組織光傳輸視覺模擬器 v13
365–1100 nm 全波段｜側視四層組織中的吸收與散射、波長穿透深度光譜
① 單色光（LED 窄頻）：彈性散射與吸收不改變波長，所以色相不變，只有亮度下降、看起來變暗；皮膚外觀會因回射率不同而偏亮或偏暗（例如藍光多被黑色素與血紅素吸收，皮膚看起來暗，紅光回射多、較亮）。
② 寬頻／白光：各波長被吸收的程度不同，光越深顏色越偏紅橘（藍綠光被黑色素、血紅素先吸收掉），這就是手電筒貼著手指時透出紅光的原因；皮膚本身的顏色也是回射光譜造成的。
③ 未涵蓋：365–405 nm 紫外／紫光可激發組織自體螢光（膠原、彈性蛋白偏藍綠，卟啉偏紅橘），會產生與入射光不同的顏色，本模型不模擬螢光與拉曼。紫外與近紅外（>700 nm）肉眼看不到，以假色示意。
365–400 UVA：紫外光吸收與淺層作用｜400–500 紫／藍：強烈的波長依賴吸收與散射｜500–600 綠／黃：血紅素吸收特徵明顯｜600–700 紅：吸收快速下降、穿透增加｜700–900 遠紅／近紅外：常用近紅外比較區｜900–1100 近紅外水吸收區：水吸收（約 970 nm 峰）使深度回落。實際穿透還受血液、脂質、散射與組織結構影響，並非整段都同等穿透。
資料來源與可信度：血紅素（氧合／去氧）、水、黑色素與皮膚背景吸收，是依公開文獻的光譜趨勢（例如 Prahl 整理的血紅素莫耳消光係數、純水吸收光譜、Jacques 的皮膚光學近似）手動取錨點後插值，單位換算為 mm⁻¹，並未逐點對照原始資料表，屬教學近似而非驗證過的人體組織係數。各層 μs'、層厚與血液分布（均勻、線性體積分率）為模型假設。可信度大致為：500–900 nm 中等；400–500 與 900–1000 nm 中低；365–400 與 1000–1100 nm 低（紫外的蛋白／核酸吸收、長波的血紅素與脂質資料不足）。需要工程用途時，請使用「自訂模型」貼上自己的數據。
組織光傳輸模擬器：解析 LED 波長在不同組織層的穿透與光能分布
光線進入生物組織後，並非沿著直線持續前進。不同波長的光會受到組織吸收、散射、含水率、血液體積分率及其他光學特性的影響，形成不同的傳輸路徑與能量分布。 組織光傳輸模擬器以分層組織模型為基礎，將 LED 波長、入射條件與組織光學參數整合，視覺化呈現光線在表皮、真皮、皮下脂肪及肌肉等層次中的傳輸情境。
使用者可以調整波長、入射角度、輻照度與組織參數，並透過雙波長比較、光子行走動畫、光能密度熱圖及穿透深度光譜分析，理解不同光源條件下的模型差異，作為特殊波長 LED、生物光學研究與光照應用評估的輔助工具。
為什麼需要組織光傳輸模擬？
LED 光源的波長不同，與組織內部光學成分的交互作用也不同。即使在相同入射輻照度下，不同波長仍可能產生不同的吸收、散射及深度方向光能分布。因此，單純以 LED 的中心波長或輸出功率，並不足以完整描述光線進入組織後的傳輸情況。
波長影響光學交互作用
不同波長與組織中的水分、血液、黑色素及其他成分具有不同的吸收特性，影響模型中的光能衰減與分布。
散射改變光線傳輸路徑
組織內部的散射會使光線偏離原始方向，影響光能在不同深度及橫向區域的分布。
組織層次具有不同特性
表皮、真皮、皮下脂肪及肌肉的組成與光學參數不同，必須分層分析，才能呈現更具層次的傳輸情境。
相同光源條件不代表相同結果
改變入射角度、組織含水率、血液體積分率或血氧飽和度，都可能改變模型預測的光能分布。
四層組織結構與光傳輸分析
本模擬器將組織簡化為四個主要層次，讓使用者觀察光線由表面向深層傳輸時，光能密度與衰減情況的變化。
模型考慮黑色素等吸收相關參數，觀察不同波長進入組織表面後的初始衰減情況。
透過血液體積分率、血氧飽和度及組織光學係數等參數，呈現真皮層的模型光能分布。
以獨立組織層次呈現光線向深部傳輸時的吸收與散射影響。
觀察光線進入深層組織後的相對光能密度與模型衰減情況。
分析重點：模擬器不只呈現光線是否到達某一深度，也將各組織層的相對光能密度與吸收分布納入觀察，讓不同波長與參數組合可以進行比較。
支援多波段 LED 光源分析
模擬器提供 365–1100 nm 的波長選擇範圍，涵蓋紫外光、紫光、藍光、綠光、黃光、紅光、遠紅光及近紅外光等區域。使用者可以依照研究需求選擇波長，觀察光譜位置改變後的模型傳輸差異。
波長選擇涵蓋汎得光電特殊波長 LED 的主要產品規格區間，並搭配研究參考波長，方便使用者從實際 LED 規格與光學研究角度進行情境分析。產品規格波段與研究參考波長應分別辨識，不代表每一個波長都屬於現有產品規格。
