生物光电技术
生物光电技术范文第1篇
关键词：光电幕墙；技术；应用
中图分类号：B82文献标识码： A
引言
随着科学的进步，建材行业的科研人员在研制环保节能型建材的同时，开始思考更为先进的能源生产型建材；为此，在确定建筑材料发展方向的同时，建材科研人员必须考虑：他们所研制的建材能否在满足建筑材料使用功能的同时，还能生产出维持建筑物运转时所需要的能源，此类建筑材料才是建材市场的发展方向，本文为光电幕墙技术原理、技术及应用作简要介绍。
一、光电幕墙的概念
光电幕墙是一种隔音、发电、装饰及安全的新型建筑幕墙，光电幕墙集合了幕墙技术与太阳能光电技术，在建筑行业是一种新型的功能性建筑幕墙，这种新型的功能性建筑幕墙技术，在建筑工程施工中可以发挥巨大的节能环保作用，建筑工程光电幕墙技术采用光电池技术，将对人体有害的太阳光转化为可以利用的电能，光电幕墙的核心技术是太阳能光电池技术，这种技术在发电的过程中不消耗能源、节能环保、无噪声、无污染、不产生对人体及环境有害的气体，这种光电幕墙技术在最大程度上体现了目前工业产品环保、节能的发展趋势，充分体现了建筑智能化的特点。光电幕墙系统包括太阳能光伏电池、逆变器、蓄电池组、太阳能控制器、负载等。
光电幕墙系统工作过程是：光电幕墙在太阳照射下，由光电板产生直流电，通过多极集电，即在太阳能控制器的控制下将光电幕墙产生的直流电通过蓄电池组储存起来，使用时，蓄电池组输出的直流经过逆变、变压等过程，转化成建筑物可供使用的交流电，送入供电网络或直接驱动负载。
二、光电幕墙的原理
光电幕墙的产生是在二十世纪初期, 由于世界经济的发展, 在一些国家出现能源危机, 因此光电幕墙开始研发。光电幕墙的技术原理主要是将太阳能转化成电能; 安装原理与普通幕墙类似, 主要的区别是光电幕墙通过对幕墙横料及竖料的技术处理, 保证了光电幕墙铝合金框架与光电系统可靠的分离,使得光电幕墙结构具有可靠的电绝缘性。
三、光电幕墙系统的技术
（一）总体设置原则
1.光电幕墙技术根据建筑物所处的周边环境、建筑外形、气候条件、使用功能、财务投资状况等因素，进行综合光电幕墙技术经济分析，确定光电幕墙技术在建筑物种的使用面积、安装方位和基本形式，并根据建筑物的电气设计方案，确定光电幕墙系统的供电负载以及物理和电工性能要求。
2.光电幕墙技术的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物安全要求，光电幕墙技术符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、耐撞击、保温等技术标准，并且要确保光电幕墙技术用电过程中的安全，避免建筑光电幕墙发生安全事故。
3.光电幕墙技术的建筑设计阶段还要考虑光伏列阵对建筑物本身物理性能的影响，特别是建筑物的热环境。
4.光电幕墙技术因为要实现太阳能的最高效利用，所以在光电幕墙产品的安装设置中要遵循建筑物朝阳的原则。一般来说，光电幕墙要安装在建筑物中受阳光照射时间长的那些部位，如墙楣、女儿墙或屋顶等；通常光电幕墙应面南，或在东南和西南之间，在建筑物一定地理条件下也可面东和面西。
（二）幕墙支承结构
光电幕墙的结构设计内容主要包括幕墙节点设计、幕墙结构类型的选取、光电幕墙系统连线方式等。光电幕墙可以采用单元式、构件式等结构形式，可以是点式幕墙、明框幕墙、隐框幕墙等。但光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物的设计要求，符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、保温、耐撞击等技术要求，同时要保证建筑物用电安全，是建筑物用电具有可靠的电绝缘性，能有效保护建筑工程中所集成的电池及导线等元器件，即使建筑物光电幕墙在雨雪等恶劣天气情况下，光电幕墙系统都不能出现短路、漏电等问题，光电幕墙系统更不能在可触摸部位出现危险的高电压。在建筑光电幕墙系统设计时应充分利用幕墙骨料内部的空腔，将光电幕墙系统中的电线隐藏起来，实现简洁的墙面效果。光电幕墙的结构设计还要考虑到便于使用过程中的维护和维修需要，设置光电幕墙系统必要的清洗和维护设施。
（三）光电板
将多个太阳能电池由一根导线有效的连接在一起，最终形成一个完整的光电板，光电板的规格要符合实际建筑物光电幕墙施工中的规划方案，光电模板作为光电幕墙的建筑材料使用，光电板必须具备建筑材料的使用要求：保温隔热、防水防潮、坚固耐用、适当的强度和刚度等性能等，如果光电幕墙光电板用于门、窗户、天窗等地方，就必须满足透光的要求，除了要有原有材料的使用性能及发电又可采光的要求，还要考虑材料在使用过程中的安全性能、外观和施工简便等因素。
（四）连接电路
电池之间的连线方式取决于建筑物光电幕墙系统设计对光电板输出电压的要求，采用并联或者串联连接的连接上市。光电幕墙系统设计过程中尽量考虑将电缆线安装在幕墙横、竖料的不可见内腔，同时要考虑便于光电幕墙系统拆卸维修，光电幕墙系统电路布线快捷、稳固。在雨、雪等恶劣天气情况下，光电幕墙系统不会出现漏电、短路等问题的发生。
（五）蓄电池组
光电幕墙系统在选择含有蓄电池的光伏发电系统时，统要综合考量选取最为合适的电池类型及型号。在光电幕墙系统中，对于蓄电池组的选择要有一定的规定，尽可能的选用使用期限长，自身消耗电能较低，充电较快以及放电能力较强的蓄电池，这样在光电幕墙系统中就能够达到降低维修的次数，降低光电幕墙工程成本的效果，现在光电幕墙系统较为合适的蓄电池种类一般包括铅酸蓄电池以及镉镍蓄电池。
四、光电幕墙的应用
早在100多年前，人们就发明了光电模板，利用光电浸入电解液的锌电板产生电，到了1954年，美国光电模板研究人员使用硅元素取得巨大成就，首先光电模板被用在宇宙航行上，在节能环保的现阶段，人们节能、环保、健康的意识不断的增强，科技发展进步光电模板已经广泛的应用到了建筑行业，光电幕墙得到了快速的发展。
随着我国人们节能环保意识的不断增强，我国各个行业正在逐渐接受这种光电幕墙技术。为了满足光电幕墙技术国内市场需求，已经有多家企业通过与海外企业进行合作、合资、引进、生产这种光电幕墙产品。在光电幕墙技术研发具有自主知识产权的光电幕墙产品方而，国内光电幕墙技术业界紧紧追踪国际先进技术，于2002年开发出具有自主知识产权的光电幕墙产品，光电幕墙技术并成功应用在位于深圳高新技术产业园区的方大集团科技中心大厦工程中，其采用的光电幕墙有效面积为93.8m2，设计峰值发电功率10.3kW，建筑标高97m，是我国第一幢光电幕墙建筑。
结束语
光电幕墙发展到如今，其技术已日趋成熟，制约其大规模应用的原因之一是其一次性投资过高，但是我们相信，随着生产应用规模的加大、科技水平的进一步发展，这一问题会得到逐步解决。代表着幕墙未来发展趋势，环保、节能的光电幕墙会有广阔的发展前景。
参考文献：
[1]陈力,李少敏.太阳能建筑一体化中光电幕墙技术的应用研究[J].电子技术与软件工程,2013,14:101.
