Nichtionisierende Strahlen

Nichtionisierende Strahlen
Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Magnetfelder und Radiofrequenzen
Einleitung
Als nichtionisierende Strahlungen (NIS) werden elektromagnetische Wellen bezeichnet, deren
Energie nicht gross genug ist, um eine Ionisierung zu erzeugen, indem sie die atomaren Bindungen aufbrechen. Strahlungen mit einer Wellenlänge unter 100 nm (UV-C) gehören zu den
ionisierenden Strahlungen.
Man geht davon aus, dass Radiofrequenzen eine Wellenlänge von wenigen Millimetern bis zu
mehreren Kilometern haben. Mikrowellen sind ein besonderer Fall von Radiowellen.
Zur nichtionisierenden Strahlung gehören die elektromagnetischen Felder im Frequenzbereich
von 0 - 300 GHz oder einer Wellenlänge von mehr als 1 mm und die optische Strahlung mit
einer Wellenlänge von 1 mm bis 10 nm, UV-Strahlung (10 nm - 400 nm), sichtbares Licht (400
nm - 780 nm) und die Infrarot-Strahlung (780 nm - 1 mm).
Die Radiowellen wurden in verschiedene Bandbreiten unterteilt:
Wellenlänge und Frequenzen der Radiowellen
Beschreibung
VLF
LF
MF
HF
VHF
UHF
SHF
EHF
sehr niedrige Frequenz
Niederfrequenz
Mittelfrequenz
Hochfrequenz
sehr hohe Frequenz
Ultrahochfrequenz
Superhochfrequenz
extrem hohe Frequenz
Frequenz
3 - 30 kHz
30 - 300 kHz
300 kHz - 3 MHz
3 -30 MHz
30 - 300 MHz
300 MHz - 3 GHz
3 - 30 GHz
30 - 300 GHz
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Wellenlänge
10 - 100 km
1 - 10 km
100 m - 1 km
10 - 100 m
1 - 10 m
10 cm - 1 m
1 - 10 cm
1 mm - 1 cm
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Auf diesem enormen Frequenzband tummeln sich tausend elektromagnetische Quellen (Telefonie, Radio- und TV-Stationen, Radar, Armeefrequenzen usw.). Angesichts dieser ständigen
Strahlungen sprechen einige von elektromagnetischem Smog. Das Bundesparlament hat eine
Verordnung erlassen, die den Schutz der Menschen vor Strahlungen im Frequenzbereich von 0
Hz bis 300 GHz bezweckt. Diese Verordnung befasst sich jedoch nicht mit der Gesundheit der
Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer.
Im Laboratorium verdienen auch andere elektromagnetische Quellen eine besondere Behandlung. Es handelt sich dabei um Geräte, die zu Analysezwecken Magnetfelder von grosser Intensität produzieren:
§ in der Wissenschaft:
O Magnetische Kernresonanz (NMR)
O Felder zwischen 10 und 900 MHz mit grosser Leistung zwischen 0,1 und mehreren
kW
O Paramagnetische Elektronenresonanz (EPR)
O Hochfrequenzfelder zwischen 1000 und 35 000 MHz mit geringer Leistung zwischen
0 und 0,25 W.
§ in der Medizin:
O Magnetresonanztomographie (MRT): Gerät für anatomische Diagnosen
O Magnetresonanzspektroskopie (MRS): Stoffwechsel-Diagnosegerät
Magnetfelder entstehen überall dort, wo Strom vorhanden ist. Die Intensität des Magnetfelds ist
proportional zur Intensität des Stroms und nimmt mit zunehmender Distanz zur Quelle exponentiell ab. Die Einheit wird in Tesla (T) oder in Gauss (G) ausgedrückt (1T = 10 000 G).
Das elektromagnetische Feld kann als unsichtbare Wolke beschrieben werden, die rund um
jedes eingeschaltete elektrische Gerät schwebt. Stellt man einen Metallgegenstand in das Feld,
wird er durch dieses Feld beeinflusst (an den Extremitäten des Gegenstands entstehen eine
Spannung und ein Strom). Das elektromagnetische Feld nimmt mit der Entfernung ab, jedoch
im umgekehrten Verhältnis zur Grösse des elektrischen Geräts (eine Hochspannungsleitung ist
somit bis zu einer Entfernung von mehr als 200 m schädlich, während eine Mikrowelle, die ein
ähnlich grosses elektromagnetisches Feld abgibt, nach über einem Meter nicht mehr schädlich
ist).
