1.      Verhalten von Körperstrukturen auf mechanische Beanspruchung

• Druck / Zug
• Biege- und Drehbelastungen
• Vergleichbare Bedingungen und Situationen in der Technik

2.      Anatomie und Technik im Vergleich

• Statische und dynamische Modelle

3.      Wissenschaft

• Definition
• Kriterien wissenschaftlicher Arbeit
• Wissenschaftliches Schreiben

4.      Literaturverwaltungsprogramm - Citavi

In dem Seminar vertiefen die Studierenden ihre Kenntnisse aus der Vorlesung „Angewandte Biomechanik I" mit Hilfe konkreter Beispiele biomechanischer Belastungen und Konstruktionen sowie deren Entsprechungen in der Technik. Unter Anleitung beginnen die Studierenden mit der Entwicklung statischer oder/und dynamischer Modelle, die in Form einer Projektarbeit fortgeführt werden.

Desweiteren werden die Grundlagen wissenschaftlicher Arbeit bzw. Schreibens vermittelt und in einzelnen Sequenzen praktisch geübt. Darüber hinaus erhalten die Studierenden eine Einführung in das Literaturverwaltungsprogramm Citavi (insbesondere Zitation). Mit Hilfe von Power Point Präsentationen, Arbeitsblättern und Beispielaufgaben sowie -texten lernen die Studierenden wissenschaftliche Texte zu erstellen und anhand definierter Kriterien zu beurteilen.

Esselborn-Krumbiegel, Helga (2014): Richtig wissenschaftlich schreiben. Wissenschaftssprache in Regeln und Übungen. Ferdinand Schöningh <Paderborn> (UTB, 3429 : Schlüsselkompetenzen).

Klein, Paul; Sommerfeld, Peter (2012): Biomechanik der menschlichen Gelenke - Biomechanik der Wirbelsäule. Nachdr. d. Aufl von 2004 in 1 Bd. München: Urban & Fischer in Elsevier.

Kornmeier, Martin (2013): Wissenschaftlich schreiben leicht gemacht. Für Bachelor, Master und Dissertation. 6, aktualisierte und erw. Aufl. Bern [u.a.]: Haupt (UTB, 3154 : Arbeitshilfen).

Kummer, Benno (2005): Biomechanik. Form und Funktion des Bewegungsapparates ; mit 3 Tabellen. Köln: Dt. Ärzte-Verl.

Morree, Jan Jaap de (2013): Dynamik des menschlichen Bindegewebes. Funktion, Schädigung und Wiederherstellung. 2. dt. Aufl. München: Elsevier, Urban & Fischer.

Nachtigall, Werner (2001): Biomechanik. Grundlagen, Beispiele, Übungen. 2., durchges. Aufl. Braunschweig, Wiesbaden: Vieweg.

Richard, Hans Albert; Kullmer, Gunter (2013): Biomechanik. Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat. Wiesbaden: Springer Vieweg (SpringerLink : Bücher).

Schewe, Heidrun (2000): Biomechanik - wie geht das? 18 Tabellen. Stuttgart [u.a.]: Thieme.

Swiss Academic Software GmbH (2015): Citavi - Wissen organisieren. Literaturverwaltung, Wissensorganisation und Aufgabenplanung. Unter Mitarbeit von Peter F. Meurer, Thomas Schempp und Hartmut Steuber. Online verfügbar unter http://www.citavi.de/de/index.html, zuletzt aktualisiert am 09.09.2015, zuletzt geprüft am 13.09.2015.

Voss, Rödiger (2014): Wissenschaftliches Arbeiten. ... leicht verständlich. UVK Verlagsgesellschaft mbH.

Das Thema lautet: "Lernen Lernen". Erarbeiten, Verstehen und Umsetzen von Informationen. Selbstständiges Recherchieren und Präsentieren, zunächst in Kleingruppen, dann in Anwesenheit des Dozenten und der gesamten Gruppe.

• Auswählen einer Projektarbeit und selbstständige Recherche zum Thema
• Umsetzung des Projekts im vorgegebenen Zeitplan udn Budget
• Erstellen einer Zwischen- und Endpräsentation mit Vorstellung der Ergebnisse (Anwesenheitspflicht)
• Verfassen eines Projektberichts unter Einhaltung gängiger wissenschaftlicher Vorgaben

• 2017-01-17 Tipps für die Ausarbeitung und die Präsentation (pdf), 2017, Dr. König
• Schriftliche Gestaltung wissenschaftlicher Arbeiten (pdf), 2010, Prof. Zell
• jeweilige Literatur entsprechend dem bearbeiteten Thema

Für Chemie:

A) Atome: Aufbau, Isotope, Modelle
B) Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität
C) Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion
D) Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen
E) Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
Fester Zustand: Kristallgitter
F) Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit
G) Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen
H) Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
kleinsten Zwang
I) Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen
J) Redoxreaktionen
K) Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion
L) Ausgewählte Anwendungsbeispiele

