Inżynieria Bioinżynieryjna i Biomedyczna

Wprowadzenie

Inżynieria to zastosowanie nauk fizycznych i matematycznych w celu tworzenia, projektowania i innowowania struktur, procesów i narzędzi, aby uczynić ludzkie życie wygodniejszym i prostszym. W ostatnich latach nauka inżynierii została podzielona na odrębne dyscypliny, w zależności od zasady i materiału, który jest wykorzystywany do stworzenia nowego wynalazku. Z tego powodu inżynieria biologiczna i inżynieria biomedyczna pojawiły się jako nowe granice w dziedzinie inżynierii. Inżynieria biologiczna i biomedycyna to bardzo zaawansowane nauki, które pomogły ukształtować współczesny świat, w którym żyjemy. Te dziedziny przyczyniły się do postępów w dziedzinie nauk biologicznych i nauk medycznych.

Bioinżynieria

Bioinżynieria jest również znana jako inżynieria biologiczna, inżynieria systemów biologicznych i inżynieria biotechnologiczna. Jest to dyscyplina, która bada stosowanie zasad i metod matematyki, chemii, fizyki i informatyki w celu analizy i projektowania nowych procesów lub narzędzi do wypełniania luk w naukach przyrodniczych. Dla niektórych ekspertów w tej dziedzinie bioinżynieria stanowi szeroką specjalizację, która obejmuje inżynierię biomedyczną, inżynierię medyczną i inżynierię biochemiczną. W porównaniu do inżynierów biomedycznych, bioinżynierowie koncentrują się na tworzeniu nowych produktów, takich jak produkty farmaceutyczne, suplementy diety, konserwanty, bio-nanotechnologia i energia oparta na biomasie, wykorzystując podstawowe pojęcia i procesy w naukach biologicznych. Zasadnicze zasady inżynierii, takie jak termodynamika, kinetyka, metody separacji i oczyszczania, technologia polimerowa, mechanika płynów, przenoszenie ciepła i masy oraz zjawiska powierzchniowe są wykorzystywane w innowacjach i projektowaniu nowych produktów. Bioinżynieria jest podzielona na następujące specjalności: inżynieria żywności i procesów biologicznych, inżynieria rolnicza i inżynieria zasobów naturalnych.

Inżynieria procesowa żywności i biologii

Jest to specjalność bioinżynierii, która koncentruje się na zrozumieniu podstawowego zastosowania zasad inżynierii do procesów żywnościowych. W ramach tej branży uwzględnione są następujące specjalności: inżynieria mikrobiologiczna, przetwórstwo spożywcze i bioenergia. Przykłady badań inżynierii żywności obejmują zjawisko transportu ciepła i masy w systemach żywnościowych, oszczędzanie energii poprzez modyfikacje w przetwarzaniu żywności i dynamikę płynów biomateriałów.

Inżynieria rolna

Inżynieria rolnicza jest zastosowaniem podstawowych zasad inżynierii dla wydajnej produkcji i przetwarzania żywności, włókien i biopaliw. Ta specjalność jest dalej podzielona na badania nad maszynami rolniczymi i systemami maszynowymi, projektowaniem i analizą strukturalną, naukami o środowisku, biologii roślin, naukami o glebie i naukami o zwierzętach. Inżynierowie rolni projektują praktyki i narzędzia rolnicze, które zwiększają produktywność i zbiory w rolnictwie.

Inżynieria zasobów naturalnych

Inżynieria zasobów naturalnych stosuje podstawowe zasady inżynierii do ochrony środowiska i zasobów naturalnych przed możliwą degradacją i zanieczyszczeniami. Inżynierowie zajmujący się zasobami naturalnymi zajmują się inżynierią wody i gleby, odtwarzaniem strumieni, bioremediacją, projektowaniem wód burzowych i erozji, systemami unieszkodliwiania odpadów naziemnych i modelowaniem systemów wodnych.

Inżynieria biomedyczna

Inżynieria biomedyczna wykorzystuje podstawowe zasady nauk biologicznych, nauk medycznych i inżynierii w celu poprawy zdrowia ludzkiego. Integruje nauki inżynierskie z naukami biomedycznymi i praktyką kliniczną. Ta dyscyplina zajmuje się rozumieniem i zdobywaniem nowej wiedzy o żywych systemach za pomocą metod analitycznych i eksperymentalnych opartych na zasadach inżynieryjnych. Co więcej, inżynieria biomedyczna koncentruje się na produkcji nowych systemów, narzędzi i procesów, które ulepszają dyscyplinę medycyny i biologii dla lepszego świadczenia wysokiej jakości opieki zdrowotnej.

Oddziały inżynierii biomedycznej

Inżynieria biomedyczna ma wiele subdyscyplin: biologia systemów i bioinformatyka, modelowanie fizjologiczne, biomechanika, oprzyrządowanie biomedyczne i czujniki biomedyczne, obrazowanie biomedyczne, inżynieria biocząsteczkowa i biotechnologia i sztuczne narządy. Biologia systemów i bioinformatyka koncentruje się na modelowaniu nowych sieci komórkowych, analizie sekwencji DNA i technologii mikromacierzy. Modelowanie fizjologiczne bada fizjologię komórek pobudliwych, dynamikę mikrokrążenia, modele mechaniki komórkowej i modele farmakokinetyczne leków. Biomechanika obejmuje innowację stawów i kończyn protetycznych oraz badanie analizy chodu. Oprzyrządowanie biomedyczne i czujniki biomedyczne badają monitory kliniczne, takie jak echokardiogram, czujnik tlenu, glukometry i rozruszniki serca. Obrazowanie biomedyczne dotyczy obrazowania radiograficznego, obrazowania optycznego, tomografii komputerowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Inżynieria biologii molekularnej i biotechnologia: systemy dostarczania leków, inżynieria białek, szczepionki, inżynieria tkankowa i metody separacji. Sztuczne narządy badają konstrukcję biomateriałów, które można wykorzystać do tworzenia nowych narządów lub systemów imitujących jego funkcję.

Wniosek

Bioinżynieria i inżynieria biomedyczna to dwa ważne osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii. Obie te nauki wykorzystują podstawowe zasady inżynierii, które obejmują wykorzystanie analizy i systematycznych procesów w projektowaniu nowych materiałów, które pomogą rozwiązać podstawowe problemy w naukach przyrodniczych. Jednak te dyscypliny różnią się skupieniem. Bioinżynieria jest szerszym kierunkiem studiów, który obejmuje inżynierię biomedyczną w jej obrębie. Bioinżynieria koncentruje się na zastosowaniu inżynierii w procesach biologicznych, żywności, rolnictwie i procesach środowiskowych. Z drugiej strony inżynieria biomedyczna koncentruje się na zastosowaniu inżynierii do nauk biologicznych i medycznych w celu poprawy systemów dostarczania opieki zdrowotnej. W porównaniu do bioinżynierii inżynieria biomedyczna ma bardziej złożone podziały, które koncentrują się na drobnym polu badań w celu poprawy zdrowia ludzkiego.