Summary
कीट उद्भव पैटर्न की माप परिशुद्धता की आवश्यकता है । मौजूदा सिस्टम केवल अर्द्ध स्वचालित है और नमूना आकार सीमित है । हम microcontrollers का उपयोग कर ठीक से उभरते कीड़ों की बड़ी संख्या के उद्भव के समय को मापने के लिए एक प्रणाली डिजाइन द्वारा इन मुद्दों को संबोधित किया ।
Abstract
मौजूदा प्रणालियों कीट उद्भव पैटर्न को मापने के लिए सीमाएं हैं; वे केवल आंशिक रूप से स्वचालित है और उभरते कीड़ों वे पता लगा सकते है की अधिकतम संख्या में सीमित हैं । आदेश में कीट उद्भव की सटीक माप प्राप्त करने के लिए, यह सिस्टम अर्द्ध स्वचालित और उभरते कीड़ों की बड़ी संख्या को मापने के लिए सक्षम होने के लिए आवश्यक है । हम डिजाइन और एक प्रणाली है कि स्वचालित है और अप करने के लिए १२०० कीड़ों के उद्भव उपाय कर सकते है इमारत द्वारा इन मुद्दों को संबोधित किया । हम मौजूदा "गिरने गेंद" Arduino microcontrollers का उपयोग कर डेटा संग्रह स्वचालित और एकाधिक डेटा चैनलों के माध्यम से नमूना आकार का विस्तार करने के लिए प्रणाली संशोधित । एकाधिक डेटा चैनल उपयोगकर्ता न केवल उनके नमूना आकार बढ़ाने के लिए सक्षम है, लेकिन यह भी कई उपचार के लिए अनुमति देता है एक साथ एक ही प्रयोग में चलाया जा करने के लिए । इसके अलावा, हम एक आर के लिए स्वचालित रूप से एक बुलबुला भूखंड के रूप में डेटा कल्पना स्क्रिप्ट बनाया है, जबकि भी औसत दिन और उद्भव के समय की गणना । वर्तमान प्रणाली 3 डी मुद्रण का उपयोग कर बनाया गया था तो उपयोगकर्ता प्रणाली को संशोधित करने के लिए कीड़ों की विभिंन प्रजातियों के लिए समायोजित किया जा सकता है । इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य chronobiology और तनाव शरीर क्रिया विज्ञान में महत्वपूर्ण सवालों की जांच, इस सटीक और स्वचालित प्रणाली का उपयोग करने के लिए कीट उद्भव पैटर्न को मापने है ।
Introduction
संक्षेप में प्रयोगात्मक सेटिंग्स में स्थलीय कीट उद्भव के समय को मापने बेहद मुश्किल है और स्वचालन के कुछ डिग्री की आवश्यकता है । कई तंत्र अतीत में डिजाइन किया गया है, या तो एक "गिरने गेंद" सिद्धांत को शामिल, गिरने गेंदों और सेंसर, या एक "बैंग-बॉक्स" एक कीप-प्रकार प्रणाली1,2,3का उपयोग का उपयोग कर । वहां मौजूदा डिजाइनों के साथ दो सीमाएं हैं: 1) डेटा संग्रह केवल आंशिक रूप से स्वचालित है, और 2) नमूना आकार या आपात कीड़ों की संख्या है कि पता लगाया जा सकता है सीमित है । इन समस्याओं डेटा संग्रह है, जो eclosion और/या उद्भव पैटर्न के समय का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण है की परिशुद्धता कमी । हम एक प्रणाली है कि स्वचालित और नमूना आकार से सीमित नहीं है डिजाइन द्वारा इन समस्याओं को संबोधित किया, बेहतर पर्यावरण cues के जवाब में उद्भव लय कल्पना करने के लिए उपयोगकर्ता को सक्षम करने से ।
हमारी प्रणाली गिरने गेंद सिद्धांत, जिनमें से सबसे हाल के संस्करण के लिए एक सुधार है अवरक्त सेंसरों का उपयोग करने के लिए छह में कीट उद्भव का पता लगाने के मिनट वृद्धि2। हमारी प्रणाली अभी भी अवरक्त सेंसर का उपयोग करता है, लेकिन यह भी एक Arduino microcontroller को शामिल करने की तारीख और निकटतम सेकंड के लिए प्रत्येक उद्भव घटना के समय रिकॉर्ड. डेटा स्वचालित रूप से एक सुरक्षित डिजिटल (SD) कार्ड, जो विश्लेषण के लिए एक अल्पविराम-सीमांकित फ़ाइल के रूप में निर्यात किया जा सकता करने के लिए संग्रहीत है । विश्लेषण एक कस्टम आर स्क्रिप्ट है, जो ग्राफ एक बुलबुला भूखंड के रूप में डेटा और औसत समय और उद्भव के दिन की पहचान का उपयोग करके स्वचालित है ।