Für Biomechanik:

• Biomechanische Grundlagen des Bewegungsapparates I
• Skelettale Implantate I
• Biomechanik der Frakturheilung und -stabilisierung
• Biomechanik der Hüfte/-Endoprothetik

Für Biologie:

• Aspekte der Evolution und Grundlagen der Cytologie: Aufbau und Organisation von Zellen
• Ausgewählte Beispiele aus der Bionik
• Biomoleküle: Grundlagen und Aufbau von Lipiden, Kohlenhydraten, Proteinen und Nucleinsäuren
• Molekulargenetik: DNA-Replikation, Genexpression, Verwendung der Code-Sonne, Mutationen, Erbkrankheiten
• Enzyme: Grundlagen, Eigenschaften, Wirkungsweisen
• Stoffwechsel und Energiegewinnung: Zellatmung, Gärungen
• Muskel- und Nervenzellen: molekularer Aufbau, Krankheitsbilder

Für Chemie:

• Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
• Chemie für Ingenieure, Vinke Angelika und Johannes, Gerolf, (de Gruyter Verlag, 2009)

Für Biomechanik:

• Richard, H. A.; Kullmer, G.: Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat, Springer Vieweg, 2013
• Brinckmann, P. et al.: Orthopädische Biomechanik, Monsenstein und Vannerdat, 2012
• Wintermantel, E.; Ha, S.-W.: Medizintechnik - Life Science Engineering, Springer, 2009
• Pauwels, F.: Gesammelte Abhandlungen zur funktionellen Anatomie des Bewegungsapparates, 1965
• Claes, L.: Biomechanik des Hüftgelenks, in L. Claes et al. (Hrsg.), AE-Manual der Endoprothetik, 2012

Für Biologie:

• Linder Biologie, H. Bayrhuber, U. Kull (Schroedel Diesterweg Verlag, 2005)
• Purves Biologie, Sadava, D., Orians, G., Heller, H.C., et al., Markl, Jürgen (Hrsg.) (Spektrum Verlag, 2011)

Bionik

Was ist Bionik?

-     Definition

-     Nachhaltigkeit, Ressourcenknappheit

Was ist Leben? 

-     Was macht krank?

-     Was ist gesund?

-     Das Dogma der Biochemie

-     Die Theorie nach Darwin

-     Leben als thermodynamischer Prozess

Rekursive Funktionen

-      Biochemische Prozesse

-      Computerprogramme (Apfelmännchen)

-      Simulationen

-      Fibonacci-Zahlen (Goldener Schnitt)

-      Morphologie

-      Theorie der Bionik

Bionik und Mechanik (Kerbspannungen)

-     Festigkeitslehre

-     Auftreten von Kerbspannungen

-     Computer aided optimization

-     Rekursive Optimierung

-     Bionische Prothesen

Bionik (Beispiele)

-      Bionische Beispiele

-      Bionische Zukunftsvisionen

Biomechanik II

• Biomechanische Grundlagen des Bewegungsapparates II
• Skelettale Implantate II
• Biomechanik des Knies / der Knieendoprothetik
• Biomechanik der Wirbelsäule

Für Biomechanik:

• Richard, H. A.; Kullmer, G.: Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat, Springer Vieweg, 2013
• Brinckmann, P. et al.: Orthopädische Biomechanik, Monsenstein und Vannerdat, 2012
• Wintermantel, E.; Ha, S.-W.: Medizintechnik - Life Science Engineering, Springer, 2009
• Wirtz, D.C.: AE-Manual der Endoprothetik, Knie, Springer, 2011

Für Bionik:

Werner Nachtigall, Bionik: Grundlagen und Beispiele für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer, 2. Auflage

Hans Albert Richard, Biomechanik: Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat,  von Taschenbuch EUR 24,99

Werner Nachtigall und Alfred Wisser, Bionik in Beispielen: 250 illustrierte Ansätze, Springer

http://www.bionikzentrum.de/default.asp?navA=bionik&navB=Zwischen+Technik+und+Biologie&navID=81&editable=1

http://bionik.npage.de/bionische-prothetik.html

• ELEKTROTECHNISCHE GRUNDBEGRIFFE
  elektrische Ladung, elektrischer Strom, elektrische Spannung, elektrischer Widerstand, elektrische Leistung, elektrische Energie

• DER ELEKTRISCHE GLEICHSTROMKREIS
  Netzwerke aus linearen passiven und aktiven Zweipolen, Kirchhoffsche Gesetze, Stromkreisberechnung (Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse, Überlagerungsmethode, Zweipoltheorie), Leistungsumsatz im Stromkreis, Leistungsanpassung