生物光电技术范文第2篇
七、先进制造
97、工业自动化
大型复杂生产过程和连续生产过程所需综合自动化系统，多种现场总线标准和工业以太网并能利用互联网的综合自动化控制系统，应用现场总线技术的检测与控制仪表，高性能智能化控制器，大型传动装置用高效、节能调速系统，数字化、智能化传感器，现场总线集成的各种软件及硬件产品，智能化工业控制部件和执行机构。
98、网络化制造
企业资源信息网及相应的企业核心信息、产品、图形和技术资源等分布式数据库，支持网络化制造的Web运行平台，具有行业和专业特点的网络化制造示范系统。
99、现代科学仪器设备
近红外光谱仪、等离子体光谱仪、金属原位分析仪、辉光光谱仪、激光光谱仪等光谱分析仪器，气相色谱仪、液相色谱仪等色谱分析仪器，新型电化学传感器、pH计、电导仪、离子计、电位滴定仪等电化学分析仪器，动态冲击试验机、微机控制材料试验机、材料图像分析仪、智能化电磁超声探伤仪等材料性能检测仪器，二维色谱、阵列毛细管电泳、表面等离子体共振成像、激光诱导荧光等医学研究仪器，虚拟仪器等。
100、新型传感器
性能好、技术先进、功能齐全的位移、力敏、磁敏、光敏、热敏、气敏、湿敏、离子敏和生物敏型传感器以及红外传感器、光纤传感器，微纳传感器，生物、医学研究急需的新型传感器，新型环保、气象、海洋、大气环境监测传感器，工业过程控制传感器，汽车传感器，多传感器的集成与融合技术。
101、精密高效加工和成形设备
精密零部件（如精密轴承、高速齿轮）成套加工技术，近净成形加工技术（如精密铸造、精密锻压、超塑性成形、精密焊接），自动化成形装备及集成系统，相关工艺过程分析、模拟和优化软件，模具加工技术及设备。
102、激光加工技术及设备
性能稳定的大功率激光器，大型轧辊激光表面强化设备，激光精密加工技术和设备，数控激光切割技术和装备，激光焊接技术和设备，激光热处理和熔覆技术及设备，激光复合加工技术和装备，激光加工基础装置和系统，激光测量仪器。
103、高精度数控机床及其功能部件
高精密车、铣数控机床及加工中心，高精度四轴及以上联动数控机床，高精度数控磨床，数控齿轮加工机床，重型、超重型数控机床，高精度电加工机床，中高档数控系统和数字伺服控制器，大功率、高刚度电主轴及其伺服单元，直线电机、力矩电机及伺服控制器，高速滚珠丝杠副和导轨副，高速防护装置，刀库及机械手，全功能数控刀架、数控回转工作台。
104、机器人
新型工业机器人及其在自动化生产线的应用，面向危险环境作业的机器人，面向人类健康的医疗机器人，面向社会公众的家用机器人、保安机器人、教育和娱乐机器人等。
105、大型石油化工成套装置
重质、含酸、含硫原油加工成套技术、百万吨级乙烯成套装置系统成套设计技术，乙烯裂解炉，“三机”、冷箱、氢气压缩机、空气压缩机组、氧化反应器、回转干燥机、真空过滤机等关键设备的设计制造技术，精对苯二甲酸（PTA）成套装置系统成套设计技术。
106、电力电子器件及变流装置
绝缘栅双极晶体管芯片及模块，中小功率智能模块，5英寸以上大功率晶闸管，集成门极换流晶闸管，高精度、高性能不间断电源，新型动态无功补偿及谐波治理装置，大功率高压变频装置，全数字控制交流电机调速系统，电气化铁路专用电力变流装置。
107、汽车关键零部件
自动变速器、电动转向装置、主动（半主动）悬架系统，防抱死制动系统/牵引控制系统/电子稳定装置（ABS/TCS/ESP）、高性能低噪声轮胎，安全气囊，铝车身，电动驻车制动系统，双离合器变速器，智能前灯和中央照明系统，载重车用盘式制动器，商用车与越野车用空气悬架，电控悬模块，电涡流缓流器；启动/发电机/飞轮一体电机，驱动电机；42V电源系统，电动汽车或混和动力汽车车用驱动电池、电机，混合动力汽车动力总成，电控空调压缩机模块。
108、高效节能内燃机
满足国Ⅳ排放和节能的汽车用柴油机、汽油机，船舶、铁路机车、农业机械、工程机械等配套用新一代柴油机，汽车配套用各种代用燃料发动机、混合动力车用发动机，电控直列式喷油泵、电控高压共轨喷射系统、电控高压单体泵以及各种新型喷油器、喷油嘴。
109、数字化专用设备
高速单张纸多色胶印机、高速卷筒纸胶印机、大型高速柔版和凹版印刷机，智能化多色双面印刷设备，计算机直接制版技术与设备，数字化的联合开发合作（JDP：包括CIP3、CIP4）接口系统、TP光聚合版、数字化电子轴传动技术；日产200吨及以上涤纶短纤维成套设备，高速粘胶长丝连续纺织机，剑杆织机和喷气织机，高质量、高效、节能、环保的染整设备、数字化喷印设备；全断面岩石掘进机，全断面盾构掘进机；消防技术与装备。
110、快速原型制造技术及设备
激光快速原型成型机、紫外光固化成型机、三维打印机等激光快速成型技术和装备；快速制造技术与设备，多点数字化成形技术与装备，板材逐渐成形（或增量成形）技术与装备，基于快速成型（RP）的铸造法直接制造金属零件的技术与装备，直接制作功能零件的技术与装备。
111、大型构件制造技术及装备
钢铁、电力、石化、船舶、国防等行业所需重大装备中大型构件的冶炼、铸造、锻压、焊接、热处理及表面处理技术与装备，大型铝、镁、钛合金特种构件制造技术与装备，计算机工艺模拟技术。
112、核技术应用
辐照交联电线电缆、热缩材料、辐照材料、发泡材料、交联聚烯烃管材及附件、橡胶硫化、高分子PIC器件、绿色环保涂料，用辐射技术处理三废，电子束固化等辐射加工，食品辐照保鲜、医疗保健用品辐射灭菌消毒，同位素辐照装置及成套设备、大功率辐照加速器、电子加速器及成套设备等辐射装置及成套设备，以同位素γ源和加速器为射线源的大型工业在线检测、危险物品的安全检测装备，同位素药物及辐射治疗。
113、高技术船舶与海洋工程装备
30万吨以上超大型矿沙船、1万标准箱级超大型集装箱船、液化石油气船、液化天然气船、化学品船、滚装船、大型疏浚船舶、大型船用柴油机、推进装置、船用设备、导航和自动化装置，大型自升式钻井平台、大型起重兼铺管船、超大型浮式生产储油装置、海上稠油及边际油田开发装置、深水水下采收系统。
114、轨道交通设备
200km/h及以上动力分散式交流传动动车组，200km/h交流传动客运电力机车，160km/h大功率（轴功率1200KW及以上）交流传动货运电力机车，大功率交流传动内燃机，交流电传动及其控制系统，机车、地铁网络控制及信号系统，高速铁路通信信号、牵引供电及列车控制系统，高速磁悬浮交通车辆（悬浮导向系统）、牵引供电系统、运行控制系统，中低速磁悬浮车辆等。
八、先进环保和资源综合利用
115、饮用水安全保障技术
灵敏、快速的水源地水质自动监测技术及重要有机、有毒污染物的痕量与超痕量检测技术，原水生物预处理，水厂生物强化过滤处理技术，有机物的高级催化氧化技术，高效膜过滤技术，安全消毒技术，水质在线检测和预警技术，高效控藻、除藻和藻毒素去除技术；管网水质在线检测技术，管网水质生物稳定和化学稳定技术及有机物高效吸附剂、高效混凝剂及强化混凝技术，超大口径工业和城市水计量技术；农村饮用水除氟、除砷技术与装置。
116、工业和城市节水、废水处理技术及设备
洗涤等工业生产过程中水的重复利用技术及装备，城市节水器具和设备，供水管网防漏技术，有毒难降解工业废水处理技术和设备，湿式催化氧化技术，采油废水处理及回注、回用技术，炼油废水处理技术，高效水处理药剂的研制与开发，工业、城市废水处理中污泥的处理、处置和资源化技术，高含盐废水处理工艺与技术，高浓度工业有机废水处理工艺与技术，固定化微生物高效脱氮技术和设备，难生物降解有机物的工业废水高效处理工艺与技术，城市污水、工业废水深度处理技术，再生水回用技术以及配套水处理化学品，高效生物填料，薄膜负载型光催化材料，膜材料及组件，高效厌氧生物反应器。
