Biomechanical Engineering
Herzlich willkommen im Schwerpunkt Biomechanical Engineering (BME)
Entdecken Sie unsere Forschungsfelder, Methodenkompetenzen sowie unsere Lehrveranstaltungen auf den folgenden Seiten.
Die BME Gruppe wurde vor mehr als 20 Jahren gegründet und stellt einen der Schwerpunkte des Institutes für Mechanische Systeme (IMES) dar. Unsere interdisziplinäre Arbeitsgruppe besteht aus Ingenieuren und Naturwissenschaftlern und wir sind Spezialisten in folgenden Geschäfts- und Forschungsfeldern:
Geschäfts- und Forschungsfelder
Der Schlüssel zur erfolgreichen Durchführung von Forschungs- und Industrieprojekten liegt in unserer über mehrere Jahre entwickelten und etablierten Methodenkompetenz, in der Entwicklung von Medizinprodukten, biomechanischen Computermodellen & Simulationen sowie funktionellen Prüfmethoden (nach ISO17025 Type C) und deren Analysen.
Wir engagieren uns stark in der Lehre und bieten die Vertiefungsrichtung Biomechanical Engineering I und II für Bachelorstudenten der Studienrichtungen Maschinentechnik und Systemtechnik sowie für Masterstudenten des MSE Medical Engineering an.
Interessierte Bachelor und Masterstudenten erhalten bei uns die Möglichkeit, Projektarbeiten sowie Bachelor- und Masterarbeiten in laufenden Projekten mit Industriepartnern zu realisieren. Informationen zu laufenden Projekten finden sie auf den Seiten der einzelnen Geschäfts- und Forschungsfelder.
Projekte
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Fortschritte in der muskuloskelettalen Forschung: Iterative Learning Control Systemidentifizierung in einem physikalischen Glenohumeralen…
Die Schulter ist eines der beweglichsten, aber auch komplexesten Gelenke des menschlichen Körpers. Die Muskeln der Rotatorenmanschette steuern ihre Bewegung und Stabilität. Dieses Projekt entwickelt ein lernfähiges Verfahren, das die Wirkung dieser Muskeln präziser misst, um bessere Grundlagen für…
zukünftig, 04/2026 - 09/2026
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A data-driven solution that optimizes ankle-foot-orthopedic braces for children (OrthoSense)
OrthoSense by Leg&airy revolutionizes ankle-foot orthotics by turning subjective brace fitting into data-driven care. Embedded sensors capture pressure data, enabling AI driven biomechanical algorithms to tailor each brace’s shape and fit to the individual patient while enabling patients tracking.
laufend, 01/2026 - 12/2027
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Development of a functional Trunk STability Test (TRUSTT)
Entwicklung eines neuartigen Rumpfstabilitäts-Tests für ein dynamisches Assessment der Bewegungskontrolle in sitzender Position
laufend, 01/2026 - 11/2026
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A histology-informed numerical structural and fluid mechanical investigation of pericardial patches for treatment of pulmonary artery…
Pulmonalarterienstenose tritt bei Neugeborenen mit angeborenen Herzfehlern auf. Patch-Augmentation kann durch struktur- und fluidmechanische Inkompatibilität zwischen Patch und körpereigenem Gewebe zu einem Kollaps führen. Das Projekt untersucht Mikrostruktur und das mechanische Verhalten des…
laufend, 01/2026 - 11/2026
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Kipp’n’Roll-Balance: spielerisch herausgefordert
Auf einem interaktiven Balancebrett steuern Nutzende durch gezielte Gewichtsverlagerung ein Spielfeld und führen einen Ball ins Ziel. Das Game zeigt anschaulich und spielerisch, wie sich Gleichgewicht, Koordination und Körperkontrolle trainieren lassen.
laufend, 01/2026 - 07/2026
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Roboter-basierte experimentelle in vitro Untersuchung zur Evaluation des Einflusses der Tibianeigung und der lateralen extraartikulären…
Die Studie untersucht experimentell, wie die Tibianeigung und LET die anterolaterale Instabilität des Knies unter sportnaher Belastung beeinflussen.