• DAS ELEKTRISCHE FELD
  Feldbegriff (Quellen- und Wirbelfelder, homogene und inhomogene Felder), elektrisches Feld im Nichtleiter (elektrostatisches Feld und zeitlich veränderliches elektrisches Feld), Verschiebungsfluss und Verschiebungsflussdichte, Verschiebungsstrom, elektrische Influenz, Faradayscher Käfig, Verschiebungs- und Orientierungspolarisation, Kapazität und Kondensatoren, Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren, Energie und Kraftwirkungen im elektrischen Feld

• DAS MAGNETISCHE FELD
  magnetischer Fluss, magnetische Induktion, magnetische Feldstärke, Materialeinfluss (insbesondere Ferromagnetismus), Durchflutungsgesetz, magnetische Kreise und ihre Berechnung, Analogiebeziehungen zwischen dem elektrischen Strömungsfeld und dem magnetischen Kreis, Analogiebeziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern, Ruhe- und Bewegungsinduktion (Lorentzkraft), elektromagnetische Felder, Selbst- und Gegeninduktivität, Induktivität und Spulen, Reihen- und Parallelschaltung von Spulen

• DER WECHSELSTROMKREIS
  Erzeugung von Wechselspannungen, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Leistungen im Wechselstromkreis

• AUSGEWÄHLTE ANWENDUNGSBEISPIELE

• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
• Grundlagen der Elektrotechnik zum Selbststudium, Dieter Nelles (VDE-Verlag Berlin Offenbach),     Band 1: Gleichstromkreise (2002), Band 2: Elektrische Felder (2003), Band 3: Magnetische Felder (2003), Band 4: Wechselstromkreise (2003)

• Wiederholung der Grundlagen
  Zunächst wird das Basiswissen wiederholt (Mengen, Zahlen, Gleichungen und Ungleichungen, Binome, Rechnen mit Brüchen, Potenzen und Logarithmen), Grundlagen der Aussagenlogik
• Vektoralgebra und analytische Geometrie
  Nach Einführung der Grundbegriffe und Grundlagen werden die Anwendungsmöglichkeiten besprochen und die Anwendung im 3-dimensionalen Raum geübt, der Zusammenhang mit linearen Gleichungssystemen wird dargestellt
• Funktionen und Kurven
  Anhand wichtiger Funktionen (ganz- und gebrochenrationale Funktionen, Potenz- und Wurzelfunktionen, trigonometrische Funktionen, Exponential- und Logarithmusfunktion, Hyperbelfunktion) wird der Funktionsbegriff und die Darstellung von Funktionen geübt. Den Abschluss bilden Betrachtungen zur Stetigkeit und zum Grenzwert.
• Differentialrechnung
  Über die Vertiefung des Grenzwertbegriffs wird die Differentialrechnung eingeführt. Die Ableitungsregeln werden an verschiedenen praktischen Beispielen geübt.
• Folgen und Reihen
  Der Begriff der Folge wird eingeführt, es werden unendliche Reihen, Potenzreihen und die Taylorentwicklung besprochen.
• Integralrechnung
  Abschluss bildet die Integralrechnung. Bestimmte und unbestimmte Integrale, Ingerationsregeln und -methoden werden besprochen.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Lineare Algebra
  Nach Einführung von Determinanten und Matrizen wird der Zusammenhang zu linearen Gleichungssystemen hergestellt. Eigenwerte und Eigenvektoren werden besprochen.
• Komplexe Zahl
  Die komplexe Zahl und ihre Darstellungsmöglichkeiten werden diskutiert. Dabei werden die Rechenregeln eingeführt und Möglichkeit der Darstellung der komplexe Funktion einer reellen Veränderlichen als Ortskurve vertieft, ebenso die technischen Anwendungen.
• Gewöhnliche Differentialgleichungen
  Die Bedeutung der Differentialgleichung und der technische Unterschied zwischen Anfangs- und Randwertproblem werden erläutert. Lösungsmethoden für Differentialgleichungen 1. Ordnung und 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten werden hergeleitet. Die Lösung von linearen Differentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wird sowohl mit dem Exponentialansatz als auch über die Laplace-Transformation gezeigt.
• Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen
  Den Abschluss bildet die Betrachtung von Funktionen mit mehreren Variablen sowie die Differentiation und Integration dieser Funktione. Substitutionsregeln für Funktionen mehrerer Variabler werden besprochen und auf Koordinatentransformationen angewendet.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Einführung, Lehrsätze der Statik
• Kraftvektoren, Vektorrechnung
• Gleichgewicht am Punkt
• Resultierende von Kräftesystemen
• Gleichgewicht eines starren Körper
• Fachwerke und Systeme starrer Körper
• Schnittgrößen
• Reibung
• Schwerpunkte