117、雨水、海水、苦咸水利用技术
雨水收集利用与回渗技术与装置，海水、苦咸水淡化（热法和膜法）技术与装备，海水膜法低成本淡化技术及关键材料，规模化海水淡化热能设备和海水淡化设备，海水、卤水直接利用及综合利用技术与装备，耦合海水淡化技术。
118、大气污染控制技术和设备
机动车控制用高性能蜂窝载体、满足国Ⅳ标准汽车净化器，高性能除尘滤料和高性能电、袋组合式除尘技术与设备，可炉内脱硫的高效循环、流化床工业炉窑的技术和装备，特殊行业工业排放的有毒有害废气、二英、恶臭气体的控制技术与设备，工业排放温室气体的减排技术与设备，碳减排及碳转化利用技术，燃煤电厂烟气脱硫技术及副产品综合利用技术，烟气脱硫关键设备，选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝技术，室内空气污染物控制与削减技术，挥发性有机化合物（VOC）的控制技术，油库、加油站油气回收技术与设备。
119、固体废弃物的资源综合利用
利用工业固体废弃物生产复合材料、尾矿微晶玻璃、轻质建材、地膜、水泥替代物、工程结构制品等技术及设备，电厂粉煤灰及煤矿矸石、冶金废渣等废弃物的资源回收与综合利用技术，废旧家电、汽车等废弃物资源化处理成套设备，废旧轮胎综合利用技术及设备，矿山尾矿资源生态型管理与综合利用技术，复合墙体技术，纳米孔超级绝热材料生产利用技术，利用农作物秸秆等废弃植物纤维生产复合板材及其他建材制品的技术及装备。
120、危险固体废弃物的处置技术及装备
危险废物高效、安全、可靠的收集、存储、运输与焚烧技术及设备，焚烧渣、飞灰熔融技术和设备，危险废物安全填埋处置技术及设备，危险废物固化技术、设备和固化药剂，医疗废物收运、高温消毒处理技术与设备，有害化学品处理技术，放射性废物处理与整备技术与装备，危险废物污染事故应急处理设备，军事特殊用途废旧物的无害化处置技术，电池的回收和再利用技术及设备。
121、环境自动监测系统
水质及污染源的化学需氧量、氨氮、石油类、挥发酚、微量有机污染物、总氮、总磷等在线、自动监测系统及样品采集、处理（包括富集）和数据的传输技术及设备，空气质量及污染源的烟尘（粉尘）、细颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等在线、自动监测系统及样品采集、处理(包括富集)和数据的传输技术及设备，污染事故应急监测等便携式现场快速测定仪及预警、警报仪器，危险废物特性鉴别专用仪器及系统，大气中细微颗粒物、有机污染物等采样分析技术和仪器，多物种生物在线检测技术与设备，水中微量有机污染物的富集装置，持久性有机污染物采样、分析系统，环境遥感监测系统。
122、生态环境建设与保护技术及装置
水土流失防治技术，沙漠化防治技术，天然林保护、防护林建设、植被恢复、补植、补造和重建技术，林草综合加工技术及配套机械设备，湿地保护、恢复与利用及其监测技术，矿山生态恢复、污染土壤修复、污染水体修复及富营养化防治技术，主污染水体衬泥治理技术，非点源污染控制技术，持久性有机污染物（POPs）替代技术及替代产品，沙尘暴监测技术装置及预测预报系统，重金属污染物农田治理改造技术与产品，国家生物多样性预警监测和评价技术，水生生态系统功能恢复与重建技术。
123、绿色制造关键技术与装备
绿色基础材料及其制备技术，垃圾堆肥技术，垃圾分类、收集及清运技术和装备，垃圾分选技术和设备，厨余垃圾处理技术与设备，大型垃圾焚烧处置、热能回收利用及尾气净化系统和设备，垃圾填埋防渗材料的研发、渗滤液处理技术和设备，垃圾填埋气（甲烷气）的回收、利用技术和设备，高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺及装备，机电产品表面修复和再制造技术，绿色制造技术在产品开发、加工制造、销售服务及回收利用等产品全生命周期中的应用。
124、清洁生产工艺技术与装备
产业规模大、资源能耗高及环境污染较为严重的钢铁、电力、建材、有色、化工、制革、造纸、酿造、纺织、石油等行业的清洁生产技术和设备，资源能源节约和替代技术，能量梯级利用技术，零排放技术等。
九、海洋
125、海洋监测技术与装备
抗污染和耐腐蚀的传感器，适合海洋动力和生态环境现场连续快速测量的浮标、潜标、海床基、岸基以及智能化走航的平台技术，海洋环境探测雷达，海洋环境声学探测技术及装备，海洋遥感技术，水下通讯和能源补充技术，海洋信息处理和应用技术。
126、海洋生物活性物质及生物制品
海洋生物大规模分离、提取、纯化海洋药物，应用现代生物技术获取分子材料、酶制剂以及诊断试剂等现代生物技术获取海洋生物制品。
127、海水养殖病害防治技术
水产动物病害快速、灵敏检测试剂盒，鱼类嗜水气单胞菌、弧菌的灭活疫苗、亚单位疫苗、基因工程疫苗等主要病害高效多价疫苗，免疫增强剂生产应用及病害综合防治技术。
128、海水养殖良种繁育和育苗技术
鲍、牡蛎、对虾等多倍体优良品种育种、育苗、大规模海水养殖技术，海带、裙带菜、紫菜等海藻细胞工程育苗、育种技术，耐盐滩涂蔬菜培育与栽培。
129、设施渔业和渔业工程装备
远洋捕捞作业装备和选择性助渔仪器及设备；深水养殖用抗风浪网箱设施、配套设备及养殖技术，陆基集约式高效、低排放设施和养殖技术，池塘、滩涂等高效养殖和资源综合利用技术。
生物光电技术范文第3篇
现代网络技术的应用水平逐步提高，网络技术应用程度拓展到社会生活中的各个领域，物联网技术是基于互联网信息传输技术的基础上开展的一种新型识别检测技术，物联网技术在电力设备巡检中的应用能够可以提高电力巡检的质量，降低巡检人员的工作压力，实现我国电力供应系统正常运行。
【关键词】物联网技术 电力设备巡检 应用
随着社会计算机研发水平和应用水平的逐步发展，基于互联网技术的基础上，结合RFID技术、红外感应技术、全球定位技术以及激光技术于一体的物联网技术。本文基于网联网技术的电力设备巡检系统的设计原理与实现过程，对物联网技术在电力设备巡检中应用进行研究，推进我国电力供应系统中技术手段的不断创新应用。
1 物联网技术概述
1.1 物联网技术概念
物联网技术是基于“互联网技术”的基础上，应用互联网数据传输连接技术，充分结合射频识别技术（RFID技术）、红外线识别感应技术、GPS全球定位技术、远程激光扫描技术等信息传输手段，进行识别检测技术，这种综合技术的智能化程度高，识别定位准确性高，被广泛应用于社会生产生活的各个领域。物联网技术在电力设备巡检中应用，与传统的电力设备巡检方式相比，能够扩大电力设备巡检的范围，巡检技术能够克服强磁力、高温、水环境的检验，缩小了电力设备巡检的安全隐患，同时物联网的信息空间存储范围较大，存储信息的安全性较高，使电力设备应用检验程度实现智能化发展。
1.2 物联网技术的工作流程
物联网技术的实现是通过计算机与外部检测设别连接实现的。首先系统内部数据库管理系统通过激光扫描技术对电力设备进行逐步状态扫描；其次，结合RFID技术、红外线检测技术对电力运行设备进行全面扫描；再次，GPS系统对滇西设备中结合计算机网络数据信息对电力设备中存在问题进行定位研究，分析设电力设备的检测数据；最后，对设备中传输的数据进行网络信息设备自动存储，完成物联网技术在电力设备巡检中的应用，提高电力应用管理水平的应用和发展。
