პიეზოელექტრული ეფექტი და ძვლის სიმკვრივე

პიეზოელექტრული ეფექტი ზოგიერთი მასალის თვისებაა მექანიკური ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევისთვის. "პიეზო" ბერძნული სიტყვაა, რაც ნიშნავს "შესუსტებას". ეფექტი პირველად აღმოაჩინეს პიერ კიურმა და ჟაკ კიურმა 1880 წელს. დოქტორი ი. იასუდამ 1957 წელს აღმოაჩინა პიზეოელექტრული ეფექტის არსებობა ძვლებში.

პირდაპირი პიეზოელექტრული ეფექტი განისაზღვრება, როგორც მასალის დაძაბულობის ან შეკუმშვის ქვეშ ძაბვის წარმოების უნარი.

ინვერსიული პიეზოელექტრული ეფექტი განისაზღვრება, როგორც მოხრა პიეზოელექტრული მასალები, როგორიცაა კერამიკა და კრისტალები, გამოყენებითი პოტენციალის ან ელექტრო ველის გამო.

ძვლების უმეტესობა შედგება ძვლის მატრიცისაგან, რომელიც არაორგანული და ორგანული ხასიათისაა. ჰიდროქსიაპატიტი, რომელიც კრისტალურია, წარმოადგენს ძვლის მატრიქსის არაორგანულ ნაწილს. მეორეს მხრივ, I ტიპის კოლაგენი მატრიცის ორგანული ნაწილია. აღმოაჩინეს, რომ ჰიდროქსიაპატიტი პასუხისმგებელია ძვლებში პიეზოელექტარიობაზე.

როდესაც კოლაგენის მოლეკულები, რომლებიც შედგება მუხტის მატარებლებისგან, ხაზგასმულია, ეს მუხტის მატარებლები შიგნიდან გადადიან ნიმუშის ზედაპირზე. ეს წარმოქმნის ელექტრულ პოტენციალს ძვლის გადაღმა.

ძვალზე მოქმედი სტრესი წარმოქმნის პიეზოელექტრულ ეფექტს. ეს ეფექტი, თავის მხრივ, იზიდავს ძვლის წარმომქმნელ უჯრედებს (ე.წ. ოსტეობლასტები) ელექტრული დიპოლების წარმოქმნის გამო. ეს მოგვიანებით აყალიბებს მინერალებს - პირველ რიგში კალციუმს - ძვლის სტრესულ მხარეს. აქედან გამომდინარე, პიეზოელექტრული ეფექტი ზრდის ძვლის სიმკვრივეს.

გარე ელექტრო სტიმულაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ძვლის განკურნება და შეკეთება. გარდა ამისა, ძვლის პიეზოელექტრული ეფექტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძვლის რემოდელირებისთვის. დოქტორ ჯულიუს ვოლფმა 1892 წელს დააფიქსირა, რომ ძვლის შეცვლა ხდება მასზე მოქმედი ძალების საპასუხოდ. ეს ასევე ცნობილია როგორც ვოლფის კანონი.