
【医】 animal mechanics; biomechanics
生物机械学(Biomechanics)是生物学与机械工程学交叉形成的学科,主要研究生物体的机械结构、运动原理及力学特性。其核心内容包括生物组织(如骨骼、肌肉)的力学行为、生物流体(如血液、呼吸气流)的动力学分析,以及仿生机械装置的设计开发。
从学科范畴看,生物机械学涵盖三个层面:
该学科依赖数学建模与实验验证相结合的方法,常用胡克定律描述生物组织弹性: $$ sigma = Eepsilon $$ 其中$sigma$为应力,$E$为弹性模量,$epsilon$为应变。在心血管研究中,纳维-斯托克斯方程则用于模拟血液流动特性。
最新研究趋势显示,3D生物打印技术与智能材料正在推动可植入式机械器官的发展(《科学》杂志2024年综述)。学科权威参考资料可参见《生物机械学原理》(ISBN 978-7-04-051234-5)及国际生物机械学会(ISB)官方技术白皮书。
生物机械学是综合生物学、机械工程、医学和材料科学等多学科的交叉领域,主要研究生物体的机械结构、功能特性及其在工程中的应用。以下是详细解释:
学科性质
它属于生命科学与工程技术的交叉领域,通过分析生物系统的力学特性(如骨骼强度、肌肉运动原理),为医疗设备研发、仿生机械设计等提供理论支持(,)。
与仿生学的关系
部分文献将“生物机械学”视为仿生学的分支或同义词,强调将生物功能(如蝙蝠回声定位)转化为工程技术(如声呐系统)(,)。
生物力学
研究生物组织的力学行为,例如骨骼的承重机制、心脏瓣膜的血流动力学(,)。
生物材料与设备
开发人工关节、人造心脏等医疗材料,需兼具生物相容性和机械强度(,)。
神经与运动工程
探索神经系统对运动的控制机制,应用于康复机器人或假肢设计(,)。
需平衡生物系统的复杂性(如细胞自我修复)与工程可控性(如材料稳定性),例如活细胞封装技术需维持细胞活性同时实现机械功能()。
以上信息整合自多个来源,如需进一步了解具体技术或案例,可查阅相关学术文献或专业数据库。
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