בטיחות תעסוקתית ובטיחות פוטוביולוגית של קרינה אופטית

קרינה אופטית מלאכותית – קרינת UV, קרינה נראית וקרינת אינפרה-אדום בלתי קוהרנטית ממנורות, נוריות LED, קשתות חשמליות וציוד קרינה – עלולה לגרום לנזק פוטוכימי או תרמי לעור ולעיניים כאשר עצמת הקרינה הנופלת, אורך הגל ומשך החשיפה חורגים מגבולות מסוימים. בטיחות פוטוביולוגית היא ההערכה השיטתית של סכנה זו: סיווג המקור לקבוצות סיכון בהתאם ל-IEC 62471, השוואת עצמת הקרינה הנופלת המשוקללת ספקטרלית לערכי גבול חשיפה, וגזירת זמני חשיפה מותרים או אמצעי הגנה טכניים. הגדלים המרכזיים הם עצמת קרינת UV משוקללת אקטינית, בהירות משוקללת לאור כחול ועצמת קרינת אינפרה-אדום נופלת; האתגר המרכזי הוא שהנתונים החשמליים של המנורה – כגון ההספק הנצרך שלה – אינם מעידים באופן מהימן על הסכנה האופטית בפועל במקום העבודה.

ההחלפה המתמשכת של מנורות אדי-כספית רחבות-פס במערכות LED בתחומי ההקשיה, התאורה והחיטוי משנה את פרופילי הספקטרום האופייניים במקומות העבודה ממנורות רציפות לפליטות צרות-פס ומרובות-שיאים; התוצאה היא שהערכות גורפות המבוססות על ספקטרום UV "אופייני" מוחלפות יותר ויותר במדידה ספקטרלית ספציפית למקור. הדיון סביב חיטוי far-UVC (200 עד 230 nm) בחללים פנימיים מאוכלסים הוביל, בשנת 2022, לעלייה בגבולות ACGIH לתחום אורכי גל זה (הדירקטיבה האירופית ו-ICNIRP נותרו ללא שינוי), ובתקן IEC 62471-6:2022 לתקן מוצר מיוחד למנורות UV חיטויות; התוצאה מבחינת בטיחות בעבודה היא צורך גובר בטכנולוגיית מדידה ברזולוציה ספקטרלית בדיוק בתחום זה, שנחקר עד כה במידה מוגבלת. בצד הרגולטורי, תקן הבטיחות האירופי EN 12198 מחייב מכונות עם פליטת קרינה תלויית-פונקציה לכלול הערכה מתועדת של סיכוני קרינה והפחתתם כחלק מהתאמה ל-CE; התוצאה היא ששקלול סיכונים פוטוביולוגיים משולב יותר ויותר בתיעוד הטכני של יצרני המכונות, ולא רק בהערכת הסיכונים של המפעיל. לבסוף, האוטומציה המתמשכת של קווי ייצור משמעה שמדידות נקודתיות חד-פעמיות מתווספות יותר ויותר על ידי חיישנים משולבים ומותקנים לצמיתות, המזהים סטיות במהלך פעילות שוטפת.

גדלי שוק, שיעורי צמיחה ומקורות לתחום יישום זה מסוכמים בעמוד התפתחות השוק של טכנולוגיית UV.

קרינה אופטית פוגעת ברקמות בשני מכניזמים שונים מהיסוד. נזק פוטוכימי מתרחש כאשר פוטונים בעלי אנרגיה מספקת נבלעים ישירות על ידי מולקולות ושוברים קשרים כימיים או מייצרים תרכובות ביניים תגובתיות: קרינת UV פוגעת ב-DNA ובחלבוני העור בדרך זו (אריתמה, קרטיטיס פוטוכימית) וכן, בתחום הספקטרלי הכחול, פוגעת ברשתית באמצעות רגישנים פוטוכימיים באפיתל הפיגמנטי של הרשתית (לרבות ליפופוסצין/A2E), ומייצרת מינים תגובתיים של חמצן (ROS). לעומת זאת, נזק תרמי נובע מקצב קליטת אנרגיה מהיר יותר מיכולת הרקמה לפזר אותה כחום, וגורם לדנטורציה של חלבונים כאשר חוצים ספי טמפרטורה מסוימים; מכניזם זה שולט בעצמת קרינה גבוהה בתחום הנראה והאינפרא-אדום ובפולסים קצרים מאוד בעלי אנרגיה גבוהה. איזה מכניזם גובר תלוי באורך הגל, בעצמת הקרינה הנופלת, במשך הפולס ובעומק החדירה של הקרינה לרקמה הנדונה – ולכן כלל אצבע גורף לפיו "יותר הספק פירושו יותר סכנה" אינו מספק תיאור מדויק.

