ایمنی لیزر
مقدمه
ليزر يكي از فنآوریهای پيشرفته است كه امروزه دارای كاربردهای بسياری در عرصه های مختلف علمي، صنعتي، پزشكي، نظامي، مخابرات و ... است. ويژگيهاي خاص نور ليزر موجب شده كه روز به روز شاهد ايجاد كاربردهاي جديد براي آن باشيم. اما از سویی ديگر به دلیل همین ویژگی‌های خاص پرتو لیزر عدم استفاده صحيح از آن موجب بروز خطرات و صدماتي در كاربران خواهد شد.
همزمان با رشد و گسترش فنآوریهای مختلف از جمله ليزر در ابعاد گوناگون کار و زندگی انسانها، علوم مربوط به خطرات، عوارض و روشهای ایمن بهره‌برداری از آنها نیز رشد و گسترش مییابند و به تبع آن، سازمانهای ذیربط و ناظر، استانداردهایی را تنظیم و مراکز بهره بردار را ملزم به رعایت آنها می‌نمایند، تا این فن‌آوری‌ها را برای کاربران و جامعه انسانی ایمن سازند.
توجه به مفاد فوق و اهمیت بالای ایمنی کار، ایجاب می‌نماید مراکز و کاربران انواع لیزرها نیز از عوارض، خطرات، استانداردها و روشهای ایمن کاربری لیزرها مطلع بوده و استانداردهای مورد نظر را رعایت نمایند.
کلیات
در صورت عدم رعایت احتیاط های لازم، همه ی انرژی‌ها از جمله گرما، الکتریسیته و ... خطرناک هستند. لیزر نوعی نور یا تابش الکترومغناطیس متشکل از پرتوهای موازی، همدوس و تکرنگ با واگرایی بسیار کم و شدت بالاست به عبارت دیگر منبع انرژی به شدت متمرکز است. به همین دلیل، كار كردن با انواع لیزرها نیاز به آموزش‌های خاصی دارد تا علاوه بر كارایی حداکثری دستگاه، سوانح و صدمات ناشی از استفاده نادرست آن به حداقل كاهش یابد. از دیدگاه ایمنی، باریکه لیزر، به صورت چشمهای نقطه ای با درخشندگی و شدت زیاد در نظر گرفته میشود که بسیار خطرناکتر از نور معمولی است و میتواند انرژی زیادی را در ناحیه کوچکی متمرکز كرده و موجب صدمات گوناگونی شود.
پرتو لیزر، بسته به مشخصات پرتو مانند طول موج، توان، واگرایی و غیره میتواند سبب فعل و انفعالات متفاوتی در اندام‌های بدن شود. بنابراین خطرات و عوارض آن را باید با توجه به انواع آن و برهم‌کنشی که هر کدام از انواع آن ممکن است با بافتهای مختلف انسان داشته باشد، مطالعه نمود. در این میان، چشم و پوست، اندام‌های بحرانی به حساب میآیند یکی به دلیل حساسیت سیستم بینایی به تابش‌های الکترومغناطیس بخصوص در طول موج‌های خاص و دیگری به دلیل گستردگی پوست در سرتاسر بدن که آن را بزرگترین اندام بدن ساخته است.
خطرات لیزرها
خوشبختانه بدلیل اهمیت خاص ایمنی کار و تلاش مستمر سازمانهای گوناگون بین‌المللی، استانداردهای ایمنی، مقالات، کتب و منابع گوناگونی در خصوص خطرات لیزرها تدوین و انتشار یافته است. با نگاهی اجمالی به منابع مختلف، خطرات لیزرها در چند دستة کلی زیر تقسیمبندی می‌شوند:
خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان
خطرات ناشی از منبع تغذیه ولتاژ بالای تجهیزات لیزری (الکتریکی)
خطرات ناشی از مواد شیمیایی یا دودهای حاصل از عملکرد سیستم‌های لیزری
خطرات ناشی از برهم‌کنش احتمالی لیزر با گازها و مواد دیگر محیط کار (محیطی)
خطرات ناشی از اشتباهات کاربر یا تعمیرکار و ...
