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Thermo - Wärmeregulation in Schwerelosigkeit (abgeschlossen)

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  • THERMO auf der ISS

    THERMO auf der ISS

    Astronaut Dave Williams misst während eines leistungsphysiologischen Tests auf der ISS kontinuierlich die Körperkerntemperatur mit dem Doppelsensor (gelb) am Kopf. Die Daten werden im Thermolabsystem (silberne Box am Gürtel) aufgezeichnet, danach ausgelesen und per Downlink an die Bodenstation geschickt.

  • Doppelsensor zur Messung der Körperkerntemperatur

    Doppelsensor zur Messung der Körperkerntemperatur

    Der nicht-invasive Doppelsensor zur Messung der Körperkerntemperatur beim Experiment Thermo

  • Die Feuerwehr soll zukünftig von dem nicht%2dinvasiven Sensor profitieren

    Die Feuerwehr soll zukünftig von dem nicht-invasiven Sensor profitieren

    Thermisch gefährdete Berufsgruppen wie zum Beispiel die Feuerwehr sollen zukünftig von dem nicht-invasiven Sensor profitieren.

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Bei Eintritt in die Schwerelosigkeit verteilen sich beim Menschen Körperflüssigkeiten wie Blut und Lymphe schnell um. Entsprechend verändert sich der Wärmehaushalt: Astronauten klagen oft über kalte Füße und Finger. Bei Einsätzen außerhalb der Raumstation sind Astronauten zudem extremen thermischen Umweltbedingungen ausgesetzt: +200 Grad Celsius in der Sonne, -180 Grad im Schatten. Die anstrengende Arbeit in den Raumanzügen kann innerhalb kürzester Zeit zu einem gefährlichen Anstieg der Körperkerntemperatur auf über 39 Grad führen, die deshalb kontinuierlich  erfasst werden sollte. Allerdings sind die bisherigen Verfahren aus messtechnischen oder hygienischen Gründen nicht für den alltäglichen Einsatz bei Astronauten geeignet.

Eine Arbeitsgruppe an der Charité Berlin hat daher in enger Zusammenarbeit mit der Drägerwerk AG ein nicht-invasives Messverfahren entwickelt. Mit diesem neuen Thermosensor wird bei den Astronauten die Körperkerntemperatur gemessen, um einer Überhitzung vorzubeugen und dabei auch zu neuen Erkenntnissen in der Regulation der Wärmebilanz in Schwerelosigkeit zu gelangen.

Experimentbeschreibung:

Beim Experiment Thermo (Thermoregulation in Microgravity) erfasste ein neu entwickelter Wärmesensor die Körpertemperatur der Astronauten auf der ISS. Der Thermosensor wird am Kopf und am Brustbein des Astronauten angebracht, um dort den Wärmefluss zu messen. Anschließend erfolgte mittels bestimmter mathematischer Algorithmen die Umrechnung der Daten in die Körperkerntemperatur. Die Messungen wurden vor und nach dem Flug (jeweils an vier Zeitpunkten) sowie an sechs Zeitpunkten während des Aufenthaltes auf der ISS durchgeführt.

Status:

Die Hardware wurde im Frühjahr 2009 mit Progress zur ISS gebracht. Im Herbst 2009 begannen im Inkrement 20 die Messungen an den Astronauten. Sie wurden im Herbst 2012 nach Beteiligung von insgesamt zwölf Astronauten abgeschlossen. Ein Nachfolgeexperiment, bei dem vor allem die circadiane Rhythmik der Körperkerntemperatur im Mittelpunkt steht, hat im Jahre 2012 bereits begonnen.

Ergebnisse:

Der neue Sensor, der beim ISS-Experiment Thermo zum Einsatz kam, wurde vorher bereits auf Parabelflügen des DLR erfolgreich getestet. Zusätzlich setzten die Wissenschaftler hier eine Wärmebildkamera zur Erfassung der Temperaturverteilung und weitere moderne Verfahren zur Messung von raschen Flüssigkeitsverschiebungen bei wechselnden Schwerkraftbedingungen ein. Ergebnis: Unmittelbar nach Wegfall der Schwerkraft steigt mehr als ein halber Liter Blut von den Beinen aus in Richtung Kopf. Die Wärmeabstrahlung, die bereits auf der Erde zu rund 30 Prozent über den Kopf erfolgt, erhöht sich in der Schwerelosigkeit deutlich. Auf der ISS wurde das Experiment Thermo mit weiteren leistungsphysiologischen Experimenten der NASA und des DLR kombiniert, um gemeinsam zu detaillierten Erkenntnissen über die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems und des Wärmehaushalts zu gelangen. Erste Ergebnisse deuten an, dass es unter Mikrogravitations-Bedingungen bei gleicher Belastung zu höheren Körperkerntemperaturen als unter terrestrischen Bedingungen kommt und die Körperkerntemperaturen in der Ruhephase nach Belastung wesentlich länger erhöht bleiben. Diese Ergebnisse sind wichtig, um die Arbeitsbelastungen und notwendigen Ruhephasen bei Astronauten in Zukunft besser einschätzen zu können.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

Einsatzmöglichkeiten des neuen Thermosensors auf der Erde sind in Vorbereitung: Thermisch gefährdete Berufsgruppen wie Feuerwehr, Polizei und Sondereinsatzkräfte sollen von der nicht-invasiven Methodik profitieren. Auch im klinischen Alltag soll Thermo bei Operationen und im Neugeborenen-Inkubator zum Einsatz kommen. Bei Herztransplantationen im Berliner Herz-Zentrum wurde der neue Doppelsensor bereits erfolgreich angewendet. Die Markteinführung durch die Firma Dräger ist für die nahe Zukunft vorgesehen.

Start: 7. Mai 2009 / Progress 33P (Start von Thermolab)
ISS-Zeitraum Oktober 2009 bis Oktober 2012
Unterbringung Destiny-Modul
Experimentator Prof. Dr. Hanns-Christian Gunga
Einrichtung Charité Berlin
Bereich Humanphysiologie
Partner ESA, NASA
Deutsche Industrie Doppelsensor: Drägerwerk AG & Co.KG aA, Lübeck; Thermolab: Koralewski Industrie-Elektronik oHG, Hambühren; Kayser-Threde (München)

 

Zuletzt geändert am:
03.07.2014 11:59:59 Uhr

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