1. Inhaltsverzeichnis

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2 1. Inhaltsverzeichnis GUTACHTEN NR. LE-G18/ Inhaltsverzeichnis Allgemeine Informationen Beschreibung der Problemstellung, Grenzwerte Infrarotstrahler ECO Technische Beschreibung (ECO 500 mit und ohne Gitter) Messaufbau (ECO 500 mit und ohne Gitter) Spektrale Bestrahlungsstärke, Spektrum (ECO 500 mit und ohne Gitter) Vergleich mit den Grenzwerten (ECO 500 mit und ohne Gitter) Haut Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Infrarotstrahler ECO 500 mit Filterglas Haut Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Schlussfolgerungen ECO Infrarotstrahler Vitae Technische Beschreibung (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Messaufbau (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Spektrale Bestrahlungsstärke, Spektrum (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Vergleich mit den Grenzwerten (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Haut Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Infrarotstrahler Vitae 500 mit Filterglas Haut Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Schlussfolgerungen Vitae Gefahrenabstände (Haut und Auge) und maximal zulässige Bestrahlungsdauern der Infrarot-Vollspektrumstrahler Vitae und ECO Messergebnisse Vitae DIR-350-R Vitae DIR-500-R Vitae DIR-750-R Vitae DIR-1300-R Vitae WIR-350-R Vitae WIR-500-R Vitae WIR-750-R Seite 2 von 66

3 Vitae WIR-1300-R ECO-350-G ECO-350-R ECO-750-R Zusammenstellung Gefahrenabstände (Auge) der Infrarot-Vollspektrumstrahler Vitae und ECO bei Variation der Kopfposition Messergebnisse Vitae DIR-350-R Vitae DIR-500-R Vitae DIR-750-R Vitae DIR-1300-R Vitae WIR-350-R Vitae WIR-500-R Vitae WIR-750-R Vitae WIR-1300-R ECO-350-G ECO-500-G ECO-350-R ECO-750-R Schlussfolgerungen bezüglich des Strahlereinbaus in Infrarotkabinen Gefahrenabstände (Auge) bei drei Frontstrahlern (Vitae DIR-750-R) für unterschiedliche Kopfpositionen Schlussfolgerungen bezüglich des Strahlereinbaus in Infrarotkabinen Gefahrenabstände (Auge) für Frontstrahler Vitae DIR-750-R bei Einzelbetrieb für acht Leistungsstufen (Regelung: wave.com4.infra) Verhältnis E gesamt zu E < 3000 nm als Funktion der Leistungsstufe Messung gemäß EN , Anhang BB Hinweise zur Auswahl der Frontstrahler und der Dimensionierung der Infrarotkabine Vergleich der Infrarotstrahler ECO und Vitae Seite 3 von 66

4 2. Allgemeine Informationen Ersetzung Dieses Gutachten ersetzt die Gutachten LE-G /12, LE-G /12, LE-G /12 und LE-G /12. Zeitpunkt der Durchführung der Messungen bis ) ECO 500 Messungen bei Ausführung mit Gitter Rechnung auf Basis der Messergebnisse für Ausführung mit Filterglas weiß (Schott Resistan 724-8) oder rot (Schott Resistan 712-3) Ausstellung Gutachten LE-G /12, Deutsch Ausstellung Gutachten LE-G /12, Englisch bis ) Vitae 500 Messungen bei Ausführung mit und bei Ausführung ohne Gitter Rechnung auf Basis der Messergebnisse für Ausführung mit Filterglas weiß oder rot.) Gefahrenabstände (Haut und Auge) und maximal zulässige Bestrahlungsdauern der Infrarot-Vollspektrumstrahler Vitae und ECO bei Einzelbetrieb Ausstellung Gutachten LE-G / bis ) ECO 500 Messungen bei Ausführung ohne Gitter.) Korrektur Gutachten LE-G /12 (Version 2) und LE-G /12 (Version 3).) Korrektur Gutachten LE-G-0525/2/12 (Version 3) bis ) Gefahrenabstände (Auge) der Infrarot-Vollspektrumstrahler Vitae und ECO bei Einzelbetrieb für unterschiedliche Kopfpositionen.) Gefahrenabstände (Auge) bei drei Frontstrahlern (Vitae DIR- 750-R) für unterschiedliche Kopfpositionen.) Gefahrenabstände (Auge) für Frontstrahler Vitae DIR-750-R bei Einzelbetrieb für acht Leistungsstufen (Regelung: wave.com4.infra).) Messung gemäß EN , Anhang BB (Frontstrahler: 1x Vitae DIR-750-R, Rückenstrahler: 1x Vitae DIR-500-R) Ausstellung Gutachten LE-G-18/13 (inklusive der korrigierten Gutachten LE-G /12 und LE-G-525-2/12) Seite 4 von 66

5 Ort der Durchführung der Messungen Prüflabor für Laser, LED und Lampen-Sicherheit, Seibersdorf Labor GmbH, 2444 Seibersdorf, Österreich Umfang des Gutachtens Das vorliegende Gutachten umfasst die strahlenschutztechnische Beurteilung von Vollspektrum-Infrarotstrahlern zum Einsatz in Infrarotkabinen. In diesem Sinne wurde die Bestrahlungsstärke in repräsentativen Expositionspunkten vor den Strahlern gemessen und mit international gültigen Grenzwerten bezüglich einer möglichen Verbrennung der Haut oder einer möglichen Schädigung der Augen verglichen. Andere potentiell mögliche (d.h. nicht auszuschließende) nachteilige Wirkungen auf die Haut oder den Organismus wurden nicht bewertet, da keine anwendbaren Grenzwerte existieren. Des Weiteren wurde die Wirkung der Infrarotstrahlung im medizinisch-physiologischen oder therapeutischen Sinn nicht bewertet. Verwendete Messgeräte OPHIR Thermosäulendetektor L40 (150) A (MM-35/06 bzw. MM-35/03) Messunsicherheit gesamt 20% (zusammengesetzt aus Radiometermessunsicherheit und Unsicherheit bezüglich Entfernung zum Strahler) Doppelmonochromator DTMc300V (MM-08/08) Konfiguration: Bandbreite 1 nm bzw. 2 nm (Schlitzbreite variabel), Schrittweite 1 nm bzw. 2 nm, 300 nm bis 399 nm Gitter mit 2400 Linien pro mm, 401 nm bis 1200 nm Gitter mit 1200 Linien pro mm Eingangsoptik: Ulbrichtsche Kugel UPK 150F mit 7 mm Apertur Software: BenWin+ Gekühlter Photomultiplier DH-30-Te (MM-08/05) Apertur 7 mm (MM-11/08) Spektrometer USB 2000 (MM-034/01), Bandbreite ca. 2 nm Konfiguration: VIS-NIR Diffusor, 1 m lange Faser, Filter DG 550 Software: SpectraSuite v1.6.0_03 Spektrometer NIR 512 (MM-039/02), Bandbreite ca. 3 nm Konfiguration: VIS-NIR Diffusor, 2 m lange Faser Software: SpectraSuite v1.6.0_03 Spektrometer NIR 256 (MM-039/01), Bandbreite ca. 9 nm Konfiguration: UV-VIS Diffusor, 2 m lange Faser Software: Spec v Rollmaßband MM-26/02 Seite 5 von 66

