The Piezoelectric Effect(피에조 전기의 효과), 모든 치료의 자극은 주파수(파동)과 강도가 있다. 어떻게 치료적 좋은 자극을 줄 것인가?

[문형철]

인체의 손상된 조직이 "기능회복 functional recovery"을 제대로 하려면 

connective tissue를 포함한 손상조직이 적절한 방향성으로 재배열되어야 한다. 

적절한 방향으로 천천히 co-contraction을 반복하면 원하는 목적에 도달하는데, 그것에 대한 이론적 근거가 바로 

"piezoelectric effect"다. 

손상된 조직이 제대로 기능을 하기 위한 조직으로 재생되기 위한 최적의 자극을 찾는 것이 치료의 핵심

최적의 자극은 최적의 vibration mode를 찾는 것!

인체에서 이러한 최적의 vibration mode를 고민하고 적용하는 것이 진정한 재생자극의 핵심.

The Piezoelectric Effect.pdf

Piezoelectric Effect Basics

A piezoelectric substance is one that produces an electric charge when a mechanical stress is applied (the substance is squeezed or stretched). Conversely, a mechanical deformation (the substance shrinks or expands) is produced when an electric field is applied. This effect is formed in crystals that have no center of symmetry. 

- piezoelectric substance는 어떤 물질이 squeezed or stretched라는 mechanical stress가 적용될때 만들어지는 electric charge

- 반면에 mechanical deformation(어떤 물질이 shrinks or expand)은 electric field가 적용되어질때 생산됨. 

To explain this, we have to look at the individual molecules that make up the crystal. Each molecule has a polarization, one end is more negatively charged and the other end is positively charged, and is called a dipole. This is a result of the atoms that make up the molecule and the way the molecules are shaped. 

The polar axis is an imaginary line that runs through the center of both charges on the molecule. In a monocrystal the polar axes of all of the dipoles lie in one direction. The crystal is said to be symmetrical because if you were to cut the crystal at any point, the resultant polar axes of the two pieces would lie in the same direction as the original. In a polycrystal, there are different regions within the material that have a different polar axis. It is asymmetrical because there is no point at which the crystal could be cut that would leave the two remaining pieces with the same resultant polar axis. Figure 1 illustrates this concept.

In order to produce the piezoelectric effect, the polycrystal is heated under the application of a strong electric field. The

heat allows the molecules to move more freely and the electric field forces all of the dipoles in the crystal to line up and face in nearly the same direction (Figure 2).

- piezoelectric effect를 생산하기 위해 polycrystal에 강한 electric field의 적용하에서 열을 가함. 그 열은 molecule을 자유롭게 움직이게 하고, electric field 는 crystal을 line up하고 거의 같은 방향으로 보게 하기 위한 힘이다. 

The piezoelectric effect can now be observed in the crystal. Figure 3 illustrates the piezoelectric effect. Figure 3a shows the piezoelectric material without a stress or charge. If the material is compressed, then a voltage of the same polarity as the poling voltage will appear between the electrodes (b). If stretched, a voltage of opposite polarity will appear (c). Conversely, if a voltage is applied the material will deform. A voltage with the opposite polarity as the poling voltage will cause the material to expand, (d), and a voltage with the same polarity will cause the material to compress (e). If an AC signal is applied then the material will vibrate at the same frequency as the signal (f).

- 그림 3a는 charge 또는 stress없는 piezoelectric material을 보여줌.

- 그림 3b는 물질이 압박을 받으면 poling voltage로서 극성을 띔.

- 그림 3c는 물질이 늘어나는 자극을 받으면 opposite polarity의 voltage가 나타남. voltage가 물질에 적용되면 변화함. 

- 그림 3d는 voltage가 opposite polarity로 작용하면 물질은 expand를 일으킴.

- 그림 3e는 voltage가 같은 polarity로 작용하면 물질은 compress됨.

- ...

Using the Piezoelectric Effect

The piezoelectric crystal bends in different ways at different frequencies. This bending is called the vibration mode. The

crystal can be made into various shapes to achieve different vibration modes. To realize small, cost effective, and high performance products, several modes have been developed to operate over several frequency ranges. These modes allow us to make products working in the low kHz range up to the MHz range. 

- piezoelectric crystal은 다른 frequency에서 서로 다른 방식으로 구부린다. 이 구부림은 vibration mode라고 부름. 

- crystal은 different vibration mode가 적용됨으로써 다양한 형태변화로 만들어질 수 있음. 

- 이 vibration mode는 낮은 KHz frequency에서 높은 MHz frequency가 적용됨으로서 products를 만들 수 있음. 

Figure 4 shows the vibration modes and the frequencies over which they can work. An important group of piezoelectric materials are ceramics. Murata utilizes these various vibration modes and ceramics to make many useful products, such as ceramic resonators, ceramic bandpass filters, ceramic discriminators, ceramic traps, SAW filters, and buzzers.

[09정문권]

인체손상 > 재생시에 적절한 방향으로 재배열 > *적절한 재생자극필요!!
>>최적의 자극을 위한 최적의 vibration mode탐색
The Piezoelectric Effect=압전(壓電) 효과
piezoelectric substance는 기계적 stress가 주어질 때 발생되는 electric charge를 말함, 각 분자들은 극성을 띰, 한쪽이 음전하라면 그 반대는 양전하(dipole)
piezoelectric crystal은 다른 frequency에서 서로 다른 방식으로 구부림(vibration mode)
crystal은 different vibration mode가 적용됨으로써 다양한 형태변화로 만들어질 수 있고,이 vibration mode는 낮은 KHz frequency에서 높은 MHz frequency가 적용됨으로서 products를 만들 수 있음.

[09정문권]

>>마찬가지 원리로 손상후 회복되는 과정에서 최적의 vibration mode를 찾아서 최적의 자극을 주고, 새로운 조직의 적절한 배열을 유도함으로써 손상전의 정상에 가깝게 회복되도록 도움.
치료에서의 최적의 vibration mode란... 최적화된 움직임, 누르고 움직이기, 전침자극, 진동건, 적외선조사?!..까지도 될수있지않을까..