IV: AN TOÀN LASER TRONG Y TẾ
100 260 315 400 760 1400 3000 UV-C UV-B UV-A VISIBLE IR-A IR-B IR-C
4.3: Phõn lớp nguy hiểm cho Laser.
Việc phõn lớp nguy hiểm cho Laser đó được nhận định ngay từ đầu khi đặt vấn đề phỏt triển chuẩn hoỏ cỏc tiờu chuẩn an toàn của Laser bằng cỏch thực hiện theo một quỏ trỡnh an toàn nhất định, mỗi thứ khụng thể tiờn đoỏn được
tất cả cỏc chựm tia Laser cú thể lộ sỏng tới da và mắt. Đo đạc năng lượng Laser thỡ cụng suất và bức xạ thường đặt ra một vấn đề nghiờm trọng. Việc mong muốn cú một nhõn viờn an toàn, nhà vật lý sức khoẻ hay nhõn viờn vệ sinh cụng nghiệp là điều khụng thực tế cho việc cần thiết đào tạo nõng cao để thực hiện toàn bộ việc đo đạc một cỏch tin cậy.
Tia cực tớm.
Bước súng (nm) Độ rộng xung t (s) Giới hạn lộ sỏng.
180 - 302 1 ns - 30 ks. 3 mJ/ cm2 303 1 ns - 30 ks 4 mJ/ cm2 304 1 ns - 30 ks 6 mJ/ cm2 305 1 ns - 30 ks 10 mJ/ cm2 306 1 ns - 30 ks 16 mJ/ cm2 307 1 ns - 30 ks 25 mJ/ cm2 308 1 ns - 30 ks 40 mJ/ cm2 309 1 ns - 30 ks 63 mJ/ cm2 310 1 ns - 30 ks 0,1 J/ cm2 311 1 ns - 30 ks 0,16 J/ cm2 312 1 ns - 30 ks 0,25 J/ cm2 313 1 ns - 30 ks 0,40 J/ cm2 314 1 ns - 30 ks 0,63 J/ cm2 315 - 400 1 ns - 10 s 0,56 t3x4 J/ cm2 315 - 400 10 s - 30 ks 1 J/ cm2
Bảng 2.12: Cỏc giới hạn bức xạ chựm tia Laser.
Tia nhỡn thấy và hồng ngoại loại A.
Bước súng (nm) Độ rộng xung t (s) Giới hạn lộ sỏng.
400 - 700 1 s - 18 s 0,5 J/ cm2
400 - 700 18 s - 10 s 1,8 t3/4 mJ/ cm2 400 - 550 10 s - 10 ks 10 mJ/ cm2 550 - 700 10 s - T1 s 1,8t3/4 m J/ cm2 550 - 700 T1 s - 10 ks 10 CB J/ cm2
400 - 700 10 ks - 30 ks CB J/ cm2 700 - 1050 1 ns - 18 s 0,5CA J/ cm2 700 - 1050 18 s - 1 ks 1,8t3/4 m J/ cm2 1051 - 1400 1ns - 50 s 5CC J/ cm2 1051 - 1400 50 s - 1 ks 9,0 CCt3/4 m J/ cm2 1051 - 1400 1 ks - 30 ks 320 CCCA W/ cm2
Bảng 2.13:. Cỏc giới hạn bức xạ chựm tia Laser .Hồng ngoại xa.
Bước súng (nm) Độ rộng xung t (s) Giới hạn lộ sỏng.
1400 - 1500 1 ns -1 ms 0,1 J/ cm2 1400 - 1500 1 ms - 10 s 0,56 t1/4 m J/ cm2 1500 - 1800 1 ns - 10 s 0,1 J/ cm2 1801 - 2600 1 ns - 1 ms 0,1 J/ cm2 1801 - 2600 1 ms - 10 s 0,56 t1/4 m J/ cm2 2601 - 1mm 1 ns - 100 ns 0,1 J/ cm2 2601 - 1mm 100 ns - 10 s 0,56 t1/4 m J/ cm2 1400 - 1mm 10 s - 30 ks 100 mW/ cm2
Bảng 2.14: Cỏc giới hạn bức xạ chựm tia Laser.
