Casi pratici di calcolo dei DPI. Vincenzo Salamone A.O.U. Policlinico-V. Emanuele Catania

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1 Casi pratici di calcolo dei DPI Vincenzo Salamone A.O.U. Policlinico-V. Emanuele Catania

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3 Cause degli incidenti: Occhiali protettivi non utilizzati (anche se disponibili) Uso di occhiali non adatti o difettosi Malfunzionamento/incorretto uso dello strumentario

4 Per DPI (Dispositivo di Protezione Individuale) s intende qualsiasi attrezzatura destinata ad essere indossata e tenuta dal lavoratore allo scopo di proteggerlo contro uno o più rischi suscettibili di minacciarne la sicurezza o la salute durante il lavoro, nonché ogni complemento o accessorio destinato a tale scopo.

5 I DPI devono essere impiegati quando i rischi non possono essere evitati o sufficientemente ridotti da misure tecniche di prevenzione, da mezzi di protezione collettiva, da misure, metodi o procedimenti di riorganizzazione del lavoro.

6 I DPI devono essere conformi alle norme di cui al d.lgs. 475/92 e s.m.i. I DPI, in particolare, devono: essere adeguati ai rischi da prevenire, senza comportare di per sé un rischio maggiore; tenere conto delle esigenze ergonomiche o di salute del lavoratore.

7 Il datore di lavoro, ai fini della scelta dei DPI: effettua l analisi e la valutazione dei rischi che non possono essere evitati con altri mezzi; ne individua le necessarie caratteristiche. Il datore di lavoro individua le condizioni in cui un DPI deve essere usato in funzione: dell entità di rischio; della frequenza dell esposizione al rischio; delle prestazioni dei DPI.

8 Il datore di lavoro: mantiene in efficienza i DPI; provvede che i DPI siano utilizzati soltanto per gli usi previsti e conformemente alle informazioni del Fabbricante; fornisce informazioni e istruzioni comprensibili per i lavoratori

9 I lavoratori utilizzano i DPI messi a loro disposizione conformemente all informazione e alla formazione ricevute e all addestramento eventualmente organizzato ed espletato. I lavoratori: provvedono alla cura dei DPI messi a loro disposizione; non vi apportano modifiche di propria iniziativa. I lavoratori segnalano immediatamente al datore di lavoro o al dirigente o al preposto qualsiasi difetto o inconveniente da essi rilevato nei DPI messi a loro disposizione.

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11 Utilizzando ottiche di osservazione come endoscopi, microscopi, laparoscopi, colposcopi, lampade a fessura ed altri dispositivi ottici, gli utilizzatori devono avere un filtro o uno schermo adeguato che riduca il rischio di radiazione riflessa attraverso il canale di visione.

12 L uso di un video-endoscopio può eliminare il problema della radiazione riflessa nelle ottiche di osservazione; è comunque consigliabile che tutte le persone presenti indossino occhiali protettivi quando esiste il rischio di rottura della fibra o di una emissione accidentale quando la fibra è al di fuori dell endoscopio

13 POTENZA RADIANTE (W) ENERGIA RADIANTE (J) RADIANZA (W sr -1 m -2 ) IRRADIANZA (W m -2 ) ESPOSIZIONE RADIANTE (J m -2 )

14 Oggetto osservato 2. Diaframma Circolare (Pupilla) 3. Lente (Cristallino) 4. Sorgente apparente sulla retina 5. Distanza di misura r 6. Distanza dell immagine ( 17mm)

15 100 W 1 mw 5 m 5 m

16 100 W 10 cm L irradianza a 5m sulla cornea sarà: 5 m 17 mm 340 mm E = 100 W / 4 p 25 m 2 = 0,32 W/m 2 Sulla pupilla (7 mm) la potenza sarà: P = 0,32 W/m 2 * 3,85 x 10-5 m 2 = 1,23 x 10-5 W L irradianza sulla retina sarà: E = 4*1,23 x 10-5 W / 9 x 10-8 m 2 = 134 W m -2

17 1 mw 5 m Una sorgente puntiforme crea un immagine retinica di dimensioni minime di 20 mm Tutta la potenza entra nell occhio, pertanto l irradianza sulla retina sarà: E = 4 * 1 mw / p * (20 x 10-6 m) 2 2 MW m -2 L irradianza del Sole sulla Terra è circa 1mW/mm 2 => Una potenza di 38mW sulla pupilla. Sulla retina l immagine ha un area di 0.02 mm 2. => Irradianza sulla retina pari a 38mW/0.02 mm 2 1,9 MW m -2

