| AUTORE | DATA DI CREAZIONE | VERSIONE | NUMERO DEL DOCUMENTO |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 ottobre 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Introduzione
Questo documento è una breve rassegna delle informazioni relative al riscaldamento a infrarossi di esseri umani e animali, normalmente chiamato riscaldamento comfort. Spiega la logica scientifica alla base dell'uso delle radiazioni infrarosse a media e lunga onda quando viene utilizzato per il riscaldamento confortevole.
Le radiazioni infrarosse vengono utilizzate come riscaldamento comfort per il riscaldamento di esseri umani e animali. Gli esseri umani e gli animali sono esposti all'infrarosso quasi ogni giorno attraverso il sole e hanno sviluppato meccanismi speciali all'interno della loro pelle per massimizzare il beneficio da questa fonte. È necessario tenere conto di questi meccanismi e caratteristiche quando si seleziona il tipo di riscaldatore per il riscaldamento confortevole. Nonostante l'elevata intensità e il potente effetto di riscaldamento dei riscaldatori a onde corte, questo documento spiega gli svantaggi e i problemi di salute che possono causare l'uso dei riscaldatori a onde corte.
sfondo
Gli infrarossi sono radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti all'interno delle lunghezze d'onda da 780nm a 1mm. All'interno di questa ampia banda d'onda, è spesso suddivisa ulteriormente in tre regioni, IR-A, IR-B e IR-C classificate come segue
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
La radiazione infrarossa provoca un effetto di riscaldamento quando colpisce una superficie, in caso di riscaldamento confortevole questa è normalmente la pelle. Tuttavia, non tutte le radiazioni infrarosse vengono convertite in calore. Tutte le radiazioni infrarosse possono essere
- Assorbito
- Trasmesso
- riflessa
La quantità di ciascuno dipende dalla superficie e dalle caratteristiche del materiale. L'IR che viene riflesso non verrà convertito in calore, mentre l'IR che viene assorbito viene convertito direttamente in calore. L'IR che viene trasmesso può essere parzialmente convertito in calore a seconda dello spessore del bersaglio e della quantità di radiazioni che può passare. Le lunghezze d'onda più corte sono generalmente più trasmissive e quindi penetranti, mentre l'energia a infrarossi a onde medie e lunghe solitamente penetra meno convertendo la maggior parte della loro energia in calore nella microregione superficiale.
Assorbimento
Per quanto riguarda il corpo umano, l'assorbimento dipende fortemente dalle caratteristiche della pelle. La pelle si assorbe principalmente a causa del suo contenuto di 80% o giù di lì, quindi ha uno spettro di assorbimento come l'acqua (Robinson 2014). Visto nella Figura 1 di seguito, delle tre bande biologicamente significative, IR-A e IR-B hanno un assorbimento inferiore rispetto a IR-C. Ciò significa che IR-C e IR-B che si verificano a lunghezze d'onda più lunghe vengono assorbiti meglio dalla pelle umana. Ciò si è tradotto in un riscaldamento più efficiente degli esseri umani attraverso queste bande di onde lunghe e medie. Naturalmente, l'uso di un riscaldatore che eroga IR-A riscalda ancora la pelle, ma sarà meno efficiente in quanto anche la pelle non assorbe.
riflettività
Anche la pelle può riflettere le radiazioni IR e questo dipende fortemente dalla lunghezza d'onda. Vista nella Figura 2, la pelle ha un'alta riflettanza nelle bande biologicamente significative IR-A e questo diminuisce e si livella nelle bande IR-B e IR-C.
Ciò significa che di tutte le radiazioni infrarosse che colpiscono la pelle, una grande parte dell'IR-A (radiazione ad onde corte) verrà riflessa e quindi non causerà il riscaldamento.
Pertanto l'infrarosso nelle lunghezze d'onda più lunghe favorisce favorevolmente un elevato assorbimento e una bassa riflettanza, che sono due proprietà essenziali richieste per il riscaldamento efficace di un bersaglio. Al contrario, l'infrarosso nelle lunghezze d'onda più brevi non viene assorbito bene e viene riflesso dalla superficie della pelle.
