CC BY
5
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2008 УДК 614.3/.4:621.375.824
Ю. П. Пальцев, А. В. Левина, О. К. Кравченко
ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЛАЗЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
ГУ НИИ медицины труда РАМН, Автономная некоммерческая организация Независимый институт экспертизы и сертификации
Технические характеристики лазеров существенно отличаются от других источников электромагнитных излучений оптического диапазона. В первую очередь это относится к когерентности, монохроматичности, строгой направленности, яркости и возможности создания высокой интенсивности. Указанные физические свойства лазерного излучения позволяют использовать его для разработки новейших технологий в науке, промышленности, связи, медицине и других отраслях. По-видимому, важное место займут источники лазерного излучения и в развитии нанотехнологий. Подтверждением тому является нанометровый диапазон длин волн (193— 10 600 нм), которые излучают современные лазеры. При этом появляется возможность оказывать избирательное воздействие в пределах отдельных клеток и внутриклеточных структур, тем самым давая в руки врача новый инструмент для диагностики и лечения различных заболеваний.
Чрезвычайно широкий диапазон энергетических и временных характеристик лазерных установок позволяет создавать высокие мощности излучения до 20 кВт и более с длительностью импульсов до 8 • 10~12 с и с энергией в импульсе до 600 Дж. Передача излучения на большие расстояния непосредственно через воздух и оптические волокна создает предпосылки для их разнообразного применения в нанотехнологиях.
В настоящее время наиболее успешно разрабатываются лазерные изделия медицинского назначения, которые используются в хирургии, онкологии, офтальмологии для рассечения, выжигания и коагуляции биологических тканей, в терапии для биостимуляции физиологических и биохимических процессов, в офтальмологии и дерматологии для диагностических целей.
Ведутся исследования по применению лазеров для проведения экспресс-анализа элементного и молекулярного состава тканей организма, что позволяет отказаться от травмирующей биопсии. Использование лазеров может позволить автоматизировать трудоемкие микробиологические анализы: определение состава крови, обнаружение злокачественных клеток, хромосомный анализ и др. На повестке дня стоят задачи получения объемных и цветных изображений внутренних органов человека методом лазерной голографии, проведения операций с микроскопическими нанообъектами, создания новых веществ путем составления молекул без химических реакций (одно из направлений применения нанотехнологий) с использованием мощных инструментов — лазерных манипуляторов или нанопинцетов.
Примеров применения лазеров в новейших технологиях, в том числе нанотехнологиях, становится все больше.
Химический ультрафиолетовый эксимер-лазер (Excimer laser), который обычно применяют в офтальмологии и хирургии глаза, оказался замечательным инструментом для уничтожения дефектных нанотрубок. Выяснилось, что при длине волны лазера 248 нм в импульсном режиме (лазер посылал 20 не импульсы с частотой 10 Гц) выживают только те нанотрубки без дефектов, диаметр которых не превышает 0,8 нм. Ведутся исследования механизма подобной очистки для разработки универсального метода, позволяющего сортировать нанотрубки разных диаметров.
Центр физического приборостроения Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН готовится представить на мировом рынке систему на основе фемтосекундного лазера, позволяющую без механических надрезов проводить микрохирургию глаза. Разработкой уже заинтересовались отечественные офтальмологические клиники, медучреждения стран СНГ, Индии и Китая.
В Институте ядерной физики (ИЯФ) СО РАН создан лазер на свободных электронах (ЛСЭ) — уникальная установка, позволяющая проводить научные исследования на самом высоком мировом уровне. Работа основана на открытом авторами явлении мягкой неразрушающей абляции под действием терагерцевого излучения лазера на свободных электронах. Терагерцевое излучение представляет собой область оптического спектра между дальним инфракрасным и микроволновым излучениями. Обычно под этой областью подразумевают область излучения с длиной волны 100—500 мкм. По спектральной мощности новосибирский ЛСЭ на сегодня самый мощный в мире, превосходит другие источники на несколько порядков. Получаемое излучение является импульсным, с длительностью импульса примерно 50 пс, периодом следования импульсов 180 не и длиной волны излучения 120— 240 мкм.
Высокая направленность лазерного излучения позволяет довольно легко концентрировать его в пучок малого диаметра и достигать чрезвычайно высоких значений плотности энергии, что необходимо для резки, сварки и пайки материалов, в том числе различных композиций металлов. Лазеры широко применяются для прошивки отверстий в сверхтвердых материалах, в том числе в алмазах, часовых камнях и др. Плотность мощности излучения в этих процессах составляет 107—1010 Вт/см2, а длительность импульса 10* Ю-1—10* Ю-4 не.
