36. 気圧上昇
チャプターエディター: TJRフランシス
目次
エリック・キンドウォール
ディーズ・F・ゴーマン
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1. 圧縮空気作業者への指示
2. 減圧症:改訂された分類
37. 気圧低下
チャプターエディター: ウォルター・デュマー
高地への換気順化
ジョン・T・リーブスとジョン・V・ウェイル
気圧低下の生理的影響
ケネス I. バーガーとウィリアム N. ロム
高地での作業を管理するための健康上の考慮事項
ジョン・B・ウェスト
高地での労働災害の防止
ウォルター・デュマー
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38. 生物学的危険
チャプターエディター: ズヒール・イブラヒム・ファクリ
職場のバイオハザード
ズヒール I. ファクリ
水生動物
D.ザンニーニ
陸上の有毒動物
JA Rioux と B. Juminer
蛇咬傷の臨床的特徴
デビッド・A・ウォレル
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39. 災害、自然と技術
チャプターエディター: ピア・アルベルト・ベルタッツィ
災害・重大事故
ピア・アルベルト・ベルタッツィ
1993年の重大な労働災害の防止に関するILO条約(第174号)
災害準備
ピーター・J・バクスター
災害後の活動
ベネデット・テッラチーニとウルスラ・アッカーマン=リーブリッヒ
気象関連の問題
ジャン・フレンチ
雪崩:危険と保護対策
グスタフ・ポインスティングル
危険物の輸送: 化学物質および放射性物質
ドナルド・M・キャンベル
放射線事故
ピエール・ベルジェとデニス・ウィンター
放射性核種に汚染された農業地域における労働安全衛生対策: チェルノブイリの経験
ユーリ・クンディエフ、レナード・ドブロヴォルスキー、VI チェルニュク
ケーススタディ: Kader Toy Factory の火災
ケイシー・キャバノー・グラント
災害の影響: 医学的観点からの教訓
ホセ・ルイス・ゼバロス
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1. 災害種別の定義
2. 25 年間の平均犠牲者数 (タイプ別、地域固有のトリガー別)
3. 25 年間の平均犠牲者数、地域別、非自然的トリガー
4. 25 年間の平均被害者数、自然誘発型別 (1969 ~ 1993 年)
5. 25 年間の平均犠牲者数、非自然的トリガーの種類別 (1969 ~ 1993 年)
6. 1969 年から 1993 年までの自然な引き金: 25 年間にわたる出来事
7. 1969 年から 1993 年までの非自然的トリガー: 25 年間にわたるイベント
8. ナチュラル トリガー: 1994 年における世界の地域別および種類別の数
9. 非自然的トリガー: 1994 年における世界の地域別および種類別の数
10. 産業爆発の例
11. 主な火災の例
12. 主な有毒物質の放出の例
13. ハザードコントロールにおける主要ハザード設備管理の役割
14. ハザード評価の作業方法
15. 重大な危険を伴う設置に関する EC 指令の基準
16. 主要な危険施設の特定に使用される優先化学物質
17. 気象関連の職業上のリスク
18. 放射性半減期を持つ典型的な放射性核種
19. 異なる原子力事故の比較
20. チェルノブイリ後のウクライナ、ベラルーシ、ロシアでの汚染
21. Khyshtym 事故後のストロンチウム 90 の汚染 (Urals 1957)
22. 一般大衆を巻き込んだ放射能源
23. 産業用照射装置の主な事故
24. オークリッジ (米国) 放射線事故登録簿 (世界、1944-88)
25. 世界の電離放射線への職業被ばくのパターン
26. 決定論的効果: 選択された器官の閾値
27. チェルノブイリ事故後の急性被ばく症候群(AIS)患者
28. 高線量外部被曝のがん疫学研究
29. ベラルーシ、ウクライナ、ロシアの子供の甲状腺がん、1981~94年
30. 原子力事故の国際規模
31. 一般集団に対する一般的な保護措置
32. 汚染ゾーンの基準
33. ラテンアメリカとカリブ海地域の主要な災害、1970 年から 93 年
34. XNUMX件の自然災害による損失
35. 三大災害で病院・病床が損壊・全壊
36. 2年のメキシコ地震で倒壊した1985つの病院の犠牲者
37. 1985 年 XNUMX 月のチリ地震で失われた病床数
38. 病院インフラの地震被害の危険因子
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40.電気
チャプターエディター: ドミニク・フォリオ
電気 - 生理学的影響
ドミニク・フォリオ
静電気
クロード・マンギー
予防と基準
レンゾ・コミニ
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. 感電死率の推定-1988
2. 静電気の基本的な関係 - 方程式のコレクション
3. 選択したポリマーの電子親和力
4. 典型的な可燃性下限
5. 選択された産業オペレーションに関連する特定の料金
6. 静電気放電に敏感な機器の例
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41。 火災
チャプターエディター: ケイシー・C・グラント
基本概念
ドゥーガル・ドライズデール
火災の危険源
タマス・バンキー
防火対策
ピーター・F・ジョンソン
パッシブ防火対策
イングベ・アンダーバーグ
積極的な防火対策
ゲイリー・テイラー
防火のための組織化
S.デリ
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. 空気中での可燃性の下限と上限
2. 液体燃料と固体燃料の引火点と発火点
3. 着火源
4. 不活性化に必要な各種ガス濃度の比較
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42.熱と寒さ
チャプターエディター: ジャン=ジャック・フォークト
熱環境に対する生理反応
W.ラリーケニー
暑熱ストレスと暑熱労働の影響
ボディル・ニールセン
熱中症
小川徳男
ヒートストレスの予防
サラ・A・ナネリー
熱中仕事の物理的基礎
ジャック・マルシェール
熱ストレスと熱ストレス指数の評価
ケネス・C・パーソンズ
衣服による熱交換
ウーター・A・ローテンス
寒冷環境と冷間作業
イングヴァル・ホルマー、ペル・オラ・グランバーグ、ゴラン・ダルストローム
極端な屋外条件での寒冷ストレスの防止
ジャック・ビッテルとギュスターヴ・サヴォレ
寒冷指数と基準
イングヴァル・ホルマー
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. 血漿・汗中の電解質濃度
2. 熱ストレス指数と許容暴露時間: 計算
3. 熱ストレス指数値の解釈
4. 熱応力・ひずみ判定基準の参考値
5. 熱ストレスを評価するための心拍数を使用したモデル
6. WBGT参考値
7. 高温環境での作業方法
8. SWreq 指標の計算と評価方法: 方程式
9. ISO 7933 (1989b) で使用される用語の説明
10. XNUMX つの作業段階の WBGT 値
11. ISO 7933を用いた分析評価の基礎データ
12. ISO 7933 を使用した分析評価
13. さまざまな寒い職業環境の気温
14. 代償のない寒冷ストレスとそれに伴う反応の持続時間
15. 軽度および重度の寒冷暴露の予想される影響の表示
16. 体組織温度と人間の身体能力
17. 冷却に対する人間の反応: 低体温症に対する反応の例
18. 寒冷ストレスにさらされた職員の健康に関する推奨事項
19. 寒さにさらされる労働者のためのコンディショニングプログラム
20. 寒冷ストレスの予防と緩和:戦略
21. 特定の要因と設備に関する戦略と対策
22. 寒さに対する一般的な適応メカニズム
23. 水温15℃以下の日数
24. さまざまな寒い職業環境の気温
25. 冷間加工の概略分類
26. 代謝率のレベルの分類
27. 衣類の基礎断熱値の例
28. ハンドウェアの冷却に対する熱抵抗の分類
29. ハンドウェアの接触熱抵抗の分類
30. 風冷指数、露出した肉の温度と凍結時間
31. むき出しの肉に当たる風の冷却力
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43. 労働時間
チャプターエディター: ピーター・ナウト
作業時間帯
ピーター・ナウト
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. 交替勤務開始からXNUMX病までの時間間隔
2. 交替勤務と心血管疾患の発生率
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44. 室内空気質
チャプターエディター: ザビエル・グアルディーノ・ソラ
室内空気質: はじめに
ザビエル・グアルディーノ・ソラ
室内化学汚染物質の性質と発生源
デリック・クランプ
ラドン
マリア・ホセ・ベレンゲル
タバコの煙
ディートリッヒ・ホフマンとエルンスト・L・ウィンダー
喫煙規制
ザビエル・グアルディーノ・ソラ
化学汚染物質の測定と評価
M. グラシア ロセル ファラス
生物学的汚染
ブライアン・フラニガン
規制、勧告、ガイドライン、基準
マリア・ホセ・ベレンゲル
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. 室内有機汚染物質の分類
2. さまざまな物質からのホルムアルデヒド放出
3. 合計揮発性有機化合物の濃縮物、壁/床材
4. 消費者製品およびその他の揮発性有機化合物のソース
5. イギリスの都市部における主な種類と濃度
6. 窒素酸化物と一酸化炭素のフィールド測定
7. たばこの副流煙に含まれる有毒物質および腫瘍原性物質
8. たばこの煙からの有毒物質および腫瘍原性物質
9. 非喫煙者の尿中コチニン
10. サンプル採取方法
11. 室内空気中のガスの検出方法
12. 化学汚染物質の分析に使用される方法
13. 一部のガスの検出下限
14. 鼻炎や喘息の原因となる真菌の種類
15. 微生物と外因性アレルギー性肺胞炎
16. 非工業用室内空気および粉塵中の微生物
17. 米国環境保護庁が定めた空気質の基準
18. 非がんおよび非臭気に関する WHO ガイドライン
19. 感覚的影響または不快感に基づくWHOガイドライン値
20. XNUMX機関のラドン基準値
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45. 室内環境制御
チャプターエディター: フアン・グアッシュ・ファラス
室内環境の制御:一般原則
A.エルナンデス・カジェハ
室内空気:制御と清掃の方法
E. アダン リエバナと A. エルナンデス カジェハ
一般換気と希釈換気の目的と原則
エミリオ・カステホン
非工業用建物の換気基準
A.エルナンデス・カジェハ
暖房および空調システム
F.ラモス・ペレスとJ.グアッシュ・ファラス
室内空気: イオン化
E. Adán Liébana と J. Guasch Farrás
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. 最も一般的な室内汚染物質とその発生源
2. 基本要件-希釈換気システム
3. 防除対策とその効果
4. 作業環境と効果の調整
5. フィルターの有効性 (ASHRAE 規格 52-76)
6. 夾雑物の吸収剤として使用される試薬
7. 室内空気の質のレベル
8. 建物の居住者による汚染
9. 各建物の稼働率
10. 建物による汚染
11. 外気の質レベル
12. 環境要因の基準案
13. 熱的快適温度 (Fanger に基づく)
14. イオンの特徴
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46。 点灯
チャプターエディター: フアン・グアッシュ・ファラス
ランプと照明の種類
リチャード・フォースター
ビジュアルに必要な条件
フェルナンド・ラモス・ペレスとアナ・エルナンデス・カジェハ
一般的な照明条件
N・アラン・スミス
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. 一部1,500mm蛍光管ランプの出力・ワット数を向上
2. 代表的なランプ効率
3. 一部のランプ タイプの国際ランプ コーディング システム (ILCOS)
4. 白熱灯の一般的な色と形、ILCOS コード
5. 高圧ナトリウムランプの種類
6. 色のコントラスト
7. さまざまな色と素材の反射率
8. 場所/タスクの維持照度の推奨レベル
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47。 ノイズ
チャプターエディター: アリス・H・スーター
ノイズの性質と影響
アリス・H・スーター
騒音測定と暴露評価
Eduard I. Denisov とドイツ語 A. Suvorov
エンジニアリングノイズコントロール
デニス・P・ドリスコル
聴覚保護プログラム
ラリー・H・ロイスターとジュリア・ドズウェル・ロイスター
基準と規制
アリス・H・スーター
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48.放射線:電離
章の編集者: Robert N. Cherry, Jr.
概要
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線生物学と生物学的影響
アーサー・C・アプトン
電離放射線の発生源
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線安全のための職場設計
ゴードン・M・ロッデ
放射線の安全性
ロバート・N・チェリー・ジュニア
放射線事故の計画と管理
シドニー・W・ポーター・ジュニア
49. 放射線、非電離
チャプターエディター: ベングト・ナイフ
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
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. 主な技術と大きな静磁場
11. 静磁場に関する ICNIRP の推奨事項
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50.振動
チャプターエディター: マイケル・J・グリフィン
振動
マイケル・J・グリフィン
全身振動
ヘルムート・ザイデルとマイケル・J・グリフィン
手で伝わる振動
マッシモ・ボヴェンツィ
乗り物酔い
アラン・J・ベンソン
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. 全身振動による悪影響のある活動
2. 全身振動防止対策
3. 手で伝わる振動暴露
4. ステージ、ストックホルム ワークショップ スケール、手腕振動症候群
5. レイノー現象と手腕振動症候群
6. 手伝わる振動の限界値
7. 欧州連合理事会指令: 手で伝わる振動 (1994)
8. 指を白くするための振動の大きさ
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51.暴力
チャプターエディター: レオン・J・ウォーショー
職場での暴力
レオン・J・ウォーショー
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. 1980 年から 1989 年までの米国の職場での職業上の殺人発生率が最も高い
2. 職業殺人の最高率 米国の職業、1980~1989 年
3. 職場殺人の危険因子
4. 職場での暴力を防止するためのプログラムのガイド
52. ビジュアルディスプレイユニット
チャプターエディター: ダイアン・ベルトレット
概要
ダイアン・ベルトレット
ビジュアル ディスプレイ ワークステーションの特徴
アフメット・チャキル
眼と視覚の問題
ポール・レイとジャン・ジャック・メイヤー
生殖障害 - 実験データ
ウルフ・ベルクヴィスト
生殖への影響 - ヒトの証拠
クレア・インファンテ・リヴァール
筋骨格系疾患
ガブリエレ・バマー
皮膚の問題
マッツ・ベルクとストゥーレ・リデン
VDU作業の心理社会的側面
マイケル・J・スミスとパスカル・キャラヨン
人間の人間工学的側面 - コンピュータインタラクション
ジャン=マルク・ロベール
人間工学基準
トム・FM・スチュワート
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. さまざまな地域のコンピューターの分布
2. 機器の要素の頻度と重要性
3. 眼症状の有病率
4. ラットまたはマウスを用いた奇形学的研究
5. ラットまたはマウスを用いた奇形学的研究
6. 有害な妊娠転帰の要因としての VDU の使用
7. 筋骨格系の問題の原因を研究するための分析
8. 筋骨格系の問題を引き起こすと考えられる要因
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この記事では、放射線安全プログラムの側面について説明します。 放射線安全の目的は、電離放射線および放射性物質が労働者、公衆、および環境に及ぼす有害な影響を排除または最小限に抑えながら、それらの有益な使用を可能にすることです。
ほとんどの放射線安全プログラムは、以下で説明する要素のすべてを実装する必要はありません。 放射線安全プログラムの設計は、関連する電離放射線源の種類とその使用方法によって異なります。
放射線安全原則
国際放射線防護委員会 (ICRP) は、以下の原則が電離放射線の使用と放射線安全基準の適用を導くべきであると提案しました。
放射線安全基準
労働者と一般市民の放射線被ばく、および放射性核種の年間摂取制限 (ALI) に関する基準が存在します。 空気中および水中の放射性核種の濃度の基準は、ALI から導き出すことができます。
ICRP は、ALI と導出された空気および水濃度の広範な表を公開しています。 推奨用量制限の要約を表 1 に示します。
表 1. 国際放射線防護委員会の推奨線量限度1