एकाधिक चैनल उपयोगकर्ता को डेटा प्राप्ति में अधिक लचीलापन सक्षम करते हैं. उदाहरण के लिए, हमारे एकाधिक चैनल डिजाइन न केवल एक "भरा हुआ" सेंसर के प्रभाव को कम करता है, लेकिन यह भी नमूना आकार बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । इसके अलावा, कई चैनलों के उपयोगकर्ता विशिष्ट चैनलों के लिए उपचार निर्दिष्ट ताकि वे एक साथ एक प्रयोग में चला सकते है अनुमति देते हैं । सभी छह चैनलों का उपयोग लगभग १२०० उभरते मधुमक्खियों के लिए अनुमति देता है एक ही प्रयोग में दर्ज किया जाएगा । हमारे ज्ञान के लिए, इस कीट उद्भव को मापने के किसी भी वर्तमान प्रणाली का सबसे बड़ा नमूना आकार है और हमें पर्यावरण cues के जवाब में ठीक पैमाने पर उभरने पैटर्न का पालन करने की अनुमति दी है । अंत में, हमारे सिस्टम तथ्य यह है कि भागों के बहुमत 3 डी मुद्रित कर रहे है से लाभ । यह ठीक बनाता है आकार घटकों, जो कार्रवाई के दौरान (जैसे डिटेक्टर कॉलेस्ट्रॉल) होने वाली त्रुटियों की संभावना कम कर देता है । यह भी अंय अनुसंधान प्रणालियों के लिए अनुकूलन के लिए अनुमति देता है ।
इस प्रोटोकॉल के लक्ष्य के लिए कस्टम एक सटीक और स्वचालित प्रणाली के लिए कीट उद्भव को मापने के निर्माण, chronobiology और तनाव शरीर क्रिया विज्ञान में सवालों की जांच है । इस प्रणाली गया है, और जारी रहेगा, अनुत्तरित पर्यावरण cues के जवाब में कीट उद्भव पैटर्न से संबंधित सवालों की जांच में महत्वपूर्ण है । यहां हम अपनी विधानसभा का वर्णन और अल्फला पत्ती काटने मधुमक्खी, प्रयोगशाला में Megachile rotundata आधारित प्रयोगात्मक सेटिंग्स का पता लगाने के उद्भव के लिए उपयोग करें । प्रणाली एक प्रोग्राम microcontroller का उपयोग कर स्वचालित है और 3d मुद्रित भागों का उपयोग कर अनुकूलन । मुद्रित रैक एक धातु बी एम के बाद मधुमक्खी घोंसला कोशिकाओं से युक्त जगह ट्यूबों में पकड़ो । उद्भव पर, धातु बी सी रैक से मुक्त है, एक अवरक्त संवेदक की तारीख और एक एसडी कार्ड के उद्भव के समय रिकॉर्डिंग के माध्यम से गुजर रहा है । वर्तमान डिजाइन एम rotundataके लिए अनुकूलित है, लेकिन मामूली समायोजन के साथ कीड़ों की अन्य प्रजातियों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है.
Protocol
1. सिस्टम निर्माण
- पीएलए रेशा का प्रयोग, प्रत्येक चैनल के लिए भागों की निंनलिखित संख्या का निर्माण किया जा रहा प्रिंट: 1 कलेक्टर कई गुना (collector_manifold. stl), 1 अंत कैप (end_cap. stl), 6 मंच का समर्थन करता है (platform_support. stl), 4 ट्यूब रैक आधार प्लेट्स (base_plate. stl), और 4 ट्यूब रैक चेहरा प्लेटें (face_plate. stl) । सुनिश्चित करें कि प्रिंटर का बिस्तर मुद्रण से पहले किसी आइटम को मुद्रित करने के लिए काफी बड़ा है । सभी *. stl फ़ाइलें पूरक डेटा में उपलब्ध हैं ।
- 3 मंच का समर्थन करता है और नालीदार प्लास्टिक की एक ३३ x 30 सेमी टुकड़ा के साथ, गर्म गोंद का उपयोग करने के लिए 2 ट्यूब रैक प्लेटफार्मों का निर्माण किया जा रहा है, के रूप में चित्र 2में दिखाया गया है । नालीदार प्लास्टिक प्रत्येक कोने में एक तरफ पर रन बनाए जा सकते है झुकने के लिए अनुमति देते हैं ।
- कलेक्टर में इलेक्ट्रॉनिक्स कई गुना स्थापित करें ।
- मिलाप एक १२० Ω anode करने के लिए रोकनेवाला दोनों अवरक्त उत्सर्जक और अवरक्त डिटेक्टर के (अब पैर), और एक ~ दोनों कैथोड करने के लिए 22 GA तार के 5 सेमी लंबाई । बाद के चरणों में भ्रम से बचने के लिए तारों के विभिन्न रंगों का उपयोग करें.
- ध्यान से कलेक्टर के एक गर्तिका में डिटेक्टर कई गुना डालें ( चित्र 3में नीले रंग में प्रकाश डाला) और दूसरे सॉकेट में उत्सर्जक (लाल रंग में प्रकाश डाला) । दोनों घटकों को आराम से फिट होना चाहिए ।
- केबलिंग चैनल के माध्यम से डिटेक्टर तारों फ़ीड ( चित्र 3में पीले रंग में प्रकाश डाला) और पहुँच छेद के माध्यम से सभी चार तारों खींचो (हरे रंग में प्रकाश डाला). सुनिश्चित करें कि कोई नंगे तारों को छू रहे हैं, उन्हें जगह में सुरक्षित करने के लिए गर्म गोंद का उपयोग.
