Piezoelektriske effekten og bentetthet

Piezoelektriske effekten eies av noen materialer å konvertere mekanisk energi til elektrisk strøm. "Piezo" er et gresk ord som betyr "å presse". Effekten ble først oppdaget av Pierre Curie og Jacques Curie i 1880. Dr. I. Yasuda i 1957 oppdaget eksistensen av piezoelektriske effekten i bein.

Direkte piezoelectricity

Den direkte piezoelektriske effekt er definert som et materiales evne til å produsere spenning under strekk eller kompresjon.

inverse piezoelectricity

Den inverse piezoelektriske effekten defineres som den bøyning forårsaket i piezoelektriske materialer, såsom keramikk og krystaller, som følge av påtrykte potensiale eller elektrisk felt.

Bein

Flertallet av ben består av benmatriks det er uorganisk og organisk natur. Hydroksyapatitt, som er krystallinsk, danner den uorganiske delen av benmatriks. På den annen side, type I kollagen er den organiske del av matrisen. Hydroksyapatitt har blitt påvist å være ansvarlig for piezoelectricity i bein.

Origin of Piezoelectricity i Bones

Når kollagen molekyler, bestående av ladningsbærere, er stresset, disse ladningsbærere fra innsiden flytte til overflaten av prøven. Dette frembringer elektrisk potensial over benet.

Bentetthet og piezoelektriske effekten

Den spenning som virker på benet frembringer den piezoelektriske effekten. Denne effekten, i sin tur, trekker ben-bygge celler (kalt osteoblaster) på grunn av dannelse av elektriske dipoler. Dette hvorpå innskudd mineraler - først og fremst kalsium - på stresset side av benet. Følgelig øker den piezoelektriske effekten bentetthet.

Betydning

En ekstern elektrisk stimulering kan føre til helbredelse og reparasjon i ben. I tillegg kan den piezoelektriske effekt på ben benyttes til benremodellering. Dr. Julius Wolff i 1892 observert at benet er omformet i respons til de krefter som virker på den. Dette er også kjent som Wolff lov.