BEZPIECZEŃSTWO PRACY 1/2001
mgr inż. GRZEGORZ OWCZAREK
dr ZYGMUNT KUBACKI
mgr inż. ADAM POR
CIK
Centralny Instytut Ochrony Pracy
Kontaktowe ochrony oczu
przy x
ródłach promieniowania laserowego
optycznej szkła twardówkowego, wpro-
Rys historyczny
wadzono termoplastyczne techniki odlew-
Praca wykonana w ramach Programu
Kontaktowe ochrony oczu
nicze, polegające na zdejmowaniu formy
Wieloletniego (b. SPR-1) pn.  Bezpie-
bezpoS
rednio z gałki ocznej. Zastosowa-
W kraju, jak i na S
wiecie do ochrony
czeństwo i ochrona zdrowia człowieka w
przed promieniowaniem laserowym sto- no szkła skleralne szlifowane, często per-
S
rodowisku pracy dofinansowanego
suje się tradycyjne ochrony indywidual- forowane lub rowkowane. Po pewnym
przez Komitet Badań Naukowych
czasie zaczęto tworzyć zestawy soczewek,
ne, a więc okulary i gogle (chroniące oczy)
[1,2] oraz S
rodki ochrony zbiorowej w po- w których uwzględniono statystyczne pra-
widłowoS
ci kształtów oraz zniekształceń dotyczące ochrony przed promieniowa-
staci kurtyn lub ekranów (chroniące całe
ciało) [3]. Na różnych stanowiskach pra- gałek ocznych. niem laserowym [1, 2], pod warunkiem
W 1939 r. Teissler przedstawił pierw- odpowiednio przeprowadzonej modyfi-
cy (m.in. podczas zabiegów medycznych,
polegających na naS
wietlaniu osób pro- sze soczewki kontaktowe wykonane z ce- kacji ich widmowych charakterystyk
luloidu, wyciskane odpowiednią formą przepuszczania. Można to osiągnąć przez
mieniowaniem laserowym miejsc bliskich
gałce ocznej) okulary i gogle nie są w sta- metalową [8]. W tym samym roku Gysr- barwienie twardych soczewek kontakto-
rfy pierwszy zastosował szkło organicz- wych lub przez naniesienie na ich po-
nie zapewnić skutecznej ochrony oka.
ne (polimetakrylan metylu  PMMA) do wierzchnię ultracienkich, interferencyj-
W związku z tym, istnieje pilna potrzeba
wyrobu soczewek kontaktowych [9]. nych warstw ochronnych absorbujących
podjęcia badań dotyczących opracowania
nowego, nie stosowanego do tej pory, ro- W Polsce Kałczyński jako pierwszy i odbijających promieniowanie laserowe.
(1939 r.) wykonał tłoczoną soczewkę Wytworzenie powyższymi technikami
dzaju zabezpieczenia oczu.
kontaktową ze szkła organicznego [8]. ochron zabezpieczających oczy przed
NajwczeS
niejsze pomysły dotyczące
nakładania bezpoS
rednio na oko elemen- Soczewki z PMMA wykonywane są do promieniowaniem laserowym nazwano
dzisiaj. Nazywa się je twardymi soczew- kontaktowymi ochronami oczu.