Trong đú: - 1ks = 1000s. - 30 ks = 8h. - CA = 1 với = 400 – 700 nm. - CA = 10[0.02( -700)] với = 700 – 1050 nm. - CB = 1 với < 550 nm. - CB = 10 với = 550- 700 nm.
Để đảm bảo an toàn cũng như sức khoẻ của mỗi bệnh nhõn, trỏnh khỏi gặp phải những rủi ro của hệ thống Laser, uỷ ban ANSI Z-136 đó đưa ra một phương phỏp mới , đơn giản. Phương phỏp đỏnh giỏ này ngày nay đó trở thành chuẩn hoỏ trờn toàn thế giới, đú là phõn loại theo độ nguy hiểm. Cỏc
khỏi niệm cơ bản về phõn loại độ nguy hiểm của chuẩn ANSI Z-136 được đưa ra trong bảng trờn là cỏc mức phõn loại cơ sở:
Cỏc phõn lớp cũng được đưa ra kốm theo cỏc lớp ( vớ dụ cỏc phõn lớp IIa và IIIa). Cỏc lớp nguy hiểm đại diện cho một vài hệ thống Laser hay dựng cũng được liệt kờ trong bảng trờn.
Những điều lệ của cơ quan giỏm sỏt thuốc và thực phẩm đũi hỏi cỏc nhà sản xuất phõn loại cỏc sản phẩm Laser và ghi rừ thuộc lớp nguy hiểm nào ở trờn nhón mỏc. Do cỏc nhà sản xuất biết rừ về sản phẩm của cỏc loại Laser, về khả năng của chỳng nờn nhà sản xuất sẽ cú trỏch nhiệm phõn lớp sản phẩm của mỡnh. Cỏc nhõn viờn kĩ thuật của nhà sản xuất sẽ thực hiện cỏc phộp đo thụng số cẩn thận và tớnh toỏn chi tiết xem đầu ra của Laser là bao nhiờu. Ngoài ra , họ cũn cú thể tớnh cỏc đại lượng khụng chắc chắn trong phộp đo cỏc tham số đầu ra và cỏc tham số đầu ra tương tự trong điều kiện khụng bỡnh thường. Nền tảng cơ bản của sự phõn loại nguy hiểm này là cỏc giới hạn phỏt sỏng cú thể tiếp cận được (AELs) dựa trờn Els để tiếp nhận mức tiờu thụ cố hữu nh là một mức cú thể chấp nhận được qua việc sử dụng Laser. Mức danh định gạch chõn đối với ỏnh sỏng Laser lớp I thường là mức thấp nhất, bức xạ đối với mắt dài đối với đầu ra tổng cộng của Laser và cú thể được đỏnh giỏ nú chuẩn trực hay cú chiếu trực tiếp vào mắt hay khụng ( hay trong trường hợp đối với cỏc bước súng nhỡn thấy hay gần vựng hồng ngoại là vào đồng tử mắt).
Đối với tất cả cỏc bảng EL, giới hạn lộ sỏng được sử dụng bởi hiệp hội bảo vệ trỏnh bức xạ quốc tế (IRPA); cỏc giỏ trị tương tự được đặt là MPEs (giới hạn lộ sỏng cho phộp lớn nhất) do ANSI và TLVs (cỏc giỏ trị giới hạn ngưỡng) do uỷ ban nhõn viờn chăm súc vệ sinh cụng nghiệp của chớnh phủ Mỹ (ACGIH). Cỏc giỏ trị này đều cú chung một giỏ trị giới hạn.
Cc là một nhõn tố mới cho phộp tăng TLVs đối với ỏnh sỏng chiếu vào mắt do cú suy hao trước khi qua vừng mạc trong mắt đối với năng lượng bức xạ ở vựng phổ giữa 1150 và 1400nm, Cc = 100,018(1150nm) đối với cỏc bước súng lớn
hơn 1150 nm và nhỏ hơn 1200 nm và là 8.0 từ 1200 tới 1400 nguy hiểm, vỡ vậy làm tăng TLVs lờn 8 lần. Bước súng ( nm ) Thời gian bức xạ t (s) Giới hạn bức xạ. Tia cực tớm. 200 - 400 1ns - 30 ks Giống như mắt EL
Tia nhỡn thấy và hồng ngoại loại A.
