Anotación
Actualmente, se están creando varios ecosistemas que permiten a las personas interactuar en línea con el mundo de Internet de las cosas (IoT e IIoT) en beneficio de la sociedad, teniendo en cuenta los requisitos individuales de los consumidores de tecnologías innovadoras modernas.
El recientemente creado "Sistema de aviación para el monitoreo personal dosimétrico del personal de vuelo y los pasajeros aéreos" que utiliza tecnologías innovadoras modernas DO-RA
DO-RA.com también se puede atribuir a este tipo de ecosistemas.
Es bien sabido que cuando utilizamos el transporte aéreo cuando volamos a diferentes partes del mundo, hacemos nuestros viajes a altitudes de 10-12 km. sobre la tierra Pasillos de vuelo 13 km. utilizado principalmente por vuelos chárter. Durante estos vuelos, los pasajeros aéreos y el personal de vuelo están expuestos a la radiación ionizante cósmica. Al mismo tiempo, a las altitudes de vuelo utilizadas, el nivel de radiación ionizante cósmica puede exceder significativamente las normas permitidas, por ejemplo, una docena o más veces. Para vuelos transatlánticos, las tarifas permitidas pueden exceder varias decenas de veces. Este efecto en el cuerpo de los pasajeros que vuelan con frecuencia y el personal de la aeronave puede tener un efecto adverso.
Nuestro artículo permitirá a cada persona comprender los posibles riesgos para sí mismos en caso de viajes aéreos frecuentes y tomar las medidas adecuadas para minimizar el daño a su propia salud y la salud de las personas cercanas a él que vuelan en aerolíneas civiles.
1. Introducción y el problema de la radiación cósmica.
Cuando subes a un avión, generalmente no piensas en lo que está a altitudes de 10-12 km. - Un corredor de vuelo de aviación civil estándar puede molestarlo además de una tormenta eléctrica o turbulencia.
Se sabe que a fines del siglo pasado, la aviación civil utilizaba corredores más bajos para vuelos a altitudes de 6.0-8.0 km sobre la superficie de la Tierra. Pero los requisitos ambientales modernos para el ruido de los motores de los aviones y las emisiones de escape, así como el ahorro de combustible por milla de vuelo, alejaron a los aviadores de la Tierra, más cerca de las estrellas debido a la menor resistencia del aire durante los vuelos y la optimización financiera del transporte aéreo de pasajeros.
1.1. Solo estrellas arriba
A menudo volando alrededor del mundo, y al mismo tiempo probando mis propios desarrollos creados como parte del proyecto
DO-RA.ru para monitorear el medio ambiente en términos de radiación ionizante, o brevemente radiación, descubrí las siguientes características de vuelo.
Entonces, al comienzo de un avión en Chambéry, Francia, el fondo de radiación era de solo 0.10 μSv. / H. A una altitud de 3.000 m, la radiación de fondo varió de 0.15-0.18 μSv. / H. A una altitud de 6,000 m, el nivel de radiación de fondo estaba en el rango de 0.30-0.34 μSv. / H. A una altitud de 8.800 m, el nivel de radiación de fondo ya era de 0.72-0.76 μSv. / H. A una altitud de 10.100 m, el nivel de radiación de fondo aumentó a 1.02-1.12 μSv. / H. Y finalmente, a la altura máxima de nuestra ruta, es decir, a una altitud de 10.700 m. El fondo de radiación fue de 1.22-1.35 μSv. / H. Al aterrizar en Moscú en Domodedovo, todas las mediciones de la radiación de fondo con una precisión razonable se confirmaron a las mismas altitudes.
Resulta que los vuelos diurnos en cualquier dirección geográfica, aunque son convenientes para los humanos, pero someten nuestro cuerpo a una mayor carga de radiación que los vuelos nocturnos. Esto se debe al exceso de radiación cósmica y radiación solar, así como a una mayor descarga de aire y, en consecuencia, a una protección natural menos efectiva contra las partículas de materia ionizante.
