1、生物力學(Biomechanics)簡介,朱銘祥教授國立成功大學機械系,生物力學,泛指研究生物體的力學現象,包括生物的肢體運動,神經肌肉控制,生物體內的血液循環,呼吸,骨骼力學,肌肉力學, 器官力學現象等生物力學的發展非常早, 近年隨著力學理論及實驗技術的發展, 生物力學研究由人體體外往體內,由生物體往器官,組織,至細胞發展例如組織力學(tissue mechanics)細胞力學(cell mechanics).,1.力學發展史,William Harvey 1615 血液循環Marcello Malpigi 1661 微血管Galileo Galilei 1564-1642 單擺與心跳、溫度
2、計Rene Descartes 1662，1664 機械模型研究生理學Giovanni A Borelli 1689 肌肉運動及人體運動、鳥類飛行、魚類游行Robert Boyle 1627-1691 肺、魚鰓功能Robert Hook 1664 細胞（cell）Leonhard Euler 1775 動脈中波動,1. 力學發展史,Thomas Young 1773-1829 楊氏彈性係數、眼球焦距、人類彩色視覺Jean Poiseuille 1799-1829 水銀壓力計、血壓、黏流定律 (Poiseuilles Law)Hermann Von Helmholtz 1821-1894 生物工
3、程之父、能量守恆律、眼睛對焦機轉、聽覺、共振器、神經波速（30m/s）D.J.Korteweg&H. Lamb 1898 血管內波動B.Van der Pole 1929 心臟之非線性振盪模式,1-2 生理學,Marcello Malpighi 1628-1694 肺循環Stephen Hales 1677-1761 量動脈壓力、周邊血管阻抗Otto Frank 1865-1944 血液循環之流體動力學、膜間之質量傳輸、人體水平衡August Krogh 1874-1949 微循環力學（諾貝爾獎）A.V. Hill 1886-1977 肌肉力學（諾貝爾獎）,2. 生物力學範疇,2-1 心肺系統
4、臨床問題a. 人工心瓣b. 心臟輔助系統c. 體外循環、心肺機、血液透析機 d. 換心e. 外傷、肺水腫、肺壞死f. 動脈內血液分析g. 超音波應用,2-2 量化生理學,a. 生理系統分析 b. 生物組織流變學（Rheology）：血液、肌肉、骨、連結組織、植入學c. 血管及膜間之流動分析d. 擴散分析e. 介面、肺泡、血凝分析f. 微循環,2-3 應用,a. 外科：外傷生物力學、傷口復原分析b. 植入學：義肢材料、生物相容性c. 骨科、牙科：骨及韌帶之力學、關節磨潤、人工關節、骨科植入物d. 人造義肢：人工義肢設計e. 人造器官：腎植入、人工腎臟、人工心臟f. 輪椅及病床：癱瘓病人用輪椅,2
5、-3 應用,g. 職業安全與衛生：肺之生物力學、黑肺病診斷、運動生物力學h. 高速公路安全：頭傷研究、安全帶氣囊、撞擊分析、汽車設計i. 飛行安全：人體振動及撞擊分析,3. 研究方法,(1. 形態學(morphology)、解剖學(anatomy)、組織學(histology)、結構(structure)(2. 材料及組織之機械特性(3. 基本物理原理 守恆定律 材料之構成方程（constitutive equation） 控制方程（governing equation）(4. 環境與邊界條件（boundary conditions）,3. 研究方法,(5. 解邊界值問題（boundaryvalue problems）(6. 生理學實驗(7. 比較實驗與理論解(8. 應用及推廣,
