Tagagamit:Harro~tlwiki/Biomechanics

Biomechanics

Biomechanics (mula sa Sinaunang Griyego: βίος "buhay" at μηχανική "mekanika", Sa Modern Griyego, εμβιομηχανική [1]) ay ang pag-aaral ng istraktura at ang function ng biological mga sistema tulad ng mga tao, mga hayop, mga halaman, organs, at cell [2] sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng mekanika. [3]

Ang mga salita biomechanics binuo sa panahon ng unang bahagi ng 1970s, na naglalarawan sa aplikasyon ng mga mekanika engineering sa biological at medikal na mga sistema.

paraan

Biomechanics ay malapit na nauugnay sa engineering, dahil madalas na ito ay gumagamit ng tradisyonal na mga agham engineering upang pag-aralan ang biological system. Ang ilang mga simpleng mga aplikasyon ng mga tagasunod ni Nyuton mekanika at / o materyales agham ay maaaring magbigay ng mga tamang approximations sa mekanika ng maraming biological system. Inilapat mekanika, pinaka-kapansin-pansin mechanical engineering disiplina tulad ng mekanika continuum, pagtatasa ng mekanismo, estruktural pagtatasa, kinematika at dinamika maglaro ng kilalang mga tungkulin sa pag-aaral ng biomechanics.

Karaniwan biological sistema ay mas kumplikado kaysa sa mga tao-built sistema. Mga numerical pamamaraan ay samakatuwid inilapat sa halos bawat biomechanical pag-aaral. Ang pananaliksik ay tapos na sa isang umuulit proseso ng teorya at pagpapatunay, kabilang ang ilang mga hakbang ng pagmo-modelo, ng computer simulation at pang-eksperimentong mga sukat.

Kabilang sa mga mga Applied subfields ng biomechanics ang:

   * Soft katawan dinamika
   * Kinesiology (mga kinetika + pisyolohiya)
   * Animal ng lokomosyon & lakad pagtatasa
   * Muscloskeletal & ortopedik biomechanics
   * Cardiovascular biomechanics
   * Ergonomy
   * Human kadahilanan engineering at trabaho biomechanics
   * Magtanim (gamot), Orthotics & prostisis
   * pagbabagong-tatag
   * Palakasan biomechanics
   * Allometry

Palakasan biomechanics Pangunahing artikulo: Sports biomechanics

Sa sports biomechanics, ang mga batas ng mekanika ay inilapat sa pagkakasunud-sunod upang makakuha ng isang mas-unawa ng malakas na pagganap at upang mabawasan ang pinsala isport pati na rin. Mga elemento ng mechanical engineering (hal., mga pilay gauges), electrical engineering (halimbawa, mga digital na filter), computer science (hal., mga numero na pamamaraan), lakad pagtatasa (hal., mga platform ng lakas), at klinikal neurophysiology na (eg, ibabaw EMG) ang mga karaniwang pamamaraan na ginagamit sa sports biomechanics. [5]

Biomechanics sa sports, maaaring nakasaad bilang ang maskulado, kasukasuan at ng kalansay pagkilos ng katawan sa panahon ng pagsasagawa ng isang naibigay na gawain ng kasanayan, at / o pamamaraan. Tamang-unawa ng biomechanics na may kinalaman sa sports kasanayan ay ang pinakamahusay na mga implikasyon sa: pagganap ng isport pagbabagong-tatag, at pag-iwas sa pinsala, kasama ang mga isport poder. Tulad ng nabanggit sa pamamagitan ng Doctor Michael Yessis, maaaring sabihin ng isa na pinakamahusay na atleta ay ang isa na executes kanyang kakayahan ang pinakamahusay na. [6]

Continuum biomechanics

Ang makina na pagtatasa ng mga biomaterials at biofluids ay karaniwang isinasagawa balik sa mga konsepto ng mga mekanika ng continuum. Palagay na ito break down na kapag ang haba ng kaliskis ng interes diskarte ang order ng micro istruktura na mga detalye ng materyal. Isa sa mga pinaka-kapansin-pansin na katangian ng biomaterials ay kanilang hierarchical istraktura. Sa ibang salita, ang mga makina na katangian ng mga materyales na ito ay umaasa sa mga pisikal na phenomena na nagaganap sa maramihang mga antas, mula sa molekular ang lahat ng paraan hanggang sa ang mga antas ng tissue at organ.