Para no ser infundados y no caer en la trampa de nuestros propios conceptos erróneos, damos ejemplos exclusivamente de fuentes abiertas que nos permitirán abrir los ojos a la radiación ionizante que nos rodea que nos ataca durante el viaje aéreo. Como saben, una persona se ve privada de los órganos sensoriales que pueden detectar e identificar la radiación para tomar medidas posibles para protegerse contra la radiación peligrosa y reducir el daño causado al cuerpo.
Recordemos el dicho: "El conocimiento es poder". ¡Pero la ignorancia del efecto de la radiación ionizante en el cuerpo humano no nos libera de sus efectos nocivos!
1.2. Rayos cósmicos y radiación solar
En general, se acepta que la radiación cósmica es una radiación ionizante que cae continuamente sobre la superficie de la Tierra desde el espacio mundial y se forma en la atmósfera de la Tierra como resultado de la interacción de la radiación con los átomos de los componentes del aire.
Distinguir entre radiación cósmica primaria y secundaria. La radiación cósmica primaria (KI-1) es una corriente de partículas elementales que caen en la superficie de la tierra desde el espacio. Surge debido a la erupción y evaporación de la materia desde la superficie de las estrellas y nebulosas en el espacio exterior. KI-1 consta de protones (92%), partículas alfa (7%), núcleos de litio, berilio, boro, carbono, nitrógeno, oxígeno y otros átomos (1%). La radiación cósmica primaria (KI-1) se caracteriza por un alto poder de penetración.
Además, la radiación cósmica se divide por origen en los siguientes tipos: (i) extragaláctico, (ii) galáctico y (iii) solar.
La mayor parte de la radiación cósmica primaria surge dentro de nuestra galaxia, su energía es extremadamente alta, hasta 1019 eV. La radiación solar ocurre principalmente durante las erupciones solares que ocurren con un ciclo característico de 11 años. Su energía no supera los 40 MeV. Esto no conduce a un aumento notable en la dosis de radiación en la superficie de la Tierra.
La energía promedio de los rayos cósmicos es de 1010 eV, por lo que son perjudiciales para todos los seres vivos. La atmósfera sirve como una especie de escudo que protege los objetos biológicos de los efectos de las partículas cósmicas, y solo unas pocas partículas alcanzan la superficie de la Tierra.
Cuando las partículas cósmicas interactúan con los átomos de los elementos en la atmósfera, se produce radiación cósmica secundaria (KI-2). Se compone de mesones, electrones, positrones, protones, neutrones, rayos gamma, es decir. de casi todas las partículas conocidas actualmente.
Los rayos cósmicos primarios, que irrumpen en la atmósfera, pierden gradualmente su energía, desperdiciándola en numerosas colisiones con los núcleos de los átomos de aire. Los fragmentos resultantes, que adquieren parte de la energía de la partícula primaria, se convierten en factores de ionización, destruyen e ionizan otros átomos de gases del aire, es decir. se convierten en partículas de radiación cósmica secundaria (KI-2).
KI-2 surge como resultado de las interacciones electrón-fotón y electrón-nuclear. En el proceso electrón-fotón, una partícula cargada interactúa con el campo del núcleo de un átomo, produciendo fotones que forman pares de electrones y positrones. Estas partículas, a su vez, causan la aparición de nuevos fotones. El proceso nuclear de electrones se debe a la interacción de partículas primarias, cuya energía no es inferior a 3x109 eV, con los núcleos de átomos en el aire. En esta interacción, surgen una serie de nuevas partículas: mesones, protones, neutrones. La radiación cósmica secundaria tiene un máximo a una altitud de 20-30 km, a una altitud más baja, los procesos de absorción de radiación secundaria prevalecen sobre los procesos de su formación.
