เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกและความหนาแน่นของกระดูก

Piezoelectric effect เป็นคุณสมบัติของวัสดุบางชนิดในการแปลงพลังงานกลเป็นกระแสไฟฟ้า "Piezo" เป็นภาษากรีก แปลว่า "บีบ" เอฟเฟกต์นี้ถูกค้นพบครั้งแรกโดย Pierre Curie และ Jacques Curie ในปี 1880 ดร.ไอ. Yasuda ในปี 1957 ค้นพบการมีอยู่ของ piezoelectric effect ในกระดูก

ผลกระทบโดยตรงของเพียโซอิเล็กทริกถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของวัสดุในการผลิตแรงดันไฟฟ้าภายใต้ความตึงเครียดหรือการบีบอัด

ผลกระทบเพียโซอิเล็กทริกแบบผกผันหมายถึงการดัดที่เกิดขึ้นใน วัสดุเพียโซอิเล็กทริกเช่น เซรามิกและคริสตัล เนื่องมาจากศักย์ไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้า

กระดูกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเมทริกซ์กระดูกที่มีลักษณะเป็นอนินทรีย์และอินทรีย์ ไฮดรอกซีอะพาไทต์ซึ่งเป็นผลึกสร้างส่วนอนินทรีย์ของเมทริกซ์กระดูก ในทางกลับกัน คอลลาเจน Type I เป็นส่วนอินทรีย์ของเมทริกซ์ พบว่าไฮดรอกซีอะพาไทต์มีส่วนทำให้เกิด piezoelectricity ในกระดูก

เมื่อโมเลกุลของคอลลาเจน ซึ่งประกอบด้วยตัวพาประจุ ถูกตรึง ตัวพาประจุเหล่านี้จากด้านในจะเคลื่อนไปยังพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าทั่วกระดูก

ความเครียดที่กระทำต่อกระดูกทำให้เกิดผลกระทบแบบเพียโซอิเล็กทริก ในทางกลับกัน ผลกระทบนี้ดึงดูดเซลล์สร้างกระดูก (เรียกว่าเซลล์สร้างกระดูก) เนื่องจากการก่อตัวของไดโพลไฟฟ้า ต่อมาจะสะสมแร่ธาตุ (ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแคลเซียม) ไว้ที่ด้านที่มีความเครียดของกระดูก ดังนั้นเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกจึงเพิ่มความหนาแน่นของกระดูก

การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าจากภายนอกอาจนำไปสู่การสมานและซ่อมแซมกระดูก นอกจากนี้ อาจใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกในกระดูกสำหรับการสร้างกระดูกใหม่ ดร. Julius Wolff ในปี 1892 สังเกตว่ากระดูกมีรูปร่างใหม่เพื่อตอบสนองต่อแรงที่กระทำต่อกระดูก สิ่งนี้เรียกว่ากฎของวูลฟ์