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在流式细胞术中使用的仪器称为流式细胞分析仪，通常缩写为“细胞分析仪”。流式细胞分析仪由一个用于进行细胞处理的流体系统和一个包括数据采集信号检测器和处理器的光学系统组成。专为 FACS 设计的仪器还包含一个细胞分选组件，该组件可将细胞引导到不同的捕获容器中。
流体系统设计用于生成单细胞的均匀流，以确保当细胞被用于检测的光源照射时，能够进行适当分析。这通过使用加压管将细胞从样品管注入流室中来完成。从容器（通常是一根试管或一块多孔板）中抽取细胞样品，并将其注入流动液体（称为鞘液）层流中间的流室中。通过一个称为流体动力学聚焦的流程，鞘液可帮助缩窄细胞流，从而将细胞组织成一行大致单行的流线。
流式细胞分析仪的光学系统包括照明源、过滤器、透镜和收集光学器件。照明源常包括 1 个或多个激光束，且每个激光器发射的光波长不同。检测器不区分各种光波长，而是通过放置在光路径中的过滤器来将光限制在所需波长范围内。
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