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  力学の基礎とバイオメカニクス

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山田宏 九工大教授 工博 著

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発行年月日:2012/04/23 , 判 型: A5,  ページ数:224頁

ISBN:978-4-339-07230-3,  定 価:3,240円 (本体3,000円+税)

質点系の力学,材料力学(弾性力学),大変形を扱う連続体力学の基礎に重きをおいて詳述し,筋骨格系や骨,軟組織,細胞の力学的特徴や力学理論の適用法を示す。力学理論の初学者,力学の活用や数値解析に関心のある方に最適の書。

【目次】

1. バイオメカニクスへの誘い
1.1 バイオメカニクスの対象分野
1.1.1 バイオメカニクスとは何か
1.1.2 バイオメカニクスの適用例
1.2 生体材料や医療・福祉機器の開発
1. バイオメカニクスへの誘い
1.1 バイオメカニクスの対象分野
1.1.1 バイオメカニクスとは何か
1.1.2 バイオメカニクスの適用例
1.2 生体材料や医療・福祉機器の開発
1.3 人体の階層構造
1.4 バイオメカニクスの関連分野
1.5 バイオメカニクスに関する情報収集
1.5.1 バイオメカニクス関連の学会
1.5.2 バイオメカニクス関連の学術雑誌
参考文献

2. ニュートン力学と筋骨格系の力学への応用
2.1 ニュートン力学の基礎
2.1.1 ベクトル,内積と外積
2.1.2 慣性の法則と慣性系
2.1.3 位置ベクトルと速度ベクトル
2.1.4 質点の運動方程式
2.1.5 一定角速度での回転運動
2.1.6 力のモーメント
2.2 種々の運動における無重量状態
2.2.1 自由落下運動と放物線運動での無重量状態
2.2.2 円運動をする宇宙船での無重量状態
2.3 筋骨格系への応用
2.3.1 床に立つ人の力の釣合い
2.3.2 身体各部位での力の釣合い
参考文献

3. 材料力学と骨の力学への応用
3.1 材料力学の基礎
3.1.1 物理法則と構成法則
3.1.2 ひずみ
3.1.3 応力
3.1.4 応力成分とひずみ成分
3.1.5 主応力と最大せん断応力
3.1.6 応力-ひずみ線図
3.1.7 単軸および多軸応力状態での等方線形弾性体の応力-ひずみ関係
3.1.8 異方線形弾性体の応力-ひずみ関係
3.2 骨への応用
参考文献

4. 連続体力学と軟組織・細胞の力学への応用
4.1 テンソルの数学的基礎
4.1.1 ベクトル
4.1.2 2階のテンソル
4.1.3 直角座標系の回転と斜方向の応力-ひずみ関係
4.2 連続体力学の基礎
4.2.1 運動学
4.2.2 各種の応力テンソル
4.3 構成式
4.3.1 線形弾性体
4.3.2 超弾性体
4.3.3 線形粘弾性体
4.3.4 ニュートン流体
4.4 連続体の運動方程式と線形弾性体内の波の伝播
4.4.1 連続体の運動方程式
4.4.2 ナビエの方程式
4.4.3 等方線形弾性体を伝播する波
4.4.4 直交異方線形弾性体を伝播する波
4.5 軟組織への応用
4.5.1 軟組織の特徴と力学的性質
4.5.2 骨格筋
4.5.3 心臓
4.5.4 血管
4.5.5 衝撃を受けた軟組織の動的応答
4.6 細胞への応用
4.6.1 細胞の力学的特徴
4.6.2 基質変形下でのアクチンストレスファイバの配向
4.6.3 細胞の力学特性の測定とモデル化
参考文献

5. 生体の材料力学における境界値問題の解法
5.1 応力・ひずみ解析のための境界値問題の基礎
5.1.1 境界値問題の種類
5.1.2 境界値問題の三要素
5.2 単純な条件での材料力学試験と境界値問題の解法
5.2.1 非圧縮条件
5.2.2 単軸引張試験
5.2.3 二軸引張試験
5.3 血管壁の材料力学試験による材料特性の同定
5.3.1 単軸引張試験による材料特性の同定
5.3.2 内圧負荷試験による材料特性の同定
5.4 曲率と力の釣合いを用いた血管の接線方向応力の解析
5.5 実形状モデルによる有限要素解析
5.5.1 粥腫の生じた頸動脈
5.5.2 基質に接着した内皮細胞
5.5.3 有限要素解析での基本事項
参考文献

索引

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