水中でのミズスマシの挙動とPIV解析

本記事では、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。

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。