Detail předmětu

Interfacial Mechanics and Biotribology

FSI-ZIB-AAk. rok: 2014/2015

Hlavním cílem kurzu je poskytnout studentům teoretické a praktické znalosti kontaktní mechaniky, analýzy chůze, mechanismu mazání, principů tření a opotřebení, které se odehrávají ve fyziologických a umělých kloubech, a hrají důležitou roli při návrhu a hodnocení umělých kyčelních nebo kolenních implantátů. Předmět se rovněž zabývá návrhem parametrů implantátů přenášejících zatížení a testovacích simulátorů; experimentálních a výpočetních postupů v biotribologii, hodnocením výkonu protézy prostřednictvím opotřebení a vzniklých otěrových částic.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

3

Garant předmětu

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Nabízen zahradničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Na konci kurzu jsou studenti schopni a) popsat základní tribologické teorie a jak lze tyto teorie aplikovat na biologické systémy, b) vysvětlit mechanismy, tření, mazání a opotřebení fyziologických a umělých kloubů, c) provádět experimentální a počítačové simulace pro studium biotribologie synoviálních kloubů, d) analyzovat biotribologické návrhové parametry pro nové lékařské implantáty.

Prerekvizity

Předpokládají se znalosti z oblasti materiálových věd, pružnosti a pevnosti, konstruování strojů a hydromechaniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna praktickými případovými studiemi.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení klasifikovaného zápočtu:
50% - úkoly, aktivní dotazy, malý test v průběhu výuky.
50% - závěrečný písemný test a ústní prezentace zadané případové studie.

Učební cíle

Předmět seznamuje se základní teorií biotribologie a rozsahu jejich aplikace v Mechano-biologii. Studenti budou seznámeni s Interfaciální mechanikou a biotribologií hlavních nosných kloubů, jako jsou kolena a kyčle. Přednášky zarnují demonstraci experimentů a ukázky počítačové simulace vybraných problémů. Studenti budou schopni analýzovat a zhodnotit návrhové parametry lékařských implantátů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je doporučená, povinná pouze v plánovaných termínech průběžných testů. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vyučujícího.

Základní literatura

Davim J.P., 2010, Biotribology, Wiley-ISTE; 1 edition. (EN)
Mow VC, Huiskes R, 2005, Basic Orthopaedic Biomechanics and Mechano-Biology; Editor: Hurley, R. (EN)
Stachowiak, GW. & Batchelor, AW, 2001. Engineering Tribology, second ed., Butterworth-Heinemann Publication; 2001. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-KSI , 2. ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do Biotribologie, adheze a anti-adhezní povrchy.
2. Topografie povrchu a techniky jejího zobrazení.
3. Analýza chůze a kontaktní mechanika kloubních spojů.
4. Mechanismy tření a opotřebení na rozhraní implantátů.
5. Texturování povrchu a povlakování na povrchu implantátů.
6.. Synoviální tekutina: funkce a vlastnosti.
7. Tribologie fyziologického synoviálního kloubu.
8. Kyčelní a kolenní simulátor.
9. Kolenní a kyčelní implantát: přehled a výzvy.
10. Navrhování umělých kyčelních a kolenních kloubů.
11. Povrchová úprava kloubní protézy.
12. Experimentální a počítačová simulace umělých kyčelních a kolenních kloubů.
13. Částice opotřebení: mechanické a biologické zákonitosti ve vztahu ke kloubním protézám.