De gevaren van lasers kunnen worden onderverdeeld in twee algemene categorieën – stralingsgerelateerde gevaren voor ogen en huid en niet-straalgerelateerde gevaren, zoals elektrische en chemische gevaren.

Straalgerelateerde gevaren

Slordig gebruikte laserapparaten zijn potentieel gevaarlijk. De effecten kunnen variëren van lichte brandwonden op de huid tot onomkeerbaar letsel aan de huid en de ogen. De door lasers veroorzaakte biologische schade wordt veroorzaakt door thermische, akoestische en fotochemische processen.

Thermische effecten worden veroorzaakt door een stijging van de temperatuur na absorptie van laserenergie. De ernst van de schade is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de blootstellingsduur, de golflengte van de straal, de energie van de straal en het gebied en type weefsel dat aan de straal wordt blootgesteld.

Akoestische effecten zijn het gevolg van een mechanische schokgolf, die zich door weefsel voortplant en uiteindelijk het weefsel beschadigt. Dit gebeurt wanneer de laserstraal plaatselijke verdamping van weefsel veroorzaakt, waardoor de schokgolf analoog aan rimpelingen in water van het gooien van een rots in een pond.

Beam blootstelling kan ook fotochemische effecten veroorzaken wanneer fotonen interactie met weefselcellen. Een verandering in de celchemie kan leiden tot beschadiging of verandering van weefsel. Fotochemische effecten zijn sterk afhankelijk van de golflengte. Tabel 2 geeft een overzicht van de waarschijnlijke biologische effecten van blootstelling van ogen en huid aan verschillende golflengtes.

Photobiologisch
Spectraal domein		 oog huid

Ultraviolet C

(200 nm – 280 nm)

Photokeratitis

Erytheem (zonnebrand)
Huidkanker
Versnelde huidveroudering

Ultraviolet B

(280 nm – 315 nm)

Photokeratitis

Verhoogde pigmentatie

Ultraviolet A

(315 nm – 400 nm)

Photochemische cataract

Donkere pigmenten
Huidverbranding

Zichtbaar

(400 nm – 780 nm)

Photochemische en thermische netvliesbeschadiging

Pigmentverkleuring
Photosensieve reacties
Huidverbranding

Infrarood A

(780 nm – 1400 nm)

Cataract en verbranding van het netvlies

Verbranding van de huid

Infrarood B

(1.4 mm – 3,0 mm)

Corneale brandwond, watervlek, cataract

Huidverbranding

Infrarood C

(3..0 mm – 1000 mm)

Alleen brandwonden aan de hoornvlies

Verbranding van de huid

Typen blootstelling aan de laserstraal (boven)

Blootstelling aan de laserstraal is niet beperkt tot rechtstreekse blootstelling aan de laserstraal. Met name bij lasers met een hoog vermogen kan blootstelling aan straalreflecties net zo schadelijk zijn als blootstelling aan de primaire laserstraal.

Blootstelling binnen de bundel betekent dat het oog of de huid direct wordt blootgesteld aan de gehele laserstraal of een deel daarvan. Het oog of de huid wordt blootgesteld aan de volledige bestralingssterkte of stralingsblootstelling die mogelijk is.

Specifieke reflecties van spiegeloppervlakken kunnen bijna even schadelijk zijn als blootstelling aan de directe straal, vooral als het oppervlak vlak is. Gebogen spiegelachtige oppervlakken zullen de straal verbreden zodat, hoewel het blootgestelde oog of de huid niet de volledige impact van de straal absorbeert, er een groter gebied voor mogelijke blootstelling is.

Een diffuus oppervlak is een oppervlak dat de laserstraal in vele richtingen zal weerkaatsen. Spiegelachtige oppervlakken die niet volledig vlak zijn, zoals juwelen of metalen gereedschap, kunnen diffuse reflecties van de laserstraal veroorzaken. Deze reflecties dragen niet het volledige vermogen of de volledige energie van de primaire laserstraal, maar kunnen toch schadelijk zijn, vooral voor lasers met een hoog vermogen. Diffuse reflecties van klasse 4 lasers kunnen brand veroorzaken.

Of een oppervlak een diffuse reflector of een speculaire reflector is, hangt af van de golflengte van de laserstraal. Een oppervlak dat een diffuse reflector voor een zichtbare laser zou zijn, kan een speculaire reflector voor een infrarode laserstraal zijn.

