Akustik Levitasyon Sisteminde Küresel Olmayan Kabarcık Salınımları ile Mikroakışın İndüksiyonu

Kabarcık kaynaklı mekanik eylemlerin anlaşılması, birçok mühendislik ve terapötik uygulamada çok önemlidir. Kabarcık salınımlarını ve çevredeki indüklenen akışları kontrol etmek hala zorlu bir görevdir. Önerilen teknikler, akustik bir levitatörde sıkışmış tek bir kabarcığın şekil salınımını kontrol etmeyi sağlar.

İndüklenen akışlar daha sonra görselleştirilir ve kabarcık dinamikleri ile ilişkilendirilir. Ultrasonun Terapötik Uygulama Laboratuvarı'ndan bir öğrenci olan Estelle Mezianai prosedürü gösterecek. Osilatörün su deposunu, lazerin bir odak noktası su tankının içine yerleştirilecek şekilde yerleştirerek kabarcık üretimi ile başlayın, bu da her 5 ila 10 milijul lazer darbesi için kıvılcım oluşumuna yol açar.

Ultrason dönüştürücüsünü açın ve kabarcıklar artık dikey olarak yükselmeyene kadar uygulanan voltajı artırın, ancak basınç anti-düğümüne doğru sapın ve sıkışın. Arkadan aydınlatmalı aydınlatmayı sürekli ışık yayan diyota ayarlayın ve sıkışan kabarcığın gözlemlenmesini sağlamak için yüksek hızlı kamerayı seçin. Bir kabarcığı yakalamak ve radyal salınımlarını yakalamak için kare boyutunu 128 x 128 piksele ve alma hızını 180 kilohertz'e ayarlayın.

Kabarcık radyal salınımlarını, uygulanan dönüştürücü voltajlarını 0 ila 8 volt arasında artırarak 3 ila 30 milisaniye arasında kaydedin. Son kayıttan sonra, ultrason dönüştürücüsünü kapatın ve analiz sonrası için arka planın bir görüntüsünü yakalayın. Video serisinin son işlenmesi için VoltagePressure'ı çalıştırın.

exe dosyası. Kayıt serisi için fiziksel ve deneysel parametreleri ve uygulanan voltajın değerlerini belirtin. Kabarcık yarıçapı analizi panelinde, parametreleri yükle'yi tıklatın ve tüm video serilerini ve arka plan görüntü dosyalarını içeren klasörü seçin.

Her video dosyası için, kabarcık yarıçapının evrimi bir akustik periyot boyunca çizilecek ve sayısal bir uyum üst üste bindirilecektir. Tüm videolar işlendiğinde, basınç voltajı eğrisinin doğrusal bir uyumunu gerçekleştirmek için doğrusal regresyon'u tıklatın. Veriler geçerli dizin içindeki bir txt dosyasına kaydedilir.

Kabarcık birleşmesini indüklemek için, ultrason dönüştürücüsünü açın ve uygulanan voltajı, karşılık gelen akustik basıncın yüzey dengesizliğini tetikleyebileceği kadar yükseğe ayarlayın, daha sonra yakalama konumuna göç edecek bir kabarcığı çekirdeklendirin. Sıkışmış bir kabarcık sadece küresel salınımlar sergilediğinde, yeni bir lazer kıvılcımı üretir. Yeni kabarcık yakalama konumuna ulaştığında, birleşme meydana gelir Birleşmiş kabarcık kıvılcımdan sonra yalnızca küresel salınımlar sergiliyorsa, yeni bir kabarcık oluşturun.

Ancak, küresel olmayan deformasyonların meydana geldiği yarıçapa ulaşmak için çoklu birleşmelerin gerekli olabileceğini unutmayın. Birleştirilmiş kabarcık küresel olmayan salınımlar sergilediğinde, kabarcık salınımlarını yaklaşık 3 ila 30 milisaniye boyunca kaydedin ve kabarcığın şekil salınımlarının mod sayısını tanımlamak için şekli kullanın. Akışkan akışı ölçümleri gerçekleştirmek için kare hızını 180 kilohertz, kare boyutunu 128 x 128 piksel ve pozlama süresini 1 mikrosaniye olarak ayarlayarak kabarcık arabiriminin dinamiklerini kaydedin.

Boya izleyicilerinin hareketini kaydetmek için kare boyutunu 1024 x 768 piksel, kare hızını 600 hertz ve pozlama süresini 1 milisaniye olarak ayarlayın. Lazer tabakasının konumunu, aydınlatılmış parçacıklar kamera tarafından görülebilecek şekilde ayarlayın ve gösterildiği gibi bir kabarcığı çekirdeklendirin ve yakalayın. Lazer tabakasının konumunu, kabarcığın arkasında bir gölge görünecek şekilde ayarlayın ve sabit bir şekilde salınan şekil modu görünene kadar kabarcık birleşmesine neden olun.

Ardından, kabarcık dinamikleri ve mikro akış arasında geçiş yaparak birkaç kayıt edinin. Görüntü işleme ve analizi için, yakalanan parçacık hareketini içeren sinema dosyasını J görüntüsüne içe aktarın ve görüntü, ayarlama, parlaklık, kontrast ve otomatik öğelerini tıklatın. Otomatik olarak optimize edilmiş bir görüntü, koyu arka planın yerini alacaktır.

Elde edilen deseni görüntülemek için görüntü, yığınlar ve Z projesi'ni tıklatın ve görüntü projeksiyonu için maksimum yoğunluk seçeneğini belirleyin. Yığındaki tüm görüntüler üzerinde maksimum değeri içeren piksellere sahip bir çıktı görüntüsü görüntülenir. Burada gösterilen, gözlemlenebilen zamana bağlı simetri kontrollü küresel olmayan salınımlara yol açan tam bir kabarcık birleşme dizisidir.

Küresel olarak salınan iki kabarcığın yaklaşan fazı, iki kabarcık arasındaki ince sıvı film yırtıldığında sona erer. Birleşme anından sonra, karmaşık bir şekle sahip küresel olmayan salınımlar sergileyen tek bir kabarcık kalır, bu da herhangi bir dinamik sistemin uyarılmasını takiben geçici salınım rejimine karşılık gelir. Bir düzine ila 100 akustik periyottan sonra, salınım şekilleri kararlı durum salınımına stabilize olur.

Bir kabarcık sıkıştığında ve sabit şekil salınımları sergilediğinde, kabarcık çevresindeki floresan izleyicilerin hareketi yakalanabilir. Şekil salınımları meydana geldiğinde, kabarcık arayüzünün çevresinde sıvı hareketi üretilir. Kabarcık arayüzünün dinamiklerinin akustik zaman ölçeğinde ve parçacıkların hareketinin daha düşük bir zaman ölçeğinde alternatif olarak kaydedilmesi, mikro akış modelinin belirli bir şekil modu numarasıyla korelasyonuna izin verir.

Kabarcık arayüzünün dinamikleri ek modlar içeriyorsa, mikro akış akışı, belirli kalıplar oluşturacak modlar arasındaki çoklu etkileşimler nedeniyle önemli ölçüde değiştirilebilir. Akış desenini belirli bir şekil sedasyonuyla güvenli bir şekilde ilişkilendirmek için, alternatif olarak kabarcık dinamiklerini ve akış hareketini yakalamanın gerekli olduğunu unutmayın. Bu bulgular, transform aracılı ilaç dağıtımı gibi nöropatik uygulamalarda pratik kullanıma sahip olabilir.

Gerçekten de, akustik kabarcıkların, hücre zarları üzerinde geçirgenliklerine yol açan akışa bağlı saf stresler uyguladığı bilinmektedir.