本发明涉及生物与病理体液检测，尤其涉及一种从生物体液样本中分离稀有组分的系统及其应用，进一步涉及一种从全血细胞群体中分离稀有细胞的系统及其应用，特别涉及一种大容量、在线式、低溶血性从血液中收集循环肿瘤细胞的系统及其应用。
背景技术
稀有细胞是指生物体液样本(包括血液、胸水、腹水、尿液、脑脊液等)中的一些非典型细胞。研究表明，对稀有细胞的收集及利用其完成ngs分析，对找到疾病潜在治疗机理、病理机制及靶向药物开发具有重要指导意义。目前血液中稀有细胞检测研究方法主要有流式分选技术、形态分离方法、密度梯度离心法、膜过滤法和免疫磁性分离技术，如bdfacsaris可以实现细胞高速分选，但流式分选的瞬时激光将损伤所分选细胞，分选活性后细胞活性受损。循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,ctcs)是指进入人体外周血的肿瘤细胞。虽然肿瘤患者外周血中ctcs数目极少，一般约107数量级血细胞中的ctcs仅为个位数(2-10个/ml)，但是ctcs是一种极重要的液体活检、一种判断预后及治疗间期随访的工具。由于循环肿瘤细胞数量极其稀少，对其检测的精准性和特异性要求颇高，而对其进一步的分析就更加困难，因此急需发展能够高效、大通量、快速的循环肿瘤细胞从血液样本中分离出来的便携方法与工具。
人外周血中的循环肿瘤细胞是肿瘤病灶播散进入外周血循环的肿瘤细胞(ctcs)或细胞团(ctm)，幸存的ctcs或ctm离开血液循环进入到继发脏器的局部微环境，在各类生长因子的作用下增殖生长并最终可形成转移灶。循环肿瘤细胞是肿瘤血道转移灶的重要来源，而远处转移是导致肿瘤治疗失败、复发及死亡的直接原因之一，然而，只要早期发现和干预将可能大幅降低复发及转移率，因此从血液中检测循环肿瘤细胞越来越引起人们的重视；通过对ctcs的捕获及分析，可以辅助临床医生进行肿瘤转移复发预测以及早期预警，进行患者总生存期(os)和无进展生存期(pfs)的评估、临床放化疗的疗效监测等，进而具有指导个体化医疗、改善肿瘤患者的生存状态的重要临床意义。
如何更高效和准确的运用循环肿瘤细胞负荷作为潜在预测指标来指导实体瘤患者的病程分期和复发监控，甚至通过ctcs培养获得对化疗药物敏感性信息，已成为癌症研究中一个热门及重要的课题。
但是，要想实现临床诊断或者对ctc进行实验室分析的前提是能够获取足够的ctc细胞。由于ctcs在外周血中每106～107个单核细胞仅含有1个ctcs，因此对ctcs检测技术的灵敏度和特异度均提出了极高要求。目前各种ctcs的检测方案主要包括ctcs分离和富集系统，以及ctcs检测和鉴定系统。
其中cellsearchtm系统是最具代表性的ctcs分离收集系统，已被美国fda批准应用于检测转移性乳腺癌循环肿瘤细胞的检测，cellsearchtm系统运用标记有针对epcam抗体的磁性颗粒进行血液中循环肿瘤细胞的捕获，但该系统仅对抽取的10ml血液进行检测，相对于全身循环血液，更多潜在的循环肿瘤细胞没有被检测，存在样本的选择性偏移，且该方法检测的样本已在体外静置数小时，细胞处于低氧甚至缺氧状态，此时捕获的循环肿瘤细胞已丧失活性，难以进行信号通路与功能性等分析，无法对其进行体外培养、单细胞测序等工作。
近年来通过将微流控芯片技术与抗体捕获相结合发展出了一系列的循环肿瘤细胞芯片捕获技术。微流控细胞免疫芯片的方法是通过微流控装置(micro-fluiddevice)检测ctcs，该检测方法具有极高的特异性、敏感性、可重复性等特点，捕获的ctcs具有细胞活性，可分离，并用于细胞培养和其他各种下游技术研究，是ctcs临床应用价值研究的一种全新高效的方法。但是普通微流控细胞免疫芯片每次检测的血样体积较小，仍然存在样本的选择性偏移等缺陷。
