| TEKIJÄ | PÄIVÄMÄÄRÄ LUOTU | VERSION | ASIAKIRJANUMERO |
|---|---|---|---|
| Tri Gerard McGranaghan | 14 lokakuu 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
esittely
Tämä asiakirja on lyhyt katsaus ihmisten ja eläinten infrapunalämmitykseen liittyvistä tiedoista, joita yleensä kutsutaan mukavuuslämmitykseksi. Se selittää keskipitkän ja pitkän aallon infrapunasäteilyn käytön tieteelliset perusteet, kun sitä käytetään mukavuuslämmitykseen.
Infrapunasäteilyä käytetään mukavuuslämmityksenä ihmisten ja eläinten lämmitykseen. Ihmiset ja eläimet altistuvat infrapunasäteilylle melkein joka päivä auringon kautta, ja he ovat kehittäneet ihossaan erityisiä mekanismeja maksimoidakseen hyötyä tästä lähteestä. Näiden mekanismien ja ominaisuuksien tuntemus olisi otettava huomioon valittaessa mukavuuslämmityksen tyyppiä. Huolimatta lyhytaaltolämmittimien voimakkaasta ja voimakkaasta lämmitysvaikutuksesta, tämä asiakirja selittää haitat ja terveysongelmat, joita "lyhytaaltolämmittimien" käyttö voi aiheuttaa.
Tausta
Infrapuna on ionitonta sähkömagneettista säteilyä aallonpituuksilla 780nm - 1mm. Tällä laaja-aaltoalueella se jaetaan usein edelleen kolmeen alueeseen, IR-A, IR-B ja IR-C, luokiteltu seuraavasti
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
Infrapunasäteily aiheuttaa kuumennusvaikutusta, kun se osuu pintaan, mukavuuslämmityksen tapauksessa tämä on normaalisti ihoa. Kaikki infrapunasäteily ei kuitenkaan muutu lämmöksi. Kaikki infrapunasäteily voi olla
- imeytyy
- lähetetään
- heijastunut
Kummankin määrä riippuu pinnan ja materiaalin ominaisuuksista. Heijastunut IR ei muutu lämmöksi, kun taas absorboitunut IR muuttuu suoraan lämmöksi. Lähetetty IR voidaan muuntaa osittain lämmöksi kohteen paksuuden ja sen mukaan, kuinka paljon säteily voi kulkea läpi. Lyhyemmät aallonpituudet ovat yleensä läpäiseviä ja siten läpäiseviä, kun taas keskipitkän ja pitkän aallon infrapunaenergia tunkeutuu yleensä vähemmän muuntaen suurimman osan energiastansa lämmöksi pinta-mikroalueella.
Imeytyminen
Ihmiskehossa imeytyminen riippuu suuresti ihon ominaisuuksista. Iho imeytyy pääasiassa sen 80-prosenttimäärästä johtuen, joten vesipitoisuudella on siten absorptiospektri kuin vedessä (Robinson 2014). Alla olevasta kuvasta 1 nähtynä, kolmesta biologisesti merkityksellisestä vyöhykkeestä IR-A: lla ja IR-B: llä on alhaisempi imeytyminen verrattuna IR-C: hen. Tämä tarkoittaa, että pidemmillä aallonpituuksilla esiintyvät IR-C ja IR-B imeytyvät ihmisen ihon paremmin. Tämä tarkoitti ihmisten tehokkaampaa lämmitystä näiden pitkän ja keskiaallon kaistojen kautta. Tietenkin, lämmittimen käyttäminen, joka tuottaa IR-A: ta, lämmittää silti ihon, mutta on vähemmän tehokasta, koska iho ei ime myöskään.
heijastavuus
Iho voi heijastaa myös IR-säteilyä ja jälleen tämä riippuu voimakkaasti aallonpituudesta. Kuvassa 2 nähtynä iholla on korkea heijastuskyky biologisesti merkittävissä vyöhykkeissä IR-A ja tämä vähenee ja tasoittuu vyöhykkeillä IR-B ja IR-C.
Tämä tarkoittaa, että kaikesta ihoa iskevästä infrapunasäteilystä suuri osa IR-A: sta (lyhytaaltosäteily) heijastuu eikä siksi aiheuta kuumenemista.
