Name: מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-09T13:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: למדו מערכת אוטומטית לזיהוי מדויק של דפוסי התגלות חרקים באמצעות חיישני אינפרא אדום ומיקרו-בקר Arduino. השיטה מאפשרת מדידה של מדגמים גדולים במחקרי כרונוביולוגיה ופיזיולוגיית מאמץ.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות קריוביולוגיה חרקים ולאקופיזיולוגיה קבוצת העבודה של פארגו, ND למשוב מועיל שלהם על ניסויים באמצעות מערכת המתואר.

1. מערכת הבנייה
<ol><li>באמצעות ה-PLA נימה, להדפיס את המספר הבא של חלקים בכל אחד מהערוצים נבנים: אספן 1 יריעה (collector_manifold.stl), 1 קותינ כיפה (end_cap.stl), פלטפורמה 6 תומך (platform_support.stl), צינור 4 ארון תקשורת לוחות הבסיס (base_plate.stl) ו- 4 צינור תקשורת הפנים צלחות (face_plate.stl). ודא מדפסת המיטה הוא גדול מספיק כדי להדפיס פריט לפני ההדפסה. כל הקבצים *.stl זמינות נתונים משלימה.</li>
	<li>תומך רציף 3, חתיכת פלסטיק גלי 33 x 30 ס מ, להשתמש בדבק חם להרכיב 2 פלטפורמות מתלה צינור לערוץ בשלבי הקמה, כמוצג באיור2. Can be הבקיע פלסטיק גלי בצד אחד בכל פינה כדי לאפשר כיפוף.</li>
	<li>התקן אלקטרוניקה בתוך יריעה אספן.<ol>
<li>הלחמה הנגד Ω 120 אל האנודה (הרגל כבר) של פולט אינפרא-אדום, גלאי אינפרא אדום וגם באורך ~ 5 ס מ של חוט GA 22 cathodes בשני. שימוש בצבעים שונים של חוטים כדי למנוע בלבול בשלבים מאוחר יותר.</li>
		<li>להוסיף בזהירות הגלאי לתוך שקע אחד של יריעה של אספן (מודגש בצבע כחול באיור3), פולט לתוך השקע השני (מודגשים באדום). שני הרכיבים והחניכיים אמורות.</li>
		<li>להאכיל את החוטים גלאי דרך ערוץ הכבלים (מודגשים בצהוב באיור3) ולמשוך כל 4 חוטים דרך החור גישה (מסומן בירוק). ודא שנוגעות אין חוטים חשופים, באמצעות דבק חם כדי לאבטח אותם במקום.</li>
		<li>הלחמה כל 4 חוטים כדי RJ45 ג'ק (Ethernet), שימוש בשורה האחורית של סיכות. אנודות שני צריך להיות מולחמים את הסיכה השמאלי ביותר הקתודה של פולט לתוך הגומה הימני ביותר, הקתודה של הגלאי לאחת הסיכות מרכז (איור 4).</li>
		<li>אבטח את שקע RJ45 מעל אספן סעפת גישה לחור (מודגשים בירוק באיור3) עם דבק חם, הבטחת שלא חוטי חשמל חשופים נוגעות בתוך יריעה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לבנות כדור נפילה אספן (1 לערוץ בשלבי בנייה), כפי שמוצג באיור 5
	<ol>
<li>עם אחד אספן קווי יריעה, cap בקצה אחד של מקטע 24 x 30 ס מ פלסטיק גלי, להשתמש בדבק חם כדי לחבר את הבסיס של היחידה (אדום, ירוק, אור אפור ורכיבים של איור 5).</li>
	</ol>
</li>
	<li>השתמש מקטע 8 x 27 ס מ פלסטיק גלי כדי להוסיף רמפה הכדור נופל האספן (רכיב אפור כהה של איור 5). הקצה קאפ אספן סעפת עיצובים לכלול מדפים כדי להבטיח השמה נכונה. בדוק מעבר חלק מן השיפוע האספן להימנע ריבות במהלך השימוש.</li>
	<li>לבנות את המעבד המרכזי של המערכת (כמפורט באיור 6).<ol>
<li>הדפס לוח מותאם אישית מעגל מודפס לבניית מערכת. כל הקבצים הדרושים עבור הדפסת לוח PCB זמינות נתונים משלימה.</li>
		<li>הלחמה כותרות הנשי על דרך-החורים תווית עבור המתקנים הבאים: Arduino ננו, temp, שעון, מודול SD וגביש נוזלי (LCD) מסך (ללא תווית 2 x 5 דרך חור אזור בפינה השמאלית העליונה של הלוח PCB).</li>
		<li>הצמד ב, הלחמה 6 שקעי RJ45 לאורך הקצה התחתון של הלוח PCB.</li>
		<li>הלחמה 470 6 k אוהם הנפתח נגדים לתוך האתרים דרך חור הממוקמת מעל שקעי RJ45.</li>
		<li>התקן את Arduino ננו DHT-טמפרטורה, חיישן לחות, שעון, מודול SD על גבי לוח PCB. חיישן DHT-טמפרטורה ולחות צריך להיבדק לפני שימוש בניסויים כדי להבטיח דיוק.</li>
		<li>לחבר חוט סרט 10-מחבר מחבר מסך ה LCD של הלוח PCB. הלחמה את הקצה השני של הכבל רצועת הכלים למסך LCD כך הפינים מסך שיתאימו הפינים Arduino כאמור באיור4. עוד פרטים על LCD חיווט זמינים https://Learn.adafruit.com/character-lcds/wiring-a-character-lcd.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מערכת תכנות<ol>
<li>הורד והתקן את הגירסה העדכנית ביותר של ה-IDE Arduino עבור מערכת ההפעלה הנכונה של www.arduino.cc.</li>
		<li>השימוש הראשון, להתקין Arduino ספריות עבור השעון בזמן אמת (github.com/adafruit/RTClib) ו- the חיישן טמפרטורה/לחות (github.com/adafruit/DHT-sensor-library). כוון את השעון השעה המקומית הנוכחי באמצעות script ds1307 הכלולה בספריה.</li>
		<li>להעלות את המערכת Arduino תסריט, הזמינים בנתוני משלימה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. המערכת לשימוש
<ol><li>להרכיב את המערכת כפי שמוצג באיור 7. בכל אחד מהערוצים בשימוש, אספן נופלת-כדור אחד (התאספו בשלב 1.4) צריך להיות ומשני של פלטפורמת תקשורת (התאספו בשלב 5.1). השתמש סרטים להחזיק יחד חתיכות ליצור קצה מעוגל חלק על פלטפורמת תקשורת.</li>
	<li>להגדיר ערוצים שאינם בשימוש כדי להימנע אותות חיובי כוזב. מאז המערכת מסתמך על אות נמוך כדי לזהות אירוע (גלאי אינפרא-אדום לא מקבל אות מפולט אינפרא-אדום), ערוצי משומש חייב להיות מוגדר כראוי כדי להימנע אותות חיובי כוזב. זה יכול להתבצע על ידי באחת משתי הדרכים.<ol>
<li>לבטל ערוצים שאינם בשימוש בתוכנה על-ידי הוספת הערות החוצה. לולאות המתאימים לערוצים שאינם בשימוש. ב- Arduino IDE, זה יכול להתבצע על-ידי הוספת "/ *" לפני. לולאות מיותרת, "* /" בסוף.</li>
		<li>לבטל את ערוצי שאינם בשימוש באמצעות מקום הלינה חומרה פשוטה. פשוט לבדיקות יחד חוטים #6 ו- 8 # (בדרך כלל מוצק חום ומוצק ירוק החוטים של כבל חתול זמינים מסחרית 6) ולהוסיף לתוך שקע RJ45 ריק על המעבד המרכזי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מתלים שפופרת של עומס ומקום מיד לפני הפעלת ניסוי.<ol>
<li>ודא כי כל החורים מכילים צינור microcentrifuge 0.5 מ עם מכסה הסיר הצינורות והחניכיים.</li>
		<li>ממלאים כל שפופרת תא שבוחרים חרק אחד במקרה הגולמי או פקעת, גלולה אחת איירסופט, מתכת אחד סוף סוף BB. ודא כי הצד קצוות שטוחים (cap) של התא שבוחרים פונה לכיוון איירסופט צניפה ומתכת BB. מוספית מההגה מתלה את הצינור עם קצה מעוגל בחלק התחתון של המדף, באמצעות הברגים ניילון ¼ אינץ.</li>
		<li>ארונות תקשורת על פלטפורמת תקשורת, הפתח כשפניהם האספן כדור נופל למקום צינור. ארונות תקשורת יוצבו בקצה של פלטפורמת כך BB מתכת יכול ליפול בחופשיות לתוך האספן בלי הקפצה נגד בחלק אחר של המבנה (איור 7). בעת הצבת ארון התקשורת, להתחיל עם הפתח כלפי מעלה ולאחר מכן סובב בעדינות למקום כדי להבטיח ש-bbs מתכת לא ישוחררו. ארונות מתוכננים כך הצינורות שיפוע מעט לאחור כאשר הם ממוקמים כראוי, הפחתת הסיכוי של שחרור מקרית BBs מתכת.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנס כרטיס SD לתוך המתאם ולאחר מכן להתחיל את המעבד המרכזי על-ידי חיבור מחבר מיקרו USB לתוך Arduino את, ואת הקצה השני למתאם USB המתאים לכל. במסך ה-LCD יוצגו המספרים אחד עד שש כשאתה מוכן. אנחנו ננחת BB מתכת בודד האספן הכדור של כל ערוץ ולצפות על הרוזן התואם יופיע על המסך ועל הזמן הנכון להציג בתחתית המסך.<ol>
<li>אם השעה הנכונה אינה מוצגת, חזור על שלבים 1.6.3 ו 1.6.4 כדי לאפס את השעון.</li>
		<li>אם המתכת במבחן BB אינה נרשמת, האספן נחסם. בדוק חזותית חסימה, הפעל מחדש את המערכת.</li>