עקרונות מדידה שונים עומדים לרשותכם להערכת המפגע ולסיווגו לפי IEC 62471, כל אחד מתאים לשאלה אחרת – סריקה, סיווג פורמלי או מעקב רציף.

מספר גדלים פיזיקליים חשובים בו-זמנית להערכה פוטוביולוגית, מכיוון שיחד הם קובעים כיצד אנרגיית קרינה מתורגמת להשפעה ביולוגית. ההתפלגות הספקטרלית של המקור קובעת מול איזו פונקציית משקל (UV אקטיני, אור כחול, IR) יש להעריך את עצמת הקרינה הנמדדת – שינוי של אורך גל בכמה ננומטרים בלבד יכול לשנות את הסיכון האפקטיבי בסדרי גודל, מכיוון שפונקציות משקל כמו S(λ) או B(λ) תלויות מאוד באורך הגל. עצמת הקרינה או הבהירות הקרינתית בעין או על העור, יחד עם משך החשיפה, קובעים את מנת הקרינה המתקבלת; עבור אור כחול, קוטר המקור הנראה (הזווית הנצפית על ידי האדם החשוף) חשוב אף הוא, מכיוון שהוא קובע אם נוסחת הגבול המתאימה למקורות מורחבים או למקורות נקודתיים חלה. המרחק מהמקור פועל לפי חוק הריבוע ההפוך, אך רק עבור מקורות נקודתיים, וחוק זה אינו תקף עבור מקורות מורחבים או ממוקדים (מחזירי אור, קולימטורים). לבסוף, משך ההפעלה או ההזדקנות של המקור משפיעים על הפליטה בפועל, מכיוון שמנורות UV ו-LED עלולות לסטות בהספק הפלט ובהרכב הספקטרלי לאורך חיי המוצר.

הנחות שגויות החוזרות ונשנות בהערכות סיכון מעשיות עלולות להוביל למסקנות מרגיעות שלא בצדק או מדאיגות שלא בצדק.

ההספק החשמלי של מנורה אינו מדד לסיכון האופטי: שתי מנורות בעלות אותו הספק נצרך עשויות להיות בעלות נצילויות, ספקטרים ותצורות אלומה שונים לחלוטין, ולכן לא ניתן לגזור מלוחית הדגם את עצמת הקרינה הנופלת המשוקללת המגיעה בפועל לעמדת העבודה – יש למדוד אותה. באופן דומה, התבוננות בזמן בלבד אינה מספיקה: מערכת ערכי הגבול לאור הכחול מבחינה במפורש בין חשיפות קצרות (על בסיס מנת קרינה, עד 100 s עבור E_B או 10,000 s עבור L_B) לבין חשיפה רציפה (על בסיס עצמת קרינה נופלת או זוהר, מעבר לכך), מפני שמנגנון הנזק הדומיננטי משתנה עם סקאלת הזמן; ההנחה שקיימת עצמת קרינה נופלת אחת ״בטוחה״ לכל משכי הזמן חסרת כל בסיס פיזיקלי. מקום המדידה משנה את התוצאה באופן מהותי: מדידות בשדה הקרוב, הנעשות ישירות בפתח המנורה, שונות ממדידות במקום שבו נמצא בפועל הצוות, ובמקורות מורחבים הזוהר תלוי בנוסף בזווית הצפייה. החומר והגאומטריה של הציוד משנים את הספקטרום: מיגון, דפנות המעטפת או מסכי הגנה מסננים את מרכיבי ה-UV במידה שונה, ולכן סיכון שנמדד במקור הפתוח אינו ניתן להחלה אוטומטית על החשיפה האמיתית מאחורי מכסה. לסיום, כל הערכה תקפה רק בהינתן תנאי השפה שהונחו (מצב הפעלה, מרחק, משך חשיפה); מצבי תחזוקה, תקלה או ניקוי עם מכסים פתוחים מחייבים הערכה נפרדת, שמדידות שגרתיות מתעלמות ממנה לעתים קרובות.

שלושת הגורמים שלעיל קשורים זה בזה בצורה הדוקה. מבחינה ספקטרלית, פונקציות המשקל S(λ) (סיכון UV אקטיני), B(λ) (סיכון אור כחול) ופונקציית סיכון ה-IR פועלות כל אחת רק בתחום אורך הגל המוגדר שלה ובפרופיל לא-לינארי במידה רבה; מקור רחב-פס עם שיאים משניים מעבר לתחום הספקטרלי הראשי שלו יכול אפוא עדיין לתרום באופן משמעותי בפס צר ובעל משקל כבד, על אף עצמה כוללת נמוכה. מבחינת החומר, זכוכית חלונות רגילה מסננת כמעט את כל ה-UV-B וה-UV-C אך מעבירה את רוב ה-UV-A – מיסוך המספיק להגנה מפני אריתמה אך שאינו משפיע על סיכון האור הכחול. מבחינה גאומטרית, התקן מבחין בין מקורות קטנים (נקודתיים) לבין מקורות בעלי שטח גדול לפי הזווית הנצפית α, שכן במקורות בעלי שטח גדול גודל התמונה על הרשתית, ולפיכך גם ההתפלגות התרמית של האנרגיה הנקלטת, שונה מזה של מקור נקודתי בעל אותו הספק קרינה; לפיכך אותו מקור אור יכול להיחשב "גדול" במרחק של 0.5 m ו"קטן" במרחק של 5 m במובן התקן.

