PBM劑量計算器:光生物調節能量密度與穿透深度 AI模擬器

PBM劑量計算器:光生物調節能量密度與穿透深度 AI模擬器 pbm-dosage-calculator-vitaLED
vitaLED · PBM Dose Calculator v3.0

光生物調節劑量計算器

涵蓋藍光 415nm → NIR 1060nm 共 11 個 vitaLED 定義波段。輸入照射參數,即時推算皮膚表面能量密度(J/cm²)與臨床參考指標。

選定波段 · 生物效應
🔬
輸出功率Power
100mW
5 mW10,000 mW
照射距離Distance
10cm
1 cm60 cm
照射時間Duration
120s
10 s20 min
光束角度Beam Angle
60°
能量密度計算結果
等待輸入
0.00
J/cm² Energy Density
0 有效治療區間 40+ J/cm²
照射面積
0.0cm²
輻照度
0.00mW/cm²
光斑半徑
0.0cm
穿透深度
cm
照射時間
120s
波長
850nm
組織穿透深度示意
850 nm 預估穿透: 5.5 cm — 骨骼周邊
表皮層 Epidermis
真皮層 Dermis
皮下脂肪 Subcutis
肌肉 / 骨骼 Muscle & Bone
臨床應用劑量對照
適應症 / 應用建議劑量狀態

⚠ 本計算器依 vitaLED 波段定義設計,僅供學術研究與產品開發參考,不構成醫療診斷或治療建議。
劑量計算採理想均勻光束幾何模型;實際效果受組織色素、水含量、設備輸出特性及個體差異影響。
臨床應用請諮詢具備 PBM 資格之醫療專業人員。

PBM 劑量學與光學傳遞原理

光生物調節(Photobiomodulation, PBM)的核心在於劑量(Dosage)的精準控制。當特定波長的光線與組織相互作用時,光子的吸收與散射決定了治療深度與粒線體的活化程度。本計算器旨在協助研究者精確模擬能量傳遞參數。

01

波長與穿透深度 (Wavelength)

波長是決定 PBM 效應的首要因素。415nm 藍光主要作用於表皮層,常用於表面殺菌;而 660nm 紅光與 850nm 近紅外光則位於「生物光學窗口」(Biological Optical Window),具有極佳的穿透能力,能深入真皮層甚至肌肉組織,活化細胞色素C氧化酶。

02

能量密度與倒數定律

能量密度(Fluence)是單位面積累積的功(J/cm²)。在臨床實驗中,過低可能無效,過高則可能產生熱損傷。此外,根據平方反比定律,光源與目標物之間的距離每增加一倍,輻照強度會下降至四分之一,這是計算精準劑量時必須考量的距離補償。

03

功率密度 (Irradiance)

功率密度(mW/cm²)決定了光子的傳遞速率。高功率密度能在短時間內達到目標能量,但可能引起組織溫度升高。本工具協助計算平均功率,特別是針對高功率 LED 模組,確保在活化細胞信號傳遞路徑的同時,維持熱平衡的安全性。

04

時間、距離與熱效應

照射時間並非越長越好。PBM 遵循雙相劑量效應(Biphasic Dose Response),即所謂的 Arndt-Schulz 法則。透過本模擬工具,使用者可以動態調整時間與距離參數,預估熱累積趨勢,這對於設計醫療級光療設備與實驗方案至關重要。

技術支援與常見問題

使用者應根據光源的實際峰值波長(Peak Wavelength)進行選擇。本工具提供從 415nm 到 1060nm 的 11 個關鍵波段,不同波長對生物組織的穿透深度與粒線體吸收率不同,請參考頁面中的「穿透深度示意圖」進行初步判斷。

功率密度(Irradiance)是指單位面積上的即時光強度;而能量密度(Fluence)則是功率密度與照射時間的乘積(J/cm² = W/cm² × sec)。在光生物調節中,劑量的精準控制通常是指最終累積的能量密度。

穿透深度數值是基於特定組織光學模型與模擬數據(如 Monte Carlo 模擬)之估計值。實際穿透效果會受皮膚含水量、黑色素沉著度及皮下脂肪厚度等個體生理差異影響,計算結果僅供科研參考。

若為脈衝(Pulsed)模式,請輸入「平均輸出功率」而非峰值功率。平均功率計算方式為:峰值功率 × 佔空比(Duty Cycle)。

本 PBM 劑量計算器提供之模擬結果僅供學術研究與初步開發參考,不構成任何醫療建議或臨床處方。實際應用時,應以專業量測儀器之實測數值為準。vitaLED 汎得光電不對因使用本工具而產生的任何直接或間接損失負法律責任。