这是所有设计工作的起点。必须首先明确存储样品的类型（如细胞、组织、DNA、化学品、危险品）、形态、体积以及总量，并据此确定其所需的存储条件。例如，生物样本通常需要-80℃超低温或液氮气相低温存储，而某些化学品可能需要避光、防爆或恒温恒湿环境。同时，需对未来5-10年的样品增长量进行预估，为设施容量预留足够的扩展空间，避免重复建设。
基于需求分析，选择合适的存储设备是核心环节。这包括超低温冰箱、液氮罐、冷库、常温防爆柜、自动化样本库系统等。设备选型需综合考虑容量、能耗、可靠性、温度均匀性（根据《GB/T 20154-2014 低温保存箱》标准，箱内温度波动应控制在±3℃以内）及后续维护成本。在空间规划上，应确保设备周围留有足够的散热和维护通道，并合理规划人流、物流路径，避免交叉污染。
环境监控是确保样品安全的重中之重。必须建立一套连续、可靠的温度、湿度监控报警系统（最好有双机备份），一旦发生异常能通过短信、声光等方式即时通知管理人员。对于危险化学品或生物危险样本，存储设施必须符合《建筑设计防火规范》（GB50016）和《生物安全实验室建筑技术规范》（GB50346）的要求，配备相应的防火、防爆、通风和应急处理设施，确保物理安全与生物安全。
现代样品存储设施离不开强大的实验室信息管理系统（LIMS）。LIMS能够对每个样品的入库、定位、取出、销毁进行全生命周期管理，通过条形码或RFID技术实现快速精准的查找和盘点，极大提升管理效率并杜绝人为错误。这套信息化管理系统是样品数据完整性和可追溯性的根本保障。
