Høyhastighetsbildebehandling kan brukes til å bilde raske prosesser, for eksempel kavitasjonsbobledynamikk. Vi demonstrerer en metode for avbildning kavitasjon bobler rundt en dental ultralyd scaler tips. Kavitasjon rundt ultralydskalare blir undersøkt for rengjøring av tannplakk, men metoden som vises her kan brukes til mange forskjellige applikasjoner.
Vi har også utviklet en bildeanalyseprotokoll ved hjelp av åpen kildekode-programvare som gjør det mulig for brukeren å beregne området kavitasjonsbobler for å tillate sammenligninger mellom ulike eksperimenter. For å lage det eksperimentelle oppsettet trenger du et høyhastighetskamera, en høyintensitets kald lyskilde, to laboratoriekontakter, et mikroposisjoneringsstadium med rotasjon, et 3D-mikroposisjoneringsstadium, et mikroskopzoomobjektiv og en ultralydsskalaer for å generere kavitasjonsmikrobobler, eller objektet du ønsker å bilde. For å starte prosedyren, fest et mikroposisjoneringsstadium med XYZ oversettelse og rotasjon til en laboratoriekontakt.
Fest håndstykket til ultralydskalaeren i mikroposisjoneringsstadiet. Bruk et høyhastighetskamera med ønsket bildefrekvens og oppløsning. Fest en mikroposisjonering glideplate til høyhastighetskamerakroppen, og koble den til et stativ.
Bruk et objektiv med ønsket oppløsning og brennvidde og fest den til høyhastighetskamerakroppen. Fest et XY-mikroposisjoneringsstadium med rotasjon til en annen laboratoriekontakt og plasser en optisk gjennomsiktig bildetank på toppen av dette. Du trenger også en høyintensitets kald lyskilde med en fiberlysguide.
Fyll bildetanken med vann og senk spissen av instrumentet inne i tanken. Koble til kameraet og last inn live view i bildebehandlingsprogramvaren. Bruk lav forstørrelse for å fokusere på spissen av ultralydsevekteren, og flytt lyskilden om nødvendig.
I denne studien ble belysning gitt i lys feltmodus. Velg optimal bildefrekvens og lukkerhastighet for høyhastighetskameraet. I dette tilfellet ble det valgt en kort lukkerhastighet på 262 nanosekunder for å sikre at de hurtiggående kavitasjonsboblene var i fokus.
Juster forstørrelsen av zoomobjektivet og intensiteten til lyskilden, slik at bakgrunnen er hvit uten å bli overeksponert. Registrer rotasjonsvinkelen på spissen for reproduserbarhet. Hvis du vil sikre at synsfeltet er konsekvent for hver repetisjon, velger du et referansepunkt og noterer deg ned koordinatene.
I dette tilfellet var referansepunktet spissen av ultralydskalaeren. Hvis bildeanalyse vil bli gjort, ta et bilde av instrumentet uten kavitasjon. Dette vil bli brukt til å trekke området av instrumentet for å beregne arealet av boblene.
Deretter bilde kavitasjonen rundt instrumentet. Dette er høyhastighetsvideoer av kavitasjon som forekommer rundt forskjellige ultralydskalaertips. I denne studien ble bildeanalyse brukt til å beregne gjennomsnittlig kavitasjonsområde som forekommer, og disse grafene viser sammenligningen mellom forskjellige tips.
Denne teknikken er nyttig for bildeboblemønstre og deres nøyaktige steder, noe som er nyttig for å forstå hvordan kavitasjonsbobler kan brukes til forskjellige applikasjoner, for eksempel rengjøring. Disse høyhastighetsbildeeksperimentene kan også valideres med nye medisinske simuleringer. Vi har brukt artikler basert på begrenset elementmodellering for å simulere den tredimensjonale, ikke-lineære og forbigående interaksjonen mellom vibrasjonen og dannelsen av skalerspissen.
Vi simulerte også vannstrømmen rundt skaleren, og kavitasjonsformasjonen og deres dynamikk. Denne protokollen viser den relativt enkle måten å lage et høyhastighets bildeoppsett, som når mestret riktig, kan være nyttig for bildekavitasjonsbobler rundt tann ultralydskalare, og også for å avbilde andre typer instrumenter som produserer kavitasjonsmikrobobler. Etter å ha sett denne videoen, bør du ha en god forståelse av hvordan du oppretter en høyhastighets bildebehandling satt opp til bilder i rask bevegelse mikrobobler.
Den største fordelen med denne metoden er enkel å sette opp, og den raske bildeanalysen kan enkelt brukes på hundrevis av bilder. Denne teknikken vil hjelpe forskere til å bruke høyhastighetsbilde til å bilde raske mikrobobler, og den kan enkelt tilpasses ulike boblebildeapplikasjoner.