17世 せい 纪,生物 せいぶつ 力学 りきがく ( De Motu Animalium of Giovanni Alfonso Borelli )的 てき 首 くび 批作品 さくひん 之 の 一 いち
生物 せいぶつ 力学 りきがく (biomechanics)是 ぜ 一门利用力学方法研究生物系统的结构、功 こう 能 のう 、运动的 てき 学科 がっか ,包括 ほうかつ 从整个生物 せいぶつ 体 たい 到 いた 器官 きかん 、细胞 、细胞器 き 的 てき 任 にん 何 なん 层次[ 1] ,属 ぞく 生物 せいぶつ 物理 ぶつり 学 がく 的 てき 一 いち 个分支 ささえ [ 2] 。
“生物 せいぶつ 力学 りきがく ”(1899年 ねん )和 わ 相 しょう 关的“生物 せいぶつ 力学 りきがく 技 わざ 术”(1856年 ねん ),来 き 自 じ 古希 こき 腊 βίοςBIOS“ 生命 せいめい ”和 わ μηχανική,mēchanikē“ 力学 りきがく ”,指 ゆび 的 てき 生物 せいぶつ 体 たい 的 てき 机 つくえ 械和热力学 がく 原理 げんり 的 てき 研究 けんきゅう ,特 とく 别是其运动和结构。 [ 3]
红细胞
生物 せいぶつ 流体 りゅうたい 力学 りきがく ,是 ぜ 研究 けんきゅう 生物 せいぶつ 有 ゆう 机 つくえ 体内 たいない 或 ある 周 しゅう 围的气体和 わ 液体 えきたい 流体 りゅうたい 。经常研究 けんきゅう 的 てき 对象是 ぜ 液体 えきたい ,包括 ほうかつ 人 じん 类心血管 けっかん 系 けい 统中的 てき 血 ち 流 りゅう 。在 ざい 某 ぼう 些数理 すうり 条件 じょうけん 下 した , 血 ち 流 りゅう 可 か 以通过Navier-Stokes方 かた 程 ほど 建 けん 模 も 。 有人 ゆうじん 认为体内 たいない 全部 ぜんぶ 血液 けつえき 可 か 以被假 かり 设是不可 ふか 压缩的 てき 牛 うし 顿流体 りゅうたい 。然 しか 而,当 とう 考 こう 虑小 しょう 动脉内的 ないてき 前 ぜん 向 むこう 流 りゅう 动时,该假设不成立 せいりつ 。在 ざい 微 ほろ 观尺度 ど 上 じょう ,个体红细胞的影 かげ 响 变得显着,并且全 ぜん 血 ち 不能 ふのう 再 さい 被 ひ 建 けん 模 も 为连续体。当 とう 血管 けっかん 的 てき 直径 ちょっけい 略 りゃく 大 だい 于红细胞的 てき 直径 ちょっけい 时,发生Fahraeus-Lindquist效 こう 应 并且壁 かべ 剪切力 りょく 降 くだ 低 てい 。然 しか 而,随 ずい 着 ぎ 血管 けっかん 直径 ちょっけい 的 てき 进一 いち 步 ほ 减小,红细胞必须挤过血管 かん 并且通常 つうじょう 只 ただ 能 のう 通 どおり 过单个。在 ざい 这种情 じょう 况下,发生反 はん Fahraeus-Lindquist效 こう 应并且血管 かん 壁 かべ 剪切应力增加 ぞうか 。
气体生物 せいぶつ 流体 りゅうたい 问题的 てき 一个例子是人类呼吸。最近 さいきん ,已 やめ 经研究 けんきゅう 了 りょう 昆虫 こんちゅう 中 ちゅう 的 てき 呼吸 こきゅう 系 けい 统用于生物 せいぶつ 吸入 きゅうにゅう 以设计改进的微 ほろ 流体 りゅうたい 装置 そうち 。[ 4]
接触 せっしょく 力学 りきがく 和 わ 摩擦 まさつ 学 がく 的 てき 主要 しゅよう 方面 ほうめん 与 あずか 摩擦 まさつ , 磨 すり 损和 わ 润滑有 ゆう 关 。当 とう 两个表面 ひょうめん 在 ざい 运动期 き 间接触 せっしょく ,即 そく 相互 そうご 摩擦 まさつ 时,摩擦 まさつ ,磨 すり 损和润滑 效果 こうか 对于分析 ぶんせき 非常 ひじょう 重要 じゅうよう ,以便确定材料 ざいりょう 的 てき 性能 せいのう 。生物 せいぶつ 摩擦 まさつ 学 がく 是 ぜ 一项研究生物系统的摩擦,磨 すり 损和润滑 ,尤 ゆう 其是人体 じんたい 关节,如臀部 ぶ 和 わ 膝 ひざ 盖。 [ 5] 例 れい 如,膝 ひざ 关节植 うえ 入物 いれもの 的 てき 股 また 骨 こつ 和 わ 胫骨组件在日 ざいにち 常 つね 活 かつ 动(例 れい 如步行 ほこう 或 ある 爬楼梯 はしご )期 き 间经常 つね 互相摩擦 まさつ 。如果需要 じゅよう 分析 ぶんせき 胫骨组件的 てき 性能 せいのう ,则使用 しよう 生物 せいぶつ 摩擦 まさつ 学 がく 原理 げんり 来 らい 确定植 ていしょく 入物 いれもの 的 てき 磨 すり 损性能 せいのう 和 わ 滑 すべり 液 えき 的 てき 润滑效果 こうか 。此外, 本分 ほんぶん 支所 ししょ 研究 けんきゅう 的 てき 接触 せっしょく 力学 りきがく 理 り 论对于生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 磨 すり 损分析也非常 ひじょう 重要 じゅうよう 。生物 せいぶつ 摩擦 まさつ 学 がく 的 てき 其他方面 ほうめん 还可以分析 ぶんせき 包括 ほうかつ 在 ざい 运动期 き 间接触 せっしょく 的 てき 两个表面 ひょうめん 引起的 てき 表面 ひょうめん 下 か 损伤,即 そく 相互 そうご 摩擦 まさつ 损伤,例 れい 如在组织工程 こうてい 中 ちゅう 软骨磨 すり 损的评估中 ちゅう 。[ 6]
企 くわだて 鵝飞跃在水面 すいめん 上 じょう
比 ひ 较生物 せいぶつ 力学 りきがく 是 ぜ 生物 せいぶつ 力学 りきがく 在 ざい 部分 ぶぶん 非人 ひにん 类生物体 ぶったい 中 ちゅう 的 てき 应用,无论是 ぜ 用 よう 于获得 とく 对人类的更 さら 深入 ふかいり 的 てき 见解(如在物理 ぶつり 人 じん 类学中 ちゅう ),还是用 よう 于生物体 ぶったい 本身 ほんみ 的 てき 功 こう 能 のう 、生 なま 态分布 ぶんぷ 和 わ 适应性 せい 。常 つね 见的调查领域是 ぜ 动物运动 和 わ 喂食 ,因 いん 为它们与生物 せいぶつ 体 たい 的 てき 适应性 せい 有 ゆう 很强的 てき 联系,并且具有 ぐゆう 很高的 てき 机 つくえ 械要求 ようきゅう 。动物运动,有 ゆう 许多表 ひょう 现形式 しき ,包括 ほうかつ 跑步 , 跳 とべ 跃和 わ 飞行 。运动需要 じゅよう 能 のう 量 りょう 来 らい 克服 こくふく 摩擦 まさつ , 阻力 , 惯性 和 わ 重力 じゅうりょく ,其主要因 よういん 素因 そいん 环境而异。
比 ひ 较生物 せいぶつ 力学 りきがく 与 あずか 许多其他领域强烈 きょうれつ 重 じゅう 叠,包括 ほうかつ 生 なま 态学 , 神 かみ 经生物 せいぶつ 学 がく , 发育生物 せいぶつ 学 がく ,行 くだり 为学和 わ 古 こ 生物 せいぶつ 学 がく 。比 ひ 较生物 せいぶつ 力学 りきがく 通常 つうじょう 应用于医学 がく (关于常 つね 见模式 しき 生物 せいぶつ ,例 れい 如小鼠 ねずみ 和大 かずひろ 鼠 ねずみ )和 わ 仿生学 がく ,其寻求 もとめ 解 かい 决工程 ほど 问题的 てき 性 せい 质。
计算生物 せいぶつ 力学 りきがく 是 ぜ 应用计算科学 かがく 工具 こうぐ ,如微积分来 らい 研究 けんきゅう 生物 せいぶつ 系 けい 统的力学 りきがく 。计算模型 もけい 和 わ 模 も 拟用于预测参数 すう 之 の 间的关系,这些参 さん 数 すう 对于实验测试具有 ぐゆう 挑战性 せい ,或 ある 者 もの 用 よう 于设计更相 しょう 关的实验,从而减少实验的 てき 时间和 わ 成本 なりもと 。例 れい 如,使用 しよう 数学 すうがく 分析 ぶんせき 的 てき 机 つくえ 械建模 も 已 やめ 被 ひ 用 よう 于解释植物 しょくぶつ 细胞生 せい 长的实验观察以理解 りかい 它们如何 いか 区分 くぶん 。 [ 7] 在 ざい 医学 いがく 方面 ほうめん ,在 ざい 过去十 じゅう 年 ねん 中 ちゅう , 数学 すうがく 分析 ぶんせき 已 やめ 成 なり 为体内 たいない 外科 げか 评估的 てき 既定 きてい 替 がえ 代 だい 方法 ほうほう 。