Nebezpečí laserů lze rozdělit do dvou obecných kategorií – nebezpečí související s paprskem pro oči a kůži a nebezpečí nesouvisející s paprskem, jako je elektrické a chemické nebezpečí.

Nebezpečí související s paprskem

Nesprávně používaná laserová zařízení jsou potenciálně nebezpečná. Účinky se mohou pohybovat od mírných popálenin kůže až po nevratné poškození kůže a očí. Biologická poškození způsobená lasery vznikají tepelnými, akustickými a fotochemickými procesy.

Termické účinky jsou způsobeny zvýšením teploty po absorpci laserové energie. Závažnost poškození závisí na několika faktorech, včetně délky expozice, vlnové délky paprsku, energie paprsku a oblasti a typu tkáně vystavené paprsku.

Akustické účinky jsou výsledkem mechanické rázové vlny, která se šíří tkání a nakonec ji poškodí. K tomu dochází, když laserový paprsek způsobí lokalizované odpaření tkáně, což vyvolá rázovou vlnu analogickou vlnění vody při vhození kamene do rybníka.

Působení paprsku může také způsobit fotochemické účinky při interakci fotonů s buňkami tkáně. Změna buněčného chemismu může mít za následek poškození nebo změnu tkáně. Fotochemické účinky značně závisí na vlnové délce. Tabulka 2 shrnuje pravděpodobné biologické účinky vystavení očí a kůže různým vlnovým délkám.

Fotobiologická
Spektrální oblast		 Oko Kůže

Ultraviolet C

(200 nm -. 280 nm)

Fotokeratitida

Erytém (spálení)
Rakovina kůže
Zrychlené stárnutí kůže

Ultraviolet B

(280 nm – 315 nm)

Fotokeratitida

Zvýšená pigmentace

Ultraviolet A

(315 nm -. 400 nm)

Fotochemická katarakta

Ztmavnutí pigmentu
Popálení kůže

Viditelné

(400 nm -. 780 nm)

Fotochemické a tepelné poškození sítnice

Ztmavnutí pigmentu
Fotosenzitivní reakce
Popálení kůže

Infračervené A

(780 nm -. 1400 nm)

Katarakta a popálení sítnice

Popálení kůže

Infračervené záření B

(1.4 mm – 3,0 mm)

Popálení rohovky, vodní vzplanutí, katarakta

Popálení kůže

Infračervené záření C

(3.0 mm – 1000 mm)

Pouze popálení rohovky

Popálení kůže

Typy expozice paprskem (nahoře)

Expozice laserovým paprskem není omezena na přímou expozici paprskem. Zejména u vysoce výkonných laserů může být expozice odrazům paprsku stejně škodlivá jako expozice primárnímu paprsku.

Intrapaprsková expozice znamená, že oko nebo kůže jsou vystaveny přímému působení celého laserového paprsku nebo jeho části. Oko nebo kůže jsou vystaveny plnému možnému ozáření nebo záření.

Specifické odrazy od zrcadlových povrchů mohou být téměř stejně škodlivé jako vystavení přímému paprsku, zejména pokud je povrch plochý. Zakřivené zrcadlové povrchy rozšíří paprsek tak, že vystavené oko nebo kůže sice neabsorbuje plný dopad paprsku, ale je zde větší plocha pro možné ozáření.

Difuzní povrch je povrch, který odráží laserový paprsek v mnoha směrech. Zrcadlové povrchy, které nejsou zcela rovné, například šperky nebo kovové nástroje, mohou způsobit difúzní odrazy paprsku. Tyto odrazy nepřenášejí plný výkon nebo energii primárního paprsku, ale přesto mohou být škodlivé, zejména u vysoce výkonných laserů. Difuzní odrazy od laserů třídy 4 mohou iniciovat požár.

Zda je povrch difuzním nebo zrcadlovým reflektorem, závisí na vlnové délce paprsku. Povrch, který by byl difuzním reflektorem pro viditelný laser, může být zrcadlovým reflektorem pro infračervený laserový paprsek.