申し込み |
線量制限 |
|
職業の |
公共 |
|
実効線量 |
年間平均 20 ミリシーベルト |
1年でXNUMXミリシーベルト3 |
年間等価線量: |
||
目のレンズ |
150mSv |
15mSv |
肌4 |
500mSv |
50mSv |
手と足 |
500mSv |
- |
1 制限は、指定された期間の外部被ばくによる関連線量と、同じ期間の摂取による 50 年間の預託線量 (子供の場合は 70 歳まで) の合計に適用されます。
2 さらに、実効線量が 50 年で XNUMX mSv を超えてはならないという規定もある。 妊娠中の女性の職業被ばくには、追加の制限が適用されます。
3 特別な状況では、5 年間の平均が年間 1 mSv を超えないという条件で、XNUMX 年間の実効線量のより高い値が許容される可能性があります。
4 有効用量の制限により、確率的影響から皮膚を十分に保護できます。 確定的な影響を防ぐために、局地的な曝露には追加の制限が必要です。
線量測定
線量測定は、作業員が受ける線量当量を示すために使用されます。 外部 ばく露される可能性のある放射線場。 線量計は、装置のタイプ、測定する放射線のタイプ、および吸収線量が示される身体の部分によって特徴付けられます。
線量計には、主に XNUMX つのタイプが最も一般的に使用されています。 それらは、熱ルミネッセンス線量計、フィルム線量計、電離箱です。 他のタイプの線量計 (ここでは説明しません) には、核分裂フォイル、トラックエッチング装置、およびプラスチック製の「バブル」線量計が含まれます。
熱ルミネッセンス線量計は、最も一般的に使用されている個人線量計です。 それらは、一部の材料が電離放射線からエネルギーを吸収すると、後で材料が加熱されたときに光の形で回復できるようにそれを保存するという原理を利用しています。 放出される光の量は、電離放射線から吸収されたエネルギーに正比例するため、物質が吸収した線量に大きく比例します。 この比例関係は、電離放射線エネルギーと吸収線量率の非常に広い範囲にわたって有効です。
熱ルミネッセンス線量計を正確に処理するには、特別な装置が必要です。 熱ルミネッセンス線量計を読み取ると、それに含まれる線量情報が破壊されます。 ただし、適切な処理の後、熱ルミネッセンス線量計は再利用可能です。
熱ルミネッセンス線量計に使用される材料は、放射する光に対して透明でなければなりません。 熱ルミネッセンス線量計に使用される最も一般的な材料は、フッ化リチウム (LiF) とフッ化カルシウム (CaF) です。2)。 材料は、他の材料でドープされているか、中性子線量測定などの特殊な目的のために特定の同位体組成で作られています。
多くの線量計には、エネルギーと放射線の種類を区別できるように、前面に異なるフィルターを備えた複数の熱ルミネッセンス チップが含まれています。
フィルムは、熱ルミネッセンス線量測定が一般的になる前は、人体線量測定の最も一般的な素材でした。 フィルムの黒化の程度は、電離放射線から吸収されるエネルギーに依存しますが、その関係は線形ではありません。 総吸収線量、吸収線量率、および放射線エネルギーに対するフィルム応答の依存性は、熱ルミネッセンス線量計の場合よりも大きく、フィルムの適用範囲を制限する可能性があります。 しかし、フィルムには、被ばくした吸収線量の永久的な記録を提供するという利点があります。
中性子線量測定などの特別な目的のために、さまざまなフィルム処方とフィルター配置を使用することができます。 熱ルミネッセンス線量計と同様に、適切な分析には特別な機器が必要です。
フィルムは一般に、熱ルミネッセンス材料よりも周囲の湿度と温度の影響をはるかに受けやすく、悪条件下では誤って高い読み取り値を示す可能性があります。 一方、熱ルミネッセンス線量計で示される線量当量は、硬い表面に落とす衝撃の影響を受ける可能性があります。
最大規模の組織のみが独自の線量測定サービスを運営しています。 ほとんどの場合、そのようなサービスの提供を専門とする会社からそのようなサービスを取得します。 正確な線量測定結果が保証されるように、そのような企業が適切な独立機関によってライセンスまたは認定を受けることが重要です。
自動読み取り式の小型電離箱とも呼ばれます。 ポケットチャンバー、線量測定情報を即座に取得するために使用されます。 それらの使用は、人員が短時間で大量の吸収線量を受ける可能性がある高または非常に高い放射線領域に立ち入らなければならない場合にしばしば必要とされます。 多くの場合、ポケット チャンバーはローカルで校正され、衝撃に非常に敏感です。 したがって、熱ルミネッセンスまたはフィルム線量計で常に補完する必要があります。これらはより正確で信頼性がありますが、すぐに結果が得られるわけではありません。
作業者が全身または身体の特定の部分に相当する最大許容線量の一定のパーセンテージ (通常は 5 または 10%) を蓄積する合理的な確率がある場合、線量測定が必要です。
全身線量計は、肩と腰の間の、最も高い被ばくが予想される位置に装着する必要があります。 被ばくの条件が整っている場合は、他の線量計を指や手首、腹部、額のバンドや帽子、または首輪に装着して、四肢、胎児または胚、甲状腺、またはその他の部位への局所的な被ばくを評価することができます。目のレンズ。 線量計を鉛エプロン、手袋、首輪などの防護服の内側または外側のどちらで着用するかについては、適切な規制ガイドラインを参照してください。
人員線量計は、被ばく線量のみを示します。 線量計 暴露されました。 人または人の臓器に相当する線量計の線量を割り当てることは、小さく些細な線量の場合は許容されますが、大きな線量計の線量、特に規制基準を大幅に超える線量計の線量は、線量計の配置と実際の放射線照射野に関して慎重に分析する必要があります。線量を推定する際に作業員が被ばくした。 ワーカー 実際に受け取った。 調査の一環として労働者から声明を入手し、記録に含める必要があります。 しかし、多くの場合、非常に大きな線量計の線量は、線量計が装着されていない間に故意に放射線にさらされた結果です。
バイオアッセイ
バイオアッセイ (とも呼ばれます ラジオバイオアッセイ(インビボの カウント)または人体から排泄または除去された物質の分析および評価によって。
バイオアッセイは通常、体内に取り込まれた放射性物質による労働者の線量当量を評価するために使用されます。 また、そのような摂取を防ぐために講じられた積極的な対策の有効性を示すこともできます。 ごくまれに、大規模な外部放射線被ばくから労働者が受けた線量を推定するために使用されることがあります(たとえば、白血球や染色体の欠陥を数えることによって)。
バイオアッセイは、労働者が放射性核種の ALI の特定のパーセンテージ (通常は 5 または 10%) を超えて摂取する可能性がある、または体内に摂取したという合理的な可能性が存在する場合に実施する必要があります。 体内で求められる放射性核種の化学的および物理的形態によって、それを検出するために必要なバイオアッセイの種類が決まります。
バイオアッセイは、体から採取したサンプル (尿、糞便、血液、毛髪など) の放射性同位体を分析することで構成できます。 この場合、サンプル中の放射能の量は、人の体内の放射能に関連し、その後、人の体または特定の臓器が受けた、または受けようとしている放射線量に関連している可能性があります。 トリチウムの尿バイオアッセイは、この種のバイオアッセイの一例です。
体外で合理的に検出可能なエネルギーの X 線またはガンマ線を放出する放射性核種を検出するために、全身または部分的な全身スキャンを使用できます。 ヨウ素 131 の甲状腺バイオアッセイ (131I) は、このタイプのバイオアッセイの例です。
バイオアッセイは社内で実施することも、バイオアッセイを専門とする施設や組織にサンプルや人員を派遣することもできます。 いずれの場合でも、正確で正確で、正当なバイオアッセイ結果を保証するには、機器の適切な校正と検査手順の認定が不可欠です。
防護衣
防護服は、労働者またはその衣服の放射能汚染の可能性を減らすため、または労働者をベータ、x、またはガンマ線から部分的に保護するために、雇用主によって労働者に提供されます。 前者の例は、汚染防止衣類、手袋、フード、ブーツです。 後者の例は、鉛のエプロン、手袋、眼鏡です。
呼吸保護
呼吸用保護具は、空気中の放射性物質の作業員の摂取を減らすために使用される人工呼吸器などの装置です。
雇用者は、空気中の放射性物質の濃度を制限するために、実用的な範囲でプロセスまたはその他の工学的管理 (例えば、封じ込めや換気) を使用しなければなりません。 空気中の放射性物質の濃度を空気中の放射能エリアを定義する値未満に制御することが不可能な場合、事業者は総実効線量当量 ALARA を維持することと一致して、モニタリングを強化し、摂取量を XNUMX つ以上制限する必要があります。次の意味:
労働者に支給される呼吸保護具は、そのような機器に適用される国内基準に準拠している必要があります。
雇用主は、以下を含む呼吸保護プログラムを実施および維持する必要があります。
雇用主は、各レスピレーターの使用者に、機器の故障、身体的または精神的苦痛、手順または通信障害、動作条件の重大な悪化、またはその他の状況が発生した場合、レスピレーターの使用から解放されるためにいつでも作業エリアを離れることができることを通知する必要があります。そのような緩和が必要になる場合があります。
人工呼吸器を定期的に使用する必要がない場合でも、信頼できる緊急事態では、人工呼吸器の使用が義務付けられる場合があります。 そのような場合、人工呼吸器は、適切な認定機関によってそのような使用が認定され、すぐに使用できる状態に維持されなければなりません。
労働衛生監視
電離放射線にさらされた労働者は、他の職業上の危険にさらされた労働者と同程度の労働衛生サービスを受けるべきです。
一般的な配置前検査では、採用予定の従業員の全体的な健康状態を評価し、ベースライン データを確立します。 以前の病歴および暴露歴を常に入手する必要があります。 予想される放射線被ばくの性質によっては、水晶体や血球数などの専門的な検査が必要になる場合があります。 これは主治医の裁量に委ねるべきです。
汚染調査
汚染調査は、放射性物質またはその他の放射線源の製造、使用、放出、廃棄、または存在に付随する放射線状態の評価です。 適切な場合、そのような評価には、放射性物質の場所の物理的調査、および放射能レベルの測定または計算、または存在する放射性物質の濃度または量が含まれます。
汚染調査は、国内規制への準拠を実証し、放射線レベルの範囲、放射性物質の濃度または量、および存在する可能性のある潜在的な放射線障害を評価するために実施されます。
汚染調査の頻度は、存在する潜在的な危険の程度によって決まります。 放射性廃棄物の保管場所や、密封されていない放射性線源が比較的大量に使用されている研究所や診療所では、毎週の調査を実施する必要があります。 毎月の調査は、実験室など、少量の放射性線源を扱う実験室では十分です。 ビトロ トリチウム、炭素 14 などの同位体を使用したテスト (14C)、およびヨウ素-125 (125I) 活動量が数 kBq 未満。
放射線安全装置およびサーベイ メーターは、関連する放射性物質および放射線の種類に適したものであり、適切に校正されていなければなりません。
汚染調査は、ガイガー ミュラー (GM) カウンター、電離箱、またはシンチレーション カウンターによる周囲放射線レベルの測定で構成されます。 適切な薄窓 GM または硫化亜鉛 (ZnS) シンチレーション カウンターによる α または βγ 表面汚染の可能性の測定。 必要に応じて、後でシンチレーション (ヨウ化ナトリウム (NaI)) ウェル カウンター、ゲルマニウム (Ge) カウンター、または液体シンチレーション カウンターでカウントされる表面のテストを拭き取ります。
周囲の放射線と汚染の測定結果に対して、適切なアクション レベルを設定する必要があります。 アクションレベルを超えた場合は、検出されたレベルを緩和し、許容できる状態に戻し、不要な人員の放射線被ばくと放射性物質の取り込みと拡散を防ぐための措置を直ちに講じる必要があります。
環境モニタリング
環境モニタリングとは、放射性物質の環境サンプルを収集および測定し、作業場の周囲以外の場所で放射線レベルをモニタリングすることを指します。 環境モニタリングの目的には、生物圏への放射性核種の放出による人間への影響の推定、環境への放射性物質の放出が深刻になる前の検出、および規制への準拠の実証が含まれます。
環境監視技術の完全な説明は、この記事の範囲を超えています。 ただし、一般的な原則について説明します。
環境から人への放射性核種の最も可能性の高い経路を監視する環境サンプルを採取する必要があります。 たとえば、原子力発電所周辺の農業地域の土壌、水、草、牛乳のサンプルを定期的に採取し、ヨウ素 131 を分析する必要があります (131I) およびストロンチウム-90 (90Sr) コンテンツ。
環境モニタリングには、空気、地下水、地表水、土壌、葉、魚、牛乳、狩猟動物などのサンプルを採取することが含まれます。 どのサンプルをどのくらいの頻度で採取するかは、モニタリングの目的に基づいて選択する必要があります。
環境監視プログラムを設計する最初のステップは、放出される放射性核種、または偶発的に放出される可能性のある放射性核種を、種類と量、および物理的および化学的形態に関して特徴付けることです。
これらの放射性核種が大気、地下水、地表水を介して輸送される可能性は、次の考慮事項です。 目的は、空気や水を介して直接、または食品を介して間接的に人間に到達する放射性核種の濃度を予測することです。
水生環境および陸生環境への沈着に起因する放射性核種の生物蓄積は、次の懸念事項です。 目標は、放射性核種が食物連鎖に入ったときの放射性核種の濃度を予測することです。
最後に、これらの潜在的に汚染された食品の人間の消費率と、この消費が人間の放射線量と結果として生じる健康リスクにどのように寄与するかを調べます。 この分析の結果は、環境サンプリングへの最善のアプローチを決定し、環境モニタリング プログラムの目標が確実に達成されるようにするために使用されます。
密封されたソースのリークテスト
密封された線源とは、放射性物質の漏れや漏れを防ぐように設計されたカプセルに入れられた放射性物質を意味します。 このような線源は定期的にテストして、線源から放射性物質が漏れていないことを確認する必要があります。
供給業者が現在の所有者に譲渡する前の XNUMX か月 (α エミッターの場合は XNUMX か月) 以内にソースがテストされたことを示す証明書を提供しない限り、各密封されたソースは、最初に使用する前に漏れがないかテストする必要があります。 各密閉線源は、少なくとも XNUMX か月ごと (α エミッターの場合は XNUMX か月)、または規制当局によって指定された間隔で、漏れがないかどうかをテストする必要があります。
通常、次のソースでのリーク テストは必要ありません。
リークテストは、密封された線源から、または放射能汚染が蓄積すると予想される密封された線源が取り付けられているか保管されているデバイスの表面からワイプサンプルを採取するか、少量の洗剤で線源を洗浄することによって実行されます。溶解し、全量をサンプルとして扱います。
サンプルは、漏れ試験がサンプル上の少なくとも 200 Bq の放射性物質の存在を検出できるように測定する必要があります。
密封されたラジウム源には、ラドン (Rn) ガスの漏れを検出するための特別な漏れテスト手順が必要です。 たとえば、ある手順では、密封された線源を綿繊維の入った瓶に少なくとも 24 時間入れておきます。 期間の終わりに、Rn 子孫の存在についてワタ繊維を分析します。
許容限度を超えて漏れていることが判明した密封されたソースは、サービスから削除する必要があります。 線源が修理できない場合は、放射性廃棄物として処理する必要があります。 規制当局は、漏洩がさらなる調査に値する製造上の欠陥の結果である場合に備えて、漏洩源の報告を要求する場合があります。
棚卸
放射線安全担当者は、雇用者が責任を負うすべての放射性物質およびその他の電離放射線源の最新の在庫を維持する必要があります。 組織の手順は、在庫を最新に保つことができるように、放射線安全担当者がそのようなすべての物質と線源の受領、使用、移動、および廃棄を認識していることを確認する必要があります。 すべての封印された情報源の実地棚卸は、少なくとも XNUMX か月に XNUMX 回行う必要があります。 電離放射線源の完全な目録は、放射線安全プログラムの年次監査中に検証する必要があります。
エリアの掲載
図 1 は、国際標準の放射線記号を示しています。 これは、放射線の安全を目的として管理されている区域を示すすべての標識、および放射性物質の存在を示す容器のラベルに目立つように表示する必要があります。
図 1. 放射線記号
放射線の安全を目的として管理されている区域は、多くの場合、線量率レベルの増加という観点から指定されています。 そのようなエリアには、放射線シンボルと「注意、放射線エリア」、「注意 (or 危険)、高放射線エリア」、または「深刻な危険、非常に高い放射線エリア」など、必要に応じて。
区域または部屋にかなりの量の放射性物質 (規制当局の定義による) が含まれている場合、そのような区域または部屋への入り口には、放射線シンボルと「注意 (or 危険)、放射性物質」。
空中放射能エリアとは、空中放射能が規制当局によって定義された特定のレベルを超える部屋またはエリアです。 各空中放射能エリアには、放射線シンボルと「注意、空中放射能エリア」または「危険、空中放射能エリア」という言葉が記載された目立つ標識または標識を掲示しなければなりません。
これらの掲示要件の例外は、病室が適切に管理されている病院の病室に対して認められる場合があります。 放射線源が XNUMX 時間以下の期間配置され、資格のある人員が適切に管理されている場所や部屋は掲示する必要はありません。
アクセス制御
エリアへのアクセスをどの程度管理する必要があるかは、エリア内の潜在的な放射線障害の程度によって決まります。
高放射線区域へのアクセスの管理
高放射線領域への各入口またはアクセス ポイントには、次の機能の XNUMX つまたは複数が必要です。
高放射線エリアに必要な制御の代わりに、無許可の立ち入りを防止できる継続的な直接的または電子的監視が代用される場合があります。
