고속 카메라 및 이미지 분석을 사용하여 빠르게 움직이는 마이크로 버블 영역의 이미징 및 정량화

고속 이미징은 캐비테이션 버블 역학과 같은 빠른 프로세스를 이미지화하는 데 사용할 수 있습니다. 우리는 치과 초음파 스케일러 팁 주위에 캐비테이션 기포를 이미징하는 방법을 보여줍니다. 초음파 스케일러 주변의 캐비테이션은 치과 플라크 를 청소하기 위해 연구되고 있지만 여기에 표시된 방법은 많은 다른 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다.

또한 사용자가 캐비테이션 버블 영역을 계산하여 서로 다른 실험 간의 비교를 허용하는 오픈 소스 소프트웨어를 사용하여 이미지 분석 프로토콜을 개발했습니다. 실험용 설정을 만들려면 고속 카메라, 고강도 콜드 광원, 두 개의 실험실 잭, 회전이 있는 미세 배치 단계, 3D 미세 위치 단계, 현미경 줌 렌즈 및 캐비테이션 마이크로 버블을 생성하는 초음파 스케일러 또는 이미지를 원하는 물체가 필요합니다. 절차를 시작하려면 XYZ 번역 및 회전을 실험실 잭에 연결하는 마이크로 위치 단계를 연결합니다.

마이크로 포지싱 단계에서 초음파 스케일러의 핸드피스를 수정합니다. 원하는 프레임 속도와 해상도가 있는 고속 카메라를 사용합니다. 마이크로포지싱 슬라이딩 플레이트를 고속 카메라 본체에 부착하고 삼각대에 연결합니다.

원하는 해상도와 초점 렌즈렌즈를 사용하여 고속 카메라 본체에 부착합니다. 다른 실험실 잭에 회전XY 미세 위치 단계를 부착하고 이 위에 광학적으로 투명한 이미징 탱크를 배치합니다. 또한 섬유 광 가이드가있는 고강도 냉광원이 필요합니다.

이미징 탱크에 물을 채우고 탱크 내부의 기기 끝을 담급니다. 카메라를 연결하고 이미징 소프트웨어에서 라이브 뷰를 로드합니다. 낮은 배율을 사용하여 초음파 스케일러의 끝에 초점을 맞추고 필요한 경우 광원을 재배치하십시오.

이 연구에서는 밝은 필드 모드에서 조명이 제공되었습니다. 고속 카메라의 최적의 프레임 속도와 셔터 속도를 선택합니다. 이 경우 빠르게 움직이는 캐비테이션 버블이 초점을 맞출 수 있도록 262나노초의 짧은 셔터 속도를 선택했습니다.

줌 렌즈의 배율과 광원의 강도를 조정하므로 배경은 과다 노출되지 않고 흰색입니다. 재현성을 위해 팁의 회전 각도를 기록합니다. 각 반복에 대해 뷰 필드가 일관성이 있는지 확인하려면 참조점을 선택하고 좌표를 기록합니다.

이 경우 기준점은 초음파 스케일러의 끝이었습니다. 이미지 분석이 완료되면 캐비테이션없이 악기의 이미지를 가져 가라. 이것은 기악기의 영역을 빼기 위해 거품의 영역을 계산하는 데 사용됩니다.

그런 다음 악기 주변의 캐비테이션을 이미지합니다. 이들은 다른 초음파 스케일러 팁 주위에 발생하는 캐비테이션의 고속 비디오입니다. 이 연구에서는 이미지 분석이 캐비테이션의 평균 영역을 계산하는 데 사용되었으며 이러한 그래프는 서로 다른 팁 간의 비교를 보여줍니다.

이 기술은 이미징 버블 패턴과 정확한 위치에 유용하며, 이는 캐비테이션 기포가 청소와 같은 다양한 용도에 어떻게 사용될 수 있는지 이해하는 데 유용합니다. 이 고속 화상 진찰 실험은 또한 새로운 의학 시뮬레이션으로 검증될 수 있습니다. 유한 요소 모델링을 기반으로 한 아티클을 사용하여 진동과 스케일러 팁 형성 사이의 3차원, 비선형 및 일시적인 상호 작용을 시뮬레이션했습니다.

또한 스케일러 주변의 물 흐름과 캐비테이션 형성 및 역학을 시뮬레이션했습니다. 이 프로토콜은 고속 이미징 설정을 만드는 비교적 간단한 방법을 보여 주며, 올바르게 마스터할 때 치과 초음파 스케일러 주변의 캐비테이션 버블을 이미징하는 데 유용할 수 있으며 캐비테이션 마이크로 버블을 생성하는 다른 유형의 기기를 이미징하는 데에도 유용할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 빠르게 움직이는 마이크로버블을 이미지화하기 위해 설정된 고속 이미징을 만드는 방법에 대해 잘 이해해야 합니다.

이 방법의 주요 장점은 설정하기 쉽고, 빠른 이미지 분석은 쉽게 이미지의 수백에 적용 할 수 있습니다. 이 기술은 연구원이 빠르게 움직이는 마이크로 버블을 이미지화하기 위해 고속 이미징을 사용하는 데 도움이되며 다양한 버블 이미징 응용 분야에 쉽게 적응할 수 있습니다.