Mikä on ihmisen biomekaniikka?

Ihmisen biomekaniikka tiukana kurinalaisuutena on kahden muinaisen fysiologian ja tekniikan tieteen suhteellisen moderni fuusio. Biomekaanisia tutkimuksia on aina ollut olemassa varhaisimmilta ihmisiltä, ​​jotka ottivat luun eläinten ruhoista ja käyttivät sitä menestyksekkäästi nostaakseen raskaan kiven, jonka alle maukkaita hyönteisruokia kaatui. Vasta 1970 -luvulla, kuitenkin elektronisen mittauksen ja laskennan teknologisen kehityksen myötä, mekaanisista periaatteista tuli ensisijainen vaikutus biologisten järjestelmien ymmärtämiseen. Esimerkiksi ihmisen polvinivel mallinnetaan rutiininomaisesti mekaaniseksi saranaksi tai vivuksi. Tämä lähestymistapa ihmisen anatomiaan ulottuu monille eri aloille lääketieteen ulkopuolella, mukaan lukien urheilullinen suorituskyky ja teollinen muotoilu.

Ei ole niin, että aiemmat fysiologit, jotka tutkivat kehon osien rakenteita ja toimintaa, eivät olleet vertailleet ihmisen polvea saranaksi. Koneenrakennus on käytännön tiede matematiikan kielellä. Kun tuli mahdolliseksi mitata tarkasti polven monet osat ja niiden toleranssit mekaanisille voimille, oli helppo silta yhdistää nämä numerot tunnettuihin teknisiin yhtälöihin, jotka määrittelevät saranan tai vivun fyysiset ominaisuudet. Tällaisia ​​mittauksia ja laskelmia, joita kutsutaan biometriikoiksi, käytetään parantamaan proteesia, kuten keinotekoisia lonkkanivelen liitoksia. Ihmisen biomekaniikka on yritys määritellä paitsi luunivel, myös koko ihmiskeho – sen rakenne, rakenne ja toiminta – tietokonesimulaation avulla edustettavaksi.

Biomekaniikan ensisijainen tarkoitus, kuten se koskee ihmiskehoa, on ollut suurelta osin terveyden parantaminen. Esimerkki tästä on sydän- ja verisuonitautien arviointi mittaamalla verenkiertoa ja soveltamalla niitä nesteen dynamiikkaa ja nesteiden fyysistä käyttäytymistä koskeviin suunnitteluperiaatteisiin. Yksi yleisimmin tunnetuista ihmisen biomekaniikan sovelluksista on kinesiologia, liikkeen tutkimus. Tämä on ollut merkittävä panos urheilualalle.

Suunnitteluperiaate, jota kutsutaan optimoinniksi, määrittää mekaanisen järjestelmän, kuten moottorin, erityiset arvot tietyn tilan, kuten tehokkuuden tai vikasietoisuuden saavuttamiseksi. Tietyn urheilijan asiaankuuluvilla mittauksilla ja ihmisen biomekaniikan mallilla on myös mahdollista laskea hänen optimaalinen muoto, askel ja muut arvot maailmanennätyksen saavuttamiseksi. Samoilla menetelmillä voitaisiin osoittaa, että tietyn baseball-syöttäjän oikea biomekaniikka sanelee hänen halkeilevan sormen pikapallonsa heittämisen saranoidulla kyynärliitoksella enemmän mutkaa ja vähemmän vääntömomenttia. Mittaus- ja analysointiteknologiat ovat ajaneet ihmisen biomekaniikan nykyaikaa. Anturit, kuten nopeuden mittaavat kiihtyvyysmittarit, nopeat kolmiulotteiset liikettä sieppaavat kamerajärjestelmät ja tehokkaat tietokoneet, jotka kykenevät simuloimaan hyvin monimutkaisten järjestelmien suorituskykyä, ovat kaikki esimerkkejä työkaluista, jotka mahdollistavat kehon tutkimisen mekaanisena järjestelmänä.