Observation of High-Frequency Oscillations of Water Vapor Microbubbles Using the HPV-X3
Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Microbubliny vodní páry generované laserem představují klíčový model pro studium rychlých hydrodynamických a termálních jevů v mikrorozměru. Pozorování jejich vysokofrekvenčních oscilací pomocí ultrarychlých kamer zvyšuje porozumění konvekčním proudům v lékařských aplikacích, jako je cílené dodávání léčiv, a v průmyslové mikrofluidice.
Studie se zaměřila na zachycení a analýzu expanze a kontrakce vodních mikrobublin vyvolaných laserovým ohřevem v mikroskopické měřicí buňce. Hlavním cílem bylo demonstrovat schopnosti vysokorychlostního snímání při 1 Mfps a při maximální frekvenci 20 Mfps a porovnat kvalitu záznamu dynamiky bublin.
Kamery HPV-X3 umožňují zachytit vysokofrekvenční oscilace a detailní tvarové proměny vodních mikrobublin generovaných laserovým ohřevem. Tento přístup otevírá nové možnosti pro výzkum mikrodynamiky bublin v medicíně i průmyslových aplikacích mikrofluidiky.
Laboratorní přístroje
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Microbubliny vodní páry generované laserem představují klíčový model pro studium rychlých hydrodynamických a termálních jevů v mikrorozměru. Pozorování jejich vysokofrekvenčních oscilací pomocí ultrarychlých kamer zvyšuje porozumění konvekčním proudům v lékařských aplikacích, jako je cílené dodávání léčiv, a v průmyslové mikrofluidice.
Cíle a přehled studie / článku
Studie se zaměřila na zachycení a analýzu expanze a kontrakce vodních mikrobublin vyvolaných laserovým ohřevem v mikroskopické měřicí buňce. Hlavním cílem bylo demonstrovat schopnosti vysokorychlostního snímání při 1 Mfps a při maximální frekvenci 20 Mfps a porovnat kvalitu záznamu dynamiky bublin.
Použitá metodika a instrumentace
- Vysokorychlostní kamera Hyper Vision HPV-X3 s možností až 20 milionů snímků za sekundu
- Laserový zdroj pro generování bublin lokálním ohřevem substrátu a 640 nm kontinuální osvětlení (Cavilux)
- Optický mikroskop se dvěma objektivy – jeden pro zaostření laseru, druhý pro záznam
- Skleněná buňka s degasovanou vodou a substrátem z tenké vrstvy kovových částic či filmů
Hlavní výsledky a diskuse
- Při snímání rychlostí 1 Mfps bylo zachyceno opakované střídání expanze a kontrakce až do zániku bublin, ovšem detaily deformace v závěrečné fázi zůstaly skryty.
- Při zvýšení frekvence na 20 Mfps se odhalily vysokofrekvenční oscilace a okamžitá změna špičkového tvaru bubliny během kontrakce.
- Analýza tvarových změn ukázala přechod od obloukovité k ostře definované geometrii v průběhu stlačení bubliny.
Přínosy a praktické využití metody
- Doplnění poznatků o dynamice mikrobublin v kontextu cílené lékové dopravy a kavitačních jevů v tekutinách.
- Nový nástroj pro kontrolu kvality a optimalizaci procesů v mikrofluidních platformách.
- Potenciální využití v ultrazvukové terapii a akustických aplikacích v medicíně.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další zvyšování časového rozlišení a rozšíření o simultánní spektrální analýzu produkovaných bublin.
- Vývoj 3D a víceúhlového záznamu pro komplexní popis dynamiky na rozhraní kapalina–plyn.
- Uplatnění v sonochemii, povrchových úpravách materiálů a biomedicínské diagnostice.
Závěr
Kamery HPV-X3 umožňují zachytit vysokofrekvenční oscilace a detailní tvarové proměny vodních mikrobublin generovaných laserovým ohřevem. Tento přístup otevírá nové možnosti pro výzkum mikrodynamiky bublin v medicíně i průmyslových aplikacích mikrofluidiky.
Reference
- Namura K, Okai S, Kumar S, Nakajima K, Suzuki M. Advanced Materials Interfaces 7(18):2000483, 2020.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
High-Speed Video Camera HyperVision HPV-X3
2025|Shimadzu|Brožury a specifikace
C220-E020 High-Speed Video Camera HyperVision HPV-X3 Visualization Technology that Drives Science and Technology Visualization technology has been responsible for dramatic advances in medical care and the industrial sector. For example, the invention of the microscope allowed humans to observe microscopic…
Klíčová slova
image, imagecamera, cameraillumination, illuminationsensor, sensorcapture, captureframe, frameoutput, outputmemory, memoryimages, imagesinput, inputexternal, externalrecording, recordingtiming, timingsynchronized, synchronizedblast
Observation of Expansion/Contraction Process of Bubbles in PVA Gel
2026|Shimadzu|Aplikace
Hyper Vision HPV -X3 High-Speed Video Camera Application News Observation of Expansion/Contraction Process of Bubbles in PVA Gel Fumiaki Yano, Yuki Nishikawa User Benefits The HPV-X3, with a maximum framerate of 20 Mfps, is suitable for observation of high-speed…
Klíčová slova
shock, shockwave, wavebubble, bubbleimage, imagelaser, laserinquiry, inquirycontraction, contractionframerate, frameratecropped, croppedcondition, conditioncavitation, cavitationpva, pvapropagation, propagationirradiation, irradiationnews
Observation of Detonation Wave and Shock Wave Generated by Detonation of a Silver Azide Pellet
2026|Shimadzu|Aplikace
Hyper Vision HPV -X3 High-Speed Video Camera Application News Observation of Detonation Wave and Shock Wave Generated by Detonation of a Silver Azide Pellet Fumiaki Yano, Yuki Nishikawa User Benefits The HPV-X3 has a maximum framerate of 20 Mfps…
Klíčová slova
detonation, detonationazide, azidewave, wavesilver, silverpellet, pelletshock, shockrecording, recordingconcave, concaveinquiry, inquiryschlieren, schlierenobservation, observationmirror, mirrorvicinity, vicinityfiber, fiberoptical
3D-DIC Analysis in Compression Test of Glass Tube
2026|Shimadzu|Aplikace
HyperVision HPV -X3 High-Speed Video Camera Autograph AGX -V2 Series Precision Universal Testing Machine Application News 3D-DIC Analysis in Compression Test of Glass Tube Fumiaki Yano, Yuki Nishikawa User Benefits The HPV-X3 high-speed video camera has resolution three times…
Klíčová slova
strain, strainrecording, recordinginquiry, inquirycrack, crackspecimen, specimencompression, compressioncamera, cameravideo, videospeed, speednews, newsfracture, fractureillumination, illuminationmfps, mfpsunfractured, unfracturedobservation