Çağdaş Vücut Soğutma Sistemleri ile Isı Stresini Azaltma Olasılığı

https://nct-magazine.com/nct-magazine-march/the-possibility-of-heat-stress-reduction-by-contemporary-body-cooling-systems 

GİRİŞ

Kişisel koruyucu ekipman (KKD), tehlikenin yaralanma potansiyelini azaltmak için çalışan ve işyeri tehlikeleri arasına yerleştirilen herhangi bir fiziksel malzeme veya ekipmandır. KKD, bir çalışanı kimyasal, biyolojik, radyolojik, nükleer, fiziksel, elektrik, mekanik veya diğer işyeri tehlikeleriyle temastan kaynaklanan yaralanma veya hastalıktan korumak için kullanılan cihazlardır.

Koruma mekanizmaları genellikle tehlikenin fiziksel durumuyla güçlü bir şekilde ilişkilidir. KKD, KBRN ajanlarına karşı üç fiziksel durumda koruma sağlamalıdır: gaz veya buhar, sıvı veya aerosol (katı partikül toz veya sıvı sis). Gazlar, buharlar ve aerosoller havada bulunurken sıvılar genellikle kısa mesafeli temas tehlikeleridir. KKD giymek, farklı kimyasal savaş ajanlarına veya diğer toksik kimyasallara maruz kalma riskini azaltmaya yardımcı olur. Koruma düzeyi, kişisel koruyucu giysi türlerine, kullanım şekline, çevresel ve diğer koşullara bağlıdır. Pestisitlerle çalışırken vücudun ve solunum sisteminin kimyasal olarak tam olarak korunmasına azami özen gösterilmelidir. Vücut koruması, farklı türde koruyucu giysi kullanımını, solunum korumasını ve kaynakların yeterli kullanımını içerir,

En büyük görevlerden biri, yüksek toksik kirlilik ortamında ısı stresini hafifletme sürecidir. Yöntemlerden biri, çağdaş PCM (Faz Değiştirme Malzemeleri), tuz veya jel içeren farklı tipte kartuşlara sahip soğutma yelekleri, tüplü soğutma yelekleri ve özel kompresörler vb. termal stres. Bu teknik ve teknolojik çözümler, özellikle tehlikeli kimyasallarla bağlantılı farklı faaliyetler sırasında güvenliği büyük ölçüde artırır ve kullanıcının fizyolojik uygunluğunu artırır.

VÜCUT VE GİYSİ SİSTEMLERİ

Giysi sistemlerinin ihtiyaç duyduğu ısı yalıtımı, temel olarak fiziksel aktiviteye ve çevre koşullarına (sıcaklık ve bağıl nem) bağlıdır. İnsanlar tarafından üretilen ısı miktarı büyük ölçüde fiziksel aktiviteye bağlıdır ve maksimum fiziksel performans sırasında dinlenirken 100 W'tan 1.000 W'ın üzerine çıkabilir. Genellikle kış sporlarında görülen aşırı aktivitede, vücut ısısı artan ısı üretimi ile yükselir. Bu artışı belirli bir limit içinde yapabilmek için vücut, buharlaşmalı soğutma ile vücuttan enerji çekmek için terler. Fiziksel aktivite sırasında giysinin ısı yalıtımı azaltılırsa oluşan ısının bir kısmı konveksiyonla dışarı atılabilir ve böylece vücudun çok fazla terlemesi beklenmez.

Bir giysideki ısı ve soğuk açısından yalıtım kalitesi, bileşen kumaşlarının kalınlığı ve yoğunluğu tarafından geniş ölçüde yönetilecektir. Yüksek kalınlık ve düşük yoğunluk, yalıtımı daha iyi hale getirir. Giysi katları arasındaki hava boşluklarının ısı yalıtımı sağladığı pek çok durumda gözlenmektedir. Bununla birlikte, dış sıcaklık da yalıtımın etkinliğini etkiler. Sıcaklık ne kadar aşırı olursa, çok yüksek veya çok düşük olsun, yalıtım o kadar az etkili olur. Bu nedenle, sıcağa veya soğuğa karşı koruma kabiliyetine göre tasarlanmış bir giysi, giyeceği iklim beklentisine göre giyen tarafından seçilir. Ancak kalın kumaştan üretilen bir giysinin ağırlığı daha fazla olacak ve kullanıcının hareket özgürlüğü kısıtlanacaktır. Açıkça o zaman akıllı bir kumaştan tasarlanmış bir giysi, Doğası dış sıcaklığa göre değişebilen, üstün koruma sunabilir. Ancak, böyle bir giysi kullanıcı için rahat olmalıdır.

