一种用于检测昆虫羽化模式的精确自主系统

该方法有助于解答生物钟学和应激生理学领域的关键问题，例如哪些信号会影响昆虫羽化的时机。该技术的主要优势在于其自动化特性，可用于测量大量昆虫的羽化情况。构建每个通道时都需要以下部件。

一个收集管总成、一个端盖、六个平台支架、四个试管架底板和四个试管架面板。每构建一个通道，使用三个平台支架和一块33厘米×30厘米的波纹塑料板，用热熔胶组装两个试管架平台。安装电子元件到收集管总成时，首先将一个120欧姆的电阻焊接到红外发射器和红外探测器的阳极，并将一段5厘米长的22号电线焊接到两者的阴极。

将检测器小心插入收集歧管的一个接口，将发射器插入第二个接口。两个组件均应紧密贴合。将检测器的导线穿过布线通道，并从接入孔中拉出两根导线。

使用后排引脚将四根导线全部焊接到RJ45以太网接口上。两个阳极应焊接到最左侧的引脚，发射极的阴极焊接到最右侧的引脚，探测器的阴极焊接到中间两个引脚中的任意一个。使用热熔胶将RJ45接口固定在集流管的访问孔上，确保集流管内部没有裸露的导线相互接触。

接下来，通过在标有 Arduino nano、温度、时钟和 SD 模块的通孔上焊接母头排针，开始构建系统的中央处理器。同时，在 PCB 板左上角未标记的 2×5 通孔上焊接一个母头排针，用于连接液晶显示屏。沿 PCB 板的下边缘插入并焊接六个 RJ45 接口插座。

将六个 470 千欧的下拉电阻焊接到位于 RJ45 接口正上方的通孔位置。将 Arduino Nano、DHT 温湿度传感器、时钟和 SD 模块安装到 PCB 板上。最后，将十针连接器排线连接到 PCB 板的 LCD 屏幕接口。

检测系统组装完毕后，在开始实验前立即装载并放置两个支架。首先，确保支架上的每个孔中都装有一支0.5毫升的微型离心管，且管盖已取下，试管应紧密贴合。每支试管中放入一个昆虫幼虫巢室，注意使其平边一侧朝向开口方向。

然后加入一颗软气枪弹丸，最后放入一颗金属BB弹。使用1/4英寸尼龙螺丝将试管架面板固定，确保圆边朝向试管架底部。将试管架放置在支架平台上，初始时使开口朝上，然后轻轻旋转到位，以确保金属BB弹不会脱落。

应将支架放置在平台边缘，以便金属弹丸能够自由落入收集器中，而不会撞击到结构的其他部分。将SD卡插入适配器，然后通过将micro-USB连接器一端插入Arduino，另一端插入任意合适的USB适配器，启动中央处理器。就绪后，LCD屏幕将显示数字1至6。

将一颗金属小球放入每个通道的球收集器中，观察屏幕上出现的相应计数以及屏幕底部显示的正确时间。待所有昆虫羽化后，通过拔下 Arduino 电源来关闭设备。支架可拆卸并清洗，以便重复使用。

在萌发实验过程中，数据以逗号分隔的文件格式存储在SD卡中。使用SD卡将数据传输至计算机，并利用RStudio自动生数据的气泡图。事件数据和温度数据均保存在同一文件中，以确保数据完整性。

分析前，将逗号分隔的文件导入电子表格程序。I 列和 J 列为蜜蜂羽化的日期和时间。通过将 A 至 E 列剪切并粘贴到另一个电子表格中，使其成为 A 列和 B 列，并另存为一个独立的温度数据文件以供进一步分析。

该图显示了蜜蜂在发育期间经历低温胁迫后，在4°C热周期条件下的羽化情况。此图展示的数据集与刚才看到的相同，但六条通道中有一条被BB弹堵塞，导致图中出现一个较大的气泡，这是因为信号缺失被反复计数所致。该通道的数据可合理地从分析中剔除。

在进行该操作时，重要的是要检查所有焊接部件，确保连接正常工作。该技术建立后，为研究独居蜂羽化时间调控因素的生物钟生物学和应激生理学领域的研究人员提供了新的探索途径。