Ziel des vorliegenden Projekts ist es, aus dem Unfallgeschehen typische Unfallsituationen und Anprallszenarien für Motorradfahrer herauszuarbeiten. Basierend auf diesen Erkenntnissen und weiterführenden verletzungsmechanischen Betrachtungen wird ausgewählte „optimierte Schutzkleidung“ in Hinblick auf das Potential zur Verletzungsvermeidung bzw. zur möglichen Reduktion der Verletzungsschwere differenziert bewertet. Zudem werden Empfehlungen für die Anpassung aktuell gültiger Prüfverfahren dargestellt. Es wurden die zur Verfügung stehenden Unfalldaten des Instituts für Rechtsmedizin der LMU, eines kooperierenden Sachverständigenbüros und der UDB analysiert. Bei den verfügbaren Daten handelt es sich überwiegend um Schwerstunfallkollektive. Bei weniger schwer verletzten Motorradfahrern sind Verletzungen an den unteren Extremitäten führend. Insbesondere bei schweren und tödlichen Unfällen ist der Thorax die mit Abstand relevanteste und sehr häufig auch am schwersten verletzte Körperregion. Deshalb wurde im Rahmen des vorliegenden Projekts schwerpunktmäßig der Thoraxanprall adressiert. Ergänzend ist zu erwähnen, dass der Anteil an Kopfverletzungen in den betrachteten Fallkollektiven ebenfalls hoch ist. Im vorliegenden Projekt wurde jedoch die Festlegung getroffen, diese Körperregion nicht vertiefender zu betrachten. Mit einer eigens entwickelten Kinematikkodierung bzw. Vorab- Klassifizierung wurde eine Gruppierung und Identifikation von besonders häufigen und relevanten Anprallparametern durchgeführt. Es lassen sich folgende Schwerpunkte bei den relevanten Anprallszenarien für den Thorax feststellen: - Anprall Straße, Vertikalgeschw. vereinfachend ca. 17 km/h - Anprallobjekt Radius ca. 0,075 m, Anprallgeschw. ca. 25 km/h - Anprallobjekt Radius ca. 0,075 m, Anprallgeschw. ca. 60 km/h - Anprallobjekt Radius ca. 0,25 m, Anprallgeschw. ca. 50 km/h Eine zielführende Eingrenzung von Anprallparametern für die unteren Extremitäten war mit der gewählten Methodik nicht möglich. Hier konnten lediglich wenige eher allgemeine Auffälligkeiten festgestellt werden. Anschließend wurden die ermittelten Anprallszenarien simuliert und verletzungsmechanisch bewertet. Um das Schutzpotential eines heutigen und optimierten Thorax-Airbags bestimmen zu können, wurde ein entsprechendes generisches, d.h. allgemeines, FE-Airbagmodell entwickelt und an das verwendete Menschmodell angepasst. Fasst man die Ergebnisse der durchgeführten Analysen zusammen, so ist festzustellen, dass ein heutzutage erhältlicher Thorax-Airbag insbesondere bei eher geringen Anprallgeschwindigkeiten Verletzungsfolgen reduzieren kann. Je höher die Anprallgeschwindigkeit bzw. je kleiner der Radius des Anprallobjekts, desto geringer ist die zu erwartende Schutzwirkung. Spätestens ab einer Anprallgeschwindigkeit von 50 km/h ist keine nennenswerte Reduktion der Verletzungsschwere mehr zu erwarten. Selbst ein großzügig optimierter generischer Airbag, der in diesem Geschwindigkeitsbereich noch eine potentielle Schutzwirkung aufweist, kommt bei spätestens 70 km/h Anprallgeschwindigkeit an das Ende seiner Wirksamkeitsspanne. Bezogen auf das Unfallgeschehen bedeutet dies, dass ein Thorax-Airbag insbesondere bei eher leichten Unfällen ein gutes Schutzpotential aufweist. Dort wären jedoch auch ohne bzw. mit konventioneller Schutzkleidung keine schwersten Verletzungsfolgen zu erwarten. Die ermittelten typischen Anprallbedingungen (ca. 25 km/h) bewegen sich dabei in einem Bereich, für den auch heutige Motorradhelme ausgelegt sind und gut vor Verletzungen schützen. Allerdings zeigt sich in der Unfallanalyse, dass Thoraxverletzungen in diesem leichten Unfallkollektiv weniger häufig vorkommen und selten schwerwiegend sind. Es stehen insbesondere Verletzungen an den Extremitäten im Vordergrund. Bei schwereren Unfällen mit höheren Anprallgeschwindigkeiten nimmt die Relevanz an schweren Thoraxverletzungen deutlich zu, allerdings in gleichem Maße das Schutzpotential von Airbags in der Schutzkleidung ab. / Motorcyclists still have a significantly higher risk than car occupants of being injured or even killed in an ac-cident. That means, in