libro laser iv capitulo 4 normas laser clasificacion seleccion equipo

7/23/2019 Libro Laser IV Capitulo 4 Normas Laser Clasificacion Seleccion Equipo

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CAPTULO CUARTO

Normas Lser y Clasificaciones

Seleccin de un EquipoDr. Hilario Robledo

Entre las preguntas ms frecuentes en la industria del lser es el de las diferencias entrelas distintas normas lser y clasificaciones. En un esfuerzo para proporcionar un poco de claridadsobre el tema, se presenta la siguiente:

ANSI

El Instituto Americano de Estndares Nacionales (ANSI - American National StandardsInstitute) es una organizacin de voluntarios que participan en los comits de expertos paraestablecer las normas de consenso de la industria en diversos campos. El Comit ANSI Z136 hapublicado o tiene en ase de desarrollo siete normas especficas para el campo de lser.

La versin actual de la principal ANSI Z136.1 Estndar (Z136.1-2000) asigna los lseres

en una de cuatro clases de riesgos generales (1, 2, 3a, 3b y 4) en uncin de su potencial paracausar dao biolgico. La clasificacin est determinada por los clculos basados en el tiempo deexposicin, el lser de longitud de onda y la potencia media de los lseres de onda continua o repe-titiva de pulso y la energa total por pulso de los lseres pulsados .

Estos clculos se utilizan para determinar un actor definido como el lmite de emisinaccesible , o AEL (Accessible Emission Limit) que es el producto matemtico del lmite mximode exposicin permisible (MPE - Maximum Permissible Exposure limit) dado en el estndary un actor de superficie calculado a partir del trmino definido denominado Limitacin de laAbertura (LA - Limitation Aperture) . Esto es: AEL = MPE x rea de LA.

Las aperturas limitantes son dependientes de actores tales como la longitud de ondalser y se basan en actores sicos como el tamao de la pupila completamente dilatada (7 mm)y haz de puntos calientes (1 mm).

Para la mayora de las exposiciones a la piel y la exposicin a IR a los ojos que dura msde 10 segundos, el movimiento involuntario de los ojos y el cuerpo, as como la conduccinde calor tendr un promedio de un perfil de irradiancia sobre una superficie de unos 10 mm2,incluso si parte del cuerpo irradiado se mantiene todava intencionalmente. Esto equivale a untamao de alrededor de 3,5 mm.

Especialmente en el inrarrojo cercano (longitudes de onda comprendidas entre los 700-1400 nm), la radiacin lser penetra proundamente en la piel y debido a la dispersin , el perfil


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Producto lser Clase Ise refiere a cualquier producto lser que no permite el acceso humanodurante la operacin a niveles de radiacin lser por encima de los lmites de emisin accesiblecomo se definen en la abla I del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10. Los dispositivos lser de Cla-se I de la radiacin lser no se consideran peligrosos.

Producto lser Clase II, todo producto lser en el que se permite el acceso humano duranteel uncionamiento a niveles de radiacin lser visible por encima de los lmites de emisin ac-cesible contenidas en la abla II-A del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10, pero no se permite elacceso humano durante su uncionamiento a niveles de radiacin lser en exceso de los lmitesde emisin accesible que figuran en el cuadro II del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10. Los dis-positivos de Clase II de radiacin lser se consideran que son un peligro para la vista con unaexposicin crnica.

Producto lser Clase IIIa, todo producto lser en el que se permite el acceso humano duran-te el uncionamiento a niveles de radiacin lser visible por encima de los lmites de emisin

accesible contenidas en la abla II-A del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10, pero no se permiteel acceso humano durante su uncionamiento a niveles de radiacin lser con un exceso de loslmites de emisin accesible que figuran en el cuadro II del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10. Losdispositivos de Clase II de radiacin lser se consideran que son un peligro para la vista con unaexposicin crnica.

Producto lser Clase IIIb, significa cualquier producto lser en el que se permite el accesohumano durante su uncionamiento a niveles de radiacin lser con un exceso de los lmitesde emisin accesible de la abla III-A, pero no permite el acceso humano durante su unciona-miento a niveles de radiacin lser con un exceso de los lmites de emisin accesible contenidasen abla III-B del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10. Niveles de Clase IIIb de la radiacin lserse consideran como un riesgo agudo para la piel y para los ojos si existe radiacin directa . Losproductos lser de Clase IIIb pueden tener paneles desmontables que, cuando se desplazan, per-mitir el acceso a los niveles de radiacin lser que van desde la clase II a clase IV.

