مدیریت گرما و تعریق در پوشش های نظامی
مقدمه
دمای بافت های زیرین پوست، یعنی دمای داخلی بدن با مقدار اندکی نوسان به میزان ۶/۰±oC ثابت باقی می ماند. ثابت ماندن دمای داخلی در طول شبانه روز ادامه دارد و فقط هنگامی که فرد دچار بیماری های تبدار می شود مقداری تغییر میکند. حتی اگر شخص بدون پوشش باشد و در معرض دماهای پایین تا oC 12 و دماهای بالا تا oC 54 در هوای خشک قرار بگیرد، این دما همچنان ثابت خواهد ماند. مکانیزم تنظیم دمای بدن انسان نشان دهنده یک سیستم کنترلی بسیار عالی و آفرینش زیبا و هنرمندانه خالق انسان است. دمای پوست بر خلاف دمای داخلی متغیر و متأثر از دمای پیرامونش است. این دما هنگامی که در مورد اتلاف گرمای پوست به محیط بحث میشود با اهمیت و مهم است.
شکل ۱- محدوده تخمینی دمای داخلی برای افراد سالم[۱]
دمای داخلی بدن
به طور قطع نمی توان یک دمای معین را به عنوان دمای داخلی در نظر گرفت؛ زیرا اندازه گیری هایی که بر روی افراد سالم زیادی و از طریق دهانی صورت گرفته است نشان دهنده محدوده ای بین oC 36 (97oF) تا oC 5/37 (oF 5/99) است(شکل۱). در اندازه گیری دمای داخلی بدن از طریق دهانی میانگین دمای داخلی طبیعی را از oC 6/36 تا oC 37 و oC 6/0 بیشتر از آن را برای اندازه گیری های مقعدی ذکر کرده اند. با انجام فعالیت های ورزشی دمای بدن افزایش می یابد و یا در محیط هایی با دمایی کمتر یا بیشتر از بدن، دمای پوست دچار تغییر می شود با انجام فعالیت های شدید بدنی، دمای پوست میتواند به طور موقت به oC 3/38 تا oC 40 برسد یا در محیط های سرد میتواند تا کمتر از oC 6/35 نیز کاهش یابد[۱].
دمای بدن با ایجاد تعادل بین گرمای تولید شده در بدن و گرمای از دست رفته بدن کنترل و تنظیم می شود. هنگامی که گرمای تولیدی بدن بیش از گرمای تلف شده باشد، دمای بدن افزایش می یابد و برعکس. تولید گرما، محصول جانبی سوخت و ساز بدن انسان است. متابولیسم یا سوخت و ساز به صورت خیلی ساده به معنی واکنش های شیمیایی در تمام سلول های بدن است و نرخ سوخت و ساز به طور معمول با عبارت نرخ آزادسازی گرما در حین واکنش های شیمیایی بیان می شود. گرما، محصول نهایی تقریباً تمام انرژی های آزاد شده بدن است. حدود %۴۵ از انرژی لازم برای بدن از کربوهیدرات ها، %۴۰ از چربی ها و %۱۵ از پروتئین هایی که در رژیم غذایی معمولی روزانه مصرف می شوند، تامین می گردد. انرژی حاصل از غذا صرف انجام موارد زیر می شود[۱]:
-فعالیت های متابولیکی بدن
-فعالیت و کارهای بدنی
-هضم، جذب و فرآوری غذا
-تنظیم دمای بدن
-فاکتورهای مختلفی بر تولید گرما در بدن اثر گذارند[۱]:
-نرخ سوخت و ساز پایه تمام سلول های بدن
-نرخ سوخت و ساز اضافی که با فعالیت ماهیچه ای ایجاد می شود که شامل انقباض ماهیچه ها به دلیل لرزش است.
