enarzh-TWfrdeitjaptrusressw

6バナー

 

49. 放射線、非電離

チャプターエディター:  ベングト・ナイフ


 

目次 

表と図

電界および磁界と健康転帰
ベングト・ナイフ

電磁スペクトル: 基本的な物理的特性
シェル・ハンソン マイルド

紫外線
デビッド・H・スライニー

赤外線放射
R.マテス

光と赤外線
デビッド・H・スライニー

レーザー
デビッド・H・スライニー

高周波電磁界とマイクロ波
シェル・ハンソン マイルド

VLF および ELF 電界および磁界
マイケル・H・レパコリ

静電界および静磁界
マルティーノ・グランドルフォ

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. IR のソースとエクスポージャー
2. 網膜熱ハザード機能
3. 一般的なレーザーの暴露限界
4. >0 ~ 30 kHz の範囲を使用する機器のアプリケーション
5. 磁場への職業暴露源
6. 人体を流れる電流の影響
7. さまざまな電流密度範囲の生物学的影響
8. 職業暴露限界 - 電界/磁界
9. 静電界にさらされた動物に関する研究
10. Visme 主な技術と大きな静磁場
11. Visme 静磁場に関する ICNIRP の推奨事項

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

ELF010F1ELF010F2ELF020T1ELF040F1ELF040F2ELF040F3ELF060F1ELF060F2


クリックするとページの先頭に戻ります

火曜日、15 March 2011 14:45

電界および磁界と健康転帰

近年、弱い電場と磁場の生物学的影響と健康への影響への関心が高まっています。 磁場とがん、生殖、神経行動反応に関する研究が発表されています。 以下では、私たちが知っていること、まだ調査する必要があること、特にどのような方針が適切であるかを要約します。

私たちが知っていること

小児白血病と電力線からの住宅曝露に関する疫学的研究は、リスクのわずかな増加を示しているようであり、過剰な白血病と脳腫瘍のリスクは「電気」の職業で報告されています. 曝露評価の技術が改善された最近の研究では、一般に関連性の証拠が強化されています。 しかし、ばく露の特徴についてはまだ明確にされていません。 考えられる交絡因子または効果修正因子についてはあまり知られていません。 さらに、ほとんどの職業研究は、白血病の特殊な形態である急性骨髄性白血病を示していますが、別の形態である慢性リンパ性白血病の発生率が高いことを発見した研究もあります。 報告された少数の動物がん研究は、リスク評価にあまり役立たず、多数の実験的細胞研究にもかかわらず、発がん作用を説明できるもっともらしく理解できるメカニズムは提示されていません.

妊娠の転帰を特に参照した生殖

疫学的研究では、母体および父方の磁場への曝露後に妊娠の有害転帰および小児がんが報告されており、父方の曝露は遺伝毒性効果を示しています。 他の研究チームによる肯定的な結果を再現する努力は成功していません. 画面から放出される電界および磁界にさらされているビジュアル ディスプレイ ユニット (VDU) オペレーターに関する疫学研究は、主に否定的であり、VDU のような電界を使用した動物の催奇形性研究は、矛盾が多すぎて信頼できる結論を裏付けることができませんでした。

神経行動反応

若いボランティアに対する挑発研究は、比較的弱い電界および磁界への曝露後の心拍数の低下および脳波 (EEG) の変化などの生理学的変化を示しているようです。 電気に対する過敏症の最近の現象は、複数の要因が原因であると思われ、フィールドが関与しているかどうかは明らかではありません。 皮膚や神経系を中心に、多種多様な症状や不快感が報告されています。 ほとんどの患者は、紅潮、赤み、赤み、熱、暖かさ、チクチクする感覚、痛み、こわばりなど、顔にびまん性の皮膚の愁訴を持っています。 頭痛、めまい、疲労と失神、手足のうずきと刺すような感覚、息切れ、動悸、多量の発汗、うつ病、記憶障害などの神経系に関連する症状も説明されています. 特徴的な器質的な神経疾患の症状は示されていません。

暴露

電界へのばく露は、家庭、職場、学校、および電動輸送手段の操作など、社会全体で発生します。 電線、電気モーター、電子機器があるところはどこでも、電場と磁場が作られます。 0.2 から 0.4 μT (マイクロテスラ) の平均作業日の電界強度は、それを超えるとリスクが増加する可能性があるレベルであると思われ、送電線の下または近くに住む対象者の年間平均で同様のレベルが計算されています。

多くの人々は、短期間ではありますが、自宅で(電気ラジエーター、シェーバー、ヘアドライヤー、その他の家庭用電化製品、または建物内の電気接地システムの不均衡による迷走電流を介して)、職場でこれらのレベルを超えて同様に被ばくしています。 (電気および電子機器に近接する特定の業界およびオフィスで)または電車やその他の電気駆動の乗り物での移動中。 このような断続的な暴露の重要性は知られていません。 ばく露(電磁界周波数の重要性、その他の修正または交絡因子、または昼夜の総ばく露に関する知識に関連する質問を含む)および影響(がんの種類に関する調査結果の一貫性を考えると)に関しては、他の不確実性があります。 、および疫学研究では、すべてのリスク評価を細心の注意を払って評価する必要があります。

リスク評価

スカンジナビアの住宅研究では、0.2 μT を超えると白血病のリスクが 50 倍になるという結果が示されています。この曝露レベルは、架空送電線から 100 ~ XNUMX メートル以内で一般的に遭遇する曝露レベルに相当します。 しかし、電力線の下での小児白血病の症例数は少ないため、社会における他の環境ハザードと比較してリスクは低い. スウェーデンでは毎年、送電線の下または近くで小児白血病の症例が XNUMX 件あると計算されています。 これらのケースの XNUMX つは、磁界のリスクが原因である可能性があります。

一般に、磁場への職業曝露は住宅曝露よりも高く、曝露された労働者の白血病および脳腫瘍のリスクを計算すると、電力線の近くに住む子供よりも高い値が得られます。 スウェーデンの研究で発見された寄与リスクに基づく計算によると、毎年約 20 例の白血病と 20 例の脳腫瘍が磁場に起因する可能性があります。 これらの数値は、スウェーデンにおける年間 40,000 件のがん症例の総数と比較されるべきであり、そのうち 800 件が職業上の起源を持つと計算されています。

まだ調査が必要なもの

これまでに得られた疫学研究の結果を十分に理解するには、さらなる研究が必要であることは明らかです。 世界中のさまざまな国で進行中の追加の疫学研究がありますが、問題は、これらが私たちがすでに持っている知識にさらに追加されるかどうかです. 実際のところ、フィールドのどの特性が効果の原因であるかはわかっていません。 したがって、私たちが集めた調査結果を説明するには、考えられるメカニズムについてさらに研究する必要があります.

しかし、文献には膨大な数があります。 ビトロ 可能なメカニズムの探索に専念する研究。 カルシウムイオンの細胞表面および細胞膜輸送の変化、細胞コミュニケーションの破壊、細胞増殖の調節、調節されたリボ核酸(RNA)転写による特定の遺伝子配列の活性化、抑制に基づいて、いくつかの癌促進モデルが提示されています。松果体のメラトニン産生、オルニチン脱炭酸酵素活性の調節、およびホルモンおよび免疫系の抗腫瘍制御メカニズムの破壊の可能性。 これらの各メカニズムには、報告されている磁場がんの影響を説明するのに適用できる機能があります。 しかし、問題や本質的な異議がないものはありません。

メラトニンとマグネタイト

がんの進行に関連し、特別な注意が必要なメカニズムが XNUMX つ考えられます。 これらの XNUMX つは、磁場によって誘発される夜間のメラトニン レベルの減少に関係しており、もう XNUMX つは、人間の組織におけるマグネタイト結晶の発見に関係しています。

動物研究から、メラトニンが循環性ホルモンレベルへの影響を介して、間接的な腫瘍抑制効果を有することが知られています. また、磁場が松果体のメラトニン産生を抑制することも動物実験で示されています。これは、磁場への曝露が原因であると報告されている(たとえば)乳がんの増加の理論的メカニズムを示唆する発見です。 最近、がんリスクの増加について別の説明が提案されています。 メラトニンは最も強力なヒドロキシル ラジカル スカベンジャーであることがわかっており、その結果、フリー ラジカルによる DNA への損傷は、メラトニンによって著しく阻害されます。 磁場などによってメラトニンレベルが抑制されると、DNA は酸化攻撃を受けやすくなります。 この理論は、磁場によるメラトニンの抑制が、どのような組織においても癌の発生率を高める可能性があることを説明しています.

しかし、個人が弱い磁場にさらされると、人間のメラトニンの血中濃度が低下するのでしょうか? その可能性を示唆するいくつかの兆候がありますが、さらなる研究が必要です。 鳥が季節の移動中に方向を定める能力は、地球の磁場に反応する細胞内のマグネタイト結晶を介して媒介されることが、数年前から知られていました。 さて、前述のように、マグネタイト結晶は、理論的には弱い磁場に反応するのに十分な濃度でヒト細胞に存在することが実証されています. したがって、電場および磁場の潜在的に有害な影響に関して提案される可能性のあるメカニズムに関する議論では、マグネタイト結晶の役割を考慮する必要があります。

メカニズムに関する知識の必要性

要約すると、そのような可能なメカニズムに関するさらなる研究が明らかに必要です。 疫学者は、暴露評価において電場と磁場のどの特性に焦点を当てるべきかについての情報を必要としています。 ほとんどの疫学研究では、電界強度の平均値または中央値 (50 ~ 60 Hz の周波数) が使用されています。 他では、暴露の累積測定値が研究されました。 最近の研究では、より高い周波数のフィールドがリスクに関連していることがわかりました。 いくつかの動物実験では、最後に、フィールド トランジェントが重要であることがわかっています。 疫学者にとって、問題は効果側にあるのではありません。 今日、疾病に関する登録簿は多くの国に存在します。 問題は、疫学者が研究で考慮すべき関連する暴露特性を知らないことです。

どのポリシーが適切か

保護システム

一般に、規制、ガイドライン、ポリシーに関して考慮すべきさまざまな保護システムがあります。 ほとんどの場合、健康に基づくシステムが選択されます。このシステムでは、化学的または物理的な暴露の種類に関係なく、特定の暴露レベルで特定の健康への悪影響を特定できます。 XNUMX 番目のシステムは、既知の受け入れられたハザードの最適化として特徴付けることができ、これを下回るとリスクが存在しないしきい値はありません。 この種のシステムに該当する被ばくの例は、電離放射線です。 第 XNUMX のシステムは、暴露と結果の間の因果関係が合理的な確実性で示されていないが、潜在的なリスクについて一般的な懸念があるハザードまたはリスクを対象としています。 この最新の保護システムは、 注意の原則、または最近 慎重な回避これは、科学的な確実性がない場合に不要な被ばくを将来低コストで回避することと要約できます。 電界および磁界へのばく露はこのように議論されており、ばく露を最小限に抑えるために将来の電力線をどのように配線するか、作業場を配置し、家庭用電化製品を設計するなど、体系的な戦略が提示されています。

最適化のシステムが電場と磁場の制限に関連して適用できないことは明らかです。なぜなら、それらはリスクとして知られておらず、受け入れられていないからです。 ただし、他の XNUMX つのシステムは現在検討中です。

保健医療制度における被ばく制限の規制・指針

国際的なガイドラインによると、電磁界曝露の制限は、架空送電線から測定できるものや電気関連の職業で見られるものよりも数桁大きいものです。 国際放射線防護協会 (IRPA) 発行 50/60 Hz 電界および磁界へのばく露制限に関するガイドライン これは、多くの国家規格の基礎として採用されています。 その後、重要な新しい研究が発表されたため、1990 年に国際非電離放射線防護委員会 (ICNIRP) によって補遺が発行されました。 さらに、1993 年には、IRPA のリスク評価と一致するリスク評価が英国でも行われました。

これらの文書は、今日の科学的知識の状態では、公衆および労働者の暴露レベルを μT レベルまで制限することを保証していないこと、および健康被害が存在するかどうかを確認するにはさらなるデータが必要であることを強調しています。 IRPA および ICNIRP のガイドラインは、体内で通常見られる電流 (最大約 10 mA/m2)。 50/60 Hz の磁界への職業暴露は、終日暴露の場合は 0.5 mT、5 時間までの短時間暴露の場合は 10 mT に制限することが推奨されます。 電界への曝露は 30 および 24 kV/m に制限することをお勧めします。 公衆の 5 時間制限は、0.1 kV/m および XNUMX mT に設定されています。

曝露の規制に関するこれらの議論は、完全にがんの報告に基づいています。 電界および磁界に関連するその他の健康への影響の可能性に関する研究 (生殖障害や神経行動障害など) では、結果は一般に、暴露を制限するための科学的根拠を構成するには、明確で一貫性が不十分であると考えられています。

注意または慎重な回避の原則

XNUMX つの概念に実際の違いはありません。 ただし、電界および磁界の議論では、慎重な回避がより具体的に使用されています。 上で述べたように、慎重な回避とは、健康への影響について科学的な不確実性がある限り、不必要な曝露を将来的に低コストで回避することと要約できます。 スウェーデンでは採用されていますが、他の国では採用されていません。

スウェーデンでは、XNUMX つの政府機関 (スウェーデン放射線防護研究所、国家電気安全委員会、国家保健福祉委員会、国家労働安全衛生委員会、国家住宅建築計画委員会) が共同で次のように述べています。 「現在蓄積されている総知識は、フィールドパワーを減らすための措置を講じることを正当化します」. コストが合理的である場合、ポリシーは、長時間の高磁気曝露から人々を保護することです。 高い磁場ばく露を引き起こす可能性のある新しい機器または新しい電力線の設置中は、これらの解決策が大きな不便やコストを意味しない限り、より低いばく露を与える解決策を選択する必要があります。 一般に、放射線防護協会が述べているように、被ばくレベルが通常発生するレベルを XNUMX 倍以上超える場合、合理的なコストでそのような低減を行うことができれば、磁場を低減するための措置を講じることができます。 既存の設備からの被ばくレベルが通常発生するレベルの XNUMX 倍を超えない状況では、費用のかかる再構築は避けるべきです。 言うまでもなく、現在の回避コンセプトは、電力供給業界の専門家など、さまざまな国の多くの専門家によって批判されてきました。

結論

本論文では、電場と磁場の健康への影響の可能性について私たちが知っていることと、まだ調査する必要があることについてまとめました。 どのポリシーを採用すべきかという質問には答えがありませんが、任意の保護システムが提示されています。 これに関連して、手元にある科学データベースが μT レベルでの暴露限界を作成するには不十分であることは明らかであり、これは、これらの暴露レベルで高価な介入を行う理由がないことを意味します。 ある種の注意戦略(慎重な回避など)を採用するかどうかは、各国の公衆衛生当局および労働衛生当局の決定事項です。 そのような戦略が採用されない場合、通常は、健康に基づく閾値が日常の公衆および職業曝露をはるかに上回っているため、曝露の制限が課されないことを意味します。 そのため、現在、規制、ガイドライン、およびポリシーに関して意見が異なる場合でも、基準設定者の間では、将来の行動の確固たる基礎を得るにはさらに調査が必要であるという一般的なコンセンサスがあります。

 

戻る

電磁エネルギーの最もよく知られている形態は太陽光です。 太陽光 (可視光) の周波数は、より強力な高周波数の電離放射線 (X 線、宇宙線) と低周波数の良性の非電離放射線との境界線です。 非電離放射線のスペクトルがあります。 この章のコンテキスト内で、可視光のすぐ下の上限は赤外線です。 その下には、(降順で) マイクロ波、セルラー ラジオ、テレビ、FM ラジオ、AM ラジオ、誘電体および誘導ヒーターで使用される短波、および電力周波数のフィールドを含む幅広い無線周波数があります。 電磁スペクトルを図 1 に示します。 

図 1. 電磁スペクトル

ELF010F1

可視光や音が私たちの環境、つまり私たちが生活し働く空間に浸透するのと同じように、電磁場のエネルギーも浸透します。 また、私たちがさらされている音エネルギーのほとんどが人間の活動によって生成されているように、電磁エネルギーも同様です。日常の電化製品 (ラジオやテレビを作動させるもの) から放出される弱いレベルから高いレベルまでです。医療従事者が有益な目的で適用するレベル - たとえば、ジアテルミー (熱治療)。 一般に、そのようなエネルギーの強度は、発生源からの距離とともに急速に減少します。 環境におけるこれらのフィールドの自然レベルは低いです。

非電離放射線 (NIR) には、物質の電離を生成するのに十分なエネルギーを持たない電磁スペクトルのすべての放射線と場が組み込まれています。 つまり、NIR は、分子または原子に十分なエネルギーを与えて、100 つまたは複数の電子を除去してその構造を破壊することはできません。 NIR と電離放射線の境界線は、通常、約 XNUMX ナノメートルの波長に設定されています。

あらゆる形態のエネルギーと同様に、NIR エネルギーは生物学的システムと相互作用する可能性があり、その結果は重要でないか、さまざまな程度で有害であるか、または有益である可能性があります。 高周波 (RF) およびマイクロ波放射では、主な相互作用メカニズムは加熱ですが、スペクトルの低周波部分では、高強度の場が体内に電流を誘導し、それによって危険になる場合があります。 ただし、低レベルの電界強度の相互作用メカニズムは不明です。

 

 

 

 

 

 

 

 

数量と単位

約 300 MHz 未満の周波数の電界は、電界強度の観点から定量化されます (E) と磁場強度 (H). E XNUMX メートルあたりのボルト数 (V/m) で表され、 H アンペア/メートル (A/m)。 どちらもベクトル フィールドです。つまり、各点の大きさと方向によって特徴付けられます。 低周波数範囲では、磁場は多くの場合、磁束密度で表されます。 B、SI 単位テスラ (T) を使用します。 私たちの日常環境のフィールドが議論されるとき、サブユニット マイクロテスラ (μT) が通常好まれる単位です。 一部の文献では、磁束密度はガウス (G) で表され、これらの単位間の変換は次のとおりです (空気中のフィールドの場合)。

1T = 104 G または 0.1 μT = 1 mG および 1 A/m = 1.26 μT。

高周波放射線を含む非電離放射線防護の概念、量、単位、および用語のレビューが利用可能です (NCRP 1981; Polk and Postow 1986; WHO 1993)。

用語 放射線 単に波によって伝達されるエネルギーを意味します。 電磁波は電気力と磁力の波であり、波動は物理システム内の擾乱の伝播として定義されます。 電場の変化は磁場の変化を伴い、逆もまた同様です。 これらの現象は、1865 年に JC マクスウェルによって、マクスウェルの方程式として知られるようになった XNUMX つの方程式で記述されました。

電磁波は、周波数 (f)、波長 (λ)、電界強度、磁界強度、電気分極 (P) (の方向 E フィールド)、伝搬速度 (c) およびポインティング ベクトル (S)。 図 2  自由空間における電磁波の伝搬を示します。 周波数は、電場または磁場が特定のポイントで XNUMX 秒間に完全に変化する回数として定義され、ヘルツ (Hz) で表されます。 波長は、波の XNUMX つの連続する山または谷 (最大値または最小値) の間の距離です。 周波数、波長、波速 (v) は次のように相互に関連しています。

v = f λ

図2。 x 方向に光速で伝搬する平面波

ELF010F2

自由空間での電磁波の速度は光の速度と同じですが、物質内での速度は物質の電気的特性、つまり誘電率 (ε) と透磁率 (μ) に依存します。 誘電率は電場との物質の相互作用に関係し、透磁率は磁場との相互作用を表します。 生体物質の誘電率は自由空間の誘電率とは大きく異なり、波長 (特に RF 範囲) と組織の種類に依存します。 しかし、生物学的物質の透過性は、自由空間の透過性と同じです。

