Indukowany pływaniem przyrząd do ćwiczeń danio pręgowanego do wszechstronnego podejścia do treningu

W badaniach nad danio pręgowanym ćwiczenia fizyczne można wykonywać przy użyciu dostępnych na rynku lub specjalnie zbudowanych tuneli pływackich. W tym miejscu opracowaliśmy wysokowydajny, przyjazny dla użytkownika system ćwiczeń dla danio pręgowanego, wykorzystując łatwo dostępne materiały. Konfiguracja opiera się na rzeczywistym zachowaniu dostępu danio pręgowanego.

Aby przetestować skuteczność aparatu, zastosowano dwa protokoły ćwiczeń. Trening ciągły o umiarkowanej intensywności i trening interwałowy o wysokiej intensywności. Do monitorowania prędkości przepływu wody wskazywanej przez czujnik przepływu wykorzystujemy Arduino Nano, ekran LCD o wymiarach 16 na 2, rezystor przewlekany o mocy 10 kiloomów o mocy jednej czwartej wata oraz potencjometr o mocy 10 kiloomów.

Zmontuj komponenty zgodnie z dostarczonym schematem. Za pomocą płytki perf drut lutowniczy, lutownica, drut i trzy zworki męskie. Załaduj dostarczony szkic Arduino za pomocą odpowiedniego USB za pośrednictwem Arduino IDE.

Natężenie przepływu wody, czas od ostatniego resetu w minutach oraz prędkość wody są wyświetlane na ekranie LCD. Do montażu systemu recyrkulacji wody należy użyć rur PVC o średnicy trzech czwartych cala i łączników o średnicy trzech czwartych cala. Konieczne jest stworzenie dwóch wylotów wody.

Pierwszy z nich odprowadzi wodę z głównego strumienia z powrotem do zbiornika, a drugi skieruje przepływ do obszaru szkolenia ryb. Dodaj globalny zawór, aby regulować przepływ powrotny. Dodaj górny zawór wylotowy wody, aby regulować przepływ wody do obszaru treningowego.

Podłącz trójnik do górnego zaworu. Należy pamiętać, że konieczne jest dodanie siatki wewnątrz połączenia w pobliżu zaworu, aby zapobiec przedostawaniu się ryb do dolnej części aparatu. W połączeniu T dodaj zawór globalny, który będzie służył jako brama do wchodzenia i wychodzenia ryb z systemu.

Przymocuj rurkę akrylową do trójnika. Następnie przymocuj czujnik przepływu do rury akrylowej. Należy pamiętać, że konieczne jest umieszczenie ekranu wewnątrz rury, aby zapobiec przepływaniu ryb.

Podłączyć częściowo zmontowane urządzenie do pompy głębinowej wewnątrz zbiornika na wodę. Aby utrzymać recyrkulację wody, konieczne jest podłączenie węża do końcowej części aparatu za czujnikiem przepływu. Na koniec podłącz czujnik przepływu do monitora w celu monitorowania prędkości przepływu wody.

Należy pamiętać, że są to złącza, które należy podłączyć w odpowiedniej kolejności. Teraz jest gotowy do użycia. Przed dodaniem danio pręgowanego do aparatu należy ustawić przepływ.

Aby to zrobić, najpierw całkowicie otwórz oba zawory sterujące przepływem, aby umożliwić pęcherzykom wyjście z systemu, pozostawiając zamknięty zawór wlotowy i wylotowy ryby. Następnie dostosuj przepływ do maksymalnej prędkości, około 0,6 metra na sekundę. Zapewni to większą precyzję w regulacji przepływu za pomocą górnego zaworu.

Złap rybę, a następnie zamknij górny zawór, aby zatrzymać przepływ wody. Następnie całkowicie otwórz następny zawór, który będzie służył jako brama wejściowa dla ryb. Ważne jest, aby zawór był otwarty do góry.

Natychmiast po tym zamknij zawór wlotowy i otwórz zawór sterujący przepływem. Możliwe jest umieszczenie małej grupy do sześciu ryb, które należy włożyć wszystkie na raz. Aby usunąć ryby, całkowicie zamknij górny zawór, obróć zawór wylotowy ryby, obracając jego otwór w dół.

