵列下方设置有机电化学晶体管阵列，无需将分离出的目标单细胞转移至其他的检测装置上，实现对目标细胞300的实时、原位、高灵敏检测，简化了检测的流程和设备，降低制造成本。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

需要说明的是，本发明以用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统为例对本发明的具体结构及工作原理进行介绍，但本实施例的应用并不以用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统为限，也可以应用到其它类似工件的生产和使用中。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，包括：

细胞捕获器，内部设有微流道，所述微流道的两端分别设有样品进口和废液样品出口；所述微流道上沿所述样品进口至所述废液样品出口的方向上依次设置有初级过滤器和单细胞分离捕获结构阵列；并且，所述微流道上还设有初级过滤样品出口，所述初级过滤样品出口位于所述初级过滤器的前端；

细胞检测器，设于所述细胞捕获器下方，所述细胞检测器上设置有机电化学晶体管阵列，所述有机电化学晶体管阵列正对所述单细胞分离捕获结构阵列设置，用于探测所述单细胞分离捕获结构阵列内的目标细胞；

所述细胞捕获器还包括第一基片层和第二基片层，所述第二基片层设于所述第一基片层上；

所述微流道设于所述第一基片层上，所述样品进口、所述初级过滤样品出口和所述废液样品出口贯穿所述第二基片层并与外部连通；

所述有机电化学晶体管阵列包括阵列设置的若干个有机电化学晶体管，所述有机电化学晶体管包括：

衬底，所述衬底的上表面与所述微流道连通；

设置在所述衬底的上表面的源电极和漏电极；

有机半导体薄膜，连接于所述源电极和所述漏电极之间，使所述源电极和所述漏电极之间形成沟道，构成晶体管有源层，所述晶体管有源层上方形成有沟道源检测区；

栅电极，与所述源电极和所述漏电极同一平面集成设置，所述栅电极与所述沟道之间设有用于容纳所述微流道流出的电解质溶液的空间，所述栅电极通过所述电解质溶液调控所述沟道的电流；

所述第一基片层与所述衬底通过键合的方式集成连接；

所述单细胞分离捕获结构阵列包括阵列设置的若干个单细胞分离捕获结构；所述有机电化学晶体管阵列中的有机电化学晶体管的数量与所述单细胞分离捕获结构阵列中的单细胞分离捕获结构数量相同，且每个所述有机电化学晶体管分别与每个所述单细胞分离捕获结构上下一一对应；

所述源电极和所述漏电极之间的宽度值与所述单细胞分离捕获结构的尺寸对应，使得捕获的细胞能够覆盖在沟道有源检测区内；所述源电极和所述漏电极之间的宽度值为5微米至80微米；

所述源电极和所述漏电极上除去和所述有机半导体薄膜交叠的区域，其他部分均由不导电的有机聚合物覆盖，以减少漏电流。

2.根据权利要求1所述的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，所述单细胞分离捕获结构包括若干个弧形排布的扇环块，若干所述扇环块围设形成弧形容纳圈，所述弧形容纳圈朝向所述初级过滤器的一侧形成开口，背离所述初级过滤器的一侧设有细胞挤出间隙。

3.根据权利要求2所述的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，所述扇环块的高度为15微米至30微米，所述扇环块之间的间隙形成所述细胞挤出间隙，所述细胞挤出间隙为4微米至10微米。

4.根据权利要求3所述的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，相邻的两排所述单细胞分离捕获结构的纵向间距为50微米至70微米，每排所述单细胞分离捕获结构中的相邻两个单细胞分离捕获结构之间的横向间距为50微米至70微米，奇数排的所述单细胞分离捕获结构与偶数排的所述单细胞分离捕获结构错位设置，奇数排的所述单细胞分离捕获结构的开口顺时针倾转5-20°，偶数排的所述单细胞分离捕获结构的开口逆时针倾转5-20°。

5.根据权利要求1所述的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，所述初级过滤器包括若干矩形块，若干所述矩形块沿着所述微流道的宽度方向并排间隔设置。

6.根据权利要求5所述的用于单细胞检测的有机薄膜晶体管片上集成系统，其特征在于，所述矩形块的长度值为20微米至40微米，宽度值为20微米至30微米，相邻两个所述矩形块之间的间距为20微米至30微米。