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Experimente zur integrativen Humanphysiologie

THERMO: Messung der Wärmeverteilung beim Menschen in Schwerelosigkeit



Beim Eintritt in die Schwerelosigkeit kommt es beim Menschen zu einer raschen Umverteilung von Flüssigkeiten (Blut, Lymphe) von der unteren in die obere Körperhälfte. Damit verknüpft sind auch Veränderungen im Wärmehaushalt: Astronauten klagen oft über kalte Füße und Finger. Bei Außenbordeinsätzen (Extra Vehicular Activity, EVA) außerhalb der Raumstation sind Astronauten zudem extremen thermischen Umweltbedingungen ausgesetzt: +200 Grad Celsius in der Sonne, -180 Grad Celsius im Schatten. Außerdem ist die Arbeit in den Raumanzügen physisch sehr anstrengend, wobei erhebliche Wärmemengen vom Körper gebildet werden. Dies kann innerhalb kürzester Zeit zu einem gefährlichen Anstieg der Körperkerntemperatur von mehr als 39 Grad Celsius führen. Eine kontinuierliche Erfassung der Körperkerntemperatur ist daher von großer Bedeutung.

 THERMOLAB: Zentrale Speichereinheit und Doppelsensoren
zum Bild THERMOLAB: Zentrale Speichereinheit und Doppelsensoren

Allerdings sind die üblicherweise angewandten Verfahren aus messtechnischen oder hygienischen Gründen nicht für den alltäglichen Einsatz beim Astronauten geeignet. Seit 2001 hat deshalb eine Arbeitsgruppe an der Charité Berlin in enger Zusammenarbeit mit der Drägerwerk AG an der Entwicklung und Erprobung eines neuartigen nicht-invasiven Messverfahrens gearbeitet. 2003 und 2006 erfolgte die Patentierung des so genannten Doppelsensors. Dieser Doppelsensor erfasst am Kopf oder auf dem Brustbein den Wärmefluss. Diese Wärmeflussmengen werden über spezielle Algorithmen in Körperkerntemperaturen umgerechnet und dienen zusammen mit Herz-Kreislaufdaten (Herzfrequenz) der Beurteilung des Erschöpfungszustandes (Physiological Strain Index, PSI). Hierdurch können bei Astronauten oder generell bei Personen in besonderen Arbeitssituationen Gefährdungen frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Auf Parabelflügen wurde der neue Thermosensor, der 2009 auch auf der Internationalen Raumstation ISS zum Einsatz kommt, getestet. Zusätzlich setzten die Wissenschaftler dabei eine Wärmebildkamera zur Erfassung der Temperaturverteilung und weitere moderne Verfahren zur Messung von raschen Flüssigkeitsverschiebungen bei wechselnden Schwerkraftbedingungen ein. In der Tat konnte gezeigt werden, dass unmittelbar nach Wegfall der Schwerkraft mehr als ein halber Liter Blut von den Beinen aus in Richtung Kopf steigt. Die Wärmeabstrahlung, die schon normalerweise zu rund 30 Prozent über den Kopf erfolgt, erhöhte sich in der Schwerelosigkeit deutlich. Weitere Parabelflugexperimente müssen diese vorläufigen Befunde noch absichern.

Auf der ISS wird das Experiment THERMO mit weiteren leistungsphysiologischen Experimenten der NASA kombiniert, um zu detaillierten Erkenntnissen über die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems und des Wärmehaushalts zu gelangen.

Terrestrische Anwendungen des neuen Doppelsensors zur nicht-invasiven Erfassung der Körpertemperatur sind in Vorbereitung. Einsatzmöglichkeiten bestehen beispielsweise bei thermisch gefährdeten Berufsgruppen wie Feuerwehr, Polizei und Sondereinsatzkräften oder auch im klinischen Alltag bei Operationen und wie auch im Neugeborenen-Inkubator.

THERMO:

Thermoregulation in microgravity

Forschungsgebiet: Humanphysiologie
Zeitraum:  ab Mitte 2009
Einsatzbereich: Columbus
Partner:  ESA/NASA
Status: geplantes Experiment
Ansprechpartner: Prof. Dr. Hanns-Christian Gunga, Charité Berlin


 


Zuletzt geändert am: 19.02.2009 16:28:03 Uhr
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