平面波では、図 2 に示すように 、電場は磁場に垂直であり、伝搬方向は電場と磁場の両方に垂直です。

 

 

 

平面波の場合、一定である電界強度の値と磁界強度の値の比は、特性インピーダンスとして知られています (Z):

Z = E/H

フリースペースでは、 Z= 120π≒377Ω それ以外の場合 Z 波が通過する材料の誘電率と透磁率に依存します。

エネルギー伝達は、電磁フラックス密度の大きさと方向を表すポインティング ベクトルによって記述されます。

S = E x H

伝播波の場合、積分 S 任意の表面上で、この表面を介して伝達される瞬間的な電力 (電力密度) を表します。 ポインティング ベクトルの大きさは、XNUMX 平方メートルあたりのワット数 (W/m2) (一部の文献では単位 mW/cm2 が使用されます。SI 単位への変換は 1 mW/cm です。2 = 10W/m2) 平面波の場合、電界強度と磁界強度の値に関連しています。

S = E2 / 120π = E2  / 377

および

S =120π H2 = 377 H2

実際に遭遇するすべての曝露条件を平面波で表現できるわけではありません。 無線周波放射源に近い距離では、平面波に特徴的な関係は満たされない。 アンテナから放射される電磁場は、近距離場ゾーンと遠距離場ゾーンの XNUMX つの領域に分けることができます。 これらのゾーン間の境界は、通常、次の場所に配置されます。

r = 2a2

コラボレー a アンテナの最大寸法です。

近接場ゾーンでは、曝露は電場と磁場の両方によって特徴付けられる必要があります。 遠距離場では、これらの XNUMX つで十分です。 E および H. 実際には、近接場の状況は 300 Mhz 未満の周波数で実現されることがよくあります。

RF フィールドへの曝露は、電磁波と物体との相互作用によってさらに複雑になります。 一般に、電磁波が物体に遭遇すると、入射エネルギーの一部が反射され、一部が吸収され、一部が透過されます。 物体によって透過、吸収、または反射されるエネルギーの割合は、電界の周波数と分極、および物体の電気的特性と形状によって異なります。 入射波と反射波の重ね合わせにより、定在波と空間的に不均一な電界分布が生じます。 波は金属の物体で全反射されるため、そのような物体の近くでは定在波が形成されます。

RF 電磁界と生物系との相互作用はさまざまな電磁界特性に依存し、実際に遭遇する電磁界は複雑であるため、RF 電磁界へのばく露を説明する際には次の要素を考慮する必要があります。

  • ばく露が近視野ゾーンまたは遠視野ゾーンのどちらで発生するか
  • ニアフィールドの場合、両方の値 E および H 必要です。 ファーフィールドの場合、どちらか E or H
  • フィールドの大きさの空間変動
  • 電界分極、つまり、波の伝搬方向に対する電界の方向。

 

低周波磁場への曝露については、磁場強度または磁束密度が唯一の重要な考慮事項であるかどうかはまだ明らかではありません. 露出時間やフィールドの変化の速さなど、他の要因も重要であることが判明する場合があります。

用語 電磁界 (EMF) は、ニュース メディアや大衆紙で使用されているように、通常、スペクトルの低周波端にある電場と磁場を指しますが、より広い意味で、全スペクトルを含むように使用することもできます。電磁放射。 低音域では、 E および B 電磁界は、より高い周波数の場合と同じように結合または相互関係していないため、EMF ではなく「電界および磁界」と呼ぶ方が正確です。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 14:58

紫外線

目に見える光と同様に、紫外線 (UVR) は、可視光よりも波長が短く、よりエネルギーの高い光子 (放射線の粒子) を持つ光放射の一種です。 ほとんどの光源は、UVR も放出します。 UVR は太陽光に含まれており、産業、科学、医療で使用される多数の紫外線源からも放出されます。 労働者は、さまざまな職業環境で UVR に遭遇する可能性があります。 周囲光レベルが低い場合、非常に強い近紫外 (「ブラック ライト」) 光源が見える場合がありますが、通常、UVR は目に見えず、UVR に照らされたときに蛍光を発する物質の輝きによって検出する必要があります。

光が虹に見える色に分けられるように、UVR は細分化され、その成分は一般に次のように表されます。 UVA、UVB および UVC. 光と紫外線の波長は、一般にナノメートル (nm) で表されます。 1 nm は 10 億分の XNUMX (XNUMX-9) メートル。 太陽光に含まれる UVC (超短波長 UVR) は大気に吸収され、地表には到達しません。 UVC は、表面や空気中のバクテリアやウイルスを殺すのに非常に効果的な単一波長 (254 nm) でほとんどのエネルギーを放出する殺菌灯などの人工光源からのみ利用できます。

UVB は皮膚や目に最も生物学的にダメージを与える UVR であり、このエネルギー (太陽光の成分) のほとんどは大気によって吸収されますが、それでも日焼けやその他の生物学的影響を引き起こします。 長波長 UVR である UVA は通常、ほとんどの光源に見られ、地球に到達する最も強い UVR でもあります。 UVA は組織の奥深くまで浸透できますが、個々の光子のエネルギーが UVB や UVC よりも小さいため、UVB ほど生物学的損傷はありません。

紫外線放射源

日光

UVR への最大の職業的暴露は、日光の下での屋外作業者によって経験されます。 太陽放射のエネルギーは地球のオゾン層によって大幅に減衰され、地上の UVR は 290 ~ 295 nm を超える波長に制限されます。 太陽光のより危険な短波長 (UVB) 光線のエネルギーは、大気の傾斜経路の強い関数であり、季節や時間帯によって変化します (Sliney 1986 および 1987; WHO 1994)。

人工的な情報源

人為的曝露の最も重要な原因には、次のものがあります。

工業用アーク溶接。 潜在的な UVR 曝露の最も重要な原因は、アーク溶接装置の放射エネルギーです。 アーク溶接装置の周囲の UVR のレベルは非常に高く、数メートルの近距離で見ると、曝露から XNUMX ~ XNUMX 分以内に目や皮膚に急性損傷が発生する可能性があります。 目と皮膚の保護は必須です。

工業用/職場用 UVR ランプ。 インク、塗料、プラスチックの光化学硬化など、多くの産業および商業プロセスでは、UV 範囲で強く放射するランプの使用が必要です。 シールドにより有害な露出の可能性は低いですが、場合によっては偶発的な露出が発生する可能性があります。

「ブラックライト」。 ブラック ライトは、主に UV 範囲で発光する特殊なランプであり、一般に、蛍光粉を使用した非破壊検査、紙幣や書類の認証、広告やディスコでの特殊効果に使用されます。 これらのランプは、人に重大な危険を及ぼすことはありません (特定のケースで光感作された皮膚を除く)。

医療。 UVR ランプは、さまざまな診断および治療目的で医療に使用されています。 UVA 光源は通常、診断アプリケーションで使用されます。 患者への曝露は治療の種類によって大きく異なり、皮膚科で使用される UV ランプはスタッフが慎重に使用する必要があります。

殺菌UVRランプ。 250 ~ 265 nm の範囲の波長を持つ UVR は、DNA 吸収スペクトルの最大値に対応するため、滅菌と消毒に最も効果的です。 低圧水銀放電管は、放射エネルギーの 90% 以上が 254 nm 線にあるため、UV 光源としてよく使用されます。 これらのランプは、「殺菌ランプ」、「殺菌ランプ」、または単に「UVC ランプ」と呼ばれることがよくあります。 殺菌灯は、病院で結核感染と闘うために使用され、空気中および表面の微生物を不活性化するために微生物学的安全キャビネット内でも使用されます。 ランプの適切な設置と目の保護具の使用が不可欠です。

美容タンニング. サンベッドは、クライアントが主に UVA 範囲で、一部の UVB 範囲で放出する特別な日焼けランプで日焼けを取得できる企業で見られます。 サンベッドを定期的に使用すると、年間の紫外線皮膚暴露に大きく貢献する可能性があります。 さらに、日焼けサロンで働くスタッフも低レベルにさらされる可能性があります。 ゴーグルやサングラスなどの目の保護具の使用はクライアントに義務付けられるべきであり、取り決めによっては、スタッフ メンバーでさえも目の保護具を必要とする場合があります。

一般照明. 蛍光灯は、職場では一般的であり、家庭でも長い間使用されてきました。 これらのランプは少量の UVR を放出し、人の年間 UV 暴露に寄与するのはわずか数パーセントです。 タングステン ハロゲン ランプは、さまざまな照明やディスプレイの目的で、家庭や職場でますます使用されています。 シールドされていないハロゲン ランプは、短距離で急性傷害を引き起こすのに十分なレベルの UVR を放出する可能性があります。 これらのランプにガラス フィルターを取り付けることで、この危険を排除できます。

生物学的効果

皮膚

紅斑

紅斑、または「日焼け」は、通常、UVR にさらされてから 1,000 ~ 1982 時間後に皮膚が赤くなることで、数日後に徐々に消えます。 重度の日焼けは、水ぶくれや皮膚の剥離を伴うことがあります。 UVB と UVC は両方とも、UVA よりも約 295 倍効果的に紅斑を引き起こしますが (Parrish、Jaenicke、および Anderson 315)、より長い UVB 波長 (1928 ~ 295 nm) によって生成される紅斑はより深刻で、より長く持続します (Hausser 1930)。 紅斑の重症度と時間経過の増加は、これらの波長が表皮により深く浸透した結果です。 皮膚の最大感度は明らかに約 1931 nm で発生し (Luckiesh、Holladay、および Taylor 0.07; Coblentz、Stair、および Hogue 315)、1987 nm およびそれより長い波長で発生する感度ははるかに低く (約 XNUMX) (McKinlay および Diffey XNUMX)。

295 nm の最小紅斑線量 (MED) は、日焼けしていない薄い色素沈着の皮膚に関する最近の研究で報告されており、6 ~ 30 mJ/cm の範囲です。2 (Everett、Olsen および Sayer 1965; Freeman など 1966; Berger、Urbach および Davies 1968)。 254nmにおけるMEDは、曝露後の経過時間や、皮膚が屋外の日光に多くさらされているかどうかによって大きく異なりますが、一般的には20mJ/cm程度です。2、または 0.1 J/cm2. 皮膚の色素沈着と日焼け、そして最も重要な角質層の肥厚は、この MED を少なくとも XNUMX 桁増加させる可能性があります。

光増感

産業保健の専門家は、光感作された労働者の UVR への職業的暴露による悪影響に頻繁に遭遇します。 特定の医薬品の使用は、香水、ボディローションなどを含む特定の製品の局所適用と同様に、UVAへの曝露に対して光感作効果を生み出す可能性があります. 光増感剤への反応には、日光または工業用 UVR 源からの UVR 暴露後の光アレルギー (皮膚のアレルギー反応) と光毒性 (皮膚の刺激) の両方が含まれます。 (日焼け器具の使用中の光過敏反応も一般的です。) この皮膚の光過敏症は、皮膚に塗布されたクリームや軟膏、経口または注射による薬、または処方吸入器の使用によって引き起こされる可能性があります (図 1 を参照)。 )。 光線過敏症の可能性のある薬を処方する医師は、副作用を防ぐために適切な措置を講じるよう常に患者に警告する必要がありますが、患者は日光のみを避け、UVR 源を避けるように指示されることがよくあります (これらは一般集団では一般的ではないため)。

図 1. いくつかの光増感物質

ELF020T1

遅延効果

日光、特に UVB 成分に慢性的にさらされると、皮膚の老化が加速し、皮膚がんの発症リスクが高まります (Fitzpatrick et al. 1974; Forbes and Davies 1982; Urbach 1969; Passchier and Bosnjakovic 1987)。 いくつかの疫学的研究は、皮膚がんの発生率が緯度、高度、および空域と強く相関していることを示しており、これらは UVR 曝露と相関しています (Scotto、Fears、および Gori 1980; WHO 1993)。

ヒトの皮膚発がんに対する正確な定量的用量反応関係はまだ確立されていませんが、色白の人、特にケルト系の人々は、皮膚がんを発症する傾向がはるかに高くなります. それにもかかわらず、動物モデルで皮膚腫瘍を誘発するために必要な UVR 曝露は、紅斑が生じないように十分にゆっくりと照射される可能性があることに注意する必要があります。日焼けのように (Cole, Forbes and Davies 302; Sterenborg and van der Leun 1986).

光角膜炎および光結膜炎

これらは、UVB および UVC 放射線への曝露に起因する急性炎症反応であり、過度の曝露から数時間以内に現れ、通常は XNUMX ~ XNUMX 日後に解消されます。

明るい光による網膜損傷

光源による網膜への熱損傷はほとんどありませんが、青色光が豊富な光源にさらされると、光化学的損傷が発生する可能性があります。 これにより、視力が一時的または永続的に低下する可能性があります。 しかし、明るい光源を見つめようと意識的に努力しない限り、明るい光に対する通常の嫌悪反応は、このような事態を防ぐはずです。 レンズによる吸収が網膜への露出を制限するため、網膜損傷への UVR の寄与は一般に非常に小さいです。

慢性的な影響

数十年にわたるUVRへの長期的な職業的曝露は、白内障や、日光曝露に関連する皮膚の老化や皮膚癌などの眼以外の変性効果に寄与する可能性があります. 赤外線への慢性的な曝露も白内障のリスクを高める可能性がありますが、目の保護具を利用できることを考えると、これはほとんどありません.

化学紫外線 (UVB および UVC) は、角膜と結膜によって強く吸収されます。 これらの組織の過度の露出は、一般に「溶接フラッシュ」、「アークアイ」または「雪盲症」と呼ばれる角結膜炎を引き起こします。 Pitts は、ヒト、ウサギ、およびサルの角膜における光角膜炎の作用スペクトルと経時変化を報告しています (Pitts 1974)。 潜伏期間は曝露の程度に反比例し、1.5 時間から 24 時間の範囲ですが、通常は 6 時間から 12 時間以内に発生します。 通常、不快感は 48 時間以内に消失します。 結膜炎が続き、まぶたの周囲の顔面皮膚の紅斑を伴うことがあります。 もちろん、UVRへの曝露が恒久的な眼の損傷を引き起こすことはめったにありません. Pitts と Tredici (1971) は、10 ~ 220 nm の幅 310 nm の波長帯について、ヒトの光角膜炎の閾値データを報告しました。 角膜の最大感度は 270 nm で発生することがわかっており、皮膚の最大感度とは著しく異なります。 おそらく、より短い UVR 波長で角膜上皮組織への線量を減衰させる角質層がないため、270 nm 放射線は生物学的により活性です。 波長応答、またはアクション スペクトルは、紅斑アクション スペクトルほど大きく変化せず、しきい値は 4 ~ 14 mJ/cm で変化しました。2 270nmで。 308 nm で報告されたしきい値は、約 100 mJ/cm でした。2.

潜在的に危険なレベルの UVR に眼を繰り返しさらしても、皮膚への露出のように影響を受けた組織 (角膜) の保護能力は向上せず、日焼けや角質層の肥厚につながります。 Ringvold とその仲間は、角膜 (Ringvold 1980a) と房水 (Ringvold 1980b) の UVR 吸収特性、ならびに角膜上皮 (Ringvold 1983)、角膜間質 (Ringvold and Davanger 1985) に対する UVB 放射の影響を研究しました。角膜内皮 (Ringvold、Davanger および Olsen 1982; Olsen および Ringvold 1982)。 彼らの電子顕微鏡研究は、角膜組織が顕著な修復および回復特性を持っていることを示しました。 細胞膜に最初に現れると思われるこれらすべての層への重大な損傷を容易に検出できましたが、形態学的回復は1984週間後に完了しました。 間質層におけるケラトサイトの破壊は明らかであり、内皮における急速な細胞代謝回転の通常の欠如にもかかわらず、内皮の回復は顕著であった。 カレン等。 ( 1987 ) UVR 露出が永続的であった場合、永続的であった内皮損傷を研究しました。 ライリー等。 ( XNUMX ) また、UVB曝露後の角膜内皮を研究し、重度のXNUMX回の損傷は遅延効果をもたらす可能性が低いと結論付けました。 しかし、彼らはまた、慢性的な曝露が角膜の老化に関連する内皮の変化を加速させる可能性があると結論付けました.

295 nm を超える波長は角膜を透過し、レンズによってほぼ完全に吸収されます。 Pitts、Cullen、および Hacker (1977b) は、295 ~ 320 nm 帯域の波長によってウサギに白内障が発生する可能性があることを示しました。 一時的な不透明度のしきい値は、0.15 ~ 12.6 J/cm の範囲でした2、波長に応じて、最小しきい値は 300 nm です。 恒久的な不透明度は、より大きな放射露出を必要としました。 325~395 nm の波長範囲では、28 ~ 162 J/cm のはるかに高い放射曝露でもレンズ効果は見られませんでした。2 (Pitts、Cullen、および Hacker 1977a; Zuclich および Connolly 1976)。 これらの研究は、これらの波長の光子が効率的に浸透し、光化学的損傷を引き起こすのに十分なエネルギーを持っているため、予想されるように、300-315 nm スペクトル バンドの特定の危険性を明確に示しています。

テイラー等。 ( 1988 ) 日光のUVBが老人性白内障の病因であるという疫学的証拠を提供しましたが、白内障とUVA曝露との相関関係は示されませんでした。 水晶体による UVA の強い吸収のために、かつては広く信じられていましたが、UVA が白内障を引き起こす可能性があるという仮説は、実験室での研究や疫学研究によっても支持されていません。 光角膜炎の閾値が白内障発生の閾値よりも低いことを示した実験室の実験データから、日常的に光角膜炎を引き起こすのに必要なレベルよりも低いレベルは水晶体組織にとって有害で​​あると考えるべきであると結論付けなければなりません. 角膜が光角膜炎の閾値とほぼ同等のレベルにさらされていると仮定したとしても、308 nm での水晶体への 120 日あたりの UVR 線量は XNUMX mJ/cm 未満であると推定されます。2 戸外で 12 時間 (Sliney 1987)。 実際、より現実的な XNUMX 日あたりの平均曝露は、その値の半分未満になります。

ハム等。 (1982) 320-400 nm バンドで UVR によって引き起こされる光網膜炎のアクション スペクトルを決定しました。 彼らは、可視スペクトル帯域の閾値が 20 ~ 30 J/cm であることを示しました。2 440 nm では、約 5 J/cm に減少しました。2 10 nm を中心とする 325 nm バンドの場合。 作用スペクトルは、波長が短くなるにつれて単調に増加していました。 したがって、レベルは 5 J/cm をはるかに下回ると結論付ける必要があります。2 308 nm では網膜に病変が生じるはずですが、これらの病変は暴露後 24 ~ 48 時間は明らかになりません。 325 nm 未満の網膜損傷閾値に関する公表されたデータはなく、角膜および水晶体組織への光化学的損傷の作用スペクトルのパターンが網膜にも適用され、オーダーの損傷閾値につながるとしか期待できません。 0.1J/cm2.