tów zmieniających jego refrakcję datują
się od XV w., gdy Kartezjusz (1596 kami kontaktowymi. Są nietoksyczne, Do tej pory w Polsce nie podjęto badań
1659) opisywał możliwoS
ć zmiany re- odporne na rozpuszczanie enzymatycz- nad zastosowaniem kontaktowych ochron
ne i dobrze tolerowane. Cechują się bra- oczu. Na S
wiecie pojawiły się jedynie mo-
frakcji gałki ocznej przez bezpoS
rednie
przyłożenie do jej zewnętrznej po- kiem wodochłonnoS
ci i elastycznoS
ci. delowe rozwiązania tego typu ochron, wy-
wierzchni szklanego kulistego pojemni- Kolejnego postępu w dziedzinie so- łącznie nie przepuszczające promieniowa-
czewek kontaktowych dokonali w 1962 nia widzialnego [4]. W dostępnej literatu-
ka, względnie rurki wypełnionej cieczą
roku Wichterle i Lim przez wynalezienie rze oraz w bieżących informacjach za-
[8]. Pierwsze prace eksperymentalne
z elementami przylegającymi bezpoS
red- hydrożelu, czyli polimetakrylanu 2-hy- mieszczanych w Internecie nie znalezio-
nio do gałki ocznej przeprowadził Tho- droksyetylu (PHEMA). Obecnie PHE- no opracowań poS
więconych analizie wła-
MA jest podstawowym materiałem, z któ- S
ciwoS
ci ochronnych i podstawowych pa-
mas Young (1773 1829), angielski lekarz
i fizyk. Prace Younga polegały na nało- rego wytwarza się miękkie soczewki kon- rametrów charakteryzujących kontaktowe
taktowe. Materiał ten w stanie suchym ochrony oczu, między innymi ich kształ-
żeniu na gałkę oczną wypukłej soczewki
zaopatrzonej w kołnierzyk z wosku i wy- ma właS
ciwoS
ci twardego szkła organicz- tu. Jak dotąd, jedynymi powszechnie sto-
nego, po uwodnieniu zaS
staje się miękki sowanymi S
rodkami, chroniącymi oczy
pełnionej wodą. W XIX w. Herschel
i plastyczny. przed działaniem promieniowania lasero-
(1792 1871) zastosował łuskę szklaną
wego, są okulary lub gogle [5,6].
z cienką warstwą żelatyny od strony oka.
Soczewki kontaktowe, bezpoS
rednio
Niniejsza publikacja prezentuje nie-
Początkowo soczewki nagałkowe,
przylegające do gałki ocznej, wykorzy-
które aspekty kształtu ochron kontakto-
obecnie nazywane soczewkami kontak-
stywane są w celach:
wych chroniących oczy przed promienio-
towymi, produkowane były ze szkła dmu-
" korekcji wadliwej refrakcji oka 
waniem laserowym.
chanego na podstawie wczeS
niej wyko-
soczewki twarde i miękkie,
nanych odlewów. Wszystkie charaktery-
" terapeutycznych (np. leczenia ran
zowały się kulistą częS
cią gałkową.
Oko i jego patologia
rogówki)  soczewki miękkie,
Znaczący postęp w doskonaleniu szkieł
wywołana wiązką laserową
" kosmetycznych (np. zmiany kolo-
nagałkowych dokonali w latach 1912-
ru tęczówki oka)  soczewki miękkie.
1948 Rohr, Heine, Csapody, Dallos, Ob-
Istotne znaczenie w aplikacji kontak-
Zastosowanie twardych soczewek
rig, Sulzer, Pagensteicher i Axenfelder [8].
towych ochron oczu, z uwagi na ich bez-
kontaktowych może spełniać wymagania
Udoskonalono wówczas obróbkę częS
ci
poS
rednią stycznoS
ć z tkankami oka, jest
7
BEZPIECZEŃSTWO PRACY 1/2001
znajomoS
ć podstaw anatomii i fizjologii li) obejmującą gałkę oczną. Zajmuje ona Energia wiązki laserowej absorbowa-
przedniego odcinka gałki ocznej, a zwła- około 1/5 całej powierzchni gałki ocznej na przez siatkówkę może spowodować
szcza rogówki oraz filmu łzowego. Sche- i ma kształt elipsoidalny. W przeciwień- lokalne nagrzanie i oparzenie nabłonka
matyczny przekrój gałki ocznej przedsta- stwie do twardówki jest bardzo wypukła barwnikowego oraz czopków i pręcików.
wiono na rys. 1 [8]. i jest tkanką przezroczystą, beznaczynio- Może być także przyczyną uszkodzenia
Rogówka wraz z twardówką tworzą wą, o gładkiej i błyszczącej powierzch- wzroku, a nawet trwałej utraty widzenia.
włóknistą powłokę (tunica externa ocu- ni. Stanowi silnie załamujący S
wiatło ele- Zestawienie patologicznych efektów to-
ment optycznego układu oka. Rolę warzyszących naS
wietleniu oczu wiązką
optyczną spełnia jej centralna częS
ć, któ- laserową przedstawiono w tabeli [12].
