Lasereiden aiheuttamat vaarat voidaan jakaa kahteen yleiseen luokkaan – säteeseen liittyviin silmiin ja ihoon kohdistuviin vaaratekijöihin ja muihin kuin säteeseen liittyviin vaaratekijöihin, kuten sähköisiin ja kemiallisiin vaaroihin.

Säteen liittyvät vaarat

Väärin käytetyt laserlaitteet ovat mahdollisesti vaarallisia. Vaikutukset voivat vaihdella lievistä ihon palovammoista ihon ja silmien peruuttamattomiin vammoihin. Lasereiden aiheuttamat biologiset vauriot syntyvät lämpö-, akustisten ja fotokemiallisten prosessien kautta.

Lämpövaikutukset johtuvat lämpötilan noususta laser-energian absorboitumisen seurauksena. Vaurion vakavuus riippuu useista tekijöistä, kuten altistuksen kestosta, säteen aallonpituudesta, säteen energiasta sekä säteelle altistuvan kudoksen pinta-alasta ja tyypistä.

Akustiset vaikutukset johtuvat kudoksen läpi etenevästä mekaanisesta shokkiaallosta, joka lopulta vaurioittaa kudosta. Tämä tapahtuu, kun lasersäde aiheuttaa kudoksen paikallisen höyrystymisen, mikä aiheuttaa shokkiaallon, joka on analoginen veden aaltoilun kanssa, kun kivi heitetään lampeen.

Säteilylle altistuminen voi aiheuttaa myös fotokemiallisia vaikutuksia, kun fotonit vuorovaikuttavat kudossolujen kanssa. Solukemian muutos voi johtaa kudoksen vaurioitumiseen tai muuttumiseen. Fotokemialliset vaikutukset riippuvat suuresti aallonpituudesta. Taulukossa 2 on yhteenveto silmien ja ihon altistumisen todennäköisistä biologisista vaikutuksista eri aallonpituuksille.

Fotobiologinen
Spektrialue		 Silmä iho

Ulviolettisäteilysuihku C

(200 nm – 280 nm)

Fotokeratiitti

Erythema (auringonpolttama)
Ihonsyöpä
Ihon nopeutunut vanheneminen

Ultraviolettisäteilyn B-aste

(280 nm – 315 nm)

Potokeratiitti

Pigmentaation lisääntyminen

Ultravioletti A

(315 nm – 400 nm)

Fotokemiallinen kaihi

Pigmentin tummuminen
Ihon palaminen

Näkyvä

(400 nm – 780 nm)

Fotokemiallinen ja terminen verkkokalvovaurio

Pigmentin tummuminen
Fotosenstiviset reaktiot
Ihon palaminen

Infrapuna A

(780 nm – 1400 nm)

Katarakta ja verkkokalvon palovamma

ihon palovamma

Infrapuna B

(1.4mm – 3.0 mm)

Sarveiskalvon palovamma, vesikalvon leimahdus, kaihi

ihon palovamma

Infrapuna C

(3.0 mm – 1000 mm)

Vain sarveiskalvon palovamma

Ihon palovamma

Säteilylle altistumisen tyypit (ylhäällä)

Lasersäteilylle altistuminen ei rajoitu suoraan säteilyyn. Erityisesti suuritehoisissa lasereissa altistuminen säteen heijastuksille voi olla yhtä vahingollista kuin altistuminen primaarisäteelle.

Säteen sisäinen altistuminen tarkoittaa, että silmä tai iho altistuu suoraan koko lasersäteelle tai sen osalle. Silmä tai iho altistuu täydelle mahdolliselle irradianssille tai säteilyaltistukselle.

Peilipintojen heijastukset voivat olla lähes yhtä haitallisia kuin altistuminen suoralle säteelle, erityisesti jos pinta on tasainen. Kaarevat peilimäiset pinnat laajentavat sädettä siten, että vaikka altistuva silmä tai iho ei absorboi koko säteen vaikutusta, mahdollinen altistumisalue on suurempi.