ctc的识别和表征可为研究、监测和最终改变转移过程提供了机会。然而，从血液中分离ctc而不造成破裂或其他损伤是困难的。大多数现有微流体系统的主要限制是，装置效率受到装置施加在血细胞和ctc上的剪切应力的限制。太大的剪切应力将破坏血细胞和ctc。当ctc破裂时，目标分离物(ctc本身)流失，ctc内部组分散落到流体中。当血细胞(主要是白细胞)破裂释放的细胞内物质进一步复杂化血液内的物种间的非特异性相互作用,使高纯度ctc提取变得更加困难。一些现有装置已经试图通过使用低通道微流体装置来减小剪切应力来避免破坏细胞，包括血细胞和ctc。然而，低通道导致流过通道的流体体积减小，进而导致非常低的流速。这样的装置不足以快速处理大量的血液以使其实用和有用。鉴于血液中未损伤ctc的极低丰度，快速处理大量(7-30ml)的血液是高产率分离完整ctc的先决条件。目前无论哪种体外ctcs收集分离装置，均不能对全身血液进行全筛选分析，均存在血液采集样本量少，ctcs收集数量不足，样本可能存在选择性偏移等问题。将现有的外置的ctcs收集分离装置在线接入体内血液循环则可能导致对血液中细胞的损伤，存在溶血的风险，装置造成溶血后的血液会产生细胞碎片促进凝血及血液质量下降，从而可能导致潜在的临床风险。因此，需要一种能够接入体内血液循环，在线收集ctcs，同时降低溶血风险，使得处理后的血液符合血液回输标准(1、无严重溶血；2、体外时间不超过6小时；3、不能使用能使红细胞溶血的液体清洗或处理血液)的，简单易行的，在线式大容量、低溶血循环肿瘤细胞收集系统。
本发明的发明人经过创造性劳动，提供了一种满足上述标准的肿瘤细胞收集系统。上述系统具有下列优点：1、在保障ctc捕获效率的同时，保障血液流动力学及血液中细胞状态，满足血液回输标准；2、采用对微流控芯片小范围给与抗凝剂，与全身抗凝相比减少抗凝剂总使用量，降低全身抗凝的风险；3、可以在线接入血液循环系统，扩大血液样本分析量，甚至可以对全身血液进行ctcs细胞扫描，大大降低样本选择性偏移造成的系统误差；4、采用改进的微流控芯片技术，降低对血细胞的损伤，降低溶血风险；5、通过模拟心脏收缩的仿生泵为系统提供循环动力，减少对血细胞的挤压和剪切；6、可以将通过基于微流控芯片技术捕获到的循环肿瘤细胞无损的取出，进行分析或体外培养，将能更体现循环肿瘤细胞在肿瘤复发、耐药预测等发面的作用；7、本发明的系统不仅可以在线体外循环捕获稀有细胞，也可以离线实现流体的体外循环，从而提高捕获效率。8、本发明的系统不仅可以用于捕获血液中的稀有细胞，还可以用于捕获其他生物流体中的各种细胞，或者细胞组分。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种在线式大容量循环稀有细胞捕获系统及其应用。
在一方面，本发明提供了一种流体组分捕获系统，所述系统包括流体管道设备，循环动力装置设备，组分捕获设备和任选的抗凝剂释放设备；其中所述循环动力装置设备和组分捕获设备通过流体管道设备串联接入流体循环系统，形成体外流体循环通路；其中所述组分捕获设备包括微流控芯片或芯片组，所述微流控芯片内部包括扰流柱阵列。
在一方面，本发明提供了一种流体组分捕获系统，所述系统包括流体管道设备，循环动力装置设备，组分捕获设备和任选的抗凝剂释放设备；其中所述循环动力装置设备和组分捕获设备通过流体管道设备串联接入流体循环系统，形成体外流体循环通路；其中所述组分捕获设备包括微流控芯片或芯片组，所述微流控芯片内部转角均为平滑过渡的曲面。
在一方面，本发明提供了一种流体组分捕获系统，所述系统包括流体管道设备，循环动力装置设备，组分捕获设备和任选的抗凝剂释放设备；其中所述循环动力装置设备和组分捕获设备通过流体管道设备串联接入流体循环系统，形成体外流体循环通路；其中所述组分捕获设备包括微流控芯片或芯片组；其中所述循环动力装置设备包括模拟心脏挤压的仿生泵。
在一方面，本发明提供了一种微流控芯片。
在一方面，本发明提高了一种循环动力装置，所述装置包括模仿心脏挤压的仿生泵，为体外流体循环提供动力。
根据前述方面，所述组分是循环稀有细胞，优选为循环肿瘤细胞。
根据前述任一方面，其中所述流体管道设备还包括与组分捕获设备并联的旁路管道，任选地，所述旁路管道上设置有可以调节流速的限流阀或限速阀，优选所述限流阀为三通阀。
根据前述任一方面，其中在循环动力装置设备和组分捕获设备之间设置有抗凝剂释放设备，所述抗凝剂释放设备包括抗凝剂缓控释放器，任选地，所述抗凝剂缓控释放器通过三通阀接入流体管道。
