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科学的規律としてのバイオメカニクス

08 Dec 2016

スポーツバイオメカニクス、動物の動き、人体の機械的障害について プロスポーツではどのような場所でバイオメカニクスを取りますか? 微生物運動機構の研究はどれくらい重要ですか? どのような医療上の問題が生体力学を解決することができますか?

バイオメカニクスは、生きているシステムの動きを研究する科学です。 この意味では、生命体の存在は運動と何らかの形で関係しているため、多かれ少なかれ生物学の領域を対象としています。 時には、鳥の場合のように、魚の場合には走ったり、歩いたり、水泳したりすることは明らかです。

生物力学への関心は科学として浮上して以来起きている。 そしておそらく、最初の優れた生体力学はLeonardo da Vinciでした。Leonardo da Vinciは、さまざまな生物の運動だけに費やされる膨大な量の物質を残しました。

力学の役割が明らかになっているタスクに加えて、力学が大きな役割を果たしている多くの出来事がありますが、それは明らかではありません。 このような例の1つは、水と二酸化炭素から有機物を合成することが知られている植物である。 彼らが土壌から取る水、そして、例えば、巨大なセコイアである、最も高い樹木の場合には、幹の上に大量の水を持ち上げることは非常に簡単です。この樹木の王冠の中で光合成が起こる水。 これは機械的問題であり、その性質は機械の法則を知って決定されます。

いわゆる外側の生体力学、すなわち飛行、水泳、ジョギングについては、この分野に根本的な貢献をした多くの異なる科学者がいました。 古典的な生体力学、労働運動 - ロシアの科学者、ニコライ・バーンスタイン。多くの人々にとって、「生体力学」という言葉は、スポーツ・バイオメカニクスと関連しています。 生体力学は、準備中の選手のトレーニングにおいて重要な役割を果たします。

別の動物の動き - それはまた非常に興味深い、非常に非自明な現象です。 30メートルの大きさの巨大なクジラがあることを想像するには十分である。水中で大きなスピードで移動する優れた船で、大きさと重さがあり、そのような大きな動物を泳ぐこと、その動き - どのように筋肉を働かせるか彼らは、巨大なスピードと巨大なサイズで、このような素晴らしいスピードと十分に高い効率を提供します - バイオメカニクス研究の対象です。

これらの問題を解決するには、メカニックに精通している必要があります。 英国の優れた生体力学者であるジェームズ・ライトヒル卿がこの分野で大きな貢献をしたことは間違いありません。 彼はまた、さまざまな水生動物の分類法をよく知っていて、驚異的な水泳者でした。彼らは遠くの島にいなければ、船がなければ会議自体をしばしば泳ぎました。 これは1つのスケールで、さまざまな問題があります。 また、何千キロも飛ぶ鳥の飛行も、それがどのようにエネルギーを持っているかという点では些細なことではありません。 そしてそれは非常に経済的な飛行です - また、バイオメカニクスの研究の対象です。

一方、スケールの反対側では、分子をモーター繊毛と鞭毛を犠牲にしてこれを行う単細胞生物の動きと、その運動のおかげで、かなり目立つ速度が発達しています。 それはまた、一方で興味と好奇心の対象です。 一方、男性の不妊症は、しばしば精子の移動能力の低下に関連するため、完全に実用的な用途を有する。 この研究は、さまざまなレベルで、精子の力学を研究する行動から、タンパク質が原因で引き起こされ、原因不妊症となるタンパク質の研究から始まります。

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第2ラウンドの生体力学的問題は、例えば、血流、呼吸器力学、生体力学循環の生体力学である。

これはまた非常に古い地域です - ウィリアム・ハーヴェイが17世紀の流通を発見したら、それは科学的な仕事になりました。 多くのことがLeonhard Eulerを傑出した数学者でも機械工作者でもあるだけでなく、特に彼は最初に方程式を書き、心臓から動脈床の血管までの脈波の理論を発明した脈波の理論。 仕事の最初の場所はサンクトペテルブルク科学アカデミーで、彼は生理学部を率いました。

現在のところ、これらの問題は医学に密接に関連しており、生体力学の専門家は動脈内の血液の流れを調べており、特にプラークが発生したときには様々な病状での流れの違反を研究しており、逆に動脈の膨張は動脈瘤フローはプロセス自体に影響します。 このような病気、血管や心臓で生成されたシミュレーション操作を研究し、その結果を予測し、医師がこれまたはその戦術を選択するのを助けることは、世界中で急速に発展している生体力学の主題でもありますX線断層撮影、核磁気イメージング、新しい超音波システムの登場など、新しいイメージング技術のおかげで、血管などの構造や血流をよく見ることができます。

もう一つの重要な実践的な生体力学的側面は、運動が自明ではなく、機械系が実際には重要な役割を果たしていることです - 運動、行動、相互作用は筋細胞ではなく、動きのために、および正常細胞。 これは腫瘍学に関連しています。異常に移動した細胞が悪い隣人であると感じて理解し、最も危険な腫瘍の源になります。彼らは場所を移動し、転移を起こします。 そして、この分化における細胞の挙動における機械的相互作用の役割のこのより深い側面は、その中のタンパク質が発現され、そしてそうではない - これは深刻な生物学的問題であり、現在集中的に解決されており、なぜなら、生物学者は、細胞間のそのような機械的相互作用が非常に重要であることを認識しているからである。 そして、力学の参加なしに、この方向への生体力学の動きは非常に困難です。

したがって、生体力学は複雑な科学であり、一般的には生物学のすべての問題に関連し、一方では構造を理解するのに役立ち、他方で生物学的システムは実際の医師に、機械的な障害があれば、身体の損傷が修復されます。 ジョイントプロテーゼの創造、例えば世界的なバイオメカニクスに関連する課題。

一方で、野生生物がどのようにして、そして他方では、現代医学において完全に実践的な応用をしているかを研究することは、科学である。


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