		<li>אם ערוץ "נחשב" את האירוע בכל שנייה, מציין כי הערוץ אינו מחובר כהלכה. בדוק את כל חיבורי והפעל מחדש את המערכת.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. ניסוי סוף וניתוח נתונים
<ol><li>לאחר הופעתה הסתיים (ראה תוצאות, דמויות 8 ו- 9 דוגמאות של ציר הזמן), לכיבוי המנגנון באמצעות ניתוקו של Arduino. ארונות תקשורת עשוי להיות לפרק ולנקות לשימוש חוזר.</li>
	<li>במהלך הניסוי, הנתונים מאוחסנים על כרטיס ה-SD בקובץ מופרד באמצעות פסיק (CSV) נגיש על ידי שפת התיכנות R. השתמש כרטיס ה-SD להעברת הנתונים למחשב, RStudio אוטומטי ליצור בועות מתווה של הנתונים.<ol>
<li>אירוע וטמפרטורה נתונים נשמרים בקובץ באותה לתקינות נתונים. לפיכך, יש להשלים קצת עיבוד לפני ניתוח. יבא את קובץ מופרד באמצעות פסיק לתוכנית של גליון נתונים. עמודות I ו- J הן התאריך והשעה של הופעתה עבור דבורים; להפוך אותם בעמודות A ו- B על-ידי גזירה והדבקה של העמודות A-E לגיליון השני, וזה שמור כקובץ נפרד, המידע על הטמפרטורה.</li>
		<li>כותרת עמודה A עם "תאריך", עמודה B "זמן", מיין הנתונים לפי עמודה A, ולאחר מכן על ידי B. שמור בתבנית CSV. קובץ.</li>
		<li>הורד והתקן את הגירסה העדכנית של RStudio מ- https://www.r-project.org/. עזרה עם שימוש RStudio להעלאת, ניתוח נתונים ניתן למצוא כאן ב- https://cran.r-project.org/doc/manuals/r-release/R-intro.html.</li>
		<li>באמצעות R ה-script הזמינים בנתוני משלימה, להעלות את הנתונים לתוך RStudio. לשנות את היעד לעבוד בקובץ ה-script R כדי להתאים איפה excel *. ממוקם קובץ ה-CSV. הפעל קובץ ה-script ובחר את קובץ הנתונים כדי לנתח. הקלד "עלילה" אל מסוף R. העלילה בועה ימוקם ביעד עבודה בשם "ברזולוציה גבוהה;" לשנות את שם הקובץ כדי לשמור כקובץ tiff ברזולוציה גבוהה (300 dpi).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Lankinen, P. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF00612503">Geographical variation in circadian eclosion rhythm and photoperiodic adult diapause in Drosophila littoralis.</a> Journal of Comparative Physiology A. 159, 123-142 (1986).</li>
<li>Watari, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+circadian+eclosion+rhythm+between+non-diapause+and+diapause+pupae+in+the+onion+fly%2C+Delia+antiqua%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of the circadian eclosion rhythm between non-diapause and diapause pupae in the onion fly, Delia antiqua.</a> Journal of Insect Physiology. 48, 83-89 (2002).</li>
<li>Zimmerman, W. F., Pittendrigh, C. S., Pavlidis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+compensation+of+the+circadian+oscillation+in+Drosophila+pseudoobscura+and+its+entrainment+by+temperature+cycles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Temperature compensation of the circadian oscillation in Drosophila pseudoobscura and its entrainment by temperature cycles.</a> Journal of Insect Physiology. 14, 669-684 (1968).</li>
<li>Yocum, G. D., Rinehart, J. P., Yocum, I. S., Kemp, W. P., Greenlee, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoperiodism+synchronizes+emergence+in+the+alfalfa+leafcutting+bee+%28Hymenoptera%3A+Megachilidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Entomology%22%5BJournal%5D)">Thermoperiodism synchronizes emergence in the alfalfa leafcutting bee (Hymenoptera: Megachilidae).</a> Environmental Entomology. 45, 245-251 (2016).</li>
<li>Bennett, M. M., Rinehart, J. P., Yocum, G. D., Doetkott, C., Greenlee, K. J. <a target="_blank" href="http://jeb.biologists.org/content/early/2018/04/09/jeb.175406.abstract">Cues for cavity nesters: Investigating relevant Zeitgebers for emerging leafcutting bees, Megachile rotundata (Hymenoptera: Megachilidae).</a> Journal of Experimental Biology. 221, jeb175406(2018).</li>
<li>Miyazaki, Y., Goto, S. G., Tanaka, K., Saito, O., Watari, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoperiodic+regulation+of+the+circadian+eclosion+rhythm+in+the+flesh+fly%2C+Sarcophaga+crassipalpis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Thermoperiodic regulation of the circadian eclosion rhythm in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis.</a> Journal of Insect Physiology. 57, 1249-1258 (2011).</li>
<li>Watari, Y., Tanaka, K. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ens.12034">Effects of background light conditions on thermoperiodic eclosion rhythm of onion fly Delia antiqua.</a> Entomological Science. 17, 191-197 (2014).</li>
<li>Greenberg, S. M., Armstrong, J. S., Setamou, M., Coleman, R. J., Liu, T. X. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1744-7917.2006.00116.x">Circadian rhythms of feeding, oviposition, and emergence of the boll weevil (Coleoptera: Curculionidae).</a> Insect Science. 13, 461-467 (2006).</li>
<li>Yocum, G. D., Zdarek, J., Joplin, K. H., Lee, R. E., Smith, D. C., Manter, K. D., Denlinger, D. L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022191094901074">Alteration of the eclosion rhythm and eclosion behavior in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis, by low and high temperature stress.</a> Journal of Insect Physiology. 40, 13-21 (1994).</li>
<li>Winfree, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+view+of+resetting+a+circadian+clock%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Theoretical+Biology%22%5BJournal%5D)">Integrated view of resetting a circadian clock.</a> Journal of Theoretical Biology. 28, 327-374 (1970).</li>
<li>Watari, Y., Tanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interacting+effect+of+thermoperiod+and+photoperiod+on+the+eclosion+rhythm+in+the+onion+fly%2C+Delia+antiqua+supports+the+two-oscillator+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Interacting effect of thermoperiod and photoperiod on the eclosion rhythm in the onion fly, Delia antiqua supports the two-oscillator model.</a> Journal of Insect Physiology. 56, 1192-1197 (2010).</li>
<li>Short, C. A., Meuti, M. E., Zhang, Q., Denlinger, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+eclosion+and+preliminary+ontogeny+of+circadian+clock+gene+expression+in+the+flesh+fly%2C+Sarcophaga+crassipalpis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Entrainment of eclosion and preliminary ontogeny of circadian clock gene expression in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis.</a> Journal of Insect Physiology. 93, 28-35 (2016).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

