Summary
이 프로토콜은 보다 유연한 비행 밀 설계를 만들기 위해 메이커 스페이스에 있는 3차원(3D) 프린터와 레이저 커터를 사용합니다. 이 기술을 사용하여 연구원은 테더드 곤충 비행 연구를 위해 비행 공장을 건설할 때 비용을 절감하고 설계 유연성을 향상시키며 재현 가능한 작업을 생성할 수 있습니다.
Abstract
메이커스페이스는 연구자들이 새로운 기술을 개발하고 생태 연구에서 새로운 종과 함께 일할 수 있게 하는 잠재력이 높습니다. 이 프로토콜은 상대적으로 저렴한 비용으로 보다 다재다능한 비행 공장을 구축하기 위해 메이커스페이스에서 발견되는 기술을 활용하는 방법을 보여줍니다. 이 연구는 지난 10 년 동안 지어진 비행 공장에서 프로토 타입을 추출한 것을 감안할 때,이 프로토콜은 간단하고 현대적인 비행 공장에서 만든 발산을 요약하는 데 더 중점을 둡니다. 이전 연구는 이미 비행 공장이 속도, 거리 또는 주기와 같은 비행 매개 변수를 측정하는 데 얼마나 유리한지를 보여주었습니다. 그 같은 공장은 연구원이 형태학, 생리학, 또는 유전 요인과 이 매개 변수를 연관시키기 위하여 허용했습니다. 이러한 장점 외에도 이 연구는 보다 유연하고 튼튼하며 접을 수 있는 비행 밀 설계를 구축하기 위해 3D 프린터 및 레이저 커터와 같은 제조 업체공간에서 기술을 사용하는 이점에 대해 설명합니다. 특히, 이 설계의 3D 인쇄 구성 요소는 사용자가 밀 팔과 적외선 (IR) 센서의 높이를 조절하여 다양한 크기의 곤충을 테스트 할 수 있습니다. 또한 3D 인쇄를 통해 사용자는 기계를 쉽게 분해하여 신속하게 저장하거나 현장으로 운송할 수 있습니다. 또한,이 연구는 최소한의 스트레스와 곤충을 밧줄 자석과 자기 페인트의 더 큰 사용을합니다. 마지막으로 이 프로토콜은 컴퓨터 스크립트를 통해 비행 데이터의 다재다능한 분석을 자세히 설명하여 단일 레코딩 내에서 차별화가능한 비행 시험을 효율적으로 분리하고 분석합니다. 더 많은 노동 집약적이지만, 메이커 스페이스와 온라인 3D 모델링 프로그램에서 사용할 수있는 도구를 적용하면 다분야 및 프로세스 지향 관행을 용이하게하고 연구원이 좁게 조정 가능한 치수를 가진 비용이 많이 드는 미리 만들어진 제품을 피할 수 있습니다. 이 프로토콜은 메이커스페이스에서 기술의 유연성과 재현성을 활용하여 창의적인 비행 공장 설계를 촉진하고 개방형 과학에 영감을 줍니다.
Introduction
곤충의 분산이 현장에 얼마나 난해할 수 있는지를 감안할 때, 비행 공장은 곤충이 어떻게 움직이는지 중요한 생태 학적 현상을 해결하기위한 일반적인 실험실 도구가되었습니다. 그 결과, 비행 공장1,2,3,4의 개척자들이 6년간의 비행 공장 설계 및 건설을 시작한 이래로 기술이 개선되고 과학 공동체에 통합됨에 따라 눈에 띄는 설계 변화가 있었습니다. 시간이 지남에 따라 자동화 된 데이터 수집 소프트웨어는 차트 레코더를 대체하고, 비행 공장 무기는 유리 막대에서 탄소 막대및 강철 튜브5로전환. 지난 10년 동안만 해도 마그네틱 베어링은 테플론 또는 유리 베어링을 최적으로 마찰이 없는 것으로 대체했으며, 비행 밀 기계와 다목적 기술 간의 쌍은 오디오, 시각 및 레이어 제작 기술이 점점 더 연구자의 워크플로우에 통합됨에 따라 확산되고 있습니다. 이 페어링에는 날개 공기역학6을측정하는 고속 비디오 카메라, 청각 비행 응답7을연구하기위한 감각 신호를 모방하는 디지털 - 아날로그 보드,비행 8시 날개 변형을 추적하는 교정 장비를 만드는 3D 프린팅이 포함되어 있습니다. 최근 메이커스페이스에서 신흥 기술이 부상하면서, 특히 지식이 풍부한 직원9명이운영하는 디지털 미디어 센터가 있는 기관에서 는 더 넓은 범위의 곤충을 테스트하고 장치를 현장으로 운송할 수 있는 비행 공장을 강화할 수 있는 더 큰 가능성이 있습니다. 또한 연구자들이9,10,11,12를통해 징계 경계를 넘어 기술 학습을 가속화할 가능성이 높다. 여기에 제시된 비행 밀(Attisano 및 동료13)은메이커스페이스에서 발견되는 신흥 기술을 1개까지 활용하며, 저울과 치수가 프로젝트에 미세 조정되는 비행 밀 부품을 제작할 뿐만 아니라 2) 연구원들에게 고예산 또는 컴퓨터 지원 설계(CAD)에 대한 전문 지식을 요구하지 않고도 레이저 절단 및 3D 프린팅에 액세스할 수 있는 프로토콜을 제공합니다.