rej S
rednica wynosi ok. 4 6 mm. Szczegółowy opis mechanizmów po-
Zewnętrzna powierzchnia rogówki wraz wodujących uszkodzenia oczu oraz spo-
z filmem łzowym odgrywają znaczną soby obliczania zagrożeń oczu na skutek
rolę w procesie widzenia. Jej przezroczy- oddziaływania promieniowania lasero-
stoS
ć decyduje o prawidłowym załamaniu wego można znalex
ć m.in. w publika-
promieni S
wietlnych. Schemat profilu cjach [12,13,14].
optycznej rogówki pokazano na rys. 2 [8]. Do obliczania zagrożeń oczu, wywo-
Przedoczny film łzowy o gruboS
ci ok. łanych promieniowaniem laserowym sto-
6 10 �m pokrywa powierzchnię gałki suje się okreS
lenie maksymalnej dopusz-
ocznej w obrębie szpary powiekowej. Płyn czalnej ekspozycji promieniowania lase-
łzowy odgrywa znaczącą rolę w umieszcza- rowego (MDE). WartoS
ci MDE są ustala-
niu i użytkowaniu ochrony kontaktowej na ne poniżej znanych poziomów zagrożeń
Rys. 1. Schematyczny przekrój gałki ocznej
powierzchni oka. Umieszczona na po- i oparte są na informacjach z badań do-
wierzchni rogówki ochrona kontaktowa S
wiadczalnych [12]. WartoS
ci te powinny
(w warstwie filmu łzowego w postaci kie- być uważane jedynie za wskazówki przy
szonki) rozdziela ten film na dwie warstwy kontroli ekspozycji. Nie definiują one jed-
łzowe: 1  na zewnętrznej stronie ochrony, nak precyzyjnie granicy oddzielającej po-
2  między ochroną a rogówką. Warstwa ziom bezpieczny od niebezpiecznego.
filmu łzowego przed ochroną spełnia rolę W każdym przypadku ekspozycja na pro-
oczyszczającą, ochronną i optyczną. War- mieniowanie laserowe powinna być tak
stwa filmu łzowego między ochroną a ro- mała, jak tylko to możliwe.
Rys. 2. Schemat profilu strefy optycznej rogówki
gówką spełnia rolę odżywczą dla rogówki.
Łącznie z ochroną kontaktową (przepusz-
Podstawowe parametry
ZESTAWIENIE PATOLOGICZNYCH EFEKTÓW TO-
czającą S
wiatło) warstwa ta bierze udział
WARZYSZĄCYCH NAR
WIETLENIU OCZU WIĄZKĄ
charakteryzujące kształt
LASEROWĄ w refrakcji przepuszczanego S
wiatła.
kontaktowych ochron oczu
Oczy są bardzo wrażliwą strukturą
Dopasowanie ochron do oka
biologiczną. Promieniowanie laserowe,
charakteryzujące się dużą gęstoS
cią mocy
Podstawowymi parametrami charakte-
przypadającej na jednostkę powierzchni
ryzującymi kształt rogówkowych ochron
stanowi  zwłaszcza dla oczu  poważne
kontaktowych są:
zagrożenie. W zakresie fal od 400 nm
" głębokoS
ć łuku oznaczana jako S
r
(promieniowanie nadfioletowe) do 1400 nm
lub sagr
(promieniowanie podczerwone) bardziej
" S
rednica D
r
zagrożona jest siatkówka oka, ponieważ
" promień krzywizny tylnej R
rt
rogówka, soczewka, ciecz wodnista i cia-
" promień krzywizny przedniej R
rp
ło szkliste przepuszczają to promienio-
" gruboS
ć d .
r
wanie [12]. Wiązka laserowa skupiona na
siatkówce może osiągnąć znaczne gęsto- Dla ochron kontaktowych nagałko-
S
ci mocy. GęstoS
ć mocy, która może wy- wych (z częS
cią gałkową) okreS
lamy po-
stąpić na siatkówce, zależy od rodzaju la- nadto:
sera, jego mocy oraz stopnia zbieżnoS
ci
" promień krzywizny tylnej częS
ci
gałkowej R
lub rozbieżnoS
ci wiązki.