2 物联网技术在电力设备巡检中的应用
如图1为物联网技术在电力设备巡检中应用流程图。图中将系统流程图表表述为服务器到检测系统的建立设备检测传输，将物联网技术在电力设备巡检中的应用分为RFID技术、激光扫描技术、红外线检测技术、全球定位系统几部分，分别讨论技术在电力设备巡检中的应用。
2.1 RFID技术进行电力设备应用状态识别
RFID技术是应用红外热线感应技术进行物体设别状态识别，应用RFID技术对电力设备的原始状态进行扫描检验，RFID技术中蓝牙传输功能对巡检的电力设备情况转化为电力信息直接输入到计算机自动读写标签中，对巡检记录进行初步记录。例如：应用物联网技术进行巡查检验，检验产品为输电线设备操作设备，RFID技术的应用可以将输电线设备操作设备生产合格标准进行转化，并且输出巡检检电力设备的最佳检验标准，巡检人员确定本次检验程序的最优值，保障电力设备检验质量。
2.2 激光扫描技术进行电力系统信息数据管理
激光扫描技术的应用的主要作用是对电力设备应用的内在数据进行扫描管理，与RFID技术的工作原理存在一定的相同之处，这两种技术都是通过外部扫描进行电力设备巡检，但激光扫描技术中应用超射线光波进行检验，并且主要是对电力设备内部程序的正常与否进行检验，激光扫描技术的检验在技术范围上突破了传统只能对电力设备外部检验狭隘性，真正实现了对电力设备系统的全面检验。例如：某电力设备生产企业对电力生产产品进行巡检，应用激光扫描技术对部分电力设备自动化程序进行检验，激光扫描技术能够克服电力设备工作状态下强电流，强电压的工作运行环境，对电力设备的内部系统正常运行情况进行精确检验，大大提高了电力应用系统中的电力设备应用的安全性和可靠性，保障我国电力系统正常供电传输。
2.3 红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描
红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描。是应用红外线监测技术对电力设备应用中强电压环境中电流、电阻、电压的稳定性进行检验。红外线检测技术在巡检中的应用不仅仅局限于电力设备生产环境下的检验，同样也对电力设备应用状态下进行外部扫描控制，这种物联网巡检技术能够降低巡检人员的工作压力，提高巡检质量，为我国电力系统的正常运行提供可靠地安全检测保障。
2.4 全球定位系统对电力识别应用定位识别
全球定位系统对电力识别应用定位识别是针对物联网技术对设备巡检进行点位处理，一方面，能够对电力设备应用的地理位置进行精确定位，实现了电力设备巡检的全面性；另一方面，结合网络信息存储系统自动化进行系统存储，对电力设备检测系统中存在的检测问题和检测结果进行董伟存储，全球定位系统依据电力设备检验的空间位置进行信息存储，保障了信息存储的可靠性，实现了电力设备检验的全面、高效化发展。
3 结论
物联网技术是现代科技水平逐步创新发展的重要体现，RFID等物联网技术在电力系统相关设备巡检过程中的应用，能够扩大电力设备巡检范围，提高巡检的精确度和安全度，为我国电力系统的创新发展提供了发展技术支持。
参考文献
[1]高力，苏广文.基于射频识别技术的大规模物联网应用[J].物联网技术，2013（09）：79-81.
[2]王宏岳，张锋国，刘忠武.物联网技术在电力设备巡检中的运用分析[J].物联网技术，2014（10）：29-32.
[3]曾妍，曾宝国，程远东，等.基于物联网技术的照明无线监控系统[J].物联网技术，2014（10）：53-55.
作者简介
邵鳎1988-），浙江省宁波市人。毕业于合肥工业大学，硕士学位。中级职称。研究方向为电力信息管理。
吴笑（1980-），浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。
俞佳捷（1986-），浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。
生物光电技术范文第4篇
【关键词】 光电子技术 光医学 光保健 学科现状 发展趋势
一 引言
生物医学光学与光子学是光学或者说光子学现展的一个分支学科。由于光学与光子学是具有极强应用背景的学科，所以“生物医学光子技术”这一多学科交叉的新兴研究领域在20世纪末叶也随之应运而生。
激光技术作为一项重大的科技成就，为研究生命科技和疾病的发生、发展开辟了新的途径，为保健和临床诊疗提供了崭新的手段,推动人类科学技术进入新的发展阶段。
可以把与光的产生、传播、操纵、探测和利用有关的物理现象和技术包括在内的科学及工程笼统地简称为光学。用光学最广的含义来概括各研究领域及其相关交叉分支时必然包括了激光和光电子技术。运用光学及其技术研究光与人体组织的相互作用问题可归之于“组织光学”范畴。它是研究光辐射能量在生物组织体内的传播规律以及有关组织光学特性的测量方法的一门新兴交叉学科，是光医学（光诊断和光治疗）的理论基础。经过40多年的发展，激光与光电子技术在人类的保健、医疗以及生命科学中产生了很大影响。
在医学领域，光电子技术使各种新疗法，包括从激光心脏手术到用光学图像系统的关节内窥镜进行微损膝关节修复等，成为可能或得以实现。目前，科学家们正致力于研究光学技术在非侵入式诊断和检测上的应用，如乳腺癌的早期探查、糖尿病患者葡萄糖的“无针”监控等。激光在医学上的最早应用虽然集中在治疗方面，然而在80年代初期起便开始了光诊断技术的探索。指望无损害地获得诊断信息是这些研究的驱动力之一，其中在物理学中高度发展的光谱技术有望在诊断医学中得到应用。利用光纤把光传输到身体内部的能力，可以完成膀胱、结肠和肺等器官的检查。随着医学诊断方法向无损化方向发展，利用光电子学技术对组织体进行鉴别和诊断，有可能更早期、更精确地诊断各种疾病。近年来，人们开始把这种诊断方法称之为“光活检”。
随着现代医学模式的转变、健康概念的更新以及人民生活水平的提高，从20世纪80年代后期起，“激光美容术”在世界各地包括在我国各大城市逐渐地开展。保健美容是光电子技术应用越来越活跃的领域。激光技术应用于美容外科的起步较早，使得一些在美容整形外科很棘手的疾病，如太田痣、血管瘤等治疗变得简易有效。到20世纪末，人们又开发了一种称为光子嫩肤术的新美容技术。它基于选择性的光热解作用，有效地改善肌肤的质地和弹性，达到美容的效果。之所以用激光或强脉冲光进行非消融性的嫩肤或治疗越来越流行，是因为这类手术具有无损、不必住院、几乎无副作用和无疼痛，从而使受术者容易接受的优点。
国家自然科学基金委员会先后二次在“光子学与光子技术”以及“生物医学光学”优先资助领域战略研究报告中分别指出：近年来生物医学光学与光子学的迅猛兴起，令人瞩目，并因而引发出一门新兴的学科－生物医学光子学（Biomedophotonics）。研究报告选定了近期优先研究领域包括生物光子学、医学光子学基础研究、医学临床的光学诊断和激光医学中的重要课题等诸方面。
福建师范大学在1974年成立了“医用激光及其应用技术”研究组，以激光与光电子技术为基础，围绕激光医学应用的核心技术开展研究与开发。至二十世纪九十年代，跟随该领域的国际走向，转入激光医学技术的基础理论研究工作，在国内率先开展了生物组织光学与光剂量学的研究。伴随研究工作的深入开展，逐步形成了我们有特色的若干前沿研究方向，并于2005年获准立项建设医学光电科学与技术教育部重点实验室。
二 国内外现状