새로운 기술과 방법을 비행 공장과 결합하는 이점은 상당하지만 비행 공장은 귀중한 독립 형 기계입니다. 비행 공장은 곤충 비행 성능을 측정하고 비행 속도, 거리 또는 주기성이 온도, 상대 습도, 계절, 호스트 식물, 체질량, 형태학적 특성, 나이 및 생식 활동과 같은 환경 또는 생태 적 요인과 어떻게 관련이 있는지 결정하는 데 사용됩니다. actographs, 러닝머신, 풍동 및 실내 경기장에서의 비행 움직임 의 비디오 녹화와 같은 대체 방법과는 별개로비행공장은 실험실 조건에서 다양한 비행 성능 통계를 수집 할 수있는 능력으로 유명합니다. 이것은 생태학자들이 비행 분산에 대한 중요한 질문을 해결하는 데 도움이되며, 통합 해충 관리15,16,17,인구 역학, 유전학, 생체 지리학, 생명 역사 전략18,또는 phenotypic 가소성19,20,21,22 등 그들의 분야에서 진행되는 데도움이됩니다. . 한편, 고속 카메라와 박도서와 같은 장치는 엄격하고 복잡하며 값비싼 설정이 필요할 수 있지만 윙 비트 주파수 및 곤충 광상활동(23,24)과같은 미세 조정 된 운동 매개 변수로 이어질 수도 있습니다. 따라서 여기에 제시된 비행 공장은 연구원이 비행 행동을 조사할 수 있는 유연하고 저렴하며 사용자 지정 가능한 옵션역할을 합니다.
마찬가지로, 신흥 기술을 생태학자의 워크플로우에 통합하는 인센티브는 분산을 연구하는 질문과 접근 방식이 더욱 창의적이고 복잡해짐에 따라 계속 증가하고 있습니다. 혁신을 촉진하는 위치로, 메이커 스페이스는 여러 수준의 전문 지식을 끌어들이고 모든 연령대의 사용자가 새로운 기술 기술을 습득할 수 있도록 낮은 학습 곡선을 제공합니다10,12. 제조 공간과 온라인 오픈 소스에서 과학 장치를 프로토타이핑하는 반복적이고 협력적인 특성은 이론11의 적용을 가속화하고 생태 과학의 제품 개발을 촉진 할 수 있습니다. 또한 과학 도구의 재현성을 높이면 더 넓은 데이터 수집 및 개방형 과학이 장려될 것입니다. 이는 연구원이 분산을 측정하는 장비 또는 방법을 표준화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 도구를 표준화하면 생태학자들이 분산커널(25) 또는 소스 싱크대 식민지 역학26에서발생하는 메타모집단 모델을 테스트하기 위해 인구 전반에 걸쳐 분산 데이터를 통합할 수 있습니다. 의료계가 환자 치료 및 해부학교육(27)을위해 3D 프린팅을 채택하는 방법과 마찬가지로, 생태학자들은 레이저 커터와 3D 프린터를 사용하여 생태 도구와 교육을 재설계할 수 있으며, 이 연구의 범위 내에서 착륙 플랫폼이나 수직으로 이동할 수 있는 비행 공장 암과 같은 추가 비행 밀 구성 요소를 설계할 수 있습니다. 또한 메이커스페이스 기술이 제공하는 사용자 지정, 비용 효율성 및 생산성 향상은 자체 도구와 장치를 개발하려는 연구자를 위한 장벽이 상대적으로 낮은 분산 프로젝트를 시작하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 비행 공장을 구성하기 위해 제조업체가 고려할 수있는 기계적 및 기악적 제한도 있습니다. 자석과 3D 프린팅 된 개선 기능을 사용하면 크로스 브래킷의 건설을 제외하고 비행 공장은 본질적으로 접착제가 없으며 다양한 크기의 곤충을 수용 할 수 있습니다. 