计算生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 主要 しゅよう 优点之 の 一在于其能够确定解剖结构的内部解剖学响应,而不受伦理 り 限 げん 制 せい 。 [ 8] 这导致微分 びぶん 方 かた 程 ほど 模型 もけい 在 ざい 生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 几个领域变得无处不在 ふざい ,而有几个项目甚至采 さい 用 よう 了 りょう 无限积分。
生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 和 かず 生物 せいぶつ 流体 りゅうたい 的 てき 机 つくえ 械分析 ぶんせき 通常 つうじょう 采 さい 用 よう 流体 りゅうたい 力学 りきがく 的 てき 概念 がいねん 进行。当 とう 感 かん 兴趣的 てき 长度尺度 しゃくど 接近 せっきん 材料 ざいりょう 的 てき 微 ほろ 观结构细节的顺序时,该假设被破 やぶ 坏。生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 最 さい 显着的 てき 特 とく 征 せい 之 の 一 いち 是 ぜ 它们的 てき 层次 结构。换句话说,这些材料 ざいりょう 的 てき 机 つくえ 械特性 せい 依 よ 赖于从分子 ぶんし 一 いち 直 ちょく 到 いた 组织 和 わ 器官 きかん 水平 すいへい 的 てき 多 た 个层次 じ 发生的 てき 理化 りか 现象。
生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 分 ぶん 为两种,硬性 こうせい 和 わ 柔 やわら 性 せい 的 てき 组织 。机 つくえ 械变形 がた 的 てき 硬 かた 组织(如 木材 もくざい , 壳 和 わ 骨 ほね ),可 か 以进行 ぎょう 线性分析 ぶんせき ,软组织(如 皮 かわ 肤 , 肌 はだ 腱 けん , 肌 はだ 肉 にく 和 わ 骨 ほね 软骨 )通常 つうじょう 进行大 だい 的 てき 变形,因 いん 此他们的分 ぶん 析依赖于微 ほろ 积分数学 すうがく 和 わ 计算机 つくえ 模 も 拟 。[ 9] :568
生物 せいぶつ 力学 りきがく 原理 げんり 在 ざい 植物 しょくぶつ ,植物 しょくぶつ 器官 きかん 和 わ 细胞中 ちゅう 的 てき 应用已 やめ 发展成 なり 植物 しょくぶつ 力学 りきがく 的 てき 子 こ 领域。 [ 10] 生物 せいぶつ 力学 りきがく 在 ざい 植物 しょくぶつ 中 ちゅう 的 てき 应用范围从研究 けんきゅう 作物 さくもつ 的 てき 恢复力 りょく 到 いた 环境胁迫[ 11] 到 いた 细胞和 わ 组织规模的 てき 发育和 わ 形 がた 态发生 せい ,与 あずか 机 つくえ 械生物 せいぶつ 学 がく 有 ゆう 一定 いってい 重 じゅう 叠。 [ 7]
在 ざい 运动生物 せいぶつ 力学 りきがく 中 ちゅう ,力学 りきがく 定律 ていりつ 适用于人体 じんたい 运动,以便更 さら 好地 こうち 理解 りかい 运动表 ひょう 现并减少运动损伤 和 かず 提 ひさげ 高 だか 运动表 ひょう 现 。它侧重 じゅう 于机械原理 げんり 的 てき 应用,以了解 りょうかい 人体 じんたい 和 わ 运动器具 きぐ 的 てき 协调与变化。 机 つくえ 械工程 こうてい 的 てき 元素 げんそ (如应变仪 ), 电气工程 こうてい (如, 数字 すうじ 滤波 ), 计算机 つくえ 科学 かがく (例 れい 如,数 かず 值方法 ほう ),步 ふ 态分析 ぶんせき (例 れい 如,力 ちから 平台 ひらだい )和 わ 临床神 しん 经生理学 せいりがく (例 れい 如: 表面 ひょうめん 肌 はだ 电图 )是 ぜ 运动生物 せいぶつ 力学 りきがく 中 ちゅう 常用 じょうよう 的 てき 知 ち 识或方法 ほうほう 。 [ 12]