UVB 放射は皮膚に対して変異原性および発がん性があることが明確に示されていますが、角膜および結膜における発がん性は非常にまれです。 UVR 曝露と人間の角膜または結膜のがんを関連付ける科学的証拠はないようですが、同じことは牛には当てはまりません。 これは、人間の目で非常に効果的な免疫システムが機能していることを示唆しています。なぜなら、牛が受ける紫外線に匹敵する紫外線にさらされる屋外労働者が確かにいるからです. この結論は、色素性乾皮症のように、免疫応答の欠陥に苦しむ個人が、角膜および結膜の新形成を頻繁に発症するという事実によってさらに支持されます (Stenson 1982)。

安全基準

UVR の職業的暴露限界 (EL) が開発されており、最小紅斑および角結膜炎の研究から得られた急性影響の閾値データを含む作用スペクトル曲線が含まれています (Sliney 1972; IRPA 1989)。 この曲線は、測定誤差と個々の反応の変動を考慮すると、集合的な閾値データと大きく異ならず、UVB白内障誘発閾値をはるかに下回っています。

UVR の EL は 270 nm で最も低くなります (0.003 J/cm2 270 nm で)、たとえば 308 nm では 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995、IRPA 1988)。 曝露が日中の数回のパルス曝露、単一の非常に短時間の曝露、または 8 平方センチメートルあたり数マイクロワットでの XNUMX 時間の曝露のいずれから発生するかに関係なく、生物学的危険性は同じであり、上記の制限が適用されます。フル稼働日。

職業保護

UVR への職業上の暴露は、可能な限り最小限に抑える必要があります。 人工発生源については、可能な限り、ろ過、遮蔽、囲いなどの工学的対策を優先する必要があります。 アクセス制限などの管理制御により、個人保護の要件を軽減できます。

農業労働者、労働者、建設労働者、漁師などの屋外労働者は、適切なきつい織りの服を着用し、最も重要なのは、顔と首の露出を減らすためのつばのある帽子を着用することで、太陽の紫外線暴露によるリスクを最小限に抑えることができます. 露出した皮膚に日焼け止めを塗って、それ以上の露出を減らすことができます。 屋外作業者は日陰にアクセスできるようにし、上記の必要な保護手段をすべて提供する必要があります。

業界では、短時間の暴露で急性の眼損傷を引き起こす可能性のある多くの原因があります。 使用目的に適したさまざまな程度の保護を備えた、さまざまな目の保護具が用意されています。 工業用として意図されているものには、溶接用ヘルメット (さらに強い可視光線と赤外線の両方からの保護と顔面の保護を提供する)、フェイス シールド、ゴーグル、UV 吸収メガネが含まれます。 一般に、工業用の保護めがねは、顔にぴったりとフィットし、UVR が直接目に入る隙間がないようにする必要があります。

保護メガネの適切性と選択は、次の点に依存します。

  • UVR光源の強度とスペクトル放出特性
  • UVR 光源の近くにいる人々の行動パターン (距離と露出時間が重要です)
  • 保護メガネ素材の透過特性
  • 吸収されない直接の UVR から目の周辺部への露出を防ぐためのアイウェアのフレームの設計。

 

産業暴露状況では、測定と推奨暴露限界値との比較により、眼への危険度を評価することができます (Duchene、Lakey、および Repacholi 1991)。

測定

生物学的影響は波長に大きく依存するため、あらゆる UVR 光源の主な測定は、そのスペクトル パワーまたはスペクトル放射照度分布です。 これは、適切な入力光学系、モノクロメーター、UVR 検出器および読み取り値で構成される分光放射計で測定する必要があります。 このような器具は、通常、労働衛生では使用されません。

多くの実際の状況では、広帯域 UVR メーターを使用して、安全な曝露時間を決定します。 安全上の理由から、スペクトル応答は、ACGIH および IRPA の露出ガイドラインに使用されるスペクトル関数に従うように調整できます。 適切な手段を使用しないと、ハザード評価の重大なエラーが発生します。 個人用の UVR 線量計も利用できますが (たとえば、ポリスルホン フィルム)、その用途は主に危険評価調査ではなく、労働安全研究に限定されています。

結論

UVR 暴露による主要な細胞成分の分子損傷は常に発生しており、皮膚や眼組織の紫外線への暴露に対処するための修復メカニズムが存在します。 これらの修復メカニズムが圧倒された場合にのみ、急性の生物学的損傷が明らかになります (Smith 1988)。 これらの理由から、職業上の UVR 暴露を最小限に抑えることは、労働安全衛生従事者の間で引き続き重要な関心事となっています。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:01

赤外線放射

赤外線は、マイクロ波と可視光の間に位置する非電離放射線スペクトルの一部です。 それは人間の環境の自然な部分であるため、人々は日常生活のあらゆる分野で少量ですが、例えば、家庭や太陽の下でのレクリエーション活動中にさらされています. しかし、非常に強いばく露は、職場での特定の技術的プロセスに起因する可能性があります。

多くの産業プロセスには、さまざまな種類の材料の熱硬化が含まれます。 使用される熱源または加熱された材料自体は、通常、非常に高レベルの赤外線放射を放出するため、多数の作業員がさらされる危険にさらされる可能性があります。

コンセプトと量

赤外線 (IR) の波長範囲は 780 nm から 1 mm です。 国際照明委員会 (CIE) による分類に従って、このバンドは IRA (780 nm から 1.4 μm まで)、IRB (1.4 μm から 3 μm まで)、および IRC (3 μm から 1 mm まで) に細分されます。 この細分化は、組織内の IR の波長依存吸収特性と、その結果生じるさまざまな生物学的効果にほぼ従います。

赤外線放射の量と時間的および空間的分布は、さまざまな放射量と単位で表されます。 特に目の光学的および生理学的特性により、通常、小さな「点」光源と「拡張」光源が区別されます。 この区別の基準は、光源によって定められた目で測定された角度 (α) の値 (ラジアン) です。 この角度は商、光源の寸法として計算できます。 DL 視聴距離で割った値 r. 拡張光源とは、目の視野角が α より大きいものです。、通常は 11 ミリラジアンです。 すべての拡張光源には、α が等しい視距離があります。 α; 距離が離れていれば、光源を点光源のように扱うことができます。 光放射線防護において、拡張光源に関する最も重要な量は、 輝き (L、Wmで表される-2sr-1)と 時間積分放射輝度 (Lp Jmで-2sr-1)、ソースの「明るさ」を表します。 健康リスク評価の場合、α< α となるような線源からの距離における点線源または曝露に関する最も関連性の高い量放射照度 (E、Wmで表される-2)、これは被ばく線量率の概念に相当し、 放射露光 (H、Jm-2)、被ばく線量の概念に相当します。

スペクトルの一部の帯域では、曝露による生物学的影響は波長に大きく依存します。 したがって、追加の分光放射量を使用する必要があります (たとえば、分光放射輝度、 Ll、Wmで表される-2 sr-1 nm-1) 生物学的影響に関連する適用可能な作用スペクトルに対して、発生源の物理的放出値を比較検討する。

 

発生源と職業被ばく

IR への暴露は、さまざまな自然および人工の発生源に起因します。 これらの光源からのスペクトル放射は、単一の波長 (レーザー) に限定されるか、または広い波長帯域に分布する可能性があります。

一般的な光放射の生成メカニズムには、次のようなものがあります。

  • 熱励起 (黒体放射)
  • ガス排出
  • 誘導放射 (レーザー) による光増幅。ガス放電のメカニズムは IR バンドではあまり重要ではありません。

 

多くの産業プロセスで使用される最も重要なソースからの放射は、熱励起の結果であり、ソースの絶対温度がわかっている場合は、黒体放射の物理法則を使用して概算できます。 総排出量 (M、Wm 単位)-2) は、ステファン・ボルツマンの法則によって記述されます (図 1)。

M(T) = 5.67 × 10-8T4

温度の 4 乗に依存します (T、K) 放射体の。 放射輝度のスペクトル分布は、プランクの放射法則によって記述されます。

および最大発光の波長 (λマックス) は、ウィーンの法則に従って次のように記述されます。

λマックス =(2.898 x 10-8)/ T

図 1. 分光放射輝度 λマックス各曲線にケルビン度で示される絶対温度での黒体ラジエーターの

ELF040F1

産業および医療プロセスで使用される多くのレーザーは、非常に高レベルの IR を放出します。 一般に、他の放射線源と比較して、レーザー放射線には、非常に短いパルス持続時間や非常に高い放射照度など、曝露後のリスクに影響を与える可能性のあるいくつかの異常な特徴があります。 したがって、レーザー放射については、この章の別の場所で詳しく説明します。

多くの産業プロセスでは、高レベルの可視および赤外線放射を放出する放射源を使用する必要があるため、パン職人、ガラス吹き職人、キルン作業員、鋳造作業員、鍛冶屋、製錬所、消防士などの多数の作業員が潜在的に被ばくの危険にさらされています。 ランプに加えて、炎、ガストーチ、アセチレントーチ、溶融金属のプール、白熱金属棒などのソースを考慮する必要があります。 これらは、鋳造所、製鉄所、および他の多くの重工業プラントで見られます。 表 1 は、IR 光源とそのアプリケーションの例をまとめたものです。

表 1. IR のさまざまなソース、暴露された人口、おおよその暴露レベル

ソース

アプリケーションまたは暴露集団

暴露

日光

屋外作業員、農業従事者、建設作業員、船員、一般市民

500Wm-2

タングステンフィラメントランプ

一般人口と労働者
一般照明、インク、塗料の乾燥

105-106 Wm-2sr-1

タングステンハロゲンフィラメントランプ

(タングステン フィラメント ランプを参照)
複写機(定着)、一般工程(乾燥、焼き付け、収縮、軟化)

50~200Wm-2 (50cm時)

発光ダイオード(GaAsダイオードなど)

玩具、家電、データ伝送技術など

105 Wm-2sr-1

キセノンアークランプ

プロジェクター、ソーラーシミュレーター、サーチライト
印刷工場のカメラマン、光学実験室の作業員、芸能人

107 Wm-2sr-1

溶鉄

製鋼炉、製鉄所の労働者

105 Wm-2sr-1

赤外線ランプアレイ

工業用加熱および乾燥

103 8へ.103 Wm-2

病院の赤外線ランプ

インキュベーター

100~300Wm-2

 

生物学的効果

一般に、光放射は生体組織に深く浸透しません。 したがって、赤外線暴露の主なターゲットは皮膚と目です。 ほとんどの暴露条件下では、IR の主な相互作用メカニズムは熱です。 レーザーが生成する非常に短いパルスのみが、ここでは考慮されていませんが、メカノサーマル効果を引き起こす可能性があります。 イオン化または化学結合の切断による影響は、約 1.6 eV 未満である粒子エネルギーが低すぎてそのような影響を引き起こすことができないため、IR 放射では発生しないと予想されます。 同じ理由で、光化学反応は視覚および紫外領域のより短い波長でのみ重要になります。 IR のさまざまな波長に依存する健康への影響は、主に、組織の波長に依存する光学的特性 (たとえば、眼球媒体のスペクトル吸収) から生じます (図 2)。

図 2. 眼媒質のスペクトル吸収

ELF040F2

目への影響

一般に、目は自然環境からの光放射から身を守るように適応しています。 さらに、眼は太陽や高輝度ランプなどの明るい光源からの損傷から、露出時間を数分の 0.25 秒 (約 XNUMX 秒) に制限する嫌悪反応によって生理学的に保護されています。

IRA は、眼の媒質が透明であるため、主に網膜に影響を与えます。 点光源またはレーザー ビームを直接見ると、IRA 領域の集束特性により、網膜は体の他のどの部分よりも損傷を受けやすくなります。 短時間の暴露では、可視または近赤外線の吸収による虹彩の加熱が、レンズの混濁の発生に関与すると考えられています。

波長が長くなるにつれて、約 1 μm を超えると、眼球媒質による吸収が増加します。 したがって、水晶体と色素性虹彩の両方による IRA 放射の吸収は、レンズ状の不透明度の形成に役割を果たすと考えられます。 レンズの損傷は、3 μm 未満の波長 (IRA および IRB) に起因します。 波長が 1.4 μm を超える赤外線は、房水と水晶体が特に強く吸収します。

スペクトルの IRB および IRC 領域では、眼の媒質は、それらの構成水による強い吸収の結果として不透明になります。 この領域での吸収は、主に角膜と房水で行われます。 1.9 μm を超えると、角膜が実質的に唯一の吸収体になります。 角膜による長波長赤外線放射の吸収は、熱伝導により目の温度を上昇させる可能性があります。 表面の角膜細胞のターンオーバー速度が速いため、角膜外層に限定された損傷は一時的なものであると予想できます。 IRC バンドでは、曝露によって角膜に皮膚と同様の火傷が生じる可能性があります。 しかし、角膜熱傷は、強い暴露による痛みを伴う嫌悪反応のため、発生する可能性はあまり高くありません。

皮膚への影響

赤外線は皮膚の奥まで浸透しません。 したがって、非常に強い赤外線に皮膚をさらすと、さまざまな程度の局所的な熱影響、さらには重度の火傷を引き起こす可能性があります。 皮膚への影響は、波長に依存する浸透の深さなど、皮膚の光学特性によって異なります (図 3 )。 特により長い波長では、広範囲にさらされると、局所的な温度上昇や火傷を引き起こす可能性があります。 これらの効果のしきい値は、皮膚の熱輸送プロセスの物理的特性のため、時間に依存します。 10kWmの照射-2たとえば、5 kWm のばく露では 2 秒以内に痛みを感じることがあります。-2 約 50 秒より短い時間内に同じ反応を起こすことはありません。

図 3. 異なる波長の皮膚への浸透の深さ

ELF040F3

暴露が非常に長期間にわたって続く場合、たとえ痛みの閾値をはるかに下回る値であっても、人体への熱の負担は大きくなる可能性があります。 特に、溶鋼の前など、露出が全身を覆っている場合はなおさらです。 その結果、生理学的にバランスのとれた体温調節システムの不均衡が生じる可能性があります。 このような暴露に耐えるための閾値は、体温調節システムの個々の能力、暴露中の実際の身体代謝、または環境温度、湿度、空気の動き (風速) など、さまざまな個人および環境条件によって異なります。 物理的な作業なしで、最大 300 Wm の露出-2 特定の環境条件下では 140 時間以上許容される場合がありますが、この値は約 XNUMX Wm に減少します。-2 激しい肉体労働中。

暴露基準

波長と照射時間に依存する IR 照射の生物学的影響は、特定のしきい値強度または線量値を超えた場合にのみ許容できなくなります。 このような耐え難い被ばく条件から保護するために、世界保健機関 (WHO)、国際労働局 (ILO)、国際放射線防護協会の非電離放射線国際委員会 (INIRC/IRPA) などの国際機関、およびその後継者である国際非電離放射線防護委員会 (ICNIRP) と米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) は、コヒーレント光源とインコヒーレント光源の両方からの赤外線放射に対する曝露限界を提案しました。 赤外線放射への人間の曝露を制限するためのガイドラインに関する国内および国際的な提案のほとんどは、ACGIH (1993/1994) によって公開された提案された限界値 (TLV) に基づいているか、または同じです。 これらの制限は広く認識されており、職業上の状況で頻繁に使用されています。 それらは現在の科学的知識に基づいており、網膜と角膜の熱損傷を防ぎ、眼の水晶体への遅延効果の可能性を回避することを目的としています.

ACGIH 曝露限界の 1994 年改訂は次のとおりです。

1. 可視光にさらされた場合 (たとえば、強力な光源の場合) に網膜を熱損傷から保護するために、分光放射輝度 Lλ 網膜熱ハザード関数に対して重み付けされた W/(m² sr nm) で Rλ (表 2 を参照) 波長間隔 Δλ 波長 400 ~ 1400 nm の範囲で合計すると、次の値を超えてはなりません。

コラボレー t 10からの間隔に制限された視聴期間です-3 から 10 秒 (つまり、凝視ではなく偶発的な表示条件の場合)、および α は、α = ソースの最大延長/ソースまでの距離によって計算されるラジアン単位のソースの角度サブテンスです。 Rλ  (表 2)。

2. 強い視覚刺激が存在しない赤外線加熱ランプまたは近赤外線源の曝露の危険から網膜を保護するために、目で見たときの波長範囲 770 ~ 1400 nm の赤外線放射輝度 (7 mm の瞳孔に基づく)直径) 長時間の観察条件では、以下に制限する必要があります。

この制限は、7 mm の瞳孔径に基づいています。この場合、可視光がないために嫌悪反応 (目を閉じるなど) が存在しない可能性があるためです。

3. 遅発性白内障などの目の水晶体への遅延効果の可能性を回避し、角膜を過度の露出から保護するために、770 nm を超える波長の赤外線放射は、100 秒を超える期間で 1,000 W/m² に制限する必要があります。そしてへ:

またはより短い期間。

4. 無水晶体患者の場合、紫外光と可視光の波長範囲 (305 ~ 700 nm) について、個別の重み付け関数と結果の TLV が与えられます。

表 2. 網膜熱ハザード関数

波長 (nm)

Rλ

波長 (nm)

Rλ

400

1.0

460

8.0

405

2.0

465

7.0

410

4.0

470

6.2

415

8.0

475

5.5

420

9.0

480

4.5

425

9.5

485

4.0

430

9.8

490

2.2

435

10.0

495

1.6

440

10.0

500-700

1.0

445

9.7

700-1,050

10((700 )/ 500)

450

9.4

1,050-1,400

0.2

455

9.0

   

出典: ACGIH 1996.

測定

光放射源への曝露による皮膚や眼へのリスクを分析できる、信頼性の高い放射測定技術と機器が利用可能です。 従来の光源を特徴付けるには、一般に放射輝度を測定することが非常に役立ちます。 光源からの危険な曝露条件を定義するには、放射照度と放射曝露がより重要になります。 広帯域光源の評価は、スペクトル特性と光源サイズを考慮する必要があるため、単一波長または非常に狭い帯域で放射する光源の評価よりも複雑です。 特定のランプのスペクトルは、広い波長帯域にわたる連続発光と、特定の単一波長 (線) の発光の両方で構成されています。 各ラインのエネルギーの一部が連続体に適切に追加されていない場合、これらのスペクトルの表現に重大なエラーが発生する可能性があります。

健康被害の評価では、曝露値は、曝露基準が指定されている制限アパーチャで測定する必要があります。 通常、1 mm の開口が実用的な最小の開口サイズであると考えられてきました。 波長が 0.1 mm を超えると、1 mm のアパーチャによって大きな回折効果が生じるため、問題が生じます。 この波長帯のホット スポットは短波長よりも大きいため、この波長帯では 1 cm² (直径 11 mm) の開口が受け入れられました。 網膜ハザードの評価では、開口部のサイズは平均瞳孔サイズによって決定され、したがって 7 mm の開口部が選択されました。

一般に、光学領域での測定は非常に複雑です。 訓練を受けていない担当者による測定は、無効な結論につながる可能性があります。 測定手順の詳細な要約は、Sliney と Wolbarsht (1980) に記載されています。

保護対策

光放射への暴露に対する最も効果的な標準的な保護は、放射源の完全なエンクロージャーと、放射源から出る可能性のあるすべての放射経路です。 このような手段により、ほとんどの場合、暴露限度の順守は容易に達成できるはずです。 そうでない場合は、個人保護が適用されます。 たとえば、適切なゴーグルやバイザー、または防護服の形で入手可能な目の保護具を使用する必要があります。 作業条件がそのような措置を適用できない場合、管理上の制御と非常に強い情報源へのアクセス制限が必要になる場合があります。 場合によっては、作業者を保護するために、電源の電力または作業時間 (熱ストレスから回復するために作業を一時停止する) のいずれか、またはその両方を減らすことが考えられる場合があります。

結論

一般に、ランプなどの最も一般的な光源やほとんどの産業用途からの赤外線放射は、作業者に危険を及ぼすことはありません。 ただし、一部の職場では、IR が労働者の健康リスクを引き起こす可能性があります。 さらに、特殊用途のランプの適用と使用、および工業、科学、および医療における高温プロセスが急速に増加しています。 これらのアプリケーションからの暴露が十分に高い場合、有害な影響 (主に目だけでなく皮膚への影響) を除外することはできません。 国際的に認められた光放射曝露基準の重要性が高まることが予想されます。 労働者を過度の被ばくから保護するために、シールド (アイシールド) や防護服などの保護手段を必須にする必要があります。

赤外線放射に起因する主な生物学的悪影響は白内障であり、吹きガラスや炉工の白内障として知られています。 比較的低レベルであっても、長期暴露は人体に熱ストレスを引き起こします。 このような暴露条件では、体温や蒸発熱損失、環境要因などの追加要因を考慮する必要があります。

