生物力
A. 生物力学的中国研究
中国的生物力学研究,有相当一部分与中国传统医学结合。因而在骨骼力版学、脉搏波、权无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。
进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点,进而测定组织或材料的力学性质,确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。对于上述边界问题的解,需用生理实验去验证。若有必要,还需另立数学模型求解,以期理论与实验相一致。
其次作为实验对象的生物材料,有在体和离体之分。在体生物材料一般处于受力状态(如血管、肌肉),一旦游离出来,则处于自由状态,即非生理状态(如血管、肌肉一旦游离,当即明显收缩变短)。两种状态材料的实验结果差异较大。
B. 生物力学的应用前景
生物力学发展前景非常好。
因为现在对于这种生物科技的需求量越来越大,而且市场也很广泛,所以就业是很好的。
C. 力学生物学的概述
上世纪90年代中期年以来,随着科学技术的进步,生物力学研究也逐渐深入到细胞分子层次,形成了新的学科分支领域-力学生物学(mechanobiology)。
力学生物学是探讨力学环境(刺激)对生物体健康、疾病或损伤的影响,研究生物体的力学信号感受和响应机制(如图所示),阐明机体的力学过程与生物学过程如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系,从而发展有疗效的或有诊断意义的新技术,促进生物医学基础与临床研究的发展,促进人类健康。
图示细胞黏附于细胞外基质,细胞的力学感受器感受力学刺激,细胞的受体与化学的配体结合,力学及化学的信号经信号转导及一系列信号通路导致细胞的基因和蛋白质表达,进而调控细胞的形态与功能(引自:Chien, 2007)。
1998年在日本札幌的第三届世界生物力学大会上设置了“力学生物学”分会场。2002年国际著名学术出版社Spriger创刊了“Biomechanics and Modeling in Mechanobiology”,首次将“力学生物学”用作了学术期刊的名称。2005年在上海举办了主题为“力学生物学与医学工程” 的 “东方科技论坛”(上海市人民政府、中国科学院和中国工程院主办)。2009年在北京举办了“心血管力学生物学前沿问题”的中国科协论坛。力学生物学研究在我国方兴未艾,有很好的基础和发展前景。当前,医学一方面不断向微观领域深入,从分子水平探索疾病发生和防治规律;另一方面不断向宏观扩展,从生物医学模式向生物-心理-社会医学模式转变,从治疗模式向预防保健、群体和主动参与模式转变。力学生物学研究要紧密配合(适应)这些转变,研究解决其中的关键科学问题,在医疗改革“战略前移、重心下移” 、“个体化治疗” 和 “治未病” 方面有所作为。要将力学生物学研究与生物医学基础研究有机结合,体现学科交叉和综合,深化生物力学学科前沿-力学生物学研究的内涵。强调力学生物学研究在解决关键科学问题,明确力学因素在疾病发生发展中的作用,在科学发现上有所成就的同时,要致力于发展相关的新技术方法,紧密联系临床防治提出具有力学生物学特色的新思路,在技术发明上有所作为,为人类健康事业做出应有的贡献。
D. 生物力学的说明
生物力学的研究要同时从力学和组织学、生理学、医学等两大方面进行研究,即将宏观力学性质和微观组织结构联系起来,因而要求多学科的联合研究或研究人员具有多学科的知识。 ▪解剖学 ▪天体生物学 ▪生物化学 ▪生物地理学 ▪生物力学 ▪生物物理学 ▪生物统计学 ▪植物学 ▪细胞生物学 ▪细胞微生物学 ▪时间生物学 ▪保护生物学 ▪发育生物学 ▪生态学 ▪流行病学 ▪表观遗传学 ▪进化生物学 ▪遗传学 ▪基因组学 ▪组织学 ▪人体生物学 ▪免疫学 ▪海洋生物学 ▪生物数学 ▪微生物学 ▪分子生物学 ▪真菌学 ▪神经科学 ▪营养学 ▪生命起源 ▪古生物学 ▪寄生虫学 ▪病理学 ▪药理学 ▪生理学 ▪量子生物学 ▪系统生物学 ▪生物分类学 ▪毒理学 ▪动物学 力学 经典力学分支学科
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
分支学科
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
▪静力学▪动力学▪运动学▪工程力学▪天体力学
▪连续介质力学▪统计力学▪牛顿力学▪分析力学▪结构力学
▪生物力学▪材料力学▪地质力学▪土力学
重要理论
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理
重要理论
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理
▪牛顿运动定律▪虎克定律▪万有引力定律▪简谐振动▪达朗伯原理
▪欧拉方程▪哈密顿原理▪拉格朗日方程▪最小作用量原理 量子力学衍生学科
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
衍生学科
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