Hajottava pinta on pinta, joka heijastaa lasersädettä moniin suuntiin. Peilimäiset pinnat, jotka eivät ole täysin tasaisia, kuten korut tai metallityökalut, voivat aiheuttaa säteen diffuusia heijastuksia. Nämä heijastukset eivät kuljeta primäärisäteen täyttä tehoa tai energiaa, mutta voivat silti olla haitallisia, erityisesti suuritehoisissa lasereissa. Luokan 4 lasereiden diffuusit heijastukset voivat sytyttää tulipaloja.

Onko pinta diffuusi heijastin vai peiliheijastin, riippuu säteen aallonpituudesta. Pinta, joka olisi diffuusi heijastin näkyvälle laserille, voi olla peiliheijastin infrapunalasersäteelle.

Silmä (ylhäällä)

Laservalosta aiheutuva suurin vaara on silmään osuvien säteiden aiheuttama vaara. Silmä on valolle herkin elin. Aivan kuten suurennuslasia voidaan käyttää auringon tarkentamiseen ja puun polttamiseen, ihmisen silmässä oleva linssi tarkentaa lasersäteen pieneksi pisteeksi, joka voi polttaa verkkokalvon. Silmään tuleva lasersäde, jonka divergenssi on pieni, voidaan tarkentaa halkaisijaltaan 10-20 mikronin alueelle.

Termodynamiikan lait eivät rajoita lasereiden tehoa. Toisen lain mukaan lämpösäteilylähteestä tulevan säteen lämmittämän pinnan lämpötila ei voi ylittää lähdesäteen lämpötilaa. Laser on ei-terminen säteilylähde ja pystyy tuottamaan paljon suurempia lämpötiloja kuin se itse. Huoneenlämmössä toimiva 30 mW:n laser pystyy tuottamaan tarpeeksi energiaa (kun se on fokusoitu) polttamaan välittömästi paperin läpi.

Energian säilymislain mukaan lasersäteen energiatiheys (energian mitta pinta-alayksikköä kohti) kasvaa, kun pisteen koko pienenee. Tämä tarkoittaa, että lasersäteen energia voi voimistua jopa 100 000-kertaiseksi silmän fokusoimalla. Jos silmään tuleva säteilyteho on 1 mW/cm2 , säteilyteho verkkokalvolla on 100 W/cm2 . Näin ollen jopa pienitehoinenkin milliwattiluokan laser voi aiheuttaa palovamman, jos se kohdistetaan suoraan verkkokalvolle.

ÄLÄ KOSKAAN suuntaa laseria jonkun silmiin riippumatta siitä, kuinka pieni laserin teho on.

Silmän rakenne (ylhäällä)

Silmän vaurioituminen on riippuvainen säteen aallonpituudesta. Mahdollisten terveysvaikutusten ymmärtämiseksi on tärkeää ymmärtää ihmisen silmän tärkeimpien osien toimintaa.

Sarveiskalvo on silmää peittävä läpinäkyvä kudoskerros. Ulomman sarveiskalvon vaurioituminen voi olla epämiellyttävää (kuten rakeinen tunne) tai kivuliasta, mutta se paranee yleensä nopeasti. Sarveiskalvon syvempien kerrosten vauriot voivat aiheuttaa pysyviä vammoja.

Yhmissilmän poikkileikkaus

Linssi keskittää valon muodostaakseen kuvia verkkokalvolle. Ajan myötä linssi muuttuu vähemmän taipuisaksi, jolloin sen on vaikeampi tarkentaa lähellä oleviin kohteisiin. Iän myötä linssi myös samentuu ja lopulta samentuu. Tätä kutsutaan kaihiksi. Jokaiselle linssille kehittyy lopulta kaihi.