Oko (nahoře)

Hlavním nebezpečím laserového světla je nebezpečí vyplývající z paprsků vnikajících do oka. Oko je orgán nejcitlivější na světlo. Stejně jako lze lupou zaostřit sluneční paprsek a spálit dřevo, čočka v lidském oku zaostří laserový paprsek do malého bodu, než může spálit sítnici. Laserový paprsek s nízkou divergencí vstupující do oka lze zaostřit až na oblast o průměru 10 až 20 mikrometrů.

Zákony termodynamiky neomezují výkon laserů. Druhý zákon říká, že teplota povrchu ohřátého paprskem z tepelného zdroje záření nemůže překročit teplotu zdrojového paprsku. Laser je netepelný zdroj a je schopen generovat teploty mnohem vyšší, než je jeho vlastní teplota. Laser o výkonu 30 mW pracující při pokojové teplotě je schopen vyprodukovat dostatek energie (při zaostření) k okamžitému propálení papíru.

Podle zákona zachování energie se hustota energie (míra energie na jednotku plochy) laserového paprsku zvyšuje se zmenšující se velikostí skvrny. To znamená, že energii laserového paprsku lze zaostřením oka zesílit až 100 000krát. Pokud je intenzita záření vstupujícího do oka 1 mW/cm2, bude intenzita záření na sítnici 100 W/cm2. Proto i laser o nízkém výkonu v řádu miliwattů může způsobit popálení, pokud je zaměřen přímo na sítnici.

NIKDY nemiřte laserem na něčí oči bez ohledu na to, jak nízký je výkon laseru.

Struktura oka (nahoře)

Poškození oka závisí na vlnové délce paprsku. Pro pochopení možných účinků na zdraví je důležité porozumět funkcím hlavních částí lidského oka.

Rohovka je průhledná vrstva tkáně pokrývající oko. Poškození vnější rohovky může být nepříjemné (jako pocit zrnění) nebo bolestivé, ale obvykle se rychle zahojí. Poškození hlubších vrstev rohovky může způsobit trvalé poškození.

Příčný řez lidským okem

Čočka zaostřuje světlo a vytváří obraz na sítnici. Časem se čočka stává méně poddajnou, což ztěžuje zaostřování na blízké předměty. S věkem se čočka také zakaluje a nakonec se zakalí. Tomu se říká šedý zákal. U každé čočky se nakonec katarakta vyvine.

Část oka, která zajišťuje nejostřejší vidění, je fovea centralis (nazývaná také macula lutea). Jedná se o relativně malou oblast sítnice (3 až 4 %), která zajišťuje nejpodrobnější a nejostřejší vidění a také vnímání barev. Proto se oči pohybují, když čtete nebo když se na něco díváte; pro detailní vnímání musí být obraz zaostřen na foveu. Zbytek sítnice dokáže vnímat světlo a pohyb, ale ne detailní obrazy (periferní vidění).

Pokud dojde k popálení fovey laserem, většina jemného (čtecího a pracovního) vidění může být během okamžiku ztracena. Pokud dojde k popálení laserem v periferním vidění, může mít na jemné vidění malý nebo žádný vliv. Opakované popálení sítnice může vést ke slepotě.

Oko má naštěstí sebeobranný mechanismus – mrkací nebo averzivní reakci. Když do oka dopadne jasné světlo, má oko tendenci během čtvrt sekundy mrknout nebo se odvrátit od zdroje světla (averze). To může oko ochránit před poškozením, pokud se jedná o lasery s nižším výkonem, ale nemůže pomoci, pokud se jedná o lasery s vyšším výkonem. U laserů s vysokým výkonem může k poškození dojít za dobu kratší než čtvrt sekundy.

