| 著者 | 作成日 | VERSION | 書類番号 |
|---|---|---|---|
| ジェラルド・マクグラナハン博士 | 14年 2014月日 | V６０ | CC11 – 00041 |
概要
このドキュメントは、通常快適暖房と呼ばれる、人間と動物の赤外線加熱に関する情報の簡単な調査です。 それは、快適な暖房に使用される場合、中波および長波の赤外線の使用の背後にある科学的根拠を説明しています。
赤外線は、人間や動物を暖めるための快適な暖房として使用されます。 人間と動物は、ほぼ毎日太陽を介して赤外線にさらされており、この光源から最大限の利益を得るために、皮膚内で特別なメカニズムを進化させてきました。 快適な暖房のためにヒーターの種類を選択するときは、これらのメカニズムと特性の知識を考慮に入れる必要があります。 短波ヒーターの高い強度と強力な加熱効果にもかかわらず、このドキュメントでは、「短波」ヒーターの使用が引き起こす可能性のある欠点と健康上の問題について説明しています。
経歴
赤外線は、780nm〜1mmの波長内の非電離電磁放射です。 この広い波長帯域内では、次のように分類されるIR-A、IR-B、IR-Cの3つの領域にさらに細分化されることがよくあります。
- IR-A：700nm–1400nm（0.7μm–1.4μm）
- IR-B：1400nm–3000nm（1.4μm–3μm）
- IR-C：3000nm–1mm（3μm–1000μm）
赤外線は、表面に当たると加熱効果を引き起こします。快適な加熱の場合、通常これは皮膚です。 ただし、すべての赤外線が熱に変換されるわけではありません。 すべての赤外線は
- 吸収された
- 送信済み
- 反映
それぞれの量は、表面と材料の特性に依存します。 反射されたIRは熱に変換されませんが、吸収されたIRは直接熱に変換されます。 透過するIRは、ターゲットの厚さ、およびどのくらいの放射線が通過できるかに応じて、部分的に熱に変換される場合があります。 通常、短波長は透過性が高いため透過性が高くなりますが、中波および長波の赤外線エネルギーは通常ほとんど浸透せず、ほとんどのエネルギーが表面の微小領域で熱に変換されます。
吸着
人体に関しては、吸収は皮膚の特性に大きく依存します。 皮膚は、主にその80％程度の水分含有量のために吸収するため、水のような吸収スペクトルを持ちます（Robinson 2014）。 下の図1に示すように、生物学的に重要な3つのバンドのうち、IR-AとIR-BはIR-Cと比較して吸収が低くなっています。 これは、より長い波長で発生するIR-CおよびIR-Bが人間の皮膚によりよく吸収されることを意味します。 これは、これらの長波および中波帯を介した人間のより効率的な加熱に変換されました。 もちろん、IR-Aを供給するヒーターを使用しても皮膚は加熱されますが、皮膚も同様に吸収されないため効率が低下します。
反射率
皮膚も赤外線を反射することがあり、これも波長に強く依存します。 図2に見られるように、皮膚は生物学的に重要なバンドIR-Aで高い反射率を持ち、これはバンドIR-BおよびIR-Cで減少し、水平になります。
これは、皮膚に当たるすべての赤外線のうち、IR-A（短波放射）の大部分が反射されるため、加熱を引き起こさないことを意味します。
したがって、より長い波長の赤外線は、ターゲットの効果的な加熱に必要な2つの重要な特性である高吸収と低反射を有利に支援します。 逆に、短波長の赤外線は十分に吸収されず、皮膚表面で反射されます。
送信
最後に、皮膚も放射線を透過させることができ、やはり波長の関数です。 実際、近赤外線（〜1.2μm、つまりIR-Aの終わり近く）の場合、約65％のIRが真皮に到達する可能性があります（Schroeder et al。2008）。 2μmを超えると、スキンは不透明になります。 実際、皮膚は皮膚の高い反射率を克服するIR-Aによって加熱されるという事実にもかかわらず、皮膚の真皮領域に浸透して原因となる可能性があるため、近赤外線は中赤外線および遠赤外線よりも潜在的に危険ですより大きな怪我。
したがって、生物学的に重要なIR-Cは、吸収率が高く、反射率が低く、透過率が低く、これらはすべて皮膚を加熱する利点があり、最終的にはより冷たい内部組織への拡散によって熱を体内に伝達します。 また、本質的に安全な波長帯域であるため、コンフォートIRは通常、より長い波長を狙っています（IR-BおよびIR-C領域で）。
健康
ホットエミッター自体との直接的な接触の危険性は別として、皮膚が長時間露出しすぎたり、ヒーターユニットがターゲットに近すぎると、高強度の短波赤外線が熱傷を引き起こす可能性があります。 これらの老化の影響は、パン屋の腕とガラス送風機の顔から知られています（Cho et al 2009）。 目の損傷は長期間にわたって発生する可能性があるため、ゴーグルまたは時間制限を推奨します（Voke 1999）。 近赤外は皮膚の光老化の原因であり（Schroeder et al。2008）、IR-A曝露はUV光と同様の生物学的影響を引き起こします（Schroeder et al 2009）。 したがって、可能であれば、これらの有害な影響を持たない代替としてIR-BとIR-Cを使用する必要があります。
IR-Aに対する人体の自然な制限に関する上記の理由を考えると、3-10ミクロンの間の波長で中域IR-BおよびIR-C波長帯に集中することは、より有益であり、より有害ではありません。 したがって、セラミックヒーターのスペクトル出力は、このようなタスクに非常に適しています（下の図4を参照）。
まとめ
赤外線は、表面の特性に応じて吸収、透過、または反射されます。 人間または動物の場合、この表面は皮膚です。 人体を覆う皮膚は、おそらく日光への暴露の結果として、吸収、透過、反射特性を進化させました。 長波IRの良好な吸収や短波IRの高い反射率など、自然の防衛特性が進化しています。 さらに、最近の研究では、短波IR（IR-A）が皮膚に損傷を与え、早期老化を引き起こすことがわかりました。 バンドIR-BおよびIR-Cの赤外線は、このような有害な影響を与えないため、好まれます。
ご注意下さい。 赤外線快適暖房製品は、 ハーシェル赤外線。
参考文献
Peter Schroeder、Judith Haendeler、Jean Krutmann、皮膚の光老化における近赤外線の役割、実験老年学、Volume 43、Issue 7、July 2008、Pages 629-632、ISSN 0531- 5565、
個人的な対応。 ダブリン2、トリニティカレッジ、機械製造工学科、アンソニーロビンソン教授。
チョ・ソユン、ミ・ヒシン、キム・ヨンギョン、ジョウン・ソ、ヨン・ミー・リー、チヒョン・パーク、ジン・ホー・チョン、赤外線放射と熱が人間の皮膚の老化に与える影響in vivo、Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14、15-19;
Schroeder P、Calles C、Krutmann J.人間の皮膚における赤外線A放射線媒介有害作用の防止。 皮膚療法の手紙。 2009 Jun; 14（5）：4-5。
ジャネット・ヴォーク博士、眼への放射線の影響、パート1 –眼組織への赤外線の影響、今日の検眼、1999年XNUMX月