relation to the covered distance, motorcyclists have a considerably higher risk of being killed in a road accident than car occupants. In 2017 the risk was higher by a factor of 20. Moreover, the level of risk is constantly increasing. The accidents of motorcyclists are often serious collisions, since they do not have the benefit of the protective crumple zones or highly developed safety systems that have become standard in virtually all cars. Depending on the circumstances of the impact, the motorcyclist’s body may have to absorb most of the energy involved, which often results in severe and fatal injuries. Accordingly, there is significant scope for optimizing the protective clothing of motorcyclists. In particular, new developments such as airbags in protective clothing are highly promising. However, a detailed analysis of the injury patterns and protective mechanisms is essential so that solutions can be developed and their effectiven-ess assessed. The aim of this study is to analyse the accidents that occur in order to identify typical accident situations and impact scenarios. In addition, a list ranking the regions of the body most badly affected will be produced. Based on these findings, selected “optimized protective clothing” will be thoroughly assessed in terms of its potential to prevent injuries and mitigate the severity of any injuries. Taking the results of the analyses together, it is clear that today’s commercially available thorax airbags can mitigate injuries at lower speeds of impact. The higher the speed of the impact and the smaller the radius of the object involved in the impact, the smaller is the protective effect that can be expected. As of a speed of impact of at most 50 km/h, no appreciable mitigation of injury severity can be expected. Even a significantly optimized airbag, which can still have a protective effect in this speed range, is no longer effective as of a speed of impact of at most 70 km/h.

Motorradfahrer haben im Vergleich zu Pkw-Insassen auch heutzutage immer noch ein deutlich erhöhtes Risiko, bei einem Unfall verletzt oder sogar getötet zu werden. Über 18 Prozent (583) aller getöteten Verkehrsteilnehmer waren im Jahr 2017 Motorradfahrer. Im selben Jahr wurden knapp 10.000 Motorradfahrer bei Verkehrsunfällen schwer verletzt, das entspricht fast einem Drittel der Anzahl von schwerverletzten Pkw-Insassen und liegt über dem Wert von vor zehn Jahren (Destatis 2018). Die Jahresgesamtfahrleistung von Motorradfahrern beträgt mit ca. 2 Prozent nur einen Bruchteil der Fahrleistung von Pkws (BASt 2018). Dies bedeutet, dass Motorradfahrer auf die Fahrleistung bezogen ein erheblich höheres Risiko mit sich tragen, bei einem Verkehrsunfall tödlich zu verunglücken. Dieses Risiko war im Jahr 2017 im Vergleich zum Pkw für Motorradfahrer um den Faktor 20 höher. Das Risiko steigt zudem ständig an. Unfälle sind für Motorradfahrer häufig schwere Kollisionen, da hier schützende Knautschzonen oder hoch entwickelte Sicherheitssysteme, wie diese inzwischen in fast jedem Pkw zum Standard geworden sind, fehlen. Einen Großteil der auftretenden Energie muss der Motorradfahrer je nach Anprallkonstellation direkt mit seinem Körper absorbieren, was oft in schwersten und tödlichen Verletzungen resultiert. Im Bereich der Schutzkleidung für Motorradfahrer scheint demnach prinzipiell deutliches Optimierungspotential vorhanden. Insbesondere neue Entwicklungen wie Airbags in der Schutzkleidung sind vielversprechend. Jedoch ist hier eine detaillierte Analyse der Verletzungsmuster und Schutzmechanismen, welche bisher nur unzureichend erforscht sind, für eine zielgerichtete Entwicklung und Effektivitätsbewertung unumgänglich. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, aus dem Unfallgeschehen typische Unfallsituationen und Anprallszenarien herauszuarbeiten. Zudem soll eine Rangfolge besonders betroffener Körperregionen abgeleitet werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ausgewählte „optimierte Schutzkleidung“ in Hinblick auf das Potential zur Verletzungsvermeidung bzw. zur möglichen Reduktion der Verletzungsschwere differenziert bewertet.