gt
8
BEZPIECZEŃSTWO PRACY 1/2001
" promień krzywizny przedniej czę- tego typu ochrony. Wraz ze wzrostem
S
ci gałkowej R S
rednicy ochrony położenie S
rodka cięż-
gp
" S
rednicę częS
ci gałkowej D  S
red- koS
ci przesuwa się do wewnętrznej stro-
g
nicę całej ochrony ny oka (rys. 5), zapewniając mniejszą ru-
OkreS
loną głębokoS
ć łuku kontakto-
wej ochrony otrzymujemy przez zapro-
" kąt nachylenia częS
ci gałkowej do chomoS
ć ochrony. Położenie S
rodka cięż-
osi optycznej ochrony (ą)  tylko dla czę- koS
ci w samej ochronie kontaktowej lub
jektowanie odpowiednich wielkoS
ci pro-
S
ci gałkowych typu stożkowego. w przednim odcinku rogówki powoduje
mienia krzywizny tylnej i S
rednicy. Ana-
lux
ne niestabilne dopasowanie. Położe-
liza rysunku oraz wzoru pozwala na spre-
GłębokoS
ć łuku jest podstawowym pa-
nie S
rodka ciężkoS
ci ochrony bardziej we-
cyzowanie zależnoS
ci między parametra-
rametrem decydującym o sposobie dopa-
wnętrznie powoduje stabilizację ochro-
mi geometrycznymi ochron kontakto-
sowania do oka rogówkowej ochrony kon-
ny. Nałożenie na zewnętrzną powierzch-
wych. ZależnoS
ci te przedstawiają się
taktowej. W przypadku nagałkowej ochro-
nię ochrony interferencyjnych warstw za-
następująco:
ny kontaktowej częS
ć rogówkowa ochro-
bezpieczających przed promieniowaniem
" wraz ze wzrostem promienia krzy-
ny nie dotyka do powierzchni rogówki.
laserowym może powodować nieznacz-
wizny, przy stałej S
rednicy, maleje głę-
Kształt częS
ci gałkowej musi więc zapew-
ne przesuwanie się S
rodka ciężkoS
ci
bokoS
ć łuku,
nić właS
ciwe położenie całej ochrony na
ochrony na zewnątrz (pogorszenie stabi-
" wraz ze zmniejszaniem promienia
gałce ocznej. Na rys. 3 schematycznie
lizacji). Zwiększenie w tym przypadku
krzywizny, przy stałej S
rednicy, roS
nie
przedstawiono  z zaznaczeniem wymie-
S
rednicy ochrony przemieszcza S
rodek
głębokoS
ć łuku,
nionych powyżej parametrów  ochrony
ciężkoS
ci do wewnątrz, co poprawia sta-
" wraz ze zwiększaniem S
rednicy,
kontaktowe typu rogówkowego oraz typu
bilizację ochrony.
przy stałym promieniu krzywizny, roS
nie
nagałkowego (z częS
cią gałkową  w po-
głębokoS
ć łuku,
staci sfery).
" wraz ze zmniejszaniem S
rednicy,
przy stałym promieniu krzywizny, male-
je głębokoS
ć łuku.
Optymalne dopasowanie rogówkowej
ochrony kontaktowej, jej ułożenie na gał-
ce ocznej oraz wielkoS
ć i wyprofilowa-
Rys. 5. Położenie S
rodka ciężkoS
ci ochron kon-
nie brzegów odgrywają znaczną rolę w:
taktowych w zależnoS
ci od ich wielkoS
ci: a) 
efektywnym przepływie łez, prawidło-
ochrona o dużej S
rednicy, b)  ochrona o małej
woS
ci przebiegów metabolicznych, utrzy-
S
rednicy, c)  przesunięcie S
rodka ciężkoS
ci wsku-
maniu normalnych właS
ciwoS
ci optycz- tek nakładania na ochronę warstw ochronnych
nych rogówki.
