Laserové technologie v praxi II. Úvodní přednáška Bezpečnost práce s lasery Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011
Bezpečnost práce s lasery
rentgenové záření
slunce; umělé zdroje
ultrafialové záření
infračervené (tepelné) záření milimetrové vlny
radar, mikrovlnné trouby, spoje, družice, přenos dat
centimetrové vlny
televize, mobilní telefony
decimetrové vlny
VKV (FM) rozhlas
metrové vlny
krátkovlnný rozhlas; vysokofrekvenční ohřev
desetimetrové až stometrové vlny
AM rozhlas
střední a dlouhé rozhlasové vlny
speciální komunikace, geofyzikální průzkum
velmi dlouhé vlny (VDV)
Elektromagnetické záření
viditelné záření
Neionizující do 10 km Optické do 1 mm , radiové vlny do 10 km
všude
Rychlé částice
záření γ
diagnostika, terapie, stopování pomocí radioizotopů
Ionizující do 100 nm Nad 1015 Hz
korpuskulární α, β; kosmické záření – protony, mezony; (radioaktivní rozpad; urychlené ionty a elektrony; rychlé neutrony)
300 GHz (1 mm) – hranice mezi optickým zářením a radiovými vlnami 30 kHz (10 km) – hranice mezi neionizujícím zářením a ELMG polem Od 100 MHz se začíná projevovat indukce ELMG pole v těle, od 100 kHz převažuje nad ohřevem tkání (Luděk Pekárek, Lukáš Jelínek – odkazy)
indukční pece, lokomotivy,
pole s frekvencemi vyššími než 10 kHz nízkofrekvenční pole (50 Hz – 10 kHz)
rozvod elektrické energie, domácí spotřebiče
elektrická a magnetická pole s frekvencí energetické sítě
tramvaje, metro
velmi pomalu proměnná pole
geomagnetické pole, atmosférická elektřina, elektrolýza
statické elektrické a magnetické pole
50 Hz
0 Hz
Elektrické a magnetické pole
slaboproudá zařízení, televizní a vakuové počítačové monitory
Druhy interakcí s živou tkání Mechanismus působení
Druh záření nebo pole
Riziko poškození zdraví
Změny struktury molekul a chemické procesy spouštěné absorpcí kvant záření (netepelné působení)
ultrafialové záření: viditelné záření:
onemocnění kůže a povrchu oka, zánět spojivek snížení citlivosti sítnice oka, porušení barvocitu
Zrychlení neuspořádaného pohybu molekul při absorpci záření (tepelné působení)
viditelné a infračervené záření; radiofrekvenční záření s frekvencí vyšší než 100 kHz
tepelné poškození sítnice oka, zákal oční čočky přehřátí těla nebo jeho části, popálení
Stimulace nervové soustavy indukovaným elektrickým proudem (netepelné působení)
elektrické a magnetické pole a elektromagnetické záření s frekvencí nižší než 10 MHz
porušení srdečního rytmu ovlivnění funkce mozku
Bezpečnost práce s lasery
OCHRANA ZDRAVÍ ZAMĚSTNANCŮ PŘED NEPŘÍZNIVÝMI ÚČINKY OPTICKÉHO ZÁŘENÍ §8 (K § 35 a 36 zákona č. 258/2000 Sb.) (1) Optickým zářením se pro účely tohoto nařízení rozumí záření z umělých zdrojů ve frekvenční oblasti od 3 . 1011 Hz do 1,7 . 1015 Hz, odpovídající vlnovým délkám od 100 nm do 1 mm, jehož spektrum se dělí na: a) ultrafialové záření v rozsahu vlnových délek od 100 nm do 400 nm, které se dále dělí na 1. ultrafialové záření UVA odpovídající vlnovým délkám od 315 nm do 400 nm, 2. ultrafialové záření UVB odpovídající vlnovým délkám od 280 nm do 315 nm a 3. ultrafialové záření UVC odpovídající vlnovým délkám od 100 nm do 280 nm, b) viditelné záření v rozsahu vlnových délek od 380 nm do 780 nm c) infračervené záření v rozsahu vlnových délek od 780 nm do 1 mm.