根据前述任一方面，其中所述微流控芯片主体包括由下而上依次设置的基片层和盖片层，所述基片层和盖片层之间设有组分捕获室，所述盖片层上设有与所述组分捕获室连通的流体入口和流体出口，所述组分捕获室分为缓冲区和泳道部分，所述泳道中沿流动方向设置有扰流柱阵列，其中所述组分捕获室内的转角表面均为平滑过渡的曲面，本领域技术人员可以理解，所述转角既包括内凹的转角，例如所述组分捕获室的上下壁与侧壁之间的连接处，分流块或扰流柱与上下壁的连接处等，也包括外凸的转角，例如分流块或扰流柱在流体流动方向上外凸的角度。根据前述任一方面，其中所述缓冲区在靠近入口和出口处，为泳道汇合处，具有降低流速及缓冲作用。
根据前述任一方面，其中所述泳道通过分流块分为两个或者两个以上平行设置的泳道，优选地，每个泳道中包含5-500个扰流柱，优选10-200，进一步优选15-100个，例如15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25个，最优选为17个；任选地，所述扰流柱在泳道中按照特定间距平行排列，所述间距为0.1-5个，优选0.5-1个扰流柱的直径(长径或短径)。
根据前述任一方面，其中所述分流块两端分别构成泳道的进出口的部分，所述进出口表面转角经防溶血处理为平滑过渡的曲面，任选地，进出口的截面可以是圆弧形、倒圆形、圆角矩形、圆角梯形等。
根据前述任一方面，所述扰流柱在流动方向上的转角表面为平滑过渡的曲面。
根据前述任一方面，其中在所述组分捕获室的内表面和扰流柱表面负载有与流体中的目标组分结合的捕获配体，优选所述捕获配体是链霉亲和素-生物素-epcam复合物。
根据前述任一方面，所述基片或者盖片的材料选自硅、玻璃、硅化玻璃、pdms，或是选自聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的一种或两种以上的高分子聚合物材料。
根据前述任一方面，其中所述循环动力装置设备包括模仿心脏挤压的仿生泵，为体外流体循环提供动力，所述仿生泵包括弹性内胆，其两端设有入口和出口；扭转件，其套设在所述弹性内胆的外周；驱动组件，其包括动力输出构件，所述动力输出构件与所述扭转件固定连接，以便使所述动力输出构件旋转时能带动所述扭转件扭转，沿弹性内胆径向挤压或释放所述弹性内胆，优选地，在弹性内胆的入口和出口处连接单向阀，模拟心脏瓣膜的功能，实现血液的单向流动。
根据前述任一方面，其中所述扭转件包括螺旋绕制的扭转件主体，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接；或者所述扭转件包括扭转件主体，所述扭转件主体包括多条平行围设以形成柱状结构的杆件，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接。
根据前述任一方面，其中所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体内周的第一保护层；并且/或者所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体外周的第二保护层。
根据前述任一方面，其中所述循环动力装置设备中所述动力输出构件包括电机、调速器和换向机构，优选所述调速器是全自动正反转直流电机调速器，优选所述换向机构是锥齿轮组。
根据前述任一方面，其中通过全自动正反转直流电机调速器控制电机正反转间隔时间及转速，所述设定参数包括：所述电机正反转的间隔时间为0.5～1秒，电机转速为30-60次/分。
在一方面，本发明涉及一种血液细胞采集系统的动力装置，其特征在于，所述动力装置包括：
弹性内胆，其两端设有入口和出口；
扭转件，其套设在所述弹性内胆的外周；
驱动组件，其包括动力输出构件，所述动力输出构件与所述扭转件固定连接，以便使所述动力输出构件旋转时能带动所述扭转件扭转以挤压或释放所述弹性内胆。
根据前述任一方面，其特征在于，所述扭转件包括螺旋绕制的扭转件主体，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接；或者