Durch die systematischen und umfangreichen experimentellen Untersuchungen werden in dieser Arbeit erstmalig die Einflüsse der textiltechnologischen Parameter des Garn- und Gewebebildungsprozesses auf die Porenstruktur und die davon abhängige Barrierewirkung von marktrelevanten OP-Geweben grundlegend analysiert. Daraus resultiert der Schwerpunkt der Arbeit – die Erarbeitung von Modellen – mit denen die Zusammenhänge zwischen strukturbedingten Einflussgrößen von Geweben und deren Barrierewirkung gegenüber kontaminierten Flüssigkeiten charakterisiert werden kann. Aufgrund des maßgeblichen Einflusses der Mikrostruktur auf das makroskopische Materialverhalten wird ein hierarchisches Strukturmodell eingeführt, welches zwischen der Makro-, Meso- und Mikroebene unterscheidet. Diese Strukturebenen erfassen die Gewebestruktur in unterschiedlichen Modellierungsniveaus. Die Systematisierungskriterien Garnfeinheit, Gewebebindung und Fadendichte beschreiben die Mesoebene. Die Filamentfeinheit und der Filamentquerschnitt sind wesentliche Kenngröße der Mikroebene. Das anhand des Darcy-Gesetzes entwickelte Modell für die Beschreibung der Mesoebene ist anschaulicher und beinhaltet den Einfluss der Bindung und der Formänderungen der Filamentgarne bei der Gewebeherstellung. Bei der Analyse der Porenstruktur werden mit Hilfe der optischen Methode – Bildanalyse – systematische Untersuchungen an der Morphologie des Gewebes durchgeführt, die bisher noch nicht realisierbar waren. Hier besteht die Möglichkeit, in das Gewebeinnere „hineinzusehen“ und sich nicht nur auf die funktionalen Parameter zu beschränken. Um die Transportmechanismen von Mikroorganismen unter praxisrelevanten Bedingungen zu simulieren, wird ein Verfahren entwickelt. Die Entwicklung erstreckt sich auf die Simulation des Drucks und der Reibung sowie die Simulation der im OP-Saal vorhandenen Flüssigkeiten mit synthetischem Blut und mit Mikrokugeln kontaminiertem Wasser. Das Verfahren ergänzt die optischen Untersuchungen und trägt zur Interpretation bei. Die qualitativen mikroskopischen Untersuchungen durch die Betrachtung der Gewebeoberfläche und -querschnitte unterstützen die Lokalisierung der Partikel im und auf dem Gewebe. Sie liefern interessante Aussagen und Informationen über die Durchgangsmechanismen von partikelbeladenen Flüssigkeiten durch das Gewebe. Der experimentelle Teil befasst sich mit der kritischen Auswahl und Charakterisierung repräsentativer OP-Textilien. Die wissenschaftlichen Fragestellungen werden an 6 repräsentativen PES-Filamentgeweben von 23 marktrelevanten PES-Filamentgeweben für OP-Textilien untersucht und beantwortet. Diese werden hinsichtlich des Einflusses der textiltechnologischen Parameter – Filamentfeinheit, -querschnitt, und Filamentgarnfeinheit sowie der webtechnischen Parameter – auf die strukturbedingte Barrierewirkung anhand der entwickelten Modelle und des Penetrationsversuches evaluiert. Auf diesen Ergebnissen aufbauend werden die Ansätze für die Optimierung der Gewebestruktur hinsichtlich der Barrierewirkung erstellt. Durch die Kombination von feinen Garnen mit hoher Fadendichte unter Ausnutzung von technologischen Möglichkeiten werden Mustergewebe aus PES-Mikrofilamentgarnen mit hoher Barrierewirkung hergestellt. Die experimentelle Untersuchung der am Institut für Textil- und Bekleidungstechnik entwickelten Mustergewebe und die theoretischen Modellrechnungen bestätigen das vorhandene textiltechnische Potenzial zur Optimierung von Mikrofilamentgeweben, d. h., einer weiteren Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber partikelbeladenen Flüssigkeiten. Die Porenweiten in der Mesoebene können wirkungsvoll durch den Einsatz von feinen Filamentgarnen und das Erreichen der hohen Fadendichten in beiden Fadensystemen um die 50 % reduziert werden. Im Vergleich zu marktrelevanten OP-Geweben weisen die Mustergewebe eine erheblich hohe Barrierewirkung gegenüber synthetischem Blut und mit Mikrokugeln kontaminiertem Wasser auf. Diese Arbeit zur grundlegenden Analyse der strukturbedingten Barriereeigenschaften bietet Grundlagen für künftig notwendige Entscheidungen in der Produktentwicklung, Produktion, Produktnormung sowie Produktevaluierung. Sie kann in unterschiedliche Richtung fortgesetzt werden und die Optimierung flüssigkeits- und partikeldichter Gewebe im Gesundheitswesen, Reinraumtechnik im Speziellen oder von Schutztextilien im Allgemeinen, aber auch die Konkretisierung und Übertragung der Modellansätze betreffen.

