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Effect of Insulating Material in Saxophone Keys on the Dynamics of Fingertip
Skin Temperature of Musicians in Cold Weather Aleksandr L. Urakov 1,2, Kurt Ammer3, Anastasia P. Stolyarenko1 1 Izhevsk
State Medical Academy, Izhevsk, Russia � Udmurt Federal Research Centre Ural Branch of the RAS, Izhevsk, Russia �School of Mathematics and Computing, University of South Wales,
Pontypridd, UK SUMMARY BACKGROUND: The appearance of local hypothermia on a
musician�s fingers the during the performance of saxophone-music in the cold
may indicate excessive cooling, which may cause a decrease of the rate and
quality of musical performance. All the components of a modern saxophone are
made of metal and no part of a musical instrument is coveredwith
heat-insulating material. Almost every part of an instrument can act as a heat
sink for the fingers of a musician when playing in a cold room, so a thermal
imager might help to identify the contribution of various elements of the
saxophone in cooling the digits. AIM OF THE STUDY: To investigate by infrared thermal
imaging the ability of a novel saxophone of modified thermal conductivity to
maintain the finger temperature of musicians when playing their musical
instrument in a cool room. METHOD: We studied the temperature dynamics of the
fingers of the bare hands of 5 healthy male volunteers (musicians) before,
during and after playing the alto saxophone in a room at a temperature of +15
�C. Playing the saxophone lasted 15 minutes. Thermal images were taken under
two different conditions: 1. Bare unprotected hands and an unprepared saxophone,
2. Unprotected hands and a modified saxophone, the buttons of which were
covered with a layer of foamed polyethylene 1 mm thick. Immediately after the
end of playing the saxophone, the participants removed their hands from the
instrument and remained in the room with their bare hands at an air temperature
of +15 �C, where 2 thermal images were recorded at intervals of 5 minutes.
Thermal images were evaluated qualitatively and quantitatively using point
temperature measurements on the distal phalanx of each finger. RESULTS: Playing a standard saxophone with bare hands
at an air temperature of +15 �Cled from the very beginning
to a progressive temperature drop of all fingers in all musicians. Temperature
decrease started at the fingertips, then the zone of low temperatures extended
in the proximal direction and after 10 minutes the entire fingers were
affected. In all fingers, contact with the keys of the saxophone became most
obvious by intensive changes in temperature. Concurrently, the temperature of
the distal phalanges of the fingers decreased to +15 �C, and after 15 minutes
of play, the tips of the middle fingers of some volunteers cooled to +13 �C.
Covering the buttons of the saxophone with foam led to a smaller decrease in
the temperature of the fingers. Infrared thermography provides information
about the degree of heat loss of the fingers, which can occur when playing the
saxophone in a cold room. This technique can also be used to evaluate the
effectiveness of saxophone modifications to prevent cold induced stiffness of
the fingers. The temperature of the cold air, its convection and the conductive
heat loss caused by parts of the saxophone, especially the cold keys of the
saxophone, all contribute to the local cooling of the fingers. These components
of heat loss from hands should be considered when designing protective devices
for saxophones with intended use in cold conditions. CONCLUSION: Infrared thermography may be a promising
method for identification of excessive cooling of the fingers of the musician's
hands when playing the saxophone in a cold room. Thermal imaging can also be
used to evaluate instrument modifications to prevent finger cooling, thereby
supporting a saxophone player's performance in the cold. KEY WORDS: thermal imager, saxophone, modernization,
cold fingers. AUSWIRKUNG VON
ISOLIERMATERIAL AN SAXOPHONKLAPPEN AUF DIE DYNAMIK DER HAUTTEMPERATUR DER
FINGERSPITZEN VON MUSIKERN BEI KALTEM WETTER HINTERGRUND: Das Auftreten
von lokaler Hypothermie an den Fingern des Musikers w�hrend der Auff�hrung von Saxofonmusik in der K�lte kann auf eine �berm��ige
Abk�hlung hinweisen, die zu einer Abnahme der Rate und Qualit�t der
musikalischen Leistung f�hren kann. Da alle Details eines modernen Saxofons aus
Metall bestehen und kein Teil eines Musikinstruments mit einem
w�rmeisolierenden Material bedeckt ist, kann fast jeder Teil davon als
K�hlk�rper f�r die Finger eines Musikers dienen, wenn er in einem kalten Raum
spielt, so dass eine W�rmebildkamera helfen k�nnte, den Beitrag verschiedener
Elemente des Saxofons bei der K�hlung der Finger des Musikers zu
identifizieren. ZIELDERSTUDIE: Mittels
Infrarot-W�rmebildtechnik die F�higkeit eines neuartigen Saxofons mit
modifizierter W�rmeleitf�higkeit zu untersuchen, die Fingertemperatur der
Musiker beim Spielen ihres Musikinstrumentes in einem k�hlen Raum
aufrechtzuerhalten. METHODE: Wir untersuchten die
Temperaturdynamik der Finger der blo�en H�nde von 5 gesunden m�nnlichen
Freiwilligen (Musikern) vor, w�hrend und nach dem Altsaxophonspielen in einem
Raum mit einer Temperatur von +15�C. Das Saxofon spielen dauerte 15 Minuten.
