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ハイスピードカメラによるマイクロ流路での可視化-株式会社ノビテック

水中でのミズスマシの挙動とPIV解析

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水中でのミズスマシの挙動とPIV解析

水中のミズスマシのハイスピードカメラPhantom v2512カラーでの撮影及びv2640によるPIV解析

  

水中のミズスマシの挙動を、下からハイスピードカメラPhantomv2512カラーで撮影しました。またPhantom v2640を用いて撮影した画像をPIV解析しました。細かな動きを鮮明に捉えられています。

ハイスピードカメラ Phantom v2640 ハイスピードカメラ Phantom v2640

ミズスマシは、河川や水田等に生息し、水面をすばやく泳ぐ小型の水生昆虫です。目が4つありますが、上空と水中の敵を探すために使い、獲物を探すことには使っていないため、前を見ることができないといわれます。水面での生活に特化した独特の体のつくりをしており、その挙動が研究対象になっています。

本事例では、まずカラーでの撮影を行いました。前足で素早く水をかき、泳いでいる様子が可視化できています。体が黒いため、前足と体を見分けるのに苦労しますが、Phantomではこうダイナミックレンジのため、黒も高い色調で見分けることができます。またそこまで高速ではありませんが、撮影視野が小さいため、相対的な動きの量は速くなり、ハイスピードカメラでの撮影が必要になります。

次にPhantomv2640モノクロで泳ぎの様子を撮影しました。水中にトレーサ粒子を入れています。2,048x1,952の高解像度で撮影することでミズスマシがどこに動いても高精細に挙動及びトレーサ粒子を撮影できています。それにより、PIVの解析結果も誤ベクトルが少ない結果となっています。

生物の撮影においては、熱影響の大きい照明を利用すると、微生物の反応や動きに影響が表れる恐れがあります。そのため、少ない照明での可視化が必要になり、感度(カメラ本体の持っている明るさ)の高いハイスピードカメラが求められます。
本事例で用いたハイスピードカメラPhantomのvシリーズは、感度・ダイナミックレンジが高く、生物の撮影・解析に最適なハイスピードカメラです。

今回は、弊社取り扱いのハイスピードカメラPhantomを用いた水中でのミズスマシの動きを可視化・解析事例を紹介します。

使用機材

ハイスピードカメラPhantom v2512カラー

機材名:ハイスピードカメラPhantom v2512カラー

撮影条件

・画素数:1,280x800ピクセル(推定視野 約50mm x 33mm)
・撮影速度:6,000コマ/秒
・露光時間:80µ秒

ハイスピードカメラPhantom v2640 モノクロ

ハイスピードカメラ Phantom TMX7510

機材名:ハイスピードカメラPhantom v2640 モノクロ

撮影条件

・画素数:2,048x1,952ピクセル(推定視野 約95mm x 90mm)
・撮影速度:6,000コマ/秒
・露光時間:100µ秒

結果説明

画像提供:愛知工業大学
北川先生

田んぼで害虫の退治をしているミズスマシ。中足と後足を1秒間に数十回もスクリューのように動かし水面をめまぐるしい速さでくるくると回転して波を立てています。水槽中の動きを、上からハイスピードカメラPhantom v2512カラーを用いて撮影を行いました。またPhantomv2640を使って撮影した画像をPIV解析しました。ミズスマシの動く水面の流れが計測できています。

ノビテックでは顕微鏡下での撮影に適したハイスピードカメラのラインナップ各種を取り揃えております。各種デモやオンラインでのご相談も承っておりますので、こちらよりお気軽にご相談ください。

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