Producto lser Clase IIIb, significa cualquier lser en el que se permite el acceso humanodurante su uncionamiento a niveles de radiacin lser por encima de los lmites de emisinaccesible que figuran en el cuadro III-B del 21 CFR, Seccin J, Parte 1040.10. Los niveles deradiacin de los lseres de clase IV estn considerados como un riesgo agudo para la piel y paralos ojos por la radiacin directa y difusa. Los productos lser de clase IV pueden tener panelesdesmontables que, cuando se desplazan, permitir el acceso a los niveles de radiacin lser que

van desde la clase II a clase IV.

Se debe tener en cuenta que el estndar de la norma FDA/CDRH LPP est en proceso derevisin y se propone la adopcin del esquema de clasificacin Norma IEC (International Electro-technical Commission - Comisin Electrotcnica Internacional), que se describe a continuacin.

OSHA

Dentro del Departamento de rabajo es la Administracin de Salud y Seguridad Ocupa-

cional (OSHA), que es responsable de asegurar un lugar de trabajo seguro, aqu en Espaa ahoracontemplada y exigible por la Prevencin de Riesgos Laborales (Identificacin de peligros y eva-luacin de riesgos laborales). En la actualidad, OSHA no tiene una norma global de seguridad


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en esa categora no M, es decir, no puede ser de Clase 1 o Clase 2. Sin embargo, puede estar enla categora de clase-M cuando la potencia o energa medida con una abertura de 7 mm a unadistancia de 10 cm de la uente aparente est por debajo de la AEL. La condicin de medicin deapertura de 7 mm a una distancia de 10 cm de la uente aparente se asegura de que la exposicindel ojo humano a la radiacin de un producto de Clase-M est por debajo de la MPE permitida

para el ojo, es decir, mientras que no se utilice ningn instrumento ptico, los lseres de Clase1M son tan seguros como los de la clase 1 (Clase 2 y tan seguros como los de la Clase 2M).

A medida que el error mximo potencialmente permitido se puede exceder considera-blemente para las Clases 1M y 2M cuando la exposicin se produce con instrumentos pticos,la potencia o la energa mxima se recogieron con instrumentos pticos (es decir, la potencia oenerga como tal se mide bajo la Condicin 1 y 2) se limita a la de AEL Clase 3B. En consecuen-cia, en trminos de la potencia de un producto cuando se mide con una gran apertura (5 cm a 2m) o a una distancia estrecha (de 7 mm a 14 mm), esta potencia puede ser ms grande para unproducto lser de la clase 1M o 2M potencia que se deja para la clase 3R, por ejemplo, para un

producto lser de HeNe ( 632,8 nm ) con un haz colimado de 10 mW con un dimetro de 4 cm(1/e puntos) en la abertura de salida y 5 cm a una distancia de 2 m del lser, la potencia medidaa travs de una pupila de 7 mm ser de aproximadamente 0,3 mW, por lo tanto, el producto se-ra asignado a la Clase 1M (AEL para la clase 1M es de 0,39 mW para una uente puntual ), sinembargo, cuando se mide con unos 5 cm abertura, todos los de 10 mW estaran recogidos y lapotencia medida podra exceder el AEL para la Clase 3R . El producto se clasifica como Clase 1M, ya que el AEL es menor y no se supera. La irradiancia es al menos un actor de 3 por debajodel AEL para 0,25 segundos y la duracin de la exposicin est tambin por debajo del AEL(Accessible Emission Limit) permitido para una duracin de exposicin mayor de 10 segundos .

El concepto esbozado aqu acilita una gestin prctica de riesgo y tambin hace que laconfiguracin de las restricciones a la utilizacin de una determinada categora de productosms simples y ms flexibles. Por ejemplo, cuando la exposicin con instrumentos pticos espoco probable, el uso de la clase 1M y clase 2M se representa con un pequeo riesgo de lesinde orma correspondiente. Para el uso prctico de la categora de Clase-M en trminos de con-troles de usuario y restricciones es importante para definir el que una de las dos condiciones demedicin no se ha cumplido, es decir, si el AEL se super para la medicin de la Condicin, loscontroles de usuario deben ser considerados cuando se prev que se puede producir la expo-sicin a travs de instrumentos pticos. Generalmente, los rayos lser colimados con un grandimetro estn en esa categora y un ejemplo podra ser el uso de un telmetro en un campo deentrenamiento militar donde se puede prever razonablemente que se produce una exposicin

con unos prismticos grandes.

A modo de comparacin, el uso de un medidor de velocidad de lser de clase 1M cuan-do se utiliza para el control del trfico, donde es poco probable la exposicin con prismticos,podra ser aceptable en trminos de riesgo asociado, es decir, la probabilidad de lesin. Por otrolado, cuando un producto se asigna a la categora de clase M, ya que no cumplen la condicin 2,por lo general es seguro estar expuesto a la radiacin desde el producto a travs de unos prism-ticos o telescopios, mientras que una exposicin con una lupa o lupa aumentara el peligro. Unejemplo para la categora general de productos que podran allar la Condicin 2 son las uentesde lser dierentes basadas en fibras pticas y LEDs.