Siksi infrapuna pitemmissä aallonpituuksissa auttaa suotuisasti suurella absorptiolla ja alhaisella heijastuskyvyllä, jotka ovat kaksi välttämätöntä ominaisuutta, joita tarvitaan kohteen tehokkaaseen kuumentamiseen. Sitä vastoin lyhyemmillä aallonpituuksilla varustettu infrapuna ei ime hyvin, ja se heijastuu ihon pinnasta.
lähetys
Lopuksi, iho voi myös lähettää säteilyä ja se on jälleen aallonpituuden funktio. Itse asiassa lähellä IR: tä (~ 1.2 μm, ts. Lähellä IR-A: n loppua) noin 65% IR: stä voi päästä dermiin (Schroeder et al. 2008). 2 μm: n yli iho on läpinäkymätöntä. Itse asiassa siitä huolimatta, että iho lämmitetään IR-A: lla, joka ylittää ihon korkean heijastavuuden, lähellä oleva IR on potentiaalisesti vaarallisempi kuin keskimmäinen ja kauko-IR, koska se voi tunkeutua ihon ihon alueelle ja aiheuttaa suurempi vamma.
Siksi biologisesti merkitsevällä IR-C: llä on korkea imeytyminen, heikko heijastavuus ja alhainen läpäisevyys, jotka kaikki hyödyttävät ihon lämmittämistä, mikä lopulta välittää lämpöä kehon sisälle diffundoituna viileämpään sisäkudokseen. Se on myös luonnostaan turvallisempi aaltokaista, minkä vuoksi mukavuus IR kohdistuu yleensä pidemmille aallonpituuksille (mukavasti IR-B- ja IR-C-alueilla)
terveys
Lukuun ottamatta suoraa kosketusta itse kuumaan säteilijään, erittäin voimakas lyhytaaltoinfrapunasäteily voi aiheuttaa lämpövaurioita, jos iho saa liian paljon altistusta liian kauan tai lämmitinyksikkö on sijoitettu liian lähelle kohdetta. Nämä ikääntymisvaikutukset tunnetaan leipureiden käsivarresta ja lasipuhaltimien kasvoista (Cho et ai 2009). Silmävaurioita voi ilmetä pitkällä aikavälillä, joten suositellaan suojalaseja tai aikarajoja (Voke 1999). Lähellä IR vastaa ihon ikääntymisestä (Schroeder et al. 2008), missä IR-A-altistuminen aiheuttaa samanlaisia biologisia vaikutuksia kuin UV-valo (Schroeder et al. 2009). Siksi IR-B: tä ja IR-C: tä olisi mahdollisuuksien mukaan käytettävä vaihtoehtona, jolla ei ole näitä haitallisia vaikutuksia.
Kun otetaan huomioon edellä mainitut syyt ihmiskehon luonnollisiin rajoituksiin IR-A: n suhteen, on hyödyllisempää ja vähemmän haitallista keskittyä keskialueen IR-B- ja IR-C-aaltoalueisiin 3-10 mikronien välisillä aallonpituuksilla. Keraamisten lämmittimien spektrilähtö on siten sijoitettu erittäin hyvin tällaisia tehtäviä varten (katso kuva 4 alla)
Yhteenveto
Infrapunasäteily absorboituu, välittyy tai heijastuu pinnan ominaisuuksista riippuen. Ihmisten tai eläinten tapauksessa tämä pinta on iho. Ihmisen kehon peittävä iho on kehittynyt imeytymis-, kulkeutumis- ja heijastavuusominaisuuksissa todennäköisesti auringolle altistumisen seurauksena. Luonnolliset puolustusominaisuudet ovat kehittyneet, kuten pitkän aalto-IR: n suotuisa absorptio ja lyhyen aallon IR: n korkea heijastuskyky. Lisäksi viimeaikaisissa tutkimuksissa havaitaan, että lyhytaalto-IR (IR-A) vahingoittaa ihoa aiheuttaen ennenaikaista ikääntymistä. Infrapuna-alueilla IR-B ja IR-C ei ole niin haitallisia vaikutuksia, ja niitä tulisi suosia.
HUOM: Infrapuna-lämmitystuotteita voi ostaa Herschel-infrapuna.
Viitteet
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Läheisen infrapunasäteilyn rooli ihon ikääntymisessä, kokeellinen gerontologia, osa 43, numero 7, heinäkuu 2008, sivut 629-632, ISSN 0531-5565,
Henkilökohtainen kirjeenvaihto. Professori Anthony Robinson, mekaanisen ja valmistustekniikan laitos, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park ja Jin Ho Chung, Infrapunasäteilyn ja lämmön vaikutukset ihmisen ikääntymiseen in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Infrapunasäteilyn välittämien haitallisten vaikutusten estäminen ihmisen iholla. Ihoterapiakirjeet. 2009 kesäkuu; 14 (5): 4-5.
Janet Voke, Säteilyvaikutukset silmiin, osa 1 - Infrapunasäteilyn vaikutukset silmäkudokseen, Optometria tänään, toukokuu 1999