עבור אפקטים פוטוכימיים רבים, חוק ההדדיות של בונזן-רוסקו (Bunsen–Roscoe) תקף בקירוב: האפקט הביולוגי תלוי בעיקר במכפלה של עצמת הקרינה והזמן, כלומר במנת הקרינה (החשיפה) H = E · t, ללא תלות בשאלה האם אותה מנה מופעלת בזמן קצר ובעצמה גבוהה או לאורך זמן ארוך ברמה נמוכה. עבור עצמת קרינה משוקללת UV אקטינית, ניתן לפשט זאת ל:

E_eff = ∫ E(λ) · S(λ) dλ

כאשר E(λ) היא עצמת הקרינה הספקטרלית ו-S(λ) היא פונקציית השקלול האקטינית לפי ICNIRP/ACGIH. משך החשיפה המותר נגזר מערך הגבול לחשיפה (ELV) של 8 שעות כך:

t_max = ELV / E_eff

כאשר ELV = 30 J/m² (3 mJ/cm²) עבור קרינת UV אקטינית מהווה את ערך הגבול המקובל והמוכר. עם זאת, קשר זה אינו תקף ללא יוצא מן הכלל: עבור הסיכון מאור כחול, נוסחת הגבול עוברת מעל משך חשיפה של 100 s (E_B) או 10,000 s (L_B) מגודל מבוסס-מנה (חשיפה קרינתית) לגודל מבוסס-עצמת קרינה – אינדיקציה לכך שבחשיפות ארוכות יותר, מנגנוני תיקון ברשתית שוברים את עקרון התוספתיות הפשוט של המנה. גם עבור פולסים קצרים מאוד ובעלי אנרגיה גבוהה (למשל מנורות הבזק), חוק ההדדיות אינו מתקיים, מכיוון שמנגנוני נזק תרמי תלויים בהספק השיא ולא באנרגיה המצטברת.

דוגמה נוספת, השנויה כיום במחלוקת, למגבלות המודלים המקובלים נוגעת לקרינת far-UVC (207–222 nm), המשמשת לחיטוי משטחים ואוויר בחללים מאוכלסים. פונקציית השקלול האקטינית הקלאסית S(λ) הוסקה ברובה מנתוני אפקט מעל 250 nm, מה שמרמז על סיכון דומה באורכי גל קצרים יותר. עם זאת, מחקרי סף עדכניים יותר מראים כי קרינה סביב 222 nm נספגת כמעט לחלוטין בשכבה החיצונית המתה של העור (stratum corneum) ובשכבות התאים החיצוניות ביותר של העין, לפני שהיא מגיעה לתאים חיים ומתחלקים – עומק החדירה בפועל נמוך משמעותית לעומת קרינת UV-C באורכי גל ארוכים יותר (Sliney & Stuck, 2021). על בסיס זה, ACGIH העלה משמעותית את ערכי הגבול עבור אורכי גל מתחת לכ-250 nm בשנת 2022, ביחס למערכת הקודמת שנגזרה מעקומת S(λ) הגנרית, ודיווח עליהם בנפרד עבור העין והעור. בפועל, משמעות הדבר היא שהערכה של מקורות far-UVC המבוססת אך ורק על מודל S(λ) רחב-הפס עלולה להפריז משמעותית בהערכת הסיכון האמיתי – מקרה שבו לא המדידה אלא מודל הסיכון הבסיסי הוא שהיה צריך לתקן.

הנחות: בפער שבקו ייבוש UV (למשל בזמן החלפת רול או תיקון), נמדדת עצמת קרינה אפקטיבית משוקללת UV אקטינית של E_eff = 1.0 W/m² בעמדת המפעיל הנגישה הקרובה ביותר – סדר גודל דומה לערכים המפורסמים עבור מקורות קשת פתוחים (0.28 עד 7.85 W/m² במרחק של 1 מ') (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).

נוסחה/מודל: t_max = ELV / E_eff, כאשר ELV = 30 J/m² (ערך גבול חשיפה למשך 8 שעות עבור קרינת UV אקטינית).

חישוב: t_max = 30 J/m² ÷ 1.0 W/m² = 30 s.

תוצאה: משך החשיפה המצטבר המותר בעמדה זו הוא 30 שניות למשמרת בת שמונה שעות.

