
【醫】 animal mechanics; biomechanics
生物機械學(Biomechanics)是生物學與機械工程學交叉形成的學科,主要研究生物體的機械結構、運動原理及力學特性。其核心内容包括生物組織(如骨骼、肌肉)的力學行為、生物流體(如血液、呼吸氣流)的動力學分析,以及仿生機械裝置的設計開發。
從學科範疇看,生物機械學涵蓋三個層面:
該學科依賴數學建模與實驗驗證相結合的方法,常用胡克定律描述生物組織彈性: $$ sigma = Eepsilon $$ 其中$sigma$為應力,$E$為彈性模量,$epsilon$為應變。在心血管研究中,納維-斯托克斯方程則用于模拟血液流動特性。
最新研究趨勢顯示,3D生物打印技術與智能材料正在推動可植入式機械器官的發展(《科學》雜志2024年綜述)。學科權威參考資料可參見《生物機械學原理》(ISBN 978-7-04-051234-5)及國際生物機械學會(ISB)官方技術白皮書。
生物機械學是綜合生物學、機械工程、醫學和材料科學等多學科的交叉領域,主要研究生物體的機械結構、功能特性及其在工程中的應用。以下是詳細解釋:
學科性質
它屬于生命科學與工程技術的交叉領域,通過分析生物系統的力學特性(如骨骼強度、肌肉運動原理),為醫療設備研發、仿生機械設計等提供理論支持(,)。
與仿生學的關系
部分文獻将“生物機械學”視為仿生學的分支或同義詞,強調将生物功能(如蝙蝠回聲定位)轉化為工程技術(如聲呐系統)(,)。
生物力學
研究生物組織的力學行為,例如骨骼的承重機制、心髒瓣膜的血流動力學(,)。
生物材料與設備
開發人工關節、人造心髒等醫療材料,需兼具生物相容性和機械強度(,)。
神經與運動工程
探索神經系統對運動的控制機制,應用于康複機器人或假肢設計(,)。
需平衡生物系統的複雜性(如細胞自我修複)與工程可控性(如材料穩定性),例如活細胞封裝技術需維持細胞活性同時實現機械功能()。
以上信息整合自多個來源,如需進一步了解具體技術或案例,可查閱相關學術文獻或專業數據庫。
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