生物实验室设备有哪些 常用仪器种类及一般使用场景详解

2025-12-04

一、生物实验室设备分类核心逻辑:按功能场景精准划分

生物实验室作为科研与医疗领域的核心场景,其设备配置需围绕 “样本处理、检测分析、培养存储、安全保障” 四大核心功能展开。无论是基础型教学实验室,还是高端生物制药研发实验室,常用仪器种类均遵循 “功能适配、安全合规、高效便捷” 的选型原则,覆盖从样本采集到数据输出的全流程。根据使用频率与核心作用,可将生物实验室设备划分为四大类:常用基础仪器、核心分析检测仪器、样本培养存储设备、安全保障设备,每类设备均对应明确的实验场景,确保科研工作有序推进。

二、生物实验室常用仪器种类:核心设备详解(附使用场景)

(一)常用基础仪器:实验操作必备,使用频率最高

这类仪器是生物实验室的 “基石”,适配样本前处理、基础制备等高频操作,操作门槛低、通用性强,是所有生物实验室的必备配置:
  1. 移液器(移液枪)

    • 核心功能:精准转移微量液体(0.1μL~10mL),分为单道、多道、电动等类型;

    • 常用场景:样本稀释、试剂添加、PCR 反应体系构建等,几乎覆盖所有分子生物学与细胞生物学实验;

    • 知名品牌:吉尔森、艾本德、大龙兴创(国产高性价比)。

  1. 离心机

    • 核心功能:利用离心力实现样本分离纯化,分为低速、高速、冷冻等类型,转速范围 3000r/min~15000r/min;

    • 常用场景:细胞沉淀、血清分离、核酸提取后的离心纯化,是样本前处理的核心设备;

    • 知名品牌:湘仪、贝克曼、赛默飞。

  1. 恒温培养箱

    • 核心功能:提供恒定温度环境(室温 + 5℃~65℃),部分支持湿度调控;

    • 常用场景:细菌、真菌培养,细胞孵育(需搭配 CO₂模块),酶促反应恒温控制;

    • 知名品牌:海尔、上海一恒、赛默飞。

  1. 高压蒸汽灭菌锅

    • 核心功能:通过高温高压(121℃、0.1MPa)实现仪器、试剂、耗材的无菌处理;

    • 常用场景:培养皿、试管、移液管等耗材灭菌,培养基灭菌,实验器具消毒,是生物安全的关键设备;

    • 知名品牌:新华医疗、致微、松下。

  1. 超净工作台

    • 核心功能:提供局部无菌操作环境,分为垂直送风、水平送风两种类型;

    • 常用场景:细胞接种、微生物接种、无菌试剂配制,避免样本污染;

    • 知名品牌:苏净、智净、海尔。

(二)核心分析检测仪器:科研数据输出核心,精度要求高

这类仪器是生物实验室的 “核心引擎”,用于样本成分分析、结构鉴定、定量检测等关键环节,技术含量高、数据精度要求严格,直接决定实验结果的可靠性:
  1. PCR 仪

    • 核心功能:核酸片段扩增,分为普通 PCR 仪、实时荧光定量 PCR 仪(qPCR);

    • 常用场景:基因检测、病原体筛查、基因表达量分析,是分子生物学实验室的标志性仪器;

    • 知名品牌:伯乐、罗氏、天隆科技(国产龙头)。

  1. 凝胶成像系统

    • 核心功能:检测并成像核酸凝胶、蛋白凝胶中的目标条带,支持定量分析;

    • 常用场景:PCR 产物鉴定、Western Blot 结果分析、核酸电泳条带定量;

    • 知名品牌:赛默飞、Bio-Rad、上海培清。

  1. 酶标仪

    • 核心功能:检测微孔板中样本的吸光度、荧光强度、化学发光等信号;

    • 常用场景:ELISA 检测、酶活性分析、细胞增殖与毒性检测,广泛应用于免疫分析与药物筛选;

    • 知名品牌:赛默飞、伯乐、帝肯。

  1. 流式细胞仪

    • 核心功能:快速分析单个细胞的物理与化学特性,支持细胞分选;

    • 常用场景:细胞亚群分析、细胞凋亡检测、免疫细胞分型,是细胞生物学与免疫学高端实验的核心设备;

    • 知名品牌:贝克曼、赛默飞、BD。

  1. 高效液相色谱仪(HPLC)

    • 核心功能:分离并定量分析样本中的化学成分,分为反相、正相、离子交换等类型;

    • 常用场景:药物成分分析、代谢产物检测、蛋白纯度鉴定,适配生物制药与代谢组学研究;

    • 知名品牌:安捷伦、岛津、 Waters。

(三)样本培养存储设备:保障样本活性,适配长期使用

这类设备专注于生物样本的短期处理与长期存储,需满足低温、无菌、稳定等核心要求,避免样本活性丧失或污染:
  1. 生物样本冻干机

    • 核心功能:低温真空环境下实现样本脱水干燥,保留样本活性与理化性质;

    • 常用场景:细胞、组织、抗体、疫苗等生物样本的长期存储(可保存 3~5 年),制剂研发中的干燥处理;