Bezpečnost práce s lasery
Ohrožení oka
Dělení laserů do bezpečnostních tříd
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery I. třídy : lasery všech vlnových délek, jejichž doba emise záření a maximální výkon nepřekročí limity , dané zákonem nebo Všechny laserové systémy se zcela zakrytou dráhou svazku a pracovní plochu, kryty, dveře a víka jsou zabezpečena proti neoprávněnému otevření během činnosti laseru. Ki(400 nm) = 330
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery II. třídy : kontinuální lasery viditelných vlnových délek, jejichž doba emise záření a maximální výkon nepřekročí limity , dané zákonem ( t > 0,25 s, P < 1 mW) Oko se ubrání přirozenými reflexy, hustota výkonu 300 W.cm-2 je 30 x silnější než polední slunce. Laser II M: svazek s velkým průměrem nebo divergencí, nebezpečí při použití optiky (doporučuje se použít brýle)
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery IIIa. třídy : kontinuální lasery všech vlnových délek, jejichž doba emise záření a maximální výkon nepřekročí limity , dané zákonem (5 mW) a plošná hustota výkonu po fokusaci je menší než 2,5 .10-3 W.cm-2. Oko není poškozeno, pokud okamžitě reaguje, zákaz pozorování svazku spojnou optikou. (zelené ukazovátko 532 nm, made in China), ochranné brýle doporučeny
Bod t = 0,25 s a S = 25 W/m2 – hranice mezi IIIa a IIIb třídou Obr. 5
Nejvyšší přípustná hustota zářivého toku pro přímý pohled do svazku
106
S / W.m-2
105 104 103 102 101
25 W / m2 0,25 s
100 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101
t/s doba expozice v sekundách
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery IIIb. třídy : kontinuální lasery všech vlnových délek, jejichž doba emise záření a maximální výkon nepřekročí limity , dané zákonem (cca 5 -500 mW) nebo plošná hustota energie do 2,5 .10-2 J.cm-2 Poškozují tkáň při přímém vystavení, difusní odraz není nebezpečný.
Brýle povinné !
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery IIIb. třídy :
Dělení laserů do bezpečnostních tříd Lasery IV. třídy : všechny lasery s výkonem od 500 mW nebo energií nad 10 J.cm-2 jejichž difusní odraz poškodí živou tkáň.
Druhy interakcí s živou tkání
Druhy interakcí s živou tkání 1) Fotochemické a biostimulační Při protizánětlivém účinku nízkovýkonný laser aktivuje přirozené reparační procesy, kterými organismus reaguje na probíhající zánět. Zvyšuje se chemotaktická aktivita buněk (lymfocytů, monocytů, fibroblastů a polymorfonukleárních buněk), které se na protizánětlivé reakci organismu podílí. Stimulační efekt aktivuje enzymy dýchacího řetězce v mitochondriích. Enzymy se účastní oxidační reakce jejímž výsledkem je tvorba ATP. Zvýšená koncentrace ATP, ADP a AMP, při laserem navozeném stimulačním efektu, vede k replikaci mitochondriální DNA. Výsledkem je urychlená epitelizace postižené tkáně a stimulace tvorby kolagenu. Dalším z důsledků působení nízkovýkonného laseru je zvýšená mikrocirkulace v ozářeném organismu, k čemuž dochází díky zvýšenému tkáňovému metabolismu. Podpořena je proliferace fibroblastů a tvorba kolagenových vláken, které se orientují paralelně a vytváří jizvu. Jedna z reakcí při analgetickém účinku je uvolnění endogenních opiátů. Ty se pak navážou na opiátové receptory nociceptivního systému.
Druhy interakcí s živou tkání 2) Fotodynamická terapie – odstranění nežádoucích novotvarů (nejčastěji do hloubky 1 cm, ale i vnitřní orgány)
Výběr ochranný brýlí podle pracovního režimu a) kontinuální D
puls > 0,2 s
b) Pulsní I
puls od 1 µs do 0,25 s
c) Obří pulsní režim R
puls od 1 µs do 1 ns
d) Ultrakrátké pulsy M
puls < 1 ns