Elektromagnetische Felder gibt es auch in der Natur, und zwar auch ausserhalb jeglicher Tätigkeit des Menschen. Menschen geben ebenfalls elektromagnetische Felder ab. So kann man beispielsweise das elektromagnetische Feld des Gehirns mit einem Elektroenzephalogramm
(EEG) und das elektromagnetische Feld des Herzes mit einem Elektrokardiogramm (EEK)
messen (das Herz verursacht z.B. ein Magnetfeld von 0.0005 mG, während das Gehirn ein
Magnetfeld von 10-6 mG bildet). Wenn ein lebender Mensch einem elektromagnetischen Feld
ausgesetzt ist, entstehen im Körper Ströme und Spannungen. Die Sensibilität gegenüber elektromagnetischen Feldern nimmt mit der Grösse des Körpers zu. Kleintiere sind daher weniger
sensibel als grosse Tiere (Ratten reagieren z.B. 12,5 Mal weniger sensibel auf elektromagnetische Felder als Menschen).
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Gefahren
Wirkung auf das Material
Magnetfelder stören jedes ferromagnetische Element, namentlich eisenhaltige Materialien. Sie
stören die elektronischen Systeme und magnetischen Datenträger und führen so zu einem unwiderruflichen Verlust der Daten, die auf Magnetbändern oder Kreditkarten gespeichert sind.
Biologische Wirkungen
Direkte biologische Wirkungen
Seit mehr als einem Jahrhundert versucht die Wissenschaft, die biologischen Wirkungen von
Magnetfeldern nachzuweisen, doch die Ergebnisse sind bisher wenig klar.
Es scheint jedoch erwiesen, dass (auch starke) Magnetfelder zwar nicht mutagen sind, aber
fördernd wirken können. Bei Untersuchungen von Personen, die in der näheren Umgebung von
Zyklotronen arbeiten, konnte ein leicht höheres Leukämierisiko nachgewiesen werden.
Eine vor kurzem veröffentlichte Studie hat nachgewiesen, dass Elektriker, die langfristig einem
oszillierenden Magnetfeld (60 MHz) ausgesetzt sind, leicht höhere Leukämie- oder Krebswerte
aufweisen als der Durchschnitt, wobei das Risiko gering ist.
Indirekte biologische Wirkungen
Personen mit Herzschrittmacher sind von einer Umgebung mit 5 G oder mehr auszuschliessen.
Schrittmacher enthalten einen Schalter (Reed-Relais), der bei einem Feld von 15 Gauss oder
sogar weniger aktiviert werden kann, womit das System in den asynchronen Modus schaltet.
Die ferromagnetischen Elemente des Pacemakers können die Person gefährlichen Wechselwirkungen aussetzen. Ausserdem können sich die Leitdrähte regelrecht wie Antennen verhalten,
Impulse aufnehmen und das Herz falsch stimulieren.
Aus ähnlichen Gründen müssen auch Personen mit Metallprothesen von diesen Zonen ferngehalten werden.
Der Bereich der Elektron-Paramagnetischen Resonanz (EPR) gehört zum Hochfrequenzbereich
(vgl. Kap. Mikrowellen), doch die sehr schwachen Leistungen, die verwendet werden, stellen
nur eine begrenzte Gefahr dar.
Weitere Gefahren
Mechanische Gefahren
§
Statische Magnetfelder können metallische Gegenstände in Bewegung setzen und so zu
Schäden (bei Mensch und Material) führen.
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Kryogene Kühlflüssigkeiten
Kryogene Flüssigkeiten werden zur Kühlung von Kryostaten verwendet (supraleitende Eigenschaft), die einige Gefahren beinhalten können:
§ Erfrierungsgefahr: Magnete werden mit kryogenen Flüssigkeiten gekühlt, vor allem mit
flüssigem Stickstoff (-196°C) und mit flüssigem Helium (-269°C). Das Risiko starker Erfrierungen darf nicht vernachlässigt werden. Das Auffüllen mit kryogenen Flüssigkeiten
darf nur durch eine geschulte und korrekt ausgerüstete Person durchgeführt werden.
§ Erstickungsgefahr: Bei Auslaufen oder Austreten der Flüssigkeit verflüchtigen sich flüssiger Stickstoff und flüssiges Helium, was in geschlossenen Räumen zu einer Herabsetzung
des Sauerstoffgehalts und somit zu Erstickungsgefahr führen kann.
1 Liter flüssiger Stickstoff ergibt bei Erwärmung rund 700 Liter Gas (0,7 m3), während 1
Liter flüssiges Helium rund 1,8 m3 Gas ergibt.
Vgl. Kapitel «Kryogene» für nähere Einzelheiten bezüglich der Verwendung dieser Produkte.