Durch die systematischen und umfangreichen experimentellen Untersuchungen werden in dieser Arbeit erstmalig die Einflüsse der textiltechnologischen Parameter des Garn- und Gewebebildungsprozesses auf die Porenstruktur und die davon abhängige Barrierewirkung von marktrelevanten OP-Geweben grundlegend analysiert. Daraus resultiert der Schwerpunkt der Arbeit – die Erarbeitung von Modellen – mit denen die Zusammenhänge zwischen strukturbedingten Einflussgrößen von Geweben und deren Barrierewirkung gegenüber kontaminierten Flüssigkeiten charakterisiert werden kann. Aufgrund des maßgeblichen Einflusses der Mikrostruktur auf das makroskopische Materialverhalten wird ein hierarchisches Strukturmodell eingeführt, welches zwischen der Makro-, Meso- und Mikroebene unterscheidet. Diese Strukturebenen erfassen die Gewebestruktur in unterschiedlichen Modellierungsniveaus. Die Systematisierungskriterien Garnfeinheit, Gewebebindung und Fadendichte beschreiben die Mesoebene. Die Filamentfeinheit und der Filamentquerschnitt sind wesentliche Kenngröße der Mikroebene. Das anhand des Darcy-Gesetzes entwickelte Modell für die Beschreibung der Mesoebene ist anschaulicher und beinhaltet den Einfluss der Bindung und der Formänderungen der Filamentgarne bei der Gewebeherstellung. Bei der Analyse der Porenstruktur werden mit Hilfe der optischen Methode – Bildanalyse – systematische Untersuchungen an der Morphologie des Gewebes durchgeführt, die bisher noch nicht realisierbar waren. Hier besteht die Möglichkeit, in das Gewebeinnere „hineinzusehen“ und sich nicht nur auf die funktionalen Parameter zu beschränken. Um die Transportmechanismen von Mikroorganismen unter praxisrelevanten Bedingungen zu simulieren, wird ein Verfahren entwickelt. Die Entwicklung erstreckt sich auf die Simulation des Drucks und der Reibung sowie die Simulation der im OP-Saal vorhandenen Flüssigkeiten mit synthetischem Blut und mit Mikrokugeln kontaminiertem Wasser. Das Verfahren ergänzt die optischen Untersuchungen und trägt zur Interpretation bei. Die qualitativen mikroskopischen Untersuchungen durch die Betrachtung der Gewebeoberfläche und -querschnitte unterstützen die Lokalisierung der Partikel im und auf dem Gewebe. Sie liefern interessante Aussagen und Informationen über die Durchgangsmechanismen von partikelbeladenen Flüssigkeiten durch das Gewebe. Der experimentelle Teil befasst sich mit der kritischen Auswahl und Charakterisierung repräsentativer OP-Textilien. Die wissenschaftlichen Fragestellungen werden an 6 repräsentativen PES-Filamentgeweben von 23 marktrelevanten PES-Filamentgeweben für OP-Textilien untersucht und beantwortet. Diese werden hinsichtlich des Einflusses der textiltechnologischen Parameter – Filamentfeinheit, -querschnitt, und Filamentgarnfeinheit sowie der webtechnischen Parameter – auf die strukturbedingte Barrierewirkung anhand der entwickelten Modelle und des Penetrationsversuches evaluiert. Auf diesen Ergebnissen aufbauend werden die Ansätze für die Optimierung der Gewebestruktur hinsichtlich der Barrierewirkung erstellt. Durch die Kombination von feinen Garnen mit hoher Fadendichte unter Ausnutzung von technologischen Möglichkeiten werden Mustergewebe aus PES-Mikrofilamentgarnen mit hoher Barrierewirkung hergestellt. Die experimentelle Untersuchung der am Institut für Textil- und Bekleidungstechnik entwickelten Mustergewebe und die theoretischen Modellrechnungen bestätigen das vorhandene textiltechnische Potenzial zur Optimierung von Mikrofilamentgeweben, d. h., einer weiteren Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber partikelbeladenen Flüssigkeiten. Die Porenweiten in der Mesoebene können wirkungsvoll durch den Einsatz von feinen Filamentgarnen und das Erreichen der hohen Fadendichten in beiden Fadensystemen um die 50 % reduziert werden. Im Vergleich zu marktrelevanten OP-Geweben weisen die Mustergewebe eine erheblich hohe Barrierewirkung gegenüber synthetischem Blut und mit Mikrokugeln kontaminiertem Wasser auf. Diese Arbeit zur grundlegenden Analyse der strukturbedingten Barriereeigenschaften bietet Grundlagen für künftig notwendige Entscheidungen in der Produktentwicklung, Produktion, Produktnormung sowie Produktevaluierung. Sie kann in unterschiedliche Richtung fortgesetzt werden und die Optimierung flüssigkeits- und partikeldichter Gewebe im Gesundheitswesen, Reinraumtechnik im Speziellen oder von Schutztextilien im Allgemeinen, aber auch die Konkretisierung und Übertragung der Modellansätze betreffen.

zweimal im Jahr erscheinende Zeitschrift über aktuelle Themen der TU Chemnitz, ergänzt von Sonderheft(en)

zweimal im Jahr erscheinende Zeitschrift über aktuelle Themen der TU Chemnitz, ergänzt von Sonderheft(en) neue Archivierung, da verbesserte Bildqualität

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