18 L Esposizione Massima Permessa (EMP) è quel livello di radiazione laser a cui, in normali circostanze, l occhio o la pelle possono essere esposti senza riportare effetti dannosi. La distanza per la quale l irradiamento o l esposizione energetica del fascio è uguale alla EMP per la cornea, viene definita distanza nominale di rischio oculare (DNRO). La DNRO è tenuta in considerazione nel definire i confini della zona laser controllata. 18

19 Distanza per la quale l irradiamento o l esposizione energetica del fascio è uguale all esposizione massima permessa (EMP) per la cornea: d > DNRO (EMP) d < DNRO (EMP) NO DANNO SI DANNO DNRO = [ ( 4 P / p EMP) ½ - a ] / f 19

20 In caso di superamento possibile della EMP, devono essere indossati occhiali di protezione adeguatamente scelti per la sorgente utilizzata. Gli occhiali di protezione vanno utilizzati anche per il paziente, oltre che naturalmente per gli operatori. Le specifiche protezioni devono essere assegnate dall Addetto Sicurezza Laser (ASL) sulla base delle norme UNI EN 207. Gli occhiali protettivi devono essere conservati sempre in buono stato ed ogni eventuale peggioramento dello stato fisico e/o meccanico andrebbe comunicato tempestivamente all Addetto Sicurezza Laser. 20 CEI 76-6

21 Ogni filtro oculare ha una marcatura sulla montatura o sui filtri con queste indicazioni: D= continua I= impulsata (10-4 t secondi 10-1 ) R= impulsi giganti (Q-switching: 10-9 t secondi 10-7 ) M= impulsi a modo accoppiato (mode locking: t secondi 10-9 ) Lunghezza d onda o range garantito di protezione Numero di graduazione (attenuazione richiesta al filtro per ridurre la radiazione incidente sull occhio al valore sicuro EMP Marchio di identificazione del costruttore (conforme norma 207): include la stabilità ottica cioè la resistenza del DPI a varie tipologie di emissione del fascio laser

22 D L5 + IR L6 X D condizione di prova secondo il prospetto 4-Norma UNI EN 207 (laser a onda continua 1 impulso di 10 secondi) intervallo di in nm in cui il filtro garantisce la protezione con il numero di graduazione seguente L5 numero di graduazione ossia il fattore spettrale massimo di trasmissione del filtro pari a 10-5 nel suddetto intervallo di IR sono altre due condizioni di prova cui sono stati testati i filtri: I = laser a impulsi; R= laser a impulsi giganti (Q-switched) altro intervallo di in nmn cui il filtro garantisce la protezione con il numero di graduazione seguente L6 numero massimo di graduazione ossia il fattore spettrale massimo di trasmissione del filtro pari a 10-6 nel suddetto intervallo di X marchio di identificazione del fabbricante marchio di certificazione se applicabile (EN, ecc) Per il calcolo del numero di graduazione: CEI EN e UNI EN 207

23 D.O. = log 10 ( P IN ( ) / P OUT ( )) = - log 10 t( ) P IN ( ) = Potenza-Energia entrante nel filtro P OUT ( ) = Potenza-Energia trasmessa dopo il filtro t ( ) = Fattore di trasmissione 23

24 Numeri di graduazione (fattore spettrale massimo di trasmissione e stabilità alla radiazione laser) dei filtri e/o protettori dell occhio contro le radiazioni laser.

25 ESPOSIZIONI MASSIME PERMESSE t < 10s

26 ESPOSIZIONI MASSIME PERMESSE t 10s

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28 I fattori C A e C C tengono conto della radiosensibilità della retina in funzione della frequenza della radiazione. Il reciproco dell assorbimento retinico è indicativo dell efficacia relativa delle differenti lunghezze d onda come causa di danno. Il fattore Cc tiene conto della diminuzione della radiosensibilità per lunghezze d onda superiori a 1100 nm

29 = 1 < 700 nm C A = ( 700 ) 700 nm < 1050 nm = nm < 1400 nm = nm < 1050 nm C C = ( 1150 ) 1150 nm < 1200 nm = nm < 1400 nm

30 Nel caso di fasci continui o con impulsi con t > 10s, alle basse lunghezze d onda nel visibile (< 550 nm) la radiazione causa danni fotochimici sulla retina. Il fattore di correzione C B tiene conto della diminuzione della radiosensibilità per > 550 nm.