労働者に情報を提供し、指導するために、いくつかの実用的なガイドが先進国で開発されました。 包括的な要約は、Sliney と Wolbarsht (1980) にあります。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:19

光と赤外線

光と赤外線 (IR) 放射エネルギーは XNUMX つの形態の光放射であり、紫外線放射と一緒に光スペクトルを形成します。 光スペクトル内では、波長が異なれば、生物学的影響を引き起こす可能性がかなり異なります。このため、光スペクトルはさらに細分化される場合があります。

用語 は、網膜で視覚反応を引き起こす 400 ~ 760 nm の放射エネルギーの波長用に確保する必要があります (CIE 1987)。 光は、照明ランプ、視覚ディスプレイ、およびさまざまな照明器具の出力に不可欠な要素です。 見るための照明の重要性は別として、一部の光源は、職場での作業の人間工学的設計が不十分であるため、障害や不快なまぶしさ、ちらつき、その他の形の目のストレスなど、望ましくない生理学的反応を引き起こす可能性があります。 強い光の放出は、アーク溶接などの一部の産業プロセスの潜在的に危険な副作用でもあります。

赤外線 (IRR、波長 760 nm ~ 1 mm) は、非常に一般的に次のように呼ばれることもあります。 熱放射 (または 放射熱)、そしてあらゆる暖かい物体(高温のエンジン、溶融金属およびその他の鋳造源、熱処理された表面、白熱電球、放射加熱システムなど)から放出されます。 赤外線放射は、電気モーター、発電機、変圧器、さまざまな電子機器など、さまざまな電気機器からも放出されます。

赤外線放射は、熱ストレスの一因です。 周囲の空気の温度と湿度が高く、空気循環の程度が低いと、放射熱と組み合わさって熱ストレスが発生し、熱傷の可能性があります。 涼しい環境では、望ましくない、または設計が不十分な放射熱源も不快感を引き起こす可能性があります。これは、人間工学的な考慮事項です。

生物学的効果

可視光線および赤外線形態の放射によって目と皮膚にもたらされる職業上の危険は、明るい光に対する目の嫌悪感と、強烈な放射熱による皮膚の痛みの感覚によって制限されます。 目は、周囲の太陽光からの急性の光放射損傷 (紫外線、可視光、または赤外線放射エネルギーによる) から身を守るようによく適応しています。 明るい光源を見ることへの自然な嫌悪反応によって保護されており、太陽、アークランプ、溶接アークなどの光源への露出から生じる損傷から通常は保護されています。 XNUMX 分の XNUMX 秒。 ただし、強い視覚刺激のないIRRが豊富なソースは、慢性的な露出の場合、目の水晶体に危険を及ぼす可能性があります. また、太陽、溶接アーク、または雪原を強制的に凝視することで、一時的 (場合によっては永久的) に視力を失うこともあります。 明るい光が視野の奥深くに見える産業環境では、目の保護メカニズムがあまり効果的でなく、危険に対する予防措置が特に重要です。

強い光と IRR の発生源による目と皮膚への危険には、少なくとも 1980 種類あり、それぞれを理解した上で保護手段を選択する必要があります。 一部の強力な光源からの紫外線 (UVR) による潜在的な危険に加えて、次の危険を考慮する必要があります (Sliney and Wolbarsht 1982; WHO XNUMX)。

  1. 400 nm ~ 1,400 nm の波長で発生する網膜の熱損傷。 通常、この種の損傷の危険性は、レーザー、非常に強力なキセノン アーク源、または核の火の玉によってのみもたらされます。 網膜の局所的な熱傷により、盲点 (暗点) が生じます。
  2. 網膜に対する青色光の光化学的損傷 (主に 400 nm から 550 nm の波長の青色光に関連する危険) (Ham 1989)。 この損傷は、一般に「青色光」光網膜炎と呼ばれています。 この損傷の特定の形態は、その原因に応じて名前が付けられています。 太陽光網膜炎. 太陽網膜炎は、かつて「日食失明」および関連する「網膜熱傷」と呼ばれていました。 光網膜炎は、網膜が可視スペクトルの短波長、すなわち紫光と青色光にさらされた後の光化学的損傷メカニズムに起因することが明らかになったのは、ごく最近のことです。 1970 年代までは、熱損傷メカニズムの結果であると考えられていました。 青色光とは対照的に、IRA 放射は網膜損傷の発生には非常に効果的ではありません。 (Ham 1989; Sliney と Wolbarsht 1980)。
  3. 工業用熱白内障の可能性を伴うレンズへの近赤外線熱障害 (約 800 nm から 3,000 nm の波長に関連)。 太陽光の赤外線への平均的な角膜曝露は、10 W/m のオーダーです。2. 比較すると、0.8 から 4 kW/m のオーダーの赤外線放射照度にさらされたガラスおよび鉄鋼労働者2 10 年から 15 年間毎日、レンズ状の混濁が発生したと報告されています (Sliney and Wolbarsht 1980)。 これらのスペクトル バンドには、IRA と IRB が含まれます (図 1 を参照)。 眼の前部の IRA 曝露に関する米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) ガイドラインは、100 W/m の時間加重総放射照度です。2 1,000 秒 (16.7 分) を超える暴露時間 (ACGIH 1992 および 1995)。
  4. 角膜および結膜の熱損傷 (波長約 1,400 nm ~ 1 mm)。 このタイプの傷害は、レーザー放射への曝露にほぼ限定されています。
  5. 皮膚の熱損傷。 これは従来の光源からはまれですが、光スペクトル全体で発生する可能性があります。

波長と露光時間の重要性

上記の熱による損傷 (1) および (4) は、一般に非常に短時間の曝露に限定されており、眼の保護具はこれらの急性損傷を防ぐように設計されています。 しかし、上記の(2)で述べたような光化学的傷害は、低線量率が就業日全体に広がることによって生じる可能性があります。 線量率と暴露時間の積は常に線量になります (光化学的危険の程度を支配するのは線量です)。 他の光化学的損傷メカニズムと同様に、光生物学的効果を引き起こす際のさまざまな波長の相対的な有効性を表すアクション スペクトルを考慮する必要があります。 たとえば、光化学的網膜損傷の作用スペクトルは、約 440 nm でピークに達します (Ham 1989)。 ほとんどの光化学効果は、非常に狭い範囲の波長に限定されています。 一方、熱効果はスペクトル内の任意の波長で発生する可能性があります。 したがって、これらの特定の影響に対する目の保護は、効果的であるために比較的狭いスペクトル帯域のみをブロックする必要があります。 通常、ブロードバンド ソースの目の保護では、複数のスペクトル バンドをフィルタリングする必要があります。

光放射源

日光

光放射への最大の職業被ばくは、屋外作業員が太陽光線に被ばくした結果です。 太陽のスペクトルは、成層圏のオゾン層のカットオフである紫外線帯域の約 290 ~ 295 nm から、赤外線帯域の少なくとも 5,000 nm (5 μm) まで広がっています。 日射量は 1 kW/m にも達する2 夏の間。 周囲の気温と湿度によっては、熱ストレスが発生する可能性があります。

人工的な情報源

光放射への人間の露出の最も重要な人為的発生源には、次のものがあります。

  1. 溶接と切断。 溶接工とその同僚は通常、強力な UV 放射だけでなく、アークから放出される強力な可視放射と IR 放射にもさらされています。 まれに、これらの発生源が目の網膜に急性損傷を与えることがあります。 これらの環境では目の保護が必須です。
  2. 金属産業と鋳造。 可視および赤外線被ばくの最も重要な原因は、鉄鋼およびアルミニウム産業および鋳造工場における溶融および高温の金属表面からのものです。 労働者のばく露は通常、0.5 から 1.2 kW/m の範囲です2.
  3. アークランプ。 光化学硬化ランプを使用するプロセスなど、多くの産業および商業プロセスでは、強力な短波可視 (青色) 光だけでなく、UV および IR 放射も放出されます。 シールドにより有害な露出の可能性は低いですが、場合によっては偶発的な露出が発生する可能性があります。
  4. 赤外線ランプ。 これらのランプは主に IRA 範囲で発光し、一般に熱処理、塗料乾燥、および関連する用途に使用されます。 これらのランプは、暴露時に生じる不快感によって暴露が安全なレベルに制限されるため、人に重大な暴露の危険をもたらすことはありません。
  5. 医療。 赤外線ランプは、さまざまな診断および治療目的で身体医学に使用されています。 患者への曝露は治療の種類によって大きく異なり、IR ランプはスタッフが慎重に使用する必要があります。
  6. 一般照明。 蛍光灯は赤外線をほとんど放射せず、一般的に目に危険を及ぼすほど明るくありません。 タングステンおよびタングステン ハロゲン白熱灯は、放射エネルギーの大部分を赤外線で放出します。 さらに、タングステン ハロゲン ランプから発せられる青色光は、人がフィラメントを凝視すると網膜障害を引き起こす可能性があります。 幸いなことに、明るい光に対する目の嫌悪反応により、近距離でも急性損傷を防ぐことができます。 これらのランプの上にガラス製の「熱」フィルターを配置すると、この危険を最小限に抑える/排除することができます。
  7. 光学式プロジェクターおよびその他のデバイス。 強力な光源は、サーチライト、フィルム映写機、およびその他の光ビーム コリメーティング デバイスで使用されます。 これらは、非常に近い距離での直接ビームで網膜障害を引き起こす可能性があります。

 

ソース特性の測定

あらゆる光源の最も重要な特性は、そのスペクトル パワー分布です。 これは、適切な入力光学系、モノクロメーター、および光検出器で構成される分光放射計を使用して測定されます。

多くの実際の状況では、特定のスペクトル領域を選択するために広帯域光放射計が使用されます。 可視照明と安全の両方の目的で、機器のスペクトル応答は生物学的スペクトル応答に従うように調整されます。 たとえば、照度計は目の明所視 (視覚) 反応に合わせて調整されています。 通常、UVRハザードメーターは別として、強力な光源と赤外線源の測定とハザード分析は、日常的な労働安全衛生の専門家にとって複雑すぎます。 ランプの安全カテゴリの標準化が進んでいるため、潜在的な危険を判断するためにユーザーによる測定は必要ありません。

人体への暴露限界

人間の目の光学パラメータと光源の放射輝度の知識から、網膜での放射照度 (線量率) を計算することができます。 人間の目の前部構造の赤外線放射への曝露も重要である可能性があり、光源の相対位置と眼瞼閉鎖の程度が眼球曝露の適切な計算に大きく影響する可能性があることをさらに心に留めておく必要があります。用量。 紫外および短波長光露光では、光源のスペクトル分布も重要です。

多くの国内外のグループが、光放射の職業被ばく限度 (EL) を推奨しています (ACGIH 1992 および 1994; Sliney 1992)。 そのようなグループのほとんどは、UV およびレーザー放射に対して EL を推奨していますが、可視放射 (つまり、光) に対して EL を推奨しているグループは XNUMX つだけです。 ACGIH は、その EL をしきい値制限値 (TLV) と呼んでいます。 これらは毎年発行されるため、年次改訂の機会があります (ACGIH 1992 および 1995)。 それらの大部分は、動物研究からの眼の損傷データと、太陽と溶接アークを見た結果として生じる人間の網膜損傷のデータに基づいています。 さらに、TLV は、雪原や砂漠などの非常に異常な環境、または実際に太陽に目を向けている場合を除いて、可視放射エネルギーへの屋外環境曝露は通常、目に有害ではないという根本的な仮定に基づいています。

光放射線安全性評価

包括的なハザード評価には、光源のスペクトル放射照度と放射輝度の複雑な測定が必要であり、場合によっては非常に特殊な機器と計算も必要になるため、産業衛生士や安全技術者が現場で実施することはめったにありません。 代わりに、配備される目の保護具は、危険な環境での安全規則によって義務付けられています。 調査研究では、実用的で適用しやすい安全基準に関する幅広い推奨事項を作成するために、幅広いアーク、レーザー、および熱源を評価しました。

保護対策

可視光線および赤外線放射への職業被ばくはほとんど危険ではなく、通常は有益です。 ただし、一部の光源はかなりの量の可視放射線を放出します。この場合、自然な嫌悪反応が引き起こされるため、偶発的に目が過度に露出される可能性はほとんどありません。 一方、近赤外放射のみを放射する人工光源の場合、偶発的な被ばくの可能性が非常に高くなります。 スタッフが不必要に IR 放射にさらされるのを最小限に抑えるために講じることができる対策には、使用中の光学システムの適切な工学的設計、適切なゴーグルまたはフェイス バイザーの着用、作業に直接関係する人物のアクセスの制限、および作業員への認識の徹底が含まれます。強力な可視および赤外線放射源への曝露に関連する潜在的な危険。 アークランプを交換するメンテナンス スタッフは、危険な暴露を防ぐために十分なトレーニングを受けている必要があります。 労働者が皮膚の紅斑や光角膜炎を経験することは容認できません。 これらの状態が発生した場合は、作業方法を調査し、将来的に過度の暴露が発生しないようにするための措置を講じる必要があります。 妊娠中の操作者は、妊娠の完全性に関して、光放射に対する特別なリスクはありません。

アイプロテクターの設計と規格

産業用光放射源を提示する溶接およびその他の作業 (鋳造作業、鉄鋼およびガラス製造など) 用のアイ プロテクタの設計は、今世紀の初めにクルックス ガラスの開発とともに始まりました。 後に進化したアイプロテクタの規格は、視覚には赤外線と紫外線は必要ないため、現在入手可能なガラス素材でこれらのスペクトル帯域を可能な限り遮断するという一般原則に従っています。

目の保護具の経験的基準は 1970 年代にテストされ、透過係数が現在の職業上の暴露限界に対してテストされたときに赤外線と紫外線の大きな安全係数が含まれていることが示されましたが、青色光の保護係数はちょうど十分でした. そのため、一部の規格の要件が調整されました。

紫外線および赤外線放射保護

産業界では、蛍光検出や、インク、プラスチック樹脂、歯科用ポリマーなどの光硬化のために、多くの特殊な UV ランプが使用されています。 通常、UVA 光源はほとんどリスクをもたらしませんが、これらの光源には微量の有害な UVB が含まれているか、グレア障害 (眼の水晶体の蛍光による) の問題を引き起こしている可能性があります。 UV スペクトル全体から保護するために、非常に高い減衰率を持つガラスまたはプラスチックの UV フィルター レンズが広く利用されています。 保護が 400 nm に与えられている場合、わずかに黄色がかった色合いが検出される場合があります。 このタイプのアイウェア (および工業用サングラス) にとって、周辺視野を保護することは非常に重要です。 サイド シールドまたはラップアラウンド デザインは、皮質白内障が頻繁に発生する水晶体の鼻赤道領域に一時的な斜めの光線が集束するのを防ぐために重要です。

ほとんどすべてのガラスとプラスチックのレンズ素材は、300 nm 未満の紫外線放射と 3,000 nm (3 μm) を超える波長の赤外線放射を遮断します。また、いくつかのレーザーと光源については、通常の耐衝撃性の透明な安全眼鏡で十分に保護できます (例:透明なポリカーボネート レンズは、3 μm を超える波長を効果的にブロックします)。 ただし、ガラスの金属酸化物やプラスチックの有機染料などの吸収剤を追加して、約 380 ~ 400 nm までの UV と、780 nm を超えて 3 μm の赤外線を除去する必要があります。 材料に応じて、これは簡単または非常に困難または高価である可能性があり、吸収体の安定性は多少異なる場合があります. 米国規格協会の ANSI Z87.1 規格を満たすフィルターは、重要なスペクトル帯域ごとに適切な減衰係数を備えている必要があります。

さまざまな業界での保護

消火活動

消防士は強烈な近赤外線放射にさらされる可能性があり、非常に重要な頭と顔の保護に加えて、IRR 減衰フィルターが頻繁に処方されます。 ここでは、衝撃保護も重要です。

鋳造およびガラス産業のアイウェア

赤外線放射に対する眼保護用に設計された眼鏡やゴーグルは、一般的に明るい緑がかった色合いをしていますが、可視放射に対する快適さが必要な場合は色合いが暗くなることがあります. このようなアイプロテクタは、目的が溶融物の温度を視覚的にチェックすることである製鋼および鋳造作業で使用される青いレンズと混同されるべきではありません。 これらの青い眼鏡は保護を提供しないため、短時間だけ着用する必要があります.

溶接

赤外線および紫外線のろ過特性は、酸化鉄などの添加剤によってガラス フィルターに容易に付与できますが、厳密に目に見える減衰の程度によって、 シェード番号、減衰の対数表現です。 通常、ガス溶接には 3 ~ 4 のシェード番号が使用され (ゴーグルが必要です)、アーク溶接およびプラズマ アーク操作には 10 ~ 14 のシェード番号が使用されます (ここではヘルメット保護が必要です)。 経験則では、溶接工がアークを快適に見られると判断した場合、眼の危険に対して適切な減衰が提供されます。 スーパーバイザー、溶接ヘルパー、および作業エリアの他の人は、光角膜炎 (「アークアイ」または「溶接フラッシュ」) から保護するために、比較的低いシェード番号 (たとえば、3 ~ 4) のフィルターを必要とする場合があります。 近年、新しいタイプの溶接フィルター、オートダークニングフィルターが登場しました。 フィルターの種類に関係なく、ダーク シェード用に指定された固定溶接フィルターの ANSI Z87.1 および Z49.1 規格に適合する必要があります (Buhr and Sutter 1989; CIE 1987)。

オートダークニング溶接フィルター

当たる光放射の強度に応じてシェード数が増加するオートダークニング溶接フィルターは、一貫して高品質の溶接をより効率的かつ人間工学的に行う溶接工の能力における重要な進歩を表しています。 以前は、溶接機は、アークの開始と消弧のたびにヘルメットまたはフィルターを上下させなければなりませんでした。 溶接機は、アークを発生させる直前に「ブラインド」で作業する必要がありました。 さらに、ヘルメットは通常、首と頭の鋭いスナップで下げたり上げたりするため、首の緊張やより深刻な怪我につながる可能性があります. この不快で面倒な手順に直面して、一部の溶接工は、従来のヘルメットを上げた位置でアークを頻繁に開始し、光角膜炎を引き起こします。 通常の周囲照明条件下では、オートダークニング フィルターを装着したヘルメットをかぶった溶接工は、溶接する部品の位置合わせ、溶接装置の正確な位置決め、アーク放電などのタスクを実行するために、目の保護具を装着した状態で十分に見ることができます。 最も典型的なヘルメットの設計では、光センサーはアーク フラッシュが発生すると仮想的にそれを検出し、電子ドライブ ユニットに指示して液晶フィルターを明るいシェードから事前に選択された暗いシェードに切り替えます。固定シェード フィルターを使用した演習。

隠れた安全性の問題がオートダークニング フィルターで発生する可能性があるかどうかという疑問が頻繁に提起されています。 たとえば、職場で経験した残像 (「フラッシュブラインドネス」) は、永続的な視覚障害を引き起こす可能性がありますか? 新しいタイプのフィルターは、従来の固定フィルターが提供できるものと同等またはそれ以上の保護の程度を本当に提供しますか? XNUMX 番目の質問には肯定的に答えることができますが、すべての自動減光フィルターが同等であるとは限らないことを理解する必要があります。 フィルターの反応速度、特定の照度下での明暗の値、および各ユニットの重量は、機器のパターンによって異なる場合があります。 本機の性能の温度依存性、電池の劣化による日陰の変化、「静止時の日陰」などの技術的要因は、各メーカーの設計によって異なります。 これらの考慮事項は、新しい基準で対処されています。