400nm -1mm 1ns - 100ns 20 CAmJ/cm2
400nm - 1mm 100ns - 10s 1,1 Cat1/4 mJ/cm2
400nm - 1mm 10s - 30 ks 0,2 CAmJ/cm2
Hồng ngoại xa
1400nm - 1mm 1ns - 30 ks Giống như mắt EL
Bảng 2.15: Cỏc giới hạn bức xạ Laser đối với da.
Trong đú: - 1ks = 100s. - 30ks = 8h. - CA = 1 với = 400 – 700 nm. - CA = 10[0.02( -700)] với = 700 – 1050 nm. - Độ mở giới hạn 1mm với t < 0,5s. - Độ mở giới hạn 35mm với t > 0,5s 4.3.1: Cỏc sản phẩm Laser thuộc lớp I.
Cỏc sản phẩm Laser thuộc lớp I là cỏc thiết bị Laser khụng cú khả năng phỏt ra bức xạ Laser vượt quỏ hệ số AEL đối với lớp I. Hiển nhiờn điều này đỳng với cỏc loại Laser phỏt ra cụng suất thấp , vớ dụ cỏc loại Laser diode bỏn dẫn. Tuy nhiờn, phần lớn cỏc sản phẩm Laser thuộc lớp I đều ở loại này do tớnh hiệu quả của lớp bao bọc giới hạn bức xạ Laser cú khả năng tiếp cận được thành lớp I AELs. Một vớ dụ về cản phẩm Laser lớp I là đầu video. Ngoài ra phần lớn cỏc
mỏy in, cỏc hệ thụng thụng tin quang và một số cỏc dụng cụ thử nghiệm hoỏ học dựng cho phũng thớ nghiệm hoỏ học (vớ dụ như một số mỏy đo ảnh phổ thương mại Raman ) cũng thuộc lớp I. Nếu như một sản phẩm Laser là thuộc nhúm I thỡ đều cú lớp bao bọc hiệu dụng nờn cỏc rủi ro bờn trong lớp bao bọc này được gọi là cỏc rủi ro Laser bao bọc.
Đối với cỏc bức xạ Laser nguồn mở rộng (vớ dụ cỏc phản xạ khuyếch tỏn nhỡn thấy được) trong giới hạn bước súng từ 400 đến 1400nm dũng tia nhỡn thấy Els cú thể tăng lờn bằng hệ số sửa CE tạo thành một gúc phụ của nguồn sỏng (đo tại điểm quan sỏt) lớn hơn αmin :
Vớ dụ :
- Lớn hơn 1,5 mrad đối với t < 0,7 s. - αmin = 2t3/4mrad với 0,7s < t < 10s. - αmin = 11mrad với t > 10s.
Từ đú ta cú :
- CE = α/αmin với αmin < α < 100 mrad.- CE = α2/(αmin - αmax ) với α > 100 mrad. - CE = α2/(αmin - αmax ) với α > 100 mrad.
Gúc cú độ lớn 100 mrad cũng cú thể là α max tại điểm mà giới hạn nguồn sỏng mở rộng cú thể được thể hiện bằng hằng số bức xạ sử dụng cụng thức cuối cựng đối với α max .
LEL = (8.5 x 103)(ELnguồn pt)J/(cm2.sr) với t < 0,7s. LEL = (6.4 x 104/3)(ELnguồn pt)J/(cm2.sr) với t < 0,7s. LEL = (1.2 x 103)(ELnguồn pt)J/(cm2.sr) với t < 0,7s.
Hoặc W/(cm2.sr) đối với điểm giới hạn điểm sỏng thể hiện bằng W/cm2
• AEL đối với lớp I lớn hơn đối với > 500nm nguy hiểm trong ANSI Z136 và IEC.