La intensidad de la radiación cósmica depende de la latitud y altitud geográficas. Dado que los rayos cósmicos son principalmente partículas cargadas, se desvían en un campo magnético en la región sobre el ecuador y se acumulan en forma de embudos en las regiones de los polos. En las regiones circumpolares de la superficie de la Tierra, las partículas con energía relativamente baja (no es necesario superar un campo magnético) también alcanzan la intensidad de la radiación cósmica en los polos debido a estos rayos. En la región ecuatorial de la superficie, solo las partículas que tienen energías máximas pueden superar el efecto desviador del campo magnético.
La tasa de dosis promedio de radiación cósmica de los habitantes de la Tierra es de aproximadamente 0.3 mSv / año, y al nivel de Londres-Moscú-Nueva York alcanza 0.5 mSv / año.
1.3. Unidades de medida de radiación ionizante
Dosis equivalente (dos unidades):
Baer es el equivalente biológico de los rayos X (en algunos libros, contento). Esta es una unidad fuera del sistema para medir la dosis equivalente. En el caso general:
1 rem = 1 rad * K = 100 erg / g * K = 0.01 Gy * K = 0.01 J / kg * K = 0.01 Sievert
Con un factor de calidad de radiación de K = 1, es decir, para rayos X, gamma, radiación beta, electrones y positrones, 1 rem corresponde a una dosis absorbida de 1 rad.
1 rem = 1 rad = 100 erg / g = 0.01 Gy = 0.01 J / kg = 0.01 Sievert
De particular interés es el siguiente hecho. En la década de 1950, se descubrió que si, a una dosis de exposición de 1 radiografía, el aire absorbe 83.8-88.0 erg / g (el equivalente físico de los rayos X), entonces el tejido biológico absorbe 93-95 erg / g (el equivalente biológico de los rayos X) . Por lo tanto, resulta que al evaluar las dosis, se puede considerar (con un error mínimo) que la dosis de exposición de 1 radiografía para tejido biológico corresponde (equivalente a) la dosis absorbida de 1 rad y la dosis equivalente de 1 rem (en K = 1), es decir, aproximadamente diciendo que 1 P, 1 rad y 1 rem son uno y lo mismo.
Sievert (Sv) es una unidad de dosis equivalentes equivalentes y efectivas en el sistema SI. 1 Sv es igual a la dosis equivalente a la que el producto de la dosis absorbida en Gray (en tejido biológico) y el coeficiente K será igual a 1 J / kg. En otras palabras, esta es una dosis tan absorbida a la que se libera 1 kg de energía en 1 kg de sustancia.
En el caso general: 1 Sv = 1 Gy. K = 1 J / kg. K = 100 rad. K = 100 rem
En K = 1 (para rayos X, gamma, radiación beta, electrones y positrones), 1 Sv corresponde a una dosis absorbida de 1 Gy: 1 Sv = 1 Gy = 1 J / kg = 100 rad = 100 rem.
La medida del efecto de los estudios ionizantes en el cuerpo humano se considera DER: la tasa de dosis equivalente. La dosis equivalente ambiental H * (d) es la dosis equivalente que se creó en el fantasma esférico ICPE (Comisión Internacional de Unidades de Radiación) a una profundidad d (mm) de la superficie en diámetro paralelo a la dirección de radiación, en un campo de radiación idéntico al considerado en la composición, fluencia y distribución de energía, pero unidireccional y homogénea, es decir, la dosis ambiental equivalente de H * (d) es la dosis que una persona recibiría si estuviera en ... Gris / segundo (Gy / s). 1rad / s = 0.01 Gy / s. Dosis equivalente de potencia. Rem / segundo (rem / s). Sievert / segundo (Sv / s).
En conclusión, recordamos una vez más que para rayos X, rayos gamma, radiación beta, electrones y positrones, los valores de rayos X, rad y rem, y (por separado) los valores de Gray y Sievert son equivalentes al evaluar la exposición humana.
1.4. Normas de seguridad radiológica - NRB-99/2009
Concluyendo la excursión a la física del proceso, me gustaría señalar lo siguiente que, gracias al efecto activo de la radiación ionizante en una persona y su sistema corporal, se han introducido normas especiales de radiación para el personal de vuelo en la aviación. Estas normas limitan los vuelos del personal de aviación a razón de no más de 80 horas de vuelo por mes, no más de 240 horas de vuelo por trimestre y no más de 800 horas de vuelo por año por persona.