Rechtliche Grundlagen
§
§
Verordnung vom 23. Dezember 1999 über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung
(NISV) (SR 814.710)
Grenzwerte am Arbeitsplatz. MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische
Einwirkungen. SUVA Nr. 1903.d, 2005.
Allgemeine Weisungen
Kennzeichnung
Der Zugang zu Geräten, die starke Magnetfelder produzieren, darf nur auf Berechtigte begrenzt
sein. Der Raum muss mit einem Hinweisschild versehen sein, das folgende Piktogramme enthält:
1 mT bis 2,5 m vom Gerät
Stimulatoren
künstliches Hüftgelenk
0.1 T bis 0,5 m vom Gerät
(Pacemaker)
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Zulässige Grenzwerte
In der Schweiz gelten folgende anerkannte Grenzwerte bei berufsbedingter Strahlenaussetzung:
Grenzwerte (Effektivwerte) für ausgewählte Industriefrequenzen
Frequenz
statisch
H [kA/m]
163
B [mT]
200
E [kV/m]
40
Leistungsdichte P [W/m2]
-
Frequenz [Hz]
16 2/3
50
400
30000
H [A/m]
1200
400
50
24,4
B [mT]
1,5
0,5
0,062
0,0307
E [kV/m]
20
10
1,25
0,61
-
Frequenz [MHz]
13,56
27,12
40,68
433,92
900
1800
2450
5800
24125
H [A/m]
0,16
0,16
0,16
0,17
0,24
0,34
0,36
0,36
0,36
B [µT]
0,20
0,20
0,20
0,21
0,30
0,42
0,45
0,45
0,45
E [V/m]
61
61
61
62,5
90
127
137
137
137
Leistungsdichte P [W/m2]
10
10
10
11
22,5
45
50
50
50
E: elektrische Feldstärke
H: magnetische Feldstärke
B: magnetische Flussdichte
Anmerkungen:
§
§
§
Die Spitzenwerte von kurzen HF-lmpulsen (Radar) sollen den 1000-fachen Wert der Leistungsdichte P nach Tabelle 3 nicht übersteigen.
Der Berührungsstrom (Icont) muss geringer sein als 1,0 mA.
Personen mit Herzschrittmachern oder anderen elektromedizinischen Hilfsgeräten sind
möglicherweise auch beim Einhalten dieser Grenzwerte ungenügend geschützt.
In der Schweiz gibt es keine Normen in Bezug auf die kurzzeitige oder lokal begrenzte Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Magnetfeldern. Es ist hingegen vernünftig, sich an die europäische Prüfnorm ENV 50166-1 zu halten, die für die statischen Magnetfelder (die vor allem
bei IRM und RMN vorkommen) folgende Grenzwerte vorschreibt:
2T
§ allgemeine kurzzeitige Exposition:
§ kurzzeitige, auf die Extremitäten beschränkte Exposition:
5T
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Installation und Einrichtung der Räumlichkeiten
§
§
Jeder Raum, in dem sich ein Kryostat befindet, muss auf der Tür ein Hinweisschild enthalten, das allen unberechtigten Personen sowie Personen mit Herzschrittmachern oder Metallprothesen den Zugang untersagt.
Bei der Installierung des Geräts müssen Messungen der Feldstärke vorgenommen werden.
Diese Messungen haben nicht nur im Raum selbst, sondern auch in den umliegenden Räumen und insbesondere in den Räumen darüber und darunter zu erfolgen.
Arbeit in Nähe der statischen Felder
§
Alle Personen, die sich Geräten nähern, die intensive statische Felder generieren, müssen
vorgängig alle metallischen Gegenstände abgegeben haben.
Nützliche Links
§
§
§
§
§
§
Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) (SR 814.710):
http://www.admin.ch/ch/d/sr/8/814.710.de.pdf
Grenzwerte für Felder zwischen 3kHz und 300 GHz (Kanada):
http://www.hc-sc.gc.ca/ehp/dhm/catalogue/brp_pubs/99dhm237.pdf
Gesundheitsstudie:
http://club.euronet.be/claude.herion/deridder.htm
Einfüllverfahren (Kryostat):
www.bruker.com
Sicherheitsnormen (französisch):
http://pierre.blanc38.free.fr/secuchma.pdf
Safety for Nuclear Magnetic Resonance, The Rockefeller University.
http://mriris.rockefeller.edu/safety.html
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Mikrowellen
Einleitung
Mikrowellen liegen innerhalb der elektromagnetischen Strahlung von VHF-Radiowellen und
betragen zwischen 10 MHz und 300 GHz. Bei diesen Frequenzen transportiert die Welle Energie, die auf der Haut oder im tief liegenden Gewebe deponiert werden kann. Je nach Frequenz
kommt es in den Geweben zu einer Interaktion der Elektronen. Die Absorption ist sehr stark
und führt zu einer Erhitzung, so dass es möglich ist, Lebensmittel in Mikrowellenöfen zu kochen.