31 r a a = D / r D Immagine retinica minima mm Nell ambito della sicurezza laser non è possibile distinguere tra sorgente estesa e puntiforme con una precisa definizione geometrica. Piccole sorgenti ricadono nella categoria delle sorgenti puntiformi a causa del flusso di calore prodotto sulla retina e ai movimenti dell occhio che distribuiscono l energia su un area retinica più grande per tempi di esposizione crescenti.

32 Consideriamo una SORGENTE ESTESA se l angolo di vista a è superiore ad un valore a min che dipende dal tempo di esposizione o di impulso. a min = 1,5 mrad t < 0,7 s a min = 2 t 3/4 mrad a min = 11 mrad 0,7 s t < 10 s t 10 s La maggior parte delle sorgenti laser sono da considerare puntiformi non producendo immagini estese sulla retina se le lunghezze d onda sono comprese tra 400 nm e 1400 nm. In pochi casi la sorgente può essere considerata ESTESA, come ad esempio immagini diffuse di riflessione.

33 Il fattore correttivo C E tiene conto della differenza tra immagine puntiforme e immagine estesa. C E = 1 per a < a min C E = a / a min per a min a < a max

34 Per tutte le esposizioni ripetute, derivanti da sistemi laser ripetitivi o a scansione, dovrebbero essere applicate le tre norme generali seguenti: 1) L esposizione derivante da un singolo treno di impulsi non supera il valore limite di esposizione per un singolo impulso della durata di quell impulso; SPIEGAZIONE: Se un treno di impulsi deve essere sicuro, deve essere sicuro ogni singolo impulso del treno.

35 2) L esposizione derivante da qualsiasi gruppo di impulsi (o sottogruppi di un treno di impulsi) che si verifica in un tempo t non supera il valore limite di esposizione per il tempo t. SPIEGAZIONE: Questo criterio si riferisce all esposizione energetica media nel tempo di esposizione t. Se una serie di impulsi deve essere sicura, l esposizione totale ricevuta durante il tempo t non deve superare l esposizione equivalente al VLE calcolato per un laser a onda continua (CW) nello stesso periodo di tempo. Il VLE per impulso è dato da H T / N.

36 3) L esposizione derivante da un singolo impulso in un gruppo di impulsi non supera il valore limite di esposizione del singolo impulso moltiplicato per un fattore di correzione termica C p = N -0,25, dove N è il numero di impulsi. Questa norma si applica soltanto a limiti di esposizione per la protezione da lesione termica. SPIEGAZIONE: Questa terza prescrizione si applica solo ai limiti termici (per lunghezze d onda nm) Poichè il danno aumenta ad ogni impulso, bisogna tener conto di questo effetto riducendo il VLE di un fattore di correzione termica cumulativa.

37 Diodo 980 nm

38 Diodo 980 nm Caratteristiche di funzionamento: Potenza P = 15 W Diametro fascio a = 0.3 mm Durata Impulso t = 10 s Divergenza fibra f = 7,6 mrad Distanza dell occhio dell operatore o del paziente r = 50 cm Calcoliamo l ESPOSIZIONE RADIANTE e dimensioniamo gli occhiali per l operatore o il paziente.

39 Diodo 980 nm f/2 a r = (a + r f ) = 3,8 mm a a r r a = a / r = 0.3 / 100 = 3 mrad P 0 = 4 P / p a r 2 = 4 15 / p (0,0038) 2 W / m 2 = W / m 2 H 0 = P 0 t = 1, J / m 2

40 Diodo 980 nm CALCOLIAMO L EMP EMP = 18 x C E x C A x C C x t 0,75 J / m 2 t 0,75 = 10 0,75 = 5,623 C A = 10 0,002( 700) = 3,63 C C = 1 CE = 1 ( a < a min ) EMP = J / m 2

41 Diodo 980 nm H 0 = J / m 2 Esp. Rad. all occhio dell operatore EMP = J / m 2 Esposizione Massima Permessa D.O. = Log 10 (H 0 /EMP) = Log 10 ( / 367.5) D.O. = 5.5 => SIGLA OCCHIALE LB6

42 Diodo 980 nm Verifichiamo la stabilità L irradianza al filtro sarà: P f = H 0 / t = W / m 2 SIGLA OCCHIALE LB7

43 Puntatore laser

44 Puntatore laser Potenza di uscita : 20 mw Lunghezza d onda: 532 nm Modo di funzionamento: Continuo Divergenza: 1,5 mrad Diametro del fascio all apertura: 1,5 mm Si vuole analizzare se sussiste pericolo nel caso di un errato puntamento di un puntatore laser di caratteristiche note, ad esempio durante una presentazione. Calcoliamo i valori EMP per gli occhi, la DNRO e identifichiamo i DPI per i convenuti che occupano i posti centrali della prima fila.

