High-speed imaging kan bruges til at billedet hurtige processer, såsom kavitation boble dynamik. Vi demonstrerer en metode til billeddannelse kavitation bobler omkring en dental ultralyd scaler tip. Kavitation omkring ultralydsskaller er ved at blive undersøgt til rengøring af plak, men den metode, der vises her, kan bruges til mange forskellige applikationer.
Vi har også udviklet en billedanalyseprotokol ved hjælp af open source-software, som giver brugeren mulighed for at beregne området kavitationsbobler for at give mulighed for sammenligninger mellem forskellige eksperimenter. For at skabe den eksperimentelle opsætning skal du bruge et højhastighedskamera, en høj intensitet kold lyskilde, to laboratoriestik, en mikropositionsfase med rotation, en 3D-mikropositionsfase, et mikroskopzoomobjektiv og en ultralydsvægter til at generere hulrummikrikbler eller det objekt, du ønsker at billedet. For at starte proceduren, vedhæfte en micropositioning fase med XYZ oversættelse og rotation til et laboratorium jack.
Fastgør håndstykket af ultralydsvægteren i mikropositioneringsfasen. Brug et højhastighedskamera med den ønskede billedhastighed og opløsning. Fastgør en mikropositionerende skydeplade til højhastighedskamerahuset, og tilslut den til et stativ.
Brug en linse med den ønskede opløsning og fokalelinse og fastgør den til højhastighedskamerahuset. Fastgør en XY mikropositioneringsfase med rotation til et andet laboratoriestik, og placer en optisk gennemsigtig billedtank oven på dette. Du skal også bruge en høj intensitet koldt lys kilde med en fiber lys guide.
Fyld billedtanken med vand, og nedsænk spidsen af instrumentet inde i tanken. Tilslut kameraet, og indlæs livevisningen i billedbehandlingssoftwaren. Brug lav forstørrelse til at fokusere på spidsen af ultralydsvægteren og om nødvendigt flytte lyskilden.
I denne undersøgelse blev belysningen givet i lys felttilstand. Vælg den optimale billedhastighed og lukkertid for højhastighedskameraet. I dette tilfælde blev der valgt en kort lukkerhastighed på 262 nanosekunder for at sikre, at de hurtigt bevægende kavitationsbobler var i fokus.
Juster zoomobjektivets forstørrelse og lyskildens intensitet, så baggrunden er hvid uden at blive overeksponeret. Optag spidsens rotationsvinkel for reproducerbarhed. Hvis du vil sikre, at synsfeltet er ensartet for hver gentagelse, skal du vælge et referencepunkt og notere koordinaterne ned.
I dette tilfælde var referencepunktet spidsen af ultralydsvægteren. Hvis billedanalysen vil blive udført, tage et billede af instrumentet uden kavitation. Dette vil blive brugt til at trække instrumentets areal til at beregne boblernes areal.
Billede derefter kavitationen omkring instrumentet. Disse er high-speed videoer af kavitation forekommer omkring forskellige ultralyd scaler tips. I denne undersøgelse blev billedanalyse anvendt til at beregne det gennemsnitlige område af kavitation, der forekommer, og disse grafer viser sammenligningen mellem forskellige spidser.
Denne teknik er nyttig til billeddannelse boble mønstre og deres nøjagtige placeringer, som er nyttigt for at forstå, hvordan kavitation bobler kunne bruges til forskellige applikationer, såsom rengøring. Disse eksperimenter med højhastighedsscanning kan også valideres med nye medicinske simuleringer. Vi har brugt artikler baseret på finite element modellering til at simulere de tre-dimensionelle, ikke-lineære, og forbigående interaktion mellem vibrationer og dannelsen af scaler tip.
Vi simulerede også vandstrømmen omkring skalaen og kavitationsformationen og deres dynamik. Denne protokol viser den relativt enkle måde at skabe en high-speed imaging setup, at når mestrer korrekt, kan være nyttige for billeddannelse kavitation bobler omkring dental ultralyd scalers, og også for billeddannelse andre typer af instrumenter, der producerer kavitation mikrobobler. Efter at have set denne video, bør du have en god forståelse af, hvordan du opretter en high-speed imaging sat op til billedet hurtigt bevægende mikrobobler.
Den største fordel ved denne metode er let at sætte op, og den hurtige billedanalyse kan nemt anvendes på hundredvis af billeder. Denne teknik vil hjælpe forskere til at bruge højhastigheds-billeddannelse til billedet hurtige mikrobobler, og det kan nemt tilpasses til forskellige boble billeddannelse applikationer.