6 Messbedingungen Sämtliche Messungen wurden im thermisch stabilen Zustand nach einer Aufheizzeit von mehr als 20 Minuten durchgeführt (Anmerkung: das gesamte Produkt (d.h. Gehäuse, Reflektor, Gitter, etc.) erwärmt sich mit der Zeit und strahlt selbst wieder ab). Die Strahler waren entweder liegend (d.h. waagrecht) oder vertikal (d.h. aufrecht) eingespannt (Anmerkung: die Art der Montage bestimmt die Konvektionsverhältnisse und somit über die Temperatur die abgestrahlte Strahlungsleistung). Vorder- und Rückseite der Strahler waren frei zugänglich. Die IR-Strahler waren entweder direkt an das Netz (230 V, 50 Hz) oder an die Leistungsregelung wave.com4.infra angeschlossen. Verwendete Unterlagen ICNIRP Guidelines on Limits of Exposure to Broad-Band Incoherent Optical Radiation (0,38 to 3 µm), Health Physics, Volume 73, , 1997 ICNIRP ICNIRP Statement on far infrared radiation exposure, Health Physics, 91(6), , 2006 IEC TR Technical Report Compilation of maximum permissible exposure to incoherent optical radiation (1999). EN 62471:2008 Photobiological safety of lamps and lamp systems Expert Opinion LE-G /12 Expert Opinion LE-G /12 Seite 6 von 66

7 3. Beschreibung der Problemstellung, Grenzwerte Optische Strahlung im Wellenlängenbereich über 780 nm wird auch Wärmestrahlung genannt, da sie einerseits von warmen bzw. heißen Körpern abgegeben wird und andererseits beim Auftreffen auf einen Körper (der absorbierte Anteil) zu dessen Erwärmung bzw. Erhitzung führt 1. Der Grad der Erwärmung hängt dabei unter anderem von der Bestrahlungsdauer und der Bestrahlungsstärke (auftreffende Strahlungsleistung pro Fläche) ab. Bei entsprechend starker Temperaturerhöhung kann es beim Menschen zu schädlichen Wirkungen kommen. Bei intensiver Bestrahlung der Haut kann es z.b. zu Verbrennungen kommen, bei Bestrahlung der Augen mit Wellenlängen über 1400 nm zu einer Trübung der Hornhaut, bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht und IR-A Strahlung auch zur Verbrennung der Netzhaut. Bei einer Langzeiteinwirkung auf die Linse (d.h. regelmäßige Bestrahlung über einen längeren Zeitraum hinweg) kann die Entstehung von grauem Star (Katarakt) beschleunigt werden. Die internationale Strahlenschutzkommission ICNIRP hat dafür Grenzwerte veröffentlicht, die für die Haut und die Augen getrennt festgelegt sind. Diese Grenzwerte wurden von der internationalen Elektrotechnischen Kommission in den technischen Report IEC TR übernommen. Ferner stellen sie in der Norm IEC die Basis für die Festlegung der Risikogruppen dar. Bei einer Überschreitung der Grenzwerte kann eine nachteilige Wirkung auf Auge und Haut nicht ausgeschlossen werden. Ob es bei einer Grenzwertüberschreitung auch zu einer schädigenden Wirkung kommt, hängt vom Grad der Überschreitung ab, d.h. bei nur leichter Grenzwertüberschreitung ist das Risiko für einen nachteilige Wirkung auf Grund der in den Grenzwerten berücksichtigten Sicherheitsfaktoren gering. Ab welcher Bestrahlung es zu einer nachteiligen Wirkung kommt, wird im Rahmen dieses Gutachtens nicht analysiert. Es wird daher davon ausgegangen, dass man bei Grenzwertüberschreitung eine potentielle schädliche Wirkung auf Auge oder Haut nicht ausschließen kann. Sollte der Grenzwert nicht erreicht werden, kann man davon ausgehen, dass es im Rahmen der Gültigkeit der Grenzwerte zu keiner schädlichen Wirkung auf Auge bzw. Haut kommt. Haut Für eine Bestrahlungsdauer von 10 Sekunden gilt bei Bestrahlung der Haut ein Grenzwert von 3550 W / m² (Watt pro m²). Gemäß ICNIRP Guidelines ist dieser Grenzwert mit jenem Anteil des Messwerts zu vergleichen, welcher zwischen 380 nm und 3000 nm ( 3 µm) liegt. Zusätzlich ist aber auch angeführt, dass für Sicherheitsanalysen der Spektralbereich über 3000 nm miteinbezogen werden kann. Im Rahmen dieses Gutachtens wird der gesamte Infrarotbereich mit dem Grenzwert verglichen. Damit wird ein gewisser Sicherheitsfaktor bezüglich des Risikos der Entstehung von Erythema ab igne und des Zeitpunktes der Wahrnehmung von Hitzeschmerzen eingeführt (siehe folgende Diskussion). Für Bestrahlungsdauern über 10 Sekunden wurde von der ICNIRP kein Grenzwert für die Haut definiert, da in diesem Fall bei schädlichen Bestrahlungswerten die normalerweise auftretenden Schmerzen selbstschützende Abwendreaktionen auslösen, noch bevor es zu einer Verbrennung kommt. Für längere Bestrahlungszeiten ist ferner eine mögliche Überhitzung des Körperinneren zu bedenken (Hitzestress), deren Beurteilung aber nicht Teil dieses Gutachtens ist, weil dafür neben der Bestrahlung auch noch die Lufttemperatur und die Luftfeuchtigkeit zu berücksichtigen wären. Der ICNIRP/IEC Grenzwert ist auch nicht bei direktem Kontakt der Haut (Berührung) mit einer heißen Oberfläche anwendbar. Der bestehende ICNIRP Grenzwert für die Haut bezieht sich auch nicht auf Effekte wie Erythema ab igne oder beschleunigte Hautalterung. 1 Je nach Temperatur des Strahlers verschieben sich die Wellenlängen der abgestrahlten Energie: bei 100 C liegt das Maximum bei ca. 7,8 µm (im IR-C), bei 800 C bei ca. 2,7 µm (im IR-B), bei 5700 C (Temperatur der Sonne) bei ca. 0,5 µm (sichtbarer Bereich). Seite 7 von 66