运动中 ちゅう 的 てき 生物 せいぶつ 力学 りきがく 可 か 以表示 ひょうじ 为在执行给定任 にん 务,技能 ぎのう 和 わ /或 ある 技 わざ 术期间身体 しんたい 的 てき 肌 はだ 肉 にく ,关节和 わ 骨骼 こっかく 动作。正 せい 确理解 りかい 与 あずか 运动技能 ぎのう 相 しょう 关的生物 せいぶつ 力学 りきがく 具有 ぐゆう 重大 じゅうだい 的 てき 意 い 义:运动的 てき 表 ひょう 现,康 かん 复和伤害预防,以及运动技能 ぎのう 。正 せい 如Michael Yessis博士 はかせ 所 しょ 指出 さしで 的 てき ,最 さい 好 このみ 的 てき 运动员是最 さい 能 のう 发挥其身体 しんたい 潜 せん 能 のう 的 てき 运动员。 [ 13]
生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 其他应用子 こ 领域包括 ほうかつ [ 编辑 ]
异速生 せい 长
动物运动和 かず 步 あゆみ 态分析 ぶんせき
人体 じんたい 工程 こうてい 学 がく
法 ほう 医 い 生物 せいぶつ 力学 りきがく
人 ひと 因 いん 工程 こうてい 与 あずか 职业生物 せいぶつ 力学 りきがく
伤害生物 せいぶつ 力学 りきがく
植 うえ 入 いれ (医学 いがく ) , 矫形器 き 和 わ 假 かり 体 からだ
运动学 がく (动力学 がく +生理学 せいりがく )
肌 はだ 肉 にく 骨骼 こっかく 和 わ 骨 こつ 科 か 生物 せいぶつ 力学 りきがく
复原
柔 やわら 软的身体 しんたい 动态
柏 かしわ 拉 ひしげ 图的学生 がくせい 亚里士多 した 德 とく 可 か 以被认为是 ぜ 第 だい 一个生物机械师,因 いん 为他的 てき 动物解剖 かいぼう 学 がく 工作 こうさく 。 亚里士多 した 德 とく 写 うつし 了 りょう 第 だい 一本关于动物运动的书, De Motu Animalium 或 ある On the Animals of Animals 。 [ 14] 他 た 不 ふ 仅将动物的 てき 身体 しんたい 视为机 つくえ 械系统,而且追求 ついきゅう 诸如想 そう 象 ぞう 表 ひょう 演 えんじ 和 わ 实际行 ぎょう 动之间的生理 せいり 差 さ 异等问题。 [ 15] 在 ざい 另一部 いちぶ 作品 さくひん “动物的 てき 部位 ぶい ”中 ちゅう ,他 た 准 じゅん 确描述 じゅつ 了 りょう 输尿管 かん 如何 いか 使用 しよう 蠕动将 はた 尿 にょう 液 えき 从肾脏 运送到 いた 膀胱 ぼうこう 。 [ 9] :2
随 ずい 着 ぎ 罗马帝国 ていこく 的 てき 兴起,技 わざ 术变得 とく 比 ひ 哲学 てつがく 更 さら 受欢迎 むかえ ,并且下 か 一代有关生物机制的学说出现了。 Galen (公 おおやけ 元 もと 129年 ねん - 公 おおやけ 元 もと 210年 ねん ), Marcus Aurelius的 てき 医 い 生 せい ,撰 せん 写 うつし 了 りょう 他 た 的 てき 着 ちゃく 名 めい 着 ぎ 作 さく “关于人体 じんたい 的 てき 功 こう 能 のう ”(关于人体 じんたい )。这将是 ぜ 未来 みらい 1400年 ねん 的 てき 世界 せかい 标准医学 いがく 书籍。 [ 16]
随 ずい 着 ぎ 莱昂纳多达芬奇 き 的 てき 诞生,下 した 一个主要的生物力学时期在1452年 ねん 左右 さゆう 出 で 现。达芬奇 き 是 ぜ 一 いち 位 い 艺术家 か ,机 つくえ 械师和 わ 工程 こうてい 师。他 た 为机械,军事和 わ 土木 どぼく 工程 こうてい 项目做出了 りょう 贡献。他 た 对科学 かがく 和 わ 力学 りきがく 有 ゆう 很好的 てき 理解 りかい ,并在力学 りきがく 背景 はいけい 下 か 研究 けんきゅう 解剖 かいぼう 学 がく 。