すべてのシステムで適切なフィルター減衰が提供されるため、オートダークニング フィルターのメーカーが指定する最も重要な属性は、フィルター切り替えの速度です。 現在のオートダークニング フィルタのスイッチング速度は、1 分の 10,000 秒から 1989/0.1 秒を超えるものまでさまざまです。 Buhr と Sutter (1985) は、最大切り替え時間を指定する手段を示しましたが、その定式化は切り替えの時間経過に応じて異なります。 切り替え速度は非常に重要です。これは、同じ有効シェード番号の固定フィルターによって受け入れられる光と比較して、アークが当たったときにどれだけの光が目に入るかという非常に重要な (ただし特定されていない) 測定値への最良の手がかりを与えるからです。 . 日中のスイッチングのたびに目に入る光が多すぎると、蓄積された光エネルギーの線量が「一時的な適応」や「眼精疲労」などの問題を引き起こします。 (一過性適応とは、光環境の突然の変化によって引き起こされる視覚体験であり、不快感、まぶしさにさらされたような感覚、詳細な視覚の一時的な喪失を特徴とする場合があります。) 現在の製品の切り替え速度は 1992 ミリ秒程度です。光網膜炎に対する十分な保護を提供します。 ただし、XNUMX ミリ秒程度の最短の切り替え時間には、一時的な適応効果を減らすという利点があります (Eriksen XNUMX; Sliney XNUMX)。

溶接工は、大規模な実験室試験を行わなくても簡単なチェック試験を利用できます。 溶接工に、多くのオートダークニング フィルターを通して詳細なプリントのページを単純に見るように提案するかもしれません。 これにより、各フィルターの光学品質が示されます。 次に、溶接機は、購入を検討している各フィルターを通してアークを観察しながら、アークを打ってみるように求められる場合があります。 幸いなことに、見る目的で快適な光レベルは危険ではないという事実に頼ることができます。 UV および IR フィルターの有効性は、製造元の仕様書でチェックして、不要なバンドがフィルターで除外されていることを確認する必要があります。 数回のアーク放電を繰り返すことで、溶接工は一時的な順応によって不快感を感じるかどうかを判断できるはずですが、XNUMX 日の試行が最適です。

オートダークニング フィルターの休止状態または障害状態のシェード番号 (バッテリーが故障したときに障害状態が発生します) は、少なくとも 100 秒から数秒間、溶接工の目を XNUMX% 保護する必要があります。 暗い状態を「オフ」位置として使用するメーカーもあれば、暗い色合いと明るい色合いの状態の中間の色合いを使用するメーカーもあります。 いずれの場合も、フィルターの静止状態の透過率は、網膜障害を排除するために、明暗の透過率よりもかなり低くする必要があります。 いずれにせよ、デバイスは、フィルターがオフになったとき、またはシステム障害が発生したときに、ユーザーに明確で明白なインジケーターを提供する必要があります。 これにより、溶接が開始される前にフィルターがオンになっていない場合や適切に動作していない場合に、事前に溶接機に警告が送信されます。 バッテリー寿命や極端な温度条件下でのパフォーマンスなど、その他の機能は、特定のユーザーにとって重要な場合があります。

結論

光放射源から目を保護するデバイスの技術仕様はやや複雑に見える場合がありますが、シェード番号を指定する安全基準が存在し、これらの基準は着用者に保守的な安全係数を提供します。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:24

レーザー

レーザーは、極紫外線から遠赤外線 (サブミリ) までの光スペクトル内でコヒーレントな電磁放射エネルギーを生成するデバイスです。 用語 レーザーを使用して 実際にはの頭字語です 放射線の誘導放出による光増幅. レーザー プロセスは 1916 年にアルバート アインシュタインによって理論的に予測されましたが、最初の成功したレーザーは 1960 年まで実証されませんでした。世帯。 ビデオディスク プレーヤーや光ファイバー通信システムなどの多くのアプリケーションでは、レーザーの放射エネルギー出力は密閉されており、ユーザーは健康上のリスクに直面することはなく、製品に埋め込まれたレーザーの存在はユーザーにはわからない場合があります。 ただし、一部の医療、産業、または研究用途では、レーザーの放射エネルギーにアクセス可能であり、目や皮膚に潜在的な危険をもたらす可能性があります。

レーザー プロセス (「レージング」とも呼ばれる) は高度にコリメートされた光放射 (つまり、紫外、可視、または赤外放射エネルギー) のビームを生成できるため、レーザーは、遭遇するほとんどの危険とはまったく異なり、かなりの距離で危険をもたらす可能性があります。職場で。 おそらく、労働者や労働安全衛生の専門家によって表明された特別な懸念につながったのは、何よりもこの特徴です。 それでも、適切なハザードコントロールを適用すれば、レーザーを安全に使用できます。 レーザーを安全に使用するための基準は世界中に存在し、ほとんどが相互に「調和」しています (ANSI 1993; IEC 1993)。 すべての規格は危険分類システムを利用しています。これは、レーザーの出力パワーまたはエネルギー、および危害を引き起こす能力に応じて、レーザー製品を 1980 つの広範な危険クラスのいずれかに分類します。 その後、危険分類に応じた安全対策が適用されます (Cleuet and Mayer 1991; Duchene, Lakey and Repacholi XNUMX)。

レーザーは個別の波長で動作し、ほとんどのレーザーは単色 (514.5 つの波長または単一色を放出) ですが、レーザーが複数の個別の波長を放出することは珍しくありません。 たとえば、アルゴンレーザーは、近紫外および可視スペクトル内でいくつかの異なる線を放出しますが、一般に、488 nm で XNUMX つの緑色の線 (波長) および/または XNUMX nm で青色の線のみを放出するように設計されています。 潜在的な健康被害を考慮する場合、出力波長を確立することが常に重要です。

すべてのレーザーには、次の XNUMX つの基本的なビルディング ブロックがあります。

  1. 可能な発光波長を定義する活性媒体 (固体、液体、または気体)
  2. エネルギー源(例えば、電流、ポンプランプまたは化学反応)
  3. 出力カプラー (通常は XNUMX つのミラー) を備えた共振器。

 

研究室以外のほとんどの実用的なレーザー システムには、光ファイバーやビームをワーク ステーションに向けるためのミラーを備えた多関節アーム、溶接する材料にビームを集中させるための集束レンズなどのビーム配信システムもあります。 . レーザーでは、同一の原子または分子が、ポンプ ランプから供給されるエネルギーによって励起状態になります。 原子または分子が励起状態にある場合、光子 (光エネルギーの「粒子」) は、励起された原子または分子を刺激して、同じエネルギー (波長) の XNUMX 番目の光子を放出し、位相 (コヒーレント) および同じ状態で移動します。刺激光子としての方向。 したがって、2倍の光増幅が起こった。 カスケードで繰り返されるこの同じプロセスにより、共振空洞のミラー間で前後に反射する光ビームが発生します。 ミラーの XNUMX つが部分的に透明であるため、一部の光エネルギーが共振空洞から出て、放出されたレーザー ビームを形成します。 実際には、より安定した共振状態を生成するために XNUMX つの平行なミラーが湾曲していることがよくありますが、基本原理はすべてのレーザーに当てはまります。

数千の異なるレーザーライン (つまり、異なる活性媒体に特有の離散レーザー波長) が物理実験室で実証されていますが、日常の技術で日常的に適用されるまでに商業的に開発されたのは 20 程度にすぎません。 現在知られているレーザーラインと将来のレーザーを可能にするために、基本的に光スペクトルのすべての波長をカバーするレーザー安全ガイドラインと基準が開発され、公開されています。

レーザー危険分類

世界中の現在のレーザー安全基準は、すべてのレーザー製品を危険クラスに分類する慣行に従っています。 一般に、スキームは、1 から 4 までの 1 つの広範な危険クラスのグループに従っています。クラス 2 のレーザーは、潜在的に危険なレーザー放射を放出することができず、健康への危険をもたらすことはありません。 クラス 4 から XNUMX は、目と皮膚への危険性を高めます。 レーザーのクラスごとに安全対策が規定されているため、分類システムは便利です。 最上位のクラスには、より厳しい安全対策が必要です。

クラス 1 は、「目に安全」でリスクのないグループと見なされます。 完全に密閉されたほとんどのレーザー (レーザー コンパクト ディスク レコーダーなど) はクラス 1 です。クラス 1 レーザーには安全対策は必要ありません。

クラス 2 は、ビーム出力全体が人間の目に入って網膜に焦点を合わせたとしても危険ではない非常に低い出力を放出する可視レーザーを指します。 非常に明るい光源を見ることに対する目の自然な嫌悪反応は、目に入るエネルギーが嫌悪反応内で網膜を損傷するのに不十分である場合、網膜の損傷から目を保護します。 嫌悪反応は、まばたき反射 (約 0.16 ~ 0.18 秒) と、そのような明るい光にさらされたときの眼の回転と頭の動きで構成されます。 現在の安全基準は控えめに、嫌悪反応を 0.25 秒持続するものと定義しています。 したがって、クラス 2 レーザーの出力は 1 ミリワット (mW) 以下であり、これは 0.25 秒間の許容露出限界に相当します。 クラス 2 レーザーの例としては、レーザー ポインターと一部のアライメント レーザーがあります。

一部の安全規格には、「クラス 2A」と呼ばれるクラス 2 のサブカテゴリも組み込まれています。 クラス 2A レーザーは、最大 1,000 秒 (16.7 分) 見つめても危険ではありません。 POS (スーパーマーケットのチェックアウト) および在庫スキャナーで使用されるほとんどのレーザー スキャナーは、クラス 2A です。

クラス 3 レーザーは、網膜への曝露を一時的に安全なレベルに制限するには嫌悪反応の速度が不十分であり、目の他の構造 (角膜や水晶体など) への損傷も発生する可能性があるため、目に危険をもたらします。 通常、偶発的暴露による皮膚障害は存在しません。 クラス 3 レーザーの例としては、多くの研究用レーザーや軍用レーザー距離計があります。

クラス 3 の特別なサブカテゴリは「クラス 3A」と呼ばれます (残りのクラス 3 レーザーは「クラス 3B」と呼ばれます)。 クラス 3A レーザーは、出力がクラス 1 またはクラス 2 の許容放出限界 (AEL) の XNUMX ~ XNUMX 倍であるが、出力放射照度が下位クラスの関連する職業暴露限界を超えないレーザーです。 例としては、多くのレーザーアライメントおよび測量機器があります。

クラス 4 のレーザーは、潜在的な火災の危険性、重大な皮膚の危険性、または拡散反射の危険性をもたらす可能性があります。 事実上、溶接および切断に使用されるすべての外科用レーザーおよび材料加工用レーザーは、密閉されていない場合、クラス 4 です。 平均出力が 0.5 W を超えるすべてのレーザーはクラス 4 です。高出力のクラス 3 またはクラス 4 が完全に密閉されて危険な放射エネルギーにアクセスできない場合、レーザー システム全体がクラス 1 になる可能性があります。エンクロージャーは 埋め込みレーザー.

職業被ばく制限

非電離放射線防護に関する国際委員会 (ICNIRP 1995) は、定期的に更新されるレーザー放射線の人体被ばく限度に関するガイドラインを公開しています。 いくつかの典型的なレーザーの代表的な露出限界 (EL) を表 1 に示します。 実質的にすべてのレーザー光線は、許容露出限界を超えています。 したがって、実際には、安全対策を決定するために暴露限界が日常的に使用されることはありません。 代わりに、現実的な条件下で適用される EL に基づくレーザー分類スキームが実際にこの目的に適用されます。

表 1. 一般的なレーザーの暴露限界

レーザーの種類

主波長

露出限界

フッ化アルゴン

193 nmの

3.0mJ / cm2 8時間以上

塩化キセノン

308 nmの

40mJ / cm2 8時間以上

アルゴンイオン

488、514.5 nm

3.2mW/cm2 0.1秒間

銅蒸気

510、578 nm

2.5mW/cm2 0.25秒間

ヘリウムネオン

632.8 nmの

1.8mW/cm2 10秒間

金蒸気

628 nmの

1.0mW/cm2 10秒間

クリプトンイオン

568、647 nm

1.0mW/cm2 10秒間

ネオジム-YAG

1,064 nmの
1,334 nmの

5.0μJ/cm2 1ns~50μs
t <1 ns の場合は MPE なし、
5mW/cm2 10秒間

二酸化炭素

10〜6μm

100mW/cm2 10秒間

一酸化炭素

≒5μm

~8時間、限定エリア
10mW/cm2 >10秒間
体のほとんどに

すべての標準/ガイドラインには、他の波長と露光時間での MPE があります。

注: MPE を mW/cm に変換するには2 ~ mJ/cm2、秒単位の露光時間 t を掛けます。 たとえば、0.1 秒での He-Ne またはアルゴン MPE は 0.32 mJ/cm2.

出典: ANSI 規格 Z-136.1(1993); ACGIH TLV (1995) および Duchene、Lakey、Repacholi (1991)。

レーザー安全基準

多くの国がレーザー安全基準を発行しており、そのほとんどは国際電気標準会議 (IEC) の国際基準と調和しています。 IEC 規格 825-1 (1993) は製造業者に適用されます。 ただし、ユーザー向けの限定的な安全ガイダンスも提供します。 上記のレーザー危険分類は、すべての商用レーザー製品に表示する必要があります。 クラスに適した警告ラベルは、クラス 2 から 4 のすべての製品に表示する必要があります。

安全対策

レーザー安全分類システムにより、適切な安全対策の決定が大幅に容易になります。 レーザーの安全基準と実施基準は、より高い分類ごとにますます制限的な管理手段を使用することを日常的に要求しています。

実際には、潜在的に危険なレーザー放射にアクセスできないように、レーザーとビーム経路を完全に囲むことが常により望ましいです。 つまり、クラス 1 のレーザー製品のみを職場で使用すれば、安全な使用が保証されます。 しかし、多くの場合、これは実際的ではなく、安全な使用と危険防止対策に関する作業員のトレーニングが必要です。

レーザーを人の目に向けないという明白なルール以外に、クラス 2 レーザー製品に必要な管理手段はありません。 より高いクラスのレーザーでは、安全対策が明らかに必要です。

クラス 3 または 4 のレーザーを完全に密閉することができない場合は、ビーム エンクロージャー (チューブなど)、バッフル、および光学カバーを使用することで、ほとんどの場合、危険な眼への曝露のリスクを実質的に排除できます。

クラス 3 および 4 のレーザーを収容することができない場合は、侵入が制御されたレーザー管理区域を確立する必要があり、一般に、レーザー ビームの公称危険ゾーン (NHZ) 内でレーザー アイ プロテクターの使用が義務付けられています。 コリメートされたレーザービームが使用されるほとんどの研究所では、NHZ は制御された実験室領域全体を網羅していますが、集束ビームアプリケーションの場合、NHZ は驚くほど限られており、部屋全体を網羅していない場合があります。

許可されていないレーザー ユーザーによる誤用や危険な行為を防ぐために、市販されているすべてのレーザー製品に見られるキー コントロールを使用する必要があります。

人がレーザーにアクセスできる場合は、レーザーを使用していないときにキーを保護する必要があります。

深刻な眼の損傷の可能性が非常に高いため、レーザーの位置合わせと初期設定中は特別な注意が必要です。 レーザー作業者は、レーザーのセットアップと位置合わせを行う前に、安全な慣行について訓練を受ける必要があります。

レーザー保護メガネは、職業上の暴露限界が確立された後に開発され、特定の用途で波長と暴露時間の関数として必要となる光学濃度 (または OD、減衰係数の対数尺度) を提供するために仕様が作成されました。レーザー。 ヨーロッパにはレーザーによる目の保護に関する特定の規格が存在しますが、米国では ANSI Z136.1 および ANSI Z136.3 という名称で米国規格協会によってさらなるガイドラインが提供されています。

トレーニング

実験室と産業の両方の状況でレーザー事故を調査すると、共通の要素が浮かび上がります。それは、適切なトレーニングの欠如です。 レーザー安全トレーニングは、各従業員が作業するレーザー操作に適切かつ十分なものでなければなりません。 トレーニングは、レーザーの種類と作業者に割り当てられたタスクに固有のものである必要があります。

医療監視

レーザー作業者の医学的監視の要件は、地域の産業医学規制に従って国ごとに異なります。 かつて、レーザーが研究所に限定され、その生物学的影響についてほとんど知られていなかったとき、各レーザー作業者は定期的に眼底 (網膜) 写真による徹底的な一般的な眼科検査を受けて、目の状態を監視するのが非常に一般的でした。 . しかし、1970 年代初頭までに、臨床所見はほとんどの場合陰性であったため、この慣行は疑問視され、そのような検査では主観的に検出可能な急性損傷のみを特定できることが明らかになりました。 これにより、1975 年にアイルランドのドン リーリーで開催されたレーザーに関する WHO タスク グループが、そのような関与する監視プログラムに反対することを勧告し、視覚機能の検査を強調するようになりました。 それ以来、ほとんどの国の労働衛生団体は、健康診断の要件を継続的に削減してきました。 今日、完全な眼科的検査は、レーザーによる眼の損傷または過度の露出が疑われる場合にのみ普遍的に必要とされ、配置前の視覚的スクリーニングが一般的に必要です. 国によっては、追加の検査が必要になる場合があります。

レーザー測定

一部の職場の危険とは異なり、通常、レーザー放射の危険レベルの職場監視のために測定を実行する必要はありません。 ほとんどのレーザー ビームのビーム寸法は非常に限定されており、ビーム経路が変化する可能性があり、レーザー放射計の難しさと費用がかかるため、現在の安全基準では、職場での測定 (監視) ではなく、危険クラスに基づく制御手段が強調されています。 測定は、レーザーの安全基準と適切な危険分類への準拠を保証するために、メーカーが実施する必要があります。 実際、レーザー危険分類の当初の正当化の XNUMX つは、危険評価のための適切な測定を実行することの大きな困難に関連していました。

結論

レーザーは職場では比較的新しいものですが、レーザーの安全性に関するプログラムと同様に、急速に普及しています。 レーザーを安全に使用するための鍵は、最初に可能であればレーザー放射エネルギーを閉じ込めることですが、それが不可能な場合は、適切な制御手段を設定し、レーザーを扱うすべての担当者を訓練することです。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:26

高周波電磁界とマイクロ波

無線周波数 (RF) 電磁エネルギーとマイクロ波放射は、産業、商業、医療、研究、および家庭でさまざまな用途に使用されています。 3 ~ 3 x 10 の周波数範囲で8 kHz (つまり 300 GHz) は、ラジオやテレビの放送、通信 (長距離電話、携帯電話、無線通信)、レーダー、誘電体ヒーター、誘導ヒーター、スイッチ付き電源、コンピューター モニターなどの用途を容易に認識します。

高出力 RF 放射は熱エネルギー源であり、火傷、一時的および永続的な生殖の変化、白内障、死など、生体系に対する加熱の既知の影響をすべてもたらします。 広い範囲の無線周波数では、熱受容体が皮膚にあり、これらの電磁界によって引き起こされる身体の深部加熱を容易に感知できないため、熱と熱痛の皮膚知覚は検出に信頼性がありません。 高周波電磁界への曝露によるこれらの健康への悪影響から保護するには、曝露制限が必要です。

職業暴露

誘導加熱

強力な交流磁場を適用することにより、導電性材料は誘導によって加熱することができます 渦電流. このような加熱は、鍛造、焼きなまし、ろう付け、およびはんだ付けに使用されます。 動作周波数範囲は 50/60 から数百万 Hz です。 磁場を生成するコイルの寸法は小さいことが多いため、高レベルの全身ばく露のリスクは小さいです。 ただし、手への暴露は高くなる可能性があります。

誘電加熱

3 ~ 50 MHz の無線周波数エネルギー (主に 13.56、27.12、および 40.68 MHz の周波数) は、さまざまな加熱プロセスのために業界で使用されています。 用途には、プラスチックのシーリングとエンボス加工、接着剤の乾燥、布地と織物の加工、木工、防水シート、プール、ウォーターベッド ライナー、靴、トラベル チェック フォルダーなどの多様な製品の製造が含まれます。