Ochrona kontaktowa przylegająca
O dopasowaniu ochrony kontaktowej
bezpoS
rednio do powierzchni rogówki
do oka decyduje również geometria sa-
może być ułożona na niej prawidłowo,
mej rogówki charakteryzowana głównie
zbyt stromo lub zbyt płasko. Na rys. 4
przez jej głębokoS
ć łuku S. W zależnoS
ci
schematycznie przedstawiono różne uło- od głębokoS
ci łuku rogówki ochrona kon-
żenia centralnej częS
ci ochrony kontak- taktowa może być dopasowana w spo-
towej na powierzchni rogówki.
sób płaski lub stromy. Różne sposoby do-
Analizując kształt i dopasowanie ro- pasowania ochrony kontaktowej w zależ-
gówkowych ochron kontaktowych, ma- noS
ci od stosunku wielkoS
ci głębokoS
ci
jących zapewniać maksymalne bezpie- łuków ochrony kontaktowej i rogówki
czeństwo, zwrócono również uwagę na
pokazano na rys. 6.
Rys. 3. Kontaktowe ochrony oczu: a)  rogówko-
znaczenie położenia S
rodka ciężkoS
ci
we, b)  nagałkowe
Z rysunku 3 jasno wynika, że głębo-
koS
ć łuku S lub S można wyliczyć na
r g
podstawie znajomoS
ci S
rednicy D lub D
r g
i promienia krzywizny tylnej R lub R
rt gt Rys. 4. Ułożenie centralnej częS
ci ochrony kontaktowej na powierzchni rogówki: a)  prawidłowe,
zgodnie ze wzorem.
b)  zbyt strome, c)  zbyt płaskie
9
BEZPIECZEŃSTWO PRACY 1/2001
Z wykresu na rys. 7 widać, że aby kon- tlania wiązką laserową miejsc bliskich
taktowa ochrona rogówkowa o S
rednicy gałce ocznej) okulary i gogle nie są w sta-
11 mm była prawidłowo dopasowana, to nie zapewnić pacjentom skutecznej
jej promień krzywizny powinien być ochrony oczu przed promieniowaniem
większy od promienia krzywizny, dla któ- laserowym. W związku z tym, podjęto
rego krzywa zależnoS
ci między głęboko- badania dotyczące opracowania nowego,
S
cią łuku a promieniem ochrony kontak- nie stosowanego do tej pory, rodzaju za-
towej przecina się z linią odpowiadającą bezpieczenia oczu  kontaktowych
głębokoS
ci łuku rogówki (punkt P). Na ochron oczu. Jednym z najważniejszych
wykresie linia ta odpowiada S
redniej głę- elementów tych ochron jest ich kształt.
bokoS
ci łuku rogówki S = 2,31 mm.
PIR
MIENNICTWO
Do ochrony oczu przed promieniowa-
Rys. 6. Sposoby dopasowania ochrony kontakto- niem należy stosować nagałkowe ochro- [1] EN 207:1998 Personal eye-protection  Fil-
ters and eye-protection against laser radiation
wej w zależnoS
ci od stosunku wielkoS
ci głęboko- ny kontaktowe składające się z częS
ci ro-
S
ci łuków ochrony kontaktowej i rogówki: a) 
[2] EN 208:1998 Personal eye-protection  Eye
gówkowej oraz gałkowej.
dopasowanie płaskie, b)  dopasowanie strome,
protectors for adjustment work on laser and
W powszechnie stosowanych soczew-
S  oznacza głębokoS
ć łuku rogówki, S  głębo-
ro r
laser system (laser adjustment eye-protectors)
koS
ć łuku rogówkowej ochrony kontaktowej kach kontaktowych  zarówno twardych
[3] EN 12254:1998 Screens for laser working
jak i miękkich  nie stosuje się obecnie
Przyjmując dla rogówki S
redni pro- places  Safety requirements and testing
częS
ci gałkowej (noS
nej). Dawniej służyła
mień krzywizny tylnej R = 7,7 mm oraz
[4] Katalog firmy Rockwell Laser Industries (USA)
ona jedynie jako element podtrzymujący
S
rednicę D = 11 mm i korzystając ze wzo-
[5] Guide to selection, use and maintanance of
tzw. częS
ć optyczną (rogówkową). Jed-
ru otrzymujemy S
rednią głębokoS
ć łuku industrial eye-protectors, CEN 1995
nak do ochrony oczu przed promienio-
rogówki S = 2,31 mm. Aby zapewnić
[6] Katalogi firm produkujących S
rodki ochro-
waniem laserowym zdecydowano się na
ny oczu.