- एक RJ45 (ईथरनेट) जैक करने के लिए सभी चार तारों मिलाप, पिन के पीछे की पंक्ति का उपयोग कर । दोनों एनॉड बाईं सबसे पिन करने के लिए मिलाप होना चाहिए, सही सबसे पिन करने के लिए उत्सर्जक के कैथोड, और केंद्र पिन (चित्रा 4) के लिए या तो डिटेक्टर के कैथोड.
- कलेक्टर कई गुना पहुंच छेद पर RJ45 जैक सुरक्षित ( चित्र 3में हरे रंग में प्रकाश डाला) गर्म गोंद के साथ, यह सुनिश्चित करने के कोई नंगे तारों कई गुना अंदर छू रहे हैं ।
- निर्माण गिरने गेंद कलेक्टर (1 प्रति चैनल का निर्माण किया जा रहा है) के रूप में चित्रा 5 में दिखाया गया
- एक वायर्ड कलेक्टर कई गुना, एक अंत टोपी, और एक 24 नालीदार प्लास्टिक की एक्स 30 सेमी अनुभाग के साथ, गर्म गोंद का उपयोग करने के लिए इकाई के आधार कनेक्ट (लाल, हरे, और चित्रा 5के हल्के भूरे घटक) ।
- कलेक्टर ( चित्रा 5के अंधेरे ग्रे घटक) के लिए एक गिरने गेंद रैंप जोड़ने के लिए नालीदार प्लास्टिक की एक 8 x 27 सेमी अनुभाग का उपयोग करें । अंत टोपी और कलेक्टर कई गुना डिजाइन हाशिया सही स्थान सुनिश्चित करने के लिए शामिल हैं । उपयोग के दौरान जाम से बचने के लिए कलेक्टर के लिए रैंप से एक चिकनी संक्रमण के लिए जाँच करें ।
- ( चित्रा 6में विस्तृत रूप में) प्रणाली के लिए केंद्रीय प्रोसेसर का निर्माण ।
- सिस्टम निर्माण के लिए एक कस्टम मुद्रित सर्किट बोर्ड मुद्रित करें । पीसीबी बोर्ड मुद्रण के लिए आवश्यक सभी फ़ाइलें पूरक डेटा में उपलब्ध हैं ।
- मिलाप के माध्यम से निम्न स्थापना के लिए लेबल छेद पर महिला हेडर: Arduino नैनो, अस्थायी, घड़ी, एसडी मॉड्यूल, और लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) स्क्रीन (लेबल 2 x 5 के माध्यम से-होल क्षेत्र पीसीबी बोर्ड के ऊपरी बाएँ कोने में).
- पीसीबी बोर्ड के निचले किनारे के साथ छह RJ45 जैक में स्नैप और मिलाप ।
- मिलाप छह 470k ओम pulldown के माध्यम से छेद RJ45 जैक बस के ऊपर स्थित साइटों में प्रतिरोधों ।
- Arduino नैनो, DHT-तापमान और आर्द्रता सेंसर, घड़ी, और पीसीबी बोर्ड पर एसडी मॉड्यूल स्थापित करें । DHT-तापमान और आर्द्रता सेंसर प्रयोगों में उपयोग करने से पहले सटीकता सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण किया जाना चाहिए ।
- पीसीबी बोर्ड के एलसीडी स्क्रीन कनेक्टर के लिए एक 10-कनेक्टर रिबन तार कनेक्ट करें । मिलाप एलसीडी स्क्रीन करने के लिए रिबन तार के दूसरे छोर इतना है कि स्क्रीन पिन Arduino पिन करने के लिए अनुरूप, के रूप में चित्रा 4में उल्लेख किया. एलसीडी तारों पर अधिक जानकारी https://Learn.adafruit.com/character-lcds/wiring-a-character-lcd पर उपलब्ध हैं ।
- सिस्टम प्रोग्रामिंग
- डाउनलोड करें और www.arduino.cc से सही ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए Arduino आईडीई के नवीनतम संस्करण स्थापित करें ।
- पहली बार उपयोग पर, वास्तविक समय घड़ी (github.com/adafruit/RTClib) और तापमान/आर्द्रता संवेदक (github.com/adafruit/DHT-sensor-library) के लिए Arduino पुस्तकालयों स्थापित करें । ds1307 स्क्रिप्ट लायब्रेरी के साथ शामिल का उपयोग करके घड़ी वर्तमान स्थानीय समय के लिए सेट करें ।
- सिस्टम Arduino स्क्रिप्ट अपलोड करें, पूरक डेटा में उपलब्ध.