文献 (Hansson Mild 1980; IEEE COMAR 1990a、1990b、1991) で報告された測定値は、多くの場合、電気的および磁気的 漏れ場 これらの RF デバイスの近くでは非常に高くなります。 多くの場合、オペレーターは出産可能年齢 (つまり、18 歳から 40 歳) の女性です。 職業上の状況によっては、漏洩電磁界が広範囲に及ぶことが多く、その結果、オペレーターは全身にばく露します。 多くのデバイスでは、電界および磁界への暴露レベルが既存のすべての RF 安全ガイドラインを超えています。

これらのデバイスは RF エネルギーを非常に多く吸収する可能性があるため、デバイスから発生する漏れ電界を制御することが重要です。 したがって、曝露の問題が存在するかどうかを判断するには、定期的な RF 監視が不可欠になります。

通信システム

通信およびレーダーの分野の作業者は、ほとんどの状況で低レベルの電界強度にのみさらされます。 ただし、FM/TV タワーに登らなければならない作業員の曝露は激しい可能性があり、安全対策が必要です。 ばく露は、インターロックが解除され、ドアが開いている送信機キャビネットの近くでもかなりの量になる可能性があります。

医療被ばく

RF エネルギーの最も初期のアプリケーションの XNUMX つは、短波ジアテルミーでした。 これには通常、シールドされていない電極が使用され、漂遊電界が高くなる可能性があります。

最近では、RF フィールドが静磁場と組み合わせて使用​​されています。 磁気共鳴画像 (MRI)。 使用される RF エネルギーは低く、フィールドは患者のエンクロージャ内にほぼ完全に含まれているため、オペレーターへの曝露はごくわずかです。

生物学的効果

比吸収率 (SAR、キログラムあたりのワット数で測定) は、線量測定量として広く使用されており、SAR から曝露限界を導き出すことができます。 生体の SAR は、放射線の周波数、強度、偏光、放射線源と身体の構成、反射面と身体のサイズ、形状、および電気特性などの曝露パラメータに依存します。 さらに、体内の SAR 空間分布は非常に不均一です。 不均一なエネルギー蓄積は、不均一な深部本体の加熱をもたらし、内部温度勾配を生成する可能性があります。 10 GHz を超える周波数では、エネルギーは体表面近くに蓄積されます。 最大の SAR は、標準的な被験者では約 70 MHz で発生し、人が RF 接地に接触して立っている場合は約 30 MHz で発生します。 温度と湿度の極端な条件では、1 MHz で 4 ~ 70 W/kg の全身 SAR により、健康な人間の深部体温が 2 時間で約 XNUMX °C 上昇すると予想されます。

RF 加熱は、広く研究されている相互作用メカニズムです。 熱影響は 1 W/kg 未満で観察されていますが、これらの影響に対する温度閾値は一般的に決定されていません。 生物学的影響を評価する際には、時間-温度プロファイルを考慮する必要があります。

生物学的影響は、RF 加熱が適切なメカニズムでも可能性のあるメカニズムでもない場合にも発生します。 これらの影響には、多くの場合、変調された RF フィールドとミリ波が含まれます。 さまざまな仮説が提案されていますが、人間の曝露限界を導き出すのに役立つ情報はまだ得られていません。 相互作用の基本的なメカニズムを理解する必要があります。それぞれの RF フィールドの特徴的な生物物理学的および生物学的相互作用を調査することは現実的ではないためです。

人間と動物の研究では、内部組織が過度に加熱されるため、RF フィールドが有害な生物学的影響を引き起こす可能性があることが示されています。 体の熱センサーは皮膚にあり、体の奥深くで熱を感知することは容易ではありません。 したがって、作業者は、漏れ電磁界の存在にすぐに気付かずに、かなりの量の RF エネルギーを吸収する可能性があります。 レーダー装置、RF ヒーターとシーラー、およびラジオ TV 塔からの RF フィールドにさらされた職員は、さらされた後、しばらくして温かみを感じたという報告があります。

RF 放射が人間に癌を引き起こす可能性があるという証拠はほとんどありません。 それにもかかわらず、ある研究は、それが動物の癌プロモーターとして作用する可能性があることを示唆しています (Szmigielski et al. 1988)。 RF 電磁界に曝露された人員の疫学的研究は数が少なく、一般的に範囲が限られています (Silverman 1990; NCRP 1986; WHO 1981)。 職業被ばく労働者の調査が、旧ソ連と東欧諸国で実施された(Roberts and Michaelson 1985)。 しかし、これらの研究は健康への影響に関して決定的なものではありません。

ヨーロッパの RF シーラー オペレーターに関する人間の評価と疫学的研究 (Kolmodin-Hedman et al. 1988; Bini et al. 1986) は、次の特定の問題が発生する可能性があることを報告しています。

  • RF火傷または熱的に高温の表面との接触による火傷
  • 手や指のしびれ(感覚異常); 触覚感度の乱れまたは変化
  • 眼への刺激(おそらくビニル含有物質からの煙によるもの)
  • オペレーターの足の著しい温度上昇と不快感 (おそらく足から地面への電流の流れによる)。

 

携帯電話

個人用無線電話の使用が急速に増加しており、これが基地局の数の増加につながっています。 これらは、多くの場合、公共エリアに設置されています。 しかし、これらのステーションからの公衆への曝露は低いです。 システムは通常、アナログまたはデジタル技術を使用して、900 MHz または 1.8 GHz 付近の周波数で動作します。 ハンドセットは小型で低電力の無線送信機で、使用時に頭の近くに保持されます。 アンテナから放射される電力の一部は頭部で吸収されます。 ファントムヘッドでの数値計算と測定は、SAR 値が数 W/kg のオーダーである可能性があることを示しています (詳細は ICNIRP 声明、1996 を参照)。 電磁場の健康被害に対する一般の関心が高まっており、いくつかの研究プログラムがこの問題に取り組んでいます (McKinley et al.、未発表のレポート)。 携帯電話の使用と脳腫瘍に関して、いくつかの疫学研究が進行中です。 これまでのところ、トランスジェニック マウスを 1997 日 1 時間、18 か月間、デジタル移動通信で使用されるのと同様の信号にさらした動物研究 (Repacholi et al. 43) のみが発表されています。 実験終了時までに、101 匹中 22 匹の動物にリンパ腫がみられたのに対し、偽暴露群では 100 匹中 XNUMX 匹でした。 増加は統計的に有意でした (p > 0.001)。 これらの結果は、人間の健康に関連して簡単に解釈することはできず、これに関するさらなる研究が必要です.

基準とガイドライン

いくつかの組織や政府は、RF フィールドへの過度の曝露から保護するための基準とガイドラインを発行しています。 Grandolfo と Hansson Mild (1989) は、世界的な安全基準の見直しを行いました。 ここでの議論は、IRPA (1988) および IEEE 標準 C 95.1 1991 によって発行されたガイドラインにのみ関係します。

RF 曝露制限の完全な根拠は、IRPA (1988) に示されています。 要約すると、IRPA ガイドラインは 4 W/kg の基本的な限界 SAR 値を採用しており、それを超えると、RF エネルギー吸収の結果として健康への悪影響が発生する可能性が高まると考えられています。 このレベル未満の急性曝露による健康への悪影響は観察されていません。 長期暴露の可能性のある結果を考慮して 0.4 の安全係数を組み込むと、XNUMX W/kg が職業暴露の暴露限界を導き出すための基本限界として使用されます。 一般市民向けの制限を導き出すために、さらに XNUMX の安全係数が組み込まれています。

電界強度の導出された曝露限界 (E)、磁場強度 (H) および V/m、A/m、および W/m で指定された電力密度2 それぞれ、図 1 に示されています。 E および H 電磁界は 100 分間にわたって平均化され、瞬間暴露が時間平均値を 200 倍以上超えないようにすることが推奨されます。

図 1. IRPA (1988 年) 電界強度 E、磁界強度 H および電力密度のばく露限界

ELF060F1

IEEE によって 95.1 年に設定された標準 C 1991 は、人の全身の平均 SAR で 0.4 W/kg、任意の 8 グラムに伝達されるピーク SAR で 6 W/kg の職業被ばく (管理された環境) の制限値を示しています。組織の 0.08 分以上。 一般公衆 (管理されていない環境) へのばく露に相当する値は、全身 SAR で 1.6 W/kg、ピーク SAR で 100 W/kg です。 身体対接地電流は、管理された環境では 45 mA、管理されていない環境では 1991 mA を超えてはなりません。 (詳細については、IEEE 2 を参照してください。) 導出された制限を図 XNUMX に示します。

図 2. 電界強度 E、磁界強度 H、および電力密度に関する IEEE (1991) の曝露限界

ELF060F2

高周波電磁界とマイクロ波の詳細については、たとえば、Elder et al. を参照してください。 1989 年、Greene 1992 年、および Polk と Postow 1986 年。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:30

VLF および ELF 電界および磁界

極低周波 (ELF) および極低周波 (VLF) 電界および磁界は、静電界 (> 0 Hz) を超えて 30 kHz までの周波数範囲を網羅しています。 この文書では、ELF は > 0 ~ 300 Hz の周波数範囲にあり、VLF は > 300 Hz ~ 30 kHz の範囲にあると定義されています。 > 0 から 30 kHz の周波数範囲では、波長は ∞ (無限大) から 10 km まで変化するため、電場と磁場は本質的に互いに独立して作用し、別々に扱う必要があります。 電界強度 (E) は XNUMX メートルあたりのボルト (V/m) で測定され、磁場強度 (H) は XNUMX メートルあたりのアンペア (A/m) で測定され、磁束密度 (B) テスラ (T)。

この周波数範囲で動作する機器を使用している労働者によって、健康への悪影響の可能性についてかなりの議論が表明されています。 最も一般的な周波数は 50/60 Hz で、電力の生成、配電、および使用に使用されます。 50/60 Hz 磁場への曝露が癌発生率の増加と関連している可能性があるという懸念は、メディアの報道、誤った情報の配布、進行中の科学的議論によって煽られています (Repacholi 1990; NRC 1996)。

この記事の目的は、次のトピック領域の概要を提供することです。

  • ソース、職業、アプリケーション
  • 線量測定と測定
  • 相互作用メカニズムと生物学的効果
  • 人間の研究と健康への影響
  • 保護対策
  • 職業被ばく基準。

 

ELF および VLF の主な発生源からの電磁界の種類と強さ、生物学的影響、健康への影響の可能性、および現在の曝露限界を労働者に知らせるために、概要の説明が提供されています。 安全上の注意事項と保護措置の概要も示します。 多くの作業者が視覚表示装置 (VDU) を使用していますが、この記事の他の場所で詳しく説明されているため、この記事では簡単な詳細のみを示します。 百科事典.

ここに含まれる資料の多くは、多くの最近のレビューでより詳細に見つけることができます (WHO 1984、1987、1989、1993; IRPA 1990; ILO 1993; NRPB 1992, 1993; IEEE 1991; Greene 1992; NRC 1996)。

職業被ばくの原因

職業被ばくのレベルはかなり異なり、特定の用途に大きく依存します。 表 1 は、0 ~ 30 kHz の範囲の周波数の典型的なアプリケーションの概要を示しています。

表 1. > 0 ~ 30 kHz の範囲で動作する機器のアプリケーション

周波数

波長(km)

一般的なアプリケーション

16.67、50、60 Hz

18,000-5,000

発電、送電および使用、電解プロセス、誘導加熱、アークおよびレードル炉、溶接、輸送など、電力の産業、商業、医療または研究用途

0.3〜3 kHz

1,000-100

放送変調、医療用途、電気炉、誘導加熱、焼入れ、はんだ付け、溶解、精錬

3〜30 kHz

100-10

超長距離通信、無線ナビゲーション、放送変調、医療用途、誘導加熱、硬化、はんだ付け、溶融、精製、VDU

 

発電と配電

50/60 Hz 電界および磁界の主要な人工発生源は、発電および配電に関係するもの、および電流を使用するあらゆる機器です。 このような機器のほとんどは、ほとんどの国では 50 Hz、北米では 60 Hz の電源周波数で動作します。 一部の電車システムは 16.67 Hz で動作します。

高電圧 (HV) 送電線と変電所は、作業者が日常的にさらされる可能性のある最強の電界に関連付けられています。 導体の高さ、幾何学的構成、送電線からの横方向の距離、および送電線の電圧は、地上レベルでの最大電界強度を考慮する上で最も重要な要素です。 線の高さの約 1978 倍の横方向の距離では、電界強度は距離に応じてほぼ直線的に減少します (Zaffanella and Deno 100,000)。 HV 送電線の近くにある建物の内部では、建物の構成や構造材料にもよりますが、通常、電界強度は非摂動電界よりも約 XNUMX 倍低くなります。

架空送電線からの磁場強度は、通常、大電流を伴う産業用アプリケーションに比べて比較的低くなります。 変電所や稼働中の送電線の保守に従事する電力会社の従業員は、より大きな電磁界 (場合によっては 5 mT 以上) にさらされる特別なグループを形成します。 強磁性体がない場合、磁力線は導体の周りに同心円を形成します。 電源導体の形状とは別に、最大磁束密度は電流の大きさによってのみ決定されます。 HV 送電線の下の磁場は、主に送電線の軸に対して横方向に向けられます。 グランドレベルでの最大磁束密度は、導体間の位相関係に応じて、中心線の下または外部導体の下になる場合があります。 典型的な 500 回線 35 kV 架空送電線システムの地上レベルでの最大磁束密度は、送電電流 1992 キロアンペアあたり約 0.05 μT です (Bernhardt と Matthes 16)。 2 mT までの磁束密度の典型的な値は、架線近くの職場、変電所、および 3 50/60、1986、または XNUMX Hz の周波数で動作する発電所で発生します (Krause XNUMX)。

産業プロセス

職業上の磁場への曝露は、主に大電流を使用する産業機器の近くでの作業に起因します。 このような装置には、溶接、エレクトロスラグ精錬、加熱(炉、誘導加熱器)および攪拌に使用されるものが含まれます。

カナダ (Stuchly and Lecuyer 1985)、ポーランド (Aniolczyk 1981)、オーストラリア (Repacholi、未発表データ)、およびスウェーデン (Lövsund、Oberg、および Nilsson 1982) で実施された、産業で使用される誘導加熱器に関する調査では、磁束密度が使用する周波数とマシンからの距離に応じて、0.7 μT から 6 mT の範囲のオペレーターの位置。 Lövsund、Oberg、および Nilsson (1982) は、産業用電気鋼および溶接装置からの磁場の研究で、スポット溶接機 (50 Hz、15 ~ 106 kA) および取鍋炉 (50 Hz、13 ~ 15 kA) が最大 10 m の距離で最大 1 mT の電界を生成しました。 オーストラリアでは、50 Hz から 10 kHz の範囲で動作する誘導加熱プラントが、オペレーターが立つことができる位置で最大 2.5 mT (50 Hz 誘導炉) の磁場を与えることが判明しました。 さらに、他の周波数で動作する誘導ヒーター周辺の最大電界は、130 kHz で 1.8 μT、25 kHz で 2.8 μT、130 kHz で 9.8 μT を超えていました。

磁場を生成するコイルの寸法は小さいことが多いため、全身への高曝露はめったになく、主に手への局所曝露です。 オペレーターの手への磁束密度は 25 mT に達することがあります (Lövsund and Mild 1978; Stuchly and Lecuyer 1985)。 ほとんどの場合、磁束密度は 1 mT 未満です。 誘導加熱器の近くの電界強度は通常低いです。

電気化学産業の労働者は、電気炉または大電流を使用するその他の装置により、高強度の電場および磁場にさらされる可能性があります。 たとえば、誘導炉や工業用電解セルの近くでは、磁束密度が 50 mT にも達することがあります。

ビジュアルディスプレイユニット

ビジュアル ディスプレイ ユニット (VDU) またはビデオ ディスプレイ ターミナル (VDT) とも呼ばれる使用は、ますます増加しています。 VDT オペレーターは、低レベル放射線の放出による影響の可能性について懸念を表明しています。 15 A/m (125 μT) もの高い磁場 (周波数 0.69 ~ 0.9 kHz) が、スクリーンの表面に近い最悪の条件下で測定されました (Bureau of Radiological Health 1981)。 この結果は、多くの調査によって確認されています (Roy et al. 1984; Repacholi 1985 IRPA 1988)。 国家機関および個々の専門家による VDT の測定および調査の包括的なレビューは、VDT からの健康に影響を与える放射線放出はないと結論付けました (Repacholi 1985; IRPA 1988; ILO 1993a)。 最悪の場合や故障モードの条件下でも、放射レベルは国際基準や国内基準の限界をはるかに下回っているため、定期的な放射線測定を行う必要はありません (IRPA 1988)。

排出量の包括的なレビュー、該当する科学文献の要約、基準、およびガイドラインが文書で提供されています (ILO 1993a)。

医療アプリケーション

よく治癒しない、または結合しない骨折に苦しむ患者は、パルス磁場で治療されてきました (Bassett、Mitchell、および Gaston 1982; Mitbreit および Manyachin 1984)。 パルス磁場を使用して創傷治癒と組織再生を促進する研究も行われています。

骨成長刺激には、磁場パルスを生成するさまざまなデバイスが使用されます。 典型的な例は、約 0.3 mT の平均磁束密度、約 2.5 mT のピーク強度を生成し、0.075 ~ 0.175 V/m の範囲のピーク電界強度を骨に誘導するデバイスです (Bassett、Pawluk およびピラ 1974)。 露出した手足の表面近くで、デバイスは 1.0 mT 程度のピーク磁束密度を生成し、約 10 ~ 100 mA/m のピーク イオン電流密度を引き起こします。2 (1~10μA/cm2) 組織内。

測定

ELF または VLF 電磁界の測定を開始する前に、発生源の特性と被ばく状況についてできるだけ多くの情報を取得することが重要です。 この情報は、予想される電界強度の推定と、最も適切な調査機器の選択に必要です (Tell 1983)。

ソースに関する情報には、次のものが含まれている必要があります。

  • 高調波を含む存在する周波数
  • 伝達される電力
  • 偏光(の向き E 分野)
  • 変調特性(ピーク値と平均値)
  • デューティサイクル、パルス幅、およびパルス繰り返し周波数
  • タイプ、ゲイン、ビーム幅、スキャン レートなどのアンテナ特性。

 

曝露状況に関する情報には、次のものが含まれている必要があります。

  • ソースからの距離
  • 散乱物体の存在。 平面による散乱は、 E コーナーリフレクタなどの曲面を使用すると、さらに大きな効果が得られる場合があります。

 

職業環境で実施された調査の結果を表 2 にまとめます。

表 2. 磁界への職業暴露源

ソース

磁束
密度 (mT)

距離 (m)

ディスプレイ

最大2.8x 10-4

0.3

HVライン

最大0.4

下線

発電所

最大0.27

1

溶接アーク (0 ~ 50 Hz)

0.1-5.8

0-0.8

誘導加熱器 (50 ~ 10 kHz)

0.9-65

0.1-1

50Hz取鍋炉

0.2-8

0.5-1

50Hzアーク炉

最大1

2

10Hzインダクションスターラー

0.2-0.3

2

50 Hz エレクトロスラグ溶接

0.5-1.7

0.2-0.9

治療機器

1-16

1

出典: アレン 1991; ベルンハルト 1988; クラウゼ 1986; Lövsund、Oberg、および Nilsson 1982; レパコリ、未発表データ。 Stuchly 1986; Stuchly と Lecuyer 1985 年、1989 年。

計装

電界または磁界測定器は、プローブ、リード、モニターの XNUMX つの基本部品で構成されています。 適切な測定を行うには、次の計測器の特性が必要または望ましいものです。

  • プローブは、 E フィールドまたは H 両方に同時にではありません。
  • プローブは、フィールドの重大な摂動を生成してはなりません。
  • プローブからモニターへのリード線は、プローブのフィールドを著しく妨害したり、フィールドからのエネルギーを結合したりしてはなりません。
  • プローブの周波数応答は、測定に必要な周波数範囲をカバーする必要があります。
  • 反応性近接場で使用する場合、プローブ センサーの寸法は、存在する最高周波数での波長の XNUMX 分の XNUMX 未満であることが望ましいです。
  • 計測器は、測定フィールド パラメータの二乗平均平方根 (rms) 値を示す必要があります。
  • 計測器の応答時間を知る必要があります。 断続的なフィールドを容易に検出できるように、約 1 秒以下の応答時間を有することが望ましいです。
  • プローブは、フィールドのすべての偏光成分に応答する必要があります。 これは、固有の等方性応答によって、またはプローブを XNUMX つの直交方向に物理的に回転させることによって達成できます。
  • 優れた過負荷保護、バッテリ動作、携帯性、および頑丈な構造は、他の望ましい特性です。
  • 計測器は、次のパラメータの XNUMX つまたは複数の指標を提供します: 平均 E フィールド (V/m) または平均二乗 E フィールド (V2/m2); 平均 H フィールド (A/m) または平均二乗 H フィールド (A2/m2).