管理は、個人が高放射線地域を離れることを妨げない方法で確立されなければなりません。
非常に高い放射線領域へのアクセスの制御
高放射線エリアの要件に加えて、5 m で 1 時間に 1 Gy 以上の放射線レベルに遭遇する可能性のあるエリアに、個人が無許可または不注意でアクセスできないようにするための追加の対策を講じる必要があります。放射線源または放射線が透過する表面から。
コンテナおよび機器のマーキング
規制当局によって決定された量を超える放射性物質の各容器には、放射線シンボルと「注意、放射性物質」または「危険、放射性物質」という言葉が記載された耐久性のある明確に見えるラベルを付ける必要があります。 ラベルには、個人が取り扱いまたは使用できるように、存在する放射性核種、推定放射能量、放射能推定日、放射能レベル、物質の種類、質量濃縮などの十分な情報も提供する必要があります。容器の近くで作業するか、容器の近くで作業して、曝露を回避または最小限に抑えるための予防措置を講じます。
汚染されていない空の容器を立ち入り禁止区域に移動または廃棄する前に、放射性物質のラベルを剥がすか汚損するか、容器に放射性物質が含まれていないことを明確に示す必要があります。
次の場合、容器にラベルを付ける必要はありません。
警告装置とアラーム
高放射線地域と超高放射線地域には、前述の警告装置とアラームを装備する必要があります。 これらのデバイスとアラームは、可視または可聴、あるいはその両方にすることができます。 粒子加速器などのシステムのデバイスとアラームは、起動手順の一部として自動的に作動する必要があります。これにより、放射線が生成される前に、担当者がそのエリアから立ち退くか、「スクラム」ボタンでシステムの電源を切る時間を確保できます。 「スクラム」ボタン (押すとすぐに放射線レベルを安全なレベルに下げる管理区域のボタン) は、簡単にアクセスでき、目立つようにマークおよび表示する必要があります。
連続空気モニター (CAM) などのモニター デバイスは、特定のアクション レベルを超えた場合に可聴および可視アラームを発したり、システムをオフにしたりするように事前設定できます。
セットアップ
事業主は、職場に存在する放射線および放射性物質の程度と種類に適した器具を利用できるようにしなければなりません。 この機器は、放射線または放射能のレベルを検出、監視、または測定するために使用できます。
計測器は、認定された方法と校正源を使用して、適切な間隔で校正する必要があります。 校正ソースは、検出または測定されるソースと可能な限り類似している必要があります。
計測器の種類には、ハンドヘルド調査機器、連続空気モニター、手足ポータル モニター、液体シンチレーション カウンター、Ge または NaI 結晶を含む検出器などがあります。
放射性物質輸送
国際原子力機関 (IAEA) は、放射性物質の輸送に関する規則を制定しました。 ほとんどの国は、IAEA の放射性物質の出荷規制に準拠した規制を採用しています。
図 2. カテゴリー I - 白ラベル
図 2、図 3、および図 4 は、放射性物質を含む出荷用に提示されたパッケージの外側に IAEA 規則が要求する出荷ラベルの例です。 図 3 および図 4 に示されているラベルの輸送指数は、輸送物の任意の表面から 1 m 離れた場所での mSv/h 単位の最高実効線量率を 100 倍し、1 分の 0.0233 に切り上げたものです。 (たとえば、荷物の任意の表面から 2.4 m の距離での最高実効線量率が XNUMX mSv/h である場合、輸送指数は XNUMX です。)
図 3. カテゴリー II - 黄色のラベル
図 5 は、一定量以上の放射性物質を含むパッケージを運ぶ際に、地上車両が目立つように表示する必要があるプラカードの例を示しています。
図 5. 車両プラカード
放射性物質の輸送に使用することを意図した梱包は、厳しい試験および文書化要件に準拠する必要があります。 出荷される放射性物質の種類と量によって、梱包が満たさなければならない仕様が決まります。
放射性物質の輸送規制は複雑です。 放射性物質を定期的に輸送しない人は、常にそのような輸送に精通した専門家に相談する必要があります。
放射性廃棄物
さまざまな放射性廃棄物処分方法が利用可能ですが、すべて規制当局によって管理されています。 したがって、組織は常に規制当局と協議して、廃棄方法が許容されることを確認する必要があります。 放射性廃棄物の処分方法には、放射能を考慮せずに放射性崩壊のために材料を保持し、その後の処分、焼却、下水道システムでの処分、土地埋設および海上埋設が含まれます。 海での埋葬は、国の政策や国際条約で許可されていないことが多く、これ以上議論されることはありません。
炉心からの放射性廃棄物(高レベル放射性廃棄物)は、処分に関して特別な問題を引き起こします。 このような廃棄物の取り扱いと処分は、国内および国際的な規制当局によって管理されています。
多くの場合、放射性廃棄物には放射能以外の特性があり、それ自体が廃棄物を危険にさらす可能性があります。 そのような廃棄物は呼ばれます 混合廃棄物. 例としては、バイオハザードまたは有毒な放射性廃棄物が含まれます。 混合廃棄物は特別な処理が必要です。 このような廃棄物の適切な処分については、規制当局に問い合わせてください。
放射性崩壊のための保持
放射性物質の半減期が短く(一般に 65 日未満)、組織に十分な保管スペースがある場合、放射性廃棄物は、その放射能に関係なく、崩壊のために保持され、その後廃棄される可能性があります。 通常、少なくとも XNUMX 半減期の保持期間は、放射線レベルをバックグラウンドと区別できないようにするのに十分です。
廃棄物は、処分する前に調査する必要があります。 調査では、検出される放射線に適した機器を使用し、放射線レベルがバックグラウンドと区別できないことを実証する必要があります。
I焼却
規制当局が焼却を許可する場合、通常、そのような焼却によって空気中の放射性核種の濃度が許容レベルを超えないことを証明する必要があります。 灰は定期的に調査して、放射性がないことを確認する必要があります。 状況によっては、煙突を監視して、許容空気濃度を超えていないことを確認する必要がある場合があります。
衛生下水道への廃棄
規制当局がそのような処分を許可する場合、通常、そのような処分によって水中の放射性核種の濃度が許容レベルを超えないことを証明する必要があります。 廃棄する物質は、水に溶けるか、水に容易に分散できるものでなければなりません。 規制当局は、多くの場合、放射性核種によるそのような廃棄に特定の年間制限を設定します。
土葬
他の方法で廃棄できない放射性廃棄物は、国または地方の規制当局によって認可された場所で、土地埋葬によって処分されます。 規制当局は、そのような廃棄を厳重に管理しています。 廃棄物発生者は通常、自分の土地に放射性廃棄物を処分することを許可されていません。 土葬に関連する費用には、梱包、輸送、保管の費用が含まれます。 これらのコストは、埋葬スペース自体のコストに追加され、多くの場合、廃棄物を圧縮することで削減できます。 放射性廃棄物処分のための土地埋設コストは急速に上昇しています。
プログラム監査
放射線安全プログラムは、有効性、完全性、および規制当局への準拠について定期的に監査する必要があります。 監査は、少なくとも年に XNUMX 回、包括的に行う必要があります。 自己監査は通常許容されますが、独立した外部機関による監査が望ましいです。 外部機関による監査は、ローカル監査よりも客観的であり、よりグローバルな視点を持つ傾向があります。 放射線安全プログラムの日常業務に関与していない監査機関は、多くの場合、見過ごされることに慣れている地元のオペレーターには見られない問題を特定できます。
トレーニング
雇用主は、電離放射線または放射性物質に被曝した、または被曝する可能性のあるすべての労働者に放射線安全訓練を提供しなければなりません。 彼らは、労働者が仕事を始める前の初期トレーニングと、毎年の再教育トレーニングを提供しなければなりません。 さらに、出産適齢期の各女性労働者は、特別な訓練を受け、胎児に対する電離放射線の影響と彼女がとるべき適切な予防措置に関する情報を提供されなければならない。 この特別な訓練は、彼女が最初に雇用されたとき、年に一度の再訓練、および彼女が妊娠していることを雇用主に通知した場合に与えられなければなりません。
放射線の安全のために立ち入りが制限されている地域で働いている、または頻繁に出入りするすべての個人:
放射線安全に関する指示の範囲は、管理区域における潜在的な放射線健康保護の問題に見合ったものでなければなりません。 必要に応じて、病院で放射能患者に付き添う看護師や、緊急事態に対応する可能性のある消防士や警察官などの補助要員にも指示を拡大する必要があります。
労働者の資格
雇用主は、電離放射線を使用する労働者が、雇用されている仕事を遂行する資格があることを確認する必要があります。 労働者は、特に電離放射線および放射性物質への曝露および使用に関して、安全に仕事を遂行するための背景と経験を持っていなければなりません。
放射線安全担当者は、適切な放射線安全プログラムを実施および運用するための適切な知識と資格を持っていなければなりません。 彼らの知識と資格は、彼らと労働者が合理的に遭遇する可能性のある潜在的な放射線健康保護の問題に少なくとも見合ったものでなければなりません。
緊急時の計画
電離放射線または放射性物質を使用する最小の操作を除くすべての操作では、緊急計画を実施する必要があります。 これらの計画は最新の状態に保ち、定期的に実行する必要があります。
緊急時計画は、すべての信頼できる緊急事態に対処する必要があります。 大規模な原子力発電所の計画は、小規模な放射性同位元素研究所の計画よりもはるかに広範囲であり、はるかに広い面積と人数を必要とします。
すべての病院、特に大都市圏では、放射能汚染された患者を受け入れて治療するための計画を立てる必要があります。 警察や消防組織は、放射性物質の輸送事故に対処するための計画を立てるべきです。
記録の保存
組織の放射線安全活動は、完全に文書化され、適切に保持されなければなりません。 このような記録は、過去の放射線被曝または放射能放出の必要性が生じた場合、および規制当局の要件への準拠を実証するために不可欠です。 一貫性があり、正確で包括的な記録管理が最優先されなければなりません。
組織上の考慮事項
放射線安全の主たる責任者の地位は、組織内に置かれなければならず、それにより、彼または彼女は、労働者および管理者のすべての階層に即座にアクセスできるようになります。 彼または彼女は、放射線の安全のためにアクセスが制限されているエリアへの自由なアクセスと、安全でないまたは違法な慣行を直ちに停止する権限を持っている必要があります。
この記事では、いくつかの重大な放射線事故、その原因、およびそれらへの対応について説明します。 これらの事故の発生前、発生中、発生後の事象を検討することで、計画立案者は、このような事故の将来の発生を防止し、同様の事故が再び発生した場合に適切かつ迅速な対応を強化するための情報を得ることができます。
30 年 1958 月 XNUMX 日の偶発的な核臨界エクスカーションに起因する急性放射線死亡
この報告書は、人間が受けた偶発的な放射線量が (これまでで) 最も多く、非常に専門的で徹底的な調査が行われたため、注目に値します。 これは、最高ではないにしても、文書化された最高のもののXNUMXつを表しています 急性放射線症候群 存在する記述 (JOM 1961)。
4 年 35 月 30 日の午後 1958 時 XNUMX 分、米国ニューメキシコ州ロスアラモス国立研究所のプルトニウム回収プラントで、従業員 (K) が放射線による致命傷を負った偶発的な重大なエクスカーションが発生しました。
XNUMX 分前に K と同じ部屋に他の XNUMX 人の作業員がいたため、事故の時刻は重要です。 システムへの核分裂性物質の通常の流れが年末の実地棚卸のために中断されたため、事故の日付は重要です。 この中断により、日常的な手順が非日常的になり、システムに誤って導入されたプルトニウムに富む固体の偶発的な「臨界」につながりました。
K の被ばく推定値のまとめ
K の平均全身被ばくの最良の推定値は 39 ~ 49 Gy であり、そのうち約 9 Gy は核分裂中性子によるものでした。 下半身よりも上半身にかなり多くの用量が送達された. 表 1 は、K の放射線被ばくの推定値を示しています。
表 1. K の放射線被ばくの推定値
地域と条件 |
高速中性子 |
ガンマ |
トータル |
頭(インシデント) |
26 |
78 |
104 |
上腹部 |
30 |
90 |
124 |
全身(平均) |
9 |
30-40 |
39-49 |
患者の臨床経過
振り返ってみると、患者 K の臨床経過は XNUMX つの異なる期間に分けることができます。 これらの期間は、期間、症状、および支持療法に対する反応が異なりました。
20分から30分続く最初の期間は、彼の即時の身体的崩壊と精神的無力化によって特徴付けられました. 彼の状態は半意識と重度の衰弱に進行しました。
1.5 番目の期間は約 XNUMX 時間続き、担架で病院の緊急治療室に到着することから始まり、さらなる支持療法のために緊急治療室から病棟に移動することで終了しました。 この間隔は、死が差し迫っているように見えるほどの重度の心臓血管ショックによって特徴付けられました。 激しい腹痛に苦しんでいるようだった。
28 番目の期間は約 XNUMX 時間の長さで、無酸素症、低血圧、および循環不全を軽減するための継続的な試みを促すのに十分な主観的改善が特徴でした。
第 2 期は、過敏性と拮抗作用が急速に増大する前兆のない発症から始まり、躁病に近い状態になり、約 35 時間で昏睡状態になり、死に至りました。 全臨床経過は、放射線被ばくから死亡まで XNUMX 時間続きました。
最も劇的な臨床病理学的変化は、造血系および泌尿器系で観察されました。 循環血液中にリンパ球は XNUMX 時間後には検出されず、大量の液体を投与したにもかかわらず、実質的に完全な排尿停止が見られました。
K さんの直腸温は、最初の 39.4 時間は 39.7 から 6°C の間で変動し、その後急激に正常値まで下がり、生涯にわたってその温度が維持されました。 この高い初期温度とその 6 時間の維持は、彼の疑いのある大量の放射線量と一致していると考えられました。 彼の予後は重大でした。
病気の経過中に行われたさまざまな測定のすべての中で、白血球数の変化は、重度の放射線照射の最も単純で最良の予後指標であることがわかった. 暴露後 6 時間以内に末梢循環からリンパ球が実質的に消失したことは、重大な兆候と考えられた。
Kの対症療法では、約30時間にわたって32種類の治療薬が使用されました。 これと継続的な酸素投与にもかかわらず、放射線照射後約 34 時間で、彼の心音は非常に遠く、遅く、不規則になりました。 その後、彼の心臓は次第に弱くなり、照射後 45 時間 XNUMX 分で突然停止しました。
1 年 9 月 12 ~ 1957 日のウィンズケール原子炉 XNUMX 号機の事故
Windscale 原子炉 No. 1 は、空冷、黒鉛減速天然ウラン燃料プルトニウム生産原子炉でした。 炉心は、15 年 1957 月 0.74 日の火災で部分的に破壊されました。この火災により、約 10 PBq (XNUMX+15 Bq) のヨウ素-131 (131I) 風下環境へ。
Windscale 事件に関する米国原子力委員会の事故情報報告書によると、この事故は、熱電対データに関するオペレーターの判断ミスによって引き起こされ、グラファイトの温度が急速に上昇することを可能にした原子炉の不適切な取り扱いによって悪化した。 また、燃料温度熱電対が、異常放出時に原子炉の最も熱くなった部分ではなく、通常の運転中に原子炉の最も熱くなった部分 (つまり、線量率が最も高くなった場所) に配置されていたという事実も寄与していました。 9 番目の機器の欠陥は原子炉の出力計で、通常の操作用に調整されていて、焼鈍中に低い値が読み取られました。 9 回目の加熱サイクルの結果、黒鉛温度は 10 月 10 日に上昇しました。特に、以前の急激な温度上昇により一部のクラッドが破損した原子炉の下部前部で上昇しました。 XNUMX 月 XNUMX 日に多数の少量のヨウ素放出がありましたが、放出は XNUMX 月 XNUMX 日にスタック放射能メーターが大幅な増加を示すまで認識されませんでした (これは非常に重要とは見なされませんでした)。 最後に、XNUMX 月 XNUMX 日の午後、別のモニタリング (Calder サイト) が放射能の放出を示しました。 強制的に空気を流して原子炉を冷却する試みは、失敗しただけでなく、放出された放射能の規模を実際に増加させました。
Windscale 事故からの推定放出量は、0.74 PBq の 131I、0.22 PBq のセシウム 137 (137Cs)、3.0 TBq (1012Bq) のストロンチウム-89 (89Sr)、および 0.33 TBq のストロンチウム-90
(90シニア)。 オフサイトでの最高のガンマ線吸収線量率は、空中活動による約 35 μGy/h でした。 Windscale および Calder 発電所周辺の空気活動の測定値は、最大許容レベルの 5 ~ 10 倍になることが多く、許容レベルの 150 倍のピークが時折ありました。 牛乳の禁止は、半径約 420 km にまで及びました。
原子炉を制御下に置くための操作中に、14 人の作業員が暦四半期ごとに 30 mSv を超える線量当量を受け、最大線量当量は暦四半期ごとに 46 mSv でした。
教訓
天然ウラン原子炉の設計と運用に関して多くの教訓が得られました。 原子炉の計装と原子炉の運転員の訓練に関する不備も、スリーマイル島の事故に類似した点をもたらします (以下を参照)。
食品中の放射性ヨウ素への短期許容曝露に関するガイドラインは存在しませんでした。 英国医学研究評議会は、迅速かつ徹底的な調査と分析を行いました。 の最大許容濃度を迅速に導出するために、多くの創意工夫が使用されました。 131私は食べ物に。 研究 緊急参考レベル この事故の結果として得られた情報は、現在世界中で使用されている緊急時計画ガイドの基礎となっています (Bryant 1969)。
牛乳中の重大な放射性ヨウ素汚染を予測するために、有用な相関関係が導き出されました。 0.3 μGy/h を超える牧草地のガンマ放射線レベルは、3.7 MBq/m を超える牛乳を産出することがわかりました。3.
