1. Zdefiniować pojęcie biomechatronika

Biomechatronika – jest to nauka interdyscyplinarna. Zajmuje się rozwojem i udoskonalaniem systemów technicznych

przez stosowanie zasad biologicznych i medycznych w naukach inżynierskich. Obejmuje aspekty biologi, mechaniki i elektroniki.

2. Kierunki rozwoju biomechatroniki.

- inżynieria genetyczna i inne biotechnologie

- ewolucja świata nieorganicznego związana z szerokim wprowadzeniem nowych generacji tzw. „smart materials”

- dalszy postęp w technologiach informatycznych telekomunikacyjnych i elektronice

- dyscypliny naukowe, które będą maiły zadanie czy wpływ na przemiany technologiecnze

- biologia, biotechnologia

- informatyka technologia informatyczna

- mechanika nanotechnologia

3. Obszary wspomagania niepełnosprawnych przez biomechatronikę

inteligentne środowisko, urządzenia osobiste, układy implantowane

4. Omówić proces modelowania
5. Omówić strukturę biomechanizmu na przykładzie

Moment sił mięśniowych w stawie - efekt działania mięśnia na stawy wywołany jest poprzez siłę lub napięcie mięśnia lub ramie działania siły

Linia działania siły mięśnia – linia łącząca środki przyczepów mięśniowych zazwyczaj jest krzywoliniowy przebieg linii działania siły mięśnia

Punkt przyczepu mięśnia – punkt stanowiący środek pola przyczepu ścięgna mięśniowego

Składowa obrotowa – składowa prostopadła do linii łączy oś obrotu z punktem przyczepu mięśnia

Składowa stawowa – składowa leżąca na linii łączącej środek przyczepu z osia obrotu w stawie. Moment tej siły względem stawu jest równy 0.

Hipomochlion – element łączno-tkankowy, który powoduje zwiększenie kata działania mięśnia

6. Sposoby określania parametrów geometrycznych i masowych łańcuchów biokinematycznych

- metoda analizy geometrycznej na zwłokach

Parametry:

- długość włókien mięśniowych (część aktywna mięśnia)

- długość ścięgna początkowego i końcowego (część pasywna)

- odległość punktu przyczepu mięśnia od osi obrotu (w celu określenia punkty przyłożenia siły)

- powierzchnia przekroju fizjologicznego (wielkość proporcjonalna do siły mięśnia)

- kąt nachylenia włókien w stosunku do osi podłużnej mięśnia

7. Sposoby wyznaczania i pomiarów momentów sił mięśniowych

- metody doświadczalne, metody kliniczne, badania subiektywne, modelowanie i symulacja komputerowa

8. Od czego zależy siła mięśnia i rodzaje czynności dynamicznej mięśnia

Siła mięśnia:

-przekrój fizjologiczny, jego aktualna długość, częstotliwość pobudzenia, czas od pierwszego pobudzenia, prędkość skurczu

Czynność dynamiczna mięśnia:

O czynności dynamicznej mówimy wtedy gdy pobudzany mięsień zmienia swoją długość. Mamy dwa rodzaje czynności dynamicznej mięśnia: koncentryczną i ekscentryczną. Gdy suma momentów sił mięśniowych jest większa od przeciwnie skierowanej sumy momentów sił zewnętrznych i mięsień pokonując opór zewnętrzny skraca się to nazywamy to czynnością koncentryczną. Gdy suma momentów sił mięśniowych w stawie jest mniejsza od przeciwnie

skierowanej sumy momentów sił zewnętrznych to mięsień ustępując przed siłą zewnętrzną jest rozciągany czynność taką nazywamy ekscentryczną.

9. Zdefiniować pojęcie jednostkowej charakterystyki statycznej mięśnia.

10. Zadania badawcze dynamiki kończyn dolnych i górnych

- opracowanie kinematycznych i dynamicznych zależności występujących podczas wykonywania czynności ruchu

- określenie obciążeń występujących podczas ruchu

11. Teoretyczne i techniczne podstawy elektromografii

Badanie elektromiograficzne opiera się na rejestracji czynności elektrycznej mięśni. Czynność ta związana jest ze zdolnością przenikania jonów sodu i potasu przez błonę komórki. Wskutek nierównomiernego rozmieszczenia jonów sodu i potasu w obrębie komórki mięśniowej - dochodzi do polaryzacji ładunku elektrycznego wnętrza komórki w stosunku do błony komórkowej. Potencjał polaryzacji, wynoszący w spoczynku około 80 mV, ulega zmianom w zależności od stanu czynnościowego mięśnia. Przy pomocy elektromiografów z użyciem elektrod igłowych rejestrowane są zmienne bioprądy z mięśni w spoczynku i podczas wysiłku.

12. Czemu służy elektromiografia

Elektromiografia jest jednym z podstawowych badań w rozpoznawaniu chorób mięśni i nerwów obwodowych. Badanie to pozwala ustalić lokalizację i charakter zmian patologicznych w mięśniach, oraz ocenić dynamikę procesu chorobowego.

