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pezoelectric effect

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「圧電効果(ピエゾ効果:Piezoelectric effect)」とは、物体に物理的圧力を与えると電位が発生する現象を言います。

……言葉の意味はわかりますが、それが犬のカラダづくりと何の関係があるのでしょうか?。

今回は骨づくりにおける圧電効果についてできるだけわかりやすく説明します。

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骨の構造と再生

骨は、毎日古い部分が壊されて、新しい部分が造られます。これを「骨新生」または「骨代謝」と言います。「骨芽(こつが)細胞」という細胞が骨を造るのですが、骨を造るといっても、骨芽細胞が造るのは土台となるコラーゲンというタンパク質です。コラーゲン自体は軟らかいのですが、そこにカルシウムなどが付着して硬い骨となります。古い部分を壊す細胞は「破骨(はこつ)細胞」と呼ばれています。

こうして毎日、骨は新陳代謝を繰り返しているのです。

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圧電効果

物体に圧力を加えると、その物体にはひずみが生じます。見た目はさほど変わらなくても内部ではひずみが生じ、そのひずみは物体の内部にかすかな電気を発生させます。この現象を圧電効果といい、地震予知システムは、そのかすかな電気をとらえようとする、この圧電効果を利用したシステムなのですが、地震予知システム以外でも私たちの周りのいろいろなところで利用されています。

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骨と運動

負重運動などによる圧縮で骨にひずみが生じると、その圧電効果で弱いマイナスの電気が発生します。この電気は骨芽細胞を活性化させ、プラスの電気を帯びたカルシウムイオンなどをコラーゲンに付着させますので、骨密度が高くなっていきます。
破骨細胞は電気とは関係なく活動しますので、圧電効果がない状態では、骨芽細胞が元気をなくして破骨細胞は活動を続けることになり、骨密度は低くなっていくわけです。骨に圧力が加わらない無重力の宇宙で宇宙飛行士に運動をさせないと骨がもろくなるのはこのためです。

カラダの中にコラーゲンの材料となるアミノ酸やカルシウム、リン、マグネシウムなどのミネラル、ビタミンがないことには骨も造られようがありませんが、栄養摂取だけではダメなんだということを、宇宙飛行士は証明してくれたんですね。

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クレール・コンサルタント