Oog (boven)

Het grootste gevaar van laserlicht is het gevaar van stralen die in het oog vallen. Het oog is het orgaan dat het gevoeligst is voor licht. Net zoals een vergrootglas kan worden gebruikt om de zon te focussen en hout te verbranden, focust de lens in het menselijk oog de laserstraal in een kleine vlek die het netvlies kan verbranden. Een laserstraal met geringe divergentie die het oog binnenkomt, kan worden gefocusseerd tot een gebied met een diameter van 10 tot 20 micron.

De wetten van de thermodynamica stellen geen grenzen aan het vermogen van lasers. De tweede wet zegt dat de temperatuur van een oppervlak dat door een straal van een thermische stralingsbron wordt verwarmd, niet hoger kan zijn dan de temperatuur van de bronstraal. De laser is een niet-thermische bron en is in staat om temperaturen op te wekken die veel hoger zijn dan zijn eigen temperatuur. Een 30 mW laser die bij kamertemperatuur werkt, is in staat genoeg energie te produceren (wanneer gericht) om onmiddellijk door papier heen te branden.

Volgens de wet van behoud van energie neemt de energiedichtheid (maat voor de energie per oppervlakte-eenheid) van de laserstraal toe naarmate de vlek kleiner wordt. Dit betekent dat de energie van een laserstraal tot 100.000 maal kan worden versterkt door de focusserende werking van het oog. Als de bestralingssterkte in het oog 1 mW/cm2 is, zal de bestralingssterkte op het netvlies 100 W/cm2 zijn. Dus, zelfs een laag vermogen laser in het milliwatt bereik kan een brandwond veroorzaken indien rechtstreeks gericht op het netvlies.

NOOIT een laser op iemands ogen richten, ongeacht het lage vermogen van de laser.

Structuur van het oog (boven)

Schade aan het oog is afhankelijk van de golflengte van de straal. Om de mogelijke gezondheidseffecten te begrijpen, is het van belang de functies van de belangrijkste onderdelen van het menselijk oog te kennen.

Het hoornvlies is de transparante weefsellaag die het oog bedekt. Beschadiging van het buitenste hoornvlies kan oncomfortabel (zoals een korrelig gevoel) of pijnlijk zijn, maar geneest meestal snel. Schade aan diepere lagen van het hoornvlies kan blijvend letsel veroorzaken.

Doorsnede van het menselijk oog

De lens focust licht om beelden op het netvlies te vormen. Na verloop van tijd wordt de lens minder buigzaam, waardoor het moeilijker wordt scherp te stellen op voorwerpen dichtbij. Naarmate men ouder wordt, wordt de lens ook troebel en wordt uiteindelijk troebel. Dit staat bekend als cataract. Elke lens krijgt op den duur cataract.

Het deel van het oog dat het scherpste zicht biedt, is de fovea centralis (ook wel de macula lutea genoemd). Dit is een relatief klein gebied van het netvlies (3 tot 4%) dat het meest gedetailleerde en scherpe zicht biedt, evenals kleurwaarneming. Dit is de reden waarom de ogen bewegen wanneer u leest of wanneer u naar iets kijkt; het beeld moet worden scherpgesteld op de fovea voor gedetailleerde perceptie. De rest van het netvlies kan licht en beweging waarnemen, maar geen gedetailleerde beelden (perifeer zicht).

Als een laserbrandwond in de fovea optreedt, kan het meeste fijne (lezen en werken) zicht in een oogwenk verloren gaan. Als een laserbrandwond in de periferie optreedt, kan dit weinig of geen effect hebben op het fijne zicht. Herhaalde netvliesbrandwonden kunnen tot blindheid leiden.

Gelukkig heeft het oog een zelfverdedigingsmechanisme — de knipper- of afkeerreactie. Wanneer een fel licht het oog raakt, heeft het oog de neiging om binnen een kwart seconde te knipperen of zich van de lichtbron af te wenden (aversie). Dit kan het oog beschermen tegen schade bij lasers met een lager vermogen, maar kan niet helpen bij lasers met een hoger vermogen. Bij lasers met een hoog vermogen kan de schade in minder dan een kwart seconde optreden.

