精密高階的生物影像設備為追求卓越生物醫學研究所必需之工具。提供研究者在真實、非破壞性、完整活體下進行細胞和分子標的之定性和定量研究。進而通過圖像直接顯示細胞或分子的生理和病理現象，將基因表達、生物信號傳遞等複雜的過程轉化為影像，在特異性分子探針幫助下可望在分子層級發現疾病徵兆，達到早期診斷的目的。所以，擁有多種專一性與特殊性功能的生醫光學影像設備是追求卓越之生醫研究的必要工具。
生醫組織光學 (Biomedical Tissue Optics)
皮膚光學 (Skin Optics)
生醫光譜學 (Biomedical Spectroscopy)
生醫光學系統 (Biomedical Optics Systems)
醫用雷射技術 (Medical Laser Technology)

拉曼光譜儀

拉曼光譜法在許多領域中是越來越普遍的技術，包括生物學和醫學。 拉曼散射，是一種入射光子通過與樣品中的振動分子相互作用而損失或獲得能量的現象。 這些能量轉移提供了，有關樣品分子組成準確度極高的訊息。 拉曼光譜在生命科學中的應用包括生物分子的定量，細胞和組織的高光譜分子成像，醫學診斷等。

拉曼光譜儀在生命科學的領域中，常見的應用範疇包括：
製藥
臨床實驗
細胞研究
免疫學
蛋白質組研究
遺傳學
基因工程
整形
生醫材料
環境工程
生物安全

拉曼散攝訊號增強(SERS)

SERS可以被認為是共振拉曼的一個很好的選擇有幾個原因。首先，SERS通常在可見光-NIR範圍內進行激發，以最大程度地減少樣品損壞。其次，SERS橫截面比RRS的橫截面高得多，因此可在非常低的濃度下進行構形表徵分析，從而消除了可能的固態偽像。此外，SERS允許研究生物條件下的天然構象及其自然發育命運，進而易由直接信息推斷出實際問題。

針尖增強拉曼光谱(TERS)

在尖銳的鍍金原子力顯微鏡尖端的頂點處可以產生類似的增強效果。這種尖端增強的拉曼散射(TERS)顯微鏡具有約10nm的解析度(分辨率)，並能在具有非常強的拉曼效應奈米碳管上進行成像。

光學攝子

鑷子於20年前首次展示，已經成為從生物物理學到細胞生物學的研究領域中的固定工具。顧名思義，光鑷使用光束來固定和操縱微小的微小物體，例如生物分子甚至是活細胞。它們是通過使用顯微鏡物鏡作為透鏡將激光束緊密聚焦到空間中的一個微小區域而形成的。該區域成為可以在3D中容納小物體的光阱。
光學鑷子還可以精確測量施加在被困物體上的微小亞微微牛頓力。這使研究人員能夠研究物體在溶劑中的擴散動力學(或布朗運動)，這一特性可以在許多生物分子的功能中發揮關鍵作用。光學鑷子也可以用於通過良好控制的力對物體進行微操作。
自從發明以來，光鑷就已經在單分子生物物理學領域獲得了巨大的成功。例如，他們幫助研究人員揭示了DNA，RNA，蛋白質和其他長鏈「生物聚合物」的複雜彈性和折疊動力學。在這些實驗中，通常通過將生物聚合物懸浮在光學陷阱和表面之間或多個陷阱之間來從兩端進行操作。使用光鑷獲得的數據補充了使用其他技術來測量單個分子上的力的測量結果，包括原子力顯微鏡(AFM)。

微流體平台

微流體平台是眾所周知的設備，能夠精確處理液體並控制反應室內多種化合物的流動。微流體技術的優點是樣品體積顯著減少，可攜性，自動化和危害控制。拉曼顯微鏡可用於微流控設備，因為可以從很小的體積(<1 pL)獲得光譜。拉曼顯微鏡是一種光譜光散射技術，它基於振動態光散射的振幅能量的差異提供圖像對比度，振動態是特定分子鍵的特徵。拉曼光譜代表化合物的「指紋」，通過它可以識別化合物而無需進行標記。該方法是無損的，並且與水環境中的測量兼容，因為水的拉曼光散射相對較弱。而且，它具有光學顯微鏡所共有的高空間分辨率，並且由於信號收集效率高而具有很高的光學靈敏度。共聚焦拉曼顯微鏡系統可以瞄準樣品中的特定區域；因此，可以在目標樣品和样品周圍環境中的其他材料之間實現高度區分。

