Biomekaniikka

Biomekaniikka on elävien organismien mekanisten ominaisuuksien ja prosessien tutkimus. Se yhdistää biologian, fysiikan ja tekniikan, ja pyrkii ymmärtämään, miten voimat ja liikkeet sekä rakenteet vaikuttavat elintoimintoihin ja miten ympäristö muokkaa näitä ominaisuuksia. Biomekaniikka tarkastelee sekä makrotason ilmiöitä, kuten kokonaisuuden liikkeet, tasapaino ja nivelten kuormitus, että mikrotason mekanismeja kudoksissa ja soluissa.

Menetelmät ovat monipuolisia: kokeelliset mittaukset (voima- ja paineantureita sekä 3D-liikelukujen ja kuvantamisen hyödyntäminen), liiketutkimus sekä laskennallinen mallintaminen. Yleistettyjä lähestymistapoja ovat kineettinen analyysi, laskennallinen simulointi ja usein elementtimenetelmä (FEM).

Sovellukset ovat laajoja: ortopedia ja proteesointi sekä rekonstruktio, kuntoutus ja liikuntasuorituksen optimointi, ergonomian ja työympäristöjen suunnittelu sekä robotiikka ja biomimetiikka. Biomekaniikka tutkii myös kasvi- ja eläinbiomekaniikkaa sekä solujen ja kudosten mekaanista käyttäytymistä.

Historia ja tutkimusympäristö: Moderni biomekaniikka kehittyi suurelta osin 1900-luvulla osaksi monialaista tutkimusta. Aihetta tutkivat sekä biologian ja terveystieteiden että insinööritieteiden yhteisöt, ja tutkimus sekä koulutus ovat kansainvälisiä ja tarjovat monipuolisia sovelluksia sekä teoreettiseen ymmärrykseen että käytännön ratkaisuihin.