Gefahren
Biologische Wirkungen
§
Hochfrequenzstrahlen
können
zu
schweren
oberflächlichen oder inneren Verbrennungen führen.
Zu den gefährlichsten Frequenzen gehören die
Vibrationsfrequenzen der Wassermoleküle (65% der
Körpermasse) bei rund 2450 MHz.
HF-Feld
2450 MHz, 200 Watt
Allgemeine Weisungen
Zulässige Grenzwerte
In der Schweiz gelten folgende anerkannte Grenzwerte bei berufsbedingter Strahlenaussetzung:
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Grenzwerte (Effektivwerte) für ausgewählte Industriefrequenzen
Frequenz [MHz]
13,56
27,12
40,68
433,92
900
1800
2450
5800
24125
H [A/m]
0,16
0,16
0,16
0,17
0,24
0,34
0,36
0,36
0,36
E: elektrische Feldstärke
B [µT]
0,20
0,20
0,20
0,21
0,30
0,42
0,45
0,45
0,45
E [V/m]
61
61
61
62,5
90
127
137
137
137
Leistungsdichte P [W/m2]
10
10
10
11
22,5
45
50
50
50
H: magnetische Feldstärke B: magnetische Flussdichte
Es ist festzustellen, dass diese Werte mit den Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation
(WHO) übereinstimmen, welche die maximale Strahlungsleistung angeben, denen der menschliche Körper aufgrund der Frequenz ausgesetzt sein kann:
Frequenz [MHz]
10 – 400
400 – 2 000
2 000 – 300 000
Leistungsdichte [W/m2]
10
10 – 50
50
In der Schweiz gibt es keine Normen in Bezug auf die kurzzeitige oder lokal begrenzte Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Magnetfeldern.
Die diesbezüglichen Empfehlungen der WHO lauten wie folgt (Werte von 1988):
§ für Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer:
O 0,4 W/Kg im Schnitt für den ganzen Körper während 6 Minuten
O 20 W/Kg für die Extremitäten (Hände, Füsse)
O 10 W/Kg lokal auf anderen Körperpartien
§
für die Öffentlichkeit:
O Selbe Normen, aber geteilt durch 5.
Sicherheitsmassnahmen
§
§
Die einzige Schutzmöglichkeit besteht darin, die Feldstärke zu beschränken, entweder
durch Abschirmung oder indem man sich von der Quelle entfernt.
Geräte, welche die zulässigen Normen übersteigen, sind entsprechend abzuschirmen.
Quellen
§
HF-Sicherheitsnormen (französisch): http://pierre.blanc38.free.fr/secuchma.pdf
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Laserstrahlen
Einleitung
Die Besonderheit von Laserstrahlen (LASER ist die Abkürzung von Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation, d.h. Lichtverstärkung
durch stimulierte Emission von optischer Strahlung) besteht darin, dass das im
Laser erzeugte Licht bereits in seinem Ursprung längsachsig gerichtet und gebündelt ist. Wenn
ein Laserstrahl auf einen Gegenstand trifft, so konzentriert sich die gesamte im Laser erzeugte
Strahlungsenergie auf der winzigen Auftreffstelle. Das Laserprinzip funktioniert nicht nur bei
sichtbarer Strahlung (Licht), sondern im ganzen optischen Strahlungsbereich – also vom fernen
Ultraviolett bis hin zum fernen Infrarot, d.h. von 180 bis 106 Nanometer (nm) Wellenlänge. In
den vergangenen Jahren hat die Bedeutung von Laserstrahlen in der Medizin und in der Wissenschaft stark zugenommen.
Gefahren
§
§
Bei Augenkontakt können Laserstrahlen schwere Verbrennungen verursachen. Da das erzeugte Licht gebündelt ist, reicht eine geringe Leistung von einigen Milliwatt aus, um
Schädigungen herbeizuführen. Laser der Klassen 3B und 4 können zu Schädigungen
(Verbrennungen) der Netzhaut führen. Bei Lasern der Klasse 3A besteht dieses Risiko,
wenn optische Instrumente verwendet werden (z.B. optische Linsen).
Laser, die in der Medizin verwendet werden, können zu Schädigungen der Haut führen
(von leichten Verbrennungen bis tiefen Einschnitten). Die Wellenlängen UV-B, C und IRB, C beinhalten die grössten Risiken für die Haut (Risiko tiefer Verletzungen).