所述扭转件包括扭转件主体，所述扭转件主体包括多条平行围设以形成柱状结构的杆件，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接。
根据前述任一方面，其特征在于，所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体内周的第一保护层；并且/或者所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体外周的第二保护层。
根据前述任一方面，其特征在于，所述动力输出构件包括与动力输出轴线垂直的端面，所述扭转件主体的第二端与所述端面固定连接。
根据前述任一方面，其特征在于，所述动力输出构件包括电机和换向机构，所述换向机构连接到所述电机，用于改变所述电机的动力输出方向。
根据前述任一方面，其特征在于，所述换向机构是锥齿轮组，所述电机与所述锥齿轮组的主动轮连接，所述端面位于所述锥齿轮组的从动轮上。
根据前述任一方面，其特征在于，所述动力输出构件包括电机和与所述电机的输出轴连接的法兰盘，所述端面位于所述法兰盘上。
根据前述任一方面，其特征在于，所述驱动组件还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接以控制所述电机执行设定参数下的正反转操作。
一种捕获血液中稀有细胞的方法，包括使用前述任一方面的流体组分捕获系统捕获血液中稀有细胞。
根据前述方面的方法，其包括下列步骤：
(1)使前述任一方面的流体组分捕获系统的流体管道一端与采血装置连接；
(2)使微流控芯片流出的流体通过流体管道与输血装置连接；
(3)通过与微流控芯片串联或者并联设置的限流阀调节流速；
(4)使采血装置流出的血液在流体管道中经过循环动力装置，然后进入微流控芯片进行细胞捕获。
根据前述方面的方法，所述采血装置可以是采血针或者血液容器，所述输血装置可以是输血针或者与采血装置相同或不同的血液容器。
附图说明
图1流体组分捕获系统示意图，其中11是弹性内胆，111是动力装置入口，112是动力装置出口，2是流体管道，3是细胞捕获设备，4是人体，5是抗凝剂释放设备。
图2循环动力装置设备示意图，图2a是扭转件的一种实施方案；图2b是循环动力装置设备一种实施方案的示意图，其中1是循环动力装置，2是流体管道，11是弹性内胆，12是扭转件主体，13是法兰盘，14是电机，15是单向阀，16是第二保护层，112是动力装置出口；图2c是循环动力装置设备另一种实施方案的示意图，其中12是扭转件主体，13是法兰盘。
图3微流控芯片及其连接示意图，图3a微流控芯片一种实施方案的示意图，图3b是微流控芯片组及旁路管道连接示意图。
图4分光光度法检测溶血情况。
图5循环肿瘤细胞采集图。
具体实施方式
如本文所用，“稀有细胞”稀有细胞是指生物体液样本(包括血液、胸水、腹水、尿液、脑脊液等)中的一些非典型细胞。稀有细胞的例子包括但不限于循环肿瘤细胞(ctc)、循环内皮细胞(cec)、循环多发性骨髓瘤细胞(cmmc)和循环黑素瘤细胞(cmc)。优选的稀有细胞为ctc和cec，特别优选的稀有细胞为ctc。“循环肿瘤细胞”(ctc)是指在受试者的循环血液中检测到的癌细胞。
“分析物”是指作为检测、分离、浓缩或提取的方法的目标的流体中的分子或组分。示例性分析物包括细胞、病毒、核酸、蛋白质、碳水化合物和有机小分子。
“血液组分”是指全血的任何组分，包括宿主红细胞、白细胞和血小板。血液组分还包括血浆组分，例如蛋白质、脂质、核酸和碳水化合物，以及例如由于当前或过去怀孕、器官移植或感染而可能存在于血液中的任何其他细胞，包括稀有细胞。
“流体”或“生物流体”意在包括天然流体(例如血液、淋巴、脑脊液、尿、子宫颈灌洗液、唾液和水样品)，这些流体的一部分和已经引入细胞的流体(例如，培养基和液态组织样品)。该术语还包括裂解物。
“捕获单元”或“捕获配体”根据情况可能是指用于结合分析物的化学样品、或者全细胞凭借的其表面的组分结合物质。捕获单元可以是偶联到表面的化合物或构成表面的材料。典型的捕获单元包括抗体、寡核苷酸或多肽、核酸、其他蛋白质、合成聚合物和碳水化合物。
