Kas ir biomehāniskā inženierija?

Lai gan formālā biomehāniskās inženierijas joma ir salīdzinoši jauna, koncepcija par inženiertehnisko principu piemērošanu bioloģijā ir pastāvējusi gadsimtiem ilgi. Sengrieķu filozofs un celmlauža zinātnieks Aristotelis pētīja dzīvnieku kustību un uzskatīja to ķermeņus kā mehāniskas sistēmas. Vairāki mūsdienu inženieri ir meklējuši dabu, lai gūtu iedvesmu un norādījumus, kā rīkoties ar fizikas likumiem. Piemēram, lidojošos kukaiņus ir pētījuši aviācijas un kosmosa inženieri, cenšoties labāk izprast lidojuma dinamiku ļoti mazos izmēros. Mūsdienās mehānikas pielietojums dzīviem organismiem ir pazīstams kā biomehānika, termins, ko bieži lieto aizvietojot ar biomehānisko inženieriju.

Biomašīnbūvi var uzskatīt par dažādu zinātnes jomu šķērsgriezumu. Biomehānikas inženierim ir jāpārzina ne tikai mehānika un tradicionālās inženierijas koncepcijas, bet arī bioloģija, anatomija un ķīmija. Šo dažādo jomu jēdzieni un paņēmieni tiek izmantoti kopā, lai labāk izprastu, kā dzīvās būtnes aug, pārvietojas un tiek galā ar ārējiem spēkiem. Piemēram, cilvēka sirds attīstību var ietekmēt cilvēka ģenētiskais kods un mehānikas spēki, kas regulē audu augšanu un kustību. Biomehānikas pētījumi ir noveduši pie evolūcijas citās zinātnes jomās, piemēram, pilotējamā kosmosa izpētē. Biomehāniskās inženierijas principi tagad parasti tiek izmantoti visās jomās, sākot no mākslīgo orgānu un audu veidošanas līdz patērētājiem ērtāku produktu izstrādei.

Tehnoloģiju attīstība ir palielinājusi gan biomehāniskās inženierijas dziļumu, gan apjomu. Kamēr Aristotelis un citi agrīnie zinātnieki varēja novērot bioloģiskās sistēmas tikai ar neapbruņotu aci, mūsdienu biomehānikas inženieris var izmantot tehnoloģiju, lai ielūkotos daudz dziļāk. Zinātnieki tagad var aplūkot, kā fizikas likumi ietekmē mikroskopiskus organismus vai pat atsevišķas šūnas. Datoru pieaugums ir palīdzējis, ļaujot izveidot sarežģītus modeļus un uzlabot bioloģisko sistēmu analīzi. Datorizētās projektēšanas (CAD) programmatūru var pat izmantot, lai izstrādātu mākslīgos orgānus, kas vairāk atbilst dabisko orgānu mehāniskajām īpašībām.

Daudzās universitātēs biomehāniskā inženierija tiek uzskatīta par biomedicīnas inženierijas apakškopu. Dažas universitātes uzskata, ka tā ir disciplīna pati par sevi. Jebkurā gadījumā mācību programma, visticamāk, būs dažādu nodaļu nodarbību kombinācija. Daudzas universitātes ļauj studentiem pielāgot savus kursa darbus, lai koncentrētos uz noteiktu interešu jomu. Karjeras iespējas ir ārkārtīgi dažādas; tos var atrast tādās jomās kā ortopēdija, kinezioloģija, protezēšana, sportiskais sniegums, medicīnisko ierīču dizains, rehabilitācija un pat konsultāciju un pētniecības darbi rūpniecības, juridiskās un medicīnas jomās.