光学在生命科学中的应用，在经历了一个缓慢的发展阶段后，由于激光与新颖的光子技术的介入，进入了一个迅速发展的新阶段。与光学有关的技术冲击着人类健康领域，正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段，并为医疗诊断提供了革命性的新方法。特别在近十多年来，与蓬勃的学术研究活动相对应，国际上出现了专门的研究性学术杂志，如：Laurin 出版公司于1991年发行了“Bio-Photonics”新杂志。美国光学学会重要的会刊之一“Applied Optics”也于1996年将其“Optical Technology”栏目扩充为“ Optical Technology and Biomedical Optics”，并定期出版有关生物医学光学的论文专集。SPIE亦于1996年创办了期刊Journal of Biomedical Optics，且声誉日隆。到2004年，该刊的SCI影响因子已达3.541。当前，发达国家普遍对生物医学光子学学科给予了高度重视。例如，在美国国家卫生研究院（NIH）新成立的国家生物医学影像与生物工程研究所（NIBIB）中，生物医学光子学也成为其主要资助的领域。近三年中，美国NIH已经召开过4次研讨会，认为新的在体生物光子学方法可用于癌症和其它疾病的早期检测、诊断和治疗。新一代的在体光学成像技术正处在从实验室转向癌症临床应用的重要时刻。在NIH的支持下，美国国家癌症研究所（NCI）正在计划5年投资1800万美元，招标建立“在体光学成像和/或光谱技术转化研究网络（NTROI）”，其研究内容主要包括：光学成像对比度的产生机理、在体光学成像技术与方法、临床监测、新光学成像方法的验证、系统研制与集成等五个方面。2000年底，在美国NIBIB的首批支持项目中，光学成像方法约占30%。2000年7月，美国NIH投资2000万美元，开展小动物成像方法项目（SAIRPs）研究，受到生命科学界的高度关注，其中光学成像方法是研究重点之一。美国国家科学基金会（NSF）在2000-2002年了4次关于生物医学光子学研究（Biophotonics Partnership Initiative）的招标指南。“9.11”事件后，美国国防部启动了“应激状态下的认知活动”(Cognition under stress)项目，采用的研究方法就是光学成像技术。美国加州大学Davis分校于2002年10月宣布：未来10年内，将投资5200万美元建立生物医学光子学科学技术中心（The Center for Biophotonics Science and Technology），其中4000万美元由NSF支持。在学术交流活动方面，国际光学界规模最大西部光子学会议（Photonics West）上，每年的四个大分会之一即是生物医学光学会议（BiOS），论文均超过大会总数的三分之一，如，2003年关于BiOS的专题为19个，占整个会议的19/52=36.5%；2004年，IBOS会议专题为20个，占整个会议的20/55=36.4%。另外，每年还召开欧洲生物医学光子学会议。除疾病早期诊断、生理参数监测外，在基因表达、蛋白质―蛋白质相互作用、新药研发和药效评价等研究中，特别是近年来的Science, Nature, PNAS等国际权威刊物发表的论文表明，光子学技术也正在发挥至关重要的作用。在某些领域，如眼科，光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现，并以最小的无损或微损疗法代替外科手术，如膝关节的修复。现在，用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段，包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。光学技术还为生物学研究提供了新的手段，如人体内部造影、测量、分析和处理等。共焦激光扫描显微镜能将详细的生物结构的三维图象展现出来，在亚细胞层次监测化学组成和蛋白质相互作用空间和时间特征。以双光子激发荧光技术为代表的非线性成像方法，不仅可以改善荧光成像方法的探测深度、降低对生物体的损伤，而且还开辟了在细胞内进行高度定位的光化学疗法。近场技术将分辨率提高到衍射极限以上，可以探测细胞膜上生物分子的相互作用、离子通道等等。激光器已成为确定DNA化学结构排序系统的关键组成部分。光学在生物技术方面的其它应用还包括采用“DNA芯片”的高级复杂系统，和采用传输探针的简单系统。激光钳提供了一种在显微镜下方能看见的一种新奇的、前所未有的操作方法，能够在生物环境中实现细胞或微观粒子的操纵与控制，或在10-12m范围内实现力学参数的测量。结合光子学和纳米技术已经可以探测细胞机械活动，揭示细胞水平上隐秘的生命过程，利用纳米器件甚至可以检测和操纵原子和分子，这可以应用在细胞水平的医学领域。高技术的进步，如：微芯片极大地加速了生物光子学的发展进程。集成电路、传感器元件和相连电路的小型化、集成化促使在体和体外测量分子、组织和器官图像成为可能。许多生物医学光子学技术已经在临床上应用于早期疾病监测或生理参量的测量，如血压，血液化学，pH，温度，或测量病理生物体或临床上有重要意义的生化物种的存在与否。描述不同光谱特性（如荧光，散射，反射和光学相干成像）的各种光学概念出现在功能成像的重要领域。从大脑到窦体再到腹部，精确导位和追踪，对于精确定位医疗仪器在三维手术空间的位置具有重要的作用。基于分子探针的光子技术可以识别发生疾病时产生的分子报警，将真正实现令人激动的、个人的、分子水平的医学。
我国的研究基础与条件虽然相对落后，研究投入不足，但生物医学光子学是一门正在兴起和不断发展的学科，在这一新兴交叉学科上国内外处于一个起跑线上。近年来，在国家自然科学基金委、省部委以及其它基金项目的资助下，我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展，尤其是2000年第152次主题为 “生物医学光子学与医学成像若干前沿问题”、第217次主题为“生物分子光子学”的香山会议后，有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作，并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室，并在生物医学光学成像（如OCT、光声光谱成像、双光子激发荧光成像、二次谐波成像、光学层析成像等）、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学（包括成像与分析）、生物医学光谱、X射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果。发表了许多研究论文，申请了许多发明专利，有些已经获得产业化。国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。这对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用。在我国近年所召开的亚太地区光子学会议中，有关生物医学光子学的内容已大幅增加，成为主要的研讨专题。我国的生物医学光子学研究和学术活动也方兴未艾，呈现与国际同步的态势。在基础研究、应用基础研究以及对新技术的掌握方面跟踪国际先进水平，但国内科研经费的投入相对较小，科研队伍规模不大，原创性的科研成果与国外有较大差距。和国外的发展水平相比，我国的生物医学光子学发展还存在以下问题：