פרשנות טכנית: אפילו התערבות ידנית קצרה ללא כיבוי או הגנה – כגון השחלת רול או תיקון תקלה – עלולה לחרוג מהגבול היומי המותר. זוהי הסיבה הטכנית לכך שציוד מסוג זה דורש לא בדיקות מדגמיות, אלא נעילות בטיחות (interlocks) וניטור רציף מסוג inline.

בהקשיה בקרינת UV ובהדבקה בקרינת UV בתעשייה, מפעילים עלולים להיחשף לקרינה פתוחה בעת כיוונון, החלפת גלילים או ביצוע תחזוקה; במקרה זה, עצמת הקרינה הנופלת המשוקללת אקטינית בפתחי גישה היא הגודל הקריטי (ראו גם הדבקה, יציקה ואטימה בעזרת UV). בריתוך קשת, נוצרים רכיבי UV, אור נראה ו-IR רחבי-פס עם עצמת קרינה נופלת משמעותית לעיתים בטווח קרוב; נזק עורי הקשור לקרינת UV אצל רתכים נדון בספרות הרפואה התעסוקתית, אם כי הראיות לעלייה בסיכון לסרטן העור אינן עקביות (Falcone & Zeidler-Erdely, 2018); בנוסף, דלקת קרנית-לחמית פוטוכימית מקרינת UV ("סנוור הרתך") היא סכנה חריפה מוכרת היטב. בטכנולוגיית תאורה (תאורת משרדים, תעשייה ואדריכלות), יש לסווג גופי תאורת LED לפי סכנת האור הכחול בהתאם לתקן IEC 62471; מחקרים מראים שתאורת LED כללית, בתנאי שימוש רגילים, אינה מסוכנת יותר ממקורות אור קלאסיים (Udovicic & Janßen, 2019). בחיטוי UV של מים, אוויר ומשטחים, לצד היעילות כנגד מיקרואורגניזמים, נגישות במהלך תחזוקה וטיפול בתקלות היא בעלת חשיבות בטיחותית, במיוחד במערכות far-UVC חדשות המיועדות לחללים מאוכלסים (ראו בטיחות של חיטוי UV). בטכנולוגיית תצוגה (מודולי מצלמה, מערכות תאורה), סיווג פוטוביולוגי הופך יותר ויותר לחלק מהערכת התאמה לתקן CE (במסגרת הנחיית המתח הנמוך או הנחיית המכונות, בהתאם למוצר) בכל מקום שבו הקרינה היא פליטה הקשורה לתפקוד המוצר.

גודל המדידה המתאים נגזר מהיישום. לצורך סיווג ראשוני של קבוצת סיכון לפי IEC 62471, לרוב מספיקה מדידה ספקטרורדיומטרית בודדת במיקום הנגיש בתנאי המקרה הגרוע ביותר; עבור מקורות ידועים ויציבים ספקטרלית, ניתן להשתמש ברדיומטר רחב-פס מכויל בעל פונקציית משקל מתאימה לבדיקות שוטפות. כאשר יש להעריך הרכב של מספר מקורות, שבבי LED צרי-פס או תחומים ספקטרליים שנויים במחלוקת (כגון far-UVC), נדרשת מדידה ספקטרלית מלאה, שכן חיישנים רחבי-פס עשויים להציג סטייה שיטתית כאשר עקומת המשקל שלהם אינה תואמת בדיוק את הספקטרום האמיתי של המקור. רזולוציה מרחבית הופכת להיות נדרשת כאשר גודל המקור עצמו קובע איזו נוסחת גבול חלה (מקור מורחב לעומת מקור נקודתי); מדידה תלויית-זמן נדרשת עבור מקורות פועמים או מתגי הדלקה (מנורות הבזק, LED מווסתי PWM), שכן מדידות RMS עלולות להמעיט בערכו של העומס בשיא. עבור כל מדידה יש לתעד את אי-הוודאות במדידה – הכוללת עקיבות מטרולוגית של הכיול, רוחב הפס הספקטרלי של החיישן, שגיאת קוסינוס בזווית פגיעה נטויה ואי-דיוק במיקום – שכן היא משפיעה במישרין על מרווח הביטחון עד לערך הגבול. מכשיר מדידה מתאים (רדיומטר, ספקטרורדיומטר) הוא כלי למילוי דרישות אלה, ולא נקודת המוצא שלהן.

