Detail předmětu
Biomechanické systémy
FSI-ZBS Ak. rok: 2024/2025 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, Fakultou strojní ČVUT v Praze, Vysokou školou polytechnickou v Jihlavě a medicínským klastrem CZECHIMPLANT.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Znalosti z pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a materiálových věd na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky získání zápočtu: odevzdání semestrálního projektu analýzy vybraného biomechanického systému ve formě pěti reportů (max. 60 bodů).
Podmínky získání zkoušky: úspěšné absolvování individuální rozpravy nad tématikou související s přednáškami (max. 40 bodů).
Celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
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.
Jazyk výuky
čeština
Cíl
Absolventi budou schopni porozumět vzájemnému vztahu mechaniky, tribologie a vybraných biologických systémů.
Znalost základních principů biologických systémů. Pochopení interakce inženýrství 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.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-KSI-P: Konstrukční inženýrství, magisterský navazující
obor ---: bez specializace, 5 kredity, povinný
Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
obor CZS: Předměty zimního semestru, 5 kredity, volitelný
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.