Pjezoelektriskais efekts ir dažu materiālu īpašība pārveidot mehānisko enerģiju elektriskajā strāvā. "Pjezo" ir grieķu vārds, kas nozīmē "saspiest". Pirmo reizi efektu atklāja Pjērs Kirī un Žaks Kirī 1880. gadā. Dr. I. Jasuda 1957. gadā atklāja pjezoelektriskā efekta esamību kaulos.
Tiešā pjezoelektrība
Tiešo pjezoelektrisko efektu definē kā materiāla spēju radīt spriegumu zem sprieguma vai saspiešanas.
Apgrieztā pjezoelektrība
Apgriezto pjezoelektrisko efektu definē kā izliekumu, kas radies pjezoelektriskie materiāli, piemēram, keramika un kristāli, pielietotā potenciāla vai elektriskā lauka dēļ.
Kauls
Kaulu lielāko daļu veido kaulu matrica, kurai ir neorganisks un organisks raksturs. Hidroksiapatīts, kas ir kristālisks, veido kaulu matricas neorganisko daļu. No otras puses, I tipa kolagēns ir matricas organiskā daļa. Ir atklāts, ka hidroksilapatīts ir atbildīgs par pjezoelektrību kaulos.
Pjezoelektroenerģijas izcelsme kaulos
Kad tiek saspringtas kolagēna molekulas, kas sastāv no lādiņu nesējiem, šie lādiņu nesēji no iekšpuses virzās uz parauga virsmu. Tas rada elektrisko potenciālu visā kaulā.
Kaulu blīvums un pjezoelektriskais efekts
Stress, kas iedarbojas uz kaulu, rada pjezoelektrisko efektu. Šis efekts savukārt piesaista kaulu veidojošās šūnas (sauktas par osteoblastiem), jo veidojas elektriskās dipoles. Tas vēlāk nogulsnē minerālvielas - galvenokārt kalciju - kaula stresa pusē. Tādējādi pjezoelektriskais efekts palielina kaulu blīvumu.
Nozīme
Ārējā elektriskā stimulācija var izraisīt kaulu dziedināšanu un atjaunošanos. Turklāt pjezoelektrisko efektu kaulā var izmantot kaulu pārveidošanai. Dr Julius Wolff 1892. gadā novēroja, ka kauls tiek pārveidots, reaģējot uz spēkiem, kas uz to iedarbojas. To sauc arī par Volfa likumu.