במערכות אוטומטיות להקשיה בקרינת UV ולחיטוי, הבטיחות הפוטוביולוגית מובטחת יותר ויותר באמצעות חיישנים מותקנים לצמיתות ומקושרים ל-PLC, אשר קולטים באופן רציף את עצמת הקרינה הנופלת במיקומים הרלוונטיים לבטיחות. המשמעות הטכנית אינה נובעת בעיקרה מהקישוריות הדיגיטלית, אלא מהעובדה שהזדקנות המנורות, כשל של שבבי LED בודדים או מיקום מוטה של מיסוך מתגלים במהירות, לפני שהם גורמים לחשיפת יתר ממשית – מערכת החישה מבצעת בכך פונקציה שמדידה תקופתית וידנית בלבד, במרווחי תחזוקה, אינה מסוגלת לבצע. אם עצמת הקרינה הנמדדת חורגת מסף שנקבע מראש, ניתן להפעיל באמצעות כך באופן מיידי נעילה, כיבוי או אזהרה, במקום להשאיר את הגילוי לאנשי התפעול.

התקן קובע לא רק גבולות אלא גם את התנאים שבהם הם נמדדים. עובדה זו מוזנחת לעיתים קרובות בעת קריאת טבלאות הגבולות - והיא זו שקובעת את התוצאה.

מרחק המדידה. מנורות תאורה כלליות נמדדות במרחק שבו המנורה מייצרת 500 lx. עבור כל שאר המנורות ומערכות התאורה חל מרחק קבוע של 200 mm. ההבדל משמעותי: בין 200 mm למטר אחד קיים פקטור של 25 בעצמת הקרינה הנופלת עבור מקור הקרוב למקור נקודתי. אותה מנורה משתייכת לקבוצת סיכון שונה בהתאם למרחק - כך שכל מי שמאמץ סיווג צריך לדעת כנגד מה הוא נמדד.

הצמצם. עצמת הקרינה הנופלת נמדדת דרך צמצם בקוטר 7 mm - קוטר האישון המורחב במלואו. חיישן בעל שטח כניסה גדול ממצע על פני שטח רב יותר ומחזיר ערך נמוך מדי עבור מקור לא הומוגני.

שדה הראייה. עבור סכנות הרשתית לא נבחנת עצמת הקרינה הנופלת אלא הבהירות (radiance) - וזו נמדדת עם שדה ראייה התלוי במשך החשיפה: כ-11 mrad לחשיפות ארוכות, 1.7 mrad לחשיפות קצרות. עם שדה גדול מדי, מקור בהיר קטן ממוצע על פני שטח רב מדי והסכנה נראית קטנה יותר ממה שהיא בפועל.

השקלול. אף גבול בתקן אינו חל על קריאה גולמית. מה שמושווה הוא תמיד הגודל המשוקלל: הספקטרום הנמדד מוכפל ב-S(λ) עבור UV אקטיני, ב-B(λ) עבור סכנת האור הכחול או ב-R(λ) עבור סכנת החום הרשתית, ומסוכם על פני הטווח כולו. זו הסיבה שמדידה ספקטרלית היא המקרה הרגיל והרדיומטר רחב הפס הוא היוצא מן הכלל - קביל עבור מקורות ידועים ויציבים ספקטרלית שהחיישן משחזר את השקלול שלהם.

לכן קבוצות הסיכון אינן סקאלה עצמאית אלא הצהרת זמן בצורה אחרת: הן קובעות אחרי איזה משך חשיפה מגיעים לגבול המותר. מקור מסוג RG 2 חורג מהגבול האקטיני אחרי 1,000 שניות – פחות משבע עשרה דקות. זהו לא סיכון אבסטרקטי אלא משך קריאת שירות עם התא פתוח.

התקן IEC 62471 אינו קובע ערכים אלה בעצמו. הם מגיעים מההנחיות של ICNIRP, הקרובות מאוד לערכי ACGIH TLVs; התקן מתרגם אותן לנוהל בדיקה עם תנאי מדידה קבועים וסיווג לקבוצות סיכון. באיחוד האירופי הן מחייבות מכוח הדירקטיבה 2006/25/EC ובגרמניה מכוח התקנה לקרינה אופטית מלאכותית (OStrV) עם כלליה הטכניים. עבור מקורות UV, ACGIH TLV ו-ICNIRP הם למעשה זהים; ההבדלים נוגעים לפסי תדר בודדים ולהתייחסויות זמן, לא לסדר הגודל. סיווג לפי IEC 62471 אינו עדיין הערכת סיכונים – התקן מעריך את המקור, בעוד התקנה מחייבת הערכה של מקום העבודה.

להורדה: גבולות חשיפה לפי IEC 62471 (XLSX) – הגבולות לכל סוג סיכון, גבולות הפליטה של ארבע קבוצות הסיכון ותנאי המדידה בדף אחד.