他 た 分析 ぶんせき 了 りょう 肌 はだ 肉 にく 力量 りきりょう 和 わ 运动,并研究 けんきゅう 了 りょう 关节功 こう 能 のう 。这些研究 けんきゅう 可 か 以被认为是 ぜ 生物 せいぶつ 力学 りきがく 领域的 てき 研究 けんきゅう 。达芬奇 き 倾向于模仿他机 つくえ 器 き 中 ちゅう 的 てき 一些动物特征。例 れい 如,他 た 研究 けんきゅう 了 りょう 鸟类的 てき 飞行,以找到人 じん 类可以飞行 ぎょう 的 てき 方法 ほうほう ;因 いん 为马是 ぜ 当 とう 时机械动力 りょく 的 てき 主要 しゅよう 来 き 源 げん ,他 た 研究 けんきゅう 了 りょう 他 た 们的肌 はだ 肉 にく 系 けい 统来设计能 のう 够更好地 こうち 受到这种动物施 ほどこせ 加 か 的 てき 力量 りきりょう 的 てき 机 つくえ 器 き 。 [ 17]
1543年 ねん ,盖伦的 てき 作品 さくひん “部 ぶ 件 けん 的 てき 功 こう 能 のう ”受到了 りょう 29岁的安德 あんとく 烈 れつ 亚斯·维萨利 り 乌斯的 てき 挑战。维萨利 り 斯出版 ばん 了 りょう 他 た 自己 じこ 的 てき 作品 さくひん “人体 じんたい 结构”。在 ざい 这项工作 こうさく 中 ちゅう ,Vesalius纠正了 りょう Galen所 しょ 犯 はん 的 てき 延 のべ 续了几个世 よ 纪的许多错误。哥白尼 あま 日 び 心 こころ 说的出 で 现也改 あらため 变了力学 りきがく 和 わ 后 きさき 来 らい 的 てき 生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 发展。 [ 16]
伽 とぎ 利 り 略 りゃく 是 ぜ 机 つくえ 械师也是生物 せいぶつ 力学 りきがく 之 の 父 ちち ,在 ざい 哥白尼 あま 去 さ 世 よ 21年 ねん 后 きさき 诞生。伽 とぎ 利 り 略 りゃく 在 ざい 医学 いがく 院 いん 度 ど 过了许多年 ねん ,经常质疑他 た 教授 きょうじゅ 所 しょ 教 きょう 的 てき 一切 いっさい 。他 た 发现教授 きょうじゅ 们无法 ほう 证明他 た 们所教 きょう 的 てき 内容 ないよう ,因 いん 此他转向数学 すうがく ,必须证明一切 いっさい 。然 しか 后 きさき ,在 ざい 25岁时,他 た 去 さ 了 りょう 比 ひ 萨并教 きょう 数学 すうがく 。他 た 是 ぜ 一位非常优秀的讲师,学生 がくせい 们会让其他 た 教 きょう 师听他 た 说话,所以 ゆえん 他 た 被 ひ 迫 せり 辞 じ 职。然 しか 后 きさき ,他 た 成 なり 为帕多瓦 かわら 一所更有声望的学校的教授。他 た 的 てき 精神 せいしん 和教 かずのり 导将再 さい 次 つぎ 引领世界 せかい 走 はし 向 こう 科学 かがく 的 てき 方向 ほうこう 。在 ざい 他 た 多年 たねん 的 てき 科学 かがく 研究 けんきゅう 中 ちゅう ,伽 とぎ 利 り 略 りゃく 已 やめ 经将许多生物 せいぶつ 力学 りきがく 方面 ほうめん 都 みやこ 知道 ともみち 了 りょう 。例 れい 如,他 た 发现了 りょう 这一 いち 点 てん “动物的 てき 体重 たいじゅう 与 あずか 它们的 てき 大小 だいしょう 不 ふ 成 なり 比例 ひれい 地 ち 增加 ぞうか ,因 いん 此它们的骨骼 こっかく 也必须不成 なり 比例 ひれい 地 ち 增加 ぞうか 周 しゅう 长,适应承 うけたまわ 重 じゅう 而不仅仅是 ぜ 尺寸 しゃくすん 。[管状 かんじょう 结构如骨骼 こっかく 的 てき 弯曲强度 きょうど 相 しょう 对于其重量 りょう 增加 ぞうか 了 りょう 空 むなし 心的 しんてき ,增加 ぞうか 直径 ちょっけい 。海洋 かいよう 动物可能 かのう 比 ひ 陆地动物大 だい ,因 いん 为水的 てき 浮力 ふりょく 减轻了 りょう 它们的 てき 重量 じゅうりょう 。“ [ 16]