高光譜(HIS)

不同於傳統的光學診斷方法，生物醫學光譜成像技術可以捕獲選定波長間隔中的每個圖像像素的連續頻譜。此特徵不僅能夠通過反射率或透射光譜特徵來檢測生物組織的一些生理變化，一些疾病的早期診斷也可透過生物樣品光譜產率型態的信息得知。生物醫學光譜成像(多光譜，高光譜)可看出含有比傳統的單色，RGB和光譜學的方法更詳細信息。生物醫學光譜圖像可以利用週遭不同光譜之間的空間關係，這樣可建立更精細的光譜空間模型，進而對圖像進行更準確的分割和分類。因此，光譜成像技術可以在病理學，細胞遺傳學，組織學，免疫組織學和臨床診斷的潛在應用。
作為醫學應用的新興成像方式，HSI為非侵入性疾病診斷和手術指導提供了巨大潛力。傳遞到生物組織的光由於生物結構的不均勻性而經歷了多次散射，並在透過組織傳遞時主要吸收血紅蛋白，黑色素和水中的光。假設在疾病發展過程中，組織的吸收，熒光和散射特性會隨之變化。 因此，HSI捕獲的來自組織的反射，熒光和透射光攜帶有關組織病理的定量診斷信息。

應用
HSI能夠傳遞幾乎即時的生物標誌物信息圖像，例如氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白，基於不同組織的光譜特徵，提供組織病理生理學評估。因此，HSI越來越多地用於醫學診斷和圖像引導手術。

醫學診斷
HSI在疾病篩查，檢測和診斷方面具有巨大潛力，因為它能夠檢測由於疾病發展而引起的生化變化，例如癌細胞代謝。在文獻中，各種研究已經使用HSI技術來增強現有的診斷方法或以提供更有效的替代方案。將通過各種HSI系統研究疾病，例如不同類型的癌症，心臟病，缺血性組織，皮膚燒傷，視網膜疾病，糖尿病，腎臟疾病等。

圖像引導手術
手術的成功在很大程度上取決於外科醫生看，感覺和做出判斷以識別病變及其邊緣的能力。HSI具有擴大外科醫生在分子，細胞和組織水平上的視野的潛力。HSI作為術中視覺輔助工具的功能已在許多手術中得到了探索。
首先，HSI可以幫助外科醫生可視化血液。視覺檢查在顯微外科手術中至關重要。然而，在手術區域上不可避免地存在血液洩漏是成功手術的巨大視覺障礙。因此，NIRHSI光譜儀用於可視化隱藏在肉眼無法看到的血層中的組織。
其次，HSI可以幫助腫瘤殘留的檢測。手術仍然是癌症治療的基礎，其主要目標是在不損害相鄰正常組織的情況下最大程度地切除腫瘤。然而，癌組織在手術室中通常與健康組織沒有區別，這導致了復發性腫瘤的高死亡率。HSI檢測腫瘤殘留的基本原理在於，HSI能夠在手術過程中幾乎即時地，區分正常組織和癌組織的光譜差異。
第三，HSI可以監測手術過程中的組織血氧飽和度。組織血流量或氧合是活組織的正向指標，否則在幾乎沒有引導的情況下摘除腫瘤可能會犧牲組織。
最後，HSI可以使手術過程中，血管和器官的解剖結構可視化。HSI具有即時成像的功能，使外科醫生能夠在手術室進行持續治療中，做出或確認診斷並評估手術治療。
總體而言，HSI已探索在手術中，如乳房切除術，膽囊手術，膽囊切除術，腎切除術，腎臟手術，腹部手術，和腸道手術。