Silmän osa, joka tuottaa terävimmän näön, on fovea centralis (jota kutsutaan myös macula luteaksi). Tämä on verrattain pieni verkkokalvon alue (3-4 %), joka tarjoaa yksityiskohtaisimman ja terävimmän näön sekä värinäön. Tämän vuoksi silmät liikkuvat lukiessasi tai katsoessasi jotakin; kuvan on keskityttävä foveaan yksityiskohtaisen havaitsemisen vuoksi. Verkkokalvon loppuosa voi havaita valoa ja liikettä, mutta ei yksityiskohtaisia kuvia (perifeerinen näkö).

Jos foveaan osuu laserin aiheuttama palovamma, suurin osa hienonäkemisestä (lukeminen ja työskentely) voi kadota hetkessä. Jos laserin aiheuttama palovamma tapahtuu perifeerisessä näössä, sillä voi olla vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta hienonäköön. Toistuvat verkkokalvon palovammat voivat johtaa sokeutumiseen.

Silmällä on onneksi itsepuolustusmekanismi – räpäytys- tai torjuntavaste. Kun kirkas valo osuu silmään, silmällä on taipumus räpäyttää silmiään tai kääntyä poispäin valonlähteestä (vastenmielisyys) neljänneksen sekunnin kuluessa. Tämä voi suojata silmää vaurioilta, kun kyseessä ovat pienitehoiset laserit, mutta ei auta, kun kyseessä ovat suuritehoiset laserit. Suuritehoisilla lasereilla vahinko voi tapahtua lyhyemmässä ajassa kuin sekunnin neljänneksessä.

Silmään kohdistuvan laserpalovamman oireita ovat päänsärky pian altistumisen jälkeen, silmien liiallinen vetistyminen ja äkillinen floatereiden ilmaantuminen näkökenttään. Floaterit ovat sellaisia pyörteisiä vääristymiä, joita esiintyy satunnaisesti normaalissa näössä useimmiten räpäytyksen jälkeen tai kun silmät on suljettu pari sekuntia. Floaterit johtuvat kuolleista solukudoksista, jotka irtoavat verkkokalvosta ja suonikalvosta ja kelluvat lasiaisnesteessä. Silmälääkärit hylkäävät usein pienet laservammat floatereina, koska pienten verkkokalvon vammojen havaitseminen on hyvin vaikeaa. Vähäiset sarveiskalvon palovammat aiheuttavat rakeisen tunteen, kuin hiekkaa silmässä.

Monet tekijät määrittävät laservalon silmään aiheuttaman vamman asteen:

  • Pupillin koko – Pupillin läpimitan pieneneminen vähentää verkkokalvon pintaan kohdistuvan kokonaisenergian määrää. Pupillin koko vaihtelee 2 mm:n halkaisijasta kirkkaassa auringossa 8 mm:n halkaisijaan pimeässä (yönäkö).

  • pigmenttiaste – Enemmän pigmenttiä (melaniinia) johtaa suurempaan lämpöabsorptioon.

  • verkkokalvokuvan koko – Mitä suurempi koko, sitä suurempi vaurio, koska vaurion aikaansaamiseksi on saavutettava lämpötilatasapaino. Tasapainon muodostumisnopeus määräytyy kuvan koon mukaan.

  • impulssin kesto – Mitä lyhyempi aika (ns vs. ms), sitä suurempi on vahingoittumisen mahdollisuus.

  • impulssin toistotaajuus – Mitä nopeampi toistotaajuus on, sitä pienempi on mahdollisuus lämmön haihtumiseen ja palautumiseen.

  • aallonpituus – määrittää, mihin energia laskeutuu ja kuinka paljon sitä pääsee silmän väliaineen läpi.

Silmän absorptiokohta vs. aallonpituus (ylhäällä)

Aallonpituus määrittää, minne laserenergia absorboituu silmässä.