2. प्रणाली का उपयोग
- चित्र 7में दिखाए गए के रूप में सिस्टम को इकट्ठा । प्रत्येक चैनल के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है, एक गिरने गेंद कलेक्टर (१.४ कदम में इकट्ठे) एक रैक मंच (५.१ कदम में इकट्ठे) द्वारा दोनों ओर पार्श्व किया जाना चाहिए । एक साथ टुकड़े पकड़ और रैक मंच पर एक चिकनी गोल बढ़त बनाने के लिए पैकेजिंग टेप का प्रयोग करें ।
- गलत धनात्मक संकेतों से बचने के लिए अप्रयुक्त चैनल कॉन्फ़िगर करें. चूंकि सिस्टम एक घटना का पता लगाने के लिए एक कम संकेत पर निर्भर करता है (अवरक्त उत्सर्जक से एक संकेत प्राप्त नहीं इंफ्रारेड डिटेक्टर), अप्रयुक्त चैनल उचित गलत सकारात्मक संकेतों से बचने के लिए विन्यस्त किया जाना चाहिए. यह दो तरीकों में से एक से पूरा किया जा सकता है ।
- अप्रयुक्त चैनलों के लिए इसी छोरों बाहर टिप्पणी द्वारा सॉफ्टवेयर में अप्रयुक्त चैनलों को निष्क्रिय. Arduino आईडीई में, यह जोड़कर पूरा किया जा सकता है "/*" पहले से ही अनहोनी छोरों और उनके अंत में "*/
- एक साधारण हार्डवेयर आवास के माध्यम से अप्रयुक्त चैनलों को निष्क्रिय । बस एक साथ तारों #6 मिलाप और #8 (आमतौर पर ठोस भूरे रंग और एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बिल्ली 6 केबल के ठोस हरी तारों) और केंद्रीय प्रोसेसर पर खाली RJ45 जैक में डालें ।
- लोड और तुरंत एक प्रयोग चलाने के लिए पहले ट्यूब रैक जगह है ।
- सुनिश्चित करें कि सभी छेद को हटाया टोपी के साथ एक ०.५ मिलीलीटर microcentrifuge ट्यूब और है कि ट्यूबों आराम से फिट होते हैं ।
- एक कीट चिंता सेल, pupal मामले या कोकून, एक airsoft गोली, और अंत में एक धातु बी सी के साथ एक ट्यूब भरें । सुनिश्चित करें कि फ्लैट एज साइड (चिंता सेल के कैप) airsoft गोली और धातु बी एस की ओर का सामना करना पड़ रहा है । ट्यूब रैक faceplate प्रत्यय, रैक के नीचे की ओर गोल किनारे के साथ, ¼ इंच नायलॉन शिकंजा का उपयोग कर ।
- रैक मंच पर ट्यूब रैक प्लेस, उद्घाटन के साथ गिरने गेंद कलेक्टर की ओर का सामना करना पड़ रहा । रैक इस तरह के मंच के किनारे पर रखा जाना चाहिए ताकि एक धातु BB संरचना (चित्रा 7) के एक और हिस्से के खिलाफ उछल के बिना कलेक्टर में स्वतंत्र रूप से गिर सकता है । जब रैक रखने, ऊपर की ओर का सामना करना पड़ रहा खोलने के साथ शुरू और फिर धीरे जगह में घुमाएगी को सुनिश्चित करने के लिए धातु किउ जारी नहीं कर रहे हैं । रैक इतना डिजाइन किए है कि ट्यूबों थोड़ा पीछे की तरफ तिरछा जब ठीक से रखा जाएगा रहे हैं, धातु किउ के आकस्मिक रिलीज का मौका कम करने ।
- एडाप्टर में एक एसडी कार्ड डालें और फिर एक माइक्रो यूएसबी कनेक्टर Arduino में plugging द्वारा केंद्रीय प्रोसेसर शुरू, और अन्य अंत में किसी भी उपयुक्त यूएसबी एडाप्टर. एलसीडी स्क्रीन छह के माध्यम से संख्या एक प्रदर्शित जब तैयार होगा । प्रत्येक चैनल की गेंद कलेक्टर में एक एकल धातु बी ड्रॉप और इसी गिनती के लिए घड़ी स्क्रीन पर दिखाई देते हैं और सही समय के लिए स्क्रीन के तल पर प्रदर्शित करने के लिए ।
- सही समय प्रदर्शित नहीं किया जाता है, तो दोहराएँ चरण 1.6.3 और 1.6.4 घड़ी को रीसेट करने के लिए ।
- यदि टेस्ट मेटल बीबी का रिकॉर्ड नहीं है तो कलेक्टर को ब्लॉक कर दिया जाए । रुकावट के लिए नेत्रहीन की जांच करें और प्रणाली को पुनः आरंभ ।
- यदि कोई चैनल हर सेकंड एक ईवेंट को "गिनता" है, तो यह इंगित करता है कि चैनल ठीक से कनेक्टेड नहीं है. सभी कनेक्शंस की जांच करें और सिस्टम पुनरारंभ करें ।
3. प्रयोग के अंत और डेटा विश्लेषण
- उद्भव के बाद समाप्त हो गया है (परिणाम और आंकड़े 8 और 9 समय पैमाने के उदाहरण के लिए देखें), Arduino unplugg द्वारा उपकरण नीचे बिजली. रैक और जुदा हो सकता है पुनः प्रयोग के लिए साफ ।
- प्रयोग के दौरान, डेटा SD कार्ड पर एक अल्पविराम-सीमांकित फ़ाइल (CSV) R प्रोग्रामिंग भाषा द्वारा पहुंच में संग्रहीत किया जाता है । कंप्यूटर पर डेटा स्थानांतरित करने के लिए SD कार्ड का उपयोग करें, और डेटा के बबल प्लॉट को स्वत: जेनरेट करने के लिए RStudio ।
- ईवेंट और तापमान डेटा दोनों डेटा अक्षतता के लिए एक ही फ़ाइल में सहेजे जाते हैं । इसलिए, कुछ प्रसंस्करण विश्लेषण करने से पहले पूरा किया जाना चाहिए । अल्पविराम सीमांकित फ़ाइल को स्प्रेडशीट प्रोग्राम में आयात करें । कॉलम मैं और जंमू की तारीख और मधुमक्खियों के लिए उभरने का समय है; उंहें कॉलम a और B को काटने और चिपकाने से कॉलम a-E को दूसरी स्प्रेडशीट में, और एक अलग फ़ाइल के रूप में सहेजें, यह तापमान डेटा है ।
- शीर्षक स्तंभ a with, "दिनांक" और स्तंभ b "समय", और डेटा को स्तंभ a द्वारा तब सॉर्ट करें जिससे b. CSV के रूप में सहेजें । फ़ाइल.