-سوخت و ساز ناشی از هورمون تیروکسین (به مقدار کمتر هورمون های دیگر مثل هورمون های رشد و تستسترون)
-سوخت و ساز اضافی ناشی از اثر اپی نفرین، نور اپی نفرین در سلول ها و تحریکات سمپاتیک سلولی
-سوخت و ساز ناشی از افزایش فعالیت های شیمیایی سلول ها به دلیل افزایش دمای سلولی
-سوخت و ساز اضافی مورد نیاز برای هضم، جذب و ذخیره سازی غذا (اثر ترموژنیک غذا)
اتلاف گرما
بیشتر گرمای بدن در اعضای داخلی بدن به ویژه کبد، مغز و قلب و در ماهیچه های اسکلتی در حین ورزش تولید میشود. گرمای تولید شده در عضوها و بافتهای داخلی بدن به پوست منتقل شده و به محیط انتقال مییابد. بنابراین نرخ اتلاف گرما تقریباً با سه عامل تعیین میگردد:
سرعت انتقال تماسی گرما از محل تولید تا سطح پوست
سرعت انتقال گرما از پوست به محیط
سیستم عایق بدن انسان
پوست، بافتهای زیر پوستی و به ویژه چربی بافت زیر پوستی با هم به عنوان عایق گرمایی بدن عمل میکنند. چربی به دلیل انتقال فقط یک سوم گرما نسبت به دیگر بافتها اهمیت بیشتری دارد. هنگامی که هیچگونه جریان خونی از عضوهای گرم داخلی به پوست وجود ندارد، خصوصیات عایق بودن بدن یک مرد حدوداً برابر با سه چهارم عایق یک لباس معمولی است. در مورد زنان این عایق بهتر هم هست. عایق زیر پوست یک وسیله مؤثر برای ثابت نگهداشتن دمای داخلی بدن است و حتی به پوست اجازه میدهد که به دمای پیرامونش برسد. رگهای خونی به طور گسترده در زیر لایه پوست توزیع شده اند.
شکل ۲-گردش خون در پوست[۱]
یک شبکه سیاهرگی که به وسیله خون مویرگ های پوست تغذیه میشود نیز وجود دارد که از اهمیت ویژه ای برخوردار است (شکل۲). نرخ بالای جریان خون به سمت پوست میتواند افزایش انتقال گرما به روش تماسی را به همراه داشته باشد و کاهش این نرخ منجر به کمتر شدن گرمای انتقال یافته از داخل بدن به سطح پوست میشود[۱].
شکل ۳ اثر دمای هوا بر هدایت گرما از اندام های داخلی بدن به سطح پوست و انتقال آن به هوا را نشان میدهد. این شکل نشان میدهد که هدایت گرما در حالت اتساع کامل عروق تقریباً ۸ برابر بیشتر از حالت انقباض کامل عروق است. بنابراین، پوست یک سیستم کنترل شده گرماتاب و جریان خون به پوست یک مکانیزم مؤثر برای انتقال گرما از داخل به پوست است[۱].
شکل ۳- اثر تغییرات دمای محیط بر روی هدایت گرمایی از داخل بدن به سطح پوست[۱]
هدایت گرما به پوست از طریق خون به وسیله درجه انقباض شریان ها و محل اتصال شریان ها به وریدها که خون شبکه وریدی پوست را تامین می کند؛ کنترل می شود. کنترل انقباض رگها به وسیله سیستم عصب سمپاتیک و با توجه به پاسخ دریافتی از تغییر دمای داخلی بدن و دمای محیطی صورت می گیرد. روشهای مختلفی که گرما از بدن دفع می شود در شکل ۴ نشان داده شده است. این روشها شامل تابش، تماس، همرفت و تبخیر می باشند.
هدایت
فقط میزان اندکی، حدود %۳، از اتلاف گرمایی بدن از طریق تماس مستقیم بدن با اجسام صلب مانند صندلی یا تختخواب صورت می گیرد.
