ارتش آمریکا دستگاهی برای گرم نگه داشتن انگشتان در سرما ساخت؛ خداحافظی سربازان با دستکش | موبوگیم

از آنجا که دستکش‌های ضخیم توانایی انجام حرکات دقیق با دست را به‌شدت کاهش می‌دهند، پژوهشگران به دنبال راهی هستند که بدون پوشاندن دست‌ها بتوانند دمای آن‌ها را حفظ کنند.

محققان دستگاه‌هایی برای گرم کردن ساعد و صورت را در محیط‌های سرد آزمایش کردند تا ببینند آیا افزایش جریان خون در بخش‌هایی بالاتر از دست می‌تواند خون‌رسانی به انگشتان را نیز بیشتر کند یا خیر. نتایج نشان داد که این روش واقعاً می‌تواند دمای انگشتان را افزایش دهد.

افزایش مهارت حرکتی تا ۵۰ درصد

کار کردن با گوشی در حالی که دستکش ضخیم پوشیده‌اید دشوار است؛ حالا شرایط یک سرباز را تصور کنید که باید با همان محدودیت‌ها خشاب سلاحش را عوض کند. USARIEM حدود یک دهه است که روی راهکاری برای این مشکل کار می‌کند؛ دستگاهی که با گرم کردن ساعد، گردش خون را به سمت نوک انگشتان افزایش می‌دهد و نیاز به دستکش را از بین می‌برد.

در آزمایش میدانی نمونه اولیه یک آستین گرم‌شونده برای بازو که اوایل سال ۲۰۲۶ در آلاسکا انجام شد، این فناوری در برخی شرایط توانست مهارت حرکتی دست را تا ۵۰ درصد افزایش دهد. این میزان بهبود می‌تواند برای سربازانی که مشغول بارگذاری مهمات، کار با تجهیزات یا رسیدگی به افراد مجروح هستند، اهمیت زیادی داشته باشد.

این محصول که Personal Heating Dexterity Device نام دارد، شاید در نگاه اول شبیه یک فناوری جادویی به نظر برسد، اما به گفته جان کاستلانی، پژوهشگر اصلی پروژه، اساس آن کاملاً علمی است. کاستلانی یک فیزیولوژیست پژوهشی و متخصص شرایط آب‌وهوایی سرد محسوب می‌شود و بخش زیادی از فعالیت‌هایش در USARIEM به بررسی عملکرد سربازان و کاهش آسیب‌های ناشی از عملیات در هوای سرد اختصاص داشته است.

کاستلانی درباره یکی از مشکلات اصلی افرادی که در فضای باز کار می‌کنند گفت:

هر کسی که در هوای سرد تلاش کرده کاری را با دست‌ها و انگشتانش انجام دهد، می‌داند که کار کردن با دستکش دشوار است، زیرا دستکش می‌تواند مهارت حرکتی را بین ۵۰ تا ۸۰ درصد کاهش دهد. درآوردن دستکش کمک می‌کند، اما در این حالت دست‌ها به‌شدت سرد می‌شوند و به دلیل کاهش جریان خون در انگشتان، دیگر نمی‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند.

کاستلانی که از سال ۱۹۹۵ در زمینه راهکارهای مقابله با سرمای شدید با USARIEM همکاری داشته، توضیح داد که سرد شدن انگشتان فقط به احساس سرما مربوط نیست. کاهش دمای بافت‌ها روی مایع سینوویال یا مایع مفصلی نیز تأثیر می‌گذارد؛ مایعی که فضای میان دو استخوان را پر کرده و مانند روان‌کننده عمل می‌کند. افت دمای بافت در نهایت می‌تواند قدرت، توان، دامنه حرکتی و انتقال پیام‌های عصبی در دست را مختل کند.

با این حال، از دید کاستلانی مهم‌ترین مشکل کاهش جریان خون است. او گفت:

خون گرمی که از مرکز بدن به سمت اندام‌ها حرکت می‌کند، باعث می‌شود دست‌ها و انگشتان گرم‌تر بمانند. یکی از روش‌های حفظ گرمای دست‌ها، فعالیت شدید بدنی است؛ ورزش حتی در هوای سرد دمای مرکزی بدن را بالا می‌برد و خون گرم حاصل از آن می‌تواند دست‌ها را نیز گرم نگه دارد. دوندگان هم در هوای سرد چنین تجربه‌ای دارند. آن‌ها معمولاً تمرین را با دستکش آغاز می‌کنند، اما وقتی بدنشان در اثر فعالیت گرم می‌شود، در نهایت دستکش‌ها را کنار می‌گذارند.

آزمایش گرم کردن ساعد و صورت

در سال ۲۰۱۸، کاستلانی و تیمش آزمایشی انجام دادند تا بررسی کنند آیا گرم کردن قسمت‌هایی از بدن که بالاتر از انگشتان قرار دارند، مانند ساعد یا حتی صورت، می‌تواند گردش خون را افزایش دهد و در نتیجه دمای انگشتان را بالا ببرد یا خیر.