8 Diese Effekte können nach dem heutigen Stand der Wissenschaft und Technik nicht ausgeschlossen werden. Es bestehen dafür keine anerkannten Grenzwerte. Das Risiko kann jedoch als gering eingestuft werden. Das vorliegende Gutachten beschränkt sich daher auf jenen Hauteffekt, auf den sich der derzeitige ICNIRP Grenzwert bezieht: eine Verbrennung der Haut durch optische Strahlung innerhalb von 10 s Bestrahlungsdauer. Auge - Linse Strahlung mit Wellenlänge größer 1400 nm wird von der Hornhaut und der Linse des Auges absorbiert. Wellenlängen unter 1400 nm werden von der Iris absorbiert. Aufgrund der Wärmeleitung kann sich dadurch die Temperatur der Linse erhöhen. Des Weiteren gelangt Strahlung unter 1400 nm auch auf die Netzhaut des Auges, führt aber bei gängigen Infrarotstrahlern zu keiner Überschreitung des Grenzwerts. Im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm ist daher vor allem die potentielle nachteilige Wirkung auf die Linse relevant, wobei es bei chronischer Überschreitung des Grenzwerts zu einer verfrühten Entstehung von grauem Star (Katarakt) - also einer Eintrübung der Linse - kommen kann. Für den Vergleich von Bestrahlungsstärke und ICNIRP Grenzwert wird im Rahmen dieses Gutachtens daher der Strahlungsanteil mit Wellenlängen kleiner als 3000 nm verwendet. Für eine länger andauernde Bestrahlung der Augen (über 16 Minuten) in einer Umgebung mit erhöhter Lufttemperatur gilt ein Grenzwert von 100 W / m². Für kürzere Bestrahlungsdauern sind höhere Grenzwerte erlaubt (z.b. 835 W / m² für 1 Minute, 3200 W / m² für 10 Sekunden). Ergänzend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Grenzwert für Dauerbestrahlung der Augen mit 100 W m -2 relativ restriktiv (d.h. niedrig) ist. Schon die Sonne verursacht zur Mittagszeit im Sommer eine Bestrahlungsstärke von ca W m -2 auf der Oberfläche der Erde. Daraus kann man ableiten, dass der Grenzwert mit einem nennenswerten Sicherheitsfaktor behaftet ist. Auch aus der Literatur kann man schließen, dass es erst bei entsprechend höheren Bestrahlungsstärken zu einem feststellbaren Effekt kommt. Studien über industriellen Anwendungen zeigen, dass es ab Bestrahlungsstärken von ca W m -2 (integraler Wert bis 1 mm) bei länger andauernder und wiederkehrender Bestrahlung zu einer Erhöhung des Risikos für die Entstehung von grauem Star kommen kann 2. Wird also der hier verwendete Grenzwert geringfügig überschritten (z.b. integraler Messwert kleiner als 300 W m -2 ), dann muss noch nicht unbedingt mit einer Erhöhung des Risikos der Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung gerechnet werden. Auge - Netzhaut Strahlung bis 1400 nm gelangt bis auf die Netzhaut des Auges und kann dort bei entsprechend hoher Intensität (Strahldichte) zu einer thermischen Schädigung der Netzhaut führen. Um eine mögliche thermische Netzhautgefährdung beurteilen zu können, ist gemäß ICNIRP der Wellenlängenbereich von 380 nm 1400 nm heranzuziehen. Der entsprechende Strahldichte- Grenzwert beträgt W m -2 sr -1 für eine Expositionsdauer von 10 s und einer Quellgröße von 100 mrad. Wird Strahlung im Wellenlängenbereich von 300 nm nm emittiert, dann kann bei entsprechend langer Bestrahlungsdauer die Netzhaut des Auges auch photochemisch geschädigt werden (Schädigungsmechanismus Blaulicht ). Der entsprechende Strahldichtegrenzwert beträgt 100 W m -2 sr -1 für eine Expositionsdauer von s. 2 Eva Lydahl, Infrared Radiation and Cataract, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden, ISBN (1984) Seite 8 von 66

9 4. Infrarotstrahler ECO Technische Beschreibung (ECO 500 mit und ohne Gitter) Der begutachtete Infrarotstrahler ist zum Einsatz in Infrarotkabinen vorgesehen. Die Stablänge beträgt ca. 74 cm. Vorderseitig ist ein Gitter montiert. Die optische Strahlung wird ungefiltert emittiert. Frontgitter Stab L x d = 74 cm x 1 cm Reflektor Netzanschluss direkt Abbildung 1: Begutachteter Infrarotstrahler ECO 500G (L x B x T = 82 cm x 15 cm x 6 cm) Messaufbau (ECO 500 mit und ohne Gitter) Die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke erfolgte mit Hilfe der Spektrometer DTMc300V (300 nm bis 700 nm), USB 2000 (700 nm bis 1020 nm) und NIR 256 (1220 nm bis 2070 nm) in Abständen von 5 cm, 30 cm, 60 cm und 80 cm. Die unterschiedlichen Detektoren waren mittig und auf Höhe des Stabes positioniert. Beim DTMc300V wurde eine Ulbrichtsche Kugel mit 7 mm Eingangsapertur verwendet, bei den Minispektrometern ein NIR-Diffusor mit 3,9 mm Durchmesser. Im Wellenlängenbereich von 1020 nm bis 1220 nm wurde der spektrale Verlauf mit dem Planck schen Strahlungsgesetzes interpoliert. Ab einer Wellenlänge von 2071 nm wurde mit Hilfe des Planck schen Strahlungsgesetzes extrapoliert. Seite 9 von 66

10 Abstand Eingangsoptik Faser Spektrometer Infrarotstrahler (liegend) Abbildung 2: Messgeometrie für die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke. Die integrale Bestrahlungsstärke wurde mit dem Thermosäulendetektor L40 gemessen. Am Detektor L40 war eine Messblende mit 35 mm Durchmesser angebracht (Hinweis: der Abstand zwischen Detektorvorderkante und Messblende betrug ca. 5 mm). Die Bestrahlungsstärke wurde durch Division von gemessener Leistung und Fläche der Blende ermittelt. Die anteilige Leistung bis 3000 nm wurde durch Verwendung eines Borofloat-Filters (Kurzpassfilter) ermittelt. Für die Dämpfung wurde ein Wert von 0,92 2 (2 Filterscheiben) verwendet Spektrale Bestrahlungsstärke, Spektrum (ECO 500 mit und ohne Gitter) Abbildung 3: Spektrale Bestrahlungsstärke im Messabstand von 30 cm für den Strahler mit Gitter. Der Detektor war axial und mittig vor dem Strahler positioniert (Maximum). Wird das Gitter entfernt, erhöht sich die spektrale Bestrahlungsstärke um den Faktor 2,1. Seite 10 von 66

11 Abbildung 4: Spektrale Bestrahlungsstärke im Messabstand von 60 cm für den Strahler mit Gitter. Der Detektor war axial und mittig vor dem Strahler positioniert (Maximum). Wird das Gitter entfernt, erhöht sich die spektrale Bestrahlungsstärke um den Faktor 1,6. VIS IR-A IR-B Abbildung 5: Spektrale Bestrahlungsstärke im Messabstand von 80 cm für den Strahler mit Gitter. Der Detektor war axial und mittig vor dem Strahler positioniert (Maximum). Wird das Gitter entfernt, erhöht sich die spektrale Bestrahlungsstärke um den Faktor 1,4. Anhand der gemessenen Spektren wurde die emittierte Strahlungsleistung je Spektralbereich berechnet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1-3 dargestellt. Bezüglich der Verteilung der integralen Bestrahlungsstärke ist anzumerken, dass sich sämtliche Oberflächen bei Betrieb des Strahlers erwärmen und ihrerseits im langwelligen Bereich (IR-C) abstrahlen. Während sich also die gesamte Bestrahlungsstärke im Wellenlängenbereich bis 1 mm mit der Zeit erhöht (bis zum thermisch eingeschwungenen Zustand), ist die spektrale Bestrahlungsstärke bis ca nm schon nach wenigen Minuten konstant. Dieses Verhalten führt dazu, dass die Verteilung in Prozent von der Temperierung und damit von der Zeit abhängig ist. Des Weiteren hängt sie auch von der Messgeometrie ab. Seite 11 von 66