放射性ヨウ素への外部被ばくの吸入による吸収線量は、牛乳を飲んだり、乳製品を食べたりした場合に比べてごくわずかです。 緊急時には、低速の検査手順よりも迅速なガンマ分光法が適しています。
150 の XNUMX 人チームが放射線調査を実施し、サンプルを取得しました。 サンプルの調整とデータの報告には XNUMX 人が使用されました。 サンプリング分析には、約 XNUMX 人の放射性化学者が関与しました。
グラス ウール スタック フィルターは、事故条件下では満足のいくものではありません。
4 年 1967 月 XNUMX 日の湾岸石油加速器事故
3 年 4 月 1967 日、Gulf Oil Company の技術者は、土壌サンプルの活性化に 1 MeV の Van de Graaff 加速器を使用していました。加速器コンソールの電源キーのインターロックの故障と、安全トンネルのいくつかのインターロックのテーピングの組み合わせ。ドアとドアの内側の対象の部屋は、3 人の個人に重大な偶発的曝露をもたらしました。 6 人は約 60 Gy の全身線量当量、30 人目はほぼ XNUMX Gy の全身線量当量、XNUMX 人目は約 XNUMX Gy の全身線量当量をそれぞれ受けました。フィート。
事故の被害者の XNUMX 人は、吐き気、嘔吐、全身の筋肉痛を訴え、医療部門に報告しました。 彼の症状は当初、インフルエンザの症状と誤診されていました。 XNUMX 人目の患者がほぼ同じ症状で来院したとき、彼らはかなりの量の放射線被ばくを受けた可能性があると判断されました。 フィルムバッジはこれを確認しました。 Dr. Niel Wald, University of Pittsburgh Radiological Health Division は、線量測定検査を監督し、患者の精密検査と治療において調整医師としての役割も果たしました。
Dr. Wald は、1 人の患者が入院していたピッツバーグの西ペンシルベニア病院にアブソリュート フィルター ユニットをすぐに送り込みました。 彼はこれらの絶対フィルター/層流フィルターをセットアップして、患者の環境からすべての生物学的汚染物質を取り除きました。 これらの「リバースアイソレーション」ユニットは、16 Gy 被ばく患者に約 3 日間使用され、6 Gy および XNUMX Gy 被ばく患者には約 XNUMX か月半使用されました。
ワシントン大学の E. Donnal Thomas 博士は、被ばく後 6 日目に 6 Gy の患者に骨髄移植を行うために到着しました。 患者の双子の兄弟が骨髄ドナーを務めました。 この英雄的な治療は XNUMX Gy の患者の命を救ったが、それぞれ数十グレイの吸収線量を受けた彼の腕と脚を救うために何もできなかった.
教訓
暴露室に入るときは必ずサーベイメータを使用するという簡単な操作手順に従っていれば、この悲惨な事故は防げたはずです。
この事故の前に、少なくとも XNUMX つのインターロックが長期間テープで閉じられていました。 保護インターロックの無効化は耐えられません。
アクセルのキー操作式電源インターロックについて、定期的なメンテナンス チェックを行う必要があります。
タイムリーな医療処置により、被ばく量が最も多かった人の命が救われました。 完全な骨髄移植という英雄的な手順と、逆隔離および質の高い医療の使用が、この人の命を救う主な要因でした。
逆分離フィルターは数時間で入手でき、高曝露患者を治療するためにどの病院にも設置できます。
振り返ってみると、これらの患者に関与した医療当局は、暴露後 XNUMX ~ XNUMX か月以内に切断を早期かつ決定的なレベルで推奨していたでしょう。 早期の切断は、感染の可能性を減らし、激しい痛みの期間を短くし、患者に必要な鎮痛剤を減らし、患者の入院期間を短縮し、早期のリハビリテーションに貢献する可能性があります。 もちろん、早期の切断は、線量測定情報を臨床観察と関連付けながら行う必要があります。
SL-1 原型炉事故 (米国アイダホ州、3 年 1961 月 XNUMX 日)
これは、米国の原子炉運転の歴史における最初の (そして現在までで唯一の) 死亡事故です。 SL-1 は、遠隔地への電力生産のための空輸用に設計された小型陸軍用パッケージ動力炉 (APPR) のプロトタイプです。 この原子炉は、燃料試験と原子炉乗組員の訓練に使用されました。 これは、アイダホ州アイダホ フォールズにある国立原子炉試験ステーションの遠隔地で、米国陸軍の燃焼工学部門によって運用されました。 SL-1は 商用発電用原子炉 (AEC 1961; アメリカ原子力協会 1961)。
事故当時、SL-1 には 40 個の燃料要素と 5 個の制御棒ブレードが装填されていました。 それは 3 MW (熱) の出力レベルを生み出すことができ、沸騰水で冷却され、減速された原子炉でした。
この事故により、1 人の軍人が死亡した。 この事故は、XNUMX本の制御棒がXNUMXm以上引き抜かれたことが原因でした。 これにより、原子炉は即時臨界に陥りました。 燃料交換作業の経験が豊富で熟練した免許を持つ原子炉運転員が、制御棒を通常の停止点を超えて引き抜いた理由は不明です。
初動対応要員が最初に事故現場に到着したとき、事故の犠牲者 4.4 人のうちの 15 人はまだ生きていました。 高活性の核分裂生成物が彼の体を覆い、皮膚に埋め込まれていました。 犠牲者の皮膚の一部は、XNUMX cm で XNUMX Gy/h を超えて記録され、救助と治療を妨げました。
教訓
SL-1 事故以降に設計された原子炉は、XNUMX 本の制御棒で「即臨界」状態にすることはできません。
すべての原子炉には、20 mGy/h を超える測定範囲を持つポータブル サーベイ メーターが現場になければなりません。 最大範囲が 10 Gy/h のサーベイ メーターが推奨されます。
注: スリーマイル島の事故では、ガンマとベータの両方の測定に 100 Gy/h が必要な範囲であることが示されました。
高度に汚染された患者が、付き添いの人員を合理的に保護しながら最終的な治療を受けることができる治療施設が必要です。 これらの施設のほとんどは、他の進行中の任務を伴う診療所にあるため、空中および水中の放射性汚染物質の管理には特別な準備が必要になる場合があります。
X 線装置、工業用および分析用
X 線システムからの偶発的な被ばくは多数あり、多くの場合、身体の小さな部分への非常に高い被ばくを伴います。 X 線回折システムが管の焦点から 5 cm で 10 Gy/s の吸収線量率を生成することは珍しいことではありません。 より短い距離では、100 Gy/s の速度が測定されることがよくあります。 ビームは通常は狭いが、数秒の曝露でさえ、深刻な局所損傷を引き起こす可能性がある (Lubenau et al. 1967; Lindell 1968; Haynie and Olsher 1981; ANSI 1977)。
これらのシステムは「日常的ではない」状況で使用されることが多いため、偶発的な被ばくを引き起こす可能性があります。 通常の操作で一般的に使用される X 線システムは、合理的に安全であるように見えます。 機器の故障による深刻な被ばくはありません。
偶発的な X 線被ばくから学んだ教訓
ほとんどの偶発的被ばくは、機器が部分的に分解されたとき、またはシールドカバーが取り外されたときの非日常的な使用中に発生しました。
最も深刻な被ばくでは、スタッフとメンテナンス要員への適切な指示が欠けていました。
修理や保守の際に X 線管の電源を確実に切るための簡単でフェールセーフな方法が使用されていれば、多くの偶発的な被ばくは回避できたはずです。
これらの機械を操作するオペレーターおよび保守担当者には、指または手首の個人用線量計を使用する必要があります。
インターロックが必要だった場合、多くの偶発的な暴露は回避されたでしょう。
オペレーターのミスは、ほとんどの事故の原因でした。 適切なエンクロージャーの欠如または不十分なシールド設計により、状況が悪化することがよくありました。
I産業用放射線撮影事故
1950 年代から 1970 年代にかけて、単一の活動に対する最高の放射線事故率は、一貫して産業用放射線撮影作業であった (IAEA 1969, 1977)。 各国の規制機関は、改善された規制、厳格なトレーニング要件、さらに厳しい検査および施行ポリシーを組み合わせることで、率を引き下げようと奮闘し続けています (USCFR 1990)。 これらの規制への取り組みは概ね成功していますが、産業用 X 線撮影に関連する多くの事故は依然として発生しています。 莫大な罰金を課すことを認める法律は、放射線の安全性を産業用放射線撮影管理者の心に留めておくための最も効果的なツールである可能性があります (したがって、労働者の心にも)。
産業用放射線撮影事故の原因
労働者の訓練. 産業用 X 線撮影は、他のどの種類の放射線関連の雇用よりも、おそらく教育と訓練の要件が低くなります。 したがって、既存のトレーニング要件を厳密に適用する必要があります。
労働者生産インセンティブ. 何年もの間、産業用放射線技師は、XNUMX 日あたりの成功した X 線写真の量に重点を置いていました。 この慣行は、危険な行為につながるだけでなく、人員の線量測定を時折使用しないことにつながる可能性があるため、線量当量限界を超えても検出されません。
適切な調査の欠如. 曝露のたびにソース豚(貯蔵容器)(図 1)を徹底的に調査することが最も重要です。 これらの調査を行わないことが、不必要な被ばくの唯一の最も可能性の高い原因であり、その多くは記録されていません。産業放射線技師は手や指の線量計をほとんど使用しないためです (図 1)。
図 1. 産業用放射線カメラ
設備トラブル. 産業用放射線カメラは頻繁に使用されるため、線源の巻き取り機構が緩み、線源が安全な保管位置 (図 1 の A 点) に完全に格納されないことがあります。 人員の偶発的な露出を引き起こすクローゼットソースのインターロック障害の多くの例もあります.
緊急計画の設計
緊急時計画の設計には、一般的および具体的な多くの優れたガイドラインが存在します。 いくつかの参考文献は特に役に立ちます。 これらは、この章の最後にある推奨される読み物に記載されています。
緊急時の計画と手順の最初の起草
まず、対象施設の放射性物質のインベントリ全体を評価する必要があります。 次に、信頼できる事故を分析して、推定最大発生源放出期間を決定できるようにする必要があります。 次に、計画とその手順により、施設の運営者は次のことができるようにする必要があります。
原子炉に関連する事故の種類
原子炉に関連する事故の種類を、最も可能性の高いものから最も可能性の低いものまで、以下にリストします。 (非原子炉、一般産業型事故の可能性が圧倒的に高い。)
水冷炉の事故で予想される放射性核種:
図 2. 原子力発電所の緊急時計画の例、目次
典型的な原子力発電所緊急時計画、目次
図 2 は、原子力発電所の緊急時計画の目次の例です。 このような計画には、示されている各章を含め、地域の要件を満たすように調整する必要があります。 典型的な動力炉の実装手順のリストを図 3 に示します。
図 3. 典型的な動力炉の実装手順
事故時の放射線環境モニタリング
このタスクは、大規模な施設では EREMP (緊急放射線環境モニタリング プログラム) と呼ばれることがよくあります。
米国原子力規制委員会やその他の政府機関がスリーマイル島の事故から学んだ最も重要な教訓の 5 つは、十分な事前計画がなければ、XNUMX 日か XNUMX 日で EREMP を成功させることはできないということです。 事故の際、米国政府はスリーマイル島原子力発電所周辺の環境を監視するために数百万ドルを費やしましたが、% 総放出量の測定が行われました。 これは、事前の計画が貧弱で不十分だったためです。
緊急放射線環境モニタリング計画の設計
経験上、唯一の成功した EREMP は、定期的な放射線環境モニタリング プログラムに組み入れられたものであることが示されています。 スリーマイル島事故の初期の段階で、プログラムにどれだけの人員と資金を投入しても、効果的な EREMP を XNUMX 日か XNUMX 日で成功させることはできないことがわかった。
サンプリング場所
すべての定期的な放射線環境モニタリング プログラムの場所は、長期の事故モニタリング中に使用されます。 さらに、電動調査チームが各 22½° セクターの各部分で事前に決定された場所を確保できるように、多数の新しい場所を設定する必要があります (図 3 を参照)。 通常、サンプリング場所は道路のある地域になります。 ただし、事故の風下約 16 km 以内にあるキャンプ場やハイキング コースなど、通常はアクセスできないが占有されている可能性のある場所については、例外を設ける必要があります。
図 3. 緊急時計画ゾーン内の放射線サンプリングおよびモニタリング ポイントのセクターおよびゾーンの指定
図 3 は、放射線および環境モニタリング ポイントのセクターとゾーンの指定を示しています。 基本方向によって 22½° のセクターを指定することができます (たとえば、 N, Nne, NE) または単純な文字 (たとえば、 A R)。 ただし、方向表記と混同しやすいため、文字の使用はお勧めしません。 たとえば、方向を使用する方が混乱しません。 W for 西 手紙というより N.
監視とサンプリングの責任者が各ポイントの場所を熟知し、ラジオの「デッド スペース」、道路の悪さ、暗闇での場所の特定に問題があることを認識できるように、指定された各サンプル場所は訓練中に訪問する必要があります。等々。 16 km の緊急保護区域内の事前に指定されたすべての場所をカバーするドリルはないため、すべてのサンプル ポイントが最終的に訪問されるようにドリルを設計する必要があります。 調査チームの車両が事前に指定された各ポイントと通信する能力を事前に決定することは、しばしば価値があります。 サンプル ポイントの実際の位置は、REMP (NRC 1980) と同じ基準を使用して選択されます。 たとえば、サイトの境界線、最小除外エリア、最も近い個人、最も近いコミュニティ、最も近い学校、病院、養護施設、家畜の群れ、庭、農場などです。
放射線モニタリング調査団
放射性物質の重大な放出を伴う事故の間、放射線監視チームは現場で継続的に監視する必要があります。 また、条件が許せば、オンサイトで継続的に監視する必要があります。 通常、これらのチームは、周囲のガンマ線とベータ線を監視し、放射性粒子とハロゲンの存在について空気をサンプリングします。
これらのチームは、自身の曝露の監視を含むすべての監視手順について十分な訓練を受け、これらのデータを基地局に正確に中継できる必要があります。 測量計の種類、シリアル番号、ウィンドウの開閉状態などの詳細は、適切に設計されたログ シートに慎重に報告する必要があります。
緊急事態の開始時には、緊急監視チームが 12 時間休憩なしで監視しなければならない場合があります。 ただし、最初の期間の後、調査チームのフィールド時間は、少なくとも 30 分の休憩を入れて XNUMX 時間に短縮する必要があります。
継続的な監視が必要になる可能性があるため、調査チームに食べ物と飲み物、交換用器具とバッテリーを供給し、エアフィルターを前後に移動するための手順を整備する必要があります。
調査チームはおそらく 12 シフトあたり XNUMX 時間勤務しますが、継続的な監視を行うには XNUMX 日 XNUMX シフトが必要です。 スリーマイル島の事故では、最初の XNUMX 週間は常に最低 XNUMX つの監視チームが配置されました。 このような取り組みをサポートするためのロジスティクスは、事前に慎重に計画する必要があります。
放射線環境サンプリングチーム
事故の際に採取される環境サンプルの種類は、放出の種類 (空気または水)、風の方向、および時期によって異なります。 冬でも土壌と飲料水のサンプルを採取する必要があります。 放射性ハロゲンの放出は検出されないかもしれませんが、生物蓄積係数が大きいため、牛乳のサンプルを採取する必要があります。
技術的な理由でその努力が正当化されない場合でも、大衆を安心させるために、多くの食品や環境のサンプルを採取する必要があります。 さらに、これらのデータは、その後の法的手続きの際に非常に貴重になる場合があります。
環境サンプルには、慎重に考え抜かれたオフサイト データ手順を使用して事前に計画されたログ シートが不可欠です。 環境サンプルを採取するすべての人は、手順を明確に理解していることを示し、フィールド トレーニングを文書化する必要があります。
可能であれば、オフサイト環境サンプル データの収集は、独立したオフサイト グループによって行われるべきです。 また、現場の貴重なグループが事故の際に他のデータ収集に使用できるように、定期的な環境サンプルを同じオフサイトのグループが採取することが望ましい。
スリーマイル島の事故の際に、採取されるべきであったすべての環境サンプルが収集され、失われた環境サンプルは XNUMX つもなかったことは注目に値します。 これは、サンプリング レートが事故前のサンプリング レートよりも XNUMX 倍以上増加したにもかかわらず発生しました。
緊急監視装置
緊急監視機器の在庫は、常に必要な在庫の少なくとも XNUMX 倍にする必要があります。 ロッカーは、XNUMX つの事故でこれらすべてのロッカーへのアクセスが拒否されないように、さまざまな場所の核施設の周りに配置する必要があります。 準備が整っていることを確認するために、機器の在庫を確認し、少なくとも年に XNUMX 回、および各ドリルの後にそのキャリブレーションをチェックする必要があります。 大規模な原子力施設のバンとトラックは、現場内外の緊急監視用に完全に装備されている必要があります。
オンサイト計数研究所は、緊急時には使用できない場合があります。 したがって、事前に代替またはモバイル計数検査室の手配を行う必要があります。 これは現在、米国の原子力発電所の要件となっています (USNRC 1983)。
環境監視機器の種類と精巧さは、原子力施設の最悪の信頼できる事故に立ち会うための要件を満たす必要があります。 以下は、原子力発電所に必要な典型的な環境モニタリング機器のリストです。
図 4. TLD バッジとリング型熱ルミネッセンス線量計 (米国ではオプション) を身に着けている工業用放射線技師
データ分析
重大事故時の環境データ分析は、緊急オフサイト施設などのオフサイトの場所にできるだけ早く移行する必要があります。
環境サンプルデータをいつ管理者に報告するかについて、あらかじめ設定されたガイドラインを確立する必要があります。 環境サンプルデータを政府機関に転送する方法と頻度は、事故の早い段階で合意する必要があります。
スリーマイル島の事故から学んだ健康物理学と放射化学の教訓
28 年 1979 月 XNUMX 日のスリーマイル島事故の早い時間帯は、植物衛生物理学者が他の業務に専念していたため、外部のコンサルタントが次の活動を実行する必要がありました。
上記のリストには、典型的な公益事業の保健物理スタッフが重大な事故の際に適切に遂行できない活動の例が含まれています。 スリーマイル島の保健物理スタッフは、非常に経験豊富で、知識が豊富で、有能でした。 彼らは、事故の最初の 15 週間、休憩なしで 20 日 XNUMX 時間から XNUMX 時間働きました。 しかし、事故によって追加の要件が非常に多くなったため、通常なら簡単に実行できる多くの重要な日常業務を実行できませんでした。
スリーマイル島の事故から得られた教訓は次のとおりです。
事故時の補助建物への立ち入り
事故時の一次冷却材サンプリング
補給弁室入口
地方自治体の観点からの保護措置とオフサイト環境監視
1985年のゴイアニア放射線事故
51 TBq 137Cs 遠隔治療ユニットは、13 年 1985 月 46 日頃にブラジルのゴイアニアにある放棄された診療所から盗まれました。スクラップ金属を探していた 1 人が、遠隔治療ユニットのソース アセンブリを持ち帰り、部品を分解しようとしました。 線源アセンブリからの吸収線量率は、XNUMX m で約 XNUMX Gy/h でした。 彼らは、線源カプセルにある XNUMX 枚のブレードの放射線シンボルの意味を理解していませんでした。
ソースカプセルは分解中に破裂しました。 溶解度の高い塩化セシウム137(137CsCl) 粉末は、人口 1,000,000 人のこの都市の一部に散布され、歴史上最も深刻な封印された線源事故の XNUMX つを引き起こしました。
分解後、ソース アセンブリの残骸はジャンク ディーラーに売却されました。 彼は、 137CsCl 粉末は暗闇で青色に光りました (おそらく、これはチェレンコフ放射でした)。 彼はその粉が宝石か超自然的なものである可能性があると考えました。 多くの友人や親戚が「素晴らしい」輝きを見に来ました。 ソースの一部は、多くの家族に提供されました。 このプロセスは約 XNUMX 日間続きました。 この時までに、多くの人が放射線被ばくにより胃腸症候群の症状を発症していました。