optymalne niezbyt strome dopasowanie
wprowadzenie częS
ci gałkowej, ze wzglę-
rogówkowej ochrony kontaktowej do [7] Owczarek G., PoS
cik A., Kubacki Z., Płachta
du na znaczne rozszerzenie obszaru chro-
E.: Badania nad zastosowaniem ochron kontak-
oka, jej głębokoS
ć łuku powinna być nie-
nionego. R
rednica soczewki rogówkowej
towych chroniących oczy przed promieniowa-
co mniejsza od głębokoS
ci łuku rogów-
wynosi maksymalnie ok. 12 mm, nato- niem laserowym. Punkt kontrolny 1. Dokumen-
ki. Ze względu na zbyt małe głębokoS
ci
tacje pracy naukowo-badawczej CIOP. Zadanie
miast S
rednica częS
ci gałkowej może
łuków ochron kontaktowych o S
rednicy
03.9.13 w SPR-1. Warszawa 1999 (maszynopis)
wynosić 20 24 mm. Zastosowanie czę-
7 10 mm  przy promieniach krzywizny
[8] Szymankiewicz S.: Soczewki kontaktowe
S
ci gałkowej zwiększa chronioną po-
7,5 5 mm, a więc mieszczących się w za- korekcyjne i lecznicze  powikłania. UNIA,
wierzchnię oka o ok. 3,5 razy w stosun-
Katowice 1997
kresie S
rednich wartoS
ci promienia krzy-
ku do częS
ci rogówkowej. Ponieważ
[9] Ruben M.: Contact Lens Practice. Bailliere
wizny rogówki  niemożliwe jest dopa-
częS
ć rogówkowa, w ochronie z częS
cią
Tindall, Londyn 1975
sowanie ochron o tych S
rednicach. Ochro-
gałkową, nie dotyka do rogówki oka, jej
[10] Okulistyka współczesna, pod redakcją Wi-
na o S
rednicy 11 mm pokrywa również
kształt może być sferyczny [11]. Kształt
tolda Orłowskiego, PZWL, Warszawa 1986
całą rogówkę (rys. 7).
częS
ci gałkowej może być sferyczny, asy-
[11] Kałczyńska A.: Szkła nagałkowe. PZWL,
metryczny, stożkowy lub indywidualnie Warszawa 1963
dopasowany na podstawie specjalistycz-
[12] Niechoda Z., Nowicki M.: Przepisy BHP
przy pracy z laserami. Materiały Konferencyj-
nych pomiarów gałki ocznej.
ne IV Szkoły Optoelektroniki (1991)
[13] PN-91/T-06700 Bezpieczeństwo przy pro-
* *
*
mieniowaniu emitowanym przez urządzenia la-
serowe. Klasyfikacja sprzętu. Wymagania i wy-
Promieniowanie laserowe stanowi
tyczne dla użytkownika
duże zagrożenie dla organizmu człowie-
[14] Mathews L., Garcia G.: Laser and safety in
ka, zwłaszcza dla oczu. W medycynie
Laboratory. IEEE Press, Washington, USA, 1995
oczy osób obsługujących urządzenia la-
[15] Owczarek G., Płachta E.: Rozpoznanie i oce-
serowe i pacjentów naS
wietlanych wiąz-
na możliwoS
ci ochrony oczu przed ekspozycją na
ką laserową tradycyjnie chronią okulary promieniowanie laserowe. Etapy 1 i 2. Dokumen-
tacja pracy naukowo-badawczej CIOP. Temat
Rys. 7. ZależnoS
ć między głębokoS
cią łuku S a pro- i gogle. Ocena obecnego stanu wiedzy
V.029, Warszawa 1997 (maszynopis)
mieniem krzywizny ochrony R: a)  krzywa zależ-
w tym zakresie wykazała, że na pewnych
noS
ci między głębokoS
cią łuku a promieniem ochro-
[16] Charakterystyka biomateriałów. Internet http:/
stanowiskach pracy (np. podczas wyko-
ny o S
rednicy 11 mm; b)  linia odpowiadająca
/www.aries.com.pl/~deniz/biomecyn/dyplom
nywania zabiegów medycznych naS
wie-
S
redniej głębokoS
ci łuku rogówki S = 2,31 mm
10