微小領域流体計測 マイクロPIV・マイクロLIF

マイクロPIV・マイクロLIFとは、微小流動(マイクロフルイデクス)の流速分布や混合、拡散状況を解析するためのシステムです。顕微鏡などの光学系や、専用のトレーサー粒子等マイクロPIV用のコンポーネントを組み合わせることでシステムを構築します。近年のマイクロTASやラボオンチップと呼ばれるマイクロバイオ・ケミカルチップの開発の場で広く使われています。

従来型のダブルパルスタイプマイクロPIV（2D、ステレオ3D）、時系列マイクロPIVのほかに共焦点スキャニングマイクロPIV等さまざまなタイプのマイクロPIVシステムをラインナップしています。専用のマイクロ光学系は高出力パルスレーザー、UVレーザーにも対応可能なモデルをラインナップしています。焦点面を高速度ビデオのフレームに同期して高速でスキャン可能なフォーカススキャナーなどの周辺機器も用意しています。また、マイクロPIVには欠かせない蛍光粒子もトレーサー用に最適な種類を豊富に取り揃えており、カラー、サイズ、対象流体（水、有機溶媒等）に応じて選択できます。

マイクロLIFでは濃度分布、温度分布、拡散、混合、反応、PH等の測定が可能です。専用マイクロ光学系は一般の顕微鏡では不可能な高出力のUVパルスレーザーを同軸落射照明することが可能です。

システム構成例
■ダブルシャッタータイプLIFカメラ
■ダブルパルスレーザー　30mJ/pulse 15Hz　532nm
■タイミングコントローラ
■マイクロ光学系、ファイバーバンドルデリバリータイプ
■制御解析ソフトウェア　KoncertoⅡLIF
■制御解析用PC

共焦点マイクロPIV／LIFとは通常の顕微鏡の光学系に加え、共焦点スキャナーを使用することによりZ軸方向の分解能を上げ、高精度の計測を可能としたシステムです。
マイクロイメージングではなぜ共焦点イメージングが効果を発揮するのでしょうか？
マイクロPIVではZ方向分解能を定義するとき、焦点深度（Depth of Field、DOF）ではなく、測定深度（ Measurement Depth 、MD）という概念を用います。 これはUCサンタバーバラのマインハート等により提唱された概念で、粒子像の光強度が速度測定に影響を与える程度に強く見える範囲のことで、一般的にDOFよりかなり厚くなります。通常のマイクロPIVではMDは対物レンズの設計上の焦点深度よりかなり厚くなっており、MDの厚さ内には異なる速度成分が混在するため、測定誤差になります。（図参照）、一方共焦点スキャニングマイクロPIVでは、MDを薄くすることが可能なためMDエリア内に単一の速度成分しか含まないため、マイクロフルイディクスにおいて高精度の計測分布が可能になりました。
マイクロLIFでは通常蛍光粒子は使わず、蛍光剤を液体に溶かして使用することが多く、液体自体が発光します。そのため通常の顕微鏡観察ではたとえ高NAの対物レンズを使用しても焦点面前後の蛍光発光が迷光として入射し、光軸方向（Z方向）の空間分解能を下げてしまいます。（XY方向の空間分解能に対して、Z方向の分解能が著しく低くなってしまいます。）共焦点イメージングでは焦点面前後の蛍光発光をほぼ完全にカットできるのでXY方向分解能に見合った高いZ方向分解能が得られます。

システム構成例

■ 超高感度高速度ビデオカメラ
■ 共焦点スキャナー CSU-X1
■ CW DPSSレーザー 100mW 488nm
■ フォーカススキャナー FS-100（オプション）
■ マイクロ光学系 UFS-200 ファイバーバンドルデリバリータイプ
■ 制御解析ソフトウェア　KoncertoⅡ
■ 制御解析用PC

高速度ビデオや共焦点スキャナとの併用に適した高速タイプのマイクロイメージング用ピエゾフォーカススキャナです。顕微鏡本体と対物レンズの間に取り付けます。対物レンズを高速で上下させることで観察面を高速でスキャンするためのユニットです。