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10
Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Die Laserstrahlen sind je nach Gefährdungsgrad in vier Klassen eingeteilt:
Klasse Gefahr
1
Keine Gefahr.
Beschreibung
An sich sicher.
Beispiele
Abgeschirmte
Laser
Gering, das reflexartige
Schliessen der Augen
schützt, begrenzte Leistung.
Völlig sichtbarer Strahl,
Leistung < 1 mW
Die Exposition der Augen bei einer Beleuchtung von 0,25 S liegt
unter den zulässigen
Werten.
Einscanngeräte
im Supermarkt
3A
Mittel, werden keine
optischen Hilfsmittel
verwendet (z.B. Sammellinsen), sind die
möglichen Schäden
begrenzt.
Der Strahl ist nicht gebündelt. Begrenzte Leistung bei 5 mW.
3B
Hoch, die Strahlung
Maximale Leistung bei
kann auch bei einer kur- 0,5 W.
zen Exposition Augenschäden verursachen.
4
Kritisch, eine direkte
Laser ausserhalb der
oder reflektierte StrahKlassen 1 bis 3B, keine
lung ist für die Haut und Leistungsbegrenzung.
die Augen sehr gefährlich.
2
Laser für
therapeutische
Zwecke
Weitere Gefahren
§
§
§
Mit Ausnahme von Laserdioden funktionieren alle Laser unter Hochspannung. Es bestehen
somit elektrische Risiken, vor allem bei unsachgemässer Handhabung des Geräts.
Durch das Auftreffen leistungsstarker Laserstrahlen (>0,5 W, Klasse 4) auf gewissen Materialien können toxische Substanzen freigesetzt werden.
Teflonbeschichtete Materialien dürfen nicht in der Nähe von Lasern verwendet werden, da
sie die extrem ätzende und toxische Flusssäure freisetzen können.
Bei der Behandlung biologischer Gewebe mittels Lasern entsteht Rauch, der aus festen und
gasförmigen Partikeln besteht. Dieser Rauch kann sich kurzfristig auf die Gesundheit auswirken (Reizung der Atemwege, Schwindelanfälle usw.). Die langfristigen Folgen dieses
Rauchs auf die Gesundheit sind nicht bekannt. Dennoch konnte das Vorhandensein von toxischen Substanzen, lebensfähigen Sporen, Krebszellen und viraler DNA nachgewiesen
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
werden. Der Rauch kann somit toxische und biologische Risiken beinhalten, obwohl letztere nicht klar definiert sind.
Folgende Substanzen konnten in Rauchen, die bei der Behandlung biologischer Gewebe
entstehen, nachgewiesen werden: Benzol, Formaldehyde, Acrolein, Aldehyde, polycyclische Kohlenwasserstoffe.
§
Das Auftreffen leistungsstarker Laserstrahlen (>0,5 W) auf gewissen Materialien kann zu
Bränden führen. Obwohl es relativ selten zu Brennprozessen kommt, kann ein Brandherd
entstehen, wenn der gebündelte Strahl mit besonders brennbaren Materialien in Kontakt
kommt, wenn das Vorhandensein brennbarer Gase (Sauerstoff, Lachgas) das Entzünden
einer Flamme erleichtert oder wenn ein konvexer Gegenstand den Lichtstrahl auf ein
brennbares Material konzentriert.
Einige Elemente, die beim Einsatz medizinischer Laser vorhanden sind, können Feuer fangen: Darmgase, Haare, mit Alkohol oder Aceton behandelte Haut, Papier, Operationstücher, Instrumente aus Gummi, ölhaltige Gleitmittel, Handschuhe usw.
Allgemeine Weisungen
Bestellung / Entsorgung
Für die Laser gelten dieselben Bestell- und Entsorgungsvorschriften wie für die anderen wissenschaftlichen und medizinischen Ausrüstungen.
Wie die anderen Medizinprodukte auch, sind Laser für den medizinischen Gebrauch der Medizinprodukteverordnung (MepV) unterstellt und müssen demzufolge gewissen Anforderungen
entsprechen, z.B. jenen, die in der EG-MP-Richtlinie 93/42/EWG festgelegt sind.
Es ist namentlich sinnvoll sich zu versichern, dass die Laser mit einer Markierung, einer Konformitätserklärung sowie einem Merkblatt (Bedienung, nicht konforme Anwendungen, Vorsichtsmassnahmen) versehen sind und dass sie angemessen gewartet werden.
Beim Kauf des Materials empfiehlt es sich sehr sich zu vergewissern, dass der Laser den europäischen Normen entspricht (EG-Kennzeichnung), was ein angemessenes Sicherheitsniveau
garantiert.