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

Näkyvän ja lähi-infrapunan spektrin alueella olevilla lasereilla on suurin potentiaali verkkokalvon vaurioitumiseen, koska sarveiskalvo ja linssi ovat läpinäkyviä näille aallonpituuksille ja linssi voi keskittää laserenergian verkkokalvolle. Laserenergian imeytyminen verkkokalvolle on suurimmillaan 400-550 nm:n alueella. Argon- ja YAG-laserit toimivat tällä alueella, joten ne ovat silmävammojen kannalta vaarallisimpia lasereita. Alle 550 nm:n aallonpituudet voivat aiheuttaa auringonpolttamaa muistuttavan valokemiallisen vamman. Fotokemialliset vaikutukset ovat kumulatiivisia ja johtuvat pitkästä altistumisesta (yli 10 sekuntia) hajavalolle tai sironneelle valolle. Taulukkoon 3 on koottu yhteenveto todennäköisimmistä vaikutuksista, jotka aiheutuvat liiallisesta altistumisesta erilaisille yleisesti käytetyille lasereille.

Iho (ylhäältä)

Laserit voivat vahingoittaa ihoa valokemiallisilla tai lämpöpalovammoilla. Aallonpituudesta riippuen säde voi läpäistä sekä epidermiksen että dermiksen. Epidermis on ihon uloin elävä kerros. Epidermis absorboi kauko- ja keski-ultraviolettisäteilyä (aktiininen UV). Lyhytaikaisesta altistumisesta säteilylle voi seurata auringonpolttama (punoitus ja rakkuloiden muodostuminen). UV-altistumiseen liittyy myös lisääntynyt riski sairastua ihosyöpään ja ihon ennenaikaiseen vanhenemiseen (ryppyihin jne.).

Ihon lämpöpalovammat ovat harvinaisia. Ne edellyttävät yleensä altistumista suurienergisille säteille pitkäksi aikaa. Hiilidioksidi- ja muut infrapunalaserit liittyvät yleisimmin lämpöpalovammoihin, koska tämä aallonpituusalue voi tunkeutua syvälle ihokudokseen. Syntyvä palovamma voi olla ensimmäisen asteen palovamma (punoitus), toisen asteen palovamma (rakkuloiden muodostuminen) tai kolmannen asteen palovamma (hiiltyminen).

Jotkut henkilöt ovat valoherkkiä tai saattavat käyttää reseptilääkkeitä, jotka aiheuttavat valoherkkyyttä. Erityistä huomiota on kiinnitettävä näiden (määrättyjen) lääkkeiden, mukaan lukien joidenkin antibioottien ja sienitautien torjunta-aineiden, vaikutukseen lääkkeitä käyttävään henkilöön, joka työskentelee lasereiden kanssa tai niiden läheisyydessä.

Muut kuin säteen aiheuttamat vaarat (top)

Säteelle altistumiseen suoraan liittyvien vaarojen lisäksi liitännäisvaarat voivat aiheutua paineistetuista kaasupulloista, kryogeenisistä ja myrkyllisistä materiaaleista, ionisoivasta säteilystä ja sähköiskusta.

Sähköiskun aiheuttamat vaarat (top)

Lasereiden tai laserjärjestelmien käyttöön voi liittyä sähköiskun vaara. Tämä voi aiheutua kosketuksesta alttiina oleviin sähköverkon käyttö-, laitteen ohjaus- ja virransyöttöjohtimiin, jotka toimivat 50 voltin tai sitä suuremmilla jännitteillä. Nämä altistukset voivat tapahtua laserin käyttöönoton tai asennuksen, kunnossapidon ja huollon aikana, jolloin laitteiden suojakuoret usein poistetaan, jotta päästään käsiksi aktiivisiin komponentteihin näiden toimintojen edellyttämällä tavalla. Vaikutus voi vaihdella lievästä pistelystä vakavaan henkilövahinkoon tai kuolemaan. Ensisijainen menetelmä sähköiskun estämiseksi on suojautuminen vahingossa tapahtuvalta kosketukselta jännitteisiin johtimiin estojärjestelmän avulla.