Symptomen van een laserbrandwond in het oog zijn onder meer hoofdpijn kort na de blootstelling, overmatig tranen van de ogen, en het plotseling verschijnen van floaters in uw zicht. Floaters zijn die wervelende vervormingen die willekeurig optreden in normaal zicht, meestal na een knipoog of wanneer de ogen een paar seconden gesloten zijn geweest. Floaters worden veroorzaakt door dode celweefsels die loskomen van het netvlies en het vaatvlies en in het glasvocht gaan zweven. Oogartsen doen kleine laserletsels vaak af als floaters omdat het zeer moeilijk is kleine netvliesletsels te detecteren. Kleine hoornvliesletsels veroorzaken een korrelig gevoel, als zand in het oog.

Verschillende factoren bepalen de mate van verwonding van het oog door laserlicht:

  • pupilgrootte – Het krimpen van de pupildiameter vermindert de hoeveelheid totale energie die aan het netvliesoppervlak wordt afgegeven. De pupilgrootte varieert van een diameter van 2 mm in de felle zon tot een diameter van 8 mm in het donker (nachtzicht).

  • graad van pigmentatie – Meer pigment (melanine) resulteert in meer warmteabsorptie.

  • grootte van het netvliesbeeld – Hoe groter de grootte, hoe groter de schade, omdat een temperatuurevenwicht moet worden bereikt om schade aan te richten. De snelheid waarmee een evenwicht wordt bereikt, wordt bepaald door de grootte van het beeld.

  • pulsduur – Hoe korter de tijd (ns versus ms), des te groter de kans op schade.

  • pulsherhalingssnelheid – Hoe sneller de snelheid, des te kleiner de kans op warmteafvoer en herstel.

  • golflengte – bepaalt waar de energie neerslaat en hoeveel er door de oculaire media komt.

Oogabsorptielocatie vs. golflengte (boven)

De golflengte bepaalt waar de laserenergie in het oog wordt geabsorbeerd.

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

Lasers in het zichtbare en nabij-infrarode bereik van het spectrum hebben het grootste potentieel voor netvliesletsel, aangezien het hoornvlies en de lens transparant zijn voor die golflengten en de lens de laserenergie kan focussen op het netvlies. De maximale absorptie van laserenergie op het netvlies vindt plaats in het bereik van 400 – 550 nm. Argon- en YAG-lasers werken in dit bereik, waardoor zij de gevaarlijkste lasers zijn met betrekking tot oogletsels. Golflengtes van minder dan 550 nm kunnen een fotochemisch letsel veroorzaken dat vergelijkbaar is met zonnebrand. Fotochemische effecten zijn cumulatief en het gevolg van langdurige blootstelling (meer dan 10 seconden) aan diffuus of verstrooid licht. Tabel 3 geeft een overzicht van de meest waarschijnlijke effecten van overmatige blootstelling aan verschillende veelgebruikte lasers.

Huid (boven)

Lasers kunnen de huid beschadigen via fotochemische of thermische brandwonden. Afhankelijk van de golflengte kan de laserstraal zowel in de opperhuid als in de lederhuid doordringen. De opperhuid is de buitenste levende laag van de huid. Verre en midden-ultraviolet (de actinische UV) worden door de opperhuid geabsorbeerd. Een zonnebrand (roodheid en blaarvorming) kan het gevolg zijn van een kortstondige blootstelling aan de bundel. UV-blootstelling wordt ook in verband gebracht met een verhoogd risico op huidkanker en voortijdige veroudering (rimpels, enz.) van de huid.

Thermische brandwonden van de huid zijn zeldzaam. Zij vereisen gewoonlijk blootstelling aan hoge energiestralen gedurende een langere periode. Kooldioxide- en andere infraroodlasers worden het vaakst in verband gebracht met thermische brandwonden, aangezien dit golflengtebereik diep in het huidweefsel kan doordringen. De brandwond kan eerstegraads (rood worden), tweedegraads (blaarvorming) of derdegraads (verkoling) zijn.

Sommige personen zijn lichtgevoelig of gebruiken geneesmiddelen op recept die lichtgevoeligheid induceren. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan het effect van deze (voorgeschreven) geneesmiddelen, met inbegrip van sommige antibiotica en fungiciden, op de persoon die de medicatie gebruikt en die met of rond lasers werkt.