“通道”或“泳道”是指流体可以流过的间隙。通道可以是疏水表面上的毛细管、导管或含水液体可被限制的疏水表面的亲水纹理。
细胞的“组分”是指能够在细胞溶解液中分离到的任何组分。细胞组分可以是细胞器(例如，细胞核、近核区室、核膜、线粒体、叶绿体或细胞膜)、聚合物或分子复合物(例如，脂质、多糖、蛋白质(膜、跨膜或细胞质)、核酸(天然的、治疗性的或病原性的)、病毒颗粒或核糖体)或其他分子(例如，激素、离子、辅因子或药物)。细胞样品的“组分”是指样品中包含的细胞组分子集。
“富集的样品”是指含有这样分析物的样品：相对于通常存在的样品，其已经被处理从而增加分析物的相对含量。例如，可以通过将目标分析物的量增加至少10％、25％、50％、75％、100％或至少10、100、1000、10,000、100,000或1,000,000倍的系数来富集样品。
“剖面”是指轮廓侧视图图像。
“稀有量”的细胞指少于100个细胞/毫升流体、少于10个细胞/毫升流体、或甚至少于1个细胞/毫升流体。
其他特征和优点将从以下描述和权利要求显而易见。
为了实现发明目的，本发明人经过创造性劳动获得了流体细胞捕获系统的技术方案，所述系统包括流体管道设备，细胞捕获设备，循环动力装置设备；其中流体管道设备可以接入流体循环系统，形成体外流体循环通路，细胞捕获设备与流体管道串联或并联连接，使得流体可以从细胞捕获设备经过，从而捕获流体中含有的细胞；循环动力装置设备为体外流体循环提供动力。任选地，所述流体细胞捕获系统还包括抗凝剂释放设备，所述抗凝剂释放设备是抗凝剂缓控释放器，所述释放器具备流量控制功能的输液泵，抗凝剂包括但不限于edta、柠檬酸或肝素等常见抗凝剂。优选地，所述流体是血液。优选地，所述细胞是循环稀有细胞，进一步优选地，所述细胞是循环肿瘤细胞。所述细胞捕获设备包括微流控芯片或芯片组。
在一个实施方案中，所述芯片主体包括由下而上依次设置的基片层和盖片层，所述基片层和盖片层之间设有组分捕获室，所述盖片层上设有与所述组分捕获室连通的流体入口和流体出口，所述组分捕获室分为缓冲区和泳道部分，缓冲区在靠近入口和出口处，为泳道汇合处，具有降低流速及缓冲作用，泳道部分包括一个或多个泳道，优选通过分流块分为至少两个泳道，泳道中沿流动方向设置有扰流柱阵列。
在一个实施方案中，所述分流块两端分别构成泳道的进出口的部分，所述进出口转角表面经防溶血处理为平滑过渡的曲面，例如，进出口的截面可以是圆弧形、倒圆形、圆角矩形、圆角梯形等。
在一个实施方案中，所述扰流柱横截面为流线型、纺锤形、哑铃形或者类似两个水滴尾尾相接形状使得其在流动方向上的表面为平滑过渡的曲面，从而减少机械剪切力对流体内细胞的损伤。扰流柱阵列高度等于芯片组分捕获室的内部高度。
在一个实施方案中，扰流柱设置于盖片靠近基片的一侧。
在一个实施方案中，扰流柱设置于基片靠近盖片的一侧。
在一个实施方案中，每个泳道直径3mm-5mm，高度50-100μm，扰流柱间距0.1-5个，优选0.5-1个扰流柱的直径，扰流柱阵列高度为10-100μm，每个泳道中包含50-500个扰流柱，形成微阵列。
在一个实施方案中，所述泳道平行设置。
在一个实施方案中，所述基片的长度为5-100mm，优选20-80mm，进一步优选30-60mm，最优选50mm；宽度为5-50mm，优选10-30mm，最优选20mm。
在一个实施方案中，所述泳道的数量为1-20条，优选4-15条，进一步优选6-10条，最优选8条。
在一个实施方案中，所述泳道的长度为5-100mm，优选20-40mm，最优选30mm；宽度为0.1-50mm，优选0.5-5mm，进一步优选1-3mm，最优选1.5mm；高度为0.05-0.5mm，优选0.05-0.1mm。
在一个实施方案中，所述基片或者盖片的材料为硅、玻璃、硅化玻璃、pdms等，还可以是选自聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的一种或两种以上的高分子聚合物材料。