Estos parámetros de tiempo de vuelo se toman de la Orden del Ministerio de Transporte de la Federación de Rusia No. 139 del 21 de noviembre de 2015, teniendo en cuenta el Reglamento de la OACI "Normas y prácticas recomendadas internacionales", cláusula 7.6: "El vuelo y el tiempo de vuelo oficial de los miembros de la tripulación de vuelo están determinados por las normas de las agencias de aviación estatales Miembros de la OACI ". Sin embargo, tal contabilidad horaria de las horas de vuelo es actualmente un sistema de control bastante arcaico y vicioso para el personal de vuelo, y aquí está el por qué.
Una cosa es volar en paralelo al ecuador sobre los continentes europeos o asiáticos más poblados y otra muy distinta es volar por los polos. Y aún más, es problemático para la salud volar durante un período de tormentas solares. En esos momentos durante los vuelos, la potencia de la dosis equivalente para el personal de vuelo puede diferir seriamente y no coincidir con las madrigueras reales de las horas promedio de vuelo.
Durante la existencia de la ciencia de la radiología que estudia el efecto de la radiación ionizante en el cuerpo humano y animal, estadísticas confiables a largo plazo sobre los efectos de la radiación, expresados en los riesgos de enfermedad de ciertos órganos de la persona. Los datos de riesgo de enfermedad se toman del documento oficial NRB 99/2009 y se presentan en la tabla a continuación para mayor claridad:
Factores de riesgo de radiación para enfermedades de órganos humanos
Proporción de órganos humanos
Gónadas (gónadas) 0.2
Médula ósea roja 0.12
Intestino grueso 0,12
Estómago 0.12
Light 0.12
Vejiga 0.05
Hígado 0.05
Esófago 0.05
Tiroides 0.05
Cuero 0.01
Células óseas 0.01
Cerebro 0.025
El resto de la tela 0.05
El cuerpo en su conjunto 1
1.5. Estadísticas de aviación civil ...
Las estadísticas de la aviación civil internacional proporcionan los siguientes indicadores. En 2016, 3,7 mil millones de pasajeros fueron transportados por la aviación mundial, mientras que todas las aerolíneas del mundo completaron 10 mil millones de horas de vuelo (datos de la OACI y ATOR). Hay pronósticos de crecimiento de los vuelos civiles en un 4,6% anual hasta 2034 (datos UAC). Aunque en el mismo 2016, el transporte aéreo de personas aumentó un 6% (datos de la OACI y ATOR).
En 2017, se transportó un número récord de pasajeros en vuelos regulares en todo el mundo: más de 4 mil millones de personas, un 7% más que en 2016, cuando también hubo un aumento significativo en comparación con el período anterior.
Al mismo tiempo, según las estadísticas de la OACI, hay más de 70 millones de personas que a menudo vuelan pasajeros aéreos con más de 30 vuelos al año. A este respecto, se puede argumentar con confianza que el potencial de mercado para el equipo dosimétrico de monitoreo de radiación personal para pasajeros y tripulantes que vuelan con frecuencia es lo suficientemente grande y resistente a un crecimiento estable y estable.
1.6. Influencia de la radiación cósmica en el personal de vuelo
Los investigadores encontraron que las mujeres y los hombres en las tripulaciones de los aviones estadounidenses tienen tasas más altas de varios tipos de cáncer, en comparación con los pasajeros aéreos convencionales. En primer lugar, es el cáncer de mama, cuello uterino, piel, glándula tiroides y útero, así como el cáncer del sistema gastrointestinal, que incluye cáncer de colon, estómago, esófago, hígado y páncreas.