• Cỏc giới hạn khỏc đối với bức xạ xem hệ thống IEC.
• Tất cả cỏc AELs đối với lớp và lớp IIIA tăng 12 lần trong cỏc chuẩn 1992/1993 ANSI/IEC đăng kớ lại.
• Lớp IIIA chỉ tồn tại đối với hệ thống FDA.
• AEL được ANSI/IEC xuất bản năm 1992-1993.
Bất cứ phần nào di chuyển được của vỏ bảo vệ đối với một sản phẩm Laser đều phải được đảm bảo an toàn hay khoỏ lại, bởi vỡ khụng thỡ một người nào đú cú thể bị bức xạ Laser nguy hiểm chiếu vào. Nếu khụng cú người nào đú thỏo rỡ Panel cú mục đớch thỡ cũng khụng cú cỏc tia sỏng nguy hiểm chiếu ra. Nếu cần phải thỏo Panel ra và sau đú khụng thể khoỏ vào được thỡ người sửa chữa dịch vụ cú thể bị nhiễm cỏc tia Laser rủi ro chiếu vào. Do đú, nếu cú một ai định thỏo Panel ra thỡ ta phải cú một nhón hiệu dỏn bờn ngoài bỏo hiệu rằng ở đõy tồn tại bức xạ Laser nguy hiểm do Panel đó bị thỏo ra cũn khoỏ cũng khụng dựng được.
Hệ số AEL đối với cỏc sản phẩm Laser nhúm I cú hệ số lộ sỏng lớn nhất (MPE) đối với mắt được nhõn lờn với hệ số diện tớch giới hạn lộ sỏng. Giới hạn lộ sỏng được định nghĩa đối với vựng phổ Laser phỏt ra. Đối với cỏc bước súng cú thể gõy rủi ro vựng vừng mạc từ 400 - 1400 nguy hiểm, gúc giới hạn cú đường kớnh 7mm (0,4 cm2) giống vựng đen của con ngươi đồng tử. Đối với cỏc bước súng thuộc ngoài phổ vựng này, giới hạn lộ sỏng là 1mm, tương ứng với vựng nhỏ nhất của dũng tia lộ sỏng trực tiếp cú thể đo được. Cỏc hệ số AELs đại diện được đưa ra trong bảng sau:
Laser vựng ỏnh sỏng nhỡn thấy và vựng hồng ngoại A.
Phõn lớp nguy hiểm.
Cụng suất đầu ra. = 400- 700 nm
Cụng suất đầu ra. = 1050- 1150 nm
Thời gian phỏt tia.
Lớp II 0,4 àW< ∅ ≤ 1mW Khụng tồn tại. t > 10s Lớp IIIA 1 mW< ∅≤ 5mW 0,64 mW< ∅ ≤ 32 mW t > 10s Lớp IIIB 5 mW< ∅≤ 500 mW 32 mW< ∅ ≤ 500 mW t > 10s Lớp IV ∅ >500 mW ∅ > 500mW t > 10s
Laser bức xạ vựng hồng ngoại B và vựng hồng ngoại - C.
Phõn lớp nguy hiểm.
Cụng suất đầu ra. = 1,5 -1,8 àm
Cụng suất đầu ra. = 2,8 àm Thời gian phỏt tia. Lớp I (trước 1993) ∅≤ 0,79 mW ∅ ≤ 0,79 mW t > 10s Lớp I (sau 1993) ∅≤ 10 mW ∅≤ 10 mW t > 10s Lớp II Khụng tồn tại Khụng tồn tại. t > 10s Lớp IIIA (1992) 0,79 mW < ∅ ≤4 mW 0,79 mW < ∅ ≤4 mW t > 10s Lớp IIIA (1993) 10 mW < ∅≤ 50 mW 10 mW < ∅≤ 50 mW t > 10s Lớp IIIB 50 mW < ∅≤ 500mW 50 mW < ∅≤ 500mW t > 10s Lớp IV ∅ > 500 mW ∅ > 500mW t > 10s
Bảng 2.16:. Một vài vớ dụ về phõn loại rủi ro Laser .