本发明提供了一种在体循环肿瘤细胞透析系统，它基于微流控芯片和蠕动泵等仪器实现活体动物/患者外周血中循环肿瘤细胞的捕获，具体表现为血液中的循环肿瘤细胞被捕获在微流控芯片的捕获单元中，而其他血细胞如白细胞和红细胞则能流出芯片，进而被重新输回体内。本系统包括：CTC分离捕获模块，用于血液中循环肿瘤细胞和循环肿瘤细胞簇的分离和捕获；血液体外循环模块，用于实现血液的进样和回输。本发明可用来捕获和移除血液中的循环肿瘤细胞，抑制癌症的进展，预防/阻断癌症转移的进程，为肿瘤的控制和治疗提供了一种新的高效的手段。此外，基于获取的CTC可以获取活体动物/患者的基因组学蛋白组学等多维实时个性化信息。