วิศวกรรมชีวกลคืออะไร?

วิศวกรรมชีวกลศาสตร์เป็นศาสตร์สหวิทยาการที่ใช้กฎและหลักการของวิศวกรรมเครื่องกลกับระบบชีวภาพ มันรวมองค์ประกอบของสาขาวิชามากมายรวมถึงชีววิทยา, วิศวกรรม, ฟิสิกส์, เคมีและคณิตศาสตร์เพื่อให้เข้าใจถึงแรงทางกายภาพที่มีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิต วิศวกรชีวกลศาสตร์อาจหางานในภาคการแพทย์วิทยาศาสตร์หรืออุตสาหกรรม บางครั้งก็ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมชีวการแพทย์

ในขณะที่ภาคสนามที่เป็นทางการของวิศวกรรมชีวกลศาสตร์นั้นค่อนข้างใหม่แนวคิดของการประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมกับชีววิทยานั้นมีมานานหลายศตวรรษ นักปรัชญากรีกโบราณและนักวิทยาศาสตร์ผู้บุกเบิก Aristotle ศึกษาการเคลื่อนไหวของสัตว์และมาดูร่างกายของพวกเขาเป็นระบบกลไก วิศวกรร่วมสมัยได้มองหาธรรมชาติเพื่อหาแรงบันดาลใจและแนวทางในการจัดการกับกฎของฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่นแมลงบินได้รับการศึกษาโดยวิศวกรการบินและอวกาศที่ต้องการทำความเข้าใจพลวัตของการบินในขนาดที่เล็กมาก ทุกวันนี้การประยุกต์ใช้กลศาสตร์กับสิ่งมีชีวิตเป็นที่รู้จักกันในนามชีวกลศาสตร์ซึ่งเป็นคำที่ใช้แทนกันได้กับวิศวกรรมชีวกลศาสตร์

วิศวกรรมชีวกลถือเป็นภาคตัดขวางของสาขาวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกัน วิศวกรชีวกลต้องมีความเชี่ยวชาญไม่เพียง แต่ในกลศาสตร์และแนวคิดวิศวกรรมแบบดั้งเดิม แต่ยังรวมถึงชีววิทยากายวิภาคศาสตร์และเคมี แนวคิดและเทคนิคของสาขาต่าง ๆ เหล่านี้ถูกนำมาใช้ร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจว่าสิ่งมีชีวิตเติบโตย้ายและรับมือกับกองกำลังภายนอกได้อย่างไร ยกตัวอย่างเช่นการพัฒนาของหัวใจมนุษย์อาจได้รับอิทธิพลจากรหัสพันธุกรรมของมนุษย์และโดยกลไกของกลไกที่ควบคุมการเจริญเติบโตและการเคลื่อนไหวของเนื้อเยื่อ การวิจัยด้านชีวกลศาสตร์นำไปสู่การวิวัฒนาการในสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ เช่นการสำรวจอวกาศ โดยทั่วไปแล้วหลักการของวิศวกรรมชีวกลศาสตร์นั้นพบได้ในทุกสิ่งตั้งแต่การสร้างอวัยวะและเนื้อเยื่อเทียมไปจนถึงการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่สะดวกสบายสำหรับผู้บริโภค

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีได้เพิ่มทั้งความลึกและขอบเขตของวิศวกรรมชีวกลศาสตร์ ในขณะที่อริสโตเติลและนักวิทยาศาสตร์ยุคแรก ๆ สามารถมองเห็นระบบชีววิทยาด้วยตาเปล่า แต่วิศวกรชีวกลศาสตร์สมัยใหม่สามารถใช้เทคโนโลยีเพื่อมองลึกลงไป นักวิทยาศาสตร์สามารถดูว่ากฎของฟิสิกส์ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กหรือแม้กระทั่งเซลล์แต่ละเซลล์ การเพิ่มขึ้นของคอมพิวเตอร์ช่วยด้วยการสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนและการวิเคราะห์ขั้นสูงของระบบชีวภาพ ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบ (CAD) อาจใช้เพื่อออกแบบอวัยวะเทียมที่ใกล้เคียงกับสมบัติเชิงกลของอวัยวะธรรมชาติมากขึ้น

ในหลายมหาวิทยาลัยวิศวกรรมชีวกลถือเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัยบางแห่งคิดว่าเป็นวินัยในตัวของมันเอง ไม่ว่าในกรณีใดหลักสูตรนี้น่าจะเป็นการผสมผสานระหว่างชั้นเรียนจากแผนกต่างๆ มหาวิทยาลัยหลายแห่งเปิดโอกาสให้นักเรียนปรับแต่งหลักสูตรของตนเองเพื่อมุ่งเน้นไปที่สาขาวิชาเฉพาะที่น่าสนใจ โอกาสในการทำงานมีความหลากหลายอย่างมาก พวกเขาสามารถพบได้ในพื้นที่เช่นศัลยกรรมกระดูก, กายภาพบำบัด, ขาเทียม, การเล่นกีฬา, การออกแบบอุปกรณ์การแพทย์, การฟื้นฟูและแม้แต่งานให้คำปรึกษาและการวิจัยสำหรับอุตสาหกรรมกฎหมายและการแพทย์