Galileo Galilei 对骨骼 こっかく 的 てき 强度 きょうど 感 かん 兴趣,并提出 ていしゅつ 观点:骨骼 こっかく 是 ぜ 空 むなし 心的 しんてき 。因 よし 为这样可以在最小 さいしょう 的 てき 重量 じゅうりょう 下 か 提供 ていきょう 最大 さいだい 的 てき 力量 りきりょう 。他 た 指出 さしで ,动物的 てき 骨 ほね 量 りょう 与 あずか 其大小 しょう 不 ふ 成 なり 比例 ひれい 地 ち 增加 ぞうか 。因 よし 此,骨骼 こっかく 也必须在周 しゅう 长方面 めん 不 ふ 成 なり 比例 ひれい 地 ち 增加 ぞうか ,而不仅仅是 ぜ 大小 だいしょう 。这是因 いん 为管状 じょう 结构(例 れい 如骨)的 てき 弯曲强度 きょうど 相 しょう 对于其重量 りょう 更 さら 为有效 ゆうこう 。[ 17]
在 ざい 16世 せい 纪, 笛 ふえ 卡尔提出 ていしゅつ 了 りょう 一 いち 种哲学 がく 体系 たいけい ,即 そく 所有 しょゆう 生命 せいめい 系 けい 统,包括 ほうかつ 人体 じんたい ,都 みやこ 是 ただし 由 よし 相 しょう 同 どう 的 てき 机 つくえ 械法则统治 ち 的 てき 机 つくえ 器 き ,这一理念在促进和维持生物力学研究方面做了很多工作。 Giovanni Alfonso Borelli 接受 せつじゅ 了 りょう 这个想 そう 法 ほう ,研究 けんきゅう 了 りょう 行 ぎょう 走 はし ,跑步,跳 とべ 跃,鸟类飞行,鱼类游 ゆう 动,甚至是 ぜ 机 つくえ 械框架 か 内心 ないしん 脏的活塞 かっそく 动作。他 た 可 か 以确定 てい 人体 じんたい 重心 じゅうしん 的 てき 位置 いち ,计算和 わ 测量吸气和 わ 呼 よび 气量,并显示 しめせ 吸气是 ぜ 肌 はだ 肉 にく 驱动的 てき ,呼 よび 气是由 よし 组织弹性引起的 てき 。 Borelli是 ぜ 第 だい 一个明白肌肉骨骼系统的杠杆放大运动而非力量的人,因 いん 此肌肉 にく 必须产生比 ひ 抵抗 ていこう 运动的 てき 力 りょく 更 さら 大 だい 的 てき 力量 りきりょう 。受到他 た 个人认识的 てき 伽 とぎ 利 り 略 りゃく 工作 こうさく 的 てき 影 かげ 响,他 た 在 ざい 牛 うし 顿公布 こうふ 运动定律 ていりつ 之 の 前 ぜん 就对人体 じんたい 各 かく 个关节的静 せい 态平衡有了 りょう 直 ちょく 观的理解 りかい 。 [ 18]
下 した 一个主要的生物力学家Giovanni Alfonso Borelli 是 ぜ 第 だい 一 いち 个理解 りかい “肌 はだ 肉 にく 系 けい 统的杠 ゆずりは 杆放大 だい 运动而非力量 りきりょう ,因 いん 此肌肉 にく 必须产生比 ひ 抵抗 ていこう 运动更 さら 大 だい 的 てき 力量 りきりょう ”的 てき 人 じん 。 [ 16] Borelli利用 りよう 伽 とぎ 利 り 略 りゃく 的 てき 作品 さくひん 并从中 ちゅう 汲取 くみと 灵感,找出了 りょう 人体 じんたい 各 かく 种关节平衡 へいこう 所 しょ 需的力量 りきりょう 。他 た 甚至发现了 りょう 人体 じんたい 的 てき 重心 じゅうしん 和 わ 空 そら 气量 肌 はだ 肉 にく 弹性。他 た 的 てき 作品 さくひん 通常 つうじょう 被 ひ 认为是 ぜ 生物 せいぶつ 力学 りきがく 史上 しじょう 最 さい 重要 じゅうよう 的 てき 作品 さくひん ,因 いん 为他创造了 りょう 许多新 しん 的 てき 发现,为后代 だい 继续他 た 的 てき 工作 こうさく 和学 わがく 习开辟了道路 どうろ 。