شکل ۴- مکانیزم های دفع گرما از بدن[۱]
همرفت
انتقال گرمای پوست به محیط به کمک مولکول های هوا را اتلاف گرمایی به روش همرفت می نامند. میزان اتلاف گرما به این روش قابل توجه و تقریبآ حدود %۱۵ است. گرما، انرژی جنبشی حرکت مولکولی است و مولکول های پوست به طور دایم حرکت ارتعاشی دارند. بیشتر انرژی این ارتعاشات می تواند به محیط منتقل شود اگر دمای مولکول های هوا که در تماس با پوست هستند کمتر از دمای پوست باشد. در این صورت با افزایش دمای مولکول های هوا انرژی جنبشی آنها افزایش یافته و سرعت جریان هوا بیشتر میشود. با برابر شدن دمای پوست با دمای پیرامونش اتلاف گرما به این طریق متوقف میشود مگر این که هوا جریان پیدا کند. باد سبب افزایش میزان اتلاف گرما به روش همرفت می شود. اثر خنک کنندگی باد در سرعت کم حدوداً با جذر سرعت آن متناسب است. برای مثال اثر خنک کنندگی باد با سرعت ۴ مایل بر ساعت، ۲ برابر بیشتر از اثر خنک کنندگی باد با سرعت ۱ مایل بر ساعت است.
تبخیر
هنگامی که گرما از سطح بدن تبخیر می شود، به ازای هر گرم آب تبخیر شده، ۵۸/۰ کالری گرما از بدن دفع می شود. حتی اگر یک شخص عرق نکند، آب به طور نامحسوس از پوست و ریه ها با نرخی حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ میلی لیتر در روز تبخیر می شود. این موضوع سبب اتلاف گرما با نرخ ۱۹-۱۶ کالری بر ساعت می شود. اتلاف گرما با تبخیر عرق را می توان با تنظیم نرخ تعریق کنترل کرد.
تا زمانی که دمای پوست از دمای محیط پیرامون بیشتر باشد، دفع گرما از بدن به روش تابش، تماس و همرفت صورت می گیرد؛ اما اگر دمای محیط از دمای پوست بیشتر باشد، به جای دفع، گرما به روش های تابشی، هدایت و همرفت به بدن منتقل می شود. در این حالت تنها وسیله بدن برای دفع گرما و فرار از تنش گرمایی، تعریق خواهد بود. بنابراین هرگونه اخلال در تعریق مناسب بدن در دماهای بالاتر محیطی نسبت به دمای بدن سبب افزایش دمای داخلی بدن می شود. این حالت در افرادی اتفاق می افتد که به طور مادرزادی فاقد غده های ترشح کننده عرق هستند. این گونه افراد در دماهای سرد مانند افراد نرمال هستند اما در دماهای گرم و در آب و هوای گرمسیری دچار مشکل خواهند شد و امکان فوت نیز وجود خواهد داشت[۱].
اثر لباس بر روی اتلاف گرما به طریق هدایت
لباس سبب محبوس شدن هوا درون خودش می شود بنابراین ضخامت لایه هوایی نزدیک پوست که اصطلاحاً محدوده اختصاصی (خرد اقلیم) نامیده می شود، افزایش یافته و جریان همرفت کاهش می یابد. در نتیجه این امر اتلاف گرما از طریق هدایت و همرفت دچار نقصان می گردد. یک لباس معمولی افت گرما از بدن را نسبت به حالتی که بدن بدون پوشش باشد به نصف کاهش می دهد؛ اما لباس ویژه مناطق سرد و فوق سرد این میزان را به یک ششم می رساند.
حدود نصف گرمای منتقل شده از بدن به لباس به روش تابش است بنابراین با پوشش دهی لایه درونی لباس با یک لایه طلا می توان این گرما را به سمت بدن بازتابش کرد. این کار عایق مؤثرتری را در مقایسه با دیگر روش های عایق بندی به دست می دهد. با این روش، وزن لباس های ویژه مناطق فوق سرد به نصف کاهش می یابد.