Las partes de las clases M es un extracto de la revisin de temas actuales en la seguri-dad del lser por Karl Schulmeister, Austrian Research Centers Seibersdor.


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RADIACIN LSER

CARACTERSTICAS DE LA RADIACIN LSER


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CLASIFICACIN DE LOS LSERES II

CLASIFICACIN DE LOS LSERES III


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RIESGOS BIOLGICOS INDIRECTOS

RIESGOS BIOLGICOS INDIRECTOS II


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miles de voltios, entonces la orma de la onda del tiempo de la energa de salida radiante dellser es multiexponencial en su orma, con un rente escarpado que se eleva rpidamente aun pico alto, seguido de una cola que decrece de manera lenta cuya duracin es tal que puedeno alcanzar cero hasta que comience el pulso siguiente. El valor de pico de dicho pulso estarentre 5 y 10 veces de la energa media en el modo de onda contnua para el mismo lser si los

otros actores son los mismos. Si la uente de alimentacin entrega radiorecuencia en corrientealterna, la orma de la onda del tiempo de los pulsos de energa de salida desde el lser puedenaproximarse a una orma rectangular, lo que es mucho ms eficiente para le entrega de energadentro de un duracin de pulso dada y permite que el tejido impactado pueda enriarse mejordurante los relativamente largos periodos de energa cero.

La ultrapulsacin requiere una uente de alimentacin de radiorecuencia (r..) y pro-duce pulsos que son aproximadamente rectangulares en su orma en el tiempo. Se dierencia dela superpulsacin, ya sea mediante pulsos exponenciales o pulsos rectangulares, en su capaci-dad para entregar una energa mxima alta en cada pulso y por tanto una energa media alta

en el pulso. La figura que se muestra a continucacin, representa una comparacin de la ormade la onda de pulso entre un lser tpico d.c. excitado de CO2superpulsado con un pulso de la

misma duracin y potencia de pico de un lser Coherent UltraPulse. Las esquinas en el vrticey en el ondo del UltraPulse se han dibujado angulados, por simplicidad. En realidad son algoredondeados. Debe observarse que el rea bajo el orma de la onda del pulso es proporcional ala energa entregada por el pulso y que es mucho ms alta para el ultrapulso que para el super-pulso si el pico de energa en vatios es el mismo en cada caso. Incluso si en este caso la orma delsuperpulso uese rectangular, su energa media en vatios, entregada por la mayora de los lseresestimulados mediante r.., sera menor que el ultrapulsado que tiene un lmite superior de 500

vatios en el diseo que ue realizado por Coherent.

La capacidad del lser de Coherent UltraPulse para entregar energa mucho ms altapor pulso es el resultado se su nico diseo patentado que utiliza estimulacin por radiore-cuencia de un par de planos, placas metlicas rectangulares, paralelas, separadas por una dis-tancia ms corta que su diemnsin lineal ms pequea, montadas en un tubo metlico selladocon una lente especialmente diseada que est rgidamente adherida al tubo en su salida final. Eltubo se llena con una mezcla de nitrgeno, dixido de carbono y helio en las proporciones ade-cuadas y sellado para prevenir ugas. La composicin y la presin del gas son secretos propiedadde Coherent. La lente convierte el plano transverso inherentemente rectangular del haz a unaorma circular.

El diseo descrito es una adaptacin mdica del lser de CO2industrial Diamond deCoherent para cortar metales y otros materiales. Ha sido capaz de entregar ms de 500 milijuliosen un pulso con una duracin de un milisegundo. Sobre un dimetro ocal eficaz de 3 mm, elhaz del UltraPulse puede producir una fluencia media mxima por pulso de 6.11 julios/cm2yuna fluencia correspondiente en el eje de 14.2 julios/cm2. Con un ndice de repeticin de pulsode ms de 200 por segundo, puede entregar una energa media de 100 vatios (60 vatios, actorexponencia de 4 = a 240 vatios) en operaciones ultrapulsadas contnuas con un actor duty (ciclode trabajo) de un 20%. Hasta la echa, ningn otro abricante de lseres quirrgicos de CO

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hecho un producto con una ejecucin semejante.

La dierencia significante entre la ablacin de la epidermis o del tejido mediante un pulsosimple en modo meseta y por un lser en modo gausiano, es que el ltimo produce un crtercon una proundidad no uniorme. El espesor de de la zona de necrosis trmica inevitable es


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