重度の胃腸障害で病院に行った患者は、食べたものにアレルギー反応があると誤診されました. 感染源を扱ったことで重度の皮膚障害を起こした患者は、熱帯性皮膚病の疑いがあり、熱帯病病院に送られました。
この悲劇的な一連の出来事は、知識のある職員によって約 XNUMX 週間検出されずに続きました。 多くの人がこすった 137青く光るように CsCl 粉末を皮膚に塗布します。 このシーケンスは、照射された人物の XNUMX 人が最終的に病気とソース カプセルを結びつけたことを除けば、もっと長く続いた可能性があります。 彼女はの残骸を取った 137ゴイアニアの公衆衛生局に向かうバスの CsCl ソース。 翌日、訪問医学物理学者がその情報源を調査しました。 彼は自発的に XNUMX つの廃品置き場から避難し、当局に通報する行動を起こしました。 ブラジル政府が事故に気付いた後の対応の速さと全体的な規模は印象的でした。
約249人が汚染されました。 4人が入院した。 1 人が死亡し、そのうちの 10 人は XNUMX 歳の少女で、約 XNUMX GBq (XNUMX9 Bq) の 137Cs。
事故への対応
初期対応フェーズの目的は次のとおりです。
医療チームは当初:
健康物理学者:
結果
急性放射線症候群患者
4 人の患者が 6 から 6.2 Gy の範囲の吸収線量の結果として死亡した。 7.1 人の患者は重度の骨髄抑制を示したが、2.5 および 4 Gy の吸収線量にもかかわらず生存した (細胞遺伝学的推定)。 推定吸収線量 XNUMX ~ XNUMX Gy で XNUMX 人の患者が生存した。
放射線誘発皮膚損傷
XNUMX 人の入院患者のうち XNUMX 人が放射線による皮膚損傷を負い、それは腫れと水ぶくれから始まりました。 これらの病変は後に破裂し、液体を分泌しました。 XNUMX の皮膚損傷のうち XNUMX は、照射後約 XNUMX ~ XNUMX 週間で深い病変を発症しました。 これらの深い病変は、より深い組織の有意なガンマ線曝露を示していました。
すべての皮膚病変は汚染されていた 137Cs、最大 15 mGy/h の吸収線量率。
1 TBq を摂取した XNUMX 歳の少女 137Cs (および 3 か月後に死亡した) は、平均 XNUMX mGy/h の全身性皮膚汚染を持っていました。
XNUMX 人の患者は、曝露から約 XNUMX か月後に切断を余儀なくされました。 血液プール イメージングは、損傷した細動脈と正常な細動脈の間の境界を決定するのに役立ちました。
内部汚染結果
統計テストでは、尿中排泄データによって決定されたものとは対照的に、全身カウントによって決定された身体負荷の間に有意差は示されませんでした。
バイオアッセイ データを摂取量および身体負荷に関連付けるモデルが検証されました。 これらのモデルは、さまざまな年齢層にも適用できました。
プルシアンブルーは、の排除を促進するのに役立ちました 137体内からの CsCl (線量が 3 Gy/日を超える場合)。
XNUMX 人の患者が利尿剤を投与された。 137CsCl の体の負担。 これらの利尿剤は脱体化には効果がなかった 137Cs とその使用は中止されました。
皮膚の除染
石鹸と水、酢酸、二酸化チタン (TiO2) は、すべての患者に対して実行されました。 この除染は部分的にしか成功しませんでした。 発汗により皮膚が再汚染されたと推測された。 137Cs 体の負担。
汚染された皮膚病変の除染は非常に困難です。 壊死した皮膚の脱落により、汚染レベルが大幅に低下しました。
細胞遺伝学的解析線量評価に関するフォローアップ研究
事故後のさまざまな時点でのリンパ球の異常の頻度は、次の XNUMX つの主なパターンに従いました。
30 つのケースでは、異常の発生頻度は、事故後 XNUMX か月まで一定のままであり、約 XNUMX に減少しました。% XNUMXか月後の最初の頻度の。
20つのケースでは、約XNUMXの段階的な減少% XNUMXか月ごとに見つかりました。
最高の内部汚染の 50 つのケースでは、異常の発生頻度が増加しました (約 XNUMX% そして、100%) XNUMX か月間。
追跡調査 137Csの身体への負担
介入のための行動レベル
家の中の高さ 10 m で吸収線量率が 1 μGy/h を超える場合は、家からの避難が推奨されました。
所有物、衣服、土壌、および食品の除染は、年間 5 mGy を超えない人に基づいていました。 この基準をさまざまな経路に適用すると、吸収線量が年間 1 mGy を超える可能性がある場合は家屋の内部を除染し、吸収線量率が年間 4 mGy を超える可能性がある場合は土壌を除染します (外部放射線から 3 mGy、外部放射線から 1 mGy)。内部放射線)。
4年のチェルノブイリ原子力発電所1986号機事故
事故の概要
世界最悪の原子炉事故は、26 年 1986 月 XNUMX 日に非常に低出力の電気工学試験中に発生しました。 このテストを実行するために、多くの安全システムがオフまたはブロックされました。
このユニットはモデル RBMK-1000 で、約 65 基を生産した原子炉のタイプです。% ソ連で生成されたすべての原子力の。 1,000 MW (MWe) の電力を生成したのは、グラファイト減速の沸騰水型原子炉でした。 RBMK-1000 には耐圧試験済みの封じ込め建物がなく、ほとんどの国では一般的に建設されていません。
原子炉は即臨界状態になり、一連の蒸気爆発を引き起こしました。 爆発は原子炉の上部全体を吹き飛ばし、原子炉を覆う薄い構造を破壊し、3 号機と 4 号機の分厚いアスファルトの屋根で一連の火災を引き起こしました。放射能の放出は 31 日間続き、4 人が死亡しました。 国際原子力機関へのソ連の代表団は事故を研究した。 彼らは、事故を引き起こしたチェルノブイリ XNUMX 号機の RBMK 実験は必要な承認を受けておらず、原子炉の安全対策に関する文書化された規則は不十分であると述べた。 代表団はさらに、「関与したスタッフはテストの準備が十分に整っておらず、起こりうる危険性を認識していませんでした」と述べました。 この一連のテストは、緊急事態の条件を作り出し、ほとんどが起こり得ないと信じていた原子炉事故につながりました。
チェルノブイリ4号機事故核分裂生成物の放出
リリースされた総アクティビティ
およそ 1,900 PBq の核分裂生成物と燃料 (合わせてラベル付けされた) 真皮 スリーマイル島事故復旧チームによる) は、すべての火を消し、中性子吸収遮蔽材で 4 号機を封鎖するのにかかった 4 日間にわたって解放されました。 XNUMX 号機は現在、永久に密閉された鋼とコンクリートの石棺であり、破壊された原子炉炉心の残骸の中および周囲に残留コリウムが適切に収容されています。
1,900 PBq の XNUMX% が事故の初日に放出されました。 残りは次のXNUMX日間に解放されました。
放射線学的に最も重要な放出は、270 PBq の 131私、8.1 PBq の 90Sr および 37 PBq of 137Cs。 これは、7.4 TBq を放出したスリーマイル島の事故と比較できます。 of 131私と測定不能 90シニアまたは 137Cs。
放射性物質の環境拡散
最初の放出は概ね北の方向に進みましたが、その後の放出は西および南西の方向に進みました。 最初の噴煙は、27 月 29 日にスウェーデンとフィンランドに到達しました。 原子力発電所の放射線環境監視プログラムは、放出をすぐに発見し、事故について世界に警告しました。 この最初のプルームの一部は、ポーランドと東ドイツに流れ込みました。 その後のプルームは、30 月 2 日と 4 日に東ヨーロッパと中央ヨーロッパを襲った。 この後、英国では 5 月 5 日にチェルノブイリの放出があり、続いて 6 月 XNUMX 日に日本と中国、XNUMX 月 XNUMX 日にインド、XNUMX 月 XNUMX 日と XNUMX 日にカナダと米国が放出されました。 南半球では、この噴煙の検出は報告されていません。
プルームの堆積は、主に降水量によって支配されていました。 主要な放射性核種の降下パターン (131I, 137セ、 134Cs、および 90Sr) は、ソ連内であっても非常に変動が大きかった。 主なリスクは、汚染された食品の摂取だけでなく、表面沈着による外部被ばくによるものです。
チェルノブイリ 4 号機事故の放射線影響
一般的な急性健康への影響
5.5 人が即座に死亡しました。28 人は建物の崩壊時、もう XNUMX 人は熱傷で XNUMX 時間後に死亡しました。 さらに XNUMX 人の原子炉職員と消防隊員が放射線障害で死亡した。 サイト外の人々への放射線量は、即時の放射線影響を引き起こす可能性のあるレベルを下回っていました。
チェルノブイリ事故は、1986 年までの放射線事故による世界全体の死亡者数のほぼ倍増しました (32 人から 61 人へ)。 (興味深いことに、米国の SL-1 原子炉事故による XNUMX 人の死亡者は蒸気爆発によるものとしてリストされており、チェルノブイリで死亡した最初の XNUMX 人も放射線事故による死亡としてリストされていません。)
現場での事故の健康への影響に影響を与えた要因
リスクが最も高いオンサイト担当者の個人線量測定は利用できませんでした。 曝露後最初の XNUMX 時間に吐き気や嘔吐がなかったことは、患者が吸収された線量が致死量未満であったことを確実に示しています。 これはまた、放射線被ばくのために直ちに医師の診察を必要としなかった患者の良い兆候でもありました. この情報と血液データ (リンパ球数の減少) は、個人の線量測定データよりも有用でした。
消防士の重い防護服 (多孔質キャンバス) は、高比放射能の核分裂生成物が素肌に接触することを可能にしました。 これらのベータ線量は重度の皮膚火傷を引き起こし、多くの死亡の重要な要因でした. XNUMX 人の労働者が重度の皮膚熱傷を負った。 やけどは治療が非常に難しく、深刻な合併症の要素でした。 彼らは、病院に搬送される前に患者を除染することを不可能にしました。
この時点で、臨床的に重大な体内放射性物質の体内負荷はありませんでした。 身体への負担が大きかった(ただし臨床的に有意ではない)人は XNUMX 人だけでした。
スクリーニングを受けた約1,000人のうち、115人が急性放射線症候群のために入院しました。 現場で働く XNUMX 人の医療関係者が急性放射線症候群を発症しました。
予想通り、中性子被ばくの証拠はありませんでした。 (テストはナトリウム-24 を探します (24Na) 血中)
事故によるオフサイトの健康被害に影響を与えた要因
公的保護措置は、XNUMX つの異なる期間に分けることができます。
サイト外のエリアの除染に多大な努力が費やされてきました。
ソ連の人口に対する総放射線量は、原子放射線の影響に関する国連科学委員会 (UNSCEAR) によって 226,000 人-Sv (最初の 72,000 年間に蓄積された 600,000 人-Sv) であると報告されました。 世界の推定集団線量当量は 1988 人・Sv のオーダーである。 時間とさらなる研究により、この推定値が改善されます (UNSCEAR XNUMX)。
国際機関
国際原子力機関
私書箱100
A-1400ウィーン
オーストリア
放射線の単位と測定に関する国際委員会
7910 ウッドモント アベニュー
メリーランド州ベセスダ 20814
アメリカ合衆国
国際放射線防護委員会
私書箱番号35
オックスフォードシャー州ディドコット
OX11 0RJ
イギリス
国際放射線防護協会
アイントホーフェン工科大学
私書箱662
5600 AR アイントホーフェン
オランダ
原子放射線の影響に関する国連委員会
バーナムアソシエイツ
4611-F アセンブリ ドライブ
ランハム、メリーランド州 20706-4391
アメリカ合衆国
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
癌
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。
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
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
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
&
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 /λ
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 & 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。
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 & 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。
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。
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。
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。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 (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、 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。
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
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 |
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) |
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 |
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
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 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 - λ )/ 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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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、514.5nm |
3.2mW/cm2 0.1秒間 |
銅蒸気 |
510、578nm |
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、647nm |
1.0mW/cm2 10秒間 |
ネオジム-YAG |
1,064 nmの |
5.0μJ/cm2 1ns~50μs |
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 |
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。
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。
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 & 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
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
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。
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。
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。
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。
表 2. 磁界への職業暴露源
ソース |
磁束 |
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。
セットアップ
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。
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。
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 |
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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 |
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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; |
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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 |
100-1,000 |
網膜機能の変化 |
|
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。
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。 血球数、血液タンパク質、血液に有意差なし |
2.8 ~ 19.7 kV/m の電界への連続曝露 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 |
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 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、 |
340 kV/m への 22 日 XNUMX 時間の曝露前、曝露中、および曝露後 |
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。 |
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 |
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。
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。
振動は振動運動です。 この章では、全身の振動、手から伝わる振動、乗り物酔いの原因に対する人間の反応をまとめます。
全身振動 体が振動している表面で支えられている場合に発生します(例:振動する座席に座っている、振動する床の上に立っている、または振動している表面に横になっている場合)。 全身の振動は、あらゆる輸送形態で発生し、一部の産業機械の近くで作業する場合にも発生します。
手で伝わる振動 手から体に入る振動です。 これは、工業、農業、鉱業、建設のさまざまなプロセスで、振動する工具や工作物を手や指でつかんだり押したりすることによって引き起こされます。 手で伝わる振動にさらされると、いくつかの障害が発生する可能性があります。
乗り物酔い 本体の低周波振動、本体のある種の回転、および本体に対するディスプレイの動きによって引き起こされる可能性があります。
大きさ
オブジェクトの振動変位には、一方向の速度と反対方向の速度が交互に含まれます。 この速度の変化は、物体が最初に一方向に、次に反対方向に絶えず加速していることを意味します。 振動の大きさは、その変位、速度、または加速度によって定量化できます。 実用上の便宜上、加速度は通常加速度計で測定されます。 加速度の単位はメートル/秒/秒 (m/s2)。 地球の重力による加速度は約 9.81 m/s です。2.