13. Omówić związek między zjawiskami elektrycznymi w mięśniu a zjawiskami mechanicznymi

Przepływ prądu elektrycznego w mięśniu powoduje powoduje skurcze tego mięśnia. Przepływ prądu elektrycznego może spowodować również uszkodzenia mięśni. W wyniku gwałtownych skurczów może nastąpić przerwanie włókien mięśni a więc mechaniczne zerwanie mięśni. Mogą wystąpić również zmiany w strukturze włókien mięśniowych, a

także uszkodzeń kości.

14. Omówić zagadnienie stymulacji mięśni

Fizykoterpia - jedna z form fizjoterapii i część medycyny fizykalnej, w której na organizm oddziałuje się rozmaitymi

bodźcami fizycznymi, pobieranymi z natury (Słońce, borowina) lub wytwarzanymi specjalnymi urządzeniami

(krioterapia, prądy różnego rodzaju).

17. Sterowanie ruchem kończyn ludzkich przez stymulację mięśni

Elektrostymulacja - zabieg elektroleczniczy mający na celu wywołanie reakcji motorycznej mięśnia lub grupy mięśni. Efekt ten może być osiągnięty dzięki dostatecznie szybkiej zmianie natężenia prądu zarówno stałego jak i zmiennego o różnej częstotliwości, szerokości oraz kształcie impulsu.Typowym wskazaniem do elektrostymulacji są zaniki mięśniowe po unieruchomieniu stawów.

18. Rodzaje przedmiotów ortopedycznych wspomagających rehabilitację

- Pomoce techniczne w pionizacji i nauce chodu (np. stoły pionizujące)

- Pomoce techniczne w czynnym, samodzielnym chodzie (kule, laski)

- Pomoce techniczne w zastępstwie utracone funkcji ruchowej (motorycznej) (ortezy)

- Pomoce techniczne w zastępstwie utraconego łańcucha biokinematycznego i utraconej funkcji ruchowej (protezy)

- Pomoce techniczne umożliwiające lokomocję bierną (nosze, wózki inwalidzkie)

19. Pojęcia

- Orteza (od ortopedyczna proteza) - aparat ortopedyczny stabilizujący stawy zastępujący gips. Jego głównym zadaniem jest usztywnienie stawów kończyn, które uległy urazom np. skręcenia, zwichnięcia lub zerwania więzadeł. Ze względu na rodzaje leczonych obrażeń ortezy podzielić można na sztywne, półsztywne (półelastyczne) i miękkie (elastyczne).

- Proteza - sztuczne uzupełnienie (aparat, przyrząd) brakującej części ciała lub narządu. Najczęściej w użyciu znajdują się protezy stomatologiczne, ortopedyczne, rzadziej kosmetyczne, służące celom estetycznym (sztuczna gałka oczna, małżowina uszna, pierś, sztuczny nos).

- Implant - to ciało obce wszczepiane do organizmu w celu odtworzenia naturalnej funkcji lub estetyki uszkodzonego organu. Najczęściej stosowane są implanty zastępujące tkanki twarde.

Szeroko stosowane są implanty zastępujące kość lub stawy. W ortopedii dość częste są operacje wszczepienia endoprotezy stawu biodrowego. Nieco rzadziej są stosowane endoprotezy dla innych stawów, np. endoproteza stawu kolanowego.

- Sprzęt pomocniczy - wyroby specjalnie wykonane w celu rehabilitacji, które dzięki swojej funkcji użytkowej mają w maksymalnym stopniu przywrócić osobie niepełnosprawnej zdolność do samodzielnego życia i pracy

20. Rodzaje technologii wykonywania protez

-mechaniczna, elektromechaniczna; hybrydowa; bioelektryczna; kosmetyczna.

21. Zasada działania protezy bioelektrycznej

proteza bioelektryczna bazuje na elektrodach reagujących na skurcz. Elektrody te podłączone są do mięśni kikuta, np. mięśni przedramienia w przypadku protezy dłoni. Posługiwanie się protezą wymaga długotrwałych ćwiczeń, ale i tak często nie da się np. jednocześnie po coś sięgnąć i obrócić tej rzeczy - trzeba przejść przez kolejne sekwencje skurczów mięśni.

23. Elementy składowe protezy kończyny górnej

- lej kikutowy, lej zewnętrzny ramienia, mechanizm stawu łokciowego, lej zewnętrzny przedramienia, ręka protezowa, łącznik nadgarstkowy

26. Różnice pomiędzy biomanipulatorem a bioprotezą

biomanipulator jest to urządzenie techniczne przeznaczone do wykonywania niektórych funkcji ruchowych kończyn górnych człowieka przy wykorzystaniu potencjałów mioelektrycznych jako źródła sterowania. W szczególnym przypadku jeżeli b. służy do częściowej restytucji utraconych funkcji kończyny człowieka, nazywa się bioprotezą.