Una posible explicación para el aumento de las tasas de cáncer es que el personal de vuelo está expuesto a muchos carcinógenos o patógenos conocidos y potenciales en su entorno de trabajo, dice la autora principal de este estudio, Irina Mordukhovich, investigadora de la Escuela de Salud Pública TH Chan de la Universidad de Harvard.
Y uno de esos carcinógenos es la radiación ionizante cósmica, que es mucho más alta a gran altura que en la superficie de la tierra. Este tipo de radiación es especialmente dañino para el ADN y es una causa conocida de cáncer de seno y no melanoma de la piel.
Las tripulaciones de líneas aéreas reciben la dosis anual más alta de radiación ionizante en el trabajo de todos los trabajadores estadounidenses, dice ella.
Su investigación examinó datos de más de 5,300 asistentes de vuelo de varias aerolíneas que completaron una encuesta en línea como parte de la encuesta de salud de asistentes de vuelo de Harvard. La encuesta analizó las tasas de incidencia de cáncer para estas azafatas en comparación con un grupo de aproximadamente 2.700 personas que tenían ingresos y estado educativo similares pero que no eran azafatas.
Los investigadores encontraron que las azafatas tenían tasas de cáncer de mama un 50 por ciento más altas que las mujeres en la población general. Además, los puntajes de melanoma fueron más de dos veces más altos, y los puntajes de cáncer de piel no melanoma fueron aproximadamente cuatro veces más altos en las azafatas en comparación con las mujeres de la población general. (El cáncer de piel de nemelanoma incluye el carcinoma de células basales y de células escamosas).
Se observaron tasas crecientes de incidencia de cáncer, a pesar de los signos de buena salud, como bajo consumo de tabaco y obesidad, en el grupo de auxiliares de vuelo en general, señalan los autores del estudio.
Según los investigadores, la incidencia de cáncer en los asistentes de vuelo masculinos fue casi un 50 por ciento más alta para el melanoma y aproximadamente un 10 por ciento más alta para el cáncer de piel no melanoma en comparación con los hombres en la población general.
1.7. Tecnología DO-RA:
Dosímetro-radiómetro personal para la tripulación de vuelo:
• Detectores de radiación de estado sólido de matriz con estructura de diodo PIN.
• Lea la electrónica en componentes discretos o basados en chips - ASIC
• El dispositivo tiene un protocolo de datos inalámbrico.
• Familia de programas de usuario para sistemas operativos clave.
• Creación de documentación de diseño en el formato internacional IPC
• Todos los dispositivos se combinan en un solo sistema basado en una solución de servidor
Características técnicas del dispositivo DO-RA.Avia:
Dimensiones (WxDxH), mm: 29.1 x 7 x 62.
Modo de funcionamiento de temperatura: de 0 a + 55º.
Tipo de sensor: Detector de estado sólido - DoRaSi.
El rango de radiación gamma y beta detectable: de 25 keV a 10 meV.
Intensidad de emisión detectada: determinada.
Error máximo: 10% con exposición - 60 s.
Interfaz de datos: Bluetooth de baja energía (BLE)
Sistemas operativos móviles compatibles: Apple - iOS de ver. 7.0, Google - Android, de la versión. 4.1 y otros; y SO: Windows, Linux, Mac OS.
Solución de servidor DO-RA:
• DO-RA.Avia;
• ;
• ();
• , , , , ..;
• -, ;
• ;
• ;
• ;
• REST API , ;
1.8. DO-RA
– 89 , , : , , , , , , ,
– : RU № 109625; 124101; 116296; 116725; 117226; 2484554; 133943; 136194; 140489; 88973; 156901; 156906; 156907; 145480; 2545502; 159972; 125008; 126484; 2575939; 167308
– : № 025350; 74126; 14797; US 9547089 B2; US 8738077 B2; Korean: 20-0479248; CN 2033537453 U; JP 3189486
:
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3. — -99/2009.
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5. , 2014
.. , .. , .. , ..
6. Global real-time dose measurements using the Automated Radiation Measurements for Aerospace Safety (ARMAS) system, 2016.
7. «Environmental Health», 2018.