（1）尽管从事生物医学光子学的科研单位很多，但取得突破性、创新性的研究成果很少，主要是由于我们的科研队伍在组织、组成上还不合理，过于分散、开展的内容繁杂，难以将有限的资金投入到一些有利于国计民生的及上水平的研究方向上；另外许多单位的研究重复，缺乏合作，导致水平低下；
（2）和国外相比，研究经费无论在绝对值还是相对值上均投入十分不够；
（3）缺乏研究成果产业化的引导机制。
三 医学光电科学与技术（福建师范大学）教育部重点实验室概况
“医学光电科学与技术”教育部重点实验室设立于福建师范大学物理与光电信息科技学院（激光与光电子技术研究所）内，作为本学科开展科研研究和实施建设与发展的一个基础平台。实验室已有30年发展历史，1973年成立福建师范学院物理系激光实验室，1984年成为福建师范大学激光研究所实验室，1995年为福建省首期211重点学科《应用光子学》学科实验室，2003年5月26日经福建省科技厅批准成立“光子技术福建省重点实验室”，2005年7月28日经教育部批准立项建设教育部重点实验室。实验室座落于福建师范大学长安山校园内。
30年多来，实验室在生物组织光学、医学光谱与光学成像技术、光诊断及光诊疗技术、信息技术光学及其生物医学应用等四个主要方向上努力开拓，承担并完成了数十项国家与省部重点、重大项目课题，取得一批代表我国本领域研究水平的科研成果，其中十五以来获省部级科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖2项，其它省级以上奖励12项。在国内外重要刊物发表的论文以及被SCI、EI收录的论文均超过100篇。
实验室目前承担着国家与省级重要课题50余项，科研经费超过2000万元。其中国家自然科学基金项目11项，国家教育部、科技部、卫生部项目9项，福建省科技重大专项1项，其它省级重要项目近30项。
中科院半导体研究所原所长王启明院士任重点实验室学术委员会主任，副主任由黄尚廉院士和谢树森教授担任。另有九位国内外著名的激光、光电子与医学学科交叉的院士、专家或资深教授担任委员，其中海外委员两人。他们规划、指导并检查本学科实验室的建设与发展。
重点实验室主要学术带头人、实验室学术委员会常务副主任谢树森教授是中国光学学会副理事长、福建省光学学会理事长、国家有突出贡献的中青年专家、光学工程专业博导、全国劳动模范，是我国医学光电科学与技术领域的学术带头人与开拓者。实验室主任陈荣教授、副主任李晖教授均为国务院特殊津贴专家，实验室常务副主任陈建新教授来自于北京大学的优秀博士后研究员。重点实验室拥有稳定的可持续开展高水平科研的学术梯队，其中的中青年学术带头人或学术骨干包括1位闽江学者特聘教授、1位福建师范大学特聘教授、3位国务院特殊津贴专家、2位全国优秀教师、2位福建省优秀教师和15位博士。
重点实验室与国内外学术界建立了并保持着广泛的联系。重点实验室已设立面向国内外的开放课题基金。已批准并实施来自浙江大学、厦门大学、上海光机所、西安交通大学、华南师范大学、天津医科大学、上海市激光医学研究中心等单位知名学者的开放课题。
重点实验室已具备良好的科研软硬件环境。现有面积近5000平方米，仪器设备原值2500多万元。重点实验室各项管理制度健全。
“医学光电科学与技术”重点实验室，在我国现代科学技术领域特色鲜明，在我国相关学科处于领头地位，有较大影响。重点实验室建设将有力促进福建省科技创新能力建设，促使福建师范大学迅速向高水平、有特色、开放型的综合性大学迈进。同时，重点实验室的建设与发展将有力促进我国医学光电科学与相关学科的发展，为广大民众的身心健康，为海峡西岸的科技、社会与经济发展做出重大贡献。
四 发展趋势和展望
光子学及其技术已广泛应用或渗透到生物科学和医学的诸多方面，被科学界所认同和重视。生物医学光学已经成为国际光学学科重要发展方向之一。生物医学光子学的发展，将为现代医学和生命科学带进崭新的时代。本学科的发展将继续体现了多学科交叉的特点，研究领域涉及到了生物学、医学、和光学，还有化学等不同大学科的方方面面。技术开发与临床应用研究的结合将越来越密切。一般认为，光学领域未来发展的重点是将各种复杂的光学系统和技术更加广泛地应用于保健和医疗。当今世界中,与光子学有关的技术冲击着人类对生命体的认知及人类健康领域。基于现代激光与光电子技术的生物医学光子学技术将为生命科学研究带来具有原始性创新的重要科研成果，并可望形成有重大社会影响和经济效益的产业。
在医学领域，光子学技术正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段,并为医疗诊断提供了新方法。在某些领域,如眼科,光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现,并以无损或微损疗法代替外科手术,如膝关节的修复。现在,用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段,包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。
在基础研究方面，研究重点在于从细胞，甚至是亚细胞尺度层次揭示病变组织与正常组织之间的差异，为新技术开发以及应用提供理论依据。另一方面，研究光与人体组织之间的相互作用以及所产生的光化学、光热和光机械效应。在技术的应用方面，研究重点转向比较各种技术中光源（相干光源/非相干光源、波长、功率密度、偏振性、连续/脉冲光源、脉冲持续时间等）和个体差异（年龄、性别、临床症状、发病史、发病时间等）对诊断或治疗结果的影响，在确定各种技术临床适应症的同时，进一步实用化各种技术。此外，还在不断开发新的实用于不同疾病的诊断、治疗和监测技术。
值得关注的是，国外从事“生物医学光学”领域研究的高校或研究机构中，来自大陆的中国学者的数量越来越多。这有助于使国内外的学术交流更加有效，并可以预期国内与国外在该领域的研究水平差距将不断缩小。
今后若干年内医学光电科技学科需关注的重大科学问题和优先研究领域如下：
（一）医学光子学基础
在组织光学方面，其中最主要的有光在组织体内传播的特殊方式、组织光学性质的描述以及有关实验技术的开发和完善等。组织光学是医学光子技术的理论基础。光在生物组织中的运动学（如光的传播）问题和动力学（如光的探测）问题是研究的主要内容，目的是要研究生物组织的光学性质和确定某靶位单位面积上的光能流率。应优先解决测量技术和实验精度的问题，利用近场光学显微技术、光镊技术测量活体组织的光学参量。在理论建模方面，建立生物组织中光的传输理论和数值模拟方法。具体开展的研究工作应包括：1）光在生物组织中传输理论：要用更复杂的理论来描述生物组织的光学性质以及光在其中的传播行为。建立准确的组织光学模型，使之能反映生物组织空间结构及其尺寸分布情况、组织各个部分的散射与吸收特性以及折射率在一定条件下的变化情况；改造传输方程，使之适应新的条件，并能在某些情况下求出光在生物组织中传输的基本性质。2）光传输的蒙特卡罗模拟：继续开发新的更为有效的算法以适应生物组织的多样性和复杂性的要求。除了了解光在组织中的分布，还在探索从大量数字模拟中得到生物组织中光的宏观分布与其光学性质基本参量之间的经验关系。另外，发展非稳态的光传输的蒙特卡罗模拟方法也是一个重要的研究方向，从中可以获得比稳态条件下更多的信息。