12 Die gesamte im thermisch stabilen Zustand abgegebene Strahlung wurde mit Hilfe des Thermosäulendetektors L40 ermittelt. Die Anteile bis 3000 nm auf Basis der spektral gemessenen Werte. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Spektrale Verteilung in Prozent im Messabstand von 30 cm für den Strahler mit Gitter. Integrale Bestrahlungsstärke in Prozent [%] Bezeichnung Wellenlängenbereich Wenige Minuten nach dem Einschalten Thermisch stabiler Zustand (t >>) UV < 400 nm 0 0 VIS 400 nm 780 nm 0,8 0,6 IR-A 780 nm 1400 nm 18,6 13,7 IR-B 1400 nm 3000 nm 54,8 40,3 IR-C 3000 nm 1 mm 25,8 45,4 Spektrale Verteilung in Prozent im Messabstand von 60 cm für den Strahler mit Gitter. Integrale Bestrahlungsstärke in Prozent [%] Bezeichnung Wellenlängenbereich Wenige Minuten nach dem Einschalten Thermisch stabiler Zustand (t >>) UV < 400 nm 0 0 VIS 400 nm 780 nm 0,8 0,7 IR-A 780 nm 1400 nm 18,4 15,0 IR-B 1400 nm 3000 nm 54,8 44,8 IR-C 3000 nm 1 mm 25,9 39,4 Spektrale Verteilung in Prozent im Messabstand von 80 cm für den Strahler mit Gitter. Integrale Bestrahlungsstärke in Prozent [%] Bezeichnung Wellenlängenbereich Wenige Minuten nach dem Einschalten Thermisch stabiler Zustand (t >>) UV < 400 nm 0 0 VIS 400 nm 780 nm 0,8 0,6 IR-A 780 nm 1400 nm 18,6 14,5 IR-B 1400 nm 3000 nm 54,7 42,6 IR-C 3000 nm 1 mm 25,9 42, Vergleich mit den Grenzwerten (ECO 500 mit und ohne Gitter) Die Bestrahlungsstärke wurde sowohl spektral (Spektrometer) als auch integral (Thermosäulendetektor) gemessen. Eine mögliche Abschattung der Strahlung durch das Augenlied wurde nicht berücksichtigt (worst-case Analyse). Bezüglich einer möglichen Verbrennung der Haut wurden Messungen im Abstand von 5 cm vor dem Gitter des Strahlers durchgeführt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke wurde in der Mitte des Strahlers, ca. 2,5 cm über der Achse des Stabes detektiert. Da der Strahler kein Filterglas hat, wurde zusätzlich auch der Anteil der Bestrahlungsstärke unter 400 nm gemessen (spektrale Bestrahlungsstärke mit Doppelmonochromator DTMc300V). Damit ist eine Aussage bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch UV-Strahlung möglich. Bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung wurden Messungen in den Abständen von 30 cm, 60 cm, 80 cm und 90 cm durchgeführt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke wurde in der Mitte des Strahlers auf Höhe der Achse des Stabes detektiert. Seite 12 von 66

13 Wird der Strahler in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt, dann wird ein Teil des abgestrahlten Spektrums von den Wassertröpfchen in der Luft absorbiert werden, noch bevor sie den Körper erreicht. Im Rahmen einer worst-case Abschätzung wird dieser Effekt im Rahmen dieses Gutachtens nicht berücksichtigt Haut In Tabelle 4 sind die Messwerte bezüglich der Verbrennung der Haut für verschiedene Expositionsszenarien angeführt. Neben dem Messwert ist auch die maximal zulässige Bestrahlungsdauer zur Erreichung des Grenzwerts angeführt. Tabelle 4 Messposition 5 cm axial vor Front 5 cm vor Front Strahler 2,5 cm über Achse Stab 5 cm vor Front Strahler 2,5 cm unter Achse Stab Integrale Messergebnisse bezüglich einer möglichen Verbrennung der Haut für unterschiedliche Messpositionen inklusive Angabe maximaler Bestrahlungsdauern (t max ). Integrationsbereich 380 nm bis 1 mm (380 nm bis 3 µm) 380 nm bis 1 mm (380 nm bis 3 µm) 380 nm bis 1 mm (380 nm bis 3 µm) Strahler mit Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] 1684 (1007) 2016 (1216) 1912 (1216) Maximal zulässige Bestrahlungsdauer > 10 s (> 10 s) > 10 s (> 10 s) > 10 s (> 10 s) Strahler ohne Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] 3472 (2517) 3742 (2702) 3742 (2702) Maximal zulässige Bestrahlungsdauer > 10 s (> 10 s) 9,35 s (> 10 s) 9,35 s (> 10 s) Hinweis: Für den Vergleich mit dem Grenzwert müsste nur der Anteil zwischen 380 nm und 3000 nm herangezogen werden. Damit aber ein gewisser Sicherheitsfaktor gegeben ist, wird für den Vergleich der gesamte integrale Wert bis 1 mm verwendet. Um den Anteil der Bestrahlungsstärke über 3000 nm einschätzen zu können, sind zusätzlich die mit dem Borofloat-Filter gemessenen Bestrahlungsstärkewerte bis 3 µm angeführt. Wie man Tabelle 4 entnehmen kann, wird der ICNIRP-Grenzwert bezüglich der Verbrennung der Haut (3550 W m -2 für t = 10 s) nur dann überschritten, wenn das Gitter des begutachteten Infrarotstrahlers demontiert ist und die Exposition in sehr kleinem Abstand stattfindet (ca. 5 cm). Ob dieser Bestrahlungsabstand bei in Infrarot-Wärmekabinen eingebauten Strahlern unterschritten ist, kann im Rahmen dieses Gutachtens nicht beurteilt werden. Der ICNIRP- Grenzwert gilt nicht bei direktem Kontakt (Berührung). Anmerkung: Bei Verwendung der integralen Bestrahlungsstäre bis 3000 nm würde der Grenzwert auch für den Strahler ohne Gitter im Abstand von 5 cm nicht überschritten sein. Für Bestrahlungsdauern länger 10 s wird von ICNIRP kein Grenzwert angegeben, da es generell zu intensiven Hitzeschmerzempfindungen kommt, noch bevor eine Schädigung eintritt. Erfolgt die Temperaturerhöhung langsam (über mehrere Sekunden), dann bleibt im Normalfall genügend Reaktionszeit, um sich von der heißen Quelle zu entfernen. Sollte jedoch das Temperaturempfindungs-, und somit das Schmerzempfindungsvermögen gestört sein, kann die Seite 13 von 66