خطرهای متعددی در ارتباط با لیزرها وجود دارند، ولی برای هر نوع لیزر، بسته به مشخصات و قابلیت های آن، تنها تعداد خاصی از این خطرها مطرح هستند. این خطرها و راهكارهای رفع آن برای هر لیزر باید برای محیطی كه همان لیزر معین روشن و در حال كار است تهیه و در تابلوهای مشخصی در معرض دید قرار گیرد. كاربران نیز باید قبل از ورود به محیطی كه در آن لیزر روشن و در حال استفاده است به علائم نصب شده توجه و توصیه های ایمنی بیان شده را رعایت كرد.
در خطرات اشاره شده، خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان از بیشترین اهمیت برخوردار هستند و به همین دلیل در ابتدا به آنها پرداخته میشود.
خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان
اصلیترین خطر و بیشترین صدمات گزارش شده لیزر، ناشی از تابش لیزر بر بدن انسان است. انواع لیزرها با توجه به طول موج‌های گوناگون، دارای اثرات مختلفی بر اعضای بدن هستند و جزء پرتوهای غیر یونساز به حساب می آیند. بدلیل اهمیت بالای خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان، اغلب منابع علمی مرتبط، تاکید ویژه‌ای روی شناخت و پیشگیری از آنها دارند. این تأثیرات بیشتر در ناحیه چشم و پوست مطرح هستند كه در مطالب آینده ضمن تقسیم بندی لیزرها، با جزئیات به آنها خواهیم پرداخت. اما به طور كلی میتوان توصیه كرد كه اعضای بدن بویژه چشم نباید به هیچ وجه در معرض تابش مستقیم نور لیزر قرار گیرد.
خطرات معمول ناشی از تابش لیزر بر انسان
اصلیترین خطر و بیشترین صدمات گزارش شده لیزر، ناشی از تابش لیزر بر بدن انسان است. انواع لیزرها با توجه به طول موج های گوناگون، جزء پرتوهای غیریونساز به حساب میآیند و دارای اثرات مختلفی بر اعضای بدن هستند. بدلیل اهمیت بالای خطرات ناشی از تابش لیزر بر انسان، اغلب منابع علمی مرتبط، تأکید ویژه ای روی شناخت و پیشگیری از آنها دارند. این تأثیرات بیشتر در ناحیه چشم و پوست مطرح هستند كه در مطالب آینده ضمن تقسیمبندی لیزرها، با جزئیات به آنها خواهیم پرداخت. اما به طور كلی میتوان توصیه كرد كه اعضای بدن بویژه چشم نباید به هیچ وجه در معرض تابش مستقیم نور لیزر قرار گیرد.
آسیب های چشمی
رابطه چشم انسان با نور همانند رابطه سیستم گوارش با مواد غذایی و گوش با صوت است. همانگونه که ورود مواد غذایی با حجم یا نوع خارج از محدودة طبیعی به سیستم گوارش و صوت با میزان بیش از محدودة طبیعی به گوش، آسیب زا هستند، ورود نور با توان یا طول موج خارج از محدوده طبیعی به چشم نیز آسیب زا است. لیزر نوری با مشخصات متفاوت از نور طبیعی است، انرژی آن بسیار بالاست و هر محدوده از طول موج های آن رابطه خاصی با چشم برقرار می کند.
در شكل 1 تصوير واقعي و شماتيك چشم انسان نشان داده شده است. بطور کلی، تابش لیزر بر چشم، به اعضای آن مانند قرنیه، شبکیه و عدسی صدمه می زند. این صدمات بستگی کامل به طول موج لیزر داشته و با توجه به محدوده های مختلف طول موجی، که در جدول زیر آمده است، متفاوت هستند.
جدول 1- محدوده معمول طول موج ليزرها
تابش لیزر در ناحیه طیف ماوراء بنفش دور و مادون قرمز دور در قرنیه جذب می شود و ضایعاتی را در آن ایجاد میکند.