Następnie całkowicie otwórz zawór. Użyj pojemnika, aby zebrać rybę wraz z wodą, która będzie spływać grawitacyjnie z aparatu. Na koniec zamknij zawór wylotowy wlotowy, aby zatrzymać wyciek wody.

Przed zastosowaniem protokołów ćwiczeń konieczne jest przyzwyczajenie zwierząt do stosunkowo niskiej i stałej prędkości przez co najmniej 60 minut dziennie przez jeden tydzień. Przed każdą sesją ćwiczeń należy zaaklimatyzować zwierzęta przez 10 minut. Po okresie aklimatyzacji należy określić Umax, oceniając maksymalną prędkość pływania w stosunku do prądu.

W tym celu natężenie przepływu będzie zwiększane o 0,02 metra na sekundę co minutę, aż ryba osiągnie wyczerpanie. Aby zwiększyć prędkość, po prostu delikatnie otwórz górny zawór, monitorując prędkość za pomocą wyświetlacza LCD. Poddaj rybę wymuszonemu pływaniu pod prąd wody przy 60% Umax, zgodnie z testem maksymalnej pojemności, przez 35 minut.

Uwaga: w ciągu pierwszych 10 minut ryba aklimatyzuje się do tej samej prędkości, co grupa prowadząca siedzący tryb życia, 0,06 metra na sekundę. Ryby pływają pod prąd stałemu natężeniu przepływu wody, nie osiągając stanu wyczerpania fizycznego. Poddaj rybę wymuszonemu pływaniu, zmieniając prędkość pływania.

Dwie minuty przy 90% Umax, a następnie dwie minuty przy 30% Umax, powtarzane przez 18 minut, dziewięć cykli. Ryby pływają pod prąd o zmiennym natężeniu przepływu wody, nie osiągając stanu wyczerpania fizycznego. Konfiguracja była precyzyjna, co pozwalało na precyzyjną regulację prędkości przepływu.

Jednak błąd wynosił około 30%, gdy prędkość była niska, 0,06 metra na sekundę. Gdy prędkość była wysoka, około 0,3 metra na sekundę i 0,5 metra na sekundę, poziom błędu wynosił tylko od trzech do czterech procent. Najszybsze prędkości osiągane podczas treningu wynosiły 0,4 metra na sekundę w grupie siedzącej, 0,44 metra na sekundę w grupie umiarkowanego treningu i 0,49 metra na sekundę w grupie o wysokiej intensywności w końcowym teście wytrzymałościowym.

Oba schematy treningowe zostały zaprojektowane tak, aby pokonywać ten sam dystans, ale protokół treningu o wysokiej intensywności skutkował szybszą poprawą wydajności, o czym świadczy tygodniowy wzrost Umax. Ryby poddane treningowi o wysokiej intensywności poprawiały swoją wydajność o 10% każdego tygodnia, co daje w sumie około 30%. Z drugiej strony, ryby poddane umiarkowanemu treningowi wykazywały wolniejszy postęp, z zauważalnym 10% wzrostem Umax dopiero w trzecim tygodniu i brakiem dalszej poprawy w następnym tygodniu.

Wyniki te podkreślają, w jaki sposób wybór protokołów treningowych może w różny sposób wpływać na sprawność fizyczną danio pręgowanego. W tym badaniu stworzyliśmy nowy, ekonomiczny system ćwiczeń inspirowany istniejącymi systemami tuneli pływackich i kanałów wodnych. System ten pozwala na dokładne zbadanie sprawności pływania danio pręgowanego.

Umax wyznaczyliśmy poprzez stopniowe zwiększanie przepływu wody, aż do wyczerpania ryb, charakteryzującego się trzema kolejnymi zmęczeniami lub niezdolnością do dalszego pływania pod prąd. Odkrycia te pomogły nam zaprojektować dwa protokoły ćwiczeń i potwierdzić skuteczność naszego aparatu do tunelu pływackiego do oceny sprawności fizycznej danio pręgowanego. Ponadto ten kompaktowy system jest wszechstronny, obejmuje szeroki zakres prędkości przepływu wody i ułatwia dostosowywanie protokołów treningowych.