W�rmebilder wurden unter zwei verschiedenen Bedingungen aufgenommen: 1. Nackte
ungesch�tzte H�nde und ein nicht pr�pariertes Saxofon, 2. ungesch�tzte H�nde
und ein modifiziertes Saxofon, dessen Tasten mit einer 1mmdicken Schicht aus
gesch�umtem Poly�thylen bedeckt sind. Unmittelbar nach dem Ende des Saxophonspiels
nahmen die Teilnehmer ihre H�nde vom Instrument und blieben mit blo�en H�nden
im Raum mit einer Lufttemperatur von +15 �C, wo 2 W�rmebilder im Abstand von 5
Minuten aufgenommen wurden. W�rmebilder wurden qualitativ, und quantitativ
mittels Punkttemperaturmessungen am Endglied jedes Fingers ausgewertet. ERGEBNISSE: Das Spielen eines
Standardsaxofons mit blo�en H�nden bei einer Lufttemperatur von +15� C f�hrte
von Anfang an bei allen Musikern zu einem fortschreitenden Temperaturabfall
aller Finger. Der Temperaturabfall begann an den Fingerspitzen, dann dehnte
sich die Zone der niedrigen Temperaturen in proximale Richtung aus und nach 10
Minuten waren die gesamten Finger betroffen. In allen Fingern wurde ihr Kontakt
mit den Tasten des Saxofons durch intensive Temperatur�nderungen am
deutlichsten. Gleichzeitig sank die Temperatur der distalen Phalangen der
Finger auf +15 �C, und nach 15 Minuten Spielzeit k�hlten die Spitzen der
l�ngsten und d�nnsten Finger einiger Freiwilliger auf +13 �C ab. Das Abdecken
der Tasten des Saxofons mit Schaum f�hrte zu einer geringeren Abnahme der
Fingertemperatur. Die Infrarot-Thermografie
gibt Aufschluss �ber den Grad des W�rmeverlustes der Finger, der beim
Saxophonspielen in einem k�hlen Raum auftreten kann. Diese Technik kann auch
verwendet werden, um die Wirksamkeit von Saxofon Modifikationen zu bewerten, um
k�lteinduzierte Steifheit der Finger zu verhindern. Die Temperatur der
Kaltluft, ihre Konvektion und der konduktive W�rmeverlust durch Teile des
Saxofons, insbesondere die kalten Tasten des Saxofons tragen alle zur lokalen
Abk�hlung der Finger bei. Diese Komponenten des W�rmeverlusts durch H�nde
sollten bei der Entwicklung von Schutzvorrichtungen f�r Saxofone mit
vorgesehener Verwendung unter kalten Bedingungen ber�cksichtigt werden. SCHLUSSFOLGERUNG:
Infrarot-Thermografie kann eine vielversprechende Methode zur Identifizierung
und �berm��igen Abk�hlung der Finger der H�nde des Musikers beim
Saxophonspielen in einem kalten Raum sein. W�rmebilder k�nnen auch f�r die
Bewertung von Modifikationen des Instrumentes verwendet werden, welche eine
Fingerk�hlung zu verhindern und dadurch die Leistung des Saxophonisten in der
K�lte zu unterst�tzen. SCHLAGWORTE: W�rmebildkamera,
Saxofon, Modernisierung, kalte Finger. Thermology international 2022, 32(2) 27-35 |