تابش لیزر در ناحیه طیف مرئی، مادون قرمز نزدیک و تا حدی ماوراءبنفش نزدیک، میتواند از بخشهای عدسي و قرنيه چشم عبور کرده و با شبکیه برخورد کند. در این حالت پرتو لیزر، به علت موازی بودن و واگرایی کم، در نقطهای در شبکیه کانونی شده و می تواند موجب جوش آمدن مایع زجاجیه، نابودی سلولها، تخریب شبکیه و در نهایت کوری موقت و یا حتی دائم شود.
نکته: در شرایط معمولی، منابع نور، نور را در همه جهات ساطع می کنند و نور آنها پس از ورود به چشم، تصویر بزرگی با چگالی انرژی کم روی شبکیه ایجاد می کند. همانگونه كه در شكل 2 نشان داده شده، پرتوهای موازی لیزر پس از عبور از عدسی، در نقطهای به ابعاد تقریبی10 تا 20 میکرومتر روی شبکیه متمرکز می شوند، در این حالت، اگر مردمک چشم کامل باز باشد، نسبت چگالی توان در شبکیه به عدسی هزاران برابر افزايش می يابد (شكل 2). بنابراین حتی لیزرهای کم توان هم، در صورتیکه به مدت طولانی بر چشم تابیده شوند، می توانند به شدت آسیب زا باشند.
آسیب های پوستی
پوست انسان تقریباً همه محدوده طول موج های ماوراء بنفش تا مادون قرمز را جذب می کند اما قدرت نفوذ طيف مرئي در پوست نسبت به دو ناحيه ديگر بيشتر است. هرچند صدمات پوستی ناشی از لیزر، در مقایسه با صدمات چشمی کمتر بوده و از نظر ایمنی، پوست پس از چشم در مرتبه دوم اهمیت قرار دارد، اما نباید آنها را دست کم گرفت زیرا لیزرها، بویژه لیزرهای جراحی، قابلیت نفوذ بالایی به بدن دارند و می توانند برش های عمیقی در پوست ایجاد کنند و در صورتیکه برش در ناحیه ورید یا شریان باشد می تواند با خونریزی شدید نیز همراه باشد.
سرخي، تورم سطحي، سوختگي (شكل 4)، چروكيدگي، خشكي بيش از حد، پيري زودرس و در برخي موارد خاص بروز سرطان هاي پوستي از جمله آسيب هاي ناشي از تابش پرتو ليزر به طور مكرر و در تماس هاي مزمن ايجاد مي گردد. بنابراین باید از برخورد لیزر با پوست انسان جلوگیری کرد. در جدول زیر آسيب هاي برخي انواع موج هاي لیزري بر چشم و پوست انسان خلاصه شده است:
طول موج های ماوراء بنفش نزدیک و مادون قرمز میانه (1400 الی3000 نانومتر)، علاوه بر موارد فوق، می توانند به عدسی چشم نیز صدمه بزنند.
در مجموع، جذب شدید برخی طول موج ها در چشم باعث آسیب های موضعی می شود و به همین دلیل نباید تحت هیچ شرایطی به لیزر خیره شد. همچنین باید توجه داشت که تنها برخورد مستقیم پرتو لیزر با چشم خطرآفرین نمی باشد بلکه برخورد بازتابش و پراكندگي آن از سطوح دیگر نیز می تواند صدماتی را، هر چند با شدت کمتر از برخورد مستقیم، بدنبال داشته باشد (شكل 3). بطور کلی محدوده 400 الی 1400 نانومتر خطرناک ترین محدوده طول موج های لیزر بر چشم است.
محدوده 700 الی 1400 نانومتر نیز بدلیل نامرئی بودن بسیار خطرناک است زیرا چشم انسان بطور طبیعی، با عکس العمل پلک زدن در مقابل نور مرئی، از ورود طولانی مدت آن جلوگیری می کند ولی در مقابل نور نامرئی مردمک کاملاً باز مانده و چشم پلک نمی زند.
علیرغم اینکه آسیب های چشمی به راحتی قابل پیشگیری هستند، بر اساس نتایج مطالعات FDA، 75% حوادث لیزر از سال 1984الی1994 شامل آسیب های چشمی بوده است.