在一个实施方案中，细胞捕获设备包括芯片组合器，所述芯片组合器是医用级连接管道和卡槽，用于安放微流控芯片，使多个芯片并联或串联连接成芯片组。
在一个实施方案中，在所述组分捕获室的内表面和扰流柱表面负载链霉亲和素(streptavidin)，该链霉亲和素能够与上皮细胞粘附分子(epcam)-生物素(biotin)复合物中的标记生物素特异性结合，该epcam-生物素复合物能够与循环肿瘤细胞表面独特抗原特异性结合，其中链霉亲和素-生物素-epcam复合物中链霉亲和素-生物素复合体的链接存在被高浓度生物素竞争洗脱的能力。任选地，也可以在组分捕获室的内表面和扰流柱表面还可以包被其他捕获配体，例如抗原、抗体、蛋白a、蛋白g、凝集素等。
在一个实施方案中，所述循环动力装置设备包括弹性内胆，其两端设有入口和出口；扭转件，其套设在所述弹性内胆的外周；驱动组件，其包括动力输出构件，所述动力输出构件与所述扭转件固定连接，以便使所述动力输出构件旋转时能带动所述扭转件扭转以挤压或释放所述弹性内胆。
在一个实施方案中，所述扭转件包括螺旋绕制的扭转件主体，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接；或者所述扭转件包括扭转件主体，所述扭转件主体包括多条平行围设以形成柱状结构的杆件，所述扭转件主体的第一端固定设置，所述扭转件主体的第二端与所述动力输出构件固定连接。
在一个实施方案中，所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体内周的第一保护层；并且/或者所述扭转件还包括蒙附在所述扭转件主体外周的第二保护层。
在一个实施方案中，所述动力输出构件包括与动力输出轴线垂直的端面，所述扭转件主体的第二端与所述端面固定连接。
在一个实施方案中，所述动力输出构件包括电机和全自动正反转直流电机调速器、换向机构，所述换向机构连接到所述电机，用于改变所述电机的动力输出方向。
在一个实施方案中，所述换向机构是锥齿轮组，所述电机与所述锥齿轮组的主动轮连接，所述端面位于所述锥齿轮组的从动轮上。
在一个实施方案中，所述动力输出构件包括电机和与所述电机的输出轴连接的法兰盘，所述端面位于所述法兰盘上。
在一个实施方案中，所述驱动组件还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接以控制所述电机执行设定参数下的正反转操作。
在一个实施方案中，通过全自动正反转直流电机调速器控制电机正反转间隔时间及转速，所述设定参数包括：所述电机正反转的间隔时间为0.5～1秒，电机转速为30-60次/分。
在一个实施方案中，在扭转件主体的内周设置保护层，能有效增大扭转件主体扭转过程中与弹性内胆的接触面积，进而使弹性内胆受到的力更均匀，实现弹性内胆的均匀压缩或舒张。
在一个实施方案中，将扭转件固定在法兰盘或锥齿轮的端面上，然后将电机输出轴与法兰盘或锥齿轮连接，使得动力输出轴的轴线能与扭转件的中心线吻合，避免出现因扭转件与动力输出轴的连接点与输出轴的轴心偏置而造成振动的现象，从而使系统的动力装置实现稳定驱动。
在一个实施方案中，在弹性内胆的入口和出口处连接单向阀，模拟心脏瓣膜的功能，实现了血液的单向流动，避免在循环过程中出现血液反流现象，以更好地保护血液内的血液细胞。
本发明的动力装置，扭转件与弹性内胆为可拆卸式设计，实现了装置的模块化、小型化，与采用蠕动泵相比，作为血室的弹性内胆为循环系统中放大的、具有弹性的装置，能有效减小血液循环过程中血流动力学剪切力的改变，避免蠕动泵对软管中的红细胞造成挤压，极大地降低了溶血风险。通过设置扭转件，利用扭转件扭转发生形变来实现对弹性内胆的挤压和释放，并通过运转在设定参数下的电机的驱动，即通过全自动正反转直流电机调速器控制电机正反转的间隔时间及转速，实现了弹性内胆以与心脏跳动相同或相近的运动模式及节奏收缩或舒张，在保障了循环肿瘤细胞捕获效率的同时，实现了动力装置的仿生驱动，使得该动力装置可模拟心脏泵血模式，避免了现有技术中因过分挤压软管造成的破坏细胞的现象，从而保证了细胞在输送过程中的完整性，降低血液收集系统在采血过程中对血液细胞的破坏，极大地降低了溶血风险。