در آزمایشگاهی واقع در ناتیک ماساچوست، پژوهشگران روی هشت داوطلب دستگاه‌های گرم‌کننده ساعد و صورت قرار دادند که ظاهری شبیه پدهای حرارتی داشتند. افراد درون یک محفظه محیطی ویژه قرار گرفتند که می‌توانست شرایط آب‌وهوایی مختلف را شبیه‌سازی کند. دمای آزمایش دقیقاً صفر درجه سانتی‌گراد، یعنی نقطه انجماد آب، بود و شرکت‌کنندگان در طول آزمایش هیچ فعالیت بدنی انجام نمی‌دادند.

در چنین شرایطی، دمای انگشتان افراد به‌طور میانگین بین ۱۰ تا ۱۱ درجه سانتی‌گراد بود. پس از فعال شدن تجهیزات گرم‌کننده، میانگین دمای انگشتان حدود سه درجه سانتی‌گراد افزایش پیدا کرد. کاستلانی گفت:

عددی که واقعاً می‌خواهیم به آن برسیم، ۱۵ درجه سانتی‌گراد است؛ زیرا این دما نقطه مهمی برای دمای پوست انگشت محسوب می‌شود. با این حال، افزایش سه‌درجه‌ای دما توانست مهارت حرکتی را حدود ۵۰ درصد بهتر کند و این شروع خوبی بود.

ساخت دستگاهی کوچک و کم‌مصرف

هنگام طراحی دستگاه، کاستلانی توجه ویژه‌ای به کاهش انرژی مورد نیاز برای گرم نگه داشتن انگشتان داشت. به گفته او، دانشمندان بیش از ۸۰ سال است که روی فناوری‌های مربوط به گرم نگه داشتن بخش‌های مختلف بدن در شرایط سرد کار می‌کنند، اما بسیاری از این راهکارها برای استفاده عملی در عملیات مناسب نیستند.

یکی از مشکلات اصلی، منبع انرژی است. سرباز برای استفاده از تجهیزات گرم‌کننده نباید مجبور باشد باتری‌ها یا منابع برق سنگین دیگری را در کنار سایر تجهیزات خود حمل کند. به همین دلیل پژوهشگران USARIEM به دنبال ساخت وسیله‌ای کوچک، کم‌حجم و مجهز به باتری بودند.

تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت ساعد را گرم کند، زیرا به گفته کاستلانی این کار در اصل به معنای گرم کردن بافتی است که در نزدیکی دست قرار دارد. پژوهشگران همچنین پدهای گرم‌کننده‌ای را روی صورت آزمایش کردند، چون از نظر فیزیولوژیکی، سرد شدن صورت باعث تنگ شدن رگ‌هایی می‌شود که خون را به دست‌ها و پاها می‌رسانند. کاستلانی درباره این فرضیه گفت:

تصور می‌کردیم گرم کردن این ناحیه ممکن است بدن را به اشتباه بیندازد و باعث شود فکر کند باید خون و گرما را برای دفع حرارت به آن بخش منتقل کند. اما این فرضیه در آزمایش‌ها نتیجه مورد انتظار را نشان نداد.

در نتیجه، نسخه نهایی دستگاه فقط بر گرم کردن ساعد تمرکز خواهد داشت. USARIEM در پاسخ به درخواست برای ارائه اطلاعات جدید درباره Personal Heating Dexterity Device توضیحی ارائه نکرد، اما بیانیه ژانویه ۲۰۲۶ فرماندهی تحقیقات و توسعه پزشکی ارتش آمریکا نشان می‌دهد که این فناوری به دفتر مدیریت برنامه Warfighter Health, Protection and Evacuation منتقل شده است تا روند توسعه آن ادامه پیدا کند.

هنوز مشخص نیست نمونه نهایی دقیقاً چه ظاهری خواهد داشت. کاستلانی در گفت‌وگویی در سال ۲۰۲۰ گفته بود یکی از مهم‌ترین چالش‌های طراحی، انتقال بیشترین میزان ممکن از گرما به بازو و جلوگیری از هدر رفتن آن در محیط اطراف است. بنابراین انتظار می‌رود این مسئله نقش مهمی در طراحی نسخه نهایی داشته باشد.

او در همان زمان احتمال عرضه نسخه تجاری این فناوری برای مصرف‌کنندگان عادی را نیز مطرح کرده بود و گفت:

افراد زیادی به چنین محصولی نیاز دارند؛ از کارگران خطوط انتقال برق که در زمستان فعالیت می‌کنند و کارگران ساختمانی گرفته تا مکانیک‌ها، ورزشکاران رشته‌های زمستانی و کسانی که دست‌هایشان خیلی سریع سرد می‌شود.