振動の大きさは、動きが到達した端点間の距離 (ピークツーピーク値) または中心点から最大偏差までの距離 (ピーク値) として表すことができます。 多くの場合、振動の大きさは、振動運動の加速度の平均測定値、通常は二乗平均平方根値 (m/s2 実効値)。 単一周波数 (正弦波) のモーションの場合、rms 値はピーク値を √2 で割った値です。
正弦波運動の場合、加速度、 a (メートル/秒で2)、周波数から計算できます。 f (XNUMX 秒あたりのサイクル数)、および変位、 d (メートル):
=(2πf)2d
この式は、加速度の測定値を変位に変換するために使用できますが、モーションが単一の周波数で発生する場合にのみ正確です。
振動の大きさをデシベルで定量化するための対数スケールが使用されることがあります。 国際規格1683の基準レベル、加速度レベルを使用する場合、 La、によって表されます La = 20log10(a/a0)、ここで a 測定された加速度 (m/s)2 rms) および a0 は参考レベルの10-6 ミズ2. 一部の国では、他の参照レベルが使用されています。
周波数
XNUMX 秒あたりのサイクル数 (ヘルツ、Hz) で表される振動の周波数は、振動が身体 (たとえば、シートの表面または振動ツールのハンドル) に伝達される程度に影響します。体を介して伝達される振動 (例: シートから頭へ) と、体内での振動の影響。 動きの変位と加速度の関係も、振動の周波数に依存します。XNUMX mm の変位は、低周波数では非常に低い加速度に対応しますが、高周波数では非常に高い加速度に対応します。 人間の目に見える振動変位は、振動加速度の良い指標にはなりません。
全身振動の影響は通常、0.5 ~ 100 Hz の範囲の下端で最大になります。 手で伝わる振動の場合、1,000 Hz 以上の高い周波数は有害な影響を与える可能性があります。 約 0.5 Hz 未満の周波数は、乗り物酔いを引き起こす可能性があります。
振動の周波数成分をスペクトルで表示できます。 多くの種類の全身および手で伝達される振動のスペクトルは複雑で、すべての周波数で何らかの動きが発生します。 それにもかかわらず、多くの場合、ほとんどの振動が発生する周波数を示すピークが存在します。
振動に対する人間の反応は振動周波数によって異なるため、各周波数でどのくらいの振動が発生するかに応じて、測定された振動に重みを付ける必要があります。 周波数の重み付けは、振動が各周波数で望ましくない影響を引き起こす程度を反映しています。 振動の軸ごとに重み付けが必要です。 全身振動、手で伝わる振動、乗り物酔いには、異なる周波数重み付けが必要です。
リーダーシップ
振動は、XNUMX つの並進方向と XNUMX つの回転方向で発生する可能性があります。 座っている人の場合、並進軸が指定されています x-軸(前後)、 y-軸 (横) と
z-軸 (垂直)。 周りの回転 x-, y - と z-軸はrで指定x (ロール)、ry (ピッチ) と rz (ヨー)、それぞれ。 振動は通常、物体と振動の間の界面で測定されます。 全身および手で伝達される振動に関する振動を測定するための主要な座標系については、この章の次の XNUMX つの記事で説明します。
演奏時間
振動に対する人間の反応は、振動暴露の合計時間によって異なります。 振動の特性が時間とともに変化しない場合、二乗平均振動は平均振動の大きさの便利な尺度を提供します。 ストップウォッチは、暴露期間を評価するのに十分な場合があります。 平均マグニチュードと合計期間の重大度は、次の記事の基準を参照して評価できます。
振動特性が異なる場合、測定された平均振動は測定期間によって異なります。 さらに、二乗平均加速度は、衝撃を含む、または非常に断続的な動きの重大度を過小評価すると考えられています。
多くの職業被ばくは断続的であり、刻一刻と大きさが変化したり、時折ショックを含んでいます。 このような複雑な動きの激しさは、例えば、短時間の高振幅振動と長時間の低振幅振動に適切な重みを与える方法で蓄積することができる。 線量の計算にはさまざまな方法が使用されます(この章の「全身振動」、「手で伝わる振動」、および「乗り物酔い」を参照)。
職業暴露
全身振動への職業暴露は、主に輸送中に発生しますが、一部の産業プロセスに関連して発生することもあります。 陸上、海上、航空輸送はすべて、不快感を引き起こしたり、活動を妨げたり、怪我の原因となる振動を発生させる可能性があります。 表 1 に、健康リスクに関連する可能性が最も高い環境をいくつか示します。
表 1. 全身振動の悪影響を警告することが適切な活動
トラクターの運転
装甲戦闘車両 (戦車など) および類似の車両
その他のオフロード車:
土工機械—ローダー、掘削機、ブルドーザー、グレーダー、
一部のトラック運転 (連結および非連結)
一部のバスと路面電車の運転
一部のヘリコプターと固定翼機の飛行
コンクリート製造機械の一部の労働者
一部の鉄道運転手
高速船舶の使用
いくつかのバイクに乗る
一部の車とバンの運転
いくつかのスポーツ活動
その他の産業機器
出典: Griffin 1990 から改作。
土木機械、産業用トラック、農業用トラクターなどのオフロード車両では、深刻な振動や衝撃にさらされることが最も一般的です。
バイオダイナミック農法
すべての機械的構造と同様に、人体には、身体が最大の機械的応答を示す共振周波数があります。 振動に対する人間の反応は、単一の共振周波数だけでは説明できません。 体にはたくさんの共鳴があり、その共鳴周波数は人によって、また姿勢によって異なります。 身体の XNUMX つの機械的応答は、振動が身体を動かす方法を説明するためによく使用されます。 伝達率 & インピーダンス.
伝達率は、たとえばシートからヘッドに伝達される振動の割合を示します。 体の伝達率は、振動周波数、振動軸、および体の姿勢に大きく依存します。 シートの垂直方向の振動は、ヘッドのいくつかの軸で振動を引き起こします。 垂直方向の頭の動きの場合、伝達率はおよそ 3 ~ 10 Hz の範囲で最大になる傾向があります。
身体の機械的インピーダンスは、各周波数で身体を動かすために必要な力を示します。 インピーダンスは体重に依存しますが、人体の垂直インピーダンスは通常 5 Hz 程度で共振を示します。 この共振を含むボディの機械インピーダンスは、シートの振動の伝わり方に大きな影響を与えます。
急性効果
不快感
振動加速度による不快感は、振動周波数、振動方向、身体との接触点、振動暴露時間に依存します。 着席者の垂直方向の振動については、どの周波数によって引き起こされる振動の不快感も、振動の大きさに比例して増加します。振動が半分になると、振動の不快感も半分になる傾向があります。
振動によって生じる不快感は、適切な周波数の重み付け (以下を参照) を使用することによって予測され、不快感のセマンティック スケールによって記述されます。 振動による不快感に有効な制限はありません。許容できる不快感は、環境によって異なります。
建物の許容可能な振動の大きさは、振動知覚閾値に近いです。 建物の振動が人に及ぼす影響は、振動の周波数、方向、持続時間に加えて、建物の用途に依存すると考えられています。 建物の振動の評価に関するガイダンスは、建物の振動と衝撃の両方を評価するための手順を定義する英国規格 6472 (1992) などのさまざまな規格で示されています。
活動妨害
振動は、情報の取得(例、目による)、情報の出力(例、手や足の動きによる)、または入力と出力を関連付ける複雑な中枢プロセス(例、学習、記憶、意思決定)を損なう可能性があります。 全身振動の最大の影響は、入力プロセス (主に視覚) と出力プロセス (主に継続的な手の制御) にあります。
視覚および手動制御に対する振動の影響は、主に体の影響を受ける部分 (すなわち、目または手) の動きによって引き起こされます。 影響は、振動が目や手に伝わるのを減らすか、作業が外乱の影響を受けにくくする (例: ディスプレイのサイズを大きくする、コントロールの感度を下げる) ことによって減少する可能性があります。 多くの場合、ビジョンと手動制御に対する振動の影響は、タスクを再設計することで大幅に軽減できます。
単純な認知課題(単純な反応時間など)は、覚醒や動機の変化、または入出力プロセスへの直接的な影響を除いて、振動の影響を受けないようです。 これは、いくつかの複雑な認知タスクにも当てはまる場合があります。 ただし、実験的研究のまばらさと多様性は、振動の実際の重要な認知効果の可能性を排除するものではありません。 振動は疲労に影響を与える可能性がありますが、関連する科学的証拠はほとんどなく、国際規格 2631 (ISO 1974、1985) で提供されている「疲労による習熟限界の低下」の複雑な形式を裏付けるものはありません。
生理機能の変化
生理学的機能の変化は、被験者が実験室条件で新しい全身振動環境にさらされると発生します。 「驚愕反応」に典型的な変化 (例えば、心拍数の増加) は、暴露を続けるとすぐに正常化しますが、他の反応は徐々に進行または発達します。 後者は、軸、加速度の大きさ、振動の種類 (正弦波またはランダム) を含む振動のすべての特性、および概日リズムや被験者の特性などのさらなる変数に依存する可能性があります (Hasan 1970; Seidel を参照)。 1975; デュピュイとゼルレット 1986)。 振動は多くの場合、高い精神的負担、騒音、有害物質などの他の重要な要因と一緒に作用するため、フィールド条件下での生理機能の変化は、振動と直接関係がないことがよくあります。 生理的変化は、心理的反応 (不快感など) よりも影響を受けにくいことがよくあります。 持続的な生理学的変化に関する利用可能なすべてのデータを、全身振動の大きさと周波数に応じて最初の重要な出現に関して要約すると、0.7 m/s 付近に低い境界がある境界があります。2 1 ~ 10 Hz の rms、最大 30 m/s の立ち上がり2 100Hzでの実効値。 多くの動物実験が行われていますが、人間との関連性は疑わしいものです。
神経筋の変化
アクティブな自然な動きの間、モーター制御メカニズムは、筋肉、腱、および関節のセンサーからの追加のフィードバックによって常に調整されるフィードフォワード制御として機能します。 全身振動は、人体の受動的な人工運動を引き起こします。これは、移動によって引き起こされる自己誘導振動とは根本的に異なる状態です。 全身振動中のフィードフォワード制御の欠落は、神経筋系の正常な生理学的機能の最も明確な変化です。 自然な動き (随意運動の場合は 0.5 ~ 100 Hz、歩行運動の場合は 2 Hz 未満) と比較して、全身の振動 (8 ~ 4 Hz) に関連するより広い周波数範囲は、身体の反応を説明するのに役立つさらなる違いです。非常に低い周波数と高い周波数での神経筋制御メカニズム。
全身の振動と過渡的な加速度は、着座した人の表層背筋の筋電図 (EMG) に加速度に関連した交互の活動を引き起こし、緊張性収縮を維持する必要があります。 この活動は、反射的な性質のものであると考えられています。 通常、振動した被験者がリラックスした姿勢で座ると、完全に消えます。 筋肉活動のタイミングは、加速度の頻度と大きさによって異なります。 筋電図データは、6.5 から 8 Hz の周波数で、急激な上向きの変位の初期段階で、脊椎の筋肉の安定化が低下するため、脊椎負荷が増加する可能性があることを示唆しています。 全身振動による弱い EMG 活動にもかかわらず、振動曝露中の背中の筋肉の疲労は、全身振動のない通常の座位姿勢で観察される疲労を超える可能性があります。
腱反射は、10 Hz を超える周波数の正弦波全身振動にさらされている間、一時的に減少または消失することがあります。 全身振動にさらされた後の姿勢制御のわずかな変化は非常に変動的であり、そのメカニズムと実際の重要性は定かではありません。
心血管、呼吸器、内分泌および代謝の変化
振動にさらされている間に持続する観察された変化は、随意許容限界に近い振動の大きさでも中等度の肉体労働 (心拍数、血圧、酸素消費量の増加) 中の変化と比較されています。 換気の増加は、呼吸器系の空気の振動によって部分的に引き起こされます。 呼吸と代謝の変化は対応していない可能性があり、呼吸制御メカニズムの障害を示唆している可能性があります。 副腎皮質刺激ホルモン (ACTH) とカテコールアミンの変化については、さまざまな部分的に矛盾する結果が報告されています。
感覚および中枢神経の変化
全身振動による前庭機能の変化は、影響を受けた姿勢の調節に基づいて主張されていますが、姿勢は非常に複雑なシステムによって制御されており、前庭機能の乱れは他のメカニズムによって大幅に補償されます。 前庭機能の変化は、非常に低い周波数または全身の共鳴に近い周波数での暴露で重要になるようです。 前庭、視覚、および固有受容 (組織内で受けた刺激) 情報の間の感覚の不一致は、いくつかの人工運動環境に対する生理学的反応の根底にある重要なメカニズムであると考えられています。
騒音と全身振動への短期および長期の複合暴露による実験は、振動が聴覚に小さな相乗効果をもたらすことを示唆しているようです。 傾向として、4 または 5 Hz での全身振動の強度が高いほど、追加の一時的閾値シフト (TTS) が高くなります。 追加の TTS と露出時間の間に明らかな関係はありませんでした。 追加の TTS は、全身振動の量が多いほど増加するように見えました。
衝動的な垂直および水平振動は、脳の電位を呼び起こします。 人間の中枢神経系の機能の変化も、聴覚誘発脳電位を使用して検出されています (Seidel et al. 1992)。 効果は、他の環境要因 (例えば、ノイズ)、課題の難しさ、および被験者の内部状態 (例えば、覚醒、刺激に対する注意の程度) によって影響を受けました。
長期の影響
脊椎の健康リスク
疫学的研究では、全身の激しい振動に長年さらされている労働者 (例: トラクターや土工機械での作業) の脊椎の健康リスクが高いことが頻繁に示されています。 Seidel と Heide (1986)、Dupuis と Zerlett (1986)、および Bongers と Boshuizen (1990) によって、文献の批判的な調査が作成されました。 これらのレビューは、強い長期にわたる全身の振動が脊椎に悪影響を及ぼし、腰痛のリスクを高める可能性があると結論付けました. 後者は、椎骨と椎間板の一次変性変化の二次的な結果である可能性があります。 脊柱の腰部が最も頻繁に影響を受ける領域であることがわかり、胸部がそれに続きました。 何人かの著者によって報告された頸部の損傷率が高いのは、振動ではなく固定された好ましくない姿勢が原因のようですが、この仮説に対する決定的な証拠はありません。 背中の筋肉の機能を考慮し、筋肉の不足を発見した研究はごくわずかです。 いくつかの報告では、腰椎椎間板脱臼のリスクが著しく高いことが示されています。 いくつかの横断的研究で、Bongers と Boshuizen (1990) は、ドライバーとヘリコプター パイロットの腰痛が、同等の参照作業者よりも多いことを発見しました。 彼らは、専門的な車両の運転とヘリコプターの飛行は、腰痛と背中の障害の重要な危険因子であると結論付けました. クレーン運転手やトラクター運転手の間で、椎間板障害による障害年金受給や長期病欠の増加が見られた。
疫学研究における曝露条件に関するデータが不完全または欠落しているため、正確な曝露と影響の関係は得られていません。 既存のデータでは、脊椎の疾患を確実に予防するための無害レベル (すなわち、安全限界) を立証することはできません。 現在の国際規格 2631 (ISO 1985) の曝露限界以下またはそれに近い状態で何年も曝露すると、リスクがないわけではありません。 暴露期間の延長に伴う健康リスクの増加を示す調査結果もあるが、大多数の研究では選択プロセスにより関連性を検出することが困難になっている. したがって、用量効果関係は現在、疫学的調査によって確立することはできません。 理論的な考慮事項は、高い過渡現象にさらされている間に背骨に作用する高いピーク荷重の顕著な悪影響を示唆しています。 したがって、振動線量を計算するための「エネルギー等価」法 (国際規格 2631 (ISO 1985) など) の使用は、高いピーク加速度を含む全身振動への曝露には疑問があります。 振動周波数に依存する全身振動の異なる長期的影響は、疫学的研究から導き出されていません。 立っている労働者に 40 ~ 50 Hz の全身振動を足から加えると、足の骨の変性変化が起こりました。
一般に、被験者間の違いはほとんど無視されてきましたが、選択現象はそれらが非常に重要である可能性があることを示唆しています. 脊椎に対する全身振動の影響が性別に依存するかどうかを示す明確なデータはありません。
脊椎の変性疾患が職業病として一般に受け入れられているかどうかについては議論があります。 全身振動への暴露の結果として障害の信頼できる診断を可能にする特定の診断機能は知られていません。 非曝露集団における変性脊椎障害の有病率が高いことは、全身振動に曝露された個人における主に職業上の病因の仮定を妨げています。 振動によって引き起こされる歪みを修正する可能性のある個々の体質の危険因子は不明です。 職業病の認識の前提条件としての全身振動の最小強度および/または最小持続時間の使用は、個人の感受性に予想されるかなりの変動性を考慮に入れていません。
その他の健康リスク
疫学的研究によると、全身振動は、他の健康リスクに寄与する原因となる一連の要因の 2631 つの要因であることが示唆されています。 騒音、高い精神的負担、交替勤務は、健康障害に関連することが知られている重要な付随要因の例です。 他の身体系の障害に関する調査の結果は、多くの場合、発散しているか、病状の有病率が全身振動の大きさに逆説的に依存していることを示しています (つまり、強度が低いほど有害作用の有病率が高い)。 中枢神経系、筋骨格系、循環器系の特徴的な症状と病理学的変化の複合体が、コンクリートの振動圧縮に使用される機械の上に立ち、暴露限界を超えて全身振動にさらされた労働者に観察されています。 ISO 40 の 1966 Hz を超える周波数 (Rumjancev XNUMX)。 この複合体は「振動病」に指定されました。 多くの専門家によって拒絶されたが、同じ用語は、低周波全身振動への長期暴露によって引き起こされる漠然とした臨床像を記述するために時々使用されてきた.非特定の機能的文字。 利用可能なデータに基づいて、さまざまな生理学的システムが互いに独立して反応し、全身振動によって引き起こされる病状の指標となる症状はないと結論付けることができます。
神経系、前庭器官、聴覚。 40 Hz を超える周波数での激しい全身振動は、中枢神経系の損傷や障害を引き起こす可能性があります。 20 Hz 未満の周波数での全身振動の影響については、相反するデータが報告されています。 一部の研究のみで、頭痛や過敏性の増加などの非特異的な愁訴の増加が見られました。 全身振動に長期間さらされた後の脳波 (EEG) の障害は、ある著者によって主張され、他の著者によって否定されています。 いくつかの発表された結果は、前庭興奮性の低下と、めまいを含む他の前庭障害の発生率の増加と一致しています。 しかし、逆説的な強度効果関係が検出されたため、全身振動と中枢神経系または前庭系の変化との間に因果関係があるかどうかは疑わしいままです。
いくつかの研究では、全身の振動と騒音に長時間さらされた後、聴覚の永続的な閾値シフト (PTS) がさらに増加することが観察されています。 Schmidt (1987) は、農業の運転手と技術者を研究し、3 年後と 25 年後の永続的なしきい値の変化を比較しました。 彼は、国際規格 3 (ISO 4) による加重加速度が 6 m/s を超える場合、全身振動が 8、2631、1985、および 1.2 kHz でさらに大きな閾値シフトを引き起こす可能性があると結論付けました。2 80 デシベル (dBA) を超える同等レベルのノイズに同時にさらされる rms。
循環器系および消化器系。 循環障害の XNUMX つの主なグループが検出されており、全身振動にさらされた労働者の間で発生率が高くなります。
これらの循環障害の罹患率は、振動曝露の大きさまたは持続時間と必ずしも相関していませんでした。 消化器系のさまざまな障害の有病率が高いことがしばしば観察されていますが、ほとんどすべての著者は、全身振動が原因の XNUMX つにすぎず、おそらく最も重要ではないことに同意しています.