אנו מציגים את פרוטוקול האסיפה ושימוש מערכת המאפשרת למדידה מדויקת העיתוי של התגלות החרקים. מערכת זו פותר את שתי הבעיות, אשר מוגבל. תכנונים קודמים: אוטומציה חלקית, גודל המדגם מוגבלת. פתרנו את הבעיות הללו על ידי אוטומציה של איסוף נתונים באמצעות בקרים, שאיפשר גם לנו להגדיל את גודל המדגם באמצעות ערוצים מרובים. העיצוב הנוכחי יש שישה ערוצים שיכול להכיל בסך 1200 דבורים. ניתן להוסיף ערוצים נוספים או יופחת אם יש צורך, ומאפשר לא רק עבור גודל המדגם מוגברת, אלא גם עבור חוקרים בו זמנית את ההשפעות של טיפולים מרובים. שלבים קריטיים, שינויים, מגבלות ויישומים עתידיים נדונים להלן.
החלק היחיד של מערכת אוטומטית לא טוען המדפים עם תאי הרבייה, BBs מתכת כדורי איירסופט בתחילת הניסוי. למרות המדפים תוכננו כך הם להישען אחורה מעט כדי למנוע BBs מתכת נופלים כאשר המדפים הינם לעמוד זקוף, טיפול חייב להילקח בשעת מיקום המדפים את השחרור מקרית של BBs מתכת. כמו כן, ודא שהמדפים מיושרים עם הקצה של המדף, אז המסלול נפילה של BB מתכת יתיישר עם המסלול. לבסוף, עלה פסולת שאמור להימחק ברור מן המסלול, יש לנקות את. התושבת מחזיק את BBs מתכת של ניסויים קודמים כדי למנוע חסימת של החיישן. נתונים נרשם אוטומטית על כרטיס SD כקובץ CSV ולאחר, התסריט נכתב כך Arduino לא תפעל אלא אם כרטיס SD נמצאת. קובץ הנתונים הוא לייבא באופן ידני RStudio ושימוש מטמיעים את התסריט R כאמור. קובץ script זה באופן אוטומטי גרף את הנתונים כמו מגרש בועה ולזהות את הזמן החציוני ואת יום של הופעתה. התסריט Arduino נכתב לצרף את נתוני אירועים לסוף הקובץ, אשר מונע אובדן נתונים במקרה של הפסקת חשמל. עם זאת, זה גם אומר כי ברגע נתונים מופק כרטיס ה-SD, כל הקבצים יש לנקות לפני הניסוי הבא.
שינויים בקבצים SketchUp יכולים להתבצע כדי להתאים את הגודל של המדפים עבור חרקים בגדלים שונים, עם צינורות בגדלים שונים בשימוש בארונות ששונה. יתר על כן, גודל בגדר איירסופט חשוב כי הוא מונע את החרק מלעזוב את הצינור, פלטות בגדלים שונים עשוי להיות נחוץ גם כן. מגוון רחב של שינויים יכול להתבצע R-script כדי לשנות את המראה של החלקות בועה, ופרמטרים גרפיים אחרים.
אנחנו להפחית את הסיכון של תוצאות חיוביות שגויות על-ידי כתיבת קוד debounce המבטלת כל ערוץ נתון לרגע אחד לאחר מתכת ש-BB זה זוהה ובכך מונע של BB מתכת יחיד שנספרים כנקודות נתונים מרובים. למרות זאת, זה יוצר את האפשרות של נקודת נתונים בחסרונם אם הרבה דבורים מגיחים בבת אחת, אבל העובדה הערוצים הם עצמאיים מקטינה את הסיכון. הגבלה נוספת של המערכת הנוכחית היא נקודות הנתונים הנפרדות אינן ניכרת, קרי, מתכת נופלים BB לא יכול להיות נעוצים לאדם מסויים. יתר על כן, המערכת הנוכחית מודדת הופעתה אבל לא וגיחתו מקצבים ב מ rotundata, אבל היה למדוד את המקצבים וגיחתו במין כאשר הופעתה ווגיחתו הם נרדפים. בסופו של דבר, העיצוב הנוכחי הוא לא עמיד, מגבילים את השימוש כדי לשלוט בסביבה.
יישומים עתידיים כוללים בוחן את ההשפעות של אחרים רמזים סביבתיים והאביוטיים ביוטיים עבור תזמון הופעתה של rotundata מ'. יתר על כן, מפני חרקים לכבוש סביבות מגוונות, רלוונטי רמזים סביבתיים משתנים בין המינים. לפיכך, התאגדות סוגי חרקים יותר חשוב חוקר מערכות היממה איך התפתחו מעבר taxa. מעט מאוד ידוע על התנאים התפתחותית איך משפיעים על התזמון של הופעתה למבוגרים; לכן, המערכת שלנו יכול לשמש כדי לפענח את ההשפעות של טיפולים על הופעתה. יתר על כן, שילובים של רמזים סביבתיים יכולים להשפיע על תגובות חרקים, ובכך ניסויים עתידיים צריך לשלב רמזים סביבתיים מרובים כדי להבין את השפעתן היחסית על הופעתה. לבסוף, פריסה בשטח כדי לבחון כיצד הגדרות טבעי לתווך הופעתה מקצבים הוא בעל עניין. קלות השימוש של מערכת זו, בזכות שילוב ייחודי של הייצור מוספים, תכנות קוד פתוח תכונות ביולוגיות הנצפה, להפוך אותו מועמד לשימוש סביבה חינוכית.