کارآمدی لباس در ثابت نگه داشتن دمای بدن تقریباً با خیس شدن لباس از دست می رود، به دلیل این که هدایت گرمایی لباس افزایش می یابد و نرخ انتقال گرما درون لباس ۲۰ برابر یا بیشتر می شود.
عادت کردن مکانیزم تعریق به گرما
اگر چه یک فرد نرمال که به گرما عادت ندارد به ندرت بیشتر از ۱ لیتر بر ساعت عرق نمی کند، اما بعد از ۱ تا ۶ هفته که در معرض هوای گرم قرار گرفت میزان تعریق او بیشتر خواهد شد و به ۲ تا ۳ لیتر بر ساعت می رسد. تبخیر این مقدار زیاد از عرق سبب دفع شدن مقدار زیادی از گرمای بدن می شود. این مقدار به بیشتر از ۱۰ برابر نرخ گرمای ناشی از سوخت و ساز طبیعی بدن می رسد. افزایش میزان کارآمدی مکانیزم تعریق، منبعث از تغییر در غدد ترشح کننده عرق و افزایش قابلیت تعرق آنها است. همزمان با خو گرفتن به محیط، غلظت کلرید سدیم نیز در عرق کاهش می یابد که منجر به ثابت ماندن نمک بدن می شود. بیشتر این اثرات با افزایش ترشح آلدسترون توسط غدد فوق کلیوی اتفاق می افتد. میزان از دست دادن کلرید سدیم از بدن یک فرد که به هوای گرم عادت ندارد ۱۵ تا ۳۰ گرم در روز است و بعد از خو گرفتن به محیط به میزان ۳ تا ۵ گرم خواهد رسید[۱].
تنظیم دمای بدن
شکل ۵ تغییرات دمای داخلی بدن یک شخص بدون پوشش که برای چند ساعت در معرض هوای خشک با محدوده دمایی ۳۰ تا ۱۶۰ درجه فارنهایت(oC 5/65-1- ) قرار گرفته است را نشان می دهد. ابعاد و شکل دقیق این نمودار به سرعت جریان هوا، رطوبت هوا و محیط پیرامون شخص بستگی دارد. به طور کلی، یک شخص بدون پوشش در هوای خشک با محدوده دمایی ۵۵ تا ۱۳۰ درجه فارنهایت (oC 5/65-8/12) قادر به ثابت نگه داشتن دمای داخلی بدنش در محدوده ۹۷ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت (oC 8/37-1/36 ) است. دمای بدن تقریباً به طور کامل با مکانیزم فیدبک عصبی تنظیم و کنترل می شود. این عمل توسط مراکز تنظیم دمایی که در هیپوتالاموس قرار دارند انجام می گیرد. لازمه عمل کردن این مکانیزم وجود حسگرهای دمایی است تا هنگامی که دمای بدن دچار نوسان می شود، فرمان صحیح صادر شود[۱].
هنگامی که دمای بدن خیلی بالا باشد، سه مکانیزم برای کاهش گرمای بدن مورد استفاده قرار می گیرد.
شکل ۵- اثر دماهای محیطی زیاد و کم در چند ساعت بر دمای داخلی بدن[۱]
اتساع عروق پوست
تقریباً در تمام قسمت های بدن، عروق پوست به شدت گشاد می شوند. این عمل ناشی از ممانعت از تنگ کردن عروق توسط مراکز سمپاتیک در قسمت خلفی هیپوتالاموس است. در بیشینه مقدار گشادشدگی عروق، نرخ انتقال گرما به سطح پوست ۸ برابر افزایش مییابد[۱].
عرق کردن
اثر افزایش دمای بدن که منجر به عرق کردن می شود در شکل۶ مشخص شده است. با بیشتر شدن دمای داخلی بدن از میزان oC 37 نرخ عرق کردن بدن به شدت افزایش می یابد که این موضوع در شکل۶ نیز نشان داده شده است. افزایش oC 1 دمای بدن منجر به تعریق کافی برای دفع ۱۰ برابر گرمای بیشتر ناشی از سوخت و ساز بدن می شود.