- डाउनलोड करें और https://www.r-project.org/से RStudio का नवीनतम संस्करण स्थापित करें । अपलोड करने और डेटा का विश्लेषण करने के लिए RStudio का उपयोग कर के साथ मदद https://cran.r-project.org/doc/manuals/r-release/R-intro.html पर यहां पाया जा सकता है ।
- पूरक डेटा में उपलब्ध R स्क्रिप्ट का उपयोग कर, डेटा RStudio में अपलोड करें । जहाँ excel * से मेल करने के लिए R स्क्रिप्ट में कार्य गंतव्य परिवर्तित करें । CSV फ़ाइल स्थित है । स्क्रिप्ट चलाएं और विश्लेषण करने के लिए डेटा फ़ाइल का चयन करें । प्रकार "प्लॉट" आर कंसोल में । बबल प्लॉट "उच्च-res;" नामक कार्य गंतव्य में स्थित होगा एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन tiff (३०० dpi) फ़ाइल के रूप में सहेजने के लिए इस फ़ाइल का नाम बदलें ।
Representative Results
एम. rotundata के उद्भव एक पर्यावरण क्यू के लिए जोखिम के बिना अतुल्यकालिक है, उद्भव के साथ दिन भर में समान रूप से होने वाली4। हालांकि, जब एक वर्ग लहर thermoperiod (4 डिग्री सेल्सियस thermoperiod) के संपर्क में, उद्भव thermophase4,5को तुल्यकालिक हो जाता है । यह परिणाम अंय अध्ययनों के समान है जहां कीड़ों thermoperiod cues का उपयोग करने के लिए मांस मक्खी सहित उद्भव, को विनियमित पाया गया है Sarcophaga crassipalpis6, प्याज मक्खी डेलिया atiqua7 और टिण्डा घुन Anthonomus grandis grandis8. एक अध्ययन से पता चला है कि विकास के दौरान तनाव एस crassipaplpis9में वयस्क उद्भव के synchrony को प्रभावित करता है । यहां, हम एम rotundata से परिणाम है कि विकास के दौरान एक तनाव से अवगत कराया, परिकल्पना है कि इस इलाज के वयस्क उद्भव के तुल्यकालन कारणों का परीक्षण करने के लिए वर्तमान ।
सफल रन
उपयोगकर्ता को यकीन है कि कीड़े अब उभर रहे है बनाने के लिए मशीन खोलने से पहले एलसीडी स्क्रीन देखना चाहिए । प्रयोग के पूरा हो जाने के बाद, SD कार्ड निकाल दिया जाता है और डेटा को RStudio में एक अल्पविराम-सीमांकित फ़ाइल के रूप में निर्यात किया जा सकता है, जैसा कि पहले वर्णित बबल प्लॉट के रूप में किया जाता है । चित्रा 8 विकास के दौरान एक ठंडे तनाव के लिए जोखिम के बाद एक 4 डिग्री सेल्सियस thermoperiod के तहत मधुमक्खी उद्भव प्रदर्शित करता है । लाल क्रॉसहेयर औसत समय और उद्भव के दिन का संकेत है और फ़ाइल का नाम शीर्षक है । यह R स्क्रिप्ट डेटा विज़ुअलाइज़ करने के लिए उपयोग किया जाना चाहिए, लेकिन एकमात्र विश्लेषण के रूप में कार्य नहीं करना चाहिए । एक पर्यावरण क्यू के उद्भव प्रतिक्रिया का विश्लेषण करने के लिए, डेटा rhythmicity के लिए विश्लेषण किया जा सकता है (विश्लेषण देखें) ।
जटिलता
जब एक सेंसर धातु किउ के साथ भरा हुआ है, एक संकेत की कमी बार-बार गिना जाता है, कई झूठी डेटा बिंदुओं को जंम दे रही है । चित्रा 9 एक ही चित्र 8में प्रस्तुत डेटासेट प्रदर्शित करता है, लेकिन छह किउ से भरा चैनलों में से एक है, इसलिए ग्राफ पर बड़े बुलबुले बनाने के साथ । एक भरा हुआ सेंसर की स्थिति में, इस चैनल से डेटा आसानी से विश्लेषण से हटाया जा सकता है. एक प्रयोग में कई चैनलों को शामिल एक भरा हुआ सेंसर के प्रभाव को कम करने में फायदेमंद है ।
विश्लेषण