Schulung / Information
Der gesamte Benutzerkreis muss vorgängig über die Gefahren im Zusammenhang mit Laserstrahlen informiert und über die geeigneten Sicherheitsmassnahmen instruiert werden.
Nutzung
Kennzeichnung
§
Lasereinrichtungen mit zugänglicher Strahlung müssen gekennzeichnet sein. Die Kennzeichnung umfasst im Minimum:
O ein Laserwarnzeichen
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
O ein Klassenhinweiszeichen mit klassenbezogenem Warntext
O ein Laserdatenschild sowie ein Typenschild
Allgemeine Sicherheitsmassnahmen
Im Folgenden eine Zusammenfassung der allgemeinen Sicherheitsmassnahmen im Zusammenhang mit den einzelnen Lasertypen:
Sicherheitsmassnahmen
Klasse Organisatorische Massnahmen
1
2
- Nicht direkt in den Lichtstrahl blicken.
- Strahl nicht absichtlich auf Personen richten.
3A Zusätzlich zu den oben stehenden Vorsichtsmassnahmen:
- Laser nicht in Augenhöhe laufen lassen.
- Personen warnen, die in unmittelbarer Nähe mit
optischen Instrumenten arbeiten.
- Handhabung des Lasers durch Dritte verhindern.
3B+4 Zusätzlich zu den oben stehenden Vorsichtsmassnahmen:
- Benutzung nur in einer kontrollierten Zone möglich (speziell dafür vorgesehene Zone mit besonderen Sicherheitsmassnahmen).
- Der Zugang zur besagten Zone muss kontrolliert
werden.
- Die Einschaltung des Lasers ist möglich, sobald
(1) alle in der Zone anwesenden Personen eine
geeignete Schutzausrüstung tragen und (2) kein
unbefugter Dritter in die Zone eindringen kann.
Technische Massnahmen
-
- Sicherheitsmarkierung
- Keine
reflektierenden
Gegenstände
in
der
Strahlungszone.
- Mögliche Längen und
Richtungen des Laserstrahls soweit möglich
begrenzen.
- Nicht zulässige Strahlungen (zulässige Grenzwerte) dürfen niemanden erreichen.
- Das Tragen von Schutzbrillen ist zwingend.
Kontrollzonen
In geschlossenen Räumen (z.B. in Laboratorien, Werkstätten, Ateliers, Operationssälen usw.)
hängt das Laserrisiko vom Verlauf des Laserstrahls innerhalb des Raums sowie von den entsprechenden Reflektierungs- und Verbreitungsmöglichkeiten ab. Wenn bei einer Exposition die
zulässigen Normen potenziell überstiegen werden können, müssen die Risiken im Zusammenhang mit den Laserstrahlen in einer kontrollierten Zone eingegrenzt werden. Für diese Zone
gelten folgende Vorsichtsmassnahmen:
O Klare Erkennung und Markierung der Zone (einheitliche Piktogramme).
O Der Zugang zur Zone ist auf Personen beschränkt, die befugt und mit geeignetem Schutz
versehen sind.
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13
Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
O Die durch das Reflektieren des Strahls bedingten Risiken können durch eine gute Innenbeleuchtung abgeschwächt werden, die die Pupillen zusammenzieht, sowie durch eine nicht
reflektierende Wandbekleidung, durch die Eliminierung jeglicher reflektierender Gegenstände oder Oberflächen (vernickelte oder verchromte Teile und Instrumente, Scheiben,
Spiegel, flüssige Oberflächen usw.).
O Die Strecke des Laserstrahls muss soweit möglich mit einem Schutzmantel versehen sein.
Ist dies nicht der Fall, muss er oberhalb oder weit unterhalb der Augenhöhe liegen. Die
Strahlbahn muss durch absorbierende Schirme hinter dem Ziel begrenzt sein. Während der
Laseremission müssen die Quelle und die reflektierenden Systeme so immobilisiert sein,
dass es nicht zu einem unerwarteten Scannen des Raumes durch den Laserstrahl kommen
kann.
O Die effektive Emission der Laserstrahlung muss im Raum sofort erkennbar sein, entweder
durch ein Tonsignal oder durch eine Kontrolllampe. Zur Zone haben nur Personen Zugang,
deren Anwesenheit erforderlich ist. Für sie ist das Tragen von Laserschutzbrillen zwingend.
O Es empfiehlt sich, dass eine Person, die auf dem Gebiet der Laserrisiken gut ausgebildet
ist, sich während der Behandlung versichert, dass die im Laserbenutzungsprotokoll vorgeschriebenen Sicherheitsregeln eingehalten und befolgt werden.