14 Abwendreaktion ausbleiben. Hier seien vor allem die Einnahme von Medikamenten (z.b. schmerzstillende Medikamente), Alkohol- oder Drogeneinfluss, Schlafzustand bzw. Bewusstlosigkeit oder manche Krankheiten erwähnt. In derartigen Fällen könnte es zu Temperatur-Zeit Verläufen kommen, welche bei Bestrahlungsdauern von länger als 10 s zu eine Verbrennung der Haut führen. Eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Verbrennung kann sich ebenso ergeben, wenn die Haut vor Bestrahlung mit dem Infrarotstrahler durchblutungsfördernd behandelt wurde, z.b. durch mechanisches Abreiben. Ein körperliches Unvermögen, sich aus dem Strahlungsfeld zu entfernen, obwohl ein Hitzeschmerz eintritt (z. B. Lähmung) oder ein absichtliches Verharren im Strahlungsfeld trotz Hitzeschmerz kann ebenfalls im Extremfall zur Verbrennung der Haut führen. Zurzeit nicht ausreichend untersucht (und deshalb nicht vollkommen auszuschließen) ist die mögliche Entstehung von Hitzepigmentierung bei oft wiederholter, starker Erwärmung der Haut, welche knapp unter der Schmerzgrenze liegt. Von Wärmequellen wie Torffeuer ist bekannt, dass sich bei immer wiederkehrender regelmäßiger Bestrahlung die Haut kosmetisch verändern kann, wobei es lokal zu einer netzartigen, rotbraunen Änderung des Aussehens der Haut kommt, die auch Erythema ab Igne oder Hitzemelanose genannt wird. In der ersten Phase des Auftretens dieser kosmetischen Hautveränderung ist diese rückgängig, vorausgesetzt, dass die Bestrahlung unterbrochen wird. Wird die wiederkehrende Bestrahlung weiter betrieben, kann es zu einer bleibenden Veränderung der Haut kommen. Derzeit sind keine Berichte bekannt, dass es durch die Verwendung von Infrarotstrahlern zu einer solchen Hautveränderung gekommen wäre. Das Risiko für die Entstehung einer Hitzemelanose kann daher als relativ gering eingestuft werden. Berichte, dass Infrarotstrahlung zu einer Beschleunigung der natürlichen Hautalterung oder zu Effekten auf die DNA führt, müssen nach dem Stand der Wissenschaft und Technik als Einzelmeinungen bezeichnet werden. Solche Effekte können nicht ausgeschlossen werden, jedoch kann das Risiko im Vergleich zur Wirkung der natürlichen Ultraviolettstrahlung der Sonne als sehr gering bezeichnet werden Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) In Tabelle 5 sind die Messwerte bezüglich der Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung für verschiedene Expositionsszenarien angeführt. Neben dem Messwert ist auch die maximal zulässige Bestrahlungsdauer zur Erreichung des Grenzwerts angeführt. Tabelle 5 Messposition 30 cm vor Front Strahler, mittig Integrale Messergebnisse bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung für unterschiedliche Messpositionen inklusive Angabe maximaler Bestrahlungsdauern (t max ). Integrationsbereich (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm Strahler mit Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] (592) 356 Maximal zulässige Bestrahlungsdauer (94 s) 186 s Strahler ohne Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] (1008) 737 Maximal zulässige Bestrahlungsdauer (46 s) 70 s Seite 14 von 66

15 60 cm vor Front Strahler, mittig 80 cm vor Front Strahler, mittig 90 cm vor Front Strahler, mittig 100 cm vor Front Strahler, mittig 110 cm vor Front Strahler, mittig (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm (300 nm bis 1 mm) 300 nm bis 3 µm (270) 160 (177) 111 (135) (270 s) 544 s (475 s) 889 s (680 s) Nicht limitiert (-) Nicht limitiert (-) Nicht limitiert (395) 282 (229) 160 (187) 135 (156) 111 (146) 98 (162 s) 254 s (337 s) 544 s (440 s) 680 s (562 s) 889 s (616 s) Nicht limitiert Hinweis: Für den Vergleich mit dem Grenzwert müsste nur der Anteil zwischen 780 nm und 3000 nm herangezogen werden. Der Unterschied, welcher durch den größer gewählten Integrationsbereich verursacht ist, kann jedoch auf Grund der spektralen Verteilung als vernachlässigbar angesehen werden. Um den Anteil der Bestrahlungsstärke über 3000 nm einschätzen zu können, sind zusätzlich die Bestrahlungsstärkewerte bis 1 mm angeführt. Abbildung 6: Bestrahlungsstärke E (total = Integration von 300 nm bis 1 mm, < 3000 nm = Integration von 300 nm bis 3000 nm) und Limit Infrarot Auge für t 1000 s vs. Distanz. Wie man der Abbildung entnehmen kann, reduziert das Gitter die Bestrahlungsstärken beträchtlich. Wie man Abbildung 6 entnehmen kann, wird der ICNIRP-Grenzwert Infrarot Auge für Dauerbestrahlung (t 1000 s) beim Strahler ohne Gitter ab Distanzen kleiner als ca. 109 cm überschritten. Bei montiertem Gitter reduziert sich der Gefahrenabstand auf ca. 85 cm. Bei kleineren Abständen sind die in Tabelle 5 angeführten maximal zulässigen Bestrahlungsdauern anzuwenden. Seite 15 von 66

16 Im Normalfall wird in einer Infrarotkabinen nicht nur ein, sondern mehrere Strahler eingebaut. Damit werden die vorderen Augenmedien des Auges durch die Strahlung mehrere Strahler belastet. Die Summe der Bestrahlung hängt von der Geometrie der Kabine und den möglichen Expositionsszenarien ab. Sie kann nicht pauschal abgeschätzt werden. Werden z.b. zwei der begutachteten Strahler als Frontstrahler eingesetzt, könnte sich die maximal zulässige Bestrahlungsdauer bei realistischen Expositionsszenarien so verkürzen, dass eine Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung bei normalen Aufenthaltsdauern nicht auszuschließen ist. Aus diesem Grund sollte der untersuchte Strahler nur in Verbindung mit entsprechenden Filtergläsern als Frontstrahler eingesetzt werden (siehe Abbildung 8) Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Gemäß den Messungen mit dem Doppelmonochromator emittiert der Strahler ab ca. 380 nm. Im Abstand von 5 cm wurde im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 400 nm bei der Ausführung ohne Gitter eine Bestrahlungsstärke kleiner als 1,2E-03 W m -2 gemessen. Dieser Wert liegt unter dem Grenzwert Auge UV-A gemäß EN 62471:2008 (10 W m -2 bei Bestrahlungsdauern größer 1000 s). Auch die s( )-gewichtete Bestrahlungsstärke (1,2E- 05 W m -2 ) liegt unter dem Grenzwert aktinisch UV Haut und Auge gemäß EN 62471:2008 (1,0E-03 W m -2 bei einer Bestrahlungsdauer von s). Somit ist keine Schädigung der Haut oder der Augen durch die UV-Strahlung des begutachteten Infrarotstrahlers möglich Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Die Evaluierung der Schädigungsart Netzhaut thermisch wurde unter Verwendung von worstcase Annahmen für den Strahler ohne Gitter durchgeführt. Die ungewichtete Strahldichte wurde mit Hilfe der Formel L = p % x 4 x E / ( 2 x π) ermittelt. Für die Bestrahlungsdauer wurde ein Wert von 10 s angenommen (Anmerkung: Grenzwert ist konstant für Bestrahlungsdauern größer als 10 s). Damit ergibt sich ein Messempfangswinkel von 11 mrad, durch welchen die Bewegungen des Auges innerhalb der Bestrahlungsdauer berücksichtigt werden. Für die Bestrahlungsstärke E wurde der 30 cm vor dem Infrarotstrahler ohne Gitter mit offenem field of view (FOV; entspricht dem Messempfangswinkel ) gemessene Wert eingesetzt (E <3000nm = 670 W m -2 ). Der Prozentsatz der Leistung innerhalb des Messempfangswinkels - im Rahmen dieses Gutachtens als p % bezeichnet - wurde unter Annahme einer homogenen Verteilung abgeschätzt (p % = 0,4%). Die Stablänge wurde mit 74 cm angenommen. Die effektive Strahldichte wurde durch Gewichtung mit der von ICNIRP spezifizierten R( )-Funktion berechnet (Gewichtungsfaktor = 0,05; angewendet auf unbewertetes Spektrum). Auf Grund des kleinen Messempfangswinkels hängt die gemessene effektive Strahldichte im Nahbereich des Strahlers nicht vom Abstand ab. In größeren Entfernungen nimmt sie mit der Distanz ab. Tabelle 6 Abstand [cm] 30 Messergebnisse bezüglich des Schädigungsmechanismus Netzhaut thermisch (Abstand = 30 cm, field of view = 11 mrad, t = 10 s) für den Strahler ohne Gitter. Integrationsbereich 380 nm - 1,4 µm Zeit [s] FOV [mrad] Effektive Strahldichte [W m -2 sr -1 ] Grenzwert für t = 10 s [W m -2 sr -1 ] ,4E+03 +) 2,8E+05 #) Seite 16 von 66

