| AUTORS | DATUMS izveidots | VERSION | DOKUMENTA NUMURS |
|---|---|---|---|
| Dr Gerard McGranaghan | 14 oktobris 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Ievads
Šis dokuments ir īss informācijas pārskats par cilvēku un dzīvnieku infrasarkano sildīšanu, parasti to sauc par komforta sildīšanu. Tas izskaidro vidēja un gara viļņa infrasarkanā starojuma zinātnisko pamatojumu, kad to lieto komforta sildīšanai.
Infrasarkano starojumu izmanto kā komforta sildīšanu cilvēku un dzīvnieku sildīšanai. Cilvēki un dzīvnieki gandrīz katru dienu ir pakļauti infrasarkano staru iedarbībai caur sauli, un, lai palielinātu labumu no šī avota, viņu ādā ir izstrādāti īpaši mehānismi. Izvēloties sildītāja veidu komforta sildīšanai, ir jāņem vērā zināšanas par šiem mehānismiem un īpašībām. Neskatoties uz īsviļņu sildītāju augsto intensitāti un spēcīgo sildīšanas efektu, šajā dokumentā ir izskaidroti trūkumi un veselības problēmas, ko var radīt “īsviļņu” sildītāju izmantošana.
fons
Infrasarkanais ir nejonizējošs elektromagnētiskais starojums viļņu garumos no 780nm līdz 1mm. Šajā plašajā viļņu joslā tas bieži tiek sīkāk sadalīts trīs reģionos, IR-A, IR-B un IR-C, kas klasificēti šādi
- IR-A: 700nm – 1400nm (0.7μm – 1.4μm)
- IR-B: 1400nm – 3000nm (1.4μm – 3μm)
- IR-C: 3000nm – 1mm (3μm – 1000μm)
Infrasarkanais starojums rada sildīšanas efektu, saskaroties ar virsmu, komforta sildīšanas gadījumā tā parasti ir āda. Tomēr ne viss infrasarkanais starojums tiek pārveidots par siltumu. Viss infrasarkanais starojums var būt
- Absorbēts
- Pārraidīts
- Pārdomāts
Katra daudzums ir atkarīgs no virsmas un materiāla īpašībām. Atstarotais IR netiks pārveidots par siltumu, savukārt absorbētais IR tiek pārveidots tieši par siltumu. Pārraidīto IS var daļēji pārveidot siltumā atkarībā no mērķa biezuma un tā, cik daudz starojuma var iziet cauri. Īsāki viļņu garumi parasti ir vairāk caurlaidīgi un tāpēc caurlaidīgi, savukārt vidēja un gara viļņa infrasarkanā enerģija parasti iekļūst mazāk, pārveidojot lielāko daļu enerģijas siltumā virsmas mikroreģionā.
Absorbcija
Attiecībā uz cilvēka ķermeni absorbcija ir ļoti atkarīga no ādas īpašībām. Āda galvenokārt uzsūcas, pateicoties tās 80% apmēram, tāpēc ūdens absorbcijas spektrs ir tāds pats kā ūdenim (Robinson 2014). Zemāk redzamajā 1 attēlā no trim bioloģiski nozīmīgajām joslām IR-A un IR-B absorbcija ir zemāka nekā IR-C. Tas nozīmē, ka IR-C un IR-B, kas rodas garākos viļņu garumos, cilvēka āda labāk absorbē. Tas nozīmē efektīvāku cilvēku sildīšanu, izmantojot šīs garā un vidējā viļņa joslas. Protams, izmantojot sildītāju, kas piegādā IR-A, tā joprojām sildīs ādu, taču tā būs mazāk efektīva, jo āda arī neuzsūc.
Atstarošanās
Āda var atspoguļot arī IR starojumu, un tas atkal ir ļoti atkarīgs no viļņa garuma. Kā redzams 2 attēlā, ādai ir augsta atstarošanās bioloģiski nozīmīgās joslās IR-A, un tā samazinās un izlīdzinās joslās IR-B un IR-C.
Tas nozīmē, ka no visa infrasarkanā starojuma, kas saskaras ar ādu, liela daļa IR-A (īsviļņu starojuma) tiks atspoguļota un tāpēc neizraisīs sildīšanu.