 

調査

調査は通常、職場に存在するフィールドが国の基準によって設定された制限を下回っているかどうかを判断するために実施されます。 したがって、測定を行う人は、これらの基準を十分に理解している必要があります。

占有されアクセス可能なすべての場所を調査する必要があります。 被試験機器の操作者と測量士は、試験エリアから実行可能な限り離れている必要があります。 エネルギーを反射または吸収する可能性がある、通常存在するすべてのオブジェクトが所定の位置にある必要があります。 測量者は、特に高出力低周波システムの近くでは、無線周波数 (RF) による火傷や衝撃に対して予防措置を講じる必要があります。

相互作用メカニズムと生物学的効果

相互作用メカニズム

ELF および VLF フィールドが生物系と相互作用する唯一の確立されたメカニズムは次のとおりです。

  • 露出した物体に表面電荷を誘導し、電流を発生させる電界 (mA/m で測定)2) 体の内部で、その大きさは表面電荷密度に関連しています。 露出条件、サイズ、フィールド内の露出された物体の形状、および位置に応じて、表面電荷密度が大幅に変化する可能性があり、その結果、物体内の電流分布が変化し、不均一になります。
  • 磁場は、体内に電場と電流を誘導することによって、人間にも作用します。
  • ELF または VLF 電界にさらされた導電体 (自動車など) に誘導された電荷は、それに接触した人に電流を流す可能性があります。
  • 導体 (たとえば、ワイヤー フェンス) に結合する磁界は、それに接触している人の身体を通過する電流 (露出フィールドと同じ周波数) を引き起こします。
  • 強い電界にさらされている人や金属製の物体が十分に接近すると、一時的な放電 (火花) が発生することがあります。
  • 電場または磁場は、植込み型医療機器 (ユニポーラ心臓ペースメーカーなど) に干渉し、機器の誤動作を引き起こす可能性があります。

 

上記の最初の XNUMX つの相互作用は、人と ELF または VLF フィールドとの間の直接結合の例です。 最後の XNUMX つの相互作用は、暴露された生物が他の物体の近くにある場合にのみ発生する可能性があるため、間接的な結合メカニズムの例です。 これらの身体には、他の人間や動物、および自動車、フェンス、埋め込み型デバイスなどの物体が含まれる場合があります。

生体組織と ELF または VLF 界との間の相互作用の他のメカニズムが仮定されているか、それらの存在を支持するいくつかの証拠がありますが (WHO 1993; NRPB 1993; NRC 1996)、健康への悪影響の原因であることが示されているものはありません。

健康への影響

証拠は、周波数範囲 > 0 ~ 30 kHz の電場および磁場への暴露の確立された影響のほとんどが、表面電荷および誘導電流密度に対する急性応答に起因することを示唆しています。 人は、ELF 電場 (磁場ではなく) によって身体に誘導される振動する表面電荷の影響を知覚できます。 これらの効果が十分に強い場合、迷惑になります。 人体を通過する電流の影響 (知覚、手放し、または破傷風のしきい値) の概要を表 3 に示します。

表 3. 人体を通過する電流の影響

効果

件名

しきい値電流 (mA)

   

50および60 Hz

300 Hz

1000 Hz

10kHz

30kHz

知覚

メンズ

レディース

子供達

1.1

0.7

0.55

1.3

0.9

0.65

2.2

1.5

1.1

15

10

9

50

35

30

手放し閾値ショック

メンズ

レディース

子供達

9

6

4.5

11.7

7.8

5.9

16.2

10.8

8.1

55

37

27

126

84

63

胸部テタニゼーション;
激しいショック

メンズ

レディース

子供達

23

15

12

30

20

15

41

27

20.5

94

63

47

320

214

160

出典: Bernhardt 1988a.

人間の神経細胞と筋肉細胞は、数 mT および 1 ~ 1.5 kHz の磁場への曝露によって誘導される電流によって刺激されてきました。 閾値電流密度は 1 A/m を超えると考えられています2. ちらつき視覚感覚は、約 5 ~ 10 mT (20 Hz で) の低い磁場にさらされるか、または頭部に直接適用される電流によって、人間の目に誘発される可能性があります。 これらの反応と神経生理学的研究の結果を考慮すると、推論や記憶などの中枢神経系の微妙な機能が、10 mA/m を超える電流密度によって影響を受ける可能性があることが示唆されます。2 (NRPB 1993)。 しきい値は、約 1 kHz までは一定のままですが、その後は周波数が高くなるにつれて上昇します。

いくつかの ビトロ 研究 (WHO 1993; NRPB 1993) は、ELF および VLF 電場および細胞培養に直接印加された電流にさらされたさまざまな細胞系で、酵素活性およびタンパク質代謝の変化、リンパ球の細胞毒性の低下などの代謝変化を報告しています。 ほとんどの影響は、約 10 ~ 1,000 mA/m の電流密度で報告されています。2ただし、これらの応答はあまり明確に定義されていません (Sienkiewicz、Saunder、および Kowalczuk 1991)。 ただし、神経や筋肉の電気的活動によって生成される内因性電流密度は、通常 1 mA/m にも達することに注意してください。2 最大 10 mA/m に達する可能性があります2 心の中に。 これらの電流密度は、神経、筋肉、その他の組織に悪影響を及ぼすことはありません。 このような生物学的影響は、誘導電流密度を 10 mA/m 未満に制限することによって回避されます。2 約 1 kHz までの周波数で。

多くの健康への影響があり、私たちの知識が限られている生物学的相互作用のいくつかの可能性のある領域には、松果体の夜間メラトニンレベルの変化の可能性と、ELF電界または磁界への曝露によって動物に誘発される概日リズムの変化が含まれます。発生および発がんのプロセスに対する ELF 磁界の影響の可能性。 さらに、非常に弱い電場と磁場に対する生物学的反応の証拠がいくつかあります。これらには、脳組織内のカルシウム イオンの移動度の変化、ニューロンの発火パターンの変化、およびオペランド動作の変化が含まれます。 振幅と周波数の両方の「ウィンドウ」が報告されており、用量の増加とともに反応の大きさが増加するという従来の仮定に挑戦しています。 これらの影響は十分に確立されておらず、ヒトへの曝露に対する制限を確立する根拠にはなりませんが、さらなる調査が必要です (Sienkievichz、Saunder および Kowalczuk 1991; WHO 1993; NRC 1996)。

表 4 は、ヒトにおけるさまざまな生物学的影響の誘導電流密度のおおよその範囲を示しています。

表 4. さまざまな生物学的影響のおおよその電流密度範囲

効果

電流密度 (mA/m2)

直接的な神経と筋肉の刺激

1,000-10,000

中枢神経系活動の調節
細胞代謝の変化 ビトロ

100-1,000

網膜機能の変化
中枢神経系の変化の可能性
細胞代謝の変化 ビトロ


10-100

内因性電流密度

1-10

出典:Sienkiewicz ら。 1991年。

職業暴露基準

> 0 ~ 30 kHz の範囲に制限があるほぼすべての規格は、その根拠として、誘導電界と電流を安全なレベルに保つ必要があります。 通常、誘導電流密度は 10 mA/m 未満に制限されます。2. 表 5 は、いくつかの現在の職業暴露限度の要約を示しています。

表 5. 周波数範囲 > 0 ~ 30 kHz の電界および磁界への曝露の職業上の制限 (f は Hz 単位であることに注意してください)

国/参照

周波数範囲

電場 (V/m)

磁場 (A/m)

国際 (IRPA 1990)

50 / 60ヘルツ

10,000

398

米国 (IEEE 1991)

3〜30 kHz

614

163

米国 (ACGIH 1993)

1〜100 Hz

100〜4,000 Hz

4〜30 kHz

25,000

2.5 x 106/f

625

60 /f

60 /f

60 /f

ドイツ(1996)

50 / 60ヘルツ

10,000

1,600

英国 (NRPB 1993)

1〜24 Hz

24〜600 Hz

600〜1,000 Hz

1〜30 kHz

25,000

6 x 105/f

1,000

1,000

64,000 /f

64,000 /f

64,000 /f

64

 

保護対策

高電圧送電線の近くで発生する職業被ばくは、高電位での活線作業中の地面または導体のいずれかの作業者の場所によって異なります。 活線条件下で作業する場合、防護服を使用して体内の電界強度と電流密度を地上での作業と同様の値に下げることができます。 防護服は磁場の影響を弱めません。

ELF または VLF 電界および磁界へのばく露の潜在的な悪影響から労働者および一般市民を保護する責任は、明確に割り当てられる必要があります。 管轄当局が次の手順を検討することをお勧めします。

  • 曝露制限の開発と採用、およびコンプライアンス プログラムの実施
  • ペースメーカーなどの電磁干渉に対する感受性を低減するための技術基準の開発
  • 電磁干渉のために強力な電界および磁界の発生源周辺のアクセスが制限されたゾーンを定義する基準の開発 (例: ペースメーカーやその他の埋め込み型デバイス)。 適切な警告標識の使用を検討する必要があります。
  • 曝露の可能性が高い各サイトで、労働者と公衆の安全に責任を負う担当者を特定して配置する必要性
  • 標準化された測定手順と調査技術の開発
  • ELF または VLF 電界および磁界へのばく露の影響に関する労働者教育の要件、およびそれらを保護するための対策と規則
  • ELF または VLF の電場および磁場における労働者の安全のためのガイドラインまたは行動規範の起草。 ILO (1993a) は、そのようなコードについて優れたガイダンスを提供しています。

 

戻る

火曜日、15 March 2011 15:39

静電界および静磁界

私たちの自然環境と人工環境の両方が、屋外、オフィス、家庭、産業の職場で、さまざまな大きさの電気力と磁力を生成します。 これは 1 つの重要な疑問を提起します: (2) これらの暴露は人間の健康に悪影響を与えるか、(XNUMX) そのような暴露の「安全な」限界を定義するためにどのような限界を設定できるか?

この議論は、静電界と静磁界に焦点を当てています。 さまざまな産業の労働者や動物に関する研究が報告されていますが、通常遭遇する電場や磁場への暴露レベルでは明確な生物学的悪影響を示すことはできません。 それにもかかわらず、労働者やその他の人々を危険なレベルの暴露から保護するためのガイドラインを設定するための多くの国際機関の取り組みについて議論する試みがなされています.

用語の定義

導電体などの物体に電圧または電流が印加されると、導電体が帯電し、近くにある他の電荷に力が作用し始めます。 XNUMX 種類の力を区別することができます。 静電気力、 電荷が移動している場合 (導体内の電流のように) にのみ現れるもので、 磁力. これらの力の存在と空間分布を説明するために、物理学者と数学者は次の概念を作成しました。 フィールド。 したがって、力の場、または単に電場と磁場について話します。

用語 静的な すべての電荷が空間に固定されている、または安定した流れとして移動している状況を表します。 その結果、電荷と電流密度の両方が時間的に一定になります。 固定電荷の場合、空間内の任意の点での強度がすべての電荷の値と形状に依存する電場があります。 回路内の定常電流の場合、回路のどの点でも電荷密度が変化しないため、電場と磁場の両方が時間的に一定です (静磁場)。

電荷と電流が静的である限り、電気と磁気は別個の現象です。 この静的な状況では、電場と磁場の間の相互接続は消失するため、別々に扱うことができます (時変場の状況とは異なります)。 静電界および静磁界は、安定した時間に依存しない強度によって明確に特徴付けられ、超低周波 (ELF) 帯域のゼロ周波数限界に対応します。

静電界

自然および職業被ばく

静電界は、静電界内の物体の表面に電荷が誘導される帯電した物体によって生成されます。 結果として、物体の表面、特に点など半径が小さい場所での電界は、摂動のない電界 (つまり、物体が存在しない電界) よりも大きくなる可能性があります。 オブジェクト内のフィールドは非常に小さいかゼロの場合があります。 電界は、帯電した物体によって力として経験されます。 たとえば、体毛に力が加えられ、それが個人によって認識される場合があります。

平均して、地球の表面電荷は負ですが、上層大気は正電荷を帯びています。 地表付近に生じる静電界の強度は約 130 V/m です。 この電界は高さとともに減少し、その値は標高 100 m で約 100 V/m、45 km で 1 V/m、1 km で 20 V/m 未満です。 実際の値は、地域の温度と湿度のプロファイル、およびイオン化された汚染物質の存在によって大きく異なります。 たとえば、雷雲の下では、雷雲が近づいていても、通常、雲の下部は負に帯電し、上部には正の電荷が含まれているため、地表レベルで大きな電界変動が発生します。 さらに、雲と地面の間に空間電荷があります。 雲が近づくと、地表レベルの電場が最初に増加し、次に逆になり、地表が正に帯電する可能性があります。 このプロセスの間、局地的な雷がなくても 100 V/m ~ 3 kV/m の電界が観測されることがあります。 フィールドの反転は 1 分以内という非常に急速に発生する可能性があり、嵐の間、高いフィールド強度が持続する可能性があります。 通常の雲は、雷雲と同様に電荷を持っているため、地表レベルの電場に深く影響します。 霧、雨、および自然に発生する小さなイオンや大きなイオンが存在する場合は、晴天のフィールドから最大 200% の大きな偏差が予想されます。 毎日のサイクル中の電場の変化は、完全に晴天でも予想できます。局所的なイオン化、温度または湿度のかなり規則的な変化と、その結果として生じる地面近くの大気の電気伝導率の変化、および局所的な空気の動きによる機械的電荷移動、これらの日内変動の原因である可能性があります。

人工静電界の典型的なレベルは、オフィスや家庭で 1 ~ 20 kV/m の範囲です。 これらのフィールドは、テレビやビデオ ディスプレイ ユニット (VDU) などの高電圧機器の周囲、または摩擦によって頻繁に生成されます。 直流 (DC) 送電線は、静電界と静磁場の両方を生成し、長距離が関係する場合の経済的な配電手段です。

静電界は、化学、繊維、航空、紙、ゴムなどの産業、および輸送で広く使用されています。

生物学的効果

実験的研究では、静電界が人間の健康に悪影響を与えることを示唆する生物学的証拠はほとんどありません。 実施された少数の動物実験でも、遺伝学、腫瘍増殖、または内分泌系または心血管系への悪影響を裏付けるデータは得られていないようです。 (表 1 は、これらの動物研究をまとめたものです。)

表 1. 静電界にさらされた動物に関する研究

生物学的エンドポイント

報告された効果

暴露条件

血液学および免疫学

ラットにおける血清タンパク質のアルブミンおよびグロブリン画分の変化。
一貫性のない応答

血球数、血液タンパク質、血液に有意差なし
マウスの化学

2.8 ~ 19.7 kV/m の電界への連続曝露
生後22日から52日まで

340 kV/m に 22 日 5,000 時間、合計 XNUMX 時間暴露

神経系

ラットの脳波で観察された有意な変化の誘導。 ただし、一貫した応答の明確な兆候はありません

の濃度と利用率に大きな変化はありません
雄ラットの脳内のさまざまな神経伝達物質

最大 10 kV/m の電界強度への曝露

3 kV/m 電界への最大 66 時間の曝露

行動

げっ歯類への影響がないことを示唆する最近のよく実施された研究
行動

空気イオンの影響を受けない、雄ラットにおける用量依存的回避行動の生成

最大 12 kV/m の電界強度への曝露

55 ~ 80 kV/m の範囲の HVD 電界への曝露

複製と開発

子孫の総数にも、
マウスの生存率

340 kV/m への 22 日 XNUMX 時間の曝露前、曝露中、および曝露後
妊娠

 

いいえ ビトロ 細胞を静電界にさらした場合の影響を評価する研究が行われています。

理論的な計算によると、静電場は露出した人の表面に電荷を誘導し、接地された物体に放電すると知覚される可能性があります。 十分に高い電圧では、空気はイオン化し、たとえば、帯電した物体と接地された人の間で電流を伝導できるようになります。 の 降伏電圧 帯電物体の形状や大気条件など、さまざまな要因によって異なります。 対応する電界強度の典型的な値は、500 ~ 1,200 kV/m の範囲です。

一部の国からの報告によると、多くの VDU オペレーターが皮膚障害を経験していますが、これらと VDU の作業との正確な関係は不明です。 VDU 作業場での静電界は、これらの皮膚障害の考えられる原因として示唆されており、オペレーターの静電気が関連する要因である可能性があります。 しかし、静電場と皮膚障害との関係は、利用可能な研究証拠に基づいた仮説としてみなされなければなりません.