Gevaren buiten de bundel (top)

Naast de gevaren die rechtstreeks verband houden met blootstelling aan de bundel, kunnen bijkomende gevaren ontstaan door samengeperste gascilinders, cryogene en toxische materialen, ioniserende straling en elektrische schokken.

Elektrische gevaren (top)

Het gebruik van lasers of lasersystemen kan een gevaar voor elektrische schokken opleveren. Dit kan gebeuren door contact met blootliggende leidingen van het elektriciteitsnet, de bediening van het apparaat en de stroomtoevoer die werken met een spanning van 50 volt of meer. Deze blootstelling kan zich voordoen tijdens het opstellen of installeren, onderhoud en service van de laser, waarbij de beschermkappen van de apparatuur vaak worden verwijderd om toegang te krijgen tot de actieve componenten die nodig zijn voor deze activiteiten. Het effect kan variëren van een lichte tinteling tot ernstig persoonlijk letsel of de dood. Bescherming tegen toevallig contact met stroomvoerende geleiders door middel van een afschermingssysteem is de primaire methode om elektrische schokken te voorkomen.

Extra elektrische veiligheidseisen worden opgelegd aan laserapparatuur, -systemen en degenen die ermee werken door de federale Occupational Safety and Health Administration OSHA, de National Electric Code en gerelateerde staats- en lokale regelgeving. Personen die lasers herstellen of onderhouden hebben mogelijk een gespecialiseerde opleiding nodig inzake elektrische veiligheid. Neem contact op met de veiligheidsingenieur van de universiteit op 258-5294 voor een inspectie van de elektrische veiligheid en/of de vereiste opleiding.

Een ander bijzonder gevaar is dat hoogspanningsvoedingen en condensatoren voor lasers zich vaak dicht bij koelwaterpompen, leidingen, filters, enz. bevinden. In het geval van een lekkage of een slangbreuk, kan een uiterst gevaarlijke situatie ontstaan. In tijden van hoge vochtigheid kan overkoeling leiden tot condensatie, hetgeen soortgelijke gevolgen kan hebben. Een potentieel dodelijk ongeval deed zich voor aan de Princeton University toen een afgestudeerde student een laser opende om condensatie van een buis te vegen.

Het volgende zijn aanbevelingen voor het voorkomen van elektrische schokken voor lasers voor alle classificaties:

  • Alle apparatuur moet worden geïnstalleerd in overeenstemming met OSHA en de National Electrical Code.
  • Alle elektrische apparatuur moet worden behandeld alsof het “onder spanning” staat.
  • Werken met of in de buurt van stroomkringen onder spanning moet worden vermeden. Indien mogelijk, trek de stekker uit het stopcontact alvorens eraan te werken.
  • Een “buddy-systeem” moet worden gebruikt wanneer werken aan elektrische apparatuur onder spanning noodzakelijk is, vooral na de normale werkuren of in geïsoleerde gebieden. In het ideale geval moet deze persoon kennis hebben van eerste hulp en reanimatie.
  • Ringen en metalen horlogebanden mogen niet worden gedragen, noch mogen metalen pennen, potloden of linialen worden gebruikt wanneer men met elektrische apparatuur werkt.
  • Actieve circuits moeten met één hand worden bewerkt, wanneer dat mogelijk is.
  • Wanneer men met elektrische apparatuur werkt, mag alleen gereedschap met geïsoleerde handgrepen worden gebruikt.
  • Elektrisch materiaal dat bij aanraking de geringste waarneming van stroom geeft, moet vóór verder gebruik uit bedrijf worden genomen, van een label worden voorzien en worden gerepareerd.
  • Bij het werken met hoge spanningen moet de vloer als geleidend en geaard worden beschouwd, tenzij men op een voldoende geïsoleerde droge mat staat die normaal voor elektrisch werk wordt gebruikt.
  • Aan elektrische apparatuur onder spanning mag niet worden gewerkt wanneer men op een natte vloer staat, of wanneer de handen, voeten of het lichaam nat zijn of transpireren.
  • Onderneem geen gevaarlijke activiteiten wanneer men echt vermoeid of emotioneel gestrest is, of onder invloed is van medicatie die de mentale en reflexprocessen afstompt of vertraagt.
  • Volg de lockout/tagout-procedures bij het werken met apparatuur met vaste bedrading.

By: adminPosted on

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.