Borelli在 ざい 生物 せいぶつ 力学 りきがく 领域取得 しゅとく 任 にん 何 なん 重大 じゅうだい 飞跃之 の 前 ぜん 很多年 ねん 。在 ざい 那 な 之 の 后 きさき ,越来 ごえく 越 えつ 多 た 的 てき 科学 かがく 家 か 开始学 がく 习人体 じんたい 及其功 こう 能 のう 。 19世 せい 纪或20世 せい 纪没有 ゆう 很多着 ぎ 名 めい 的 てき 科学 かがく 家 か 在 ざい 生物 せいぶつ 力学 りきがく 方面 ほうめん ,因 いん 为现在 ざい 这个领域太 ふとし 过庞大 だい ,无法将 しょう 一件事归于一个人。然 しか 而,该领域 いき 每年 まいとし 都 と 在 ざい 继续增 ぞう 长,并且在 ざい 发现更 さら 多 た 关于人体 じんたい 的 てき 方面 ほうめん 继续取得 しゅとく 进展。由 よし 于该领域变得如此受欢迎 むかえ ,许多机 つくえ 构和实验室 しつ 在 ざい 上 うえ 个世纪对人 じん 们开放,人 にん 们继续进行 ぎょう 研究 けんきゅう 。随 ずい 着 ぎ 1977年 ねん 美国 びくに 生物 せいぶつ 力学 りきがく 学会 がっかい 的 てき 成立 せいりつ ,该领域 いき 不断 ふだん 发展并取得 しゅとく 了 りょう 许多新 しん 的 てき 发现。 [ 16]
在 ざい 19世 せい 纪, Étienne-Jules Marey 使用 しよう 电影技 わざ 术 来 らい 科学 かがく 地 ち 研究 けんきゅう 运动 。他 た 首 くび 先 さき 将 はた 地面 じめん 反作用 はんさよう 力 りょく 与 あずか 运动联系起 おこり 来 らい ,开启了 りょう 现代“运动分析 ぶんせき ”领域。在 ざい 德 とく 国 こく , 恩 おん 斯特·海 うみ 因 いん 里 ざと 希 まれ ·韦伯兄弟 きょうだい 和 わ 威 い 廉 かど ·爱德华 ·韦伯兄弟 きょうだい 对人类步态进行 ぎょう 了 りょう 大量 たいりょう 假 かり 设,但 ただし 是 ぜ 使用 しよう 最近 さいきん 在 ざい 工程 こうてい 力学 りきがく 方面 ほうめん 取得 しゅとく 进步的 てき 科学 かがく 家 か 克 かつ 里 さと 斯蒂安 やす ·威 い 廉 かど ·布 ぬの 劳恩 ( Christian Wilhelm Braune )大 だい 大 だい 推进了 りょう 科学 かがく 研究 けんきゅう 。在 ざい 同一 どういつ 时期,在 ざい 工 こう 业革命 いのち 的 てき 要求 ようきゅう 下 か ,材料 ざいりょう 的 てき 工程 こうてい 力学 りきがく 开始在 ざい 法 ほう 国 こく 和德 わとく 国 こく 蓬 よもぎ 勃发展 てん 。当 とう 铁路工程 こうてい 师 Karl Culmann和 わ 解剖 かいぼう 学 がく 家 か Hermann von Meyer将 はた 人体 じんたい 股 また 骨 こつ 中 ちゅう 的 てき 应力模 も 式 しき 与 あずか 类似形状 けいじょう 的 てき 起 おこり 重 じゅう 机 つくえ 中 ちゅう 的 てき 应力模 も 式 しき 进行比 ひ 较时,这导致了骨 こつ 生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 重生 しぎょう 。受此发现的 てき 启发, Julius Wolff提出 ていしゅつ 了 りょう 着 ぎ 名 めい 的 てき Wolff 骨 ほね 重 じゅう 建 けん 定律 ていりつ 。 [ 19]
生物 せいぶつ 力学 りきがく 的 てき 研究 けんきゅう 范围从细胞的内部 ないぶ 运作到 いた 肢体 したい 的 てき 运动,到 いた 软组织 的 てき 机 つくえ 械特性 せい , [ 6] 和 わ 骨骼 こっかく 。生物 せいぶつ 力学 りきがく 研究 けんきゅう 的 てき 一些简单的例子包括在肢体行动的部队,在 ざい 调查空 そら 气动力学 りきがく 的 てき 鸟类 和 わ 昆虫 こんちゅう 的 てき 飞行 ,在 ざい 流体 りゅうたい 力学 りきがく 中 ちゅう 游泳 ゆうえい 的 てき 鱼 ,和 かず 运动一般 いっぱん 在 ざい 所有 しょゆう 的 てき 生命 せいめい 形式 けいしき ,从单个细胞到整 せい 个有 ゆう 机 つくえ 体 たい 。随 ずい 着 ぎ 对活组织生理 せいり 行 ぎょう 为的日 び 益 えき 了解 りょうかい ,研究 けんきゅう 人 じん 员能够推进组织工程 こうてい 领域 ,并为包括 ほうかつ 癌 がん 症 しょう 在 ざい 内的 ないてき 多 た 种病症 びょうしょう 开发出 で 改 あらため 进的治 ち 疗方法 ほう 。 [ 20]
