Оптическое излучение и его влияние на организм человека

Режим свободной  генерации обеспечивают длительность импульса от 10 мкс до 1-2 мс. В режиме модулированной добротности энергия лазера выделяется за очень короткий промежуток времени порядка 100 нс и менее, в связи с чем мощность импульса может составлять сотни мегаватт.

Наконец режим  синхронизации мод обеспечивает выделение энергии лазера за время, исчисляющееся пикосекундами (10-12 с) (1).

Импульсные  лазеры, работающие в режиме свободной  генерации и модулированной добротности, давно нашли свое применение в  технике и медицине. В последнее  время врачи-офтальмологи проявляют  значительный интерес к лазерам, работающим в режиме синхронизации мод, хотя они применяются пока преимущественно в научных исследованиях.

Лазерное излучение  представляет для органа зрения значительно  большую опасность, чем все известные  источники некогерентного света, так  как оно способно вызвать его  повреждение за значительно более короткий промежуток времени, чем тот, который необходим для срабатывания физиологических защитных механизмов.

Уже вскоре после  появления лазеров были опубликованы сообщения о случайных повреждениях глаз их излучениями. Анализ этих сообщений показал, что повреждения имели место с равной частотой от воздействия как прямого, так и отраженного от различных поверхностей пучка света.

Лазерное излучение  пропускается оболочками глазного яблока и поглощается ими по тем же законам, что и некогерентное и не вызывает в тканях каких-либо специфических эффектов. Как и некогерентное излучение, в зависимости от длины волны оно может быть причиной возникновения различных видов повреждения глаз. Так, в частности, видимая область оптического спектра может вызывать фотохимическое повреждение сетчатки голубым светом, термический ожог сетчатки и собственно сосудистой оболочки и термический ожог радужки.

Для оценки степени  опасности для глаз излучения  того или иного лазера необходимо знать минимальную мощность или энергию излучения, достаточную для появления порогового повреждения. За пороговое принимают минимальное повреждение оболочек глаза, которое может быть зарегистрировано визуально непосредственно после воздействия или спустя некоторое время после него (как правило, не более суток).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дезинфекция с помощью оптического излучения

 Стерилизация

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в  лаборатории

 Ультрафиолетовые  лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха  и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86% излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (т.е. эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако кварцевое стекло, ранее используемое для изготовления колбы лампы, также как и другие природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ. Степень дезинфекции зависит от дозы, которая равна произведению интенсивности на время. Излучение "ненужных" для дезинфекции длин волн приводит к тому, что для облучения объекта необходимой дозой УФ лампе требуется большее количество времени, а следовательно снижается КПД устройства. Вот почему в настоящее время на замену морально устаревших кварцевых бактерицидных ламп, которые имели сравнительно низкий КПД по причине низкой пропускной способности, а также из-за того, что излучали весь спектр УФ при необходимой длине волны равной исключительно 254 нм, приходят УФ лампы нового поколения, в которых с внутренней стороны стекла нанесено покрытие, разработанное с применением нано-технологий, позволяющее увеличить пропускную способность стекла только для УФ волн с длиной равной 254 нм. Это позволяет в разы уменьшить энергопотребление УФ лампами и увеличить их эффективность.

 Бактерицидное  УФ излучение на этих длинах  волн вызывает димеризацию тимина  в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.

 Ультрафиолетовая  обработка воды, воздуха и поверхности  не обладает пролонгированным  эффектом. Достоинство данной особенности  заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь задолго после использования на очистных сооружениях.

 Дезинфекция  питьевой воды

 Метод дезинфекции  с использованием УФ-излучения  доказал свою эффективность при  дезактивации переносимых водой  болезнетворных микроорганизмов  и вирусов без ухудшения вкуса  и запаха воды и без внесения  в воду нежелательных побочных продуктов. Такой метод дезинфекции завоевывает популярность в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам дезинфекции, таким как хлор, из-за своей безопасности, экономичности и эффективности.

 Принцип  действия УФ-излучения — УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ- излучением определенной интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определенного периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, т. к. они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение, имеющее бактерицидную длину волны 254 нм или близкую длину волны, проникает сквозь стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК, называемой генетической цепочкой микроорганизма, в результате чего процесс воспроизводства микроорганизма прекращается.

 На сегодняшний  день ультрафиолет - это самый  эффективный и безопасный способ  обеззараживания воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Исключительная  важность проблемы повреждающего действия видимого света на зрение человека очевидна. Изучение условий, в которых  видимый свет относительно умеренной  интенсивности способен вызывать дегенеративные изменения в глазу человека и  животных, а также исследование механизмов повреждающего действия света чрезвычайно важны в связи с тем, что в клинике и на производстве нередко возникают ситуации с потенциальной возможностью развития фотодегенераций. По той же причине особое значение приобретает поиск препаратов, способных ослабить повреждающее действие света и ускорить период восстановления после него.

 Также, необходимо  разработать новые стандарты  безопасности для офтальмологических  приборов, широко используемых для  диагностики и лечения глазных  заболеваний. Необходимо пересмотреть некоторые светотехнические нормы для здоровых людей, профессиональная деятельность которых связана или с длительной работой при повышенной освещенности, или с интенсивными вспышками света. Совершенно необходимо продолжить и углубить исследования механизмов фотоповреждения сетчатки и других структур глаза.

Для прогноза степени  повреждения тканей световым излучением необходимо построить термальные математические модели повреждений, в том числе  и для оболочек глаза. При создании таких моделей нужно учесть характер распределения световой энергии в формируемом данной оптической системой пучке и абсорбционные характеристики облучаемой биологической ткани.

Насущной является задача изыскания средств защиты здорового и, особенно, больного или предрасположенного к заболеванию глаза от светового повреждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Преображенский  П.В., Шостак В.И., Балашевич Л.И.  Световые повреждения глаз. - Л.: Медицина, 1986, - 200с.

2. Красновский  А.А. Механизм образования и роль синглетного кислорода в фотобиологических процессах - В кн. Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. - М.: Наука, 1988, - 23-37с.

3. Черницкий  Е.А., Воробей А.В. Фотосенсибилизированные  повреждения биологических мембран - В кн. Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. - М.: Наука, 1988, - 102-131с.

4. Островский  М.А., Федорович И.Б. Механизмы  повреждающего действия света  на фоторецепторы сетчатки глаза. - Физиология человека, 1982, т. 8, N 4, - 572-577с.

5. Популярная медицинская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1965, 1040с.

6. Интернет портал wikipedia и Medic.ru