17 Anmerkung +): Die Leistung im FOV von 11 mrad wurde unter der Annahme einer homogenen Leistungsverteilung berechnet. Der angegebene Zahlenwert ist das Resultat einer worst-case Abschätzung. Messungen mit dem vorgeschriebenen FOV wurden nicht durchgeführt. Anmerkung #): Für die Berechnung des Grenzwertes wurde die Ausdehnung der Quelle mit 100 mrad angenommen (worst-case). Wie man Tabelle 6 entnehmen kann, ist der Grenzwert Netzhaut thermisch für eine Bestrahlungsdauer von 10 s auch bei Verwendung von worst-case Annahmen unterschritten. Somit ist keine thermische Schädigung der Netzhaut durch den begutachteten Infrarotstrahler möglich Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Die Evaluierung des Schädigungsmechanismus Blaulicht wurde gemäß EN 62471:2008 im Abstand von 30 cm unter Verwendung von worst-case Annahmen für den Strahler ohne Gitter durchgeführt. Die ungewichtete Strahldichte wurde mit Hilfe der Formel L = 4 x E / ( 2 x π) ermittelt. Für den Messempfangswinkel wurde ein Wert von 100 mrad eingesetzt. Für die Bestrahlungsstärke E wurde der mit offenem FOV gemessene Wert eingesetzt (sehr grobe worst-case Annahme). Die effektive Strahldichte wurde durch Gewichtung mit der in der EN 62471:2008 spezifizierten B( )-Funktion ermittelt. Tabelle 7 Abstand [cm] 30 Messergebnisse bezüglich des Schädigungsmechanismus Netzhaut thermisch (Abstand = 30 cm, field of view = 100 mrad, t = s) für den Strahler ohne Gitter. Integrationsbereich 300 nm µm Zeit [s] FOV [mrad] Effektive Strahldichte [W m -2 sr -1 ] Grenzwert für t = s [W m -2 sr -1 ] ,7E+00 +) 1,0E+02 Anmerkung +): Der angegebene Zahlenwert ist das Resultat einer worst-case Abschätzung. Der tatsächliche Zahlenwert ist viel kleiner. Wird z.b. die Leistung im FOV von 100 mrad unter der Annahme einer homogenen Leistungsverteilung berechnet, dann reduziert sich die effektive Strahldichte auf ca. 2,3E-01 W m -2 sr -1. Wie man Tabelle 7 entnehmen kann, ist der Grenzwert Blaulicht für eine Bestrahlungsdauer von s auch bei Verwendung von sehr groben worst-case Annahmen unterschritten. Somit ist keine photochemische Schädigung der Netzhaut durch den begutachteten Infrarotstrahler möglich Infrarotstrahler ECO 500 mit Filterglas Der Infrarotstrahler ECO 500 wird auch mit den Filtergläsern SCHOTT RESISTAN (ECO 500-R) bzw ( ECO 500 mit ) vertrieben. Um den Einfluss dieser Filter zu berücksichtigen, wurde die vom Hersteller zur Verfügung gestellte spektrale Transmission mit der ohne Gitter gemessenen spektralen Bestrahlungsstärke (siehe Abbildung 3 bis Abbildung 5) multipliziert und mit den entsprechenden Grenzwerten verglichen. Die Infrarotstrahler ECO 500- R und ECO 500 mit wurden nicht separat gemessen. Seite 17 von 66

18 Abbildung 7: Transmission als Funktion der Wellenlänge für die Filter SCHOTT RESISTAN bzw (Angaben lt. Hersteller). Abbildung 8: Spektrale Bestrahlungsstärke in 30 cm Abstand für den Infrarotstrahler ohne Filterglas und ohne Gitter (Messung) und den Infrarotstrahler mit Filterglas SCHOTT RESISTAN (Rechnung) bzw. SCHOTT RESISTAN (Rechnung) Haut Der Einsatz der Filtergläser führt zu einer Reduktion der in Tabelle 4 angeführten Messwerte Auge Linse (Schädigung der Linse des Auges durch Infrarotstrahlung) Der Einsatz der Filtergläser führt zu einer Reduktion der in Tabelle 5 angeführten Messwerte. Im Falle des Filters reduziert sich die Bestrahlungsstärke für Wellenlägen kleiner als 3000 nm durch die Transmission des Filters um einen Faktor 1,43, im Falle des Filters Seite 18 von 66

19 um einen Faktor 2,17. Da der temperierte Filter selbst wieder im langwelligen IR-C Bereich reemittieren wird, kann bezüglich der Wellenlägen größer als 3000 nm keine Aussage gemacht werden. Tabelle 8 Integrale Messergebnisse bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung bei Verwendung des Filters für unterschiedliche Messpositionen inklusive Angabe maximaler Bestrahlungsdauern (t max ). Messposition Integrationsbereich Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] 30 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 515,7 114 s 60 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 197,7 409 s 80 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 111,7 876 s 90 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 94,6 Nicht limitiert Hinweis: Für den Vergleich mit dem Grenzwert müsste nur der Anteil zwischen 780 nm und 3000 nm herangezogen werden. Der Unterschied, welcher durch den größer gewählten Integrationsbereich verursacht ist, kann jedoch auf Grund der spektralen Verteilung als vernachlässigbar angesehen werden. Tabelle 9 Integrale Messergebnisse bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung bei Verwendung des Filters für unterschiedliche Messpositionen inklusive Angabe maximaler Bestrahlungsdauern (t max ). Messposition Maximal zulässige Bestrahlungsdauer Integrationsbereich Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] Maximal zulässige Bestrahlungsdauer 30 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 340,0 199 s 60 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 130,3 714 s 80 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 73,7 Nicht limitiert 90 cm vor Front Strahler, mittig 300 nm bis 3 µm 62,3 Nicht limitiert Hinweis: Für den Vergleich mit dem Grenzwert müsste nur der Anteil zwischen 780 nm und 3000 nm herangezogen werden. Der Unterschied, welcher durch den größer gewählten Integrationsbereich verursacht ist, kann jedoch auf Grund der spektralen Verteilung als vernachlässigbar angesehen werden. Abbildung 9: Bestrahlungsstärke E (< 3000 nm = Integration von 300 nm bis 3000 nm) und Limit Infrarot Auge vs. Distanz. Seite 19 von 66