• Hibbeler R. Technische Mechanik 1: Statik. München: Pearson Education. 2006
• Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Band 1: Statik. Berlin: Springer. 2004
• Romberg O, Hinrichs N. Keine Panik vor Mechanik!. Wiesbaden: Vieweg. 2006

• Schwingungen und Wellen
  Mechanische Schwingungen: freie, gedämpfte und erzwungene Schwingungen, Resonanz
  Eigenschaften mechanischer und akustischer Wellen
• Optik
  Geometrische Optik: Reflexion und Brechung, optische Instrumente
  Wellenoptik: Interferenz und Beugung
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
• Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
• Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
• Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2014)

• Physikalische Größen und mathematische Grundlagen
  Definitionen und Maßeinheiten; eine Auswahl mathematischer Verfahren in der Physik
• Mechanik
  Kinematik und Dynamik: Grundgesetze der klassischen Mechanik;
  Mechanik des Massenpunktes;
  Arbeit, Energie und Leistung;
  elastischer und inelastischer Stoß;
  Mechanik des starren Körpers, Translation und Rotation;
• Wärme
  spezifische Wärme; Wärmeausdehnung
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2019)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2019)
• Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
• Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
• Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2018)

Im Praktikum wird in einfachen Versuchen die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse geübt und sich mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut gemacht.
Die Experimente werden in kleinen betreuten Gruppen bearbeitet. Am Ende eines jeden Versuchs steht die Anfertigung eines Laborberichts. Dieser beinhaltet neben den theoretischen Grundlagen des Versuchs eine geeignete Darstellung der wichtigsten Ergebnisse inklusive einer Abschätzung der Fehler im Rahmen einer Fehlerrechnung.
Für jeden Versuch ist ein Laborbericht zu erstellen.

• Physikalisches Praktikum, D. Geschke (Teubner, 2001)
• Praktikum der Physik, W. Walcher (Teubner, 2000)
• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)

1.      Biomechanik der Körperstrukturen

• Bau und mechanische Eigenschaften verschiedener Gewebetypen und Strukturen (Knochen, Knorpel, Muskeln, Sehnen, Bänder, Gelenkkapseln)
• Exemplarisch Hüftgelenk

2.      Kinematik der Gelenke des menschlichen Körpers

• Gelenkformen (Prototypen) und vergleichbare Elemente in der Technik
• Osteo- und Arthokinematik
• Anguläre und translatorische Bewegungen
• Exemplarisch Schultergelenk

Inhalte

1.      Biomedizinisches Modell

2.      Biopsychosoziales Modell

3.      Salutogenese Modell

4.      Klassifikationen der WHO

• ICF^[1]
• ICD 10[2]

[1]  Die International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) ist eine Klassifikation der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Die ICF dient fach- und länderübergreifend als einheitliche und standardisierte Sprache zur Beschreibung des funktionalen Gesundheitszustandes, der Behinderung, der sozialen Beeinträchtigung und der relevanten Umgebungsfaktoren eines Menschen. Mit der ICF können die bio-psycho-sozialen Aspekte von Krankheitsfolgen unter Berücksichtigung der Kontextfaktoren systematisch erfasst werden.

[2] Die Internationale statistische Klassifikation der Krankheiten und verwandter Gesundheitsprobleme, 10. Revision, German Modification (ICD-10-GM) ist die amtliche Klassifikation zur Verschlüsselung von Diagnosen in der ambulanten und stationären Versorgung in Deutschland.

In der Vorlesung werden Case Studies dargestellt und erläutert. Als Medien kommen Power Point Präsentationen, Videofilme und Fallbeschreibungen zur Anwendung.

Grampp, Gerd; Jackstell, Susanne; Wöbke, Nils (2013): Teilhabe, Teilhabemanagement und die ICF. 1. Aufl. Köln: BALANCE Buch-+ Medien-Verl. (Balance Beruf).

Rosenbrock, Rolf; Hartung, Susanne (2012): Handbuch Partizipation und Gesundheit. 1. Aufl. Bern: H. Huber (Verlag Hans Huber, Programmbereich Gesundheit).

Schuntermann, Michael F. (2013): Einführung in die ICF. Grundkurs - Übungen - offene Fragen. 4.,überarb. Aufl. Heidelberg, Neckar: ecomed.

DIMDI: Deutsches Institut für Medizinische Dokumentation und Information: DIMDI - ICD-10-GM. Online verfügbar unter https://www.dimdi.de/static/de/klassi/icd-10-gm/, zuletzt geprüft am 13.09.2015.

DIMDI: Deutsches Institut für Medizinische Dokumentation und Information (2015): DIMDI - ICF. Online verfügbar unter https://www.dimdi.de/static/de/klassi/icf/index.htm, zuletzt aktualisiert am 07.09.2015, zuletzt geprüft am 12.09.2015.