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 & 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)。

人工ソース

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

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).

目

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。

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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。 D_L 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。_分、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_分; 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 (L_p 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_分、 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、 L_l、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

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

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

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

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 L_λ 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 R_λ (表 2 を参照) 波長間隔 Δ_λ 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。 R_λ  (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

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。

まとめ

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。

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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 光 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。

人工ソース

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。

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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 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

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。

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