測定、予防、暴露基準

静電界強度の測定は、電圧または電荷の測定に還元される場合があります。 いくつかの静電電圧計が市販されており、物理的な接触なしで静電気またはその他の高インピーダンス源を正確に測定できます。 低ドリフトのために静電チョッパーを利用するものもあれば、精度とプローブから表面までの間隔の影響を受けないために負のフィードバックを利用するものもあります。 場合によっては、静電電極が、プローブ アセンブリのベースにある小さな穴から測定対象の表面を「見る」ことがあります。 この電極に誘導されるチョップされた AC 信号は、測定中の表面とプローブ アセンブリ間の差動電圧に比例します。 勾配アダプタは、静電電圧計のアクセサリとしても使用され、静電場強度計として使用できます。 テスト中の表面とアダプターの接地プレートとの間の分離のメートルあたりのボルトで直接読み取ることが可能です。

静電界への人間の暴露の基本制限を設定するためのガイドラインとして役立つ適切なデータはありません。 原則として、ばく露限界は空気の最小絶縁破壊電圧から導き出すことができます。 ただし、静電界内で人が経験する電界強度は、体の向きや形状によって異なります。これを考慮して、適切な限界値を設定する必要があります。

閾値限界値 (TLV) は、American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1995) によって推奨されています。 これらの TLV は、保護されていない作業場の最大静電界強度を指し、ほぼすべての作業者が健康への悪影響なしに繰り返し曝露される可能性がある条件を表しています。 ACGIH によると、職業曝露は 25 kV/m の静電界強度を超えてはなりません。 この値は、曝露を制御するためのガイドとして使用する必要があり、個人の影響を受けやすいため、安全レベルと危険レベルの間の明確な境界線と見なすべきではありません。 (この制限は、火花放電と接触電流が重大な危険をもたらす可能性がある導体の表面から離れた空気中に存在する電界強度を指し、部分的な身体と全身の両方のばく露を対象としています。)接地されていない物体を取り除くか、そのような物体を接地するか、または接地されていない物体を取り扱う必要がある場合は絶縁手袋を使用してください。 慎重には、15 kV/m を超えるすべてのフィールドで保護装置 (スーツ、手袋、絶縁体など) を使用する必要があります。

ACGIH によると、人間の反応と静電界の健康への影響の可能性に関する現在の情報は、時間加重平均曝露の信頼できる TLV を確立するには不十分です。 メーカーからの電磁干渉に関する特定の情報がない場合、ペースメーカーやその他の医療用電子機器の着用者の曝露を 1 kV/m 以下に維持することをお勧めします。

ドイツでは、DIN 規格によると、職業暴露は 40 kV/m の静電界強度を超えてはなりません。 短時間の暴露 (60 日 XNUMX 時間まで) の場合、XNUMX kV/m の上限が許容されます。

1993 年に、国家放射線防護委員会 (NRPB 1993) は、電磁界および放射線への人々の曝露に対する適切な制限に関する助言を提供しました。 これには、静電界と静磁界の両方が含まれます。 NRPB文書では、基本的な制限への準拠が達成されているかどうかを判断するために、測定されたフィールド量の値を比較する目的で調査レベルが提供されています。 人がさらされる分野が関連する調査レベルを超える場合、基本的な制限への準拠を確認する必要があります。 このような評価で考慮される可能性のある要因には、たとえば、フィールドへの人の結合の効率、人が占めるボリューム全体のフィールドの空間分布、および曝露期間が含まれます。

NRPB によると、人間が静電界にさらされることによる直接的な影響を回避するための基本的な制限を推奨することはできません。 表面電荷の直接的な知覚による煩わしい影響と、感電などの間接的な影響を避けるためのガイダンスが与えられます。 ほとんどの人にとって、体に直接作用する表面電荷の厄介な知覚は、約 25 kV/m 未満の静電界強度、つまり ACGIH が推奨する電界強度にさらされている間は発生しません。 ストレスの原因となる火花放電 (間接的な影響) を避けるために、NRPB は DC 接点電流を 2 mA 未満に制限することを推奨しています。 低インピーダンス源からの感電は、そのような機器に関連する確立された電気安全手順に従うことで防ぐことができます。

静磁場

自然および職業被ばく

体は静磁場に対して比較的透明です。 そのような場は、磁気異方性材料 (異なる方向の軸に沿って測定されたときに異なる値を持つ特性を示す) および移動する電荷と直接相互作用します。

自然磁場は、地球が永久磁石として作用することによる内部磁場と、太陽活動や大気などの要因によって環境内で生成される外部磁場の和です。 地球の内部磁場は、地球のコアの上層を流れる電流に由来します。 この磁場の強さには局所的な大きな違いがあり、その平均の大きさは赤道での約 28 A/m (空気などの非磁性​​体における約 35 mT の磁束密度に相当) から約 56 A まで変化します。 /m (空気中の約 70 mT に相当)。

人工フィールドは、自然起源のフィールドより何桁も強力です。 静磁場の人工的な発生源には、産業用の多くの電化製品や機器を含む、直流電流を流すワイヤを含むすべてのデバイスが含まれます。

直流送電線では、20 線式線路を電荷 (電流) が移動することで静磁場が発生します。 架空送電線の場合、地上レベルでの磁束密度は  500 kV 送電線で約 1.4 mT です。 1 m に埋設され、最大電流が約 10 kA の地中送電線の場合、地上レベルでの最大磁束密度は XNUMX mT 未満です。

大きな静磁場の使用を伴う主要な技術を、対応する曝露レベルとともに表 2 に示します。

表 2. 大規模な静磁場の使用を伴う主な技術と、対応するばく露レベル

手順

暴露レベル

エネルギー技術

熱核融合炉

人員がアクセスできる領域で最大 50 mT のフリンジ フィールド。
原子炉サイト外で 0.1 mT 未満

磁気流体力学システム

約 10 m で約 50 mT。 100 m を超える距離でのみ 250 mT

超電導磁石エネルギー貯蔵システム

オペレータがアクセスできる場所で最大 50 mT のフリンジ フィールド

超電導発電機と送電線

100 mT 未満と予測されるフリンジ フィールド

研究施設

バブルチャンバー

フィルム カセットの交換中、電界は足の高さで約 0.4 ~ 0.5 T、頭の高さで約 50 mT です。

超伝導分光計

オペレータがアクセスできる場所で約 1 T

粒子加速器

高放射線ゾーンから除外されているため、人員が被ばくすることはめったにありません。 例外はメンテナンス中にのみ発生します

同位体分離装置

最大 50 mT の電磁界への短時間の曝露
通常、電界レベルは 1 mT 未満です

業種

アルミニウム生産

オペレータがアクセスできる場所で最大 100 mT のレベル

電解プロセス

それぞれ約 10 および 50 mT の平均および最大電界レベル

磁石の製造

労働者の手で 2 ~ 5 mT。 胸部と頭部のレベルで 300 ~ 500 mT の範囲

医療

核磁気共鳴イメージングと分光法

シールドなしの 1-T 磁石は 0.5 m で約 10 mT を生成し、シールドなしの 2-T 磁石は約 13 m で同じばく露を生成します。

 

生物学的効果

実験動物を用いた実験からの証拠は、最大 2 T の静磁束密度で評価された多くの発達、行動、および生理学的要因に重大な影響がないことを示しています。 1Tまで。

理論的には、磁気効果は強力な磁場内で血流を遅らせ、血圧を上昇させる可能性があります。 5 T では最大で数パーセントの流量減少が予想されましたが、調査したところ、1.5 T ではヒト被験者では何も観察されませんでした。

永久磁石の製造に携わる労働者に関するいくつかの研究では、さまざまな自覚症状と機能障害が報告されています: 過敏症、疲労、頭痛、食欲不振、徐脈 (心拍が遅い)、頻脈 (心拍が速い)、血圧の低下、脳波の変化、かゆみ、灼熱感、しびれ。 しかし、作業環境における物理的または化学的危険の影響に関する統計分析または評価が欠如していると、これらのレポートの有効性が大幅に低下し、評価が難しくなります。 研究は決定的ではありませんが、長期的な影響が実際に発生した場合、それらは非常に微妙であることを示唆しています。 累積的な総影響は報告されていません。

4Tの磁束密度にさらされた個人は、めまい(めまい)、吐き気、金属味、目や頭を動かすときの磁気感覚など、フィールド内の動きに関連する感覚的影響を経験していると報告されています. しかし、静磁場に慢性的にさらされている労働者の一般的な健康データに関する 320 つの疫学的調査では、重大な健康への影響は明らかにされませんでした。 作業環境の平均静電界レベルが 7.6 mT、最大電界が 14.6 mT である化学分離プロセス用の大型電解セルを使用するプラントで、186 人の作業員の健康データが取得されました。 白血球数のわずかな変化が検出されましたが、それでも正常範囲内にあり、792 の対照群と比較して暴露群で検出されました。 血圧やその他の血液測定値で観察された一時的な変化は、磁場曝露に関連する重大な悪影響を示すとは見なされませんでした。 別の研究では、静磁場に職業的にさらされた 792 人の労働者の病気の有病率が評価されました。 対照群は、年齢、人種、社会経済的地位が一致する 0.5 人の非曝露労働者で構成されていました。 磁場曝露の範囲は、長時間の 2 mT から数時間の 19 T までさまざまでした。 対照群と比較して、暴露群では 198 のカテゴリーの疾患の有病率に統計的に有意な変化は観察されませんでした。 0.3 T 以上の被ばくを XNUMX 時間以上経験した XNUMX 人のサブグループと、それ以外の被ばく集団または対応する対照群との間で、疾患の有病率に差は見られませんでした。

アルミニウム産業の労働者に関する報告は、白血病死亡率の上昇を示しました。 この疫学的研究は、労働者が大きな静磁場にさらされているアルミニウム生産に直接関与する人々のがんリスクの増加を報告しましたが、現在のところ、作業環境内のどの発がん因子が原因であるかを正確に示す明確な証拠はありません. アルミニウムの還元に使用されるプロセスでは、コール タール、揮発性ピッチ、フッ化物ガス、硫黄酸化物、二酸化炭素が生成されます。これらのいくつかは、磁場への曝露よりも発がん性の影響の可能性が高い可能性があります。

フランスのアルミニウム労働者に関する研究では、癌による死亡率とすべての原因による死亡率は、フランスの一般男性集団で観察されたものと有意に異ならないことがわかった(Mur et al. 1987)。

磁界ばく露を発がんの可能性に結びつけるもう 100 つの否定的な発見は、塩素の電解生成に使用される 4 kA の DC 電流が、作業者の場所で、 29 から 25 mT まで。 これらの労働者の間で XNUMX 年間に観察されたがんの発生率と予測された発生率に有意差は見られませんでした。

測定、予防および暴露基準

過去 XNUMX 年間で、磁場の測定はかなりの発展を遂げました。 技術の進歩により、新しい測定方法の開発と古い測定方法の改善が可能になりました。

最も一般的な磁場プローブの XNUMX つのタイプは、シールド コイルとホール プローブです。 市販の磁場計のほとんどは、それらのいずれかを使用しています。 最近では、他の半導体デバイス、すなわちバイポーラトランジスタとFETトランジスタが磁場センサとして提案されています。 ホールプローブよりも感度が高く、空間分解能が高く、周波数応答が広いなどの利点があります。

核磁気共鳴(NMR)測定技術の原理は、測定する磁場内の試験片の共鳴周波数を決定することです。 これは、非常に高い精度で行うことができる絶対測定です。 この方法の測定範囲は約 10 mT から 10 T で、明確な制限はありません。 陽子磁気共鳴法を用いたフィールド測定では、10の精度-4 簡単な装置と 10 の精度で簡単に得られる-6 広範な予防措置と洗練された機器で到達できます。 NMR 法の固有の欠点は、低勾配のフィールドに制限され、フィールド方向に関する情報が不足していることです。

最近では、静磁場への曝露を監視するのに適した個人線量計もいくつか開発されています。

磁場の工業的および科学的使用のための保護対策は、工学的設計対策、分離距離の使用、および管理上の制御として分類できます。 個人用保護具 (特殊な衣服やフェイス マスクなど) を含む危険防止対策の別の一般的なカテゴリは、磁界には存在しません。 ただし、緊急用または医療用電子機器、および外科用および歯科用インプラントに対する磁気干渉による潜在的な危険に対する保護対策は、特別な懸念事項です。 強磁性体 (鉄) のインプラントや高磁場施設内の緩い物体に機械的な力が加わるため、健康と安全の危険を防ぐための予防措置を講じる必要があります。

大規模な研究施設や産業施設の周囲の高強度磁場への過度の曝露を最小限に抑える技術は、一般に次の XNUMX つのタイプに分類されます。

    1. 距離と時間
    2. 磁気シールド
    3. 電磁干渉 (EMI) と互換性
    4. 行政措置。

           

          大規模な磁石施設の近くの人員の曝露を制限するための警告標識と特別なアクセスエリアの使用は、曝露を制御するために最も役立ちました. これらのような管理制御は、非常に高価になる可能性がある磁気シールドよりも一般的に望ましいものです。 緩い強磁性および常磁性 (任意の磁化物質) の物体は、強い磁場勾配にさらされると、危険なミサイルに変わる可能性があります。 この危険を回避するには、その場所および人員から金属製の物体を取り除くことによってのみ達成できます。 はさみ、爪やすり、ドライバー、メスなどのアイテムは、すぐ近くから禁止する必要があります。

          初期の静磁場ガイドラインは、旧ソ連で非公式の勧告として作成されました。 この基準の根拠となった臨床調査では、職場での静磁場強度が 8 kA/m (10 mT) を超えてはならないことが示唆されています。

          米国政府産業衛生士会議は、ほとんどの労働者が健康への悪影響なしに毎日繰り返しさらされる可能性のある静的磁束密度の TLV を発行しました。 電界に関しては、これらの値は静磁場への曝露を管理するための目安として使用する必要がありますが、安全レベルと危険レベルの間の明確な境界線と見なすべきではありません。 ACGIH によると、日常的な職業被ばくは、毎日の時間加重ベースで、全身で平均 60 mT または四肢で 600 mT を超えてはなりません。 上限値として 2 T の磁束密度を推奨します。 磁場によって強磁性ツールや医療用インプラントにかかる機械的な力により、安全上の問題が発生する可能性があります。

          1994 年、非電離放射線防護に関する国際委員会 (ICNIRP 1994) は、静磁場への曝露の制限に関するガイドラインを完成させ、公開しました。 これらのガイドラインでは、労働者と一般市民の曝露限界が区別されています。 ICNIRP が推奨する、職業上および一般公衆の静磁場への暴露の限度を表 3 にまとめます。 アナログ時計、クレジット カード、磁気テープ、コンピュータ ディスクは 3 mT の曝露によって悪影響を受ける可能性がありますが、これは人体の安全上の懸念とは見なされていません。

          表 3. 国際非電離放射線防護委員会 (ICNIRP) が推奨する静磁場への曝露の制限

          露出特性

          磁束密度

          職業の

          全営業日 (時間加重平均)

          200mT

          上限値

          2 T

          四肢

          5 T

          一般公衆

          連続暴露

          40mT

           

          磁束密度が 40 mT を超える特別な施設への公衆の時折のアクセスは、適切に管理された条件下で許可されます。

          ICNIRP 曝露限界は、均一なフィールドに対して設定されています。 不均一な磁場 (磁場内の変動) の場合、平均磁束密度は 100 cm の領域で測定する必要があります。2.

          最近の NRPB 文書によると、2 T 未満への急性曝露の制限により、めまいや吐き気などの急性反応や、心不整脈 (不規則な心拍) や精神機能の障害による健康への悪影響が回避されます。 高電界の長期的影響の可能性に関する暴露集団の研究からの証拠が相対的に不足しているにもかかわらず、委員会は、24 時間にわたる長期の時間加重暴露を 200 mT (XNUMX 分の XNUMX) 未満に制限することが賢明であると考えています。急性反応を防ぐことを意図したもの)。 これらのレベルは、ICNIRP が推奨するレベルと非常に似ています。 ACGIH TLV はわずかに低くなっています。

          心臓ペースメーカーやその他の電気的に作動する植込み型デバイス、または強磁性体のインプラントを使用している人は、ここに記載されている制限では十分に保護されない可能性があります。 心臓ペースメーカーの大部分は、0.5 mT 未満の電磁界へのばく露による影響を受ける可能性は低いです。 一部の強磁性インプラントまたは電気的に作動するデバイス (心臓ペースメーカー以外) を使用している人は、数 mT を超える磁場の影響を受ける可能性があります。

          職業被ばくの制限を推奨するその他の一連のガイドラインが存在します。これらのうち XNUMX つは、高エネルギー物理学研究所 (カリフォルニア州のスタンフォード線形加速器センターとローレンス リバモア国立研究所、ジュネーブの CERN 加速器研究所)、および米国務省の暫定ガイドラインで施行されています。エネルギー (DOE) の。

          ドイツでは、DIN 規格によると、職業暴露は 60 kA/m (約 75 mT) の静磁場強度を超えてはなりません。 四肢のみが露出する場合、この制限は 600 kA/m に設定されます。 150 kA/m までの電界強度制限は、短時間の全身暴露 (5 時間あたり最大 XNUMX 分) で許可されます。

           

          戻る

          免責事項: ILO は、この Web ポータルに掲載されているコンテンツが英語以外の言語で提示されていることについて責任を負いません。英語は、オリジナル コンテンツの最初の制作およびピア レビューに使用される言語です。その後、特定の統計が更新されていません。百科事典の第 4 版 (1998 年) の作成。

          Contents [show]

          序文
          パート I. 体
          心臓血管系
          物理的、化学的、および生物学的危険
          消化器系
          メンタルヘルス
          気分と影響
          筋骨格系
          神経系
          腎泌尿器系
          生殖器系
          呼吸器系
          感覚システム
          皮膚疾患
          体系的な条件
          パート II。 健康管理
          応急処置と救急医療サービス
          健康保護とプロモーション
          産業保健サービス
          パート III。 管理とポリシー
          障害と仕事
          教育、訓練
          ケーススタディー
          倫理問題
          開発、技術、貿易
          労使関係と人事管理
          リソース: 情報と労働安全衛生
          リソース、制度、構造、法務
          コミュニティレベル
          地域および全国の例
          国際、政府、および非政府の安全と健康
          仕事と労働者
          労災補償制度
          労災補償制度のトピックス
          パート IV。 ツールとアプローチ
          生物学的モニタリング
          疫学と統計
          エルゴノミクス
          目標、原則および方法
          物理的および生理学的側面
          仕事の組織的側面
          作業システムの設計
          すべての人のためのデザイン
          人間工学の多様性と重要性
          労働衛生
          個人保護
          記録システムと監視
          毒物学
          毒物学の一般原則
          毒性のメカニズム
          毒性試験方法
          規制毒物学
          パート V. 心理社会的および組織的要因
          心理社会的および組織的要因
          仕事のストレスの理論
          防止
          慢性的な健康への影響
          ストレス反応
          個々の要因
          キャリア開発
          マクロ組織要因
          雇用保障
          対人要因
          仕事に内在する要因
          組織と安全衛生
          パート VI。 一般的な危険
          気圧上昇
          気圧低下
          生物学的危険性
          災害、自然と技術
          電気
          火災
          暑さと寒さ
          作業時間帯
          室内空気質
          室内環境制御
          照明
          ノイズ
          放射線: 電離
          放射線: 非電離
          振動
          暴力
          ビジュアルディスプレイユニット
          パートVII。 環境
          環境健康被害
          環境方針
          環境汚染防止
          パートVIII。 事故と安全管理
          事故防止
          監査、検査および調査
          安全用途
          安全方針とリーダーシップ
          安全プログラム
          パート IX。 化学品
          化学薬品の使用、保管、輸送
          鉱物・農薬
          金属:化学的性質と毒性
          パート X. 生物資源に基づく産業
          農業および天然資源に基づく産業
          農業システム
          食品および繊維作物
          樹木、キイチゴ、つる植物
          特殊作物
          飲料作物
          健康と環境問題
          飲料業界
          釣り
          食品業界
          概要と健康への影響
          食品加工セクター
          林業
          狩猟
          畜産
          木材
          紙パルプ産業
          主要なセクターとプロセス
          病気と怪我のパターン
          パートXI。 天然資源に基づく産業
          鉄鋼
          鉱業および採石業
          石油の探査と流通
          発電と配電
          パート XII。 化学工業
          化学処理
          化学処理業務の例
          石油と天然ガス
          製薬業界
          ゴム産業
          パート XIII。 製造業
          電化製品および機器
          金属加工・金属加工業
          製錬事業
          金属加工および金属加工
          マイクロエレクトロニクスと半導体
          ガラス、陶器および関連材料
          印刷、写真、複製産業
          木工
          パート XIV。 繊維・アパレル産業
          衣類および繊維製品
          レザー、ファー、フットウェア
          繊維製品産業
          パート XV。 輸送産業
          航空宇宙の製造と保守
          自動車および重機
          船舶およびボートの建造および修理
          パート XVI。 工事
          建設、建築産業
          健康、予防、管理
          主要セクターとその危険性
          ツール、機器および材料
          パート XVII。 サービスと貿易
          教育およびトレーニング サービス
          緊急およびセキュリティ サービス
          緊急およびセキュリティ サービス リソース
          エンターテイメントと芸術
          美術工芸
          舞台芸術とメディア芸術
          エンターテインメント
          エンターテイメントと芸術のリソース
          医療施設とサービス
          人間工学とヘルスケア
          物理的環境とヘルスケア
          医療従事者と感染症
          ヘルスケア環境における化学物質
          病院環境
          医療施設とサービスのリソース
          ホテルとレストラン
          オフィスおよび小売業
          個人およびコミュニティ サービス
          公共および政府サービス
          運輸業と倉庫業
          空輸
          道路輸送
          鉄道輸送
          水輸送
          ストレージ
          パート XVIII。 ガイド
          職業案内
          化学品ガイド
          単位と略語のガイド