ISI STRESİNİN OLUŞMASI

Çekirdek ve çevresel vücut sıcaklığından yansıyan spesifik ısı birikimi, ağır fiziksel efor veya sıcak ve nemli ortama maruz kalma sırasında meydana gelir. 2 saate kadar yaklaşık 0,5 W/kg miktarında uzun süreli ısı birikimi, vücut sıcaklığında bazı kişilerin tahammül edemediği bir artışa neden olur. Bu nedenle, ısı stresi telafi edilebilir ve telafi edilemez. Telafi edilmiş ısı stresi (CHS), ısı kaybı üretimi ile dengede olduğunda ortaya çıkar. Belirli bir fiziksel aktivitede çekirdek sıcaklık dengesine (kararlı hal) ulaşmak mümkündür. Telafi edilen ısı stresi genellikle özel görevlerin çoğunda bulunur. Telafi edilmemiş ısı stresi (UCHS), ısının açıklanması (ter buharlaşması) talepleri belirli ortamın buharlaşma kapasitesini aştığında ortaya çıkar. Karşılıksız ısı stresi sırasında, vücut kararlı durumdaki çekirdek sıcaklığına ulaşamaz, bu nedenle fizyolojik sınırlara ulaşana kadar yükselir. UCHS cinsinden ısı tükenmesi, nispeten düşük çekirdek sıcaklık değerinde meydana gelir. Yetersiz soğutma (terin yetersiz buharlaşmasından kaynaklanan) durumlarında cilt ısısı yüksek kalır. Vücut içindeki ısıyı uzaklaştırmak için kan dolaşımı genişleyen cilt damar bölmesine taşınır, bu da dakika hacmini azaltır ve kalp atış hızını arttırır. Telafi edilmeyen ısı stresi, fiziksel performansı aşırı derecede düşürür, bu nedenle bu koşullar, molalar sırasında aktif soğutmanın kullanılmasıyla özel çalışma ve dinlenme döngüleri rejimleri gerektirir. Kirlenmiş alanda kalmak, mümkün olan en iyi fizyolojik konforu talep eder. Bunu göz önünde bulundurarak şimdiye kadar vücut soğutma için farklı sistemler geliştirilmiştir,

Soğutma sistemlerinin uygulamaları, artan görev süresi, hidrasyon gereksinimlerinde azalma, gelişmiş zihinsel keskinlik ve korunan fiziksel performans gibi sayısız ek fayda sağlar. Genel olarak, soğutma sistemleri beş temel grupta sınıflandırılabilir: evaporatif soğutma ürünleri, faz değiştiren malzemelere (PCM) dayalı ürünler, basınçlı hava sistemleri, sıvı sirkülasyon sistemleri ve termoelektrik sistemler. Belirli bir soğutma sistemi tipinin uygulanması, soğutma giysisinin ağırlığı, hazır olma durumu, soğutma kapasitesi, ısı giderme hızı, uyumluluk, kullanıcı tarafından izleme ve kontrol imkanı, çevresel koşullar, dayanıklılık ve taşınabilirlik gibi birçok faktöre bağlıdır. Vücut koruma araçlarının koruyucu özellikleri, koruma malzemelerinin tipine ve uygulanan kontaminasyonun özelliğine bağlıdır. Vücudu son derece toksik maddelerden korumak için tasarlanan kumaşın mevcut gelişimi ve üretimi bağlamında, daha fazla koruyucu malzeme türü yapılmaktadır. İki ana gruba ayrılabilirler. İlki, elastomer veya termoplastik bazlı yalıtım malzemeleri ve ikincisinde koruyucu filtrasyon giysilerinin üretiminde uygulama bulan ince karbon sorpsiyon malzemeleridir. Yalıtım malzemelerinin temel avantajı, ısı stresi fenomeni için ön koşullara neden olabilecek hava ve ter geçirgenliği eksikliği ile HTS'ye karşı iyi koruyucu özelliklerde yansıtılır. Bu fonların sıcak koşullarda orta ve yüksek yoğunluklu aktivitelerde kullanılması vücutta hızlı ısı oluşumuna ve kullanıcıların ısı yüküne neden olur,

Vücut Soğutma Sistemleri

Bir Faz Değiştirme Malzemesi (PCM)belirli bir sıcaklıkta eriyen ve katılaşan, yüksek miktarda enerji depolayabilen ve serbest bırakabilen yüksek füzyon ısısına sahip bir maddedir. Malzeme katıdan sıvıya geçtiğinde ve tersi olduğunda ısı emilir veya serbest bırakılır; bu nedenle, PCM'ler gizli ısı depolama birimleri olarak sınıflandırılır. Faz değiştiren malzemeler, sıcaklığı değiştirmeden ısı enerjisini emmek ve yaymak için ayırt edici kapasiteye sahip mumlardır. Bu mumlar arasında eikosan, oktadekan, nonadekan, heptadekan ve heksadekan bulunur. Hepsinin farklı donma ve erime noktaları vardır ve bir mikrokapsül içinde karıştırıldıklarında ısı enerjisi biriktirip ısı enerjisini serbest bırakırlar ve vücut için çok rahat olan 30-34 °C sıcaklık aralığını korurlar. Mikro kapsüllü PCM, dokuma, dokuma olmayan veya örme kumaşlarla birleştirilebilir.