그러나 곤충의 질량과 강도가 증가함에 따라 곤충은 묶여있는 동안 자신을 해체 할 가능성이 더 높을 수 있습니다. 강력한 자석은 비틀림 드래그가 증가하는 비용으로 사용할 수 있으며, 볼 베어링은 여러그램28,29의무게를 가진 비행 테스트 곤충을 위한 견고한 솔루션으로 자기 베어링을 대체할 수 있다. 그럼에도 불구하고 볼 베어링은 고속및 고온으로 장기간 실험을 하면 볼 베어링의 윤활을 저하시킬 수 있어마찰(30)을증가시키는 몇 가지 문제가 발생할 수 있다. 따라서 사용자는 어떤 비행 공장 역학이 곤충과 실험 설계에 가장 잘 어울리는지 분별해야 합니다.
마찬가지로 이 논문의 고려 를 넘어서는 비행 공장을 계측하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 여기에 제시된 비행 공장은 IR 센서를 사용하여 혁명을 감지하고 WinDAQ 소프트웨어가 회전을 기록하며 스크립트를 프로그래밍하여 원시 데이터를 처리합니다. 사용하기 쉽지만 WinDAQ 소프트웨어에는 제한된 배열의 도구가 있습니다. 사용자는 해당 채널에 주석을 첨부할 수 없으며 회로구성 요소가 실패하면 알림을 받을 수 없습니다. 이러한 경우는 코드를 통해 하지만 데이터 수집 후에만 검색하고 수정하여 해결됩니다. 또는 사용자는 사용자 지정 가능한 데이터 수집 기능을 제공하는 두 개 이상의 소프트웨어 또는 자전거 마일로미터29와같은 직접 속도 및 거리 통계를 취하는 센서를 채택할 수 있습니다. 그러나 이러한 대안은 너무 많은 소프트웨어 응용 프로그램에서 중요한 원시 데이터 또는 분산 기능을 우회하여 데이터 처리를 비효율적으로 만들 수 있습니다. 궁극적으로 이 프로토콜은 비행 밀 계측을 재구축하는 대신 현재소프트웨어 제한에 대한 강력한 프로그래밍 솔루션을 제공합니다.
이 논문에서는 분산 연구에서 연구자들이 돕고 행동 생태 분야에서 새로운 기술의 통합을 장려하기 위해 향상된 간단한 비행 공장에 대한 설계가 설명되어 있습니다. 이 비행 공장은 인큐베이터의 제약 에 적합하며 최대 8 개의 곤충을 동시에 보유하고 데이터 수집 및 처리를 자동화합니다. 특히 3D 프린팅 을 통해 사용자는 밀 암과 IR 센서 높이를 조정하여 다양한 크기의 곤충을 테스트하고 장치를 분해하여 빠른 저장 또는 운송을 할 수 있습니다. 공동 메이커 스페이스에 대한 제도적 접근 덕분에 모든 개선 사항은 무료였으며 단순하고 현대적인 비행 공장에 비해 추가 비용이 발생하지 않았습니다. 필요한 모든 소프트웨어는 무료이며 전자 회로는 간단하며 모든 스크립트는 실험 설계의 특정 요구를 따르도록 수정할 수 있습니다. 또한 코딩된 진단을 통해 사용자는 녹음의 무결성과 정밀도를 확인할 수 있습니다. 마지막으로, 이 프로토콜은 곤충을 자기적으로 페인팅하고 곤충을 밀 팔에 테더링하여 곤충에 의해 지속되는 응스트레스를 최소화합니다. 간단한 비행 공장의 조립이 이미 접근 가능하고 저렴하며 유연하기 때문에 간단한 비행 공장을 향상시키기 위해 메이커 스페이스 기술을 사용하면 연구원에게 특정 비행 연구 요구를 극복 할 수있는 공간을 부여하고이 논문의 고려 를 넘어 창의적인 비행 공장 설계를 고무 시킬 수 있습니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 메이커 스페이스에서 비행 밀을 구축
- 레이저 절단 및 아크릴 플라스틱 지지 구조를 조립.