45 Puntatore laser CALCOLIAMO LA DNRO Distanza nominale di rischio oculare DNRO= [ ( 4 P 0 / p EMP ) 1/2 - a] / φ = (4 * 0,02 /(p * 25, 46)) 0,5 / 1,5 * ,5 * 10-3 / 1,5 * 10-3 = 6,6 m

46 Puntatore laser CALCOLIAMO L EMP OCCHI: la radiazione è visibile, si suppone che tutti i convenuti abbiano un riflesso palpebrale nella norma con un tempo di ritardo pari a t = 0,25 s: t 10 s H = 18 * t 0,75 * C E J/m 2 = 18 * 0,25 0,75 J/m 2 = 6,36 J/m 2 (a = 0.3 mrad ; a min = 1.5 mrad => C E = 1) EMP = H / 0,25 s = 25,4 W/m 2

47 Puntatore laser DETERMINAZIONE DEI DPI Per la determinazione dei protettori oculari occorre valutare la densità di potenza E al protettore, dove E = P/A e A è l area del fascio al protettore. Stimando una distanza media tra il puntatore e i convenuti seduti centralmente nella prima fila pari a 5 m, si ha: A = p * (d 2 /4) = p * (1,5 * * 1,5 * 10-3 ) 2 / 4 = 6,36 *10-5 m 2 Quindi: E = P/A = (20 * 10-3 )/ 6,36 *10-5 = 314,5 W/m 2 O.D. = log ( E / EMP ) = log ( 314,5 / 25,4 ) = 1,1 Dalla norma UNI EN 207 si determina il filtro, pari a L2. Ne segue la sigla del DPI: 532 D L2 X S

48 Laser a impulsi

49 Laser a impulsi Lunghezza d onda: 1064 nm Modo di funzionamento: pulsato Frequenza: f = 20 Hz Impulso: 0,5 ms Energia impulso: E = 0.5 J Diametro del fascio : a = 0,6 mm Divergenza: f = 3,2 mrad Distanza occhio operatore: r = 30 cm => Dimensione del fascio a 30 cm: a r = a + rf = m H = 4 E / p a r2 = 2, J/m 2

50 Laser a impulsi Applichiamo i 3 criteri di limitazione delle esposizioni per I laser pulsati CRITERIO 1) L esposizione ad ogni singolo impulso non deve superare I VLE per un singolo impulso: H sing = 90 t 0,75 C C C E per = 1064 nm => C C = 1 a = 0,6 mm / 0,3 m = 2 mrad; a min = 1,5 mrad C E = a/a min = 1,3 H sing =0,6 J/m 2

51 Laser a impulsi CRITERIO 2) L esposizione media per un treno di impulsi di durata di esposizione T non deve superare I VLE per un impulso singolo di durata di esposizione T; Essendo radiazione infrarossa, e quindi invisibile, la durata di un esposizione potenzialmente pericolosa può essere stimata in T = 10s. H T = 18 C A C C C E T 0,75 J/m 2 = 1012 J/m 2 H sing,med = H T / N = 5 J/m 2

52 Laser a impulsi CRITERIO 3) L esposizione media ad impulsi appartenenti ad un treno di impulsi non deve superare i VLE per un impulso singolo moltiplicato per il fattore di correzione termica cumulativa C p = N ; H treno = H singolo N = 0.18 J/m 2

53 Laser a impulsi RICAPITOLANDO CRITERIO 1) VLE = 0.6 J/m 2 CRITERIO 2) VLE = 5 J/m 2 CRITERIO 3) VLE = 0.18 J/m 2 Esposizione al protettore: H 0 = J/m 2 D.O. = Log 10 (H 0 /VLE) = Log 10 ( /0.18) = 7.2 La sigla del protettore sarà: IR 1064L9

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