דיוק מדידה העיתוי של התגלות החרקים יבשתי בהגדרות ניסיוני הוא קשה לשמצה ואינה דורשת מידה מסוימת של אוטומציה. מספר מנגנונים עוצבו בעבר, שילוב או עיקרון "נופל-בול", בעזרת הכדורים נופלים, חיישנים, או באנג-קופסה באמצעות2,31,מערכת מסוג משפך. קיימות שתי מגבלות עם עיצובים הקיימים: איסוף נתונים 1) היא אוטומטית באופן חלקי בלבד, ו 2) מדגם בגודל או המספר של חרקים מתהווים שניתן לאתר הוא מוגבל. בעיות אלה להקטין את מידת הדיוק של איסוף נתונים, אשר חשוב ללמוד התזמון של דפוסי וגיחתו ו/או הופעתה. אנחנו פתרנו בעיות אלה על-ידי עיצוב מערכת אוטומטית, לא מוגבל על-ידי גודל המדגם, המאפשר למשתמש משופרת של הופעתה מקצבים בתגובה לאותות סביבתיים.
המערכת שלנו הוא שיפור לעקרון כדור נופל, הגירסה העדכנית ביותר של אשר להשתמש חיישני אינפרא-אדום כדי לזהות התגלות החרקים שש דקות בהפרשים קבועים של2. המערכת שלנו עדיין משתמש חיישני אינפרא-אדום, אך משלבת גם על מיקרו-בקר Arduino להקליט את התאריך והשעה של כל אירוע הופעתה השנייה הקרוב. הנתונים מאוחסנים באופן אוטומטי לכרטיס מאובטח דיגיטלי (SD), אשר ניתן לייצא כקובץ המופרד לניתוח. הניתוח היא אוטומטית באמצעות קובץ script מותאם אישית R, אשר גרף את הנתונים כמו מגרש בועה, לזהות את הזמן החציוני ואת יום של הופעתה.
ערוצים מרובים לאפשר למשתמש גמישות רבה יותר ברכישת נתונים. לדוגמה, העיצוב שלנו-ערוץ מרובים ממזער את ההשפעה של חיישן "סתומים", אלא גם יכול לשמש כדי להגדיל את גודל המדגם. יתר על כן, ערוצים מרובים מאפשרים למשתמש לייעד טיפולים ערוצים ספציפיים, כך שהם יכולים לרוץ בו זמנית בניסוי. באמצעות כל שישה ערוצים מאפשר כ 1200 דבורים המתעוררים שיירשמו בניסוי יחיד. לידע שלנו, זה הוא גודל המדגם הגדול ביותר של כל מערכת הנוכחי מדידה התגלות החרקים, אפשרה לנו להתבונן בסדר-גודל הופעתה דפוסי בתגובה לאותות סביבתיים. בסופו של דבר, המערכת שלנו נהנה מן העובדה כי הרוב המכריע של החלקים הם 3D מודפס. זה יוצר בדיוק בגודל הרכיבים, המפחיתה את הסבירות של שגיאות שאירעו (כגון גלאי סתימת) במהלך פעולות. זה גם מאפשר התאמה אישית עבור מערכות מחקר אחרות.
המטרה של פרוטוקול זה היא מותאמת אישית לבנות מערכת מדויקת אוטומטית כדי למדוד את התגלות החרקים, לחקור שאלות בפיזיולוגיה כרונוביולוגיה ומתח. מערכת זו כבר, ימשיך להיות, קריטי בחקירת שאלות שלא נענו הקשורים לדפוסי התגלות החרקים בתגובה לאותות סביבתיים. כאן נתאר את הרכבה ושימוש לגילוי הופעתה של הדבורה חיתוך עלה אספסת, Megachile rotundata בהגדרות ניסיוני במעבדה מבוסס. המערכת היא אוטומטית באמצעות מיקרו לתכנות להתאמה אישית באמצעות חלקים מודפס 3D. ארונות תקשורת מודפסת החזק צינורות המקום המכיל תאים קן הדבורים בעקבות של BB מתכת. על הופעתה, BB מתכת הוא שוחרר מן המדף, עובר דרך חיישן אינפרא אדום להקליט את התאריך והשעה של הופעתה על כרטיס SD. העיצוב הנוכחי ממוטב עבור מ rotundata, אבל עם התאמות קלות יכול להיות מותאם עבור מינים אחרים של חרקים.