Trasmissione
Infine, anche la pelle può trasmettere radiazioni ed è di nuovo una funzione della lunghezza d'onda. In effetti, per IR vicino (~ 1.2 μm, cioè vicino alla fine di IR-A) circa 65% di IR può raggiungere il derma (Schroeder et al. 2008). Oltre 2 μm la pelle è opaca. Infatti, nonostante il fatto che la pelle sarà riscaldata dall'IR-A che supera l'elevata riflettività della pelle, l'IR vicino è potenzialmente più pericoloso dell'IR medio e lontano perché può penetrare nell'area cutanea della pelle e causare maggiore ferita.
Pertanto, l'IR-C biologicamente significativo ha un alto assorbimento, una bassa riflettività e una bassa trasmissività, tutte a beneficio del riscaldamento della pelle, che alla fine trasmette il calore all'interno del corpo attraverso la diffusione nel tessuto interno più freddo. È anche la banda d'onda intrinsecamente più sicura che è il motivo per cui il comfort IR solitamente punta alle lunghezze d'onda più lunghe (comodamente nelle regioni IR-B e IR-C)
Salute e benessere
A parte il pericolo diretto di contatto con l'emettitore caldo stesso, le radiazioni infrarosse ad alta intensità ad onde corte possono causare ustioni termiche se la pelle riceve troppa esposizione per troppo tempo o l'unità di riscaldamento è posizionata troppo vicino al bersaglio. Questi effetti dell'invecchiamento sono noti dai bracci Bakers e dalle facce dei soffiatori di vetro (Cho et al 2009). I danni agli occhi possono verificarsi per un lungo periodo di tempo, pertanto si consiglia di indossare occhiali o limiti di tempo (Voke 1999). Near IR è responsabile del fotoinvecchiamento della pelle (Schroeder et al. 2008), dove l'esposizione IR-A induce effetti biologici simili alla luce UV (Schroeder et al 2009). Pertanto, se possibile, IR-B e IR-C dovrebbero essere usati come alternative che non hanno questi effetti dannosi.
Date le ragioni sopra esposte sui limiti naturali del corpo umano nei confronti dell'IR-A, è più vantaggioso e meno dannoso concentrarsi sulle bande d'onda IR-B e IR-C di medio raggio a lunghezze d'onda comprese tra 3-10 micron. L'uscita spettrale dei riscaldatori in ceramica è quindi posizionata molto bene per tali compiti (vedere la Figura 4 di seguito)
Sommario
La radiazione infrarossa viene assorbita, trasmessa o riflessa a seconda delle caratteristiche della superficie. Nel caso di esseri umani o animali, questa superficie è la pelle. La pelle che ricopre il corpo umano ha evoluto assorbimento, trasmissione e caratteristiche riflettenti probabilmente a seguito dell'esposizione al sole. Le caratteristiche di difesa naturale si sono evolute come l'assorbimento favorevole dell'IR a onde lunghe e l'elevata riflettività dell'IR a onde corte. Inoltre, recenti studi hanno scoperto che l'IR a onde corte (IR-A) è dannoso per la pelle con conseguente invecchiamento precoce. Gli infrarossi nelle bande IR-B e IR-C non hanno tali effetti dannosi e dovrebbero essere favoriti.
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Riferimenti
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Il ruolo della radiazione nel vicino infrarosso nel fotoinvecchiamento della pelle, Gerontologia sperimentale, Volume 43, Numero 7, Luglio 2008, Pagine 629-632, ISSN 0531- 5565,
Corrispondenza personale. Professore Anthony Robinson, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e della Produzione, Trinity College, Dublino 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park e Jin Ho Chung, Effetti delle radiazioni infrarosse e del calore sull'invecchiamento della pelle umana in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Atti (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. La prevenzione delle radiazioni infrarosse A ha determinato effetti dannosi sulla pelle umana. Lettere di terapia della pelle. 2009 Jun; 14 (5): 4-5.
Dott.ssa Janet Voke, Effetti delle radiazioni sull'occhio, Parte 1 - Effetti delle radiazioni infrarosse sul tessuto oculare, Optometry Today, maggio 1999