तुल्यकालन की उपस्थिति के लिए डेटा का विश्लेषण गणना "पैरामीटर आर," एक अदिश आंकड़ा है कि अगर उद्भव लयबद्ध या arrhythmic10,11,12की पहचान करता है द्वारा किया जा सकता है । यह एक 8 घंटे की खिड़की में उभरते वयस्कों की सबसे अधिक संख्या की गणना द्वारा किया जाता है, 8 घंटे की खिड़की के बाहर उभर वयस्कों की संख्या से इस संख्या को विभाजित है, तो १०० से गुणा । सभी व्यक्तियों कि उभरे दिन के प्रत्येक घंटे के लिए उभरते वयस्कों की संख्या की गणना करने के लिए परित किया जाना चाहिए । पैरामीटर आर की सैद्धांतिक रेंज से है 0 (सभी उद्भव फाटक के भीतर होता है) को २०० (उद्भव दिन भर में समान रूप से वितरित किया जाता है)10। r मान < ६० लयबद्ध उद्भव माना जाता है, ६० < आर < ९० कमजोर लयबद्ध हैं, और आर > ९० arrhythmic हैं । R मान > १५०10उद्भव के समान वितरण इंगित करते हैं । चित्रा 8 से पता चलता है कि उद्भव पैरामीटर आर = २०.२१ < ६० के साथ लयबद्ध है । तथ्य यह है कि डेटा के इस प्रकार के एक दोहराने 24 घंटे की घड़ी के आसपास वितरित किया जाता है के कारण, परिपत्र सांख्यिकी एक और अधिक मजबूत विश्लेषण के लिए कार्यरत होना चाहिए (बेनेट एट अलमें विस्तार से वर्णित है, २०१८5) । यह परिपत्र सांख्यिकी RStudio के लिए उपलब्ध संकुल के माध्यम से पूरा किया जा सकता है (' पैकेज परिपत्र '-CRAN । R-project.org) ।
चित्रा 1: Additive निर्मित घटकों । पीएलए रेशा का उपयोग, 3d प्रणाली के लिए आवश्यक भागों प्रिंट । प्रत्येक चैनल के लिए निर्माण किया जा रहा है, भागों की जरूरत है 1 कलेक्टर कई गुना (हरा), 1 अंत टोपी (लाल), 6 मंच का समर्थन करता है (नारंगी), 4 ट्यूब रैक आधार प्लेटें (बैंगनी), और 4 ट्यूब रैक चेहरा प्लेटें (पीले) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: ट्यूब रैक मंच विधानसभा । का प्रयोग करें गर्म गोंद चैनल के प्रति दो ट्यूब रैक प्लेटफार्मों इकट्ठा किया जा रहा है का निर्माण । (ग्रे में दिखाया) नालीदार प्लास्टिक की एक धारा के साथ तीन मंच का समर्थन करता है (नारंगी में दिखाया गया है) का प्रयोग करें । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 3: कलेक्टर कई गुना एक्स-रे । कलेक्टर के एक गर्तिका में एक अवरक्त डिटेक्टर डालें (नीले रंग में दिखाया गया है) और दूसरा गर्तिका में उत्सर्जक (लाल रंग में दिखाया गया है) । केबलिंग चैनल के माध्यम से डिटेक्टर तारों फ़ीड (पीले रंग में दिखाया गया है) और सभी चार तारों का उपयोग छेद के माध्यम से खींच (हरे रंग में प्रकाश डाला). सुनिश्चित करें कि कोई नंगे तारों को छू रहे हैं, उन्हें जगह में सुरक्षित करने के लिए गर्म गोंद का उपयोग. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4: संबंधक तारों । RJ45 जैक के लिए तारों आरेख कलेक्टर से कई गुना करने से पहले, के रूप में जैक और केंद्रीय प्रोसेसर के लिए एलसीडी स्क्रीन को जोड़ने के लिए तारों की मेज के नीचे से देखा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 5: गेंद कलेक्टर विधानसभा । एक अंत टोपी (लाल रंग में दिखाया गया है) का उपयोग करना, एक कलेक्टर कई गुना (हरे रंग में दिखाया गया है) और नालीदार प्लास्टिक की एक 24 x 30 सेमी टुकड़ा (प्रकाश ग्रे में दिखाया गया है) गेंद कलेक्टर विधानसभा के खोल इकट्ठा । एक रैंप जोड़ने के लिए नालीदार प्लास्टिक (काले भूरे रंग में दिखाया गया है) के एक 8 x 27 सेमी टुकड़ा का प्रयोग करें । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 6: सेंट्रल प्रोसेसर पीसीबी बोर्ड । केंद्रीय प्रोसेसर के लिए पीसीबी बोर्ड एक नीचे परत के होते हैं (हरे रंग में चित्रित), एक शीर्ष परत (लाल रंग में चित्रित), और एक silkscreen परत (नीले रंग में चित्रित). टांका लगाने महिला हेडर सभी पास के माध्यम से, rj45 जैक (नीचे के साथ) के लिए उन लोगों के लिए और (सीधे rj45 पैड के ऊपर) पुल के नीचे प्रतिरोधों के लिए छोड़कर । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 7: अंतिम विधानसभा । जब उपयोग में, उपकरण प्रत्येक गेंद कलेक्टर के दोनों ओर एक ट्यूब रैक मंच के साथ इकट्ठे किया जाना चाहिए प्रयोग की जा रही है । संलग्न faceplates के साथ ट्यूब रैक इतना है कि वे ट्यूब रैक मंच के बहुत किनारे पर है तैनात किया जाना चाहिए, किउ गिरने की संभावना को कम करने के तंत्र के बंद शेख़ी । इकट्ठे तंत्र के पदचिह्न लगभग 25 सेमी x ३५ सेमी, 20 सेमी की ऊंचाई के साथ है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए ।
चित्रा 8: आर में प्रसंस्करण के बाद एक ठेठ प्रयोगात्मक चलाने का ग्राफ कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
9 चित्रा: एक प्रयोग है कि एक भरा डिटेक्टर से सहा के ग्राफ के रूप में 4 दिन पर अपेक्षाकृत बड़े बुलबुले से दिखाया गया है । भरा चैनल विश्लेषण से हटाया जा सकता है, जिससे शेष डेटा बिंदुओं के संरक्षण । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Discussion
हम विधानसभा और एक प्रणाली है कि कीट उद्भव के समय की सटीक माप के लिए अनुमति देता है के उपयोग के लिए एक प्रोटोकॉल मौजूद । इस प्रणाली के दो समस्याओं, जो पिछले डिजाइन सीमित: आंशिक स्वचालन और सीमित नमूना आकार हल करती है । हम भी कई चैनलों का उपयोग करके नमूना आकार बढ़ाने के लिए सक्षम है जो microcontrollers, का उपयोग कर डेटा संग्रह स्वचालित द्वारा इन समस्याओं का हल. वर्तमान डिजाइन छह चैनलों कि १२०० मधुमक्खियों का कुल पकड़ कर सकते हैं । अतिरिक्त चैनलों जोड़ा या घटाया जा सकता है अगर जरूरत है, न केवल वृद्धि हुई नमूना आकार के लिए अनुमति दी है, लेकिन यह भी एक साथ कई उपचार के प्रभाव की जांच के लिए. महत्वपूर्ण कदम, संशोधनों, सीमाओं और भविष्य के अनुप्रयोगों के नीचे चर्चा कर रहे हैं ।
प्रणाली है कि स्वचालित नहीं है का ही हिस्सा है प्रयोग की शुरुआत में चिंता कोशिकाओं, धातु किउ, और airsoft छर्रों के साथ रैक लोड हो रहा है । हालांकि रैक तैयार कर रहे है तो वे वापस थोड़ा गिरने से धातु किउ को रोकने के लिए जब रैक ईमानदार खड़े हो रहे हैं, देखभाल लिया जाना चाहिए जब रैक रखने के लिए धातु किउ के आकस्मिक रिलीज को रोकने के । इसके अलावा, सुनिश्चित करें कि रैक शेल्फ के किनारे से फ्लश कर रहे हैं, तो धातु बी के गिरते पथ रनवे के साथ संरेखित करता है । अंत में, पत्ती मलबे रनवे से स्पष्ट साफ किया जाना चाहिए, और पिछले प्रयोगों से धातु किउ पकड़े हुए हवाई जहाज के संवेदक के अवरुद्ध रोकने के लिए मंजूरी दे दी जानी चाहिए । डेटा स्वचालित रूप से एक CSV फ़ाइल के रूप में एक एसडी कार्ड के लिए रिकॉर्ड किया जाता है, और स्क्रिप्ट इतना लिखा है कि Arduino नहीं चलेगा जब तक एक एसडी कार्ड मौजूद है । डेटा फ़ाइल मैन्युअल रूप से RStudio और पहले उल्लेखित R स्क्रिप्ट का उपयोग कर विज़ुअलाइज़ेशन में आयात किया गया है । यह स्क्रिप्ट स्वचालित रूप से एक बुलबुला भूखंड के रूप में डेटा ग्राफ जाएगा और औसत समय और उद्भव के दिन की पहचान । Arduino स्क्रिप्ट फ़ाइल है, जो एक बिजली की विफलता की स्थिति में डेटा हानि रोकता के अंत में घटना डेटा संलग्न करने के लिए लिखा है । हालांकि, यह भी एक बार डेटा एसडी कार्ड से निकाला जाता है कि मतलब है, सभी फ़ाइलें अगले प्रयोग करने से पहले मंजूरी दे दी जानी चाहिए.
