BIOMECHATRONIKA 28.10.2011

Analizę strukturalną biomechanizmów prowadzi się w celu zbadania ich możliwości ruchu zależnie od liczby członów, par kinematycznych i sposobów ich połączenia. W szczególności przedmiotem badań jest tzw. ruchliwość biomechaniczna, tzn. liczba stopni swobody jego członów ruchowych wzg. podstawy.

Człon - element struktury biomechanizmu traktowany jako ciało sztywne nieodkształcalne (jak w teorii maszyn i mechanizmów). Człon jest przystosowany do połączenia z innymi cżłonami (półpara swobodna).

Podstawa (ostoja) - człon nieruchomy lub półpara nieswobodna

Para kinematyczna - połączenie 2 półpar swobodnych

Para kinematyczna wielokrotna - połączenie o 3 lub więcej liczbie członów

Łańcuch biokinematyczny - spójny układ członów połączony ruchowo

Biomechanizm - łańcuch biokinematyczny zdolny do przekazywania ruchu kinematycznie określonego wzg. podstawy

Liczba stopni swobody - l. Niezależnych ruchów, jakie ciało jest w stanie zrealizować w postaci:

H=6-S

H - l. Stopni swobody pary,

S - l. Więzów (ograniczeń ruchowych, tzw. klasa pary)

Ruchliwość biomechaniczna - l. Stopni swobodnych członów ruchomych biomechanizmu:

w=6n-Σ i*p_i

n=k-1

k - l. wszystkich członów

p - l. par kinematycznych i-tej klasy

( Σ od i=1 do 5)

Płaszczyzny anatomiczne:

• strzałkowa (saggital),

• czołowa (frontal),

• poprzeczna (traverse).

Płaszczyzny pomocnicze:

• przednia-tylna (anterior-posterior),

• środkowa-boczna (medial-lateral),

• bliższa-dalsza (proximal-distal),

• górna-dolna (superior-interior).

Obrót (przemieszczenie kątowe):

• zginanie/prostowanie,

• przywodzenie/odwodzenie,

• obracanie do wewnątrz/na zewnątrz.

Przesunięcie (przemieszczenie liniowe):

• do przodu/do tyłu,

• do góry/do dołu,

• do środka/do boku.

Połączenia włókniste:

• więzadła,

• szwy:

• zębate,

• skośne,

• proste.

• chrząstkowe:

• chrząstkozrosty,

• spojenia.

• maziowe (stawy):

• anatomiczne proste i złożone,

• funkcjonalne proste i złożone.

Typy stawów:

• płaski (np. obojczykowy):

• zawiasowy (np. staw łokciowy):

• owalny (np. staw międzypaliczkowy):

• siodełkowaty (np. nadgarstkowo-śródręczny):

• obrotowy (np. staw kręgu szyjnego):

• kulisty (np. biodrowy):

Podział łańcuchów kinematycznych:

• otwarte,

• zamknięte.

Łańcuch biokinematyczny - stanowi układ funkcjonujący na zasadzie wzjamenych sprzężeń zwrotnych - tak w warunkach statyki, jak i przede wszystkim w warunkach dynamiki.

Jedną z podstawowych metod badania złożonych układów dynamicznych jest metoda modelowania, bazująca na analogiach polegających na podobieństwie równań opisujących różne obiekty.

Procesy zachodzące w organizmie człowieka mają złożoną dynamikę i częściej zdarza się, że parametry fizjologiczne znajdują się w stanie przejściowym, niż w stanie równowagi.

Organizm ludzki jest systemem o bardzo wielu wejściach i wyjściach, zaopatrzonym w niezwykle wydajne regulatory pozwalające na zachowanie homeostazy (zdolności organizmu ludzkiego lub zwierzęcego do zachowania stanu równowagi procesów życiowych przy zmieniających się warunkach zewnętrznych).

---