Was ist Biomechanik?
Der Biomaschinenbau ist ein interdisziplinäres Wissenschaftsgebiet, das die Regeln und Prinzipien des Maschinenbaus auf biologische Systeme anwendet. Es kombiniert Elemente vieler Disziplinen, einschließlich Biologie, Ingenieurwesen, Physik, Chemie und Mathematik, um besser zu verstehen, wie physikalische Kräfte lebende Organismen beeinflussen. Ein Biomechaniker kann Arbeit im medizinischen, wissenschaftlichen oder industriellen Bereich finden. Es wird manchmal als Teilmenge der biomedizinischen Technik angesehen.
Während das formale Gebiet des Biomaschinenbaus noch relativ neu ist, gibt es seit Jahrhunderten das Konzept, technische Prinzipien auf die Biologie anzuwenden. Der altgriechische Philosoph und Pionier Aristoteles untersuchte die Bewegung von Tieren und betrachtete ihre Körper als mechanische Systeme. Mehr zeitgenössische Ingenieure haben sich bei der Auseinandersetzung mit den Gesetzen der Physik an die Natur gehalten, um Inspiration und Anleitung zu erhalten. Beispielsweise wurden Fluginsekten von Luft- und Raumfahrtingenieuren untersucht, um die Flugdynamik bei sehr kleinen Größen besser zu verstehen. Heutzutage ist die Anwendung der Mechanik auf lebende Organismen als Biomechanik bekannt, ein Begriff, der häufig synonym mit der Biomechanik verwendet wird.
Der Biomaschinenbau kann als Querschnitt verschiedener Wissenschaftsbereiche betrachtet werden. Ein Biomechaniker muss sich nicht nur mit Mechanik und traditionellen Ingenieurkonzepten auskennen, sondern auch mit Biologie, Anatomie und Chemie. Die Konzepte und Techniken dieser verschiedenen Bereiche werden zusammen verwendet, um besser zu verstehen, wie Lebewesen wachsen, sich bewegen und mit äußeren Kräften umgehen. Die Entwicklung eines menschlichen Herzens kann beispielsweise durch den genetischen Code des Menschen und durch die Kräfte der Mechanik beeinflusst werden, die das Wachstum und die Bewegung des Gewebes steuern. Die Forschung auf dem Gebiet der Biomechanik hat zu Entwicklungen in anderen Bereichen der Wissenschaft wie der Erforschung des bemannten Weltraums geführt. Die Prinzipien des Biomaschinenbaus finden heute in der Regel Anwendung, angefangen beim Aufbau künstlicher Organe und Gewebe bis hin zur Gestaltung von Produkten, die für den Verbraucher komfortabler sind.
Die technologische Entwicklung hat sowohl die Tiefe als auch den Umfang des Biomaschinenbaus vergrößert. Während Aristoteles und andere frühe Wissenschaftler biologische Systeme nur mit bloßem Auge beobachten konnten, kann der moderne Biomechaniker mit Technologie viel tiefer blicken. Wissenschaftler können nun untersuchen, wie sich die Gesetze der Physik auf mikroskopische Organismen oder sogar einzelne Zellen auswirken. Der Aufstieg der Computer hat geholfen, indem die Erstellung komplexer Modelle und die erweiterte Analyse biologischer Systeme ermöglicht wurden. Mit CAD-Software (Computer Assisted Design) können sogar künstliche Organe entworfen werden, die den mechanischen Eigenschaften natürlicher Organe besser entsprechen.
Biomechanical Engineering wird an vielen Universitäten als Teil der biomedizinischen Technik angesehen. Einige Universitäten betrachten es als eigenständige Disziplin. In beiden Fällen dürfte der Lehrplan eine Mischung aus Klassen aus verschiedenen Abteilungen sein. An vielen Universitäten können Studenten ihre Lehrveranstaltungen so anpassen, dass sie sich auf ein bestimmtes Interessensgebiet konzentrieren. Die Karrieremöglichkeiten sind äußerst vielfältig. Sie finden sich in Bereichen wie Orthopädie, Kinesiologie, Prothetik, sportliche Leistung, Medizinproduktedesign, Rehabilitation und sogar in Beratungs- und Forschungsjobs für Industrie-, Rechts- und Medizinbereiche.