20 Wie man Abbildung 8 entnehmen kann, ist der ICNIRP-Grenzwert Infrarot Auge für Bestrahlungsdauern größer als 1000 s (100 W m -2 ) für Abstände größer ca. 88 cm unterschritten, sofern Filter SCHOTT RESISTAN verwendet wird. Mit Filter SCHOTT RESISTAN ergibt sich ein minimaler Abstand von 70 cm. Bei kleineren Abständen verringert sich die maximale Bestrahlungsdauer entsprechend (siehe Tabellen 8 und 9). Im Normalfall wird in einer Infrarotkabinen nicht nur ein, sondern mehrere Strahler eingebaut. Damit werden die vorderen Augenmedien des Auges durch die Strahlung mehrere Strahler belastet. Die Summe der Bestrahlung hängt von der Geometrie der Kabine und den möglichen Expositionsszenarien ab. Sie kann nicht pauschal abgeschätzt werden Auge UV (Schädigung der Hornhaut des Auges) und Haut - UV Der Einsatz der Filtergläser führt zu einer Reduktion der in Kapitel 6.3 angeführten Messwerte. Somit ist keine Schädigung der Haut oder der Augen durch UV-Strahlung möglich Auge - Netzhaut thermisch (thermische Schädigung der Netzhaut) Der Einsatz der Filtergläser führt zu einer Reduktion der in Tabelle 6 angeführten Messwerte. Somit ist keine thermische Schädigung der Netzhaut des Auges möglich Auge - Blaulicht (photochemische Schädigung der Netzhaut) Der Einsatz der Filtergläser führt zu einer Reduktion der in Tabelle 7 angeführten Messwerte. Somit ist keine photochemische Schädigung der Netzhaut des Auges möglich Schlussfolgerungen ECO 500 Der Vergleich der gemessenen Bestrahlungswerte mit den international gültigen Grenzwerten lässt den Schluss zu, dass eine Verbrennung der Haut oder einer Schädigung der Augen (d.h. vordere Augenmedien und Netzhaut) durch die vom begutachteten Infrarotstrahler ECO 500G abgegebene optische Strahlung nicht möglich ist, sofern die für die Exposition des Gewebes repräsentativen Abstände nicht unterschritten werden (Haut: < 5 cm in der Ausführung mit Gitter; Auge: 85 cm in der Ausführung mit Gitter, 88 cm mit Filterglas SCHOTT RESISTAN (ECO 500-R) und 70 cm mit Filterglas SCHOTT RESISTAN 724-8). Bei kleineren Abständen wird der Grenzwert Infrarot Auge bei Dauerbestrahlung (d.h. ununterbrochenes Starren in den Strahler für mehr als 16 Minuten) überschritten (siehe Abbildungen 6 und 8). In diesem Fall sind die im Gutachten angegebenen, maximalen Expositionsdauern zu berücksichtigen (siehe Tabelle 5 bzw. Tabellen 8 und 9). Bei gleichzeitiger Bestrahlung der Augen durch mehrere Strahler würden sich die ermittelten Gefahrenabstände entsprechend vergrößern und die maximalen Expositionsdauern entsprechend verkleinern. Eine Abschätzung ist ohne Berücksichtigung der Geometrie der Infrarotkabine bzw. möglicher Expositionsszenarien nicht zielführend. Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Möglichkeit der Überhitzung des Körperinneren (Hitzestress) als auch die generelle Wirkung der Infrarotstrahlung im medizinisch- Seite 20 von 66

21 physiologischen oder therapeutischen Sinn nicht beurteilt wurde. Ob es im konkreten Fall zu Hitzestress kommen kann, hängt neben der Bestrahlung auch von der Lufttemperatur oder dem Energieumsatz der Person in der Infrarotkabine ab. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass bei Unterdrückung oder Fehlen der Wärmeempfindung bzw. des Hitzeschmerzes (z.b. bei Drogen-, Alkohol- oder Medikamenteneinfluss) oder besonderen Maßnahmen zur Durchblutungssteigerung der Haut (z.b. starkes mechanisches Abreiben) eine Verbrennung der Haut nicht ausgeschlossen werden kann. Seite 21 von 66

22 5. Infrarotstrahler Vitae 5.1. Technische Beschreibung (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Der begutachtete Infrarotstrahler ist zum Einsatz in Infrarotkabinen vorgesehen. Die Stablänge beträgt ca. 74 cm. Vorderseitig ist ein Gitter montiert, welches ohne Hilfe von Werkzeugen einfach demontiert werden kann. Die optische Strahlung wird ungefiltert emittiert. Heizstab L x d = 74 cm x 1 cm Abbildungen auf Reflektor Frontgitter Abbildung 10: Begutachteter Infrarotstrahler Vitae 500-G (L x B x T = 81,5 cm x 14,5 cm x 6 cm) Messaufbau (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke erfolgte mit Hilfe der Spektrometer USB 2000 (550 nm bis 999 nm), NIR 512 (1000 nm bis 1599 nm) und NIR 256 (1600 nm bis 2100 nm) in den Abständen von 30 cm und 80 cm. Die unterschiedlichen Detektoren waren mittig und auf Höhe des Stabes positioniert. Als Eingangsoptik wurde ein Diffusor mit 3,9 mm Durchmesser auf die Faser verwendet. Ab einer Wellenlänge von 2100 nm wurde der spektrale Verlauf mit Hilfe des Planck schen Strahlungsgesetzes extrapoliert. In 5 cm Abstand wurde die UV- Strahlung zwischen 250 nm und 400 nm mit einem Doppelmonochromator (DTMc300V) gemessen. Abstand Eingangsoptik Faser Spektrometer Infrarotstrahler (liegend) Abbildung 11: Messgeometrie für die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke. Seite 22 von 66

23 Die integrale Bestrahlungsstärke wurde mit dem Thermosäulendetektor L40 gemessen. Am Detektor L40 war eine Messblende mit 35 mm Durchmesser angebracht (Hinweis: der Abstand zwischen Detektorvorderkante und Messblende betrug ca. 5 mm). Die Bestrahlungsstärke wurde durch Division von gemessener Leistung und Fläche der Blende ermittelt. Die anteilige Leistung bis 3000 nm wurde durch Verwendung eines Borofloat-Filters (Kurzpassfilter) ermittelt. Für die Dämpfung wurde ein Wert von 0,92 2 (2 Filterscheiben) verwendet Spektrale Bestrahlungsstärke, Spektrum (Vitae 500 mit und ohne Gitter) VIS IR-A IR-B Abbildung 12: Spektrale Bestrahlungsstärke im Messabstand von 30 cm für den Strahler mit demontiertem Gitter. Der Detektor war axial und mittig vor dem Strahler positioniert (Maximum). VIS IR-A IR-B Abbildung 13: Spektrale Bestrahlungsstärke im Messabstand von 80 cm für den Strahler mit demontiertem Gitter. Der Detektor war axial und mittig vor dem Strahler positioniert (Maximum). Seite 23 von 66

