Höghastighetsavbildning kan användas för att avbilda snabba processer, till exempel kavitationsbubbladynamik. Vi visar en metod för bildbehandling cavitation bubblor runt en tandläkare ultraljud scaler spets. Kavitation runt ultraljud scalers håller på att forskat för rengöring av plack, men den metod som visas här kan användas för många olika tillämpningar.
Vi har också utvecklat ett bildanalysprotokoll med hjälp av öppen källkod som gör det möjligt för användaren att beräkna området kavitation bubblor för att möjliggöra jämförelser mellan olika experiment. För att skapa den experimentella setup, behöver du en höghastighetskamera, en hög intensitet kall ljuskälla, två laboratorium jacks, en micropositioning skede med rotation, en 3D-micropositioning skede, ett mikroskop zoomobjektiv, och ett ultraljud scaler att generera kavitation mikrobubblor, eller det objekt som du önskar att bilden. För att påbörja proceduren, bifoga en mikropositioneringsstadium med XYZ-översättning och rotation till ett laboratorium jack.
Fixera handstycket på ultraljudsskalaren i mikropositioneringsstadiet. Använd en höghastighetskamera med önskad bildhastighet och upplösning. Fäst en micropositioning skjutplatta till höghastighetskamerahuset, och anslut den till ett stativ.
Använd en lins med önskad upplösning och fokallins och fäst den på höghastighetskamerahuset. Fäst en XY mikropositionering skede med rotation till ett annat laboratorium jack och placera en optiskt transparent bildframställning tank ovanpå detta. Du behöver också en högintensiv kall ljuskälla med en fiberljusguide.
Fyll på bildtanken med vatten och sänk ner spetsen på instrumentet inuti tanken. Anslut kameran och ladda livevisningen i bildhanteringsprogrammet. Använd låg förstoring för att fokusera på ultraljudsskalapparatens spets, ompositionering av ljuskällan om det behövs.
I denna studie, belysning tillhandahölls i ljusa fältläge. Välj den optimala bildrutefrekvensen och slutartiden för höghastighetskameran. I detta fall valdes en kort slutartid på 262 nanosekonderna för att säkerställa att de snabbrörliga kavitationsbubblorna var i fokus.
Justera zoomobjektivets förstoring och ljuskällans intensitet, så bakgrunden är vit utan att överexponerad. Antet spetsens rotationsvinkel för reproducerbarhet. För att säkerställa att synfältet är konsekvent för varje upprepning, välj en referenspunkt och anteckna koordinaterna.
I detta fall var referenspunkten spetsen av ultraljud scaler. Om bildanalys kommer att göras, ta en bild av instrumentet utan någon kavitation. Detta kommer att användas för att subtrahera området av instrumentet för att beräkna området av bubblorna.
Sedan, bild kavitationen runt instrumentet. Dessa är höghastighetsvideor av kavitation som förekommer runt olika ultraljudsskaleringstips. I denna studie användes bildanalys för att beräkna medelvärdet av området kavitation som förekommer, och dessa grafer visar jämförelsen mellan olika tips.
Denna teknik är användbar för bildframställning bubbla mönster och deras exakta platser, vilket är användbart för att förstå hur kavitation bubblor skulle kunna användas för olika tillämpningar, såsom rengöring. Dessa höghastighetsbildande experiment kan också valideras med nya medicinska simuleringar. Vi har använt artiklar baserade på finita element modellering för att simulera den tredimensionella, olinjära, och övergående växelverkan mellan vibrationen och bildandet av scaler spets.
Vi simulerade också vattenflödet runt skalaren, och kavitationen formation och deras dynamik. Detta protokoll visar det relativt enkla sättet att skapa en höghastighetsavbildning setup, att när behärskar korrekt, kan vara användbart för bildbehandling kavitation bubblor runt dentala ultraljud scalers, och även för bildframställning andra typer av instrument som producerar kavitation mikrobubblor. Efter att ha sett den här videon, bör du ha en god förståelse för hur man skapar en höghastighetsavbildning inrättas för att bilden snabbrörliga mikrobubblor.
Den största fördelen med denna metod är lätt att ställa in, och den snabba bildanalysen kan enkelt tillämpas på hundratals bilder. Denna teknik kommer att hjälpa forskare att använda höghastighetsavbildning för att avbilda snabbrörliga mikrobubblor, och det kan enkelt anpassas för olika bubbelbilder applikationer.