在一个实施方案中，所述抗凝剂释放设备是抗凝剂缓控释放器，优选为微型化前端抗凝剂缓控释放器，所述前端的意思是在血液进入微流控芯片前安置微型抗凝剂缓控释放器，保证微流控芯片内的抗凝状态。
在一个实施方案中，所述缓控释放器可以采用现有技术中常规医用镇痛泵。整体装置采用医用级塑料，体现便携式及具备匀速释放肝素钠性能，保障微流控芯片组环境内抗凝。
本公开所述的微流控芯片组根据实际采血量需要，采用串联或并联方式接入本系统。血液经血管引导出后进入本公开循环动力系统获得体外循环动力，并在远端分叉为一个或多个并联导管，分别接入微流控芯片组及旁路中，并在进入微流控芯片组后设置限流阀。连接方式见图3。优选地，所述限流阀为三通限流阀。通过设置旁路管道，使得可以方便调节通过组分捕获室的流速和压力，不容易对血细胞产生较高的剪切力，防止溶血，并且不容易造成管路堵塞。
将微流控芯片或芯片组接入血液循环系统，抗凝剂缓控释放器以三通管形式接入。抗凝剂缓控释放器内是一个具有弹性的自动收缩泵，恒定速度收缩挤压出抗凝剂，保障抗凝剂匀速泵出；并在抗凝器装置内安置单向阀，阻止微流控内血液循环回流入抗凝器内；抗凝器内含肝素钠抗凝剂。设置抗凝剂缓控释放器使得抗凝剂泵出速率为定值，并根据所需采集血液总体积调整输出量；打开输注泵开关后，泵体工作，持续恒定量泵出抗凝剂。抗凝剂与循环血液混合后通过微流控芯片微通道，与表面负载的抗体接触，并利用微通道表面负载的抗体与循环肿瘤细胞表面特异性抗原的结合将循环肿瘤细胞从血液样品中捕获并固定在微通道表面上，持续循环收集1-10小时。
在一个实施方案中，通过将链霉亲和素–生物素复合体切断实现抗体以及被其捕获的循环肿瘤细胞从微通道表面释放，从而获得高纯度的循环肿瘤细胞，并在循环收集结束后用细胞清洗液清洗所述微流控芯片，从而实现对所述被捕获的循环肿瘤细胞的收集。所述细胞清洗液是含有高浓度生物素蛋白的缓冲液，根据保存的需要可以加入防腐剂。采用cd45、ck8/18荧光抗体对洗脱的ctc细胞染色，通过荧光显微镜观察，将cd45(-)、ck8/18(+)细胞群判定为ctc细胞。
本公开所述的低溶血性经过“分光光度法”检测的经抗凝后血液通过本公开芯片后的所测定的红细胞溶血情况进行验证(图4)。
与现有技术相比，本发明具有以下的优点和特点：
1、现有系统仅分析少量血液样本，相对于全身4000ml总血量，系统抽样量太小，可能造成选择性偏移错误和假阴性率，本发明抽样样本可以覆盖全身血液，解决了目前ctc收集方案无法对全身血液进行扫描检测的问题，大大降低样本选择性偏移造成的系统误差；2、相比于基于靶向多肽循环肿瘤细胞捕获方法及微流控芯片，本发明无需在收集ctc之前进行红细胞裂解，相反更是要在收集ctc过程中对红细胞进行保护；3、本发明中的链霉亲和素-生物素复合物组合可被细胞清洗液打断，能将通过基于微流控芯片技术捕获到的循环肿瘤细胞无损的取出进行进一步分析或体外培养，将能更好的发挥循环肿瘤细胞的作用。4、微流控芯片组泳道出入口及连接管道出入口均设计为光滑过渡的曲线形状，避免了系统内部结构对血液细胞造成的潜在损伤；5、扰流柱微阵列既增加了与血液接触的表面积又防止对血细胞的机械损伤，相比现有ctc检测或血液细胞清除装置，本专利设计的扰流柱芯片更适用于在线式的血液收集系统，以芯片组形式进行血液采集保障ctc高效采集，并减少了血液溶血现象发生，保障了循环后血液的质量。6本发明的系统不仅可以在线体外循环捕获稀有细胞，也可以离线实现流体的体外循环，从而提高捕获效率。7、本发明的系统不仅可以用于捕获血液中的稀有细胞，还可以用于捕获其他生物流体中的各种细胞，或者细胞组分。
实施例
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：乳腺癌循环肿瘤细胞捕获能力检测
1、链霉亲和素底面包被
1.1用200μl无菌pbs清洗芯片3次，确定芯片通道中没有气泡残留。
用注射器将100ul链霉亲和素蛋白注入到芯片中，然后将芯片置于湿盒中，37摄氏度包被2小时。
2、捕获抗体的包被