کاهش تولید گرما
فعالیت مکانیزم هایی که منجر به تولید گرمای اضافی می شوند مانند، لرزش بدن و گرماسازی شیمیایی متوقف می شود.
اگر فرد مشغول انجام فعالیتهای شدید بدنی باشد دمای بحرانی محیط که میتواند سبب گرمازدگی شود بین ۳۰ تا oC 32 خواهد بود. اگر دمای محیط در محدوده oC 42-40 باشد احتمالاً فرد دچار گرمازدگی میشود. علایم آن شامل سرگیجه، درد شکم که بعضی مواقع با تهوع و استفراغ همراه است، تشنج و در نهایت اگر دمای بدن کاهش نیابد منجر به عدم هوشیاری فرد میشود[۱].
پوشاندن بدن با لباس سبب رخ دادن موارد زیر میشود:
-لباس منجر به ایجاد مانعی بین بدن و محیط شده و همانند لایه مرزی بین دو محیط عمل میکند.
-از آنجایی که لباس یک عایق گرمایی خوب است، انتقال گرما از هر دو محیط مورد تأثیر قرار میگیرد.
-همچنین مانع ایجادی به وسیله لباس با تعریق بدن تعامل خواهد داشت. این تعامل به طور عمده به واسطه خیس شدن و پدیده انتقال فتیلهای آب صورت میپذیرد. میزان تأثیر هر کدام از این فرآیندها وابسته به ماهیت لباس برای مثال آب گریز یا آب دوست بودن آن است. جذب و دفع آب با جذب گرما همراه است. علت این امر تغییر حالت عرق بین حالتهای مایع و گاز است. بخار آب با از دست دادن گرمای جذب دچار چگالش شده و به مایع تبدیل میشود. به صورت تئوری، این گرمای جذب را میتوان به عنوان بافر گرمایی برای تبخیر رطوبت حاصل از تعریق بدن فرد تلقی نمود که سبب سرد شدن فرد میشود. با سرد شدن بیش از اندازه بدن فرد، بخار عرق دچار چگالش شده و گرمای حاصل از این تغییر حالت رطوبت عرق سبب بالا رفتن دمای خرد اقلیم بین لباس و پوست فرد گردیده و گرم شدن بدن فرد را در پی خواهد داشت. در عمل، تعریق سبب مسدود شدن روزنه های عبور جریان هوا در لباس میشود. این رطوبت همچنین منجر به تورم الیاف شده که نتیجه آن کاهش تعداد منافذ آزاد در ساختار لباس خواهد بود. هر دوی این موارد سبب کاهش خصوصیت تنفس پذیری لباس میگردد. به علاوه گرمای جذب برای ذخیره سازی مواد میتواند مخاطره آمیز باشد. مجموع میزان گرمای جذب میتواند تا نقطه اشتعال افزایش یابد.
-خصوصیات لباس غالباً به طور مؤثری تحت الشعاع رطوبت حاصل از تعریق بدن قرار دارد. زیرا لباس مخلوطی از الیاف، هوا و رطوبت است که رفتار آن به طور تحمیلی متأثر از سه فاز با هدایتهای گرمایی به شدت متفاوت است. این تفاوتها را با توجه به داده های ذکر شده در جدول ۱ میتوان مشاهده نمود. به علاوه، با خیس شدن الیاف آبدوست، ابعاد هندسی آنها دچار تغییر میشود. این تغییر در ضخامت و طول آنها رخ میدهد.
