biomekaanisessa

Biomekaniikka, suomenkielisen termiin liittyvä yleiskuva, tarkoittaa elävien järjestelmien mekaanisten ominaisuuksien ja liikkeen tutkimusta. Adjektiivi biomekaaninen taipuu taivutettuna muotoon biomekaanisessa, jota käytetään esimerkiksi ilmauksissa biomoakaan sisässä kontekstissa tai biomedisessä tutkimuksessa. Biomekaniikka yhdistää biologian ja mekaniikan periaatteet ja kattaa sekä ihmisten että eläinten liikkeen sekä tuki- ja liikuntaelinten mekaniset ominaisuudet.

Keskeinen tutkimusalue on elävien järjestelmien kokonaisvaltainen mekaniikka: liikkuvat raajat, nivelten kuormitus, luiden ja pehmytkudosten mekaaninen käyttäytyminen sekä sydämen ja verisuoniston viskoelastiset ominaisuudet. Tutkimuksessa tarkastellaan myös solu- ja kudosmekaniikkaa sekä materiaalien ja rakenteiden mekaanista vuorovaikutusta elintoiminnoissa.

Menetelmät ja työkalut: Biomekaniikassa yhdistyvät kokeelliset ja laskennalliset menetelmät. Kokeellisesti kerätään liiketietoa liikkeenseurannalla ja voimamittauksella sekä käytetään videoseurantaa ja kuvantamismenetelmiä. Laskennallisessa biomekaniikassa rakennetaan malleja, kuten multibody-dynamiikkaa ja finite element -analyysiä hyödyntäviä ratkaisuja, joita sovelletaan sekä kudosten että koko järjestelmän käyttäytymisen simulointiin.

Sovellukset: Biomekaniikalla on keskeinen rooli lääketieteessä, kuntoutuksessa ja ortopedisten laitteiden sekä implanttien suunnittelussa. Se tukee myös urheilun suorituskyvyn optimointia, ergonomian kehittämistä sekä robotiikkaa ja bioinspirioituja teknologioita.

Historia ja kehitys: Biomekaniikan juuret ulottuvat 1600–1700-luvuille, jolloin tutkijat kuten Giovanni Alfonso Borelli sovelsivat mekaniikkaa elollisiin rakenteisiin. Moderni ala kehittyi 1900-luvulla insinöörien ja lääkäreiden yhteistyön myötä, ja nykyisin se yhdistää biologian, teknologian ja laskennan monilla aloilla.