Tragen von Laserschutzbrillen
Die in den Apparaturen integrierten technischen Massnahmen (Verschlusskappen, Dämpfer,
Sicherheitsschalter usw.) erlauben es, das Expositionsrisiko wesentlich zu verringern. Dennoch
besteht eine Restgefahr, dass die Augen unabsichtlich oder aufgrund einer Reflektion von einem Laserstrahl getroffen werden können. Aus diesem Grund müssen zwingend Schutzbrillen
getragen werden, wenn Laser der Klassen 3B und 4 zum Einsatz kommen.
Es gibt keine Schutzbrillen, die für alle Arten von Laserstrahlen geeignet sind. Es müssen Filter
verwendet werden, die der Wellenlänge und der Leistung des verwendeten Lasers entsprechen.
Die Filterkapazität wird durch die optische Dichte (OD) (Mass für die Abschwächung einer
Strahlung) ausgedrückt. Um eine ausreichende Sichtbarkeit zu gewährleisten, braucht es jedoch
einen möglichst hohen Transmissionsgrad (Anteil der durchgelassenen Strahlung). Die beste
Schutzbrille zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei einer sicheren optischen Dichte den besten
Transmissionsgrad hat.
Die Schutzgläser können reflektierend oder absorbierend sein. Reflektierende Gläser haben
eine gute Sichtbarkeit für den Benutzer, sie beinhalten aber auch einige Nebengefahrrisiken. So
kann beispielsweise ein Kratzer auf der reflektierenden Oberfläche die Schutzwirksamkeit
drastisch reduzieren. Ausserdem kann ein auf den Schutzgläsern reflektierter Strahl für die umstehenden Personen oder Materialien gefährlich sein.
Es empfiehlt sich sehr, Laserschutzbrillen zu tragen, die mit dem EG-Kennzeichen versehen
sind, mit dem bescheinigt wird, dass sie den wesentlichen Sicherheitsanforderungen der Richtlinie 89/686/EWG für persönliche Schutzausrüstungen entsprechen. Diese Ausrüstungen sollten mit einem Kennzeichen versehen sein, auf dem insbesondere der Spektralbereich sowie die
Laserklasse angegeben sind.
Prävention elektrischer Risiken
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Lasergeräte dürfen nur durch qualifiziertes Personal geöffnet werden. Es besteht ein Stromschlagrisiko, und zwar auch dann, wenn das Gerät nicht ans Stromnetz angeschlossen ist. Einige Laser sind mit DC-Hochvoltkondensatoren ausgerüstet, die nach dem Ausschalten noch sehr
lange geladen bleiben.
Schutz der Haut
Wenn die Möglichkeit besteht, dass die Hände in einen ungeschützten Laserbereich gelangen,
ist es notwendig, feuerbeständige Handschuhe zu tragen. Dieser Schutz reicht für Strahlen von
einigen Watt bis zu mehreren Dutzend Watt. Bei höheren Leistungen muss die Bestrahlung vor
einer Intervention abgeschwächt werden. Lichtreflektierende Handschuhe sind untersagt.
Besondere Weisungen
Gebrauch medizinischer Laserstrahlen
Schutz vor Rauch
Aufgrund der Schädlichkeit und der allfälligen biologischen Risiken des Rauchs, der beim Einsatz von medizinischen Lasern entsteht, empfiehlt es sich sehr, entsprechende Schutzmassnahmen zu treffen. Dabei hat ein lokales Absaugen des Rauchs möglichst an der Quelle gegenüber
dem Gebrauch von Schutzmasken Vorrang.
Der Gebrauch eines lokalen Absaugrohrs erfordert das Vorhandensein einer Partikelfilters, da
sich der Rauch andernfalls setzen/kondensieren und die Leitung verstopfen kann.
Handschuhe, Kittel und OP-Hauben schützen die Haut gut vor Laserrauch und Gewebeüberresten.
Bei der Laserbehandlung nicht infizierter Gewebe (z.B. durch das Human Papilloma Virus
HPV), reicht das Tragen der üblichen OP-Schutzbrillen und OP-Schutzkleidungen aus. Im Falle einer Virusläsion muss alles Material, das sich im Raum befindet, dekontaminiert werden. Es
empfiehlt sich, Einweg-Schutzkittel zu benutzen.
Brandverhütung
Einige technische und organisatorische Massnahmen erlauben es, die Brandrisiken im medizinischen Bereich zu begrenzen:
§
§
§
§
Das Pflegeteam ist über das Vorgehen bei einem Brand informiert.
Die genaue Ausrichtung des Laserstrahls muss jederzeit unter Kontrolle sein.
