Лазерный мир

Врач по общей гигиене филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике – Чувашии в г. Новочебоксарске» В.Д. Дмитриев:

Лазеры, или оптические квантовые генераторы, — это одно из самых замечательных и перспективных достижений науки и техники последних лет, одно из «чудес» XX века. У лазеров, несомненно, блестящее будущее, так как область их применения поистине безгранична: В нашей республике на предприятиях промышленности (ОАО «Промтрактор», ООО «Текстильмашхолдинг», ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель») используются промышленные лазерные установки для производственных целей и в ряде лечебно-профилактических учреждениях лазер используется для медицинских целей. В настоящее время различают следующие типы лазеров:

• твердотельные лазеры с твердым рабочим веществом (кристаллы искусственного рубина, неодимовые стекла, фтористый кальций, некоторые редкоземельные элементы и др.), обладающие большой мощностью излучения;
• газовые лазеры, в которых в качестве активного вещества используются различные инертные газы (гелий, неон, аргон и др.); они менее мощные по сравнению со твердотельными лазерами;
• полупроводниковые лазеры с использованием арсенида галлия и др., обладающие большим коэффициентом полезного действия и относительно большой удельной мощностью по сравнению с другими лазерами.

В настоящее время имеется много типов различных лазеров, предназначенных для научных исследований, для использования в области техники и промышленности.. Сфокусированный пучок мощного лазера буквально не знает преград. Достаточно сказать, что луч лазера способен «просверливать», плавить и обращать в пар сталь, вольфрам, алмаз, корунд и все другие известные человечеству материалы.

В настоящее время мощность оптических квантовых генераторов достигла колоссальной величины. В течение импульса продолжительностью в несколько наносекунд она превосходит 10 миллионов киловатт! За последние годы сконструированы лазеры, яркость излучения которых в миллион раз больше яркости солнца, а импульсная мощность превышает мощность крупных электростанций.

В связи с появлением лазеров и возможностью их широкого применения в самых разнообразных областях науки и техники перед современной медициной встал ряд совершенно новых задач.

Во-первых, возникла необходимость всесторонне изучить влияние лучей лазера на различные клетки, ткани, органы, системы человеческого организма и на весь организм в целом.

Во-вторых, необходимо изучить возможность применения лучей лазера с лечебными целями в различных медицинских специальностях, таких как лазерная хирургия, лазеротерапия.

И, наконец, в-третьих, требуется разработать профилактические и лечебные мероприятия против возможного вредного воздействия лучей лазера на организм человека.

В решении всех этих сложных задач принимает участие целый ряд научных и медицинских учреждений.

В основе воздействия лазера на различные биологические объекты лежит по существу весьма кратковременное (стотысячные доли секунды!) воздействие светового луча невиданной мощности в десятки и сотни киловатт.

Глубина проникновения луча лазера в ткани регулируется путем фокусирования при помощи оптической системы и может доходить до 20-25 мм и больше.

Все же есть основания полагать, что в механизме биологического действия лучей лазера имеют значение весьма разнообразные факторы. Прежде всего следует иметь в виду, конечно, воздействие высокой температуры как самого луча лазера, так и температуры, развивающейся в клетках и тканях в результате поглощения энергии излучений и достигающей нескольких десятков и даже сотен градусов.

В результате теплового воздействия лучей лазера в тканях возникают своеобразные изменения, напоминающие тепловые (термические) ожоги разных степеней, например, коагуляция (свертывание) белков.

Немаловажную роль играет воздействие на клетки и ткани ядовитых веществ (эндотоксинов), возникающих в них в результате действия лучей лазера, вызывающих прогрессирующее омертвение (некроз) пораженных клеток после облучения. Необходимо также учитывать резкое снижение активности или изменение специфического действия ферментов, участвующих, например, в обмене веществ. Помимо всего этого, определенное значение приписывают фотохимическим процессам, так называемому светогидравлическому эффекту, ионизации тканей, ультразвуковым колебаниям, возникновению электромагнитных полей и др.

Научно обоснованы два подхода к нормированию лазерного излучения (далее по тексту ЛИ) первый–по повреждающим эффектам тканей  или органов, возникающим  непосредственно в месте облучения; второй – на основе выявляемых функциональных и морфологических изменений ряда систем и органов, не подвергающихся непосредственному воздействию. Гигиеническое нормирование основывается на критериях биологического действия, обусловленного в первую очередь областью электромагнитного спектра. В соответствии с этим диапазон ЛИ разделен на ряд областей:

• от 0,18 до 0,38 мкм –  ультрафиолетовая область;
• от 0,38 до 0,75 мкм –  видимая область;
• от 0,75 до 1,4 мкм – ближняя инфракрасная область;
• свыше 1,4 мкм – дальняя инфракрасная область.

В основу установления величины ПДУ положен принцип определения минимальных «пороговых» повреждений в облучаемых тканях (сетчатка, роговица глаза, кожа), обнаруживаемых современными методами исследования во время или после воздействия ЛИ. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н (Дж х (м/100)) и облученность Е (Вт x (м/100)), а также энергия W (Дж) и мощность Р (Вт).