Mga Biomaterials ay inuri sa dalawang grupo, mahirap at malambot na mga tissues. Makina pagpapapangit ng matapang na tissues (tulad ng kahoy, shell at buto) ay maaaring nasuri sa teorya ng linear pagkalastiko. Sa kabilang banda, ang malambot tissues (tulad ng balat, litid, kalamnan at kartilago) ay karaniwang sumasailalim mga malalaking deformations at kaya ang kanilang pagtatasa umasa sa may wakas teorya pilay at computer simulation. Ang interes sa mga biomechanics ng continuum ay spurred sa pamamagitan ng pangangailangan para sa pagiging totoo sa pagbuo ng medikal na simulation. [7]

  Biofluid mekanika

Sa ilalim ng ilang mga matematika pangyayari, daloy ng dugo ay maaaring imo-modelo ng Navier-Stokes equation. Sa Vivo buong dugo ay ipinapalagay na maging isang incompressible na tagasunod ni Nyuton likido, gayunpaman, ang palagay na ito ay nabigo kapag isinasaalang-alang ng pasulong na daloy sa loob arterioles. Sa mikroskopiko scale, ang mga epekto ng mga indibidwal na pulang dugo cell magiging makabuluhang, at ang buong dugo ay maaaring hindi na imo-modelo bilang isang continuum. Kapag ang lapad ng daluyan ng dugo ay bahagyang mas malaki kaysa sa diameter ng pulang dugo cell ang Fahraeus-Lindquist epekto nangyayari at doon ay isang pagbaba sa pader paggugupit diin. Gayunpaman, bilang ang lapad ng daluyan ng dugo ay nababawasan karagdagang, ang mga selula ng dugo na pula ay may sa pagpiga sa pamamagitan ng daluyan at madalas ay maaari lamang pumasa sa solong file. Sa kasong ito, ang ng kabaligtaran Fahraeus-Lindquist epekto ay nangyayari at ang diin pagtaas ng paggugupit sa dingding.

  Biotribology

Ang mga pangunahing aspeto ng Contact mekanika & tribology ay may kinalaman sa alitan, magsuot at pagpapadulas. Kapag ang dalawang mga ibabaw na dumating sa contact sa panahon ng paggalaw ibig sabihin kuskusin laban sa bawat isa, alitan, magsuot at mga epekto ng pagpapadulas ay napakahalaga upang pag-aralan upang matukoy ang pagganap ng materyal. Biotribology ay isang pag-aaral ng alitan, magsuot at pagpapadulas ng biological systems lalo na mga tao joints tulad ng mga hips at tuhod. Halimbawa, ang femoral bahagi at tibial na bahagi ng tuhod magtanim kuskusin laban sa bawat isa sa panahon ng pang-araw-araw na gawain tulad ng paglakad o baitang akyat. Kung ang pagganap ng tibial bahagi nangangailangan na sinusuri, ang mga prinsipyo ng biotribology ay ginagamit upang matukoy ang Magsuot ng pagganap ng ang mga epekto ng magtanim at pagpapadulas ng synovial fluid. Sa karagdagan, ang mga teorya ng mekanika ng contact din nagiging napakahalaga para sa Magsuot ng pagtatasa.

  Comparative Biomechanics

Comparative biomechanics ay ang application ng mga biomechanics sa mga di-tao na organismo, kung ginagamit upang makakuha ng mas malawak na pananaw sa tao (bilang sa pisikal palatauhan) o sa mga pagpapaandar, ekolohiya at adaptations ng ang organismo kanilang sarili. Karaniwang mga lugar ng pagsisiyasat Animal pag-andar at pagpapakain, dahil ang mga ito ay may malakas na koneksyon sa fitness ang organismo at magpataw ng mga mataas na makina na pangangailangan. Animal pag-andar, ay may maraming mga manifestations, kabilang ang pagtakbo, paglukso at lumilipad. Lokomosyon ay nangangailangan ng enerhiya upang pagtagumpayan pagkikiskisan, drag, katiningan, at gravity, kahit na kung saan kadahilanan predominates ay nag-iiba-iba sa kapaligiran. [Banggit kailangan]

Mga comparative biomechanics overlaps Mahigpit na may maraming iba pang mga patlang, kabilang ang ekolohiya, neurobiology, pag-unlad biology, ethology, at palyontologiya, sa lawak ng karaniwang pag-publish ng mga papeles sa journal ng mga iba pang mga patlang na ito. Na comparative biomechanics ay madalas na inilapat sa gamot (na may tungkol sa karaniwang mga mga organismo modelo tulad ng mga Mice at rats) pati na rin sa biomimetics, na mukhang sa likas na katangian para sa mga solusyon sa mga problema sa engineering.

  Plant biomechanics

Ang application ng mga mga mga biomechanical prinsipyo sa mga halaman at mga organs ng halaman ay binuo sa ang subfield ng biomechanics halaman. [8]