生医工程研究领域1PPT.ppt

;什么是生物力学？;伽利略?卡里勒（1564-1642） 曾是医学专业学生，用单摆度量人的心率;Robert Boyle（1627-1691） 研究了肺，阐述了水中的气体与鱼类呼吸的关系;S. Hales 测量了马的动脉血压和动脉血管的膨胀特性。 提出了血液流动的外周阻力的概念。 ;E . H . Starling 通过毛细血管壁的水分的输运，提出了著名的Starhng 定律 。 ;本世纪60年代： 冯元桢、钱煦、B．M．Zweifach、S． S． Sobin、 J．Lighthill、R．Skalak和毛昭宪等;;分类I：;分类II：; 一、以人(高等哺乳动物)的生命运动为核心的生物力学 背景和目标：医学、生物医学工程、体育、人一机工效等。 二、绿色植物生物力学 背景和目标：农业及农业工程，生存环境工程等 三、生物技术和生物化学工程中的流体力学问题 背景和目标：从实验室(生物技术)到产业(生物化学工程)的模化、放大，生物反应器的设计和运行的优化．高效的分离、纯化技术、生物处理过程的自动控制和在线检测，空间制药等等 四、动物的运动 背景和目标：仿生工程技术，生物学中一些理论问题的定量分析等等。 ;活组织的力学性质——生物流变学 骨和软骨； 软组织(韧带、腰、皮肤、血管等等)； 肌肉力学(骨胳肌、心肌、平滑肌)； 血液流变学(全血、血浆、血细胞、凝血血栓形成等） 血液微流变学； 临床血液流变学； 体液的粘弹性(关节滑液、粘液等等)； 人工代用材料。;器官力学 器官、组织的功能、应力和生长 骨重建； 零应力状态和残余应力； 肺力学； 心脏力学； 人工心瓣； 左心辅助泵； 颅脑一脊柱力学 运动关节力学； 人工关节； 假肢； 感觉器官力学； 耳蜗力学。;循环动力学 大血管流体力学； 微循环力学； 毛细血管一组织间质的物质输运 淋巴流动 组织间质液的流动； 左心室一动脉血液相互作用； 肺血流， 冠脉血流动力学； 肾脏内部的血循环； 肝血流； 脑血流。;呼吸力学 上呼吸道流体力学； 气管树内气流的阻力及其分布 末梢支气管内的对流一扩散； 气血交换； 高频、低潮气量呼吸术。;运动生物力学 体育运动生物力学 人—机一环境系统生物力学 职业生物力学 人一机工效学 细胞力学 细胞膜的力学性质 原生质流动 应力对细胞形态、生长、功能的影响 创伤力学 器官的组织冲击损伤的机理和耐限 软组织的创伤和愈合 骨折及其愈合; ·生物反应器内的流动、传质和传热； ·应力对细胞、微生物生长和功能的影响； ·生物制品分离过程中的流体力学问题； ·流动应力对生物大分子结构和功能的影响。;生物组织: 硬组织(骨、牙等)、软组织、体液 活性的复合材料： 一、它们是有生命的。 二、肌肉和含有肌细胞的活组织不仅能够承载(被动地)，还能够直接将化学能转化为机械能而能动地作功； 三、生物组织保持其构造完整且生理功能正常的条件是相当苛刻的。因而活组织力学实验对环境条件的控制是相当严格的。; 骨的力学性质;;;生物材料： 研究用以治疗或替换机体内的组织、器官或增强其功能的材料，以及这些材料与生物体之间的相互作用的学科。 生物材料是与人体组织、体液或血液相接触或作用 而对人体无毒、无副作用、不凝血、不溶血，不引起人体细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应的特殊功能材料。 主要分为医用合成或天然高分子材料、医用金属材料、医学陶瓷，医用复合材料等类。;研究开发领域：高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、钛及钛合金、生物活性缓释及描靶药物载体材料、生物粘合剂、可吸收性生物材料、甲壳素及其衍生物的医学应用等。 基本要求： 1.对生物体无害（生物性能）； 2.有一定机械强度（机械性能）； 3.有一定使用寿命（耐生物老化性能）。;纳米碳材料的应用，使碳质人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱的强度、硬度、韧度等多方面性能显著提高。 利用纳米碳材料的高效吸附性，可将它用于血液的净化，清除某些特定的病毒或成分。;生物系统建模与仿真 生物系统建模:对生物的细胞、器官和整体各个层次的行为、参数及其关系建立数学模型的工作，最终希望用数学的形式表达出来。建模的目的是更好地了解生物系统的行为及规律，为生物控制奠定基础。 生物系统的仿真:用电子计算机求解生物系统的数学模型以分析和预测各种条件下生物系统运行机制和状态的工作。;生物体是十分复杂的系统。 生物系统建模与仿真可以将生物系统简化为数学模型并对此模型进行计算机分析，从而代替实际的复杂、长期、昂贵及至无法实现的实验，大大提高研究效率和定量性，并可研究人为施加