- 8(304.8mm x 609.6 mm x 3.175mm) 두께의 투명 아크릴 시트를 사용하여 아크릴 플라스틱 지지 구조를 구성합니다. 재료가 아크릴과 유사하지만 레이저 아래에서 절단되는 대신 녹아 있는 폴리 카보네이트가 아닌지 확인하십시오.
- 메이커스페이스에서 레이저 커터를 찾습니다. 이 프로토콜은 메이커스페이스에 재료 표에서 참조된 레이저 커터가 있다고 가정합니다. 다른 레이저 커터의 경우 레이저 커터 설정을 읽고 레이저 절단 또는 새겨진 파일 라인을 설정하는 데 필요한 라인 색상이나 두께를 결정합니다(래스터링되지 않음).
- Adobe Illustrator, 잉크스케이프(무료) 또는 다른 벡터 그래픽 편집기 열기. 그림 1에표시된 전술한 선이 있는 벡터 형식으로 아크릴 지원 설계를 읽는 파일을 준비합니다. RGB 레드(255, 0, 0)가 라인을 잘라내고 RGB 블루(0, 0, 255) 등등 라인을 잘라낼 수 있는 0.0001포인트의 빨간색, 녹색 및 파란색(RGB) 모드의 Adobe Illustrator에서 파일 라인을 만듭니다.
- 예방 조치로 모든 슬릿 및 구멍 측정에 대한 커프를 테스트하고 고려합니다. 커프키(보충도 1)를설계하고 테스트합니다.
참고: Kerf 폭은 레이저 커터의 빔 너비, 재료의 너비 및 사용된 재료 유형에 따라 다를 수 있습니다. - 아크릴 지원 설계 및 커프 키를 .ai, .dxf 또는 .svg 파일과 같은 읽을 수 있는 파일 유형으로 저장합니다. 작업을 레이저 커터로 보내려면 레이저 커터의 로컬 컴퓨터에 파일을 인쇄한 다음 레이저 소프트웨어를 엽니다.
참고: 올바르게 인쇄하면 설계의 모든 벡터 절단 선이 레이저 소프트웨어의 제어판에 적절한 해당 색상으로 나타납니다. - 재질을 플라스틱으로 선택한 다음 재료 유형을 아크릴로 선택합니다. 추가 정밀도를 위해 캘리퍼로 재료 두께를 측정하고 두께를 재료 두께 필드에 입력합니다. 재질의 초점의 Z축을 자동으로 활성화합니다. 그림 유형을 없음으로 설정하고 강도를 0%로둡니다. 레이저 % 파워 또는 % 속도와 같은 레이저 커터의 고급 메트릭을 변경하려면 kerf 키로 테스트하십시오.
참고 : 엄지 손가락의 규칙은 재료가 두꺼워지면 더 낮은 속도로 더 많은 전력이 필요하다는 것입니다. - 절단하기 전에 레이저 커터의 전원 공급, 사용 및 유지 관리에 대한 메이커스페이스의 지침을 따르십시오. 프린터 캐비티에 재료를 놓고 아크릴 지지대를 잘라냅니다.
참고: 눈 손상을 방지하기 위해 레이저를 보거나 절단하는 동안 아크릴 시트를 방치하지 마십시오. - 프린터 캐비티에서 초과 재료를 청소하고 지지 구조를 조립합니다. 도 2A에표시된 바와 같이 각 수평선 선반을 외부 수직 벽과 중앙 수직 벽의 열린 슬릿에 삽입하여 조립합니다. 수평 선반 사이의 구멍이 정렬되었는지 확인합니다.
- 플라스틱 지지대를 3D 인쇄합니다.