组织光学参数的测量方法和技术方面，尚未获得人体各种组织的可靠实验数据。发展和完善活体的无损检测尤为重要。在这方面，时间分辨率与频率分辨率的测量方法引人注目。
（二）医学光子学光谱诊断技术
医学光子学光谱（非成像）诊断技术实质上是利用从组织体反射、散射、发射出来的光，经过适当的放大、探测以及信号处理，来获取组织内部的病变信息，从而达到诊断疾病的目的。
生物组织的自体荧光与药物荧光光谱技术，内容涉及光敏剂的吸收谱、激发与发射荧光谱以及各种波长激光激发下正常组织与病变组织内源性荧光基团特征光谱等。现在人们所谓的特征荧光峰实际上只是卟啉分子的荧光峰。客观和科学地判断激光荧光光谱对肿瘤的诊断标准是十分必要的。目前，某些癌瘤的药物荧光诊断已进入临床试用，自体荧光的应用尚处于摸索之中。需要开展激光激发生物组织和细胞内物质的机理研究，探讨激光诱发组织自体荧光与癌组织病理类型的相关性以及新型光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳激发波长等方面的研究，以期获得极其稳定、可靠的特征数据，为诊断技术的发展提供科学依据。
近年来，拉曼光谱技术应用于医学中已显示出它在灵敏度、分辨率、无损伤等方面的优势。应开发并完善重要医学物质拉曼光谱数据库，并使基于拉曼光谱分析的小型、高效、适用于体表与体内的医用拉曼光谱仪和诊断仪将在医学临床获得更广泛的应用。
超快时间分辨光谱比稳态光谱在技术上更灵敏、更客观和更具有选择性。因此，将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学受到广泛重视，其一，应发展超快时间分辨荧光光谱技术，用于测量生物组织及生物分子的荧光衰变时间，分析癌组织分子驰豫动力学性质等，为进一步研究自体荧光法诊断恶性肿瘤提供基础数据；其二，应发展超快时间分辨漫反射（透射）光谱技术。以时域的角度测量组织的漫反射，从而间接确定组织的光学特征。这是一种全新的、适用于活体的、无损和实时的测量方法，为确知光与生物组织的相互作用，解决医学光子学中基础测量问题开辟一条新径。
（三）医学光子学成像诊断技术
发展出具有无辐射损伤、高分辨率、非侵入、实时、安全的光子学成像诊断技术，并具有经济、小型、且能监测活体组织内部处于自然状态化学成分等特点的医疗诊断设备。主要的医学光子学成像诊断技术包括：
超快时间分辨成像技术：以超短脉冲激光作为光源，根据光脉冲在组织内传播时的时间分辨特性，使用门控技术分离出漫反射脉冲中未被散射的所谓早期光，进行成像。正在研究的典型时间门有条纹照相机、克尔门、电子全息等。
散射成像技术：包括光子密度波散射层析成像、组织深度光谱测量以及复合成像等，利用红外光源，光子密度波在生物组织中的穿透深度可达几个毫米，在低散射的人脑组织中甚至可达30mm。
红外热成像：红外热成像是利用红外探测器测量人体和动物的正常与病变组织的温度差异来诊断病变及其位置，现已在医学诊断中得到广泛的应用，如乳腺肿瘤的诊断。
光学相干层析成像技术：一种非侵入式无损成像技术，并且可以与显微镜、手持探针、内窥镜、医用导管、腹腔镜等相结合使用，从而具有广阔的应用领域。而且，OCT能进行众多功能成像，如分光镜OCT、多普勒OCT、偏振OCT：也可以与众多成像技术结合使用，如荧光、双光子、二次谐波成像等技术。
荧光寿命成像：受超短光脉冲激发后，荧光团，包括自体荧光团如NADH、FAD等和外源荧光团，如有机荧光染料、荧光蛋白等，所发出荧光的寿命取决于荧光团的分子种类及其所处的微环境，如pH、离子浓度（如Ca2+、Na+等）、氧压等，因此荧光寿命的测量和成像，有助于提供生物组织的功能信息。和内窥镜结合，可用于胃癌、食道癌等疾病的早期诊断，是一种很有前途的具有高灵敏度、高特异性以及高诊断准确性的早期癌症诊断方法。
光声作用成像：利用超声场在生物组织中的优良传输特性和激光在生物组织中的选择性吸收特性,将超声定位技术和光学高灵敏度检测技术结合,以实现无损伤临床医学的结构和功能层析诊断。预期成像深度远好于目前的光学成像方法,对于较厚生物组织成像及临床应用特别具有吸引力,可为及早发现一些特殊病变提供一种无损、有效、高准确度的方法。
非线性光学成像：双光子激发荧光显微成像、二次谐波等成像技术由于具有三维高空间分辨率，对比度高、对生物组织的损伤小等优点，研究工作重点是扩展成像技术在生物医学领域的应用范围，重点解决研制小型化内窥型诊断设备所面临的相关技术问题。
人体经络的光学表征及其调控功能：已经用不少事实证明了经脉循行路线的现象，也初步显示了人体体表沿十四经脉路线存在的红外辐射轨迹。然而，至今未能用西医的形态学或生理学方法证明它的存在，也不能明晰地阐明“经络”的实质。可以利用已发展的生物医学光子学诸多成像技术为工具，研究这个具有中国特色的中医学中的重大问题。
4.医用激光治疗技术（激光医学）
强激光治疗：是当前激光医学中最成熟和最重要的领域。随着新型医用激光器的不时出现，如：钛激光、铒激光、准分子激光等，强激光治疗技术的临床用途也逐渐增多，提出一些新的问题。关于这些新型激光器及新的工作方式对人体组织的作用特点的认识还相对不足，基本没有适合国人组织特性的治疗参数。为此需加强研究激光与生物组织间的作用关系，特别是在诸多有效疗法中已获得重要应用的激光与生物组织间的作用关系；研究不同激光参数（包括波长、功率密度、能量密度与运转方式等）对不同生物组织、人体器官组织及病变组织的作用关系，取得系统的数据，同时也有必要加强新型激光器及新的工作方式的临床适应证的研究。
低强度激光治疗：非热或低强度激光辐射可作为一种辅助治疗手段，其作用机理尚不清楚。对弱激光治疗机理的认识有待于整个基础医学的提高，如充分认识细胞基因表达与调控、细胞代谢的调控、免疫反应的调控等，同时还需研究不同弱激光剂量对这些调控的影响，这才能提高弱激光治疗的针对性和疗效。针对目前临床上盲目夸大疗效、照射剂量严重混乱的局面，建议重点扶持2-3个弱激光研究中心，集中财力与人力进行弱激光的细胞生物学效应研究；弱激光生物调节作用和细胞生物学现象（基因调控和细胞凋亡）的量效关系、弱激光镇痛的分子生物学机制以及弱激光与细胞免疫（抗菌、抗毒素、抗病毒等）的关系及其机制。寻求弱激光生物刺激效应的可能机制与量效关系；规范临床治疗参数与操作等。
光动力学治疗（PDT）是当前激光医学中最具活力且发展迅速的领域。光动力疗法具备了诊断和治疗肿瘤、心脑血管病等人类重大疾病的潜力。光动力疗法在鲜红斑痣、老年性眼底黄斑病变、某些顽固性皮肤病、类风湿性关节炎等常规手段难以奏效的良性疾病的治疗研究中取得一系列进展，并结合内镜技术的发展等，其应用领域得到很大的延伸和扩展。这些都说明发展光动力疗法具有重要的社会和经济效益。应当重点资助PDT相关产品的国产化，扶持新一代国产光敏剂的开发及相应激光器的产业化，资助新一代光敏剂光动力学治疗的机理研究。作用机理、光动力疗法各要素对光动力学效应的影响、建立数学模型、新型光敏剂光动力学效应的研究，为开拓光动力疗法新的应用领域取得系统的数据。
激光美容与光子嫩肤术：利用激光或强脉冲光照射皮肤后的选择性光热解效应，即靶组织（病灶）和正常组织对光的吸收率的差别，使激光在损伤靶组织的同时避免正常组织的损伤这一原则，达到去皱、去文身、脱毛和治疗各种皮肤病或达到美容的效果。
五 结论