Tāpēc infrasarkanais garāko viļņu garums labvēlīgi palīdz ar augstu absorbciju un zemu atstarošanos, kas ir divas būtiskas īpašības, kas nepieciešamas mērķa efektīvai sildīšanai. Un otrādi, īsākā viļņa garumā infrasarkanais starojums nav labi absorbēts un to atspoguļo ādas virsma.
transmisija
Visbeidzot, āda var arī pārraidīt starojumu, un tā atkal ir viļņa garuma funkcija. Faktiski tuvu IR (~ 1.2 μm, ti, tuvu IR-A beigām) aptuveni 65% IR var sasniegt dermu (Schroeder et al. 2008). Ārpus 2 μm āda ir necaurspīdīga. Patiesībā, neskatoties uz to, ka ādu karsē ar IR-A, kas pārvar ādas augsto atstarošanos, tuvais IR ir potenciāli bīstamāks nekā vidējais un tālais IR, jo tas var iekļūt ādas dermā un izraisīt lielāks ievainojums.
Tāpēc bioloģiski nozīmīgajam IR-C ir augsta absorbcija, zema atstarošanās spēja un zema caurlaidība, un tas viss nāk par labu ādas sildīšanai, kas galu galā nodod siltumu ķermeņa iekšienē, difūzējot vēsākajos iekšējos audos. Tā ir arī būtībā drošāka viļņu josla, tāpēc komforta IR parasti ir vērsta uz garāku viļņu garumu (ērti IR-B un IR-C reģionos)
Veselība
Neatkarīgi no tieša kontakta ar karstu emitētāju briesmām, augstas intensitātes īssviļņu infrasarkanais starojums var izraisīt termiskus apdegumus, ja āda pārāk ilgi tiek pakļauta pārāk iedarbībai vai sildītāja vienība ir novietota pārāk tuvu mērķim. Šie novecošanās efekti ir zināmi no maiznieku rokām un stikla pūtēju sejām (Cho et al 2009). Acu bojājumi var notikt ilgstošā laika posmā, tāpēc ieteicams aizsargbrilles vai laika ierobežojumus (Voke 1999). Blakus IR ir atbildīgs par ādas novecošanos (Schroeder et al. 2008), kur IR-A iedarbība rada līdzīgu bioloģisko iedarbību kā UV gaismā (Schroeder et al. 2009). Tāpēc, ja iespējams, IR-B un IR-C jāizmanto kā alternatīvas, kurām nav šīs kaitīgās ietekmes.
Ņemot vērā iepriekšminētos iemeslus, kas saistīti ar cilvēka ķermeņa dabiskajiem ierobežojumiem attiecībā pret IR-A, ir daudz izdevīgāk un mazāk kaitīgi koncentrēties uz vidēja diapazona IR-B un IR-C viļņu joslām viļņu garumos starp 3-10 mikroniem. Tādējādi keramikas sildītāju spektrālā jauda ir ļoti labi novietota šādiem uzdevumiem (sk. 4 attēlu zemāk).
Kopsavilkums
Infrasarkano starojumu absorbē, pārraida vai atspoguļo atkarībā no virsmas īpašībām. Cilvēkiem vai dzīvniekiem šī virsma ir āda. Cilvēka ķermeni pārklājošajai ādai ir izveidojušās absorbcijas, caurlaidības un atstarojošās īpašības, iespējams, saules iedarbības rezultātā. Ir attīstījušās dabiskās aizsardzības īpašības, piemēram, labvēlīga garā viļņa IR absorbcija un īsa viļņa IR augsta atstarošanās spēja. Turklāt jaunākie pētījumi atklāj, ka īsviļņu IR (IR-A) kaitē ādai, izraisot priekšlaicīgu novecošanos. Infrasarkanajiem joslām IR-B un IR-C nav tik kaitīgas ietekmes, un tām vajadzētu dot priekšroku.
LŪDZU, ŅEMIET VĒRĀ: Infrasarkano staru sildīšanas produktus var iegādāties no Heršela infrasarkanais.
Atsauces
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Tuva infrasarkanā starojuma loma ādas novecošanā, Eksperimentālā gerontoloģija, 43 sējums, 7 izdevums, 2008 jūlijs, 629-632 lapas, ISSN 0531-5565,
Personiskā sarakste. Profesors Entonijs Robinsons, Trīsvienības koledžas Mehāniskās un ražošanas inženierzinātņu katedra, Dublina 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park and Jin Ho Chung, Infrasarkanā starojuma un karstuma ietekme uz cilvēka ādas novecošanos in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Ar infrasarkano starojumu saistītās kaitīgās ietekmes uz cilvēka ādu novēršana. Ādas terapijas vēstules. 2009 jūnijs; 14 (5): 4-5.
Dr Janet Voke, Radiācijas ietekme uz aci, 1. daļa - Infrasarkanā starojuma ietekme uz acu audiem, Optometrija šodien, 1999. gada maijs