- 웹 브라우저를 열고 온라인 3D 모델링 프로그램에서 계정을 만듭니다. 무료 계정 옵션에 대한 자료의 표를 참조하십시오.
- 새 디자인을 만들기 > 3D 디자인을 클릭합니다. 그림 3에서볼 수 있듯이 이 스터디의 정확한 3D 인쇄 디자인을 복제하려면 아카이브 3D_Prints.zip(보충 3D 인쇄)을다운로드하고 폴더를 바탕 화면으로 이동합니다. 폴더의 압축을 풀고 엽니다. 온라인 3D 모델링 프로그램 워크플레인 웹 페이지에서 오른쪽 상단 모서리에서 가져오기를 클릭하고 .stl 파일(들)을선택합니다.
참고: 여러 디자인이 복제되거나 개체가 작업평면을 채우고 사용자가 3D 프린터의 빌드 영역 내의 객체를 억제하는 한 단일 .stl 파일로 저장할 수 있습니다. 3D 프린터가 인쇄할 수 있는 가장 큰 물체는 길이 140mm x 너비 140mm x 140mm 깊이입니다. 그러나 빌드 영역의 개체 수를 최대화하기 위한 수단으로 z축을 따라 객체를 회전하지 마십시오. 다운로드한 개체가 오버행을 최소화할 수 있도록 배치되었기 때문에 필요한 최소한의 지원으로 최적의 인쇄를 할 수 있습니다. - 디자인을 자체 만들거나 조정하려면 웹 사이트의 자습서를 따라 편집한 다음 새 디자인을 .stl 파일로 내보냅니다. 총, 8 선형 가이드 레일 (길이 100.05 mm x 23.50 mm 폭 x 7.00 mm 깊이), 16 선형 가이드 레일 블록 (22.08 mm 길이 x 11.47 mm 폭 x 12.47 mm 깊이), 12 ~ 20 나사 (9.00mm 길이 x 7.60mm 폭 x 13.00mm 깊이), 15 개의 크로스 브래킷 (50.00mm 길이 x 50.00mm 너비 x 20.00 mm 깊이), 16 자석 홀더 (12.75 mm 길이 x 12.50 mm 폭 x 15.75 mm 깊이), 16 튜브 지지대 (29.22 mm 길이 x 29.19 mm 폭 x 11.00 mm 깊이), 16 짧은 선형 가이드 레일 지지대 (16 짧은 선형 가이드 레일 지원(16단 선형 가이드 레일 지원)(16단 선형 가이드 레일 지지대)(16개 길이 40.00mm x 11.00 mm 폭 x 13.00 mm 깊이) 및 16개의 긴 선형 가이드 레일 지지대(길이 40.00mm x 16.00mm 너비 x 13.00 mm 깊이)는 3D 인쇄되어야 합니다. 각 선형 가이드 레일 설계의 미러를 얻으려면 오브젝트를 클릭하고 M을누르고 오브젝트 너비에 해당하는 화살표를 선택합니다.
참고: 1.3.6 단계를 참조하십시오. 선형 가이드 레일 페그에 대한 자세한 내용을 보려면. - .stl 파일을 읽을 수 있는 .gx 파일로 변환하는 3D 프린팅 슬라이싱 소프트웨어를 다운로드하여 설치합니다. 자료 테이블을 참조하여 무료 소프트웨어 프로그램을 다운로드합니다.
참고: 다른 변환 소프트웨어 프로그램은 허용되지만 이 프로토콜은 메이커스페이스가 3D 프린터를 사용하고 재료 표에서 참조된 슬라이싱 소프트웨어를 인쇄한다고 가정합니다. - 소프트웨어를 시작하려면 3D 프린팅 슬라이싱 소프트웨어의 아이콘을 두 번 클릭합니다. > 기계 유형 인쇄를 클릭하고 메이커스페이스에 있는 3D 프린터를 선택합니다.
- Load 아이콘을 클릭하여 .stl 모델 파일을 로드하고 빌드 영역에 개체를 표시합니다.
- 개체를 선택하고 이동 아이콘을 두 번 클릭합니다. 플랫폼을 클릭하여 모델이 플랫폼에 있는지 확인합니다. 센터를 클릭하여 개체를 빌드 영역의 중앙에 배치하거나 마우스 포인터로 개체를 드래그하여 개체를 빌드 영역에 배치합니다.
