Verbeterde echoscopie dankzij bellen met nanometer-precisie
De belletjes die in echoscopie worden gebruikt om de doorbloeding van
de hartspier of de nieren zichtbaar te maken, moeten bij voorkeur
allemaal even groot zijn: dat geeft de meeste resonantie op het
ultrageluid en daarmee het beste beeld. Onderzoekers van de Physics of
Fluids groep van de Universiteit Twente zijn er nu in geslaagd
microbellen met nanometerprecisie te produceren en kunnen zo de
prestaties van echoscopie verbeteren. De resultaten van hun onderzoek
worden deze week gepubliceerd in Physical Review Letters.
Om de microbellen te produceren, gebruiken de onderzoekers een zg.
`flow-focusing' systeem. Daarbij wordt een gasstroom omsloten door een
vloeistofstroom, zodat er een dunne gasdraad ontstaat. Een bel wordt
gevormd als de gasdraad een klein kanaal instroomt en daar opbreekt.
Promovendus Wim van Hoeve van de Physics of Fluids groep: "Dit
opbreken is een zeer snel proces dat niet met het blote oog
waargenomen kan worden. We maken gebruik van een hogesnelheidscamera
die 250.000 beelden per seconde kan opnemen. Hiermee konden we de
vorming van de bel op de microschaal in super slow-motion bestuderen."
Snel of met nano-precisie
De gebruikelijke vierkante kanalen voor flow focusing mogen dan een
zeer snelle vorming van bellen geven, het opbreken van de gasdraad is
ook erg instabiel. De onderzoekers hebben daarom gekozen voor een
andere vorm voor het kanaal: rechthoekig en smal. Dit geeft een sterk
afwijkend mechanisme: in de smalle spleet wordt de gasdraad op
gecontroleerde manier samengeknepen door de vloeistof en breekt pas op
het laatste moment snel op. In hun artikel geven zij een verklaring
voor het verschil in stabiliteit in beide typen kanalen. "We hebben nu
dus een keuze: of een hoge productie van bellen in de vierkante
kanalen, of een variatie van slechts 30 nanometer op de grootte van de
microbellen in de rechthoekige kanalen. Voor de toepassing in medisch
ultrageluid is het in ieder geval duidelijk dat we met de rechthoekige
kanalen verder experimenteren", aldus Michel Versluis van de Physics
of Fluids groep.
Schematische weergave van een "flow-focusing" systeem. Onder:
Snapshots van een hogesnelheidsopname met de tijd tot het opbreken van
de gasdraad. De omringende vloeistof knijpt de gasdraad samen (zwarte
pijlen) totdat een dunne nek ontstaat die leidt tot de vorming van een
microbel (zie het filmpje). In rechthoekige kanalen is de variatie op
de belstraal slechts 30 nm.
Het onderzoek werd mogelijk gemaakt door een samenwerking van de
Twentse groep met onderzoekers van het CNRS-Université Joseph Fourier
in Grenoble. De samenwerking bundelde de experimentele en theoretische
kennis van de twee groepen op het gebied van microfabricage,
beldynamica en ultrasnelle camera's. Het biomedisch gerichte onderzoek
van de Physics of Fluids groep maakt deel uit van het BMTI Instituut
voor Biomedische Technologie, de groep participeert ook in IMPACT en
het MESA+ voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente.
Het artikel "Role of the channel geometry on the bubble pinch-off in
flow-focusing devices" van Benjamin Dollet, Wim van Hoeve, Jan-Paul
Raven, Philippe Marmottant en Michel Versluis verschijnt deze week in
Physical Review Letters.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244
Top
Laatst gewijzigd op 30-01-2008 15:43:22 door Webmaster
Universiteit Twente