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Abstrakt
Robuste Modellierung der thermischen Reaktion des Menschen auf die Kühlung von Händen und Unterarmen zur Verbesserung der Leistung und Energieeffizienz
M. Rida, W. Karaki, N. Ghaddar und K. Ghali
Mithilfe eines Modellierungsansatzes wird die Wirksamkeit der Active Cooling (AC)-Methode untersucht , bei der Hände und Unterarme in kaltes Wasser getaucht werden, um die Körperkerntemperatur nach schwerer körperlicher Aktivität zu senken. Ein transientes segmentales Biowärmemodell mit mehreren Knoten, das auf Physiologie und genauer mathematischer Modellierung von thermoregulatorischen Funktionen basiert, wird verwendet, um die segmentale Körperkern- und Hauttemperatur des Menschen sowie den arteriellen Blutfluss bei einer bestimmten Stoffwechselrate und bestimmten Umgebungsbedingungen vorherzusagen . Die Gültigkeit des Modells wird durch einen Vergleich mit veröffentlichten experimentellen Daten zur Körperkerntemperatur während und nach dem Eintauchen von Unterarmen und Händen in kaltes Wasser bestätigt. Das validierte Modell wird in einer Fallstudie verwendet, um das Verständnis der damit verbundenen thermischen Veränderungen des Körpers und des arteriellen Blutflusses sowie der AVA-Mechanismen während AC-Eingriffen zu verbessern, die thermischen Stress in heißer Umgebung lindern. Die Zeit, die benötigt wird, damit die Körperkerntemperatur von 38,0 °C auf 37,0 °C sinkt, beträgt 33 Minuten, wenn sich die Versuchsperson in Ruhe befindet und einer Luftkühlung von 21 °C ausgesetzt ist, im Vergleich zu 15 Minuten, wenn Hände und Unterarme in
10 °C warmes Wasser getaucht werden. Der durchschnittliche fühlbare Wärmeverlust während der Abkühlungsphase , die mit dem Eintauchen der Unterarme und Hände in Wasser bei 10 °C verbunden ist, betrug 106,2 W im Vergleich zu 75,9 W bei passiver Luftkühlung bei 21 °C. Die aktive Kühlung erwies sich als effektive Methode zur Beschleunigung der Senkung der Kerntemperatur und kann mit effizienten, lokalisierten und tragbaren Kühlgeräten verwendet werden.