Mezi příznaky popálení oka laserem patří bolest hlavy krátce po expozici, nadměrné slzení očí a náhlý výskyt plováků ve vidění. Floatery jsou takové vířivé deformace, které se náhodně objevují v normálním vidění nejčastěji po mrknutí nebo když jsou oči několik sekund zavřené. Floatery jsou způsobeny odumřelými buněčnými tkáněmi, které se oddělují od sítnice a cévnatky a vznášejí se ve sklivci. Oftalmologové často odmítají drobná poranění laserem jako floatery vzhledem k velmi obtížné detekci drobných poranění sítnice. Drobné popáleniny rohovky způsobují pocit zrnitosti, jako by v oku byl písek.

Několik faktorů určuje stupeň poškození oka laserovým světlem:

  • velikost zornice – Zmenšení průměru zornice snižuje množství celkové energie dodané na povrch sítnice. Velikost zornice se pohybuje od průměru 2 mm na jasném slunci až po průměr 8 mm ve tmě (noční vidění).

  • stupeň pigmentace – Více pigmentu (melaninu) má za následek větší absorpci tepla.

  • velikost obrazu sítnice – Čím větší velikost, tím větší poškození, protože k poškození je třeba dosáhnout teplotní rovnováhy. Rychlost vytvoření rovnováhy je určena velikostí obrazu.

  • délka trvání impulzu – Čím kratší je doba (ns versus ms), tím větší je šance na poškození.

  • rychlost opakování impulzu – Čím rychlejší je rychlost, tím menší je šance na odvedení tepla a zotavení.

  • vlnová délka – určuje, kde se energie ukládá a kolik jí projde očními médii.

Místo absorpce v oku v závislosti na vlnové délce (nahoře)

Vlnová délka určuje, kde se energie laseru v oku absorbuje.

Zdroj: Sliney & Wolbarsht, Safety with Lasers and Other Optical Sources, Plenum Press, 1980

Lasery ve viditelné a blízké infračervené oblasti spektra mají největší potenciál pro poškození sítnice, protože rohovka a čočka jsou pro tyto vlnové délky průhledné a čočka může soustředit laserovou energii na sítnici. K maximální absorpci laserové energie na sítnici dochází v rozmezí 400-550 nm. V tomto rozsahu pracují argonové a YAG lasery, které jsou z hlediska poranění oka nejnebezpečnější. Vlnová délka menší než 550 nm může způsobit fotochemické poškození podobné spálení sluncem. Fotochemické účinky jsou kumulativní a vznikají v důsledku dlouhého působení rozptýleného nebo rozptýleného světla (více než 10 sekund). Tabulka 3 shrnuje nejpravděpodobnější účinky nadměrné expozice různým běžně používaným laserům.

Kůže (nahoře)

Lasery mohou poškodit kůži prostřednictvím fotochemických nebo tepelných popálenin. V závislosti na vlnové délce může paprsek proniknout jak epidermis, tak dermis. Epidermis je nejsvrchnější živá vrstva kůže. Dálkové a střední ultrafialové záření (aktinické UV záření) je absorbováno epidermis. Při krátkodobém působení těchto paprsků může dojít ke spálení (zarudnutí a tvorbě puchýřů). Vystavení UV záření je také spojeno se zvýšeným rizikem vzniku rakoviny kůže a předčasného stárnutí kůže (vrásky atd.).

Termické popáleniny kůže jsou vzácné. Obvykle vyžadují vystavení paprskům o vysoké energii po delší dobu. S termickými popáleninami jsou nejčastěji spojovány lasery na bázi oxidu uhličitého a jiné infračervené lasery, protože tento rozsah vlnových délek může pronikat hluboko do kožní tkáně. Výsledná popálenina může být prvního stupně (zarudnutí), druhého stupně (puchýře) nebo třetího stupně (zuhelnatění).

Někteří jedinci jsou fotosenzitivní nebo mohou užívat léky na předpis, které fotosenzitivitu vyvolávají. Zvláštní pozornost je třeba věnovat účinku těchto (předepsaných) léků, včetně některých antibiotik a fungicidů, na jedince užívajícího léky a pracujícího s lasery nebo v jejich blízkosti.

Nebezpečí nesouvisející s paprskem (nahoře)

Kromě nebezpečí přímo spojených s vystavením paprsku mohou vedlejší nebezpečí představovat stlačené plynové lahve, kryogenní a toxické materiály, ionizující záření a úraz elektrickým proudem.