Lisäisiä sähköturvallisuusvaatimuksia laserlaitteille, -järjestelmille ja niiden kanssa työskenteleville asetetaan liittovaltion työturvallisuus- ja terveyshallinnon OSHA:n (Occupational Safety and Health Administration – OSHA), kansallisen sähkölainsäädännön (National Electric Code – National Electric Code) ja niihin liittyvien osavaltioiden ja paikallisten säädösten nojalla. Henkilöt, jotka korjaavat tai huoltavat lasereita, saattavat tarvita erityistä sähköturvallisuuteen liittyvää työkoulutusta. Ota yhteyttä yliopiston turvallisuusinsinööriin numerossa 258-5294 sähköturvallisuustarkastusta ja/tai vaadittavaa koulutusta varten.

Toinen erityinen vaara on se, että lasereiden korkeajännitteiset sähkösyötöt ja kondensaattorit sijaitsevat usein jäähdytysvesipumppujen, -linjojen, -suodattimien jne. läheisyydessä. Vuototilanteessa tai letkun rikkoutuessa voi syntyä erittäin vaarallinen tilanne. Korkean ilmankosteuden aikana liiallinen jäähdytys voi johtaa kondensaatioon, jolla voi olla samanlaisia vaikutuksia. Princetonin yliopistossa sattui mahdollisesti tappava onnettomuus, kun jatko-opiskelija avasi laserin pyyhkiäkseen kondenssiveden putkesta.

Seuraavassa on suosituksia sähköiskujen estämiseksi lasereiden kaikkien luokitusten osalta:

  • Kaikki laitteet on asennettava OSHA:n ja kansallisen sähkölainsäädännön (National Electrical Code) mukaisesti.
  • Kaikkea sähkölaitteistoa on kohdeltava ikään kuin se olisi ”jännitteinen”.
  • Työskentelyä jännitteisten virtapiirien parissa tai niiden läheisyydessä on vältettävä. Aina kun se on mahdollista, irrota laite pistorasiasta ennen sen parissa työskentelyä.
  • Työskenneltäessä jännitteisten sähkölaitteiden parissa tulisi käyttää ”kaverijärjestelmää”, erityisesti normaalin työajan jälkeen tai eristyksissä olevilla alueilla. Ihannetapauksessa henkilön tulisi olla perehtynyt ensiapuun ja elvytykseen.
  • Renkaita ja metallisia kellonauhoja ei tulisi käyttää, eikä metallisia kyniä, lyijykyniä tai viivoittimia, kun työskennellään sähkölaitteiden parissa.
  • Jännitteisiä virtapiirejä tulisi työstää yhdellä kädellä, kun se on mahdollista.
  • Sähkölaitteiden parissa työskenneltäessä tulisi käyttää vain työkaluja, joissa on eristetyt kahvat.
  • Sähkölaitteet, jotka koskettaessa antavat pienimmänkin tuntemuksen virrasta, on poistettava käytöstä, merkittävä ja korjattava ennen jatkokäyttöä.
  • Korkeajännitteellä työskenneltäessä on pidettävä lattiaa johtavana ja maadoitettuna, ellei seisota asianmukaisesti eristetyllä kuivalla matolla, jota käytetään tavallisesti sähkötöissä.
  • Sähköllä toimivia laitteita ei saa työstää, kun seisoo märällä lattialla tai kun kädet, jalat tai vartalo ovat märät tai hikoilevat.
  • Ei saa ryhtyä vaarallisiin töihin, kun on todella väsynyt, emotionaalisesti stressaantunut tai sellaisten lääkkeiden vaikutuksen alaisena, jotka tylsistävät tai hidastavat mielen- ja reflektioprosesseja.
  • Seuraa lukitusta/merkintää koskevia menettelytapoja työskennellessäsi kiinteästi johdotetuilla laitteilla.

By: adminPosted on

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.