<table><tbody><tr><td>נימה למדפסת PLA</td><td>www.lulzbot.com</td><td>מספר</td><td>קטלוגי שונים משתנה לפי צבע</td></tr><tr><td>0.5 מ"ל צינורות מיקרוצנטריפוגה</td><td>www.daigger.com</td><td>EF4254C</td><td></td></tr><tr><td>4.5 מ"מ בגודל "bb" כדורי מתכת</td><td>www.amazon.com</td><td>B00419C1IA</td><td>דייזי 4.5 מ"מ כדורי bb בגודל מתכת</td></tr><tr><td>6.0 מ"מ כדורי "אוויר רך" מפלסטיק</td><td>www.amazon.com</td><td>B003QNELYE</td><td>קרוסמן 6 מ"מ כדורי איירסופט</td></tr><tr><td>גיליון פלסטיק www.lowes.com</td><td></td><td>345710</td><td>יריעת פלסטיק גלי</td></tr><tr><td>אינפרא אדום אממיטר / גלאי זוג</td><td></td><td>B00XPSIT3O www.amazon.com</td><td>קוטר 5 מ"מ, אורך גל 940 ננומטר</td></tr><tr><td>120 אוהם</td><td>www.amazon.com</td><td>B01MSZK8DV</td><td>120 אוהם, 1/4 וואט</td></tr><tr><td>22 GA חוט חיבור</td><td>www.adafruit.com</td><td>1311</td><td></td></tr><tr><td>שקעי RJ45</td><td>www.sparkfun.com</td><td>PRT-00643</td><td></td></tr><tr><td>לוח PCB מותאם אישית</td><td>www.pcbexpress.com</td><td>n/a</td><td>ניתן להדפיס מקבצים הכלולים בנתונים האספקה</td></tr><tr><td>Arduino Nano v 3.0</td><td>www.roboshop.com</td><td>RB-Gra-01</td><td></td></tr><tr><td>מודול כרטיס SD</td><td>www.amazon.com DFR0071</td><td></td><td>DFRobot מודול כרטיס SD</td></tr><tr><td>מודול שעון בזמן אמת www.adafruit.com</td><td></td><td>264</td><td>DS1307 לוח פריצת שעון בזמן אמת</td></tr><tr><td>חיישן טמפרטורה/לחות</td><td>www.tinyosshop.com</td><td>חיישן</td><td>טמפרטורה/לחות G4F4494F29ED05 DHT11 על לוח הפריצה</td></tr><tr><td>נגדי 470k אוהם</td><td>www.amazon.com</td><td></td> B00EV2R39Y <td></td></tr><tr><td>פסי-פינים נקבה</td><td>www.adafruit.com</td><td>598</td><td>ניתוק לאורך הרצוי</td></tr><tr><td>פסי-פינים זכריים</td><td>www.adafruit.com</td><td>392</td><td>יש לנתק לאורך הרצוי</td></tr><tr><td>חוט סרט</td><td>www.amazon.com</td><td>B00X77964O</td><td>חוט סרט 10 חוטים עם מחברים</td></tr><tr><td>מסך LCD</td><td>www.adafruit.com</td><td>כבל 198</td><td></td></tr><tr><td>Cat6</td><td>www.amazon.com</td><td>כרטיס SD B00N2VISLW</td><td></td></tr><tr><td></td><td>www.amazon.com</td><td>B00E9W1URM</td><td></td></tr></tbody></table>

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

A Precise and Autonomous System for the Detection of Insect Emergence Patterns

מערכות קיימות כדי למדוד את דפוסי התגלות החרקים יש מגבלות; הם הן אוטומטיות באופן חלקי בלבד, בו המספר המרבי של חרקים המתעוררים שהם יכולים לזהות מוגבלים. על מנת לקבל מידה מדויקת של התגלות החרקים, זה הכרחי עבור מערכות אוטומטי למחצה, מסוגל למדוד את מספר גדול של חרקים המתעוררים. אנחנו פתרנו בעיות אלה על ידי עיצוב ובניית מערכת אוטומטית, באפשרותך למדוד את הופעתה של עד 1200 חרקים. שינינו את מערכת "נופל-בול" הקיימת באמצעות בקרים Arduino לאוטומטיות איסוף נתונים ולהרחיב את גודל המדגם בערוצים נתונים מרובים. ערוצי מידע מרובים לאפשר למשתמש לקבל לא רק להגדיל את גודל המדגם שלהם, אלא גם מאפשר מספר טיפולי ניתן להפעיל בו זמנית בניסוי יחיד. יתר על כן, יצרנו קובץ script R אוטומטית להמחיש את הנתונים כמו מזימה בועה, בעת גם חישוב חציון יום ושעת הופעתה. המערכת הנוכחית תוכנן באמצעות הדפסת תלת-ממד כך המשתמש יכול לשנות את המערכת תותאם מינים שונים של חרקים. המטרה של פרוטוקול זה היא לחקור שאלות חשובות בפיזיולוגיה כרונוביולוגיה ומתח, באמצעות מערכת זו מדויקת ואוטומטיים למדידת דפוסי התגלות החרקים.

