- Nazwa przedmiotu:
- Biomechanika inżynierska
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Szymon Cygan
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2014/2015
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Student powinien posiadać wiedzę z zakresu podstaw mechaniki i wytrzymałości materiałów. Musi mieć też opanowaną podstawową znajomość zagadnień miernictwa elektrycznego oraz układów elektronicznych. Ponadto wskazane jest, aby miał opanowany zarys anatomii i fizjologii człowieka.
- Limit liczby studentów:
- Cel przedmiotu:
- Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami związanymi z mechaniką organizmów żywych, własnościami mechanicznymi tkanek i metodologią ich badania.
Studenci zapoznają się również z fizjologicznymi podstawami funkcjonowania struktur nerwowo - mięśniowych oraz sposobami sterowania czynnością mięśni w warunkach naturalnych oraz z wykorzystaniem funkcjonalnej stymulacji elektrycznej.
Poznają też modle strukturalne i funkcjonalne układu ruchu człowieka i metody wyznaczania reakcji w wyniku zadanych bodźców obciążeń, a także istniejące rozwiązania konstrukcyjne urządzeń stosowanych w terapii i rehabilitacji narządu ruchu.
- Treści kształcenia:
- 1. Wprowadzenie: podstawowe pojęcia biomechaniki i definicje: elementy strukturalne biomechanizmów, łańcuchy biokinematyczne, stopnie swobody i ruchliwość biomechanizmów.
2. Statyka aparatu ruchu: budowa oraz mechaniczne i fizyczne właściwości struktur kostno-stawowych człowieka. Podstawy wytrzymałości materiałów tkankowych. Metodologia badania własności mechanicznych tkanek. Parametry postawy ciała - postawa prawidłowa i patologiczna.
3. Kinematyka aparatu ruchu: modele stosowane do opisu kinematyki narządu ruchu; wyznaczanie ruchliwości poszczególnych stawów; metody opisu, rejestracji i analizy ruchu człowieka.
4. Dynamika aparatu ruchu: fizjologia układu nerwowo - mięśniowego; modele wykorzystywane do obliczania obciążeń przenoszonych przez poszczególne elementy aparatu ruchu; metody wyznaczania siły mięśniowej oraz obciążeń w stawach.
5. Budowa i biomechanika kręgosłupa: budowa kręgosłupa i jego własności mechaniczne; modele obciążeń kręgosłupa; stany patologiczne.
6. Biomechanika urazów: biomechaniczne aspekty przeciążania struktur tkankowych; mechanizmy urazów; zdolności adaptacyjne organizmu; zjawisko remodelingu.
7. Wprowadzenie do inżynierii rehabilitacyjnej: wymagania stawiane urządzeniom rehabilitacyjnym z uwagi na bezpieczeństwo pacjenta.
8. Urządzenia mechaniczne i mechaniczno-elektroniczne stosowane w rehabilitacji: ortozy i protezy kończyn dolnych i górnych, bioprotezy; funkcjonalna elektrostymulacja.
9. Fizjologiczne podstawy funkcjonowania struktur nerwowo – mięśniowych
10. Sterowanie czynnością ruchową w warunkach naturalnych oraz z wykorzystaniem funkcjonalnej stymulacji elektrycznej.
11. Analiza, ocena ruchu i chodu człowieka: problematyka analizy ruchu człowieka (funkcji lokomocyjnych), urządzenia pomiarowe do badania chodu; analiza poszczególnych faz chodu i reakcji podłoża; pomiar energii wydatkowanej w trakcie chodu.
- Metody oceny:
- Zajęcia wykładowe: egzamin końcowy weryfikujący wiedzę studentów. Test wielokrotnego wyboru z pytaniami otwartymi.
Zajęcia laboratoryjne: Przed przystąpieniem do zajęć laboratoryjnych student zobowiązany jest zapoznać się z wiadomościami dotyczącymi zajęć, które będą weryfikowane przed przystąpieniem do ćwiczeń. Spis literatury pomocny do przygotowania się do zajęć znajduje się w instrukcjach do ćwiczeń. Z każdego ćwiczenia należy opracować zespołowe sprawozdanie, które będzie oceniane przez prowadzącego zajęcia.
Ocena końcowa: na ocenę końcową z przedmiotu składają się punkty z laboratorium (z wagą 40%) i z egzaminu (60%).
- Egzamin:
- Literatura:
- 1. Hausmanowa - Petrusewicz I., "Elektromiografia kliniczna",PZWL Warszawa, 1983
2. Konturek St. J., "Fizjologia człowieka",Elsevier Urban & Partner Wrocław, 2007
3. Merletti R., Parker A., "Electromyography - physiology, engineering and noninvasive applications",IEEE Press 2004
4. Morecki A., Fidelus K., Ekiel J., "Bionika ruchu",PWN
5. Paśniczek R., "Wybrane urządzenia wspomagające i fizykoterapeutyczne w rehabilitacji porażeń ośrodkowego układu nerwowego i amputacjach kończyn",Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa, 1998
6. Perry J., "Gait Analysis: Normal and Pathological Function",SLACK Incorporated 2010
7. Whittle M., "Gait analysis - an introduction",Butterworth Heinemann Elcevier 2007
8. A. White: "Clinical Biomechanics of the Spine", J. P. Lippincott Company, Philadelphia, 1990
9. „Podstawy Biomechaniki", J. Mrozowski, J. Awrejcewicz, 2004
10. „Biomechanika układu ruchu człowieka", T. Bober, J. Zawadzki, 2003
11. „Biomechanika Inżynierska“, R. Będziński, 1997
- Witryna www przedmiotu:
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt BMI_W1
- 1. Zna podstawowe pojęcia biomechaniki
2. Posiada podstawową wiedzę o funkcjach ruchowych organizmu, ich podstawach fizjologicznych I możliwościach ich wymuszania
3. Posiada podstawową wiedzę o mechanizmach dopasowywania się organizmu do warunków w jakich realizowane są jego funkcje mechaniczne
4. Posiada podstawową wiedzę o właściwościach mechanicznych tkanek istotnych z punktu widzenia mechaniki ruchu (kości, ścięgien, więzadeł)
Weryfikacja: Pytania egzaminacyjne i zaliczenie ćwiczenia laboratoryjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W03, K_W06, K_W15, K_W19
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W06
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt BMI_U1
- Przeprowadzanie podstawowych pomiarów (sił statycznych, rejestracja zapisu sEMG, pomiar prędkości przewodnictwa nerwowego)
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U06, K_U07, K_U08, K_U21
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09, T1A_U09, T1A_U16, T1A_U12, T1A_U15
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt BMI_K1
- 1. Uczy się pracy w zespole podczas grupowego wykonywania zajęć laboratoryjnych I przygotowywania sprawozdań
2. Zdobywa świadomość wpływu rozwiązań technicznych z zakresu biomechaniki na jakość życia pacjenta
Weryfikacja: Zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych i pytania egzaminacyjne.
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K02, K_K04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K02, T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05