Биоинженерия, применение инженерных знаний в областях медицины и биологии. Биоинженер должен хорошо разбираться в биологии и иметь широкие инженерные знания, опираясь на электрические, химические, механические и другие инженерные дисциплины.
Биоинженер может работать в любой области.
Одним из них является предоставление искусственных средств для поддержки дефектных функций организма, таких как слуховые аппараты, протезы и поддерживающие или замещающие органы.
В другом направлении биоинженер может использовать инженерные методы для достижения биосинтеза продуктов животного или растительного происхождения, таких как процессы ферментации.
История
До Второй мировой войны область биоинженерии была практически неизвестна, и между инженером и ученым в области жизни не было никакой связи или взаимодействия.
Однако следует отметить несколько исключений.
Сельскохозяйственный инженер и инженер-химик, участвующие в процессах ферментации, всегда были биоинженерами в самом широком смысле этого определения, поскольку они имеют дело с биологическими системами и работают с биологами.
Инженер-строитель, специализирующийся в области санитарии, применил в своей работе биологические принципы.
Инженеры-механики много лет работали с медицинской профессией в разработке протезов.
Еще одна область машиностроения то, что относится к области биоинженерии, относится к области кондиционирования воздуха.
В начале 1920-х годов Американское общество инженеров по отоплению и вентиляции наняло инженеров и физиологов для изучения воздействия температуры и влажности на людей и разработки критериев проектирования систем отопления и кондиционирования воздуха.
Сегодня существует множество примеров взаимодействия между биологией и техникой, особенно в области медицины и жизнеобеспечения.
В дополнение к возросшему осознанию необходимости общения между инженером и сотрудником в области наук о жизни растет понимание роли, которую инженер может играть в нескольких биологических областях, включая медицину, и, аналогично, осознание вклада, который биологическая наука может внести в решение инженерных проблем.
Большая часть увеличения биоинженерной деятельности может быть приписана инженерам-электрикам.
В 1950-х годах на совещаниях по биоинженерии доминировали сессии, посвященные медицинской электронике.
Медицинские приборы и медицинская электроника продолжают оставаться основными областями интереса, но теперь в конференцию включены биологическое моделирование, динамика кровотока, протезирование, биомеханика (динамика движения тела и прочность материалов), биологический теплообмен, биоматериалы и другие области программы.
Биоинженерия развивалась исходя из конкретных желаний или потребностей:
желание хирургов обходить сердце, потребность в замене органов, потребность в жизнеобеспечении в космосе и многое другое. В большинстве случаев раннее взаимодействие и образование были результатом личных контактов между врачом или физиологом и инженером.
Связь между инженером и ученым была сразу признана проблемой.
Большинство инженеров, которые в первые годы работали в этой области, вероятно, изучали биологию в старших классах и не работали.
Чтобы преодолеть эту проблему, инженеры начали изучать не только предмет, но и методы и приемы своих коллег в медицине, физиологии, психология и биология.
Большая часть информации была самоучкой или получена путем личного общения и обсуждений.
Наконец, признавая необходимость оказания помощи в преодолении коммуникационного барьера, а также в подготовке инженеров для будущего, инженерные школы разработали курсы и учебные программы по биоинженерии.
Отрасли Биоинженерии
- Медицинская инженерия. Медицинская инженерия касается применения инженерных принципов к медицинским проблемам, включая замену поврежденных органов, измерительных приборов и систем здравоохранения, включая диагностические приложения компьютеров.
- Сельскохозяйственное машиностроение. Это включает в себя применение инженерных принципов к проблемам биологического производства, а также к внешним операциям и окружающей среде, которые влияют на это производство.
- Бионика. Это изучение живых систем, чтобы полученные знания могли быть применены к проектированию физических систем.
- Биохимическая инженерия. Биохимическая инженерия включает ферментационную инженерию, применение инженерных принципов к микроскопическим биологическим системам, которые используются для создания новых продуктов путем синтеза, включая производство белка из подходящего сырья.
- Инженерия человеческого фактора. Это касается применения техники, физиологии и психологии для оптимизации взаимоотношений человека с машиной.
- Техника гигиены окружающей среды. Эта область, также называемая биоэкологической инженерией, касается применения инженерных принципов для контроля окружающей среды для здоровья, комфорта и безопасности людей. Он включает в себя области систем жизнеобеспечения для исследования космического пространства и океана.
- Генная инженерия. Генная инженерия занимается искусственными манипуляциями, модификациями и рекомбинацией дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или других молекул нуклеиновых кислот для модификации организма. Методы, используемые в этой области, привели к производству важных с медицинской точки зрения продуктов, включая человеческий инсулин, человеческий гормон роста и вакцину против гепатита В.