Detail předmětu
Biomechanické systémy
FSI-ZBS Ak. rok: 2022/2023 Zimní semestr
Předmět poskytuje teoretické a praktické znalosti týkající se návrhu a funkce vybraných biomechanických a biotribologických systémů. Pozornost je kladena zejména na pochopení interakce mechaniky, tribologie a biologie. Výuka probíhá s důrazem na pochopení širšího kontextu propojení inženýrských a biologických disciplín. Předmět navazuje na předměty základního studia z oblasti pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a materiálových věd. Výuka probíhá ve spolupráci s Ortopedickou klinikou Fakultní nemocnice Olomouc a Fakultou strojní ČVUT v Praze.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Znalost základních principů biologických systémů. Pochopení interakce techniky a biologie. Schopnost aplikovat znalosti z oblasti mechaniky a tribologie při návrhu a řešení vybraných biomechanických a biotribologických systémů. Schopnost při návrhu zohlednit podstatné vlivy biologického prostředí na funkci systému.
Prerekvizity
Znalosti z pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a materiálových věd na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Přednášky, cvičení, laboratoře, samostudium.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky získání zápočtu: – odevzdání semestrální práce analýzy vybraného biomechanického systému (max. 60 bodů).
Podmínky získání zkoušky: – úspěšné absolvování individuální rozpravy nad tématikou související se semestrálním projektem (max. 40 bodů).
Celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
Učební cíle
Absolventi budou schopni porozumět vzájemnému vztahu mechaniky, tribologie a vybraných biologických systémů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Přednášky: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Povolují se maximálně dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-KSI-P: Konstrukční inženýrství, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
16 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
– Úvod do předmětu, biomechanických systémů a biotribologie.
- Svalově-kosterní soustava lidí – anatomie, materiálové vlastnosti, motorika, kinematika, zatížení.
- Biomechanika člověka I. – historie a podstata biomechaniky, biomechanika pohybu.
- Biomechanika člověka II. – materiály a biomechanika tkání.
- Implantáty a implantologie – konstrukce, materiály, výroba, použití.
- Biotribologie kloubních implantátů – kyčelní a kolenní náhrady.
- Biotribologie poddajných kontaktů – tribologický úvod, chrupavka, oko, fascie.
- Konstruování biomechanických systémů – case study konstrukce implantátu.
Laboratorní cvičení
12 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
– Biotribologická analýza TEP kyčle – experimentální analýza součinitele tření.
- Biotribologická analýza TEP kyčle – experimentální analýza mazacího filmu.
Cvičení s počítačovou podporou
20 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
– Zadání semestrálního projektu, analýza zadání.
- Uvolnění dolní končetiny člověka.
- Analýza zatížení kyčelního kloubu.
- Deformačně-napěťová analýza femorální komponenty TEP kyčle pomocí MKP.
- Kontaktní analýza styku hlavice a jamky TEP kyčle pomocí MKP.
- Biotribologická analýza tření a mazání TEP kyčle – analytický výpočet třecího momentu, predikce tloušťky mazacího filmu a parametru mazání.