女性の生殖器、妊娠、男性の泌尿生殖器系。 流産、月経障害、および体位異常 (子宮下降など) のリスクの増加は、全身振動への長期暴露に関連していると考えられてきました (Seidel および Heide 1986 を参照)。 これらの健康リスクのリスクを回避するための安全な暴露限界は、文献から導き出すことはできません。 個人の感受性とその時間的変化は、おそらくこれらの生物学的影響を同時に決定します。 利用可能な文献では、人体の振動が胎児に及ぼす有害な直接的影響は報告されていませんが、一部の動物研究では、全身の振動が胎児に影響を与える可能性があることが示唆されています。 妊娠への悪影響の閾値が不明であることは、職業被ばくを妥当な範囲で最小限に制限することを示唆しています。
男性の泌尿生殖器系の疾患の発生については、さまざまな結果が発表されています。 いくつかの研究では、前立腺炎の発生率が高いことが観察されました。 他の研究では、これらの発見を確認できませんでした。
規格
全身の振動によって引き起こされる障害を防ぐための正確な制限を提示することはできませんが、規格では振動の重大度を定量化する有用な方法が定義されています。 国際規格 2631 (ISO 1974、1985) は、「健康な人間の被験者の痛みの閾値 (または自発的許容の限界) と考えられるレベルの約半分に設定された」曝露限界 (図 1 を参照) を定義しています。 また、図 1 には、英国規格 6841 (BSI 1987b) から導き出された垂直振動の振動量値アクション レベルも示されています。 この規格は、部分的には、国際規格の改訂草案に似ています。
図 1. 全身振動に対する人間の反応の周波数依存性
振動ドーズ値は、測定された振動と同等に深刻な 6841 秒間の振動の大きさと考えることができます。 振動線量値は、XNUMX 乗の時間依存性を使用して、可能な限り短い衝撃から XNUMX 日にわたる振動までの曝露期間にわたる振動の重大度を累積します (例: BSI XNUMX)。
振動ドーズ値 =
振動ドーズ値手順を使用して、振動と反復衝撃の両方の重大度を評価できます。 この 2631 乗の時間依存性は、ISO 2 の時間依存性よりも簡単に使用できます (図 XNUMX を参照)。
図 2. 全身振動に対する人間の反応の時間依存性
英国規格 6841 は、次のガイダンスを提供します。
振動ドーズ値が高いと、重度の不快感、痛み、怪我を引き起こします。 振動線量の値は、一般的な方法で、それらを引き起こした振動暴露の重大度も示します。 しかし、現在のところ、振動ドーズ値と怪我のリスクとの正確な関係について意見の一致はありません。 15 m/s の範囲の振動線量値を生成する振動の大きさと持続時間が知られています。1.75 通常、深刻な不快感を引き起こします。 振動への曝露が増えると、怪我のリスクが高まると考えるのが妥当です (BSI 1987b)。
振動線量値が高い場合は、被ばくする人の健康状態を事前に考慮し、適切な安全対策を講じる必要があります。 日常的に被ばくしている人々の健康状態を定期的にチェックする必要性も考慮されるかもしれません。
振動線量値は、非常に変化しやすく複雑な被ばくを比較できる尺度を提供します。 組織は、振動線量値を使用して制限またはアクション レベルを指定できます。 たとえば、一部の国では、振動線量値は 15 m/s です。1.75 は暫定的なアクション レベルとして使用されていますが、状況に応じて、振動や繰り返しの衝撃への暴露をより高い値またはより低い値に制限することが適切な場合があります。 現在の理解では、アクション レベルは、過度である可能性があるおおよその値を示すためにのみ使用されます。 図 2 は、15 m/s の振動ドーズ値に対応する二乗平均加速度を示しています。1.75 24 秒から 2631 時間の露出の場合。 連続的な振動、断続的な振動、または繰り返される衝撃への暴露は、振動量の値を計算することによってアクション レベルと比較することができます。 振動や衝撃への暴露による健康への影響の可能性を考慮せずに、適切なアクション レベル (または ISO XNUMX の暴露限界) を超えることは賢明ではありません。
機械安全指令 欧州経済共同体は、技術の進歩と振動を低減する手段の利用可能性を考慮して、機械によって生成される振動に起因する危険が実行可能な最低レベルまで低減されるように、機械を設計および構築する必要があると述べています。 の 機械安全指令 (Council of the European Communities 1989) は、発生源での低減に加えて振動の低減を奨励しています (例: 適切な座席)。
ばく露の測定と評価
全身振動は、身体と振動源との間の界面で測定する必要があります。 座っている人の場合、これには被験者の坐骨結節の下の座面に加速度計を配置することが含まれます。 振動は、シートの背もたれ (背もたれと背もたれの間) や足と手で測定されることもあります (図 3 を参照)。
図 3. 着席者の振動曝露を測定するための軸
疫学的データだけでは、全身振動を評価して、さまざまなタイプの振動暴露による健康への相対的なリスクを予測する方法を定義するには不十分です。 生物力学的反応と主観的反応の理解と組み合わせた疫学的データの考察は、現在のガイダンスを提供するために使用されます。 振動運動の健康への影響が運動の周波数、方向、および持続時間に依存する方法は、現在、振動による不快感と同じまたは類似していると考えられています。 ただし、平均被ばくよりも総被ばくが重要であると想定されているため、線量測定は適切です。
現在の基準に従って測定された振動を評価することに加えて、周波数スペクトル、さまざまな軸での大きさ、および毎日および生涯の暴露期間を含む暴露のその他の特性を報告することをお勧めします。 他の有害な環境要因、特に座位姿勢の存在も考慮する必要があります。
防止
可能な限り、発生源での振動の低減が優先されます。 これには、地形の起伏を減らしたり、車両の移動速度を落としたりすることが含まれる場合があります。 オペレーターへの振動伝達を低減する他の方法では、振動環境の特性と身体への振動伝達経路を理解する必要があります。 たとえば、振動のマグニチュードは場所によって異なることが多く、一部の地域ではマグニチュードが低くなります。 表 2 に、考慮できる予防措置をいくつか示します。
表 2. 人が全身振動にさらされた場合に考慮すべき予防措置のまとめ
グループ |
Action |
マネジメント |
技術的なアドバイスを求める |
|
医師の診察を受ける |
|
曝露した人に警告する |
|
被ばく者の訓練 |
|
露光時間を確認する |
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露出からの除去に関するポリシーを持っている |
機械メーカー |
振動を測定する |
|
全身の振動を抑える設計 |
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サスペンション設計の最適化 |
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座席ダイナミクスを最適化 |
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人間工学に基づいたデザインを使用して、良い姿勢などを提供します。 |
|
機械整備指導 |
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シートメンテナンスのご案内 |
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危険な振動を警告する |
職場での技術 |
振動曝露の測定 |
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適切なマシンを提供する |
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減衰の良い席を選ぶ |
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機械のメンテナンス |
|
管理者に通知する |
医療 |
採用選考 |
|
定期健康診断 |
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すべての徴候と報告された症状を記録する |
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明らかに素因のある労働者に警告する |
|
ばく露の影響に関する助言 |
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管理者に通知する |
ばく露者 |
機械を正しく使う |
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不必要な振動への暴露を避ける |
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シートが適切に調整されていることを確認する |
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良い座り姿勢を身につける |
|
マシンの状態を確認する |
|
振動の問題を監督者に知らせる |
|
症状が現れたら医師の診察を受ける |
|
関連する障害について雇用主に通知する |
出典: Griffin 1990 から改作。
シートは振動を減衰するように設計できます。 ほとんどの座席は低周波数で共振を示します。その結果、床よりも座席に大きな垂直振動が発生します。 通常、高周波では振動が減衰します。 使用中、一般的な座席の共振周波数は 4 Hz の領域にあります。 共振時の増幅は、シートの減衰によって部分的に決まります。 シートクッションのダンピングの増加は、共振時の増幅を減少させる傾向がありますが、高周波数での伝達率を増加させます。 シート間の伝達率には大きなばらつきがあり、その結果、人が感じる振動に大きな違いが生じます。
特定のアプリケーションに対するシートの除振効率の単純な数値表示は、シート実効振幅伝達率 (SEAT) によって提供されます (Griffin 1990 を参照)。 100% を超える SEAT 値は、全体として、シートの振動が床の振動よりも悪いことを示します。 100% 未満の値は、シートが有用な減衰を提供したことを示します。 シートは、他の制約と互換性のある最小の SEAT 値を持つように設計する必要があります。
サスペンションシートのシートパン下に別体のサスペンション機構を装備。 一部のオフロード車、トラック、コーチで使用されるこれらのシートは、共振周波数が低く (約 2 Hz)、約 3 Hz を超える周波数で振動を減衰させることができます。 これらのシートの伝達率は通常、シート メーカーによって決定されますが、その除振効率は動作条件によって異なります。
職業暴露
電動プロセスまたはツールから発生し、指または手のひらで身体に入る機械的振動は呼ばれます 手で伝わる振動. 手で伝わる振動の同義語としてよく使われるのは、手腕の振動と局所的または部分的な振動です。 オペレーターの手を振動にさらす電動プロセスやツールは、いくつかの産業活動で広く使用されています。 手で伝わる振動への職業的ばく露は、製造業 (例えば、衝撃金属加工工具、グラインダーおよびその他の回転工具、インパクト レンチ)、採石、採掘および建設 (例えば、削岩機、石工) で使用される手持ち式電動工具から生じます。ハンマー、つるはしハンマー、バイブロコンパクター)、農業および林業 (チェーンソー、ブラシのこぎり、吠える機械など)、および公益事業 (道路およびコンクリート破砕機、ドリル ハンマー、手持ち式グラインダーなど)。 手で伝わる振動への暴露は、ペデスタル研削のようにオペレータの手で保持されたワークピースの振動や、芝刈り機の操作や振動する道路コンパクターの制御などの手持ち式の振動制御装置からも発生する可能性があります。 職場で手から伝わる振動にさらされている人の数は、オランダで 150,000 万人、英国で 0.5 万人、米国で 1.45 万人を超えると報告されています。 手で伝わる振動に過度にさらされると、血管、神経、筋肉、上肢の骨や関節に障害が生じる可能性があります。 ヨーロッパ諸国と米国の労働者の 1.7 ~ 3.6% が、潜在的に有害な手から伝わる振動にさらされていると推定されています (ISSA International Section for Research 1989)。 手腕振動 (HAV) 症候群という用語は、手から伝わる振動への曝露に関連する徴候や症状を指すために一般的に使用されます。
モーターサイクルや家庭用の振動ツールの使用などの余暇活動は、手が高振幅の振動にさらされることがありますが、毎日長時間さらされるだけで健康上の問題が生じる可能性があります (Griffin 1990)。
手で伝わる振動への職業的暴露と健康への悪影響との関係は単純ではありません。 表 1 は、振動にさらされた労働者の上肢に傷害を引き起こす最も重要な要因の一部を示しています。
表 1. 手で伝わる振動にさらされたときの有害な影響に関連する可能性のあるいくつかの要因
振動特性
ツールまたはプロセス
暴露条件
環境条件
個人の特徴
バイオダイナミック農法
指-手-腕系への振動の伝達に影響を与える要因が、振動損傷の発生に関連する役割を果たしていると推測できます。 振動の伝達は、振動の物理的特性 (大きさ、周波数、方向) と手の動的応答の両方に依存します (Griffin 1990)。
透過率とインピーダンス
実験結果は、人間の上肢の機械的挙動が複雑であることを示しています。手腕システムのインピーダンス (つまり、振動に対する抵抗) は、振動の振幅、周波数と方向、加えられた力の変化に伴って顕著な変化を示すためです。刺激の軸に対する手と腕の向き。 インピーダンスは、体質や上肢のさまざまな部分の構造の違いによっても影響を受けます (たとえば、指の機械的インピーダンスは、手のひらの機械的インピーダンスよりもはるかに低い)。 一般に、振動レベルが高く、手がしっかりと握られていると、インピーダンスが大きくなります。 ただし、インピーダンスの変化は、振動刺激の周波数と方向、および被験者内および被験者間の変動性のさまざまな原因に大きく依存することがわかっています。 いくつかの研究では、80 ~ 300 Hz の周波数範囲での指-手-腕システムの共振領域が報告されています。
人間の腕を通る振動の伝達を測定すると、低周波振動 (>50 Hz) は手と前腕に沿ってほとんど減衰せずに伝達されることが示されています。 振動の伝達は、肘関節の屈曲角度の増加とともに減少する傾向があるため、肘での減衰は腕の姿勢に依存します。 より高い周波数 (> 50 Hz) では、振動の伝達は周波数の増加とともに次第に減少し、150 ~ 200 Hz を超えると、ほとんどの振動エネルギーが手と指の組織で消散されます。 伝達率の測定から、高周波数領域の振動は指や手の柔らかい構造への損傷の原因である可能性があり、高振幅の低周波数振動(例えば、打撃ツールから)は怪我に関連している可能性があると推測されています。手首、肘、肩に。
指と手のダイナミクスに影響を与える要因
振動暴露による悪影響は、上肢で消散するエネルギーに関連していると考えられます。 エネルギー吸収は、指と手のシステムと振動源の結合に影響を与える要因に大きく依存します。 グリップ圧、静的力、および姿勢の変化は、指、手、および腕の動的応答を変化させ、その結果、伝達および吸収されるエネルギーの量を変化させます。 例えば、グリップ圧力はエネルギー吸収にかなりの影響を及ぼし、一般にハンドグリップが高いほど、ハンドアームシステムに伝達される力が大きくなります。 動的応答データは、ツールの振動による負傷の可能性を評価し、ハンドグリップや手袋などの防振デバイスの開発を支援するための関連情報を提供できます。
急性効果
主観的な不快感
振動は、指や手の滑らかでむき出しの (無毛) 皮膚の (表) 真皮組織と皮下組織にあるさまざまな皮膚機械受容器によって感知されます。 それらは、適応と受容野の特性に応じて、遅い順応と速い順応の 16 つのカテゴリに分類されます。 メルケル ディスクとルフィニ終末は、適応の遅い機械受容ユニットに見られ、静圧とゆっくりとした圧力変化に反応し、低周波 (<8 Hz) で励起されます。 高速適応ユニットにはマイスナー小体とパチニ小体があり、刺激の急激な変化に反応し、400 ~ 1990 Hz の周波数範囲で振動感覚を引き起こします。 手で伝達された振動に対する主観的な反応は、さまざまな周波数での振動刺激のしきい値、同等の感覚の輪郭、および不快または許容限界を得るために、いくつかの研究で使用されています (Griffin XNUMX)。 実験結果によると、振動に対する人間の感度は、快適な振動レベルと不快な振動レベルの両方で、周波数が高くなるにつれて低下することが示されています。 垂直方向の振動は、他の方向の振動よりも不快感を与えるようです。 主観的な不快感は、振動のスペクトル構成と振動ハンドルにかかるグリップ力の関数であることがわかっています。
活動妨害
手で伝わる振動に急激にさらされると、皮膚の機械受容器の興奮性が低下するため、振動触覚閾値が一時的に上昇する可能性があります。 一時的なしきい値シフトの大きさと回復時間は、刺激の特性 (周波数、振幅、持続時間)、温度、労働者の年齢、以前の振動への曝露など、いくつかの変数の影響を受けます。 低温にさらされると、指の循環に血管収縮作用があり、指の皮膚温度が低下するため、振動によって引き起こされる触覚の低下が悪化します。 寒い環境で働くことが多い振動にさらされる労働者では、触覚過敏症の急性障害のエピソードが繰り返されると、感覚知覚の永続的な低下と操作の器用さの喪失につながる可能性があり、その結果、作業活動が妨げられ、事故による急な怪我。
非血管効果
骨格
振動による骨や関節の損傷は物議を醸す問題です。 さまざまな著者が、手持ち式の振動ツールを使用している労働者の骨と関節の障害は、特徴が特定のものではなく、老化プロセスや重労働によるものと同様であると考えています。 一方で、何人かの研究者は、手、手首、および肘の特徴的な骨格変化が、手から伝わる振動に長時間さらされた結果として生じる可能性があると報告しています。 初期のX線調査では、振動にさらされた労働者の手と手首に骨空胞と嚢胞が高い割合で存在することが明らかになりましたが、最近の研究では、肉体労働者で構成された対照群に関して有意な増加は見られませんでした. 手首の変形性関節症、肘の関節症、および骨棘症の過剰な有病率が、空気圧衝撃ツールからの高振幅の衝撃および低周波振動にさらされている炭鉱労働者、道路建設労働者、および金属加工作業員で報告されています。 それどころか、チェーンソーや研削盤から発生する中周波数または高周波数の振動にさらされた労働者の上肢の変性骨および関節障害の有病率が増加しているという証拠はほとんどありません. 打撃工具を操作する労働者に見られる骨格損傷の発生率が高いのは、重い身体的努力、力強いグリップ、およびその他の生体力学的要因が原因である可能性があります。 局所的な痛み、腫れ、および関節のこわばりと変形は、骨と関節の変性の放射線学的所見と関連している可能性があります。 いくつかの国 (フランス、ドイツ、イタリアを含む) では、手持ち式の振動ツールを使用する労働者に発生する骨や関節の障害は職業病と見なされ、影響を受けた労働者は補償されます。
神経学的な
振動工具を取り扱う作業員は、指や手にチクチク感やしびれを感じることがあります。 振動への暴露が続くと、これらの症状が悪化する傾向があり、仕事の能力や生活活動に支障をきたす可能性があります。 振動にさらされた労働者は、臨床検査で振動、熱、および触覚閾値の上昇を示す場合があります。 継続的な振動への曝露は、皮膚受容体の興奮性を低下させるだけでなく、神経周囲浮腫などの指神経の病理学的変化を誘発し、その後線維症や神経線維の喪失を引き起こす可能性があることが示唆されています。 振動にさらされた労働者の疫学的調査では、末梢神経障害の有病率は数パーセントから 80 パーセント以上までさまざまであり、感覚喪失はさまざまな種類のツールのユーザーに影響を与えることが示されています。 振動神経障害は、他の振動誘発性障害とは独立して発症するようです。 ストックホルム ワークショップ 86 (1987) で、HAV 症候群の神経学的要素の尺度が提案されました。この尺度は、症状、臨床検査および客観的検査の結果に応じて 2 つの段階から構成されています (表 XNUMX)。
表 2. 手腕振動症候群に対するストックホルム ワークショップ スケールの感音段階
ステージ |
兆候と症状 |
0SN |
振動にさらされているが症状がない |
1SN |
チクチク感を伴う、または伴わない断続的なしびれ |
2SN |
断続的または持続的なしびれ、知覚の低下 |
3SN |
断続的または持続的なしびれ、触覚弁別の減少および/または |
出典: Stockholm Workshop 86 1987.