Räume und Ausrüstung müssen kontrolliert werden, um zu erkennen, ob eventuell reflektierende Oberflächen vorhanden sind.
Die warmen Teile der Apparatur dürfen im Betriebs- oder Standby-Modus nicht mit brennbaren Materialien in Kontakt kommen.
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
§
§
§
§
Ein Becken mit steriler Lösung sollte in der Nähe sein, um kleine Brandherde in Patientennähe löschen zu können.
Beim Gebrauch chirurgischer Laser (insbesondere bei CO2-Lasern) muss das Operationsfeld befeuchtet sein.
Bei der gleichzeitigen Verwendung von Trachealsonden und Lasern bedarf es besonderer
Vorsichtsmassnahmen. Gummi- oder Plastikschläuche können in Gegenwart von Sauerstoff zu brennen anfangen.
Wenn der Stromkreis nicht unterbrochen werden kann, ist ein Halon- oder CO2Feuerlöscher zu verwenden, um einen beginnenden Brand zu löschen (Hochspannung des
Lasers).
Quellen
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SUVA. Grenzwerte am Arbeitsplatz. MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen. Richtlinie Nr. 1903.d, 2005.
SUVA. Achtung, Laserstrahl. Informationsblatt Nr. 66049.d
EN 60825-1. Sicherheit von Laser-Einrichtungen.
W. Charney. Handbook of Modern Hospital Safety. 1. Aufl., Washington, 1999.
Nützliche Links
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US-Laserinstitut: http://www.laserinstitute.org/
Société française des lasers médicaux: http://www.univ-lille2.fr/sflm/
Lasersicherheit, Universität Berkeley: http://radsafe.berkeley.edu
Lasersicherheit, Universität Illinois: http://www.ehs.uiuc.edu/~rad/laser/
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Anhänge
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Lichtstrahlen, Augenkontakt
Das Eindringen der Strahlen ins Auge hängt
weitgehend von der Wellenlänge der Strahlen ab.
Die Strahlen im sichtbaren und nahen Infrarot-Bereich (400-1400 nm) sind besonders
gefährlich, da sie sich auf der Netzhaut bündeln.
Eindringen von sichtbarem Licht und naher
Infrarotbereich (400-1400 nm)
Eindringen von mittlerem und weitem Infrarotlicht (1400 nm – 1 mm) und von mittleren
UV-Strahlen (180-315 nm)
Eindringen von nahem UV-Licht (315-390
nm)
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Laserstrahlen, zulässige Werte
Im Folgenden sind die Grenzwerte einiger üblicher Laser aufgelistet. Die maximalen Bestrahlungsdosen, denen man ohne unmittelbare oder langfristige Schädigung ausgesetzt sein kann,
sind in der Norm 825 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (CEI) aufgeführt. Da
diese Tabellen relativ schwierig zu konsultieren sind, wird im Allgemeinen die Laserklasse als
Referenz verwendet, um die zu treffenden Präventivmassnahmen zu ermitteln.
Expositionsgrenzewerte einiger gebräuchlicher Laser:
Lasertyp
Argon-Fluorid-Laser
Xenon-Chlorid-Laser
Argon-Ion-Laser
Copper-Vapour-Laser
Helium-Neon-Laser
Gold-Vapour-Laser
Kryptonionenlaser
Neodymium-YAG-Laser
Carbon-Dioxid-Laser
Hauptwellenlänge
193 nm
308 nm
488/514,5 nm
510/578 nm
632,8 nm
628 nm
568/647 nm
1064 nm
1334 nm
10–6 mm
Expositionsgrenzwerte
3,0 mJ/cm2 während 8 Std.
40 mJ/cm2 während 8 Std.
3,2 mW/cm2 für 0,1 s
2,5 mW/cm2 für 0,25 s
1,8 mW/cm2 für 10 s
1,0 mW/cm2 für 10 s
1,0 mW/cm2 für 10 s
5,0 mJ/cm2 für 1 ns - 50 ms
keine Grenze für t <1 ns,
5 mW/cm2 für 10 s
100 mW/cm2 für 10 s
Quelle: ANSI Standard Z-136.1(1993); ACGIH TLVs (1995) and Duchene, Lakey and Repacholi (1991).
Die Grenzwerte in W/cm2 können in mJ/cm2 konvertiert werden, indem der Grenzwert mit der
Expositionsdauer (in Sekunden) multipliziert wird.
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Kapitel 6: Nichtionisierende Strahlen
Laserstrahlen, Kennzeichnungen
Beispiel für Laserkennzeichnungen (Quelle: SUVA Informationsblatt Nr. 66049.d)
Laserwarnzeichen
Laserdatenschild
Klassenhinweiszeichen
Typenschild
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