Эти примеры можно продолжить. Все они подтверждают важную роль, которую играют сегодня лазеры в различных технологических процессах. Лазерные изделия последних поколений могут представлять собой как отдельные приборы, так и целые системы, содержащие несколько источни-
ена и санитария 6/2008
ков лазерного излучения. Такие изделия характеризуются новыми, не применявшимися ранее параметрами излучений. Использование в основе лазерных систем программного управления позволяет создавать практически любые заданные временное характеристики и регулируемые уровни лазерных воздействий. Наибольшую опасность для человека представляют сверхкороткие и мощные импульсы, одновременное воздействие лазерных излучений разных длин волн, обладающих аддитивными свойствами, их сочетанное воздействие с другими видами физических факторов (электромагнитные поля, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, шум, ультразвук), обладающих способностью однонаправленного действия на некоторые биологические ткани и органы-мишени. Следует учитывать, что в результате взаимодействия лазерного излучения с различными материалами образуются аэрозоли, в дисперсном составе которых превалируют наночастицы, биологические эффекты которых практически не изучены.
В связи с этим регламентация лазерных излучений является одним из наиболее острых вопросов гигиенического нормирования. Основной документ санитарного законодательства, определяющий требования безопасности лазерных излучений СНиП 5804-91 "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров" разрабатывался более 16 лет назад и являлся в то время достижением отечественных гигиенистов, создавших сложную систему нормирования лазерных излучений по острым и хроническим эффектам на глаза и кожу. Основные положения СНиП 5804-91 используются до настоящего времени для оценки безопасности и классификации лазерных изделий. Однако появившиеся в последнее время новые виды лазерных изучений требуют внесения определенных коррективов в используемую терминологию, систему нормирования, гигиеническую классификацию.
Решение этих задач становится все более и более актуальным, учитывая, что значительная доля используемых в нашей стране лазерных изделий является продукцией импортного производства. Зарубежными производителями оценка опасности лазерной продукции производится в соответствии с международным стандартом IEC 60825-1:2007 "Safety of laser products — Part 1: Equipment classification and requirements", введенным в действие в 2007 г. взамен стандарта IEC 60825-1 (2003-02). Сходные подходы к классификации лазеров использованы в ГОСТ Р 50723-94 "Лазерная безопасность при разработке и эксплуатации лазерных изделий". Проверка правильности классификации зарубежных изделий по степени их лазерной опасности, проведенная в соответствии с СНиП 5804-91, выявляет в ряде случаев расхождения в установленных классах опасности (занижение или завышение класса приблизительно в 10—20% случаев). Наиболее часто эти расхождения отмечаются при отнесении лазеров, работающих на длине волны 790-980 нм к 3-му классу (ЗВ или 3R) по IEC 60825-1 и к 4-му классу по СНиП 5804-91. Выявляются также случаи более высокого класса опасности, установленного по стандарту IEC 60825-1, при сравнении с оценкой по СНиП 5804-91 при
классификации лазеров с длиной волны 532, 1064 нм и др. Такие же проблемы возникают и при определении класса опасности лазерных изделий отечественными производителями в соответствии с ГОСТ Р 50723-94. Расхождения в критериях опасности лазеров по международному стандарту и СНиП 5804-91, отсутствие единых подходов к классификации лазерных изделий по отечественным нормативным документам усложняют проблему обеспечения безопасности лазерных изделий в нашей стране.
Особенности современных лазерных систем (возможность регулировки характеристик воздействия в широком диапазоне значений по времени, частоте, диаметру пятна и мощности) существенно затрудняют оценку лазерной опасности оборудования и обусловливают необходимость расчета безопасных уровней для большого множества различных вариантов воздействий. Для упрощения оценки необходима разработка алгоритма (программы) расчета класса лазерной опасности для различных сочетаний характеристик лазерных излучений. В этих целях могут быть использованы также табличные формы. Значение класса опасности должно отражаться на дисплее аппарата, чтобы обслуживающий персонал мог видеть, какой опасности лазерное излучение используется в каждый текущий момент выполнения работ, и оперативно принимать адекватные меры защиты.
Ответственность за определение класса опасности лазерной техники несет изготовитель (так принято по всем отечественным и зарубежным нормативным документам). Однако в связи с серьезностью возможных неблагоприятных последствий недооценки степени опасности лазерного оборудования необходим дополнительный контроль компетентных организаций, который в настоящее время осуществляется в ходе санитарно-эпидемиологической экспертизы продукции и нормативной документации на нее, а также при производственном контроле условий изготовления и эксплуатации лазерной техники.
Для эффективного контроля лазерных изделий и условий их эксплуатации необходимо создание соответствующей измерительной техники, позволяющей осуществлять объективную и однозначную оценку лазерных воздействий.
В дальнейшем совершенствовании нуждаются и средства индивидуальной защиты, особенно для эффективной защиты органа зрения обслуживающего персонала от новых видов лазерных излучений.
