ASU a un nouvel humain

Les chercheurs de l'Arizona State University mettront à l'épreuve un mannequin qui marche, respire et transpire dans le laboratoire et autour du campus de Tempe cet été et dans les années à venir, à la recherche de réponses sur la manière de protéger les personnes dans des environnements chauds.

L'appareil est destiné à aider à spécifier la gamme de conditions et d'activités par temps chaud qui peuvent tuer des personnes avec divers attributs ou conditions physiques, des connaissances qui gagnent en importance à mesure que les villes chauffent sous la double pression du changement climatique et des îlots de chaleur urbains concrets.

Une société appelée Thermetics a construit sur mesure ce mannequin thermique, connu sous le nom d'ANDI, pour ASU, avec un financement du programme Leading Engineering for America's Prosperity, Health and Infrastructure (LEAP HI) de la National Science Foundation. Des mannequins similaires sont utilisés ailleurs, comme les entreprises de vêtements de sport de performance testant les effets des vêtements sur le corps, mais c'est le premier avec un système de refroidissement interne qui lui permet d'être utilisé à l'extérieur et pas seulement dans un laboratoire de chaleur contrôlée.

Placé au soleil, le mannequin peut transpirer en quantités représentatives d'un type de corps ou d'un âge particulier en réponse à la chaleur détectée par un réseau de capteurs. Si les chercheurs recouvrent le mannequin d'un tissu créé à cet effet, cette humidité s'évapore, recouvre les surfaces du corps et s'évapore, refroidissant de la même manière que la sueur d'une personne.

Toutes les personnes ne transpirent pas de la même manière - les personnes âgées transpirent moins, par exemple - de sorte que l'appareil peut être programmé pour déterminer combien il faudrait pour pousser différentes personnes au point de coup de chaleur et de mort. L'appareil respire également via un réservoir traînant, simulant la façon dont l'échange d'air chaud et d'humidité affecte le corps.

"Vous ne voulez pas exécuter beaucoup de ces (tests) avec une personne réelle", a déclaré le professeur de génie mécanique Konrad Rykaczewski, chercheur principal du projet. "C'est contraire à l'éthique et serait dangereux."

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Ce nouvel appareil roulera le long des trottoirs du campus avec MaRTy, une station météorologique portable que les chercheurs de l'université utilisent depuis plusieurs années pour mesurer les températures radiantes atteignant les piétons depuis le soleil ou des surfaces comme la chaleur des chaussées.

En plus de détecter et de répondre à la chaleur entrante, l'ANDI génère également sa propre chaleur en fonction de ses mouvements et des fonctions modélisées des organes internes. Une tige métallique suspend le mannequin à un chariot à quatre roues, et des câbles attachés à ses talons et ses coudes le déplacent comme une marionnette alors qu'il roule, marchant dans les airs. Le mouvement envoie des données à un centre névralgique informatisé dans un chariot traînant climatisé, qui détermine la quantité de chaleur interne que l'entraînement simulé générerait.

L'appareil peut générer de la chaleur allant à peu près de ce qu'une ampoule à incandescence génère à ce qu'un four grille-pain chaud génère, à peu près la différence entre une personne au repos et une qui court un marathon. Combiné avec la chaleur du soleil, du trottoir et de l'air, il montrera quelle combinaison est susceptible d'être trop pour des types spécifiques de personnes. Ensuite, les chercheurs peuvent l'exécuter à nouveau dans les mêmes conditions, mais voir ce qui change lorsqu'ils modifient le comportement du mannequin.

"Peut-être que vous auriez dû passer ces 15 minutes supplémentaires à l'ombre", a déclaré Rykaczewski, et le mannequin essaiera donc cela et enregistrera les données résultantes. "Peut-être devrions-nous vaporiser de l'eau sur toi pendant 20 minutes. Peut-être que c'est un certain vêtement."

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Il peut y avoir de nombreuses applications que différents départements ASU essaient finalement, mais l'un des travaux initiaux consiste à tester comment différents types de corps réagissent à la chaleur du monde réel et à ajuster les recommandations de sécurité en conséquence.

"L'idée est de regarder tout ce qui pourrait nous aider si nous devons être à l'extérieur ou si nous voulons profiter de l'extérieur", a déclaré Rykaczewski.

Les directives existantes sur l'exposition à la chaleur suivent généralement les données recueillies il y a des décennies auprès de stagiaires militaires dans le sud-est, a-t-il déclaré. Cela signifie qu'ils s'appliquent à des personnes jeunes et en bonne santé s'exerçant dans un environnement humide. Ils s'adressent également aux personnes "moyennes".

"Nous ne sommes certainement pas tous moyens, par définition", a-t-il déclaré.

Les chercheurs développeront un tableau établissant comment différentes conditions affectent des personnes de différentes formes et masses. Finalement, ils modéliseront également comment différentes affections, telles que le diabète ou la schizophrénie, influencent les réactions à la chaleur corporelle.

Ces détails sont déjà nécessaires pour le monde chaud dans lequel vivent les Arizonans. Le rapport préliminaire du comté de Maricopa sur les décès liés à la chaleur de l'année dernière, compilé ce printemps, en compte 425. C'est un record absolu. Et les responsables du comté ont déjà confirmé quatre décès liés à la chaleur cette année. La plupart de ces décès surviennent à l'extérieur et le rapport note une augmentation du nombre de personnes sans abri. Mais pourquoi certaines personnes meurent et d'autres pas reste souvent un mystère.

"Il y a des situations que nous connaissons dans la vallée où les gens meurent de chaleur et nous ne comprenons toujours pas complètement ce qui s'est passé", a déclaré la co-chercheuse Jennifer Vanos, professeure agrégée de durabilité, dans un communiqué fourni par l'université. "ANDI peut nous aider à comprendre cela."

L'utilité de ces informations ne fera que croître à mesure que la planète et ses villes se réchaufferont, selon Rykaczewski.

"Sortir ici en pleine chaleur (aujourd'hui) pourrait être la journée moyenne dans 20 ans", a-t-il déclaré.

Brandon Loomis couvre les questions environnementales et climatiques pour The Arizona Republic et azcentral.com. Contactez-le à [email protected] ou suivez-le sur Twitter @brandonloomis.

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