- 인쇄 아이콘을 클릭합니다. 재료 유형이 PLA로설정되어 있는지 확인하고, 지지체와 뗏목이 활성화되고, 해상도가 표준으로설정되고, 압출기의 온도가 3D 프린터 가이드에서 제안한 온도와 일치하도록 합니다. 온도는 온도에 >> 더 많은 옵션 내에서 변경할 수 있습니다.
- 파일을 USB 케이블을 통해 3D 프린터로 전송할 수 없는 경우 확인을 누르고 3D_Prints 폴더 또는 USB 스틱에 .gx 파일을 저장합니다.
- 메이커스페이스의 3D 프린팅 머신을 찾습니다. 압출기를 보정하고 인쇄에 충분한 필라멘트가 있는지 확인합니다. .gx 파일을 3D 프린터로 전송하고 플라스틱 지지대 및 향상된 기능의 모든 유형과 수량을 인쇄합니다. 각 인쇄에 대해 필라멘트가 접시에 제대로 붙어 있는지 확인합니다.
- 아크릴 지지 구조에 3D 인쇄물을 조립합니다.
- 모든 지지대를 시각화하려면 그림 2B를참조하십시오.
- 3.175mm 두께의 네오프렌 시트를 크로스 브래킷의 내부 벽에 뜨거운 접착제로 붙입니다. 건조하면 아크릴 선반의 접합부와 장치 뒤쪽벽의 교차 브래킷을 삽입하여 비행 공장을 안정화시하십시오.
- 가능한 한 3D 프린팅 나사를 사용하여 철 나사의 자기 영향을 최소화하십시오. 튜브의 나사는 각 셀의 바닥과 상단에 지지합니다. 상단 및 하단 튜브 지지대가 정렬되었는지 확인합니다.
- 30mm 길이의 플라스틱 튜브(내부 직경(ID) 9.525mm, 외경(OD) 12.7mm)를 상단 튜브 지지대에 삽입하고 15mm 길이의 플라스틱 튜브(ID 9.525mm; 각 셀의 하단 튜브 지지대에 OD 12.7 mm) 넣습니다. 이어서, 40mm 길이의 플라스틱 튜브(ID 6.35 mm)를 삽입; OD 9.525 mm) 상단 튜브와 20mm 길이의 플라스틱 튜브(ID 6.35 mm; OD 9.525 mm) 하단 튜브에 넣습니다. 튜브를 제자리에 고정하기에 충분한 마찰이 있는지 확인하지만, 내부 튜브가 당겨지면 위아래로 미끄러져 있을 수 없습니다. 튜브가 뒤틀리면 끓는 물에 1 분 동안 튜브의 세그먼트를 잠수하십시오. 수건에 튜브를 똑바르게 하고 실온에 도달한 다음 튜브를 삽입할 수 있습니다.
- 두 개의 저마찰 네오디뮴 자석(직경 10mm, 길이 4mm, 2.22 kg 의 지딩 력)을 각 자석 지지에 넣습니다. 각 자석 쌍이 서로를 격퇴하고 있는지 확인합니다. 그런 다음, 자석과 자석 지지에 작용하는 중력이 내부 튜브에서 지지를 빼앗을 만큼 충분히 강하지 않도록 각 자석 지지에 내부 튜브를 단단히 고정합니다.
- 동일한 방향을 향하여 두 개의 선형 가이드 레일 블록을 선형 가이드 레일로 밀어 넣습니다. 선형 가이드 레일을 넣고 외부 수직 벽의 창문으로 수직으로 블록을 고정합니다. 블록 개구부가 위쪽으로 향하고 있는지 확인합니다. 하나의 선형 가이드 레일을 제자리에 고정하려면 두 개의 짧은 선형 가이드 레일 지지대, 2개의 긴 선형 가이드 레일 지지대, 4개의 10mm 길이 아이언 스크류(M5; 0.8 실 피치; 5mm 직경), 20mm 길이의 철 나사(M5; 0.8 실 피치; 5mm 직경), 2개의 헥스 너트(M5; 0.8 실 피치; 5mm 직경)를 사용하십시오. 도 2C는 선형 가이드 레일의 전체 어셈블리를 나타낸다.
참