स्केचअप फ़ाइलों को संशोधनों के लिए विभिंन आकारों के कीड़ों के लिए रैक के आकार को समायोजित किया जा सकता है, अलग आकार के साथ संशोधित रैक में इस्तेमाल किया जा रहा ट्यूबों । इसके अलावा, airsoft गोली के आकार महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ट्यूब छोड़ने से कीट रोकता है, और विभिंन आकारों के छर्रों के रूप में अच्छी तरह से की जरूरत हो सकती है । परिवर्तन की एक विस्तृत विविधता आर स्क्रिप्ट के लिए बुलबुला भूखंडों की उपस्थिति, और अंय ग्राफिक मापदंडों को बदलने के लिए किया जा सकता है ।
हम एक धातु बी सी के बाद एक दूसरे के लिए किसी भी चैनल को अक्षम कर दिया है कि एक बाउंस कोड लिख कर झूठी सकारात्मक के जोखिम को कम किया है, जिससे एक एकल धातु बी एक से अधिक डेटा बिंदुओं के रूप में गिना जा रहा से रोकने । हालांकि, यह एक डेटा बिंदु की संभावना बनाता है अगर कई मधुमक्खियों एक बार में उभरने याद किया जा रहा है, लेकिन तथ्य यह है कि चैनल स्वतंत्र है इस जोखिम को कम कर देता है । वर्तमान प्रणाली की एक और सीमा है कि व्यक्तिगत डेटा बिंदुओं समझदार नहीं हैं, यानी, एक गिरने धातु बी एक विशिष्ट व्यक्ति को वापस पता लगाया जा सकता है । इसके अलावा, वर्तमान प्रणाली उपायों उद्भव, लेकिन नहीं eclosion लय एम rotundataमें है, लेकिन जहां उद्भव और eclosion पर्याय है प्रजातियों में eclosion लय उपाय होगा । अंत में, वर्तमान डिजाइन weatherproof नहीं है, नियंत्रित वातावरण के लिए अपने उपयोग सीमित ।
भविष्य अनुप्रयोगों के अंय अजैव और एम. rotundataके समय उद्भव के लिए बायोटिक पर्यावरण cues के प्रभाव की जांच शामिल हैं । इसके अलावा, क्योंकि कीड़े विविध वातावरण पर कब्जा, प्रासंगिक पर्यावरणीय cues प्रजातियों के बीच बदलती हैं । इस प्रकार, अधिक कीट प्रजातियों का निगमन कैसे circadian सिस्टम taxa भर में विकसित की जांच करने के लिए महत्वपूर्ण है । थोड़ा कैसे विकासात्मक स्थितियों वयस्क उद्भव के समय को प्रभावित के बारे में जाना जाता है; इसलिए, हमारी प्रणाली के उद्भव पर उपचार के प्रभाव को समझने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । इसके अलावा, पर्यावरण cues के संयोजन कीट प्रतिक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं, इस प्रकार भविष्य प्रयोगों कई पर्यावरणीय cues को शामिल करना चाहिए उद्भव पर उनके रिश्तेदार प्रभाव समझते हैं । अंत में, क्षेत्र में तैनाती कैसे प्राकृतिक सेटिंग्स मध्यस्थता उद्भव लय का पालन करने के लिए ब्याज की है । इस प्रणाली के उपयोग की आसानी, और additive विनिर्माण, खुले स्रोत प्रोग्रामिंग, और चौकस जैविक लक्षण के अपने अद्वितीय संयोजन, यह एक शैक्षिक सेटिंग में उपयोग के लिए एक उंमीदवार बनाते हैं ।
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
हम कीट Cryobiology और Ecophysiology कार्य समूह में फारगो, वर्णित प्रणाली का उपयोग कर प्रयोगों पर उनके उपयोगी प्रतिक्रिया के लिए एनडी को स्वीकार करना चाहते हैं ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PLA printer filament | www.lulzbot.com | various | Catalog number varies by color |
| 0.5 mL microcentrifuge tubes | www.daigger.com | EF4254C | |
| 4.5 mm size "bb" metal pellets | www.amazon.com | B00419C1IA | Daisy 4.5 mm metal size bb pellets |
| 6.0 mm plastic "softair" pellets | www.amazon.com | B003QNELYE | Crosman 6 mm airsoft pellets |
| Plastic corregated sheet | www.lowes.com | 345710 | Corrugated plastic sheet |
| Infrared emmiter/detector pair | www.amazon.com | B00XPSIT3O | 5 mm diameter, 940 nm wavelength |
| 120 ohm resisitors | www.amazon.com | B01MSZK8DV | 120 ohm, 1/4 watt |
| 22 GA hookup wire | www.adafruit.com | 1311 | |
| RJ45 jacks | www.sparkfun.com | PRT-00643 | |
| Custom PCB board | www.pcbexpress.com | n/a | Can be printed from files included in the supplimental data |
| Arduino Nano v 3.0 | www.roboshop.com | RB-Gra-01 | |
| SD card module | www.amazon.com | DFR0071 | DFRobot SD card module |
| Real Time Clock module | www.adafruit.com | 264 | DS1307 real time clock breakout board |
| Temperature/humidity sensor | www.tinyosshop.com | G4F4494F29ED05 | DHT11 temperature/humidity sensor on breakout board |
| 470k ohm resistors | www.amazon.com | B00EV2R39Y | |
| Female headers | www.adafruit.com | 598 | Break off to desired length |
| Male headers | www.adafruit.com | 392 | Break off to desired length |
| Ribbon wire | www.amazon.com | B00X77964O | 10 wire ribbon wire with connectors |
| LCD screen | www.adafruit.com | 198 | |
| Cat6 cable | www.amazon.com | B00N2VISLW | |
| SD card | www.amazon.com | B00E9W1URM |
References
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