▪原子物理学▪固体物理学▪核物理学▪粒子物理学
重要理论
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
重要理论
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
▪泡利不相容原理▪埃伦费斯特定理▪态叠加原理▪不确定性原理▪量子隧穿效应
▪黑体辐射▪原子结构▪光电效应▪波粒二象性
E. 有谁要生物力学的教材吗
在科学的发展过复程中,制生物学和力学相互促进和发展着。哈维在1615年根据流体力学中的连续性原理,按逻辑推断了血液循环的存在,并由马尔皮基于1661年发现蛙肺微血管而得到证实;材料力学中著名的扬氏模量是扬为建立声带发音的弹性力学理论而提出的;流体力学中描述直圆管层流运动的泊松定理,其实验基础是狗主动脉血压的测量;黑尔斯测量了马的动脉血压,为寻求血压和失血的关系,在血液流动中引进了外周阻力的概念,同时指出该阻力主要来自组织中的微血管;弗兰克提出了心脏的流体力学理论;施塔林提出了物质透过膜的传输定律;克罗格由于对微循环力学的贡献,希尔由于肌肉力学的贡献而先后(1920,1922)获诺贝尔生理学或医学奖。到了20世纪60年代,生物力学成为一门完整、独立的学科。
F. 什么是身边的生物力学大家
在我的身边有许许多多的生物,它们不但是人类赖以生存的重要物质基础,也是我们的朋友。正是因为了有了它们,我们的生活才变得如此多姿多彩。生机盎然的绿色植物可以美化环境,使人心旷神怡;可爱的小动物使得世界更加绚烂,为人们的生活提供了许许多多的点缀。
其实,这些生物带给人类的远远不止这些。几乎所有的生物都是智慧大师,它们各具神通,使得各自都成为了世界上独一无二的生命。单就力学而言,生物界的力学大师就不少,开在篱笆上的牵牛花、憨态可掬的小猫、善于织网的蜘蛛等都是著名的力学大师。在它们的启发下,人类不但探索,并掌握了更多的科学知识。
走近我们身边的这些生物力学大师,了解它们运用力学的独特手段,对激发我们学习力学的兴趣,提高创新能力都有很大的帮助。
G. 三种基本的咀嚼生物力是什么
人力是一个复杂的系统,如果仅仅说人与其他物体接触时产生的力,那就是电磁力。
H. 生物力是什么
生物力是意念
I. 生物力学的研究现状
60年代初,一批工程科学家同生理学家合作,对生物学、生理学和医学的有关问题,用工程的观点和方法,进行了较为深入的研究。其中有些课题的研究逐渐发展成为生物力学的分支学科,如以研究生物材料的力学性能为主要内容的生物流变学。它一般将生物材料分为体液、硬组织和软组织,肌肉则属较为特殊的一类。体液中以血液为研究的重点,主要研究血液的粘性和影响粘性的因素(如管径、有形成分和红细胞)以及流动中红细胞在管系支管中的比积分配问题,红细胞本身的力学性质,红细胞之间的相互作用,红细胞与管壁的作用等。对于软组织,则以研究它的流变性质,建立本构关系为主,因为本构关系不单是进一步分析它的力学问题的基础,而且具有临床意义。对于硬组织,除了研究它的流变性质外,对骨骼的消长与应力的关系也进行了大量研究。
各个系统,特别是循环系统和呼吸系统的动力学问题,是人们长期研究的对象。循环幕统动力学主要研究血液在心脏、动脉、微血管床、静脉中流动以及心脏、心瓣的力学问题。一方面研究其管系中的流动,另一方面则着重分析局部的流态,如在管弯、管叉、驻点处的流态,这是因为动脉粥样化的形成和恶化被认为与局部流态有关。呼吸系统动力学主要研究在呼吸过程中气道内气体的流动和肺循环中血液的流动,以及气血间气体的交换。
所有这些工作,包括生物材料的流变性质和动力学的研究,不仅有助于对人体生理滴理过程的了解,而且还能为人工脏器的设计和制造提供科学依据。生物力学还研究植物体液的输运(见植物体内的流动)。
环境对生理的影响也是生物力学的一个研究内容。众所周知,氧对生物体的发育有很大影响,在缺氧环境下生物体发育较慢,在富氧环境下发育较快。即使在短期内,环境的影响也是明显的。实验表明:在含10%的氧气、压力为一个大气压(1大气压=101 325帕)的环境中的幼鼠,即使只生活24小时,在直径为15~30微米的肺小动脉壁下,也会出现大量的纤维细胞。若延续4~7天,纤维细胞则会过渡为典型的平滑肌细胞,这无疑会影响肺循环中血液的流动。又如处于高加速度状态中的人,其血液的惯性会有明显的改变,悬垂器官会偏离原位,从而改变体内血液的流动状态。
在设计水中航行的工具时,经常需要考虑最佳外形。最佳推进方式和最佳操纵方式。由于自然选择,具有这些优点的永生物较易生存下来洇此,研究某些水生物的运动可以得到一些值得借鉴的知识。例如,海豚是一种较高级的动物,它具有高效率的推进机制和很好的外形,特别是它的皮肤,分为两层,其间充满了弹性纤维和脂肪组织,具有特殊的减阻特性,在高速游动时能够保持层流边界层状态,这是因为它的皮肤对边界层中压力梯度变化十分敏感,能作适当的弹性变形以降低逆压梯度,因而在高速游动时,表皮能产生波状运动以抑制湍流的出现。又如纤毛虫的运动是通过纤毛的特殊运动实现的,在人的呼吸道内也保持有这种低级生物的运动方式,即利用纤毛排除呼吸道内的某些异物。总之,研究大自然中生物运动的意义是很明显的。
J. 运动生物力学
《运动生物力学》是根据全国体育院校教材建设规划的要求并结合教学的实际需要,在总结及参考国内外教材的基础上编写而成。