בחירת המכשיר נובעת ישירות מתנאי המדידה:

• ספקטרורדיומטרים לסיווג ולכל מקור שהספקטרום שלו אינו ידוע. ה-UVpad E מודד מ-240 עד 480 nm עם ראש חיישן חיצוני ומספק את הספקטרום שממנו ניתן לחשב כל שקלול – S(λ) בקלות כמו ספקטרום הפעולה האריתמלי. במעבדה, ה-SR900 מכסה 200 עד 1,100 nm ולכן מגיע גם לתחומי האור הכחול והרשתית.
• רדיומטרים רחבי-סרט לבדיקות שוטפות של מקור ידוע. ה-RMD Pro מקבל ראשי מדידה מתחלפים, כולל חיישנים עם רגישות משוקללת (משוקללת אריתמלית או אקטינית) – מודדים את הגודל המוערך ישירות במקום עצמת קרינה גולמית.
• חיישנים מותקנים באופן קבוע כאשר הסיכון מתעורר לא בקבלה אלא בהפעלה – בדלתות, מבואות אוויר וקווי הקשיה פתוחים. הטווחים והפלטים מפורטים בעמודי חיישני ה-UV.

לכל מדידה יש אי-וודאות משלה, מכיוון שהיא נכנסת ישירות לשולי הבטיחות מהגבול. היא נובעת מעקיבות הכיול, חוסר ההתאמה הספקטרלי של החיישן, שגיאת קוסינוס בפגיעה נטויה ומדויקות המיקום. Opsytec מבצעת כיול במעבדה המוכרת לפי ISO 17025, בעקיבות ל-PTB.

עצמת קרינה אפקטיבית אריתמלית – הגודל שמאחורי כוויית שמש, עם ספקטרום פעולה משלה ויחידת מנה משלה – מכוסה במדידת UV אפקטיבי אריתמלית. היא עונה על השאלה הזו בדיוק, אך מצד הגודל הנמדד ולא מצד התקן.

דיוויד ה' סליני וברוס א' סטאק, במאמר "A Need to Revise Human Exposure Limits for Ultraviolet UV-C Radiation" (Photochemistry and Photobiology, 2021, Vol. 97, No. 3, pp. 485–492, DOI: 10.1111/php.13402), בחנו את הבסיס הביולוגי של מגבלות UV-C הקיימות לעומת נתוני סף חדשים יותר לעין ולעור, והגיעו למסקנה שהמגבלות הקודמות מתחת לכ-250 nm היו שמרניות באופן משמעותי מדי – בסיס מרכזי למגבלות ACGIH המתוקנות ל-2022 עבור far-UVC.

הצהרת ICNIRP "Light-Emitting Diodes (LEDs): Implications for Safety" (Health Physics, 2020, Vol. 118, No. 5, pp. 549–561, DOI: 10.1097/HP.0000000000001259) מעריכה באופן שיטתי את הסיכונים הבריאותיים של דיודות פולטות אור (LED) בתחומי UV, האור הנראה והאינפרה-אדום, ומוצאת כי אין לצפות לנזק חד רשתית תחת תנאי שימוש סבירים וניתנים לחיזוי, בעוד שהבהובים ואפקטים סטרובוסקופיים מוזכרים כאפקטים מתועדים באמת.

ל' מ' פלקון ופ' צ' צידלר-ארדלי, במאמר "Skin cancer and welding" (Clinical and Experimental Dermatology, 2018, Vol. 44, No. 2, pp. 130–134, DOI: 10.1111/ced.13783), סקרו את העדויות לגבי סיכון סרטן עור הקשור ל-UV בעבודות ריתוך; הספרות הקיימת נחשבת מוגבלת ולא עקבית, אף שמחקר מקרה-בקרה אחד דיווח על סיכון מוגבר לקרצינומה של תאי בסיס בראש ובצוואר בקרב רתכים שנחשפו לאורך זמן.

א' טוריגליה ואחרים, במאמר "Retinal phototoxicity and the evaluation of the blue light hazard of a new solid-state lighting technology" (Scientific Reports, 2020, Vol. 10, Article 6733, DOI: 10.1038/s41598-020-63442-5), בחנו את הפוטוטוקסיות ברשתית של דיודות LED רגילות בהשוואה ל-LED מסוג GaN-on-GaN במודל בעלי חיים, והראו כי פונקציית המשקל המבוססת לסכנת האור הכחול עשויה להעריך בחסר את הסיכון של סוגי LED באורכי גל קצרים יותר.

ל' אודוביץ' ומ' יאנסן, במאמר "Photobiological safety of common office light sources" (Proceedings of the 29th CIE Session, Washington D.C., 2019, pp. 1256–1261, DOI: 10.25039/x46.2019.PO110), בחנו את סכנת האור הכחול של מנורות LED, ליבון, הלוגן ופלואורסנט קומפקטי, כמו גם מסכי מחשב נייד וסמארטפון, בהתאם ל-IEC/EN 62471, והראו כי תאורת LED כללית אינה מסוכנת יותר מבחינה פוטוביולוגית ממקורות אור מקובלים.