ساختار پارچه از الیاف و هوای محبوس بین آنها شکل گرفته است. مقدار هوای محبوس در ساختار لیفی پارچه سهم بسیار زیادی در توانایی پارچه برای انتقال گرما ایفاء میکند و این در حالی است که حجم و آرایش الیاف تعیین کننده توانایی انتقال بخار رطوبت از درون سیستم پارچه است. الیاف را اگر به صورت میله های صلب در نظر بگیریم، در این صورت آنها درون ساختار پارچه همانند سدّی در مقابل جابجایی مولکولهای بخار آب عمل کرده و بنابراین همیشه مقاومت تبخیری پارچه را افزایش میدهند. به هر حال الیاف آن قدر صلب نیستند که منجر به جلوگیری از انتقال رطوبت در ساختار پارچه گردند. الیاف میتوانند رطوبت را به صورت سطحی جذب یا دفع کنند که میزان آن وابسته به رطوبت نسبی هوای محبوس در خرد اقلیم و همچنین نوع الیاف است. برای مثال لیف پشم میتواند تا %۳۸ وزن حالت خشکش رطوبت جذب نماید. توانایی جذب و دفع رطوبت پارچه بر انتقال رطوبت و گرما از پارچه اثر میگذارد و مقاومت تبخیری و خشک پارچه را تحت تأثیر قرار میدهد[۲]
شکل ۶- اثر دمای هیپوتالامیک بر گرمای دفع شده از طریق تبخیر و گرمای تولید شده بر اثر لرزش و فعالیت ماهیچه ای[۱]
تغییر فاز رطوبت در پارچه محدود به خصوصیات جذب و دفع الیاف نیست. تغییر فاز رطوبت در ساختار لباس میتواند در نتیجه چگالش رطوبت در منافذ بین الیاف یا تبخیر رطوبت عرق در فضای بین الیاف باشد. رطوبت محتوی پارچه فقط شامل جذب سطحی آب در الیاف و تبخیر آب در هوای خرد اقلیم نیست بلکه شامل آب موجود در فضای منافذ هم میشود. این آب که به حالت مایع است منبعث از منبع رطوبتی است که از آنجا به صورت فتیله ای منتقل شده یا ناشی از چگالش بخار عرق یا رطوبت، هنگام عبور و انتشار آن از درون لیف کاملاً اشباع است. همانند جذب و دفع رطوبت، چگالش بخار و تبخیر بر میزان جریان گرما و رطوبت از لباس با آزادسازی یا جذب گرمای تبخیر اثر گذار است و از این رو به عنوان منبع تولید گرما یا جذب آن در فرآیند انتقال گرما عمل میکند. به علاوه، چگالش به دلیل حس ناخوشایند ناشی از خیس بودن لباس، دارای اثر آشکار بر راحتی گرمایی پوشنده است[۲].
جدول ۱- هدایت گرمایی مواد پلیمری مورد استفاده در الیاف نساجی[۳]
مدیریت تعریق برای کاربرد پوششهای نظامی
از آنجایی که لباس به عنوان یک مانع و بار تحمیلی بر بدن محسوب میشود، کاملاً آشکار است که به صورت فیزیکی مانع از جابجایی آسان بدن و انجام فعالیتهای فردی میشود. از این رو، لباس بر روی راحتی فرد نیز تأثیر میگذارد[۴].
پارچه خیس نه تنها حفاظت گرماییاش در شرایط سرد دچار نقصان میشود (زیرا هدایت گرمایی آب تقریباً ۳۰ مرتبه بیشتر از الیاف پارچه است (جدول ۲) و منجر به تندتر شدن اتلاف گرما از بدن میشود)، بلکه در تماس با پوست سبب به وجود آمدن حس ناخوشایندی میگردد. بنابراین در شرایط خاص، خشک نگه داشتن لباس با جلوگیری یا کند کردن نفوذ آب و یا ممانعت از چگالش بخار رطوبت ناشی از تعریق در لباس بسیار بحرانی خواهد بود. چگالش فرآیندی است که در آن بخار آب با سردتر شدن دمای محیط به صورت مایع در می آید. در شرایط ایده آل، عرق بدن در حالت مایع باید تبخیر شود که در این صورت پوست بدن خشک میماند اما لباس همانند پوششی است که منافذ عبور بخار آب را مسدود میکند و در عوض هنگامی که عرق روی پوست با لباس با دمای پایینتر تماس پیدا میکند، به صورت مایع در می آید. این رخداد منجر به کاهش شدید عایق گرمایی لباس و اتلاف گرمای چگالش میگردد که هر دوی این موارد افزایش عدم راحتی پوشنده را در آب و هوای سرد در پی خواهند داشت.