הופעתה של rotundata מ' היא אסינכרונית ללא חשיפה הסימן סביבתיים, עם הופעתה המתרחשים בצורה אחידה לאורך כל יום4. עם זאת, כאשר הם נחשפים של גלי-כיכר thermoperiod (thermoperiod 4° C), הופעתה הופך סינכרונית כדי4,thermophase5. התוצאה זו דומה מחקרים אחרים שבהם נמצאו חרקים להשתמש thermoperiod רמזים כדי לווסת את הופעתה, לרבות הזבוב בשר Sarcophaga crassipalpis6, הזבוב בצל דיליה atiqua7 , את בול וויביל Anthonomus גרנדיס גרנדיס8. מחקר אחד הראה כי הלחץ במהלך הפיתוח משפיעה על synchrony של הופעתה למבוגרים crassipaplpis ס'9. כאן, אנו מציגים תוצאות מ מ rotundata שנחשפו ללחץ במהלך הפיתוח, כדי לבחון את ההשערה כי טיפול זה גורם את desynchronization של הבוגרים.
מוצלחת לרוץ
המשתמש צריך לצפות במסך ה-LCD לפני פתיחת החממה כדי לוודא חרקים אינם מתגלים. עם סיום הניסוי, כרטיס ה-SD יוסר ולא הנתונים ניתן לייצא לתוך RStudio כקובץ המופרד כדי להיות דמיינו כמו מזימה בועה, כפי שהוסבר קודם. איור 8 מציגה את הופעתה דבורה תחת thermoperiod 4 ° C לאחר חשיפה ללחץ קר במהלך הפיתוח. הכוונת אדום מצביעים על הזמן החציוני, יום של הופעתה ואת שם הקובץ בכותרת. קובץ script זה R יש להשתמש כדי להמחיש את הנתונים, אך לא תהווה הניתוח הבלעדית. כדי לנתח בתגובה הופעתה הסימן סביבתיים, ניתן לנתח את הנתונים עבור rhythmicity (לראות ניתוח).
סיבוך
כאשר חיישן זה סתם BBs מתכת, חוסר קליטה שוב ושוב נספרת, והוליד נקודות נתונים שגויים מרובים. איור 9 מדגים את ערכת הנתונים באותו המוצג באיור8, אבל באחד הערוצים שישה נסתם BBs, ולכן יצירת בועה גדולה על הגרף. במקרה של חיישן סתומות, נתוני הערוץ הזה ניתן להסיר בקלות מניתוח. שילוב ערוצים מרובים בניסוי הוא מועיל במטרה למזער את ההשפעה של חיישן סתומות.
ניתוח
ניתוח נתונים עבור נוכחות של סינכרון יכול להיעשות על-ידי חישוב "פרמטר R," סטטיסטיקה שיטתיות המזהה אם הופעתה קצבי או הפרעות לב10,11,12. פעולה זו מתבצעת על-ידי חישוב המספר הגבוה ביותר של מבוגרים המתעוררים בחלון 8 שעות, חלוקת מספר זה על ידי מספר מבוגרים המתעוררים מחוץ לחלון 8 שעות, ואז הכפלת 100. צריך להיות איחדו את כל האנשים שעלו כדי לחשב את מספר מבוגרים המתעוררים בכל שעה של היום. הטווח התיאורטי של פרמטר R הוא מ- 0 (כל הופעתה מתרחשת בתוך השער) ל-200 (הופעתה מופץ בצורה אחידה לאורך כל היום)10. R ערכים &lt; 60 נחשבים הופעתה קצבית, 60 &lt; R &lt; 90 אנשים חלש קצבית, ו- R &gt; 90 הן הפרעות לב. ערכי R &gt; 150 מצביעים על מדים הפצה של הופעתה10. איור 8 מראה את הופעתה היא קצבית עם פרמטר R = 20.21 &lt; 60. בשל העובדה כי סוג נתונים זה מופץ סביב שעון 24 שעות ביממה החוזרת, סטטיסטיקה מעגלית חייב להיות מועסק עבור ניתוח עמידים יותר (המתוארים בפירוט בנט. et al., 20185). זה יכול להתבצע באמצעות סטטיסטיקה מעגלית החבילות הזמינות עבור RStudio (חבילה 'מעגלי'-חמוץ. R-project.org).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig1.jpg"> איור 1: תוסף מיוצרים מרכיבים. באמצעות PLA נימה, 3D להדפיס את החלקים הנדרשים עבור המערכת. בכל אחד מהערוצים נבנים, החלקים הדרושים הם אספן 1 יריעה (ירוק), 1 סוף קאפ (אדום), פלטפורמה 6 תומך (כתום), צינור 4 ארון תקשורת לוחות הבסיס (סגול), ו 4 צינור תקשורת הפנים לוחות (צהוב). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig2.jpg"> איור 2: צינור תקשורת פלטפורמה הרכבה. להשתמש בדבק חם להרכיב שתי פלטפורמות מתלה צינור לערוץ בשלבי הקמה. השתמש תומך פלטפורמה שלוש (מוצג בכתום) עם קטע של פלסטיק וקופסאות קרטון גלי (מוצג באפור). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig3.jpg"> איור 3: רנטגן סעפת אספן. הכנס אחד גלאי אינפרא אדום לתוך שקע אחד של האספן (מוצג בצבע כחול), פולט לתוך השקע השני (מוצג בצבע אדום). להאכיל את החוטים גלאי דרך ערוץ הכבלים (מוצג בצהוב) ולמשוך כל 4 חוטים דרך החור גישה (מסומן בירוק). ודא שנוגעות אין חוטים חשופים, באמצעות דבק חם כדי לאבטח אותם במקום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig4.jpg"> איור 4: מחבר חיווט. חיווט תרשים עבור שקע RJ45 לפני פרזול כדי יריעה אספן, כפי שניתן לראות בתחתית ג'ק והטבלה חיווט עבור חיבור למסך LCD המעבד המרכזי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig5.jpg"> איור 5: כדור הרכבה אספן. חתיכת פלסטיק וקופסאות קרטון גלי (מוצג באפור בהיר) באמצעות cap בקצה אחד (מוצג באדום), אספן אחד סעפת (מוצג בצבע ירוק) 24 x 30 ס מ להרכיב את הקליפה של ההרכבה אספן הכדור. השתמש של 8 x 27 ס"מ חתיכת פלסטיק וקופסאות קרטון גלי (מוצג באפור כהה) כדי להוסיף רמפה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig6.jpg"> איור 6: לוח PCB המעבד המרכזי. לוח PCB עבור המעבד המרכזי כולל של השכבה התחתונה (מתואר בצבע ירוק), השכבה העליונה (מתואר באדום) שכבה משי (מתואר בכחול). הלחמה כותרות הנשי כדי חורים כל מעבר, למעט אלו של שקעי RJ45 (לאורך החלק התחתון) ועבור של נגדים נפתחים (ישירות מעל רפידות RJ45). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig7.jpg"> איור 7: ההרכבה הסופית. כאשר בשימוש, המנגנון צריך להיות התאספו עם פלטפורמה מתלה צינור משני צידי כל אספן הכדור בשימוש. רצוי למקם ארונות תקשורת צינור המצורפת faceplates כך הם בקצה של פלטפורמת תקשורת צינור, לצמצם את האפשרות של BBs נופלים משתקף המנגנון. טביעת רגל של המנגנון שהורכב הוא בערך 25 ס מ x 35 ס מ, בגובה של 20 ס מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig8.jpg"> איור 8: גרף של ריצה ניסויית טיפוסית לאחר עיבוד ב- R. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58362/58362fig9.jpg"> איור 9: גרף של ניסוי ולהון גלאי סתומות, כפי שמוצג על ידי בועה גדולה יחסית-יום 4- ניתן להסיר את הערוץ סתומות מניתוח, ובכך לשמר את נקודות הנתונים הנותרים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58362/58362fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

