| 著者 | 创建日期 | VERSION | 文件编号 |
|---|---|---|---|
| Gerard McGranaghan博士 | 14 Oct. 2014 | V1.1 | CC11 – 00041 |
介绍
本文档是对与人类和动物的红外加热有关的信息的简短调查，通常称为舒适加热。 它解释了用于舒适加热时使用中长波红外辐射背后的科学原理。
红外辐射被用作加热人类和动物的舒适加热器。 人类和动物几乎每天都通过阳光暴露于红外线，并且已经在其皮肤内发展出特殊的机制以最大程度地利用这种来源。 选择舒适加热的加热器类型时，应考虑到这些机理和特性的知识。 尽管短波加热器具有很高的强度和强大的加热效果，但该文档还是解释了使用“短波”加热器可能造成的不利因素和健康问题。
背景
红外线是780nm至1mm波长范围内的非电离电磁辐射。 在此宽波段内，通常将其进一步细分为三个区域，IR-A，IR-B和IR-C分为以下类别
- IR-A：700nm–1400nm（0.7μm–1.4μm）
- IR-B：1400nm–3000nm（1.4μm–3μm）
- IR-C：3000nm–1mm（3μm–1000μm）
红外线辐射撞击表面时会产生加热效果，在舒适加热的情况下，通常是皮肤。 但是，并非所有的红外辐射都会转化为热量。 所有的红外辐射都可以
- 吸收
- 发送
- 反射的
每种的量取决于表面和材料特性。 被反射的IR不会转换为热量，而被吸收的IR会直接转换为热量。 传输的IR可能会部分转换为热量，具体取决于目标的厚度以及可以通过的辐射量。 较短的波长通常更具穿透性，因此具有穿透性，而中波和长波红外能量通常穿透较少，从而将其大部分能量转换为表面微区域中的热量。
吸收
关于人体，吸收高度依赖于皮肤特性。 皮肤吸收的主要原因是其80％左右，因此水含量具有像水一样的吸收光谱（Robinson 2014）。 在下面的图1中可以看到，在三个生物学上重要的波段中，IR-A和IR-B的吸收率低于IR-C。 这意味着在较长波长下出现的IR-C和IR-B可以更好地被人体皮肤吸收。 这转化为通过这些长和中波段对人类的更有效加热。 当然，使用提供IR-A的加热器仍会加热皮肤，但效率会降低，因为皮肤也不会吸收。
反射率
皮肤也可以反射红外辐射，这又很大程度上取决于波长。 如图2所示，皮肤在生物学上显着的IR-A波段具有很高的反射率，并且在IR-B和IR-C波段下降并趋于平稳。
这意味着在所有撞击皮肤的红外辐射中，大部分IR-A（短波辐射）将被反射，因此不会引起发热。
因此，较长波长的红外有利于高吸收和低反射率，这是有效加热目标所需的两个基本特性。 相反，较短波长的红外线不能很好地吸收，并且会被皮肤表面反射。
传输
最后，皮肤也可以透射辐射，并且还是波长的函数。 实际上，对于接近IR（约1.2μm，即接近IR-A的末端），约65％的IR可以到达真皮（Schroeder等人2008）。 超过2μm时，皮肤不透明。 实际上，尽管事实上皮肤将被IR-A加热，从而克服了皮肤的高反射率，但近红外比中远红外有更大的危险，因为它会渗透到皮肤的真皮区域并引起更大的伤害。
因此，具有生物学意义的IR-C具有高吸收，低反射率和低透射率，所有这些都有利于加热皮肤，最终通过扩散到较冷的内部组织中将热量传递到人体内部。 这也是本质上更安全的波段，这就是为什么舒适红外通常瞄准更长波长的原因（在IR-B和IR-C区域中很舒适）
健康管理
除了直接接触热辐射体本身的直接危险外，如果皮肤长时间暴露在外或加热器单元太靠近目标，高强度短波红外辐射可能会引起热灼伤。 这些老化效果从贝克的鼓风机的臂部和鼓风机的表面得知（Cho等2009）。 长时间可能会造成眼睛损伤，因此建议使用护目镜或时间限制（Voke 1999）。 近红外光是造成皮肤光老化的原因（Schroeder等人，2008），其中IR-A暴露会引起与紫外线相似的生物学效应（Schroeder等人，2009）。 因此，如果可能的话，应该使用IR-B和IR-C作为替代品，而不会产生这些有害影响。
鉴于上述原因，人体对IR-A的天然局限性，集中精力在3-10微米之间的中档IR-B和IR-C波段上将更为有益，而危害也较小。 因此，陶瓷加热器的光谱输出位置非常适合此类任务（请参见下面的图4）
总结
取决于表面的特性，红外辐射被吸收，透射或反射。 对于人或动物而言，该表面是皮肤。 覆盖人体的皮肤可能由于暴露在阳光下而具有吸收，透射和反射特性。 已经形成了自然防御特性，例如长波红外的良好吸收和短波红外的高反射率。 此外，最近的研究发现，短波红外（IR-A）会损害皮肤，导致皮肤过早老化。 IR-B和IR-C波段的红外线没有这种有害影响，应予以青睐。
请注意： 红外舒适加热产品可以从以下处购买 赫歇尔红外线。
参考资料
Peter Schroeder，Judith Haendeler，Jean Krutmann，近红外辐射在皮肤光老化中的作用，实验老年学，第43卷，第7版，7月2008，第629-632页，ISSN 0531- 5565，
个人信件。 都柏林2三一学院机械与制造工程系Anthony Robinson教授。
曹宗,、美希善，金妍y，徐恩恩，李英美，朴智贤和金浩忠，红外线辐射和热量对人体皮肤衰老的影响nviv，《研究皮肤病学研讨会论文集》 (2009) 14，15-19;
Schroeder P，Calles C，Krutmann J.预防红外线-A辐射介导的对人体皮肤的有害作用。 皮肤疗法的来信。 2009 Jun; 14（5）：4-5。
Janet Voke博士，“对眼睛的辐射效应，第1部分–对眼组织的红外辐射效应，今日验光”，1999年XNUMX月
