Forscher entwickeln den ergonomisch optimierten Fahrradsattel
Hoffnung für alle, die nach einer ausgedehnten Fahrradtour über Schmerzen im Po klagen: Forscher der FH Frankfurt wollen jetzt in Zusammenarbeit mit der Industrie endlich den biomechanisch optimierten Fahrradsattel entwickeln. Dabei hilft ein ganzes Arsenal an bildgebenden Verfahren.
Mancher Fahrradsattel ist so unbequem, dass man eine Pause braucht. Jetzt wollen Forscher der FH Frankfurt den ergonomisch optimalen Fahrradsattel entwickeln. Endlich.
Foto: Brooks
Wer kennt das nicht: Man steigt nach einer ausgedehnten Fahrradtour vom Sattel und wundert sich über pochende Schmerzen am Gesäß. Schuld an dieser schmerzhaften Misere ist meistens ein auf das Hinterteil des Fahrradfahrers nicht optimal angepasster Sattel. Damit soll jetzt schon bald Schluss sein.
Das Forschungsprojekt LOEWE am Institut für Materialwissenschaften der Fachhochschule Frankfurt am Main (FH FFM) will jetzt am lebenden Organismus, sprich am Gesäß echter Menschen, die Parameter bestimmen, die die optimale Sattelergonomie ausmachen. Dazu wird im Rahmen dieses Forschungsprojekts jetzt so ziemlich alles aufgefahren, was die Wissenschaft an bildgebenden Verfahren bietet. Die Wissenschaftler wollen mit den am lebenden Menschen erzeugten Daten aus bildgebenden Verfahren wie der Magnet-Resonanz-Tomographie ein 3D-Finite-Elemente-Modell der relevanten Körperteile, also vor allem des Pos, erstellen.
3-D-Simulationen der relevanten Körperteile sollen Daten für biomechanisch und ergonomisch optimierte Sattelformen liefern, die künftig für verschiedene Einsatzbereiche wie Stadt, Gelände oder Rennsport hergestellt werden.
Mit im Forschungsboot ist die SQlab
„Auf Langstrecken und im Leistungssport ist die Ergonomie des Sattels besonders wichtig. Falsche Belastung kann zur Kompression von Nerven oder Blutgefäßen führen“, erklärt Prof. Gerhard Silber, Geschäftsführender Direktor des Instituts für Materialwissenschaften der FH Frankfurt. „Aus der dadurch verminderten Durchblutung resultieren Taubheitsgefühle. Länger andauernde Fehlbelastungen können chronische Beschwerden, wie beispielsweise Prostatareizung, hervorrufen.“
Mit im Boot des Forschungsprojektes ist die SQlab GmbH, eine Firma, die ergonomisch optimierte Produkte für den Radsport herstellt. Dabei handelt es sich insbesondere um Sättel, Lenker, Pedale und Griffe. SQlab GmbH ist für die Konzeption der neuen Fahrradsättel verantwortlich. Die Firma mit Sitz in Taufkirchen in Bayern kann jedoch bisher nur den oberflächlichen Druck auf die Haut messen, nicht die im Gewebe entstehenden Spannungen.
Mit Hilfe bildgebender Verfahren halten die Forscher genau fest, wo welcher Druck auf dem Fahrradsattel liegt. Außerdem untersuchen die Wissenschaftler die Druckverteilung im Gewebe des Pos.
Quelle: FH Frankfurt/LOEWE-Schwerpunkt Präventive Biomechanik
Jetzt bekommt der Sattelhersteller mit der Magnet-Resonanz-Tomographie ein bildgebendes Verfahren an die Seite gestellt, mit dem die Druckverteilung der Sattel-Po-Interaktion sogar auf den gesamten Körper des Sportlers ermittelt und visualisiert werden kann. Diese Vergleichsmessungen zur Bestimmung der In-Vivo-Materialparameter führt Prof. Dr. med. Thomas Vogl vom Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Frankfurt durch.
Asymmetrische Belastung des Beckens und der unteren Wirbelsäule
Das an der FH Frankfurt dazu entwickelte Body Optimization & Simultacion System wird BOSS-Verfahren genannt. Dieses kam bisher bei der Simulation mechanischer Interaktion zwischen Mensch und technischen Stützkonstruktionen wie Liegesysteme oder Autositzen zum Einsatz. Für den Fahrradsattel muss das BOSS-System im Gegensatz zum weitgehend statischen Sitzen im Auto auch die durch das Treten der Pedale entstehende Dynamik und die asymmetrische Belastung des Beckens und der unteren Wirbelsäule berücksichtigen. Und auch die Wirkung von Stößen durch die immer vorhandenen Unebenheiten auf der Fahrbahn, die sich auf den ganzen Körper des Fahrradfahrers auswirken, sollen simuliert und bewertet werden.
Es ist mit einem Fahrradsattel wie mit ein Paar Schuhe – er muss passen. Ist ein Sattel zu schmal, drückt er. Und so entsteht schon nach wenigen Kilometern ein unangenehmes und schmerzhaftes Gefühl im Gesäß. Es gelten für den optimalen Fahrradsattel einige Grundregeln. Eine sportliche Sitzposition – das ist ein weit nach vorne gebeugter Oberkörper – erfordert prinzipiell einen schmaleren Sattel. Denn die Auflagestelle Sattel zu Becken wandert von den dafür geeigneten, tatsächlichen Sitzknochen zu den Schambeinknochen. Eine aufrechte Sitzposition, wie sie ein Fahrradfahrer zum Beispiel auf einem Hollandrad einnimmt, erfordert dagegen einen breiteren Sattel, damit die Sitzknochen eine gute Auflage haben.
Grenzfläche von Po und Sattel
Und deshalb geht es jetzt an die Grenzflächen von Po und Sattel. Die im LOEWE-Schwerpunkt PräBionik arbeitenden 38 Wissenschaftler unter der Konsortialführung der FH Frankfurt, von der Goethe-Universität Frankfurt am Main, der Philipps Universität Marburg sowie die assoziierten Partnerhochschulen der Bergischen Universität Wuppertal, der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz und dem Katholischen Klinikum Mainz sind Spezialisten der interdisziplinären Fragestellungen zu den mechanischen Interaktionen zwischen humanen Weich- und Hartgeweberegionen und technischen Stützkonstruktionen. Das können Liege- und Sitzsysteme sein, das können Schuhe sein, künstliche Gelenke oder Implantate in Knochen- und Knorpelstrukturen.
LOEWE hat das Projekt losgetreten
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderte Drittmittelprojekt ist aus LOEWE hervorgegangen, eine in der vernetzten hessischen Wissenschaftslandschaft äußerst präsenteLandes-Offensive zurEntwicklungWissenschaftlicher-ökonomischerExzellenz, kurz LOEWE eben. Das Projekt setzt seit 2008 wissenschaftliche Impulse in Hessen und ist stetig weiter hochgefahren worden. In der derzeit laufenden Legislaturperiode von 2009 bis 2013 werden von der hessischen Landesregierung für die Landesexzellenzinitiative insgesamt 410 Millionen Euro zur Verfügung gestellt.
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