Nebezpečí elektrického proudu (nahoře)

Používání laserů nebo laserových systémů může představovat nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Může k němu dojít v důsledku kontaktu s odkrytými vodiči pro využití elektrické energie, ovládání zařízení a napájení pracujícími s potenciálem 50 V nebo vyšším. K těmto expozicím může dojít při nastavování nebo instalaci, údržbě a servisu laseru, kdy jsou často odstraňovány ochranné kryty zařízení, aby byl umožněn přístup k aktivním součástem, jak to tyto činnosti vyžadují. Účinek se může pohybovat od drobného brnění až po vážné zranění nebo smrt. Ochrana před náhodným kontaktem s vodiči pod napětím pomocí bariérového systému je základní metodikou prevence úrazu elektrickým proudem.

Další požadavky na elektrickou bezpečnost jsou na laserová zařízení, systémy a osoby, které s nimi pracují, kladeny federálním úřadem pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci OSHA, Národním elektrickým kodexem a souvisejícími státními a místními předpisy. Osoby, které opravují nebo udržují lasery, mohou vyžadovat specializované školení pracovních postupů souvisejících s elektrickou bezpečností. Pro kontrolu elektrické bezpečnosti a/nebo požadované školení kontaktujte univerzitního bezpečnostního inženýra na čísle 258-5294.

Dalším zvláštním nebezpečím je, že vysokonapěťové elektrické zdroje a kondenzátory pro lasery jsou často umístěny v blízkosti chladicích vodních čerpadel, vedení, filtrů atd. V případě rozlití nebo prasknutí hadice může dojít k mimořádně nebezpečné situaci. V době vysoké vlhkosti vzduchu může nadměrné chlazení vést ke kondenzaci, která může mít podobné následky. Na Princetonské univerzitě došlo k potenciálně smrtelné nehodě, když postgraduální student otevřel laser, aby otřel kondenzát z trubice.

Následující doporučení pro prevenci úrazu elektrickým proudem pro lasery všech klasifikací:

  • Všechna zařízení by měla být instalována v souladu s OSHA a národními elektrickými předpisy.
  • Veškerá elektrická zařízení by měla být ošetřována, jako by byla „pod napětím“.
  • Je třeba se vyhnout práci s obvody pod napětím nebo v jejich blízkosti. Kdykoli je to možné, odpojte zařízení ze zásuvky, než na něm začnete pracovat.
  • Při nutnosti práce na elektrickém zařízení pod napětím, zejména po běžné pracovní době nebo v odlehlých oblastech, by se měl používat „buddy systém“. V ideálním případě by tato osoba měla mít znalosti první pomoci a resuscitace.
  • Při práci na elektrickém zařízení by se neměly nosit prsteny a kovové náramky na hodinkách, ani by se neměla používat kovová pera, tužky nebo pravítka.
  • Na elektrických obvodech pod napětím by se mělo pracovat jednou rukou, pokud je to možné.
  • Při práci na elektrickém zařízení by se mělo používat pouze nářadí s izolovanými rukojeťmi.
  • Elektrické zařízení, které při dotyku vyvolá sebemenší pocit proudu, by mělo být před dalším použitím vyřazeno z provozu, označeno a opraveno.
  • Při práci s vysokým napětím považujte podlahu za vodivou a uzemněnou, pokud nestojíte na vhodně izolované suché rohoži běžně používané pro elektrické práce.
  • Na elektrickém zařízení pod napětím by se nemělo pracovat, pokud člověk stojí na mokré podlaze nebo pokud má mokré či zpocené ruce, nohy nebo tělo.
  • Nevykonávat nebezpečné činnosti, pokud je člověk skutečně unavený, emočně vystresovaný nebo pod vlivem léků, které otupují nebo zpomalují duševní a reflexní pochody.
  • Při práci s pevně připojenými zařízeními dodržovat postupy lockout/tagout.

By: adminPosted on

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.