אף אחד מפרסומי הלקוחות המתועדים אינו מתייחס להערכת סיכונים תעסוקתיים הנובעים מקרינה אופטית עצמה. עבודה אחת סמוכה תמטית, לעומת זאת, בוחנת את אותה נקודת קצה ביולוגית – נזק עורי אקטיני מקרינת UV – מהיבט ההגנה הדרמטולוגית, בהקרנה באמצעות תא הקרנה BS-03:

Protective effects of sunscreen (50+) and octatrienoic acid 0.1% in actinic keratosis and UV damages
Pinto, Daniela, et al. "Protective effects of sunscreen (50+) and octatrienoic acid 0.1% in actinic keratosis and UV damages." Journal of Investigative Medicine 70.1 (2022): 92–98.

עבודות נוספות מתחומים סמוכים של פוטוביולוגיה מפורטות בעמוד פרסומים על ידי לקוחות - לפי נושא.

כלי החיפוש בפרסומים מציג את כל הפרסומים בנושא בטיחות תעסוקתית שידוע לנו עליהם – עם אפשרות חיפוש לפי מכשיר, תחום ומילת מפתח.

המסגרת הרגולטורית בגרמניה ובאיחוד האירופי: תקנת OStrV הגרמנית להגנת עובדים מפני סכנות של קרינה אופטית מלאכותית (OStrV), המיישמת את הדירקטיבה 2006/25/EC של האיחוד האירופי, סדרת התקנים IEC 62471 / EN 62471 (בטיחות פוטוביולוגית של מנורות ומערכות מנורות) עם תקן המוצר המשלים IEC 62471-6:2022 עבור מקורות UV חיטוי, תקן בטיחות המכונות EN 12198 להערכה ולהפחתה של סיכוני קרינה, וההנחיות של הוועדה הבינלאומית להגנה מקרינה בלתי-מייננת (ICNIRP) בנוגע לקרינת UV, קרינה נראית/IR וקרינת LED. סקירה כללית של המסגרת הרגולטורית עם ערכי הסף הנלווים זמינה בעמוד הנחיות, נורמות ותקנים בתחום ה-UV.

• OStrV (תקנה גרמנית להגנת עובדים מפני סכנות של קרינה אופטית מלאכותית), עודכנה לאחרונה ב-18 באוקטובר 2017 (gesetze-im-internet.de)
• Directive 2006/25/EC (eur-lex.europa.eu)
• IEC 62471-6:2022 (webstore.iec.ch)
• ICNIRP UV Guidelines, 2004 (icnirp.org)
• ICNIRP LED statement, 2020 (icnirp.org)
• Machinery Regulation (EU) 2023/1230, Annex III No. 1.5.10–1.5.13 (eur-lex.europa.eu)

לגבי טווחי אורכי הגל שאליהם חל כל תקן, וההסבר לפערים בין התקנים, ניתן למצוא סקירה משווה בעמוד טווחים ספקטרליים ותקנים. עבור ערכי הסף לפי IEC 62471 חשוב השיוך: ערך הנופל בטווח UV-B בסיווג אחד עשוי להיחשב UV-A בסיווג אחר – עם ערך סף שונה.

מה ההבדל בין עצמת קרינה נופלת לבין קרינה (radiance)?
עצמת קרינה נופלת (W/m²) מתארת את ההספק הקרינתי הפוגע במשטח והיא רלוונטית גם לעור וגם להערכת מקורות נקודתיים בעין. קרינה (radiance) (W/(m²·sr)) מביאה בחשבון בנוסף גם את הזווית המרחבית, והיא נדרשת עבור מקורות גדולים ומרחביים, מכיוון שהיא משקפת את השטח המוקרן על הרשתית. ההגדרות הפורמליות של עצמת קרינה נופלת, חשיפה קרינתית ופלואנס מובאות בעמוד גדלים רדיומטריים.

מדוע ההספק החשמלי של מנורה אינו מספיק כמדד לסכנה?
הנצילות, הספקטרום ותבנית האלומה משתנים באופן מהותי בין סוגי מנורות שונים, כך ששתי מנורות בעלות אותו הספק חשמלי עלולות להפיק עצמות קרינה אופטית אפקטיביות שונות מאוד. רק מדידה ישירה של עצמת הקרינה המשוקללת ספקטרלית מספקת תשובה מהימנה. הגזירה הכללית - מהספק חשמלי, דרך נצילות אלקטרו-אופטית ועד לגודל הנמדד בנקודת הפעולה - מובאת בעמוד גדלים רדיומטריים.

אילו קבוצות סיכון מגדיר תקן IEC 62471?
התקן מבחין בין קבוצה פטורה לבין קבוצות סיכון 1 עד 3 בסדר סיכון עולה, הנגזרות מעצמת הקרינה הנופלת או מהקרינה (radiance) המשוקללת ספקטרלית בהשוואה לערכי סף חשיפה מוגדרים. הסיווג קובע אילו סימונים ואמצעי הגנה נדרשים.