מדידה של התגלות החרקים דפוסי דורש דיוק. מערכות קיימות הם רק חצי אוטומטיות וגודל דוגמה הוא מוגבל. אנחנו פתרנו בעיות אלה על-ידי עיצוב מערכת באמצעות בקרים למדוד בדיוק בזמן הופעתה של מספרים גדולים של חרקים המתעוררים.

Existing systems to measure insect emergence patterns have limitations; they are only partially automated and are limited in the maximum number of ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הכרונוביולוגיה ופיזיולוגיית הלחץ, כגון מה רמזים להשפיע על העיתוי של הופעת חרקים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא אוטומטית, ו ניתן להשתמש בה כדי למדוד את הופעתם של מספר גדול של חרקים. החלקים הבאים נדרשים עבור כל ערוץ שנבנה.סעפת אספן אחת, כובע קצה אחד, שישה תומך פלטפורמה, ארבע לוחות בסיס מתלה צינור, וארבעה לוחות פנים מתלה צינור. עם שלוש תמיכות פלטפורמה חתיכת 33 על 30 ס"מ של פלסטיק גלי, להשתמש דבק חם להרכיב שתי פלטפורמות ארון תקשורת צינור לכל ערוץ שנבנה. התקן אלקטרוניקה לתוך סעפת האספן על ידי הלחמה ראשונה נגד 120 אוהם לאנודה של פולט אינפרא אדום וגלאי אינפרא אדום ואורך חמישה סנטימטרים של חוט חשמלי 22-מד לשתי הקתודות.הכנס בזהירות את הגלאי לשקע אחד של סעפת האספן, ואת המקרן לשקע השני. שני הרכיבים צריכים להתאים בנוחות. להאכיל את חוטי הגלאי דרך ערוץ הכבלים ולמשוך את שני החוטים דרך חור הגישה.הלחם את כל ארבעת החוטים לשקע אתרנט RJ45 באמצעות שורת הפינים האחורית. יש לה הלחים את שתי האנודות לסיכה השמאלית ביותר, את הקתודה של המקרן לסיכה הימנית ביותר, ואת הקתודה של הגלאי לאף אחד מהסיכה המרכזית. אבטחו את שקע ה-RJ45 מעל חור הגישה לאספן עם דבק חם, והבטיחו שלא יהיו חוטים חשופים נוגעים בתוך הסעפת.לאחר מכן, להתחיל בבניית המעבד המרכזי עבור המערכת על ידי הלחמה כותרות נקבה על חורים דרך שכותרתו עבור Arduino ננו, טמפ, שעון, מודול SD. כמו כן, הלחם כותרת נשית על חור 2 על 5 דרך ללא תריס בפינה השמאלית העליונה של לוח PCB עבור מסך LCD. הצמד והל הלחם שישה שקעי RJ45 לאורך הקצה התחתון של לוח PCB.הלחמה שישה 470 קילו אוהם למשוך למטה נגדים לתוך אתרי חור דרך, ממוקם ממש מעל שקעי RJ45. התקן את ננו Arduino, טמפרטורת DHT חיישן לחות, שעון, מודול SD על לוח PCB. לבסוף, חבר חוט רצועת הכלים בן עשרה מחברים למחבר מסך ה- LCD של לוח ה- PCB.לאחר שמערכת האיתור הורכבה, טען והצב שני ארונות תקשורת מיד לפני ביצוע ניסוי. ראשית, ודא שכל החורים בארון התקשורת מכילים צינור מיקרו-צנטריפוגה 0.5 מיליליטר עם המכסה הוסר, ושצינורות מתאימים בנוחות. ממלאים כל צינור בתא חרק אחד, מוודאים שהצד השטוח פונה לכיוון הפתח.לאחר מכן מוסיפים גלולה רכה אוויר אחד, ולבסוף, BB מתכת אחת. לאחר מכן השתמש בברגים ניילון בגודל רבע אינץ' כדי להדביק את מתלה הצינור faceplate, עם הקצה מעוגל לכיוון החלק התחתון של המדף. ממקם את מתלי הצינור על רציף המדף. התחל עם הפתחים הפונים כלפי מעלה, ולאחר מכן בעדינות לסובב למקומו כדי להבטיח BBs מתכת לא שוחררו.ארונות תקשורת צריך להיות ממוקם בקצה הפלטפורמה, כך BB מתכת יכול ליפול בחופשיות לתוך האספן מבלי להקפיץ נגד חלק אחר של המבנה. הכנס כרטיס SD למתאם ולאחר מכן הפעל את המעבד המרכזי על-ידי חיבור מחבר מיקרו-USB לארדוינו, ואת הקצה השני לכל מתאם USB מתאים. מסך ה-LCD יציג את המספרים 1 עד 6 כאשר הוא מוכן.זרוק BB מתכת אחת לתוך אספן הכדור של כל ערוץ, ולצפות הספירה המתאימה להופיע על המסך, ועל הזמן הנכון כדי להציג בתחתית המסך. לאחר שכל החרקים הופיעו, תנתק את המנגנון על ידי ניתוק הרדוינו. ניתן לפרק ולנקות ארונות תקשורת לשימוש חוזר.במהלך ניסוי הופעתה, נתונים מאוחסנים בכרטיס SD בקובץ מופרד באמצעות פסיקים. השתמש בכרטיס SD כדי להעביר נתונים למחשב, ו- RStudio כדי ליצור באופן אוטומטי התוויות בועות של הנתונים. הן נתוני אירועים והן נתוני טמפרטורה נשמרים באותו קובץ עבור תקינות נתונים.לפני הניתוח, יבא את הקובץ המופרד באמצעות פסיקים לתוכנית גיליון אלקטרוני. עמודות I ו- J הן התאריך והשעה של הופעת ההתעוררות עבור ה bees. הפוך אותן לעמודות A ו- B על-ידי גזירה והדבקה של עמודות A עד E בגיליון אלקטרוני שני, ושמור כקובץ נפרד של נתוני טמפרטורה לניתוח נוסף.נתון זה מציג את הופעת הדליות תחת תקופת תרמו של ארבע מעלות צלזיוס לאחר חשיפה ללחץ קר במהלך הפיתוח. איור זה מציג את אותה ערכת נתונים כפי שניתן לראות זהה, אך עם אחד מששת הערוצים סתומים ב- BBs, ויוצר את הבועה הגדולה בגרף כאשר חוסר האות נספר שוב ושוב. ניתן להסיר בצדק נתונים מערוץ זה מהניתוח.בעת ניסיון לבצע הליך זה, חשוב לזכור לבדוק את כל החלקים שהוולדו כדי לוודא שהקשרים פועלים. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הכרונוביולוגיה ופיזיולוגיית הלחץ כדי לחקור אילו רמזים משפיעים על עיתוי הופעתן של עין בודדת.