生物 せいぶつ 力学 りきがく 也用于研究 けんきゅう 人 じん 类肌肉 にく 骨骼 こっかく 系 けい 统。这种研究 けんきゅう 利用 りよう 力 りょく 平台 ひらだい 研究 けんきゅう 人体 じんたい 地面 じめん 反作用 はんさよう 力 りょく 和 わ 红外摄像,以捕捉 ほそく 附着 ふちゃく 在 ざい 人体 じんたい 上 じょう 的 てき 标记物的 ぶってき 轨迹,以研究 けんきゅう 人体 じんたい 3D运动。研究 けんきゅう 还应用 よう 肌 はだ 电图来 らい 研究 けんきゅう 肌 はだ 肉 にく 激 げき 活 かつ ,研究 けんきゅう 肌 はだ 肉 にく 对外力 りょく 的 てき 反 はん 应和扰动。 [ 21]
生物 せいぶつ 力学 りきがく 广泛用 よう 于整形 せいけい 外科 げか 工 こう 业,以设计用于人体 じんたい 关节,牙 きば 科 か 部 ぶ 件 けん ,外部 がいぶ 固定 こてい 和 わ 其他医 い 疗目的 もくてき 的 てき 整形 せいけい 外科 げか 植 うえ 入物 いれもの 。生物 せいぶつ 摩擦 まさつ 学 がく 是 ぜ 其中非常 ひじょう 重要 じゅうよう 的 てき 一 いち 部分 ぶぶん 。它是用 よう 于整形 せいけい 外科 げか 植 うえ 入物 いれもの 的 てき 生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 的 てき 性能 せいのう 和 かず 功 いさお 能 のう 的 てき 研究 けんきゅう 。它在改善 かいぜん 设计和生 かずお 产用于医疗和临床目的 もくてき 的 てき 成功 せいこう 生物 せいぶつ 材料 ざいりょう 方面 ほうめん 发挥着 ぎ 至 いたり 关重要 じゅうよう 的 てき 作用 さよう 。一个这样的例子是组织工程软骨。 [ 6]
它还与 あずか 工程 こうてい 领域紧密相 しょう 关,因 いん 为它经常使用 しよう 传统的 てき 工程 こうてい 科学 かがく 来 らい 分析 ぶんせき 生物 せいぶつ 系 けい 统 。 牛 うし 顿力学 がく 和 わ /或 ある 材料 ざいりょう 科学 かがく 的 てき 一些简单应用可以为许多生物系统的力学提供正确的近似。应用力学 りきがく ,尤 ゆう 其是机 つくえ 械工程 ほど 学科 がっか ,如连续介 かい 质力学 がく , 机 つくえ 械分析 ぶんせき , 结构分析 ぶんせき , 运动学 がく 和 わ 动力学 がく ,在 ざい 生物 せいぶつ 力学 りきがく 研究 けんきゅう 中 ちゅう 发挥着 ぎ 重要 じゅうよう 作用 さよう 。 [ 22]
核 かく 糖 とう 体 からだ 是 ぜ 利用 りよう 蛋白 たんぱく 动力学 がく 的 てき 生物 せいぶつ 机 つくえ 器 き
通常 つうじょう ,生物 せいぶつ 系 けい 统比人造 じんぞう 系 けい 统复杂得多 た 。因 よし 此, 数学 すうがく 分析 ぶんせき 几乎应用于所有 しょゆう 生物 せいぶつ 力学 りきがく 研究 けんきゅう 中 ちゅう 。研究 けんきゅう 是 ぜ 在 ざい 假 かり 设和验证的 てき 迭代过程中 ちゅう 完成 かんせい 的 てき ,包括 ほうかつ 建 けん 模 も ,计算机 つくえ 模 も 拟 和 わ 实验测量 等 とう 几个步 ふ 骤。
Biomechatronics
生物 せいぶつ 医学 いがく 工程 こうてい
心 こころ 血管 けっかん 系 けい 统动力 りょく 学会 がっかい
进化生理学 せいりがく
法 ほう 医 い 生物 せいぶつ 力学 りきがく
国 くに 际生物 せいぶつ 力学 りきがく 学会 がっかい
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肿瘤生理学 せいりがく
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