האם יש צורך למדוד כל מקור אור במקום העבודה?
לא בהכרח כל מקור בנפרד, אך כל הערכת סיכונים לפי OStrV מחייבת בדיקה האם עלולה להתקיים חשיפה רלוונטית. גופי תאורה תקניים רבים ומוסמכים נושאים כבר סיווג מטעם היצרן; לשימושים מיוחדים, מקורות פתוחים או ספקטרום מעורב, נדרשת מדידה ייעודית.

מה משתנה כעת בערכי הסף עבור far-UVC (222 nm)?
נתוני סף עדכניים מראים כי עומק החדירה הרדוד של קרינה באורך גל שבסביבות 222 nm לתוך העור והעין מרמז על סכנה נמוכה משמעותית מזו שהייתה מוצעת על ידי פונקציית המשקול הקלאסית, המבוססת על אקסטרפולציה מאורכי גל ארוכים יותר. ACGIH העלה משמעותית את ערכי הסף המתאימים בשנת 2022 ופרסם אותם בנפרד לעין ולעור.

איזה בסיס משפטי חל בגרמניה?
המסגרת המחייבת היא OStrV, המיישמת את הדירקטיבה האירופית 2006/25/EC, בשילוב עם סדרת התקנים IEC/EN 62471 לסיווג הטכני של מנורות ותקן EN 12198 עבור מכונות עם פליטת קרינה הקשורה לתפקוד, במסגרת תאימות CE.

באיזו תדירות יש לחזור על הערכת הסיכונים?
אין מרווח זמן חובה קבוע בחוק; OStrV מחייב עדכון בכל פעם שהציוד, תהליכי העבודה או מצב הידע משתנים באופן מהותי. שינויים ספקטרליים והספקיים הנובעים מהזדקנות המנורות מהווים נימוק לחזור על המדידה באופן קבוע.

איזה תפקיד ממלאת ההתפלגות הספקטרלית של LED בסכנת האור הכחול?
נוריות LED עם חלק גבוה של אור כחול בספקטרום הפליטה שלהן - כגון סוגים לבנים-קרים בעלי טמפרטורת צבע גבוהה - מפיקות קרינה (radiance) משוקללת לאור כחול גבוהה יותר בהשוואה למקורות לבנים-חמים או תרמיים באותה עוצמת הארה. הסכנה בפועל תלויה בנוסף בגודל המקור ובמרחק הצפייה.

השאלה המעשית העומדת בבסיס כל הערכת סיכונים של קרינה אופטית היא: מה עצמת הקרינה הנופלת או הבהירות המשוקללת ספקטרלית הקיימת בפועל בעמדת העבודה הנגישה בפועל, ומה משך החשיפה המותר על סמך זאת? מענה מהימן מחייב מדידה ספקטרורדיומטרית או רדיומטרית המתאימה למקור ולמיקום המדידה – ולא הערכה הנגזרת מנתוני הספק חשמליים.

בטיחות תעסוקתית ובטיחות פוטוביולוגית גובלות במספר תחומים שכנים: פוטותרפיה רפואית מתייחסת לאותם גדלים פיזיקליים לגבי חשיפה שנקבעה רפואית ולא בלתי מכוונת, פוטוביולוגיה וביוטכנולוגיה חוקרת את השפעת הקרינה על מערכות חיות במחקר, והדבקה, יציקה ואיטום ב-UV הוא היישום שבו נקודות הגישה הפתוחות של הציוד הופכות לרוב את הערכת הסיכונים לרלוונטית ביותר. אמצעי הגנה קונסטרוקטיביים משולבים לעתים קרובות מההתחלה בהנדסת ציוד מיוחד. כיצד משתנה ההערכה כאשר מקור UV פתוח פועל על רובוט קולבורטיבי ללא הגנה, מפורט בעמוד רובוטיקה. התמונה המלאה מופיעה בסקירת יישומי UV.

למדידה מהירה ואמינה בשטח של עצמת הקרינה הנופלת המשוקללת אקטינית בנקודות גישה פתוחות לציוד ובמרווחי תחזוקה, מתאים הרדיומטר RMD Pro; לסיווג קבוצת סיכון לפי IEC 62471 עם ספקטרים מעורבים, גופי תאורת LED או תחומים ספקטרליים שנויים במחלוקת כגון far-UVC, מתאים הספקטרורדיומטר SR900. לניטור רציף, מקושר ל-PLC, של ציוד הקשיה וחיטוי בקרינת UV אוטומטי עם התראה על חריגה מערכי סף, קיים חיישן ה-UV PLC.net. להערכה פורמלית בשטח ולסיווג CE לפי OStrV,‏ 2006/25/EC ותקן EN 12198, מעבדת הכיול המוסמכת ל-UV מבצעת מדידות עקיבות מטרולוגית של קרינה אופטית. נשמח שתפנו אלינו בנושא משימת המדידה שלכם.