a-precise-autonomous-system-for-detection-insect-emergence

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

מערכות חוש הריח חרקים לספק הזדמנויות ייחודיות עבור odorant-Induced התגובות הקלטה בצורות של electroantennograms (EAG) והקלטות sensillum יחיד (SSR), אשר סיכם תגובות מכל קולטן נוירונים odorant (ORNs) הממוקם על האנטנה ועל מאלה שוכנו הפרט sensilla, בהתאמה.

מדידות אלקטרו ממערכת עש חוש הריח

אנו מציגים הליך כירורגי חדשני להשתלת אלקטרודות במנדוקה סקסטה בשלבי המטמורפוזה המוקדמים שלה. טכניקה זו מאפשרת צימוד יציב מכנית ואמין חשמלית עם הרקמה העצבית-שרירית כדי לחקור את הדינמיקה של נוירופיזיולוגיה של טיסה. אנו מציגים גם פלטפורמת ריחוף מגנטית חדשה למחקרים קשורים של פיהוק חרקים.

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

אנו מתארים פרוטוקול לשימוש באנטנות חרקים בצורה של אלקטרואנטנוגרמות (EAGs) על רובוטים אוטונומיים. העיצוב הניסיוני שלנו מאפשר הקלטות יציבות תוך יום ופותר כתמי ריח בודדים עד 10 הרץ. היעילות של חיישני EAG לחיפושי ריח מודגמת בהנעת רובוט לעבר מקור ריח.

באמצעות חיישני Electroantennogram חרקים על אוטונומי רובוטים לחיפושי חוש הריח

הצענו מערכת שמשתמשת בחיישנים זולים, לא פולשנית פסאודו אקוסטי אופטיים באופן אוטומטי ומדויק לאתר, לספור, ולסווג את חרקים מעופפים המבוססים על קול הטיסה שלהם.

טיסה חרקים באיתור ובסיווג עם חיישנים זולים

היכולת למקם מקור ריח היא הכרחית להישרדות חרק והוא צפויה לחול על מעקב ריח מלאכותי. הרובוט שבשליטת החרקים מונע על ידי silkmoth בפועל ומאפשר לנו להעריך את יכולת מעקב הריח של חרקים באמצעות פלטפורמה רובוטית.

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

פרוטוקול זה מתאר את השלבים עבור שימוש בתוכנה הרומן, SwarmSight, עבור מסגרת מעקב של עמדות אנטנה, חוטם חרקים מן האינטרנט המקובלת מצלמת וידאו באמצעות מחשבים קונבנציונלי. התוכנה בחינם, קוד פתוח מעבד מסגרות כ 120 פעמים מהר יותר מאשר בני אדם, מבצעת יותר דיוק אנושי.

SwarmSight: מעקב בזמן אמת של האנטנה חרקים תנועות רפלקס הרחבת חוטם באמצעות הכנה משותפת חומרה קונבנציונלי

היעילות של בריאות הציבור הדברה מיקוד חרקים מטרד, מחלת-וקטור אינה אחידה על פני אזורי אקולוגיים שונים. כאן אנו מציגים מערכת של טכניקות באמצעות וקטור בשבי חרקים כמו זקיפים על יעילות ההדברה להפיק מפות אלקטרוניות תמיכה האבחון הסטנדרטי של חומרי הדברה לרוחב סביבות מרובות.

להמחיש את היעילות של חומרי הדברה נגד יתושים וקטור מחלת בשטח

מחקר זה מציג פרוטוקולים ניסיוניים עבור מזל"ט גילוי ריח ביו-היברידי המבוסס על אנטנות משי. הפעלת מכשיר אלקטרואנטנוגרם ניסיוני עם אנטנות משי מוצגת, בנוסף למבנה של מזל"ט ביו-היברידי המיועד לוקליזציה של מקור ריח באמצעות אלגוריתם נחשול הספירלה.

רחפן גילוי ריח ביו-היברידי מבוסס אלקטרואנטנוגרפיה באמצעות אנטנות Silkmoth עבור לוקליזציה של מקור ריח

כדי לחקור את ההשפעות של אור מלאכותי בלילה (ALAN) על חרקים מעופפים ליליים, יש להגביל את הדגימה לשעות הלילה. הפרוטוקול מתאר מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה המאפשרת לחוקרים לדגום בתקופות המוגדרות על ידי המשתמש עם שכפול מוגבר.

מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה עבור תת-דגימה זמנית של חרקים מעופפים הנמשכים לאור מלאכותי בלילה

הפרוטוקול מדגים שיטת דיסקציה פשוטה וקלה, המתאימה לנקבות חרקים נודדות מסוג בר שנלכדו במלכודות זרקור. טכניקה זו יכולה להבהיר באופן משמעותי את אותו מין על ידי השוואת שתי רקמות הרבייה, כלומר שק ההזדווגות והתפתחות השחלות של חרקים נקבות מסוג בר.

דיסקציה ודירוג התפתחות השחלות בנקבות חרקים מסוג בר

פרוטוקול זה מציג את השיטות ליצירה, הצמדה ומעקב אחר תגי מכ"ם הרמוניים עבור חרקים.

תגי מכ"ם הרמוניים למעקב אחר חרקים: קל משקל, בעלות נמוכה ונגיש

למדו מערכת אוטומטית לזיהוי מדויק של דפוסי התגלות חרקים באמצעות חיישני אינפרא אדום ומיקרו-בקר Arduino. השיטה מאפשרת מדידה של מדגמים גדולים במחקרי כרונוביולוגיה ופיזיולוגיית מאמץ.

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

גלה סרטונים נוספים