核心模擬功能與分析指標
雙波長比較模式
同時設定 A、B 兩組波長與條件，對照兩種光源在組織內部的光能分布及穿透深度差異。
光子行走動畫
以視覺化動畫呈現光線在分層組織中的前進、散射與衰減情境，協助理解光傳輸路徑。
組織光能密度熱圖
透過 Canvas 熱圖呈現不同深度及橫向位置的相對光能分布，觀察光能集中與衰減區域。
穿透深度與衰減曲線
分析中心軸光強度隨深度的變化，並計算模型中的 1/e 穿透深度及 10% 深度。
穿透深度光譜分析
比較不同波長對應的模型穿透深度，觀察光學參數與波長變化造成的差異。
各層光能與吸收分析
呈現不同組織層的相對光能密度及模型估算吸收占比，協助理解能量在組織中的分布。
可調整組織參數，建立不同模擬情境
光傳輸結果不只受到 LED 波長影響，也與光源入射條件及組織本身的光學特性有關。模擬器提供多項參數調整功能，讓使用者建立不同條件下的比較情境。
光源輸入條件
可調整 LED 波長、入射角度與入射輻照度，分析光源條件改變後的模型結果。
組織生理相關參數
可調整含水率、血液體積分率、血氧飽和度及黑色素相關參數，觀察組織條件對光衰減的影響。
教學預設模型
使用內建的教學情境快速觀察不同波長與組織層次的變化，適合初步了解模擬邏輯。
參數調整與自訂係數
可切換參數調整模式，或透過自訂係數表輸入不同波長與四層組織的吸收、散射相關係數。
從光源輸入到組織光學分析
透過以下步驟，建立一組可觀察、可比較的組織光傳輸模擬情境。
適用研究與應用方向
特殊波長 LED 光源評估
比較不同 LED 波長在指定組織模型下的光傳輸差異，作為光源選擇與初步評估的參考。
生物光學教學與研究
以分層模型與動畫方式理解吸收、散射、光能衰減及深度分布等概念。
光照條件情境比較
透過入射角度、輻照度及組織參數調整，觀察不同條件下的模型輸出變化。
光學參數敏感度觀察
利用自訂係數與參數調整模式，分析不同光學條件對模擬結果的影響。
模擬模型的使用範圍與限制
本工具定位為組織光傳輸的互動式教學與情境模擬工具，透過簡化的分層組織模型及光學參數，呈現不同波長與條件下的相對變化。
模擬畫面中的光子行走動畫屬於視覺化示意，並非完整 Monte Carlo 光傳輸計算。模型結果會受到輸入參數、預設係數與模型假設影響，不應直接視為實際人體組織的測量值、臨床穿透深度或治療效果。若用於研究或工程設計，應以適當的實測光學資料、文獻參數及實驗驗證進一步確認。
組織光傳輸模擬器常見問題
1. 什麼是組織光傳輸模擬器？
組織光傳輸模擬器是一種利用組織光學參數與分層模型，分析光線進入組織後吸收、散射及深度方向光能分布的互動工具。本工具可比較不同 LED 波長與入射條件下的模型結果。
2. 模擬器支援哪些 LED 波長？
波長選擇範圍為 365–1100 nm，涵蓋紫外光、紫光、藍光、綠光、黃光、紅光、遠紅光及近紅外光區域，並包含汎得光電特殊波長 LED 的主要規格區間與研究參考波長。
3. 為什麼不同波長的組織穿透深度會不同？
不同波長與組織內部水分、血液、黑色素及其他成分的交互作用不同，吸收與散射特性也會改變。因此，在相同入射條件下，不同波長仍可能呈現不同的光能衰減與深度分布。
4. 什麼是 1/e 穿透深度與 10% 深度？
1/e 穿透深度是模型中光強度衰減至參考值約 36.8% 時對應的深度；10% 深度則是模型光強度衰減至參考值 10% 時對應的深度。兩者是描述深度方向衰減的不同指標，並不代表所有組織或實際人體都具有固定的穿透深度。
5. 雙波長比較模式可以分析什麼？
雙波長比較模式可以同時設定 A、B 兩組波長與相關條件，觀察兩組光源在分層組織中的熱圖、光能密度、衰減曲線及穿透深度差異，適合進行波長情境比較。
6. 可以自行輸入組織光學係數嗎？
可以。工具提供自訂係數表模式，可依波長輸入四層組織的吸收係數與約化散射係數，建立自訂的模型情境。輸入數據的來源、單位與適用條件，應由使用者自行確認。
7. 模擬結果是否等於實際人體的光穿透深度？
不等於。本工具使用簡化模型呈現光傳輸情境，結果受到預設參數、輸入係數及模型假設影響。若需要實際人體或特定組織的穿透深度，仍須依研究條件採用適當的實測資料與實驗驗證。
8. 光子行走動畫是否代表真正的 Monte Carlo 模擬？
不是。動畫主要用於示意光線在組織中的前進、散射與衰減概念，並非完整的 Monte Carlo 光傳輸演算法。應將動畫視為視覺化輔助，而非精確的光子統計計算結果。