精密高阶的生物影像设备为追求卓越生物医学研究所必需之工具。提供研究者在真实、非破坏性、完整活体下进行细胞和分子标的之定性和定量研究。进而通过图像直接显示细胞或分子的生理和病理现象，将基因表达、生物信号传递等复杂的过程转化为影像，在特异性分子探针帮助下可望在分子层级发现疾病征兆，达到早期诊断的目的。所以，拥有多种专一性与特殊性功能的生医光学影像设备是追求卓越之生医研究的必要工具。
生医组织光学 (Biomedical Tissue Optics)
皮肤光学 (Skin Optics)
生医光谱学 (Biomedical Spectroscopy)
生医光学系统 (Biomedical Optics Systems)
医用激光技术 (Medical Laser Technology)

拉曼光谱仪

拉曼光谱法在许多领域中是越来越普遍的技术，包括生物学和医学。 拉曼散射，是一种入射光子通过与样品中的振动分子相互作用而损失或获得能量的现象。 这些能量转移提供了，有关样品分子组成准确度极高的讯息。 拉曼光谱在生命科学中的应用包括生物分子的定量，细胞和组织的高光谱分子成像，医学诊断等。

拉曼光谱仪在生命科学的领域中，常见的应用范畴包括：
制药
临床实验
细胞研究
免疫学
蛋白质组研究
遗传学
基因工程
整形
生医材料
环境工程
生物安全

拉曼散摄讯号增强(SERS)

SERS可以被认为是共振拉曼的一个很好的选择有几个原因。首先，SERS通常在可见光-NIR范围内进行激发，以最大程度地减少样品损坏。其次，SERS横截面比RRS的横截面高得多，因此可在非常低的浓度下进行构形表征分析，从而消除了可能的固态伪像。此外，SERS允许研究生物条件下的天然构象及其自然发育命运，进而易由直接信息推断出实际问题。

针尖增强拉曼光谱(TERS)

在尖锐的镀金原子力显微镜尖端的顶点处可以产生类似的增强效果。这种尖端增强的拉曼散射(TERS)显微镜具有約10nm的分辨率，并能在具有非常强的拉曼效应奈米碳管上进行成像。

光学摄子

镊子于20年前首次展示，已经成为从生物物理学到细胞生物学的研究领域中的固定工具。顾名思义，光镊使用光束来固定和操纵微小的微小物体，例如生物分子甚至是活细胞。它们是通过使用显微镜物镜作为透镜将激光束紧密聚焦到空间中的一个微小区域而形成的。该区域成为可以在3D中容纳小物体的光阱。
光学镊子还可以精确测量施加在被困物体上的微小亚微微牛顿力。这使研究人员能够研究物体在溶剂中的扩散动力学(或布朗运动)，这一特性可以在许多生物分子的功能中发挥关键作用。光学镊子也可以用于通过良好控制的力对物体进行微操作。
自从发明以来，光镊就已经在单分子生物物理学领域获得了巨大的成功。例如，他们帮助研究人员揭示了DNA，RNA，蛋白质和其他长链「生物聚合物」的复杂弹性和折迭动力学。在这些实验中，通常通过将生物聚合物悬浮在光学陷阱和表面之间或多个陷阱之间来从两端进行操作。使用光镊获得的数据补充了使用其他技术来测量单个分子上的力的测量结果，包括原子力显微镜(AFM)。

微流体平台

微流体平台是众所周知的设备，能够精确处理液体并控制反应室内多种化合物的流动。微流体技术的优点是样品体积显著减少，可移植性，自动化和危害控制。拉曼显微镜可用于微流控设备，因为可以从很小的体积(<1 pL)获得光谱。拉曼显微镜是一种光谱光散射技术，它基于振动态光散射的振幅能量的差异提供图像对比度，振动态是特定分子键的特征。拉曼光谱代表化合物的「指纹」，通过它可以识别化合物而无需进行标记。该方法是无损的，并且与水环境中的测量兼容，因为水的拉曼光散射相对较弱。而且，它具有光学显微镜所共有的高空间分辨率，并且由于信号收集效率高而具有很高的光学灵敏度。共聚焦拉曼显微镜系统可以瞄准样品中的特定区域；因此，可以在目标样品和样品周围环境中的其他材料之间实现高度区分。

高光谱(HIS)

不同于传统的光学诊断方法，生物医学光谱成像技术可以捕获选定波长间隔中的每个图像像素的连续频谱。此特征不仅能够通过反射率或透射光谱特征来检测生物组织的一些生理变化，一些疾病的早期诊断也可透过生物样品光谱产率型态的信息得知。生物医学光谱成像(多光譜，高光谱)可看出含有比传统的单色，RGB和光谱学的方法更详细信息。生物医学光谱图像可以利用周遭不同光谱之间的空间关系，这样可建立更精细的光谱空间模型，进而对图像进行更准确的分割和分类。因此，光谱成像技术可以在病理学，细胞遗传学，组织学，免疫组织学和临床诊断的潜在应用。
作为医学应用的新兴成像方式，HSI为非侵入性疾病诊断和手术指导提供了巨大潜力。传递到生物组织的光由于生物结构的不均匀性而经历了多次散射，并在透过组织传递时主要吸收血红蛋白，黑色素和水中的光。假设在疾病发展过程中，组织的吸收，荧光和散射特性会随之变化。 因此，HSI捕获的来自组织的反射，荧光和透射光携带有关组织病理的定量诊断信息。

应用
HSI能够传递几乎实时的生物标志物信息图像，例如氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白，基于不同组织的光谱特征，提供组织病理生理学评估。因此，HSI越来越多地用于医学诊断和图像引导手术。

医学诊断
HSI在疾病筛查，检测和诊断方面具有巨大潜力，因为它能够检测由于疾病发展而引起的生化变化，例如癌细胞代谢。在文献中，各种研究已经使用HSI技术来增强现有的诊断方法或以提供更有效的替代方案。将通过各种HSI系统研究疾病，例如不同类型的癌症，心脏病，缺血性组织，皮肤烧伤，视网膜疾病，糖尿病，肾脏疾病等。

图像引导手術
手术的成功在很大程度上取决于外科医生看，感觉和做出判断以识别病变及其边缘的能力。HSI具有扩大外科医生在分子，细胞和组织水平上的视野的潜力。HSI作为术中视觉辅助工具的功能已在许多手术中得到了探索。
首先，HSI可以帮助外科医生可视化血液。视觉检查在显微外科手术中至关重要。然而，在手术区域上不可避免地存在血液泄漏是成功手术的巨大视觉障碍。因此，NIRHSI光谱仪用于可视化隐藏在肉眼无法看到的血层中的组织。
其次，HSI可以帮助肿瘤残留的检测。手术仍然是癌症治疗的基础，其主要目标是在不损害相邻正常组织的情况下最大程度地切除肿瘤。然而，癌组织在手术室中通常与健康组织没有区别，这导致了复发性肿瘤的高死亡率。HSI检测肿瘤残留的基本原理在于，HSI能够在手术过程中几乎实时地，区分正常组织和癌组织的光谱差异。
第三，HSI可以监测手术过程中的组织血氧饱和度。组织血流量或氧合是活组织的正向指针，否则在几乎没有引导的情况下摘除肿瘤可能会牺牲组织。
最后，HSI可以使手术过程中，血管和器官的解剖结构可视化。HSI具有实时成像的功能，使外科医生能够在手术室进行持续治疗中，做出或确认诊断并评估手术治疗。
总体而言，HSI已探索在手术中，如乳房切除术，胆囊手术，胆囊切除术，肾切除术，肾脏手术，腹部手术，和肠道手术。