Для повышения безопасности персонала, обслуживающего современную лазерную технику, могут быть приняты следующие меры:
— усовершенствование санитарных норм и правил эксплуатации лазеров с учетом особенностей современных лазерных воздействий, особенно медицинского назначения;
— уточнение порядка проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы лазерных изделий с учетом специфики данного вида продукции;
— усиление контроля за реально действующими величинами лазерных излучений (особенно диффузно отраженных) на рабочих местах и разра-
ботка методических основ проведения производственного контроля современных лазерных экспозиций (в последнее время лазерная дозиметрия становится все более доступной в связи с появлением на отечественном рынке новых видов измерительного оборудования);
— разработка информационных программ для персонала, предлагающих алгоритмы обеспечения безопасности при обслуживании сложных лазерных систем и повышающих заинтересованность работников в сохранении своего здоровья; предоставляемая персоналу информация должна включать сведения о реально действующих уровнях лазерных излучений на рабочих местах, установленных в ходе периодических измерений;
— разработка информационных программ (в виде обзоров, брошюр, лекций, методических пособий, демонстрационных материалов), освещающих особенности специфических и неспецифических проявлений воздействий современных лазерных излучений, предназначенных для медицинских работников, осуществляющих периодические медицинские осмотры, что позволит повысить их эффективность;
— обеспечение финансирования научных исследований, позволяющих выполнить вышеперечисленные мероприятия.
Таким образом, для решения проблем в области гигиенической регламентации лазерных излучений, применяемых в современных технологиях, необходимо принятие государственной программы по совершенствованию лазерной безопасности.
Литература
1. Алфимов М. В. // Журн. Рос. нанотехнологии. — 2008. - № 3-4.
2. Желтое Г. И. // Как это было.... Воспоминания создателей отечественной лазерной техники. — М., 2006. - С. 347-350.
3. Пальцев Ю. П., Кравченко О. К., Левина А. В. // Медицина труда и пром. экол. — 2007. — № 12. — С. 12-17.
Поступила 16.0S.08
Summary. Current technologies, including nanotechnol-ogies, cannot be introduced, without applying laser equipment. For provision of the safety in the manufacture and use of up-to-date laser equipment that is characterized by new, previously unused wavelengths and exposure levels, it is necessary to develop the hygienic regulation of the arrangement and maintenance of lasers, to improve approaches to making their sanitary-and-epidemiological examination and manufacturing inspection, to design measuring instruments that permit an objective assessment of new types of laser exposures, and to develop the current means for protecting the organ of vision in service personnel.
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2008 УДК 614:001.8]:33/.34
П. В. Тархов, И. И. Шевелев, А. П. Кругляк, И. А. Лакиза
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ГИГИЕНЕ И ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
Сумский государственный университет, Украина
Несомненно, и биороботы, и нанотрубки, и фуллерены открывают новые перспективы в жизни человека, но сегодня не конкретные технологии, а общие перспективы нового технологического передела успеха на основе нанонауки побуждают общество готовиться к новому шагу развития производительных сил. Однако эта подготовка не отменяет решение насущных проблем гигиенического обеспечения социально-экономического развития, а еще больше актуализирует эту работу.
Материальную, экономическую, социальную основу жизнедеятельности человека состаатяют мегатехнологии, оперирующие мегаколичествами веществ и энергии, следовательно, эти процессы еще долго будут основной заботой экологии человека и гигиены окружающей среды. Однако смена технолого-гигиенических парадигм требует и смены социально-экологических парадигм, т. е. отказа от защиты производителей от общества и признания приоритета качества жизни. Это следует понимать как необходимый шаг приведения производственных, социальных отношений в соответствие с развившимися производительными силами [6].
Далеко не все теоретические и практические проблемные вопросы решены в этой области. Они остаются равноактуальными для человечества, независимо от масштаба технологических процессов.
В свою очередь упрощение реального положения дел зависит от стереотипов сознания, дающих основу восприятия новых знаний, идей и подходов. Стереотипы сознания являются застывшим слепком представления и изменяются на основе идеологического истолкования происходящих изменений в окружающем мире, преобразуясь в новую, обдуманную позицию человека, и здесь мы наталкиваемся на примитивность многих представлений человека об окружающем мире, проистекающих из примитивности и субъективности информации, характерной для нашей страны как бывшей части социалистического лагеря, где в отношении природы декларировалось бережное отношение, не соответствующее действительным методам и способам хозяйствования. Информация о вредном действии лекарств, пищи, строительных материалов часто была недоступна даже специалистам, также как и информация о состоянии здоровья населения.
Именно частичное открытие информации об экономических последствиях нашего материально-технологического развития так резко повысило общественный интерес к проблемам окружающей среды. До сих пор в этих проблемах упор делается на охрану природной среды, как бы выключая самого человека из перечня охраняемых объектов.
