Detail předmětu

Biomechanické systémy

FSI-ZBSAk. rok: 2021/2022

Předmět poskytuje teoretické a praktické znalosti týkající se návrhu a funkce vybraných biomechanických a biotribologických systémů. Pozornost je kladena zejména na pochopení interakce mechaniky, tribologie a biologie. Výuka probíhá s důrazem na pochopení širšího kontextu propojení inženýrských a biologických disciplín. Předmět navazuje na předměty základního studia z oblasti pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a materiálových věd. Výuka probíhá ve spolupráci s Ortopedickou klinikou Fakultní nemocnice Olomouc a Fakultou strojní ČVUT.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Znalost základních principů biologických systémů. Pochopení interakce techniky a biologie. Schopnost aplikovat znalosti z oblasti mechaniky a tribologie při návrhu a řešení vybraných biomechanických a biotribologických systémů. Schopnost při návrhu zohlednit podstatné vlivy biologického prostředí na funkci systému.

Prerekvizity

Znalosti z pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a materiálových věd na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky, cvičení, laboratoře, samostudium.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky získání zápočtu: - odevzdání semestrální práce analýzy vybraného biomechanického systému (max. 60 bodů).
Podmínky získání zkoušky: - úspěšné absolvování individuální rozpravy nad tématikou související se semestrálním projektem (max. 40 bodů), - celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.

Učební cíle

Absolventi budou schopni porozumět vzájemnému vztahu mechaniky, tribologie a vybraných biologických systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přednášky: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Povolují se maximálně dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

Základní literatura

HALL, S. Basic Biomechanics 8th edition. McGraw-Hill Education, 2018. ISBN10 1259913872. (EN)
ČIHÁK, R. Anatomie 1 – 3. vydání. Grada, 2011. ISBN 9788024738178. (CS)
BRONZINO, J.D., D.R. PETERSON. Biomedical Engineering Fundamentals 2nd edition, CRC Press, 2018. ISBN 9781138748071 (EN)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-KSI-P magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

- Úvod do předmětu, biomechanických systémů a biotribologie.
- Svalově-kosterní soustava lidí – anatomie, materiálové vlastnosti, motorika, kinematika, zatížení.
- Biomechanika člověka I. – historie a podstata biomechaniky, biomechanika pohybu.
- Biomechanika člověka II. – materiály a biomechanika tkání.
- Implantáty a implantologie – konstrukce, materiály, výroba, použití.
- Biotribologie kloubních implantátů – kyčelní a kolenní náhrady.
- Biotribologie poddajných kontaktů – tribologický úvod, chrupavka, oko, fascie.
- Konstruování biomechanických systémů – case study konstrukce implantátu.

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

- Biotribologická analýza TEP kyčle – experimentální analýza součinitele tření.
- Biotribologická analýza TEP kyčle – experimentální analýza mazacího filmu.

Cvičení s počítačovou podporou

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

- Zadání semestrálního projektu, analýza zadání.
- Uvolnění dolní končetiny člověka.
- Analýza zatížení kyčelního kloubu.
- Deformačně-napěťová analýza femorální komponenty TEP kyčle pomocí MKP.
- Kontaktní analýza styku hlavice a jamky TEP kyčle pomocí MKP.
- Biotribologická analýza tření a mazání TEP kyčle – analytický výpočet třecího momentu, predikce tloušťky mazacího filmu a parametru mazání.

eLearning