Длительное хроническое действие ЛИ длиной волны 1,06 мкм вызывает вегетососудистые нарушения. Практически все исследователи, изучавшие состояние здоровья лиц, обслуживающих лазеры, подчеркивают более высокую частоту обнаружения у них астенических и вегетативно-сосудистых расстройств. Следовательно, низкоэнергетическое ЛИ при хроническом действии выступает как фактор риска развития патологии, что и определяет необходимость учета этого фактора в гигиенических нормативах.

Первые ПДУ ЛИ в России для отдельных длин волн были установлены в 1972 г., а в 1981 г. введены в действие первые санитарные нормы и правила. Разработан также стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК) – публикация 825. Отличительной особенностью отечественного документа по сравнению с зарубежными является регламентация значений ПДУ с учетом не только повреждающих эффектов глаз и кожи, но и функциональных изменений в организме.

Метод математического моделирования основных физических процессов (термический и гидродинамические эффекты, лазерный пробой и др.), приводящих к деструкции тканей глазного дна при воздействии ЛИ видимого и ближнего инфракрасного диапазонов с длительностью импульсов от 1 до 10-12 с, был использован при определении и уточнении ПДУ ЛИ, вошедших в последнюю редакцию «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91 (далее по тексту – Правил № 5804-91), которые разработаны на основании результатов научных исследований и учета основных положений следующих документов:

• Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 2392-81;
• Стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК), публикация 825, издание первое, 1984 – «Радиационная безопасность лазерных изделий, классификация оборудования, требования и руководство для потребителей»;
• изменения к стандарту МЭК – публикация 825 (1987).

Тот факт, что эти нормы в настоящее время подлежат применению, засвидетельствован письмом Роспотребнадзора от 16.05.2007 № 0100/4961-07-32.. Указанные документы действуют впредь до отмены либо принятия новых нормативных правовых актов взамен существующих.
Правила № 5804-91 устанавливают предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения при различных условиях воздействия на человека, классификацию лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения, а также требования:

•  к устройству и эксплуатации лазеров;
• к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест;
• к персоналу;
• к состоянию производственной среды;
• к применению средств защиты;
• к медицинскому контролю.

Следует иметь в виду, что значения ПДУ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте, оборудованном лазерной техникой, регулируются также ГОСТами, Сан.нормами и правилами, СН и иными документами, которые перечислены в Приложении 1 к Правилам № 5804-91. Классификация лазеров по степени опасности генерируемого излучения приведена в разделе 4 Правил № 5804-91. Класс лазера определяется с учетом его мощности и ПДУ при однократном воздействии генерируемого излучения. В Правилах упоминаются четыре класса опасности генерируемого излучения, при этом лазеры 1-ого класса являются самыми безопасными для человека, самыми опасными лазеры 4-ого класса, которые в основном используются на промышленных предприятиях для производственно-технологических целей..

Классификацию лазеров осуществляет предприятие-изготовитель. Оно использует расчетный метод, основанный на анализе выходных характеристик излучения. Пример расчета приведен в разделе «Контроль уровней опасных и вредных факторов при работе с лазерами» Правил № 5804-91. В этом разделе есть специальная таблица, в которой отражена зависимость опасных и вредных факторов от класса лазера ГОСТ 12.1.040..

На эксплуатирующие лазерные установки на предприятиях промышленности должны быть протоколы предупредительного контроля уровня лазерного излучения (дозиметрического контроля) при вводе их в эксплуатацию, кроме того должен быть организован ежегодный дозиметрический контроль за уровнем лазерного излучения на рабочих местах согласно требованиям п. 5.4 «Санитарные норма и правила устройства и эксплуатации лазеров» № №5804-91, а также на лазерные установки должны быть санитарно-эпидемиологические заключения органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора согласно требованиям п. 9.20 СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту».

Согласно Санитарным правилам и нормам средства защиты должны снижать уровни лазерного излучения, действующего на человека, до величин ниже предельно допустимых уровней. Средства защиты не должны уменьшать эффективность технологического процесса и работоспособность человека. Их защитные характеристики должны оставаться неизменными в течение установленного срока эксплуатации. Выбор средств защиты должен производиться в зависимости от класса опасности лазера, интенсивности излучения в рабочей зоне, характера выполняемой работы. Показатели защитных свойств средств защиты не должны снижаться я под воздействием других вредных и опасных факторов (вибрации, температуры и т. д.). Конструкция средств защиты должна обеспечивать возможность смены основных элементов (светофильтров, экранов, смотровых стекол и пр.).Согласно ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация» и ГОСТ 12.1.040-83 «ССБТ. Т. Лазерная безопасность. Общие положения» средства защиты от лазерного излучения подразделяются на коллективные и индивидуальные. Индивидуальные средства защиты от ЛИ должны соответствовать требованиям ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты».

Источник: http://gazeta1931.ru/chuvashia/348-gigienicheskie-trebovaniya-k-lazernym-ustanovkam