جدول ۲- مقایسه تبادل گرما در شرایط گرم و سرد برای بدن بدون پوشش[۱]
علامت (-) به معنای جذب گرما از محیط است.
*. بدون جریان هوا یا همرفت در هوای ساکن
در آب و هوای گرم که دمای محیط بیشتر از دمای بدن است، تمام مکانیزم های انتقال گرما در مقابل راحتی لباس عمل میکنند. گرما با این مکانیزم ها از محیط به بدن منتقل میشود. تبخیر عرق تنها کانال اتلاف گرما خواهد بود. این ظرفیت برای اتلاف گرمای تبخیری با پوشیدن لباسهای محافظ کاهش پیدا میکند. لباس در مقابل انتقال بخار آب، مقاومت اضافی ایجاد میکند که منجر به اعمال تنش گرمایی به فرد میشود و آستانه تحمل فرد را پایین میآورد[۸-۵].
باید ذکر شود که دمای مقعدی معیار مناسبی از تحمل بدن به گرما نیست، اما دمای پوست و ضربان قلب معیارهایی مناسب برای این موضوع هستند[۹].
بدن انسان دارای حسگر شناخته شده ای برای درک مستقیم رطوبت نیست، اما انسان نسبت به رطوبت پوست که ناشی از تعریق است حساس است. رطوبت پوست با عدم راحتی گرمایی و احساس ناخوشایندی هبستگی دارد. اینگونه فکر میشد که مکانیزم عدم راحتی در ارتباط با تورم لایه اپیدرم پوست در اثر جذب رطوبت است[۱۰]. همچنین پیشنهاد شد که تورم پوست منجر به تحریک حسگرهای مکانیکی لامسه شده و سیگنال فرستاده شده از این حسگرها به مغز، باعث به وجود آمدن حس ناخوشایندی میشود[۱۱]. ارتباط بین راحتی بدنی و شرایط فیزیکی لباس، ساده و یکنواخت نیست. حسگرهای مکانیکی لامسه با اصطکاک لباس در تماس با پوست تحریک میشوند. با جذب رطوبت، لایه بیرونی سطح پوست نرم شده و الیاف پارچه در آن فرو رفته و اصطکاک بین لباس و پوست افزایش مییابد. مطالعاتی بر روی پارچه های تاری- پودی و حلقوی پنبه ای و پلی استری در شرایط کنترل شده رطوبت نسبی پوست در محدوده ۱۰ تا %۷۰ انجام گرفتند. نتایج، حاکی از عدم تأثیر نوع پارچه بر راحتی یا بر رطوبت حس شده توسط پوست یا پارچه است. محققان به این نتیجه رسیدند که افزایش رطوبت نسبی پوست با افزایش حس عدم راحتی فرد همبستگی دارد. باید ذکر کرد که در شرایط نرمال که دمای هوا از دمای پوست کمتر است، اثر رطوبت نسبی هوا خیلی کمتر از رطوبت نسبی پوست است. برای محیطهای سرد، رطوبت نسبی بالا تقریباً اثری بر روی راحتی فرد ندارد[۱۲].
نتایج
تبخیر عرق در آب و هوای گرم سبب سرد شدن بدن میشود. این مکانیزم بر خلاف دیگر مکانیزم های انتقال گرما که همیشه بر خلاف نیاز بدن انسان عمل میکنند، کار میکند. به عنوان مثال سایر مکانیزم های انتقال گرما، در تابستان سبب ایجاد بار گرمایی بر بدن انسان شده و در آب و هوای سرد گرما را از بدن دفع میکنند.