    • 知名品牌:博医康、上海原能、湖南长海现代。

  1. 低温冰箱

    • 核心功能:提供低温存储环境,分为 - 20℃(普通低温)、-86℃(超低温)两种类型;

    • 常用场景:样本短期存储(-20℃)、生物样本长期低温保存(-86℃,如细胞株、核酸样本);

    • 知名品牌:海尔、中科美菱、赛默飞。

  1. 气相液氮存储系统

    • 核心功能:-196℃超低温存储生物样本,自动化控制液氮液位;

    • 常用场景:大规模生物样本库(如医院样本库、科研院校样本资源库)的长期存储,适配细胞、组织、胚胎等样本;

    • 知名品牌:上海原能、湖南芮顺医疗。

  1. CO₂培养箱

    • 核心功能:精准控制温度(37℃)、CO₂浓度(5%)、湿度,模拟人体生理环境;

    • 常用场景:哺乳动物细胞培养、干细胞培养、杂交瘤细胞培养,是细胞生物学实验的必备设备;

    • 知名品牌:赛默飞、ESCO、海尔。

(四)安全保障设备:合规操作必备,守护实验安全

这类设备聚焦实验室环境安全与操作人员防护,是生物实验室合规运行的前提,尤其适配涉及有毒有害物质、病原微生物的实验场景:
  1. 生物安全柜

    • 核心功能:提供无菌、安全的操作环境,防止病原微生物扩散,保护操作人员与环境;

    • 常用场景:病原微生物样本处理、疫苗研发、细胞毒性实验,分为一级、二级、三级(适配不同生物安全等级);

    • 知名品牌:海尔、赛默飞、苏净。

  1. 通风柜

    • 核心功能:排出实验过程中产生的有毒有害气体、挥发性试剂蒸汽;

    • 常用场景:化学试剂配制、有毒样本处理、腐蚀性物质操作,避免操作人员吸入有害气体;

    • 知名品牌:长海现代、润旺达、苏净。

  1. 洗眼器与紧急喷淋装置

    • 核心功能:紧急冲洗眼部或全身,应对化学试剂溅洒等突发情况;

    • 常用场景:实验室紧急防护,所有涉及化学试剂的实验室必须配置;

    • 知名品牌:润旺达、中科圣杰。

  1. 生物废弃物处理设备

    • 核心功能:高温灭菌处理实验产生的生物垃圾(如培养皿、试管、废液);

    • 常用场景:实验废弃物无害化处理,避免病原微生物扩散污染;

    • 知名品牌:新华医疗、湖南合创思。

三、不同类型生物实验室设备配置差异:按需选型参考

  1. 基础教学实验室(高校 / 中学)

    • 核心配置:移液器、离心机、恒温培养箱、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅等基础仪器,满足教学实验与简单科研需求,注重性价比与耐用性;

  1. 分子生物学实验室

    • 核心配置:PCR 仪、凝胶成像系统、核酸提取仪、酶标仪、低温冰箱,聚焦基因检测、核酸分析等实验;

  1. 细胞生物学实验室

    • 核心配置:CO₂培养箱、流式细胞仪、生物安全柜、超净工作台、细胞计数仪,适配细胞培养与分析;

  1. 生物制药研发实验室

    • 核心配置:生物样本冻干机、HPLC、质谱仪、无菌隔离器、稳定性试验箱,满足药物研发、制剂生产与质量检测需求;

  1. 临床检验实验室(医院)

    • 核心配置:全自动生化分析仪、免疫分析仪、核酸检测系统、微生物鉴定系统,注重检测效率与结果准确性。

四、生物实验室常用仪器选购与使用注意事项

  1. 选型适配需求:根据实验室类型(教学 / 科研 / 生产)、实验规模、预算范围选择设备,例如小型实验室无需配置高端流式细胞仪,基础教学实验室可优先选择国产高性价比仪器;

  1. 注重合规性:涉及医疗用途或科研申报的实验室,需选择具备 ISO、GMP 认证的设备,部分仪器(如生物安全柜)需符合国家生物安全标准;

  1. 操作规范培训:核心分析检测仪器(如 PCR 仪、HPLC)需专业人员操作,使用前需进行技术培训,避免因操作不当导致设备故障或数据误差;

  1. 定期维护校准:精密仪器(如酶标仪、流式细胞仪)需定期校准,低温存储设备(如超低温冰箱、液氮存储系统)需定期检查运行状态,确保设备稳定性;

  1. 优先本土服务:选择在当地设有服务网点的厂家,便于设备安装调试、维修保养与耗材供应,缩短售后响应时间。

五、结语

生物实验室设备种类繁多,核心围绕 “样本处理 - 检测分析 - 培养存储 - 安全保障” 全流程展开,常用仪器的配置直接决定实验室的科研能力与运行效率。无论是基础型实验室的移液器、离心机,还是高端研发实验室的流式细胞仪、生物样本冻干机,均需遵循 “按需选型、合规安全、高效适配” 的原则。以上详细梳理的设备种类、功能与使用场景,希望能为实验室建设者、科研人员提供清晰的选型参考。如需进一步了解某类仪器的详细参数对比、品牌选型建议或采购渠道,可结合自身实验需求咨询专业供货商,助力实验室高效运行与科研突破。