医学光子学及其技术的学科发展，对生命科学有重要且积极的意义。在医学领域，将为解决长期困扰人类的疑难顽疾如心血管疾病和癌症的早期诊治提供可能性，从而提高人类的生存价值和意义，其中的重大突破将起到类似X射线和CT技术在人类文明进步史上的重要推动作用，在知识经济崛起的时代还可能产生和带动一批高新技术产业。
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课题组成员：
1.谢树森：教授、博士导师，中国光学学会副理事长，福建省光学学会理事长
2.李 晖：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
3.陈 荣：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
生物光电技术范文第5篇
关键词：光电信息；功能材料；研究进展
中图分类号：TB34
新材料研制和国家科学技术与生产力发展密切相关，同时也是国家经济发展根本保障之一。在世界范围内，新材料研制是国家计划中的重点研究内容。本世纪正处于光电子时代，而光电信息功能材料不但有电子材料稳定性特点，还有光子材料先进性特点，广泛应用于电子时代，发展前景极好。
1 概述光电信息功能材料
信息科学发展进程中，材料研究作为技术发展先导，是发现与完善现代化科学规律重要基础。人们从量子论发展中得到原子中电子物理运动规律，特别是最外层的电子运动规律，最先研究的功能材料是金属，例如：不锈钢、有色金属、黑色金属和特殊钢材等，并且电子层次微观物理逐渐应用量子论。
其次，半导体材料开发和利用，电力材料的技术科学发展地位有所提高，研究功能材料是科学发现的前提保障，同时也是技术开发的物质基础，在整个科学技术领域中都有所体现。并且由于新兴起来的光纤技术，将激光技术和光纤技术结合使用，为发展信息技术奠定坚实基础。正是由于光存储和光集成技术，光电信息功能材料研究范围越来越广，走入到微观物理层次，覆盖包括无机和有机、金属和非金属、静态和非静态科学技术，将计算机应用在信息高智能存储，传输与处理方面，使得信息技术发展迅速。
2 光电信息功能材料研究重点
2.1 半导体光电材料
半导体介于绝缘体和导体之间的一种材料，半导体光电材料可将电能转化为光，将光转化为电，也可处理和扩大光电信号。21世纪上半叶至今，半导体量子和异质结构材料仍然把光电信息功能材料作为研发主要内容。
2.1.1 硅微电子材料。微电子技术基础是集成电路为主要核心的半导体器件，是一种高新电子技术。半导体光伏太阳能电池和集成电路主原材料，是新能源与信息基础。随着半导体产业和光伏产业迅速发展，我国硅材料规模迅速壮大和发展。并且，硅微电子信息功能材料与现代化信息时代相联系，其具有质量轻、可靠性高和体积小等特点。半导体硅微光电信息功能材料，可提高硅集成电路使用性能成品率，但是从成本角度分析，解决硅片直径的增大问题形成了一系列缺陷密度与均匀性变差。并且，从半导体器件特征性尺寸角度；硅集成角度来看，硅材料是未来研制方向。在锗化硅材料生长应变硅材料技术基础上，其可提高器件驱动的电流和晶体管速度，其广泛应用性可能会替代65nm以下的互补性金属氧化物的半导体电路主流技术。在硅材料技术应用的同时，人们也在研制双栅-多栅器件、高K栅介质、铜互连技术和应变沟道技术。目前，硅微电子技术难以满足庞大市场需求和信息量，需要在全新原理材料、电路技术和器件技术深入研究，例如：纳米电子技术、光计算机技术和量子信息技术。
2.1.2 量子级联的激光器材料。在通信和移动通信领域，广泛使用超晶格和量子阱材料，量子阱材料集分子束外延和量子工程为一体，打破了半导体使用限制性，真正体现出了国家纳米级量子器件的核心技术。并且其发展到现在，QCL在远红光外源、红外对抗、遥控化学和自由空间内通信等较为突出。QCL高新技术研究面也更加广阔，其中，可调谐中红外激光器在国外步入工业化阶段。
2.1.3 光子带隙功能材料。光子带隙材料常称为光子晶体，其具有介电函数、周期性变化调制材料的光子状态运行模式。根据周期性的空间排列规则和特点，光子晶体分为一维、二维与三维形式。重点分析二维光子晶体，半导体薄片堆层其可以进一步制出硅基二维光子晶体和高品质因数光子微腔含单量子点砷化镓基二维光子晶体微腔，有较广阔的应用空间。例如：借助于圈内反射可限制光电在晶体内的反应，也就是光子晶体反应，以便控制光色散；其次，光子晶体可制作出计算机芯片，计算机的运行和运算速度均有所提高。对于三维光子晶体，特别是可见光的三维光子晶体和近红外波受到一定条件限制，因此，制备工艺较难。
2.2 纳米光电功能材料
所谓纳米材料，其是粒子尺寸介于1-100纳米材料。纳米光电功能材料是将光能转化成化学能或电能一种纳米行材料，其发展前景广阔，性能好，被广泛应用于光存储、光通信、光电探测器和全光网络等方面。
尺度位于宏观物体和原子簇交接区域，纳米材料有小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应，产生点穴、光学、化学、热血和磁学特征等，其中，表面效应属于纳米光电材料重要特征之一，粒子性能决定性因素是表面原子，当表面原子数量增加到一定范围内，原子数量越多，缺陷程度就会越大，纳米光电材料活性就越高。正是由于量子尺寸影响电学性质，纳米材料才会比一般性的光电材料光催化活性高。
2.3 光折变功能材料
光折变功能材料光照条件下会吸收光子，使电荷发生转移，形成一定的空间电场，进而借助于电光效应改变折射率。这种光电材料需要低功率就可以在室温下进行光学信息处理和运算，因此有很好的发展前景。人们对光折变材料进行高密度数据的存储、空间光调制、光放大、光学图像处理和干涉测量等研究，并随着对光折变效应深入了解和发现新型材料，使得光折变材料应用范围更加广泛。
3 光电信息功能材料制备方法
光电信息功能材料根据性能与尺寸的不同要求，因此包括有很多制备方法。常见的制备方法有：高温固相反应、溅射法、Sol-gel、PCVD、CVD等。
3.1 微波反应烧结
我国通过微波辐射法合成物质有硅酸盐、氧化物、硫化物、磷酸盐、钨酸盐和硼酸盐等荧光体，利用各种物质选择光激励，从而实现了温室光谱烧孔。
3.2高温固相反应
高温固相反应是使用最广泛的制备新型固体功能材料方式，我国上海硅酸盐研究所使用提拉法技术生产出闪烁BGO晶体，欧洲核子研究所用晶体制造出正负电子撞机电磁量能器，出口总量高达千万美元，经济效益很好。
3.3 溅射法
溅射镀膜法通过直流或者是高频电场让惰性气体形成电离反应，此过程产生辉光放电离子体，其正离子与电子对靶材进行高速轰击，溅射出靶材分子和原子，从而将这两种物质沉积在基材上，形成薄膜。
3.4 CVD（热分解化学气相沉积技术）
CVD主工艺过程是借助于过载气输送反应物到反应器中，并在一定反应条件下，发生一定的化学反应，形成颗粒大小的纳米。随着反应基质粒子和纳米颗粒共同沉积到基片上，形成一层薄膜。薄膜形式有：反应气体和气体扩散吸附于生长、扩散和挥发沉底表面，这种方法可制备出氟化物、氧化物和碳化物等纳米复合型薄膜。
4 结束语
光电信息功能材料开发与研究需要通过量子物理支撑，目前其限定于光子、电子、电波和光波为主要信息载体，对研究量子物理，分析光电信息功能材料有重要作用。
参考文献：
[1]王藜蓓，陈芬，周亚训.集中光电信息功能材料的研究进展[J].新材料产业，2011（05）.
[2]周舟，陈渊，黄轶.光电信息功能材料与量子物理研究[J].科技创新与应用，2013（07）.