laufend, 12/2025 - 12/2026
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HoloTeach – ein virtuelles Therapiesystem für personalisierte Rehabilitation nach einem Schlaganfall
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines digitalen Rehabilitationssystems zur Verbesserung der Rumpfkontrolle nach einem Schlaganfall. Es integriert Prinzipien des motorischen Lernens, adaptive Schwierigkeitsstufen und innovative VR-Technologien.
laufend, 10/2025 - 09/2028
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MyoPlus: Multisegmental, Functional Muscle Simulation in Physiologic Models (Myo+)
Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung und Testung physiologischer Muskelmodelle und wird in Zusammenarbeit mit einem EELISA-Projektpartner der Universität Sant'Anna, Pisa durchgeführt.
abgeschlossen, 01/2025 - 11/2025
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Die Mechanobiologie von Fibroblasten in weichen Nanofasermaterialien - neuartige Testprotokolle für mechanische In-situ-Tests
Hintergrund: Mechanobiologie ist die Untersuchung des Einflusses mechanischer Lasten auf das Verhalten von Zellen, insbesondere auf ihre Differenzierung, Proliferation, Morphologie oder Stoffwechselaktivität. Sie bestimmt die Interaktion von Implantaten mit dem Körper und letztlich ihre Integration…
abgeschlossen, 01/2025 - 11/2025
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InnoTreat: Personalisierte Behandlungsentscheidungen mit digitalen Zwillingen
Das Projekt "InnoTreat: Towards Personalized Treatment Decisions with Digital Twins", initiiert von der Digitalisierungsinitiative der Zürcher Hochschulen (DIZH), zielt darauf ab, die klinische Diagnose und Behandlungsentscheidungen bei Schulterpathologien zu personalisieren. Durch die Integration…
laufend, 11/2024 - 10/2026
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Wie gut kontrollierst du deine Biosignale? (MuscleJump)
Dieses Demoprojekt bezieht sich auf die aktuelle Anwendung von EMG-Sensoren (Elektromyographie). Heutzutage können EMG-Sensoren verwendet werden, um moderne Arm- oder Beinprothesen zu steuern, was den Patienten mehr Freiheit ermöglicht. Die Steuerung solcher Prothesen ist jedoch eine Herausforderung…
abgeschlossen, 01/2024 - 07/2024
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Entwicklung einer Rumpf Therapie zur Beurteilung und zum Training von Gleichgewicht und Kontrolle in der Neurorehabilitation (Holoreach)
Das SNF geförderte Projekt Health & Wellbeing befasst sich mit der Thematik der Rumpfstabilität. Es soll ein neuartiges, technologie-unterstütztes Trainingskonzept für die Förderung des selektiven Rumpftrainings geschaffen werden. Dies beinhaltet in einem ersten Schritt die Umsetzung einer…
laufend, 01/2024 - 02/2027
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OsteoFusion: Hochgradig osteokonduktive und schnell einbauende keramische Implantatlösungen für die Sportmedizin (und Orthopädie)
In der Sportmedizin sind eine schnellere Rückkehr zur vollen Aktivität, ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis und maximaler Patient:innenkomfort von grösster Bedeutung. OsteoFusion bietet eine Lösung mit einem innovativen Keramikimplantat, das sich durch Ultraschallverflüssigung eines…
laufend, 10/2023 - 03/2027
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TAMINA® – Verbesserung der Frakturversorgung an der Schulter
Im Projekt "Tamina" geht es um die Optimierung der Frakturversorgung an der menschlichen Schulter. Hierzu werden notwendige experimentelle Tests und Simulationsmodelle entwickelt, um die Stabilität der Implantate zu quantifizieren.
