Yüksek Hızlı Kamera ve Görüntü Analizi Kullanarak Hızlı Hareket Eden Mikrokabarcıkların Görüntülenmesi ve Ölçülmesi

Yüksek hızlı görüntüleme, kavitasyon kabarcığı dinamiği gibi hızlı süreçleri görüntülemek için kullanılabilir. Biz bir diş ultrasonik ölçekleyici ucu etrafında kavitasyon kabarcıkları görüntüleme yöntemi göstermektedir. Ultrasonik ölçekleyiciler etrafında Kavitasyon diş plağı temizliği için araştırılmaktadır, ancak burada gösterilen yöntem birçok farklı uygulamalar için kullanılabilir.

Ayrıca, kullanıcının farklı deneyler arasında karşılaştırmalar yapmak için kavitasyon baloncuklarının alanını hesaplamasına olanak tanıyan açık kaynak yazılımını kullanarak bir görüntü analizi protokolü geliştirdik. Deneysel kurulum oluşturmak için, bir yüksek hızlı kamera, yüksek yoğunluklu soğuk ışık kaynağı, iki laboratuvar jakları, rotasyon ile bir mikrokonumlandırma aşaması, bir 3D mikrokonumlandırma aşaması, bir mikroskop zum lens ve bir ultrasonik ölçekleyici kavitasyon mikrokabarcıklar oluşturmak için, ya da görüntü istediğiniz nesne gerekir. İşleme başlamak için, XYZ çevirisi ve rotasyonu içeren bir mikrokonumlandırma aşamasını bir laboratuvar jakına takın.

Mikrokonumlandırma aşamasında ultrasonik ölçekleyicinin el parçasını düzeltin. İstenilen kare hızı ve çözünürlüğüne sahip yüksek hızlı bir kamera kullanın. Yüksek hızlı kamera gövdesine bir mikrokonumlandırma sürgülü plaka takın ve bir tripoda bağlayın.

İstenilen çözünürlükte ve odak lensine sahip bir lens kullanın ve yüksek hızlı kamera gövdesine takın. Başka bir laboratuvar jakına dönüşlü bir XY mikrokonumlandırma aşaması yerleştirin ve bunun üzerine optik olarak saydam bir görüntüleme tankı yerleştirin. Ayrıca bir fiber ışık kılavuzu ile yüksek yoğunluklu soğuk ışık kaynağı gerekir.

Görüntüleme tankını suyla doldurun ve cihazın ucunu tankın içine batırın. Kamerayı bağlayın ve canlı görünümü görüntüleme yazılımına yükleyin. Gerekirse ışık kaynağı yeniden konumlandırma, ultrasonik ölçekleyici ucu odaklanmak için düşük büyütme kullanın.

Bu çalışmada aydınlatma parlak alan modunda sağlanmıştır. Yüksek hızlı kamera için en uygun kare hızını ve deklanşör hızını seçin. Bu durumda, hızlı hareket eden kavitasyon kabarcıklarının odakta olduğundan emin olmak için 262 nanosaniyelik kısa bir deklanşör hızı seçilmiştir.

Zum merceğinin büyütülmesini ve ışık kaynağının yoğunluğunu ayarlayın, böylece arka plan aşırı pozlanmadan beyaz olur. Tekrarlanabilirlik için ucun dönüş açısını kaydedin. Görüş alanının her yineleme için tutarlı olduğundan emin olmak için bir başvuru noktası seçin ve koordinatları not edin.

Bu durumda, başvuru noktası ultrasonik ölçekleyici ucu oldu. Görüntü analizi yapılacaksa, herhangi bir kavitasyon olmadan aletin bir görüntüsünü alın. Bu kabarcıklar alanını hesaplamak için enstrümanın alanını çıkarmak için kullanılacaktır.

Daha sonra, aletin etrafındaki boşluğu görüntüleyin. Bu farklı ultrasonik ölçekleyici ipuçları etrafında meydana gelen kavitasyon yüksek hızlı videolar. Bu çalışmada, oluşan kavitasyonun ortalama alanını hesaplamak için görüntü analizi kullanılmıştır ve bu grafikler farklı uçlar arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir.

Bu teknik, boşluklu kabarcıkların temizlik gibi farklı uygulamalar için nasıl kullanılabileceğini anlamak için yararlı olan kabarcık desenlerini ve tam konumlarını görüntülemede yararlıdır. Bu yüksek hızlı görüntüleme deneyleri de yeni tıbbi simülasyonlar ile doğrulanabilir. Titreşim ve ölçekleyici ucunun oluşumu arasındaki üç boyutlu, doğrusal olmayan ve geçici etkileşimi simüle etmek için sonlu elemanmodellemesine dayalı makaleler kullandık.

Ayrıca ölçekleyicinin etrafındaki su akışını, kavitasyon oluşumunu ve dinamiklerini simüle ettik. Bu protokol, yüksek hızlı görüntüleme kurulumu oluşturmak için nispeten basit bir yol gösterir, doğru hakim olduğunda, diş ultrasonik ölçekleyiciler etrafında kavitasyon kabarcıkları görüntüleme için yararlı olabilir, ve aynı zamanda kavitasyon mikrokabarcıklar üretmek araçların diğer türleri görüntüleme için. Bu videoyu izledikten sonra, hızlı hareket eden mikrokabarcıklar görüntü için ayarlanmış yüksek hızlı bir görüntüleme oluşturmak için nasıl iyi bir anlayışa sahip olmalıdır.

Bu yöntemin ana avantajı kurulumu kolaydır ve hızlı görüntü analizi kolayca yüzlerce görüntü uygulanabilir. Bu teknik, araştırmacıların hızlı hareket eden mikrokabarcıkları görüntülemek için yüksek hızlı görüntüleme kullanmalarına yardımcı olur ve çeşitli kabarcık görüntüleme uygulamaları için kolayca uyarlanabilir.