Hands and feet: physiological insulators, radiators and evaporators
Eur J Appl Physiol (2014) 114:2037–2060
doi: 10.1007/s00421-014-2940-8.
Taylor NA1, Machado-Moreira CA, van den Heuvel AM, Caldwell JN.
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Abstract
The purpose of this review is to describe the unique anatomical and physiological features of the hands and feet that support heat conservation and dissipation, and in so doing, highlight the importance of these appendages in human thermoregulation. For instance, the surface area to mass ratio of each hand is 4-5 times greater than that of the body, whilst for each foot, it is ~3 times larger. This characteristic is supported by vascular responses that permit a theoretical maximal mass flow of thermal energy of 6.0 W (136 W m(2)) to each hand for a 1 °C thermal gradient. For each foot, this is 8.5 W (119 W m(2)). In an air temperature of 27 °C, the hands and feet of resting individuals can each dissipate 150-220 W m(2) (male-female) of heat through radiation and convection. During hypothermia, the extremities are physiologically isolated, restricting heat flow to <0.1 W. When the core temperature increases ~0.5 °C above thermoneutral (rest), each hand and foot can sweat at 22-33 mL h(-1), with complete evaporation dissipating 15-22 W (respectively). During heated exercise, sweat flows increase (one hand: 99 mL h(-1); one foot: 68 mL h(-1)), with evaporative heat losses of 67-46 W (respectively). It is concluded that these attributes allow the hands and feet to behave as excellent radiators, insulators and evaporators. このレビューの目的は、熱の保存と放散をサポートする手と足のユニークな解剖学的および生理学的特徴を説明することであり、そうすることで、人間の体温調節におけるこれらの付属物の重要性を強調します。たとえば、各手の表面積と質量の比率は、体の表面積の4〜5倍ですが、各足の表面積は約3倍です。この特性は、6.0 W（136 W m（2））の熱エネルギーの理論的な最大質量流量を1°Cの温度勾配で許可する血管反応によってサポートされます。各足について、これは8.5 W（119 W m（2））です。気温27°Cでは、安静時の人の手と足はそれぞれ、放射と対流によって150〜220 W m（2）（雌雄）の熱を放散できます。低体温の間、四肢は生理学的に隔離され、熱の流れを<0.1 Wに制限します。中核温度が熱中性（安静時）から〜0.5°C上昇すると、各手と足は22-33 mL h（-1）で発汗します。完全な蒸発散逸15-22 W（それぞれ）。加熱運動中に、汗の流れが増加し（片手：99 mL h（-1）;片足：68 mL h（-1））、蒸発熱損失はそれぞれ67-46 W（それぞれ）。これらの特性により、手と足は優れたラジエーター、保温器、蒸発器として振る舞うことができます。 Keywords