abgeschlossen, 01/2023 - 06/2024
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Hip-Kick – Spielerisches Training aus der Hüfte heraus
Hintergrund des vorliegenden Demo-Objekts ist die spielerische Visualisierung neuartiger, interaktiver Formen der Bewegungs-Visualisierung. Selbstständig ausgeführte, game-orientierte Rehabilitationsprogramme von Neuro-Patienten haben die Therapie in letzter Zeit revolutioniert. Es hat sich gezeigt,…
abgeschlossen, 01/2023 - 11/2023
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Hin zu mechanisch biokompatiblen Implantatmaterialien zur Behandlung von Beckenbodensenkungen
Der Einsatz von Vaginalnetzen bei der Behandlung von Beckenbodensenkungen wird in den letzten Jahren kontrovers diskutiert. Schwerwiegende Komplikationen und daraus resultierende Schadensersatzklagen haben dazu geführt, dass die regulatorischen Hürden gestiegen sind und sich viele grosse…
laufend, 11/2022 - 12/2026
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Auf dem Weg zu massgeschneiderten mechanischen Eigenschaften künstlicher Gewebemodelle (SoFi)
Die menschliche Haut ist die Schnittstelle zwischen der Umwelt und dem Körper. Die Haut hat mehrere Funktionen wie Wärmeregulierung, Schutz vor mechanischen Verletzungen, Barriere gegen Mikroorganismen und taktiles Empfinden. In diesem Projekt wollen wir ein innovatives künstliches Hautmodell…
abgeschlossen, 01/2022 - 12/2022
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Robotergestützte experimentelle In-vitro-Studien zur Bewertung von zwei Operationstechniken für eine Meniskusläsion im Hinblick auf die…
In diesem Projekt werden die folgenden Hypothesen mit experimentellen robotergestützten In-vitro-Tests an menschlichen Beinproben untersucht1) Eine Rampenläsion des Hinterhorns des medialen Meniskus führt zu einer erhöhten anterioren Translation und Rotationsinstabilität in einem Knie mit einer…
abgeschlossen, 01/2022 - 05/2023
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Mechanobiologisches Kunststoff-Modell
Kunststoffe erleben in der Medizintechnik ein gesteigertes Interesse. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften entsprechen die Kunststoffe eher dem menschlichen Gewebe als metallische Werkstoffe wie Titan oder Cobalt-Chrom. Die sogenannte Mechanobiologie menschlicher Weichgewebe, insbesondere von…
abgeschlossen, 01/2022 - 12/2022
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Einfluss der zusätzlichen Gewichtsbelastung auf die belastungsinduzierten Veränderungen der glenohumeralen Translation bei Patienten mit…
Erforschung der menschlichen Schulterbiomechanik mit Hilfe eines experimentellen Schultersimulators. Die experimentellen Tests werden mit Probandenmessungen abgeglichen, um wirkende Muskel- und Gelenkskräfte an der Schulter besser charakterisieren zu können.
abgeschlossen, 09/2020 - 08/2023
Neue Publikationen
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Hofmann, Jonas; Fialová, Christina; Adlhart, Christian; Strassmann, Marc; Rimann, Markus; Röhrnbauer, Barbara,
2024.
Large-porous or nano-fibrous? – a mechanical perspective on implant materials for the pelvic floor.
In:
29th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Edinburgh, Scotland, 30 June - 3 July 2024.
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Hofmann, Jonas; Fialová, Christina; Adlhart, Christian; Strassmann, Marc; Rimann, Markus; Röhrnbauer, Barbara,
2024.
Micro and macromechanics of electrospun membranes under uniaxial and biaxial loading conditions[Poster].
In:
29th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Edinburgh, Scotland, 30 June - 3 July 2024.
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Carroll, Daniel; Kiener, Luca; Baumgartner, Daniel; Nusser, Michaela,
2024.
Finite element modelling of locking plate fixation during humeral abduction cycle[Poster].
In:
29th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Edinburgh, Scotland, 30 June - 3 July 2024.
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-31221
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Nusser, Michaela; Carroll, Daniel; Kiener, Luca; Baumgartner, Daniel,
2024.
Screw configuration optimization in 4-part humeral fracture surgery : an algorithmic approach[Poster].
In:
29th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Edinburgh, Scotland, 30 June - 3 July 2024.
ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-31222
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Moser, Nathalie; Skawran, Stephan; Steigmiller, Klaus; Röhrnbauer, Barbara; Winklehner, Thomas; Reiner, Cäcilia S.; Betschart, Cornelia,
2024.
Diagnostics.
14(9), S. 923.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/diagnostics14090923