Mikrokapsüller: Polimer aşamasında lifler içinde yuvarlak, kare ve üçgen şeklinde çeşitli şekillerde mikrokapsüller. PCM mikrokapsülleri, elyaf üretiminin ıslak eğirme prosedürü sırasında elyaf yapısı içinde kalıcı olarak sabitlenir. Mikro kapsülleme, kumaşlara daha yumuşak bir dokunuş, daha fazla esneme, daha fazla nefes alabilirlik ve hava geçirgenliği kazandırır.

Bitim işlemi sırasında matris kaplama: PCM mikrokapsülleri, akrilik, poliüretan vb. gibi bir kaplama bileşiğine gömülür ve kumaşa uygulanır. Bıçakla rulo, havayla bıçakla, ped-dry-cure, gravür, daldırarak kaplama ve transfer kaplama gibi birçok kaplama yöntemi mevcuttur.

Köpük dispersiyonu: Mikrokapsüller, su ile şişirilmiş bir poliüretan köpük karışımına karıştırılır ve bu köpükler, kurutma işlemi ile suyun sistemden uzaklaştırıldığı bir laminasyon prosedüründe bir kumaşa uygulanır.

Gelecekteki amaç, farklı nanopartiküller kullanmaktır. Nanopartiküller, pamuk veya sentetik liflere kalıcı olarak bağlanır. Değişim moleküler düzeyde gerçekleşir ve parçacıklar kumaşa çeşitli nitelikler kazandırmak için yapılandırılabilir. Nanoteknoloji, sentetiklerle ilişkili performans özelliklerini pamuğun el ve hissi ile birleştirir. Tipik bir pamuk lifinin 1/1000 boyutundaki nano lifler, tek tek liflere eklenir. Liflerdeki değişiklikler tespit edilemez ve kumaşın doğal tutuşunu ve nefes alabilirliğini etkilemez. Mevcut ve gelecekteki gereksinimleri karşılamak için geliştirilmiş yüksek performanslı tekstillerin çeşitliliği ve çeşitliliği artık hatırı sayılır bir düzeydedir. Tekstil malzemeleri artık ipekböceği kozasından çekilen liflerin performans sınırının çok ötesinde bir araya getiriliyor, modifiye ediliyor ve uyarlanıyor.

ÇÖZÜM

Kişisel vücut soğutma sistemlerinin kullanımı, yüksek ortam sıcaklığı ve yüksek derecede toksik kontaminasyon ile birlikte karmaşık saha koşullarında görev ve misyonlar yürüten kişilerin fizyolojik uygunluğunu önemli ölçüde artırır. Genel olarak, spesifik soğutma sisteminin değerlendirilmesi iki önemli sonuçtan oluşur: soğutma yeleği giyilmesi durumunda, vücut çekirdek sıcaklığı (timpanik sıcaklık ile ölçülür) daha yavaş büyür ve ortalama vücut cilt sıcaklığı önemli ölçüde daha düşüktür. Ayrıca, kalp atış hızı değerleri ve konfor seviyelerinin subjektif değerlendirmesi, verilen belirli görevlerin yerine getirilmesinde güven ve verimlilik açısından çok önemli bir sonuç olan, çok ifade edilen fizyolojik stabiliteye işaret eder. KBRN hizmeti açısından bakıldığında en önemli sonuç, soğutma yeleği uygulamasının, özellikle koruyucu ekipman altında, sıcak ve KBRN ortamında sınırlı kalış süresini uzatabilir. Son olarak, belirli bir metodolojiye dayalı olarak yürütülen laboratuvar testleri ve deneyimleri, KBRN koruyucu geçirimsiz ekipman altında kişisel vücut soğutma yeleği kullanımının, yüksek ortam koşulları dahil olmak üzere aşırı durumlarda görev ve misyon yürüten kişilerde ekipmanın fizyolojik uygunluğunu önemli ölçüde iyileştirdiğini doğrulamaktadır. sıcaklık ve son derece toksik kontaminasyon ve görev süresini uzatmalarına izin verir.

YAZAR

---

Albay Radovan Karkalic, PhD, Sırbistan'da askeri ve akademik ortamlarda çalışan 20 yılı aşkın ders verme ve danışmanlık tecrübesine sahip bir KBRN Uzmanıdır. KBRN koruyucu malzemeleri, çağdaş KBRN cihazları ve toksik/kontamine ortamda ilk müdahale ekipleri eğitiminde büyük teorik ve pratik deneyime sahiptir. Savunma Üniversitesi, Askeri Akademi, Belgrad, Sırbistan Cumhuriyeti üyesidir ve askeri harbiyelilere ve sivil öğrencilere (Lisans, Yüksek Lisans ve Doktora dersleri) aşağıdaki konularda eğitim vermekten sorumludur: KBRN koruması, KBRN dekontaminasyonu teknolojisi, Önleme ve müdahale Kazara durumlarla, Tahriş edici maddeler vb. ile birlikte solunum koruma cihazlarının doğru kullanımı konusunda gaz odalarında eğitim. 2019 yılında Üniversitede Misafir Profesör olarak seçildi "