2.1将人源-epcam捕获抗体(生物素标记)添加到1×pbs无菌溶液中，混匀，制备成5μg/ml浓度抗体捕获工作液。
2.2用注射器将100μl抗体捕获工作液注入到芯片中，然后将芯片置于湿盒中，4℃孵育过夜。在整个孵育过程中，确保所有芯片流道内始终覆盖着抗体捕获工作液。
2.3用200μl的1×pbs无菌溶液清洗包被了捕获抗体的芯片3次，除去残留在芯片中的捕获抗体工作液。
2.4用200ul5％bsa溶液27℃封闭芯片2小时。
2.5至此，芯片上捕获抗体的包被完成，并且随时可以使用。
3.循环肿瘤细胞的捕获
3.1将装置动力部分接入含10ml乳腺癌患者血液容器中。血液经血管引导出后进入本发明动力装置系统(含电机及仿生泵)获得体外循环动力，然后接入由微流控芯片组组成的血液循环系统。
3.2通过医疗级导管接入并联/串联方式组成的微流控芯片组，打开自动前端抗凝剂缓控释放器。
3.3打开动力开关，不间断循环采集细胞悬液1小时。
3.4关闭装置动力开关，关闭自动前端抗凝剂缓控释放器，循环肿瘤细胞采集结束。
3.5用200μl1×pbs无菌溶液注入清洗芯片3次。
5.循环肿瘤细胞及溶血的观察
镜下观察收集循环肿瘤细胞数量；根据细胞形态大小及核质比判断ctc细胞(图5)。
利用“分光光度法”检测经循环后血液中红细胞溶血情况，未发现血红蛋白值异常升高(图4)。
实施例二：乳腺癌细胞抓捕效率检测
1、链霉亲和素底面包被
1.1用200μl无菌pbs清洗芯片3次，确定芯片通道中没有气泡残留。
用注射器将100ul链霉亲和素蛋白注入到芯片中，然后将芯片置于湿盒中，37摄氏度包被2小时。
2、捕获抗体的包被
2.1将人源-epcam捕获抗体(生物素标记)添加到1×pbs无菌溶液中，混匀，制备成5μg/ml浓度抗体捕获工作液。
2.2用注射器将100μl抗体捕获工作液注入到芯片中，然后将芯片置于湿盒中，4℃孵育过夜。在整个孵育过程中，确保所有芯片流道内始终覆盖着抗体捕获工作液。
2.3用200μl的1×pbs无菌溶液清洗包被了捕获抗体的芯片3次，除去残留在芯片中的捕获抗体工作液。
2.4用200ul5％bsa溶液27℃封闭芯片2小时。
2.5至此，芯片上捕获抗体的包被完成，并且随时可以使用。
3.循环肿瘤细胞的捕获
3.1将装置动力部分接入mcf7乳腺癌细胞悬液系统(模拟血液系统，体积100ml，系统内细胞数量100个)。血液经血管引导出后进入本发明动力装置系统(含电机及仿生泵)获得体外循环动力，然后接入由微流控芯片组组成的血液循环系统。
3.2通过医疗级导管接入并联/串联方式组成的微流控芯片组，打开自动前端抗凝剂缓控释放器。
3.3打开动力开关，不间断循环采集细胞悬液1小时。
3.4关闭装置动力开关，关闭自动前端抗凝剂缓控释放器，循环肿瘤细胞采集结束。
4.循环肿瘤细胞的洗脱
4.1用200μl1×pbs无菌溶液注入清洗芯片3次。
4.2镜下观察收集mcf7细胞数量；
4.2将细胞清洗液(含高浓度生物素)200μl用注射器注入芯片中，室温静置30min，使链霉亲和素-生物素复合物分离，释放出生物素-epcam复合物复合物。
4.3用200μl1×无菌pbs清洗芯片3次，收集细胞清洗液。
5.循环肿瘤细胞的观察
5.1用注射器取95％乙醇200μl固定所收集到的循环肿瘤细胞30分钟。
5.2用200μl1×无菌pbs溶液清洗3次，去除残留的检测抗体混合液。
5.3ctc细胞进行ck8和cd45荧光染色，在荧光显微镜下观察。ck8(+)和cd45(-)表示该细胞为肿瘤细胞，证明装置捕获效率。
本发明可用于在线式大容量的检测乳腺癌患者外周血液中的循环肿瘤细胞，通过尽可能多的扫描血液，提高乳腺癌的循环肿瘤细胞检测灵敏度，特别是利用微流控芯片组，显著提高了乳腺癌循环肿瘤细胞的检测灵敏度。同时，在科学研究领域和临床试验验证的基础上，利用免疫鉴定循环肿瘤细胞的特异细胞角蛋白ck、白细胞共同抗原cd45、细胞核加上细胞形态染色的方法，有效检测出乳腺癌患者外周血中上皮来源的循环肿瘤细胞。
本发明并不限于本文所示和所述的特定实施例，而是可以不脱离由说明书所限定的本发明的精神和范围的情况下作出各种变化和修改。