手首の解剖学的トンネルを通過する正中神経の圧迫による障害である手根管症候群 (CTS) などの閉じ込め性神経障害と振動神経障害を区別するには、慎重な鑑別診断が必要です。 CTS は、削岩機、板工、林業労働者など、振動工具を使用する一部の職業グループで一般的な障害のようです。 振動に加えて、手や手首に作用する人間工学的ストレッサー (繰り返しの動き、強いグリップ、ぎこちない姿勢) が、振動する工具を扱う労働者に CTS を引き起こす可能性があると考えられています。 感覚神経と運動神経の速度を測定する神経筋電図検査は、CTS を他の神経疾患と区別するのに役立つことが証明されています。
筋肉の
振動にさらされた労働者は、手や腕の筋力低下や痛みを訴えることがあります。 一部の個人では、筋肉疲労が障害を引き起こす可能性があります。 木こりの追跡調査では、握力の低下が報告されています。 直接的な機械的損傷または末梢神経の損傷が、筋肉症状の原因となる可能性があると示唆されています。 振動にさらされる労働者では、上肢の腱炎や腱滑膜炎、手のひらの筋膜組織の病気であるデュピュイトラン拘縮など、その他の業務関連障害が報告されています。 これらの障害は、重労働から生じる人間工学的ストレス要因に関連しているようであり、手で伝わる振動との関連は決定的ではありません.
血管障害
レイノー現象
イタリアの医師であるジョヴァンニ・ロリガは、1911 年に、ローマのいくつかの庭で大理石や石のブロックに空気圧ハンマーを使用する石のカッターが、1862 年にモーリス・レイノーによって記述された寒さや感情的ストレスに対する指の血管痙攣反応に似た、指の白化発作に苦しんでいたことを最初に報告しました。同様の観察は、アリス・ハミルトン (1918 年) によって米国の石切り職人の間で行われ、後に他の研究者によっても行われました。 文献では、振動誘発性血管障害を説明するためにさまざまな同義語が使用されています: 死指または白指、職業起源のレイノー現象、外傷性血管痙攣性疾患、そして最近では振動誘発性白指 (VWF)。 臨床的には、VWF は、デジタル動脈の痙性閉鎖によって引き起こされる白または青白い指のエピソードによって特徴付けられます。 発作は通常、風邪によって引き起こされ、5 分から 30 分から 40 分間続きます。 攻撃中に触覚の感度が完全に失われることがあります。 回復段階では、通常、温熱または局所マッサージによって促進されますが、皮膚血管の血流が反応的に増加した結果、影響を受けた指に赤みが現れることがあります。 まれな進行例では、指先の重度の血管痙攣発作が繰り返されると、指先の皮膚に栄養変化(潰瘍または壊疽)が生じることがあります。 振動にさらされた労働者の寒冷誘発レイノー現象を説明するために、一部の研究者は、有害な振動への長時間の暴露によって引き起こされる誇張された中枢交感神経血管収縮反射を引き合いに出し、他の研究者は、デジタル血管における振動誘発局所変化の役割を強調する傾向があります(例えば、筋肉壁の肥厚、内皮損傷、機能的受容体の変化)。 ストックホルム ワークショップ 86 (1987) では、VWF の分類のための評価尺度が提案されています (表 3)。 Griffin によって開発され、異なる指骨の白化のスコアに基づく VWF 症状の数値システムも利用できます (Griffin 1990)。 VWF を客観的に診断するために、いくつかの臨床検査が使用されます。 これらのテストのほとんどは、寒さの誘発と、指と手の冷却前後の指の皮膚温度または指の血流と圧力の測定に基づいています。
表 3. 手腕振動症候群における寒冷誘発レイノー現象の病期分類のためのストックホルム ワークショップ スケール
ステージ |
グレード |
症状 |
0 |
- |
攻撃なし |
1 |
軟 |
XNUMX 本または複数の指の先端のみに影響する時折の発作 |
2 |
適度な |
遠位および中部に影響を与える時折の発作(まれに |
3 |
厳しい |
ほとんどの指のすべての指骨に影響を与える頻繁な攻撃 |
4 |
非常に厳しい |
ステージ 3 のように、指先に栄養皮膚の変化があります。 |
出典: Stockholm Workshop 86 1987.
疫学的研究は、VWF の有病率が 1 パーセント未満から 100 パーセントまで非常に広いことを指摘しています。 VWF は、パーカッシブな金属加工ツール、グラインダーやその他の回転工具、掘削に使用されるパーカッシブ ハンマーやドリル、森林で使用される振動機械、その他の電動工具やプロセスの使用に関連していることがわかっています。 VWF は、多くの国で職業病として認識されています。 1975 年から 80 年にかけて、防振チェーンソーの導入と鋸の使用時間を短縮する行政措置の後、ヨーロッパと日本の両方の林業労働者の間で VWF の新規症例の発生率が減少したことが報告されています。 他のタイプのツールについては、同様の結果はまだ得られていません。
その他の障害
いくつかの研究では、VWF の影響を受けた労働者の難聴は、加齢や振動ツールの使用による騒音暴露に基づいて予想されるよりも大きいことが示されています。 VWF 対象者は、内耳に供給している血管の振動誘発性反射性交感神経血管収縮により、聴覚障害の追加のリスクがある可能性があることが示唆されています。 末梢障害に加えて、振動にさらされた労働者の内分泌系および中枢神経系を含む他の健康への悪影響が、いくつかのロシアおよび日本の産業医学校によって報告されています (Griffin 1990)。 「振動病」と呼ばれる臨床像には、脳の自律神経中枢の機能不全に関連する徴候や症状が含まれます (例: 持続的な疲労、頭痛、易怒性、睡眠障害、インポテンス、脳波異常)。 これらの調査結果は慎重に解釈する必要があり、中枢神経系の障害と手で伝わる振動への曝露との関連の仮説を確認するには、さらに慎重に計画された疫学および臨床研究が必要です。
規格
いくつかの国では、手で伝わる振動への曝露に関する基準またはガイドラインを採用しています。 それらのほとんどは、国際規格 5349 (ISO 1986) に基づいています。 手で伝わる振動を測定するために、ISO 5349 では、振動刺激に対する手の周波数依存感度を近似する周波数重み付け曲線の使用を推奨しています。 振動の周波数加重加速度 (a時間、週) は、適切な重み付けフィルターを使用するか、直交座標系 (xh, yh, zh)、 (図1)。 ISO 5349 では、振動への毎日の暴露は、XNUMX 時間のエネルギー等価周波数加重加速度で表されます ((a時間、週)式(4) m/sで2 rms)、次の式に従います。
(a時間、週)式(4)=(T/ 4)½(a時間、週)eq(T)
コラボレー T は、時間で表される XNUMX 日の露出時間であり、(a時間、週)eq(T) は、毎日の暴露時間のエネルギー等価周波数加重加速度です。 T. 標準は、計算するためのガイダンスを提供します (a時間、週)eq(T) 典型的な労働日は、異なる大きさと期間のいくつかの暴露によって特徴付けられる場合. ISO 5349 の附属書 A (これは規格の一部を形成していません) は、(a時間、週)式(4) VWF は次の式で近似できます。
C=[(a時間、週)式(4) TF/ 95]2 X 100
コラボレー C VWF(10~50%の範囲)を示すと予想される暴露労働者のパーセンタイルであり、 TF は、影響を受けた労働者が指を白くするまでの暴露時間です (範囲は 1 ~ 25 年)。 手に向かう振動の主要な単軸成分を使用して計算します(a時間、週)式(4)、これは 50 m/s を超えてはなりません2. ISO の線量効果関係によると、VWF は、毎日 10 m/s の振動にさらされる労働者の約 3% で発生すると予想される場合があります。2 十年間。
図 1. 手で伝わる振動を測定するための基本中心座標系
振動による健康への悪影響のリスクを最小限に抑えるために、他の委員会や組織によって、振動への暴露に対するアクション レベルと限界値 (TLV) が提案されています。 米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) は、ISO 周波数重み付け手順 (米国政府産業衛生士会議 1992) に従って測定された、手で伝わる振動の TLV を公開しました (表 4)。 ACGIH によると、提案された TLV は、「VWF のストックホルム作業場分類システムのステージ 1 を超えることなく、ほぼすべての作業員が繰り返しさらされる可能性がある」振動曝露に関するものです。 最近では、欧州共同体委員会が、物理的要因から生じるリスクから労働者を保護するための指令の提案の中で、手で伝わる振動の暴露レベルを提示しました (欧州連合理事会 1994) (表 5)。 )。 提案された指令では、振動の危険性の評価に使用される量は、XNUMX 時間のエネルギーに相当する周波数加重加速度で表されます。 A(8)=(T/ 8)½ (a時間、週)eq(T)、直交座標で決定された加重加速度のベクトル和を使用して a合計=(ax、h、w2+aよ、は、わ2+az、h、w2)½ 振動するツールのハンドルまたはワークピースに。 指令で報告されている振動暴露の測定方法と評価方法は、基本的に英国規格 (BS) 6842 (BSI 1987a) に基づいています。 ただし、BS 規格は暴露限界を推奨していませんが、手で伝わる振動の用量効果関係に関する知識の状態に関する有益な付録を提供しています。 BS 規格に従って、振動にさらされた労働者の 10% に VWF を引き起こす傾向がある推定周波数加重加速度の大きさを表 6 に報告します。
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XNUMX 日の総暴露時間 (時間) |
超えてはならない支配的な方向の周波数加重実効値加速度 |
|
|
g* |
|
4-8 |
4 |
0.40 |
2-4 |
6 |
0.61 |
1-2 |
8 |
0.81 |
1 |
12 |
1.22 |
* 1g = 9.81 .
出典: 1992 年米国政府産業衛生士会議による。
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表 5. 物理的作用物質に関する理事会指令に関する欧州連合理事会の提案: 附属書 II A. 手で伝わる振動 (1994 年)
レベル () |
あ(8)* |
定義 |
しきい値 |
1 |
連続的および/または反復的な露出値 ばく露は労働者の健康と安全に悪影響を及ぼさない |
Action |
2.5 |
XNUMX つまたは複数の測定値** 関連する附属書に規定されていることを実施しなければならない |
露出限界値 |
5 |
保護されていない人がさらされる露出値 容認できないリスクにさらされています。 このレベルを超えるのは 禁止されており、実装を通じて防止する必要があります 指令の規定*** |
* A(8) = 8 時間のエネルギー等価周波数加重加速度。
** 情報、トレーニング、技術的対策、健康監視。
*** 健康と安全を守るための適切な措置。
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表 6. 周波数重み付けされた振動加速度の大きさ ( rms) 暴露された人の 10% で指の白化を引き起こすと予想される可能性があります*
XNUMX 日あたりの露出 (時間) |
生涯曝露(年) |
|||||
|
0.5 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
0.25 |
256.0 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
0.5 |
179.2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
1 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
4 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2.0 |
8 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
1.4 |
* 短期間の暴露では、その程度は高く、血管障害が最初に発生する有害な症状ではない可能性があります。
出典: British Standard 6842. 1987、BSI 1987a による。
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ばく露の測定と評価
振動測定は、新しいツールの開発の支援、購入時のツールの振動チェック、メンテナンス状態の検証、職場での振動への人間の曝露の評価のために行われます。 振動測定機器は、一般に、トランスデューサ (通常は加速度計)、増幅デバイス、フィルタ (バンドパス フィルタおよび/または周波数重み付けネットワーク)、および振幅またはレベル インジケータまたはレコーダで構成されます。 振動測定は、振動が身体に入る手の表面に近いツールハンドルまたはワークピースで行う必要があります。 正確な結果を得るには、加速度計 (タイプ、質量、感度など) を慎重に選択し、加速度計を振動面に取り付ける適切な方法が必要です。 手に伝わる振動を測定し、直交座標系の適切な方向で報告する必要があります (図 1)。 測定は少なくとも 5 ~ 1,500 Hz の周波数範囲で行う必要があり、8 つまたは複数の軸における振動の加速度周波数成分は、中心周波数が 1,000 ~ 6.3 Hz のオクターブ バンドまたは 1,250 分の 5349 オクターブ バンドで表すことができます。中心周波数は 6842 ~ 2 Hz です。 加速度は、ISO 1989 または BS 1990 で指定された特性に準拠する重み付けネットワークを使用することにより、周波数重み付け加速度として表すこともできます。職場での測定では、同じタイプのツールでも異なる振動の大きさと周波数スペクトルが発生する可能性があることが示されています。同じツールが異なる方法で操作されます。 図 XNUMX は、林業および産業で使用される動力駆動工具の主軸で測定された加重加速度の平均値と分布範囲を報告しています (ISSA 国際研究セクション XNUMX)。 いくつかの規格では、手で伝わる振動への曝露は、上記の式を使用して計算された XNUMX 時間または XNUMX 時間のエネルギー等価周波数加重加速度で評価されます。 エネルギーに相当する加速度を取得する方法は、健康への悪影響を引き起こすために必要な毎日の暴露時間が、周波数加重加速度の XNUMX 乗に反比例すると仮定しています (たとえば、振動の大きさが半分になると、暴露時間は XNUMX/XNUMX 倍に増加する可能性があります)。四)。 この時間依存性は、標準化の目的には合理的であり、計測に便利であると考えられていますが、疫学的データによって完全に実証されていないことに注意する必要があります (Griffin XNUMX)。
図 2. 林業や産業で使用される一部の電動工具のハンドルで測定された主軸の周波数加重実効加速度の平均値と分布範囲
防止
手で伝わる振動による怪我や障害を防止するには、管理上、技術上および医療上の手順を実施する必要があります (ISO 1986; BSI 1987a)。 振動ツールのメーカーやユーザーにも適切なアドバイスを与える必要があります。 管理措置には、振動機械の操作者に安全で正しい作業慣行を採用するように指示するための十分な情報とトレーニングを含める必要があります。 振動に継続的にさらされると振動の危険性が高まると考えられているため、休憩時間を含むように作業スケジュールを調整する必要があります。 技術的対策には、振動が最も少なく、適切な人間工学に基づいた設計のツールの選択が含まれる必要があります。 機械の安全に関する EC 指令 (1989 年欧州共同体評議会) によると、製造業者は、手で伝わる振動の周波数加重加速度が 2.5 m/s を超えるかどうかを公表する必要があります。2、国際規格 ISO 8662/1 および特定のツールに関する関連ドキュメント (ISO 1988) に示されているような適切なテスト コードによって決定されます。 ツールのメンテナンス状態は、定期的な振動測定によって注意深くチェックする必要があります。 雇用前の健康診断とその後の定期的な臨床検査は、振動にさらされる労働者に対して実施する必要があります。 医療監視の目的は、振動暴露に関連する潜在的なリスクを労働者に知らせ、健康状態を評価し、振動による障害を早期に診断することです。 最初のスクリーニング検査では、振動への暴露によって悪化する可能性のある状態に特に注意を払う必要があります (例: 体質的に指が白くなる傾向、ある種の二次性レイノー現象、上肢の過去の怪我、神経障害)。 症状の重症度と作業プロセス全体の特性の両方を考慮した上で、影響を受ける作業者の振動曝露の回避または低減を決定する必要があります。 作業者は、体全体を暖かく保つために適切な衣服を着用し、タバコの喫煙や末梢循環に影響を与える可能性のあるいくつかの薬物の使用を避けるか最小限にするようにアドバイスされるべきです. 手袋は、指や手を外傷から保護し、保温するのに役立つ場合があります。 いわゆる防振手袋は、一部のツールから発生する振動の高周波成分をある程度分離することができます。
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