24 Anhand der gemessenen Spektren wurde die emittierte Strahlungsleistung je Spektralbereich berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 und Tabelle 11 dargestellt. Bezüglich der Verteilung der integralen Bestrahlungsstärke ist anzumerken, dass sich sämtliche Oberflächen bei Betrieb des Strahlers erwärmen und ihrerseits im langwelligen Bereich (IR-C) abstrahlen. Während sich also die gesamte Bestrahlungsstärke im Wellenlängenbereich bis 1 mm mit der Zeit erhöht (bis zum thermisch eingeschwungenen Zustand), ist die spektrale Bestrahlungsstärke bis ca nm schon nach wenigen Minuten konstant. Dieses Verhalten führt dazu, dass die Verteilung in Prozent von der Temperierung und damit von der Zeit abhängig ist. Des Weiteren hängt sie auch von der Messgeometrie ab. Die gesamte im thermisch stabilen Zustand abgegebene Strahlung wurde mit Hilfe des Thermosäulendetektors L40 ermittelt. Der Anteil bis 3000 nm wurde auf Basis der spektral gemessenen Werte ermittelt. Tabelle 10 Tabelle 11 Spektrale Verteilung in Prozent im Messabstand von 30 cm für den Strahler mit demontiertem Gitter. Integrale Bestrahlungsstärke in Prozent [%] Bezeichnung Wellenlängenbereich Wenige Minuten nach dem Einschalten Thermisch stabiler Zustand (t >>) UV < 400 nm 0,0 0,0 VIS 400 nm 780 nm 0,9 0,8 IR-A 780 nm 1400 nm IR-B 1400 nm 3000 nm IR-C 3000 nm 1 mm Spektrale Verteilung in Prozent im Messabstand von 80 cm für den Strahler mit demontiertem Gitter. Integrale Bestrahlungsstärke in Prozent [%] Bezeichnung Wellenlängenbereich Wenige Minuten nach dem Einschalten Thermisch stabiler Zustand (t >>) UV < 400 nm 0,0 0,0 VIS 400 nm 780 nm 1,0 0,9 IR-A 780 nm 1400 nm IR-B 1400 nm 3000 nm IR-C 3000 nm 1 mm Vergleich mit den Grenzwerten (Vitae 500 mit und ohne Gitter) Die Bestrahlungsstärke wurde sowohl spektral (Spektrometer) als auch integral (Thermosäulendetektor) gemessen. Eine mögliche Abschattung der Strahlung durch das Augenlied wurde nicht berücksichtigt (worst-case Analyse). Bezüglich einer möglichen Verbrennung der Haut wurden Messungen im Abstand von 5 cm vor dem Gitter des Strahlers durchgeführt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke wurde in der Mitte des Strahlers, ca. 2 cm über der Achse des Stabes detektiert. Da der Strahler kein Filterglas hat, wurde zusätzlich auch der Anteil der Bestrahlungsstärke unter 400 nm gemessen (spektrale Bestrahlungsstärke mit Doppelmonochromator DTMc300V). Damit ist eine Aussage bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch UV-Strahlung möglich. Bezüglich einer möglichen Schädigung der Augen durch Infrarotstrahlung wurden Messungen in den Abständen Seite 24 von 66

25 von 30 cm und 80 cm durchgeführt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke wurde in der Mitte des Strahlers auf Höhe der Achse des Stabes detektiert. Wird der Strahler in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt, dann wird ein Teil des abgestrahlten Spektrums von den Wassertröpfchen in der Luft absorbiert werden, noch bevor sie den Körper erreicht. Im Rahmen einer worst-case Abschätzung wird dieser Effekt im Rahmen dieses Gutachtens nicht berücksichtigt Haut In Tabelle 12 sind die Messwerte bezüglich der Verbrennung der Haut für verschiedene Expositionsszenarien angeführt. Neben dem Messwert ist auch die maximal zulässige Bestrahlungsdauer zur Erreichung des Grenzwerts angeführt. Tabelle 12 Messposition 5 mm axial vor Front Strahler 5 cm vor Front Strahler 2 cm über Achse Stab Integrale Messergebnisse bezüglich einer möglichen Verbrennung der Haut für unterschiedliche Messpositionen inklusive Angabe maximaler Bestrahlungsdauern (t max ). Integrationsbereich 380 nm bis 1 mm (380 nm bis 3 µm) 380 nm bis 1 mm (380 nm bis 3 µm) Strahler mit Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] 2505 (1339) 1528 (933) Maximal zulässige Bestrahlungsdauer > 10 s (> 10 s) > 10 s (> 10 s) Strahler ohne Gitter Maximale integrale Bestrahlungsstärke [W m -2 ] 3773 (2284) 2422 (1658) Maximal zulässige Bestrahlungsdauer 9 s (> 10 s) > 10 s (> 10 s) Hinweis: Für den Vergleich mit dem Grenzwert müsste nur der Anteil zwischen 380 nm und 3000 nm herangezogen werden. Damit aber ein gewisser Sicherheitsfaktor gegeben ist, wird für den Vergleich der gesamte integrale Wert bis 1 mm verwendet. Um den Anteil der Bestrahlungsstärke über 3000 nm einschätzen zu können, sind zusätzlich die mit dem Borofloat-Filter gemessenen Bestrahlungsstärkewerte bis 3 µm angeführt. Seite 25 von 66

26 Abbildung 14: Integrale Bestrahlungsstärke und Grenzwert Haut für t=10 s als Funktion der Distanz (logarithmische Skalierung der Ordinate). Wie man der Abbildung entnehmen kann, reduziert das Gitter die Bestrahlungsstärken beträchtlich. Wie man der Abbildung 14 entnehmen kann, wird der ICNIRP-Grenzwert bezüglich der Verbrennung der Haut (3550 W m -2 für t = 10 s) nur dann überschritten, wenn das Gitter des begutachteten Infrarotstrahlers demontiert ist und die Exposition in sehr kleinem Abstand stattfindet ( 1 cm). Ob dieser Bestrahlungsabstand bei in Infrarot-Wärmekabinen eingebauten Strahlern unterschritten ist, kann im Rahmen dieses Gutachtens nicht beurteilt werden. Der ICNIRP-Grenzwert gilt nicht bei direktem Kontakt (Berührung). Für Bestrahlungsdauern länger als 10 s wird von ICNIRP kein Grenzwert angegeben, da es generell zu intensiven Hitzeschmerzempfindungen kommt, noch bevor eine Schädigung eintritt. Erfolgt die Temperaturerhöhung langsam (über mehrere Sekunden), dann bleibt im Normalfall genügend Reaktionszeit, um sich von der heißen Quelle zu entfernen. Sollte jedoch das Temperaturempfindungs-, und somit das Schmerzempfindungsvermögen gestört sein, kann die Abwendreaktion ausbleiben. Hier seien vor allem die Einnahme von Medikamenten (z.b. schmerzstillende Medikamente), Alkohol- oder Drogeneinfluss, Schlafzustand bzw. Bewusstlosigkeit oder manche Krankheiten erwähnt. In derartigen Fällen könnte es zu Temperatur-Zeit Verläufen kommen, welche bei Bestrahlungsdauern von länger als 10 s zu eine Verbrennung der Haut führen. Eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Verbrennung kann sich ebenso ergeben, wenn die Haut vor Bestrahlung mit dem Infrarotstrahler durchblutungsfördernd behandelt wurde, z.b. durch mechanisches Abreiben. Ein körperliches Unvermögen, sich aus dem Strahlungsfeld zu entfernen, obwohl ein Hitzeschmerz eintritt (z. B. Lähmung) oder ein absichtliches Verharren im Strahlungsfeld trotz Hitzeschmerz kann ebenfalls im Extremfall zur Verbrennung der Haut führen. Zurzeit nicht ausreichend untersucht (und deshalb nicht vollkommen auszuschließen) ist die mögliche Entstehung von Hitzepigmentierung bei oft wiederholter, starker Erwärmung der Haut, welche knapp unter der Schmerzgrenze liegt. Von Wärmequellen wie Torffeuer ist bekannt, dass sich bei immer wiederkehrender regelmäßiger Bestrahlung die Haut kosmetisch verändern kann, wobei es lokal zu einer netzartigen, rotbraunen Änderung des Aussehens der Haut kommt, die auch Erythema ab Igne oder Hitzemelanose genannt wird. In der ersten Phase des Auftretens dieser kosmetischen Hautveränderung ist diese rückgängig, vorausgesetzt, dass die Seite 26 von 66