در یک روز سرد، بدن انسان گرما را به صورت تابشی دفع میکند (بیش از %۸۰). اما در یک تابستان گرم، بدن فقط به واسطه تبخیر عرق خنک میشود.
برای مشاغل در معرض گرمای خیلی زیاد (برای مثال آتشنشانان)، تکیه بر پوششهای منسوج برای مقابله با شرایط تهدید به هیچ وجه معقول نخواهد بود زیرا برای مقابله با شدت گرما باید ضخامت لباس زیاد باشد که این امر منجر به ممانعت از خروج بخار عرق به محیط بیرون شده و نتیجه آن اعمال تنش گرمایی بر فرد خواهد بود. استفاده از یک سطح منعکس کننده برای دور کردن گرمای زیادی بسیار مؤثر است.
در آب و هوای سرد و فوق سرد، پوشیدن لباس با لایه داخلی بازتابنده به گرم نگه داشتن بدن کمک میکند زیرا همان گونه که بیان شد در این شرایط بیش از %۸۰ گرمای بدن از طریق تابش از بدن دفع میشود.
مراجع
[۱]guyton, a. c., and hall, j. e., Textbook of Medical Physiology (11th Ed.), New York: W.B. Saunders Company, 1996
[۲]ghali, k., ghaddar, n., and jones, b., Phase Change in Fabrics. In N. Pan and P. Gibson (Eds.), “Thermal and Moisture Transport in Fibrous Materials” (pp. 402–۴۲۳), Cambridge, UK: Woodhead Publishing, 2006
[۳]morton, w. e., and hearle, j. w. s., “Physical Properties of Textile Fibers”, Manchester, UK: The Textile Institute, 1997
[۴]pissiotis, c. a., komborozos, v., papoutsi, c., and skrekas, g., “Factors that influence the effectiveness of surgical gowns in the operating theatre”, European Journal of Surgery, 163(8), 597–۶۰۴, ۱۹۹۷
[۵]faff, j., and tutak, t., “Physiological responses to working with firefighting equipment in the heat in relation to subjective fatigue”, Ergonomics, 32, 629–۶۳۸, ۱۹۸۹
[۶]kenny, w. l., lewis, d. a., armstrong, c. g., hyde, d. e., dyksterhouse, t. s., fowler, s. r., and williams, d. a., “Psychometric limits to prolonged work in protective clothing ensembles”, American Industrial Hygiene Association Journal, 49, 390–۳۹۵, ۱۹۸۸
[۷]sun, g., yoo, h. s., zhang, x. s., and pan, n., “Radiant protective and transport properties of fabrics used by wildland fi refi ghters”, Textile Research Journal, 70(7), 567-573, 2000
[۸]white, m. k., vercruyssen, m., and houdous, t. k., “Work tolerance and subjective responses to wearing protective clothing and respirators during physical work”, Ergonomics, 32, 1111–۱۱۲۳, ۱۹۸۹
[۹]Iampietro, p. f., and goldman, r. f., “Tolerance of men working in hot, humid environments”, J. Appl. Physiol., 20, 73–۷۶, ۱۹۶۵
[۱۰]berglund, l. g., and cunningham, d. j., “Parameters of human discomfort in warm environments”, ASHRAE Transactions 92, 732–۷۴۶, ۱۹۸۶
[۱۱]luo, h. a., fi shbein, m. c., bar-cohen, y., nishioka, t., berglund, h., kim, c. j., et al., “Cooling system permits effective transcutaneous ultrasound clot lysis in vivo without skin damage”, Journal of Thrombosis and Thrombolysis, 6(2), 125-131, 1998
[۱۲]toftum, j., jorgensen, a. s., and fanger, p. o., “Upper limits for indoor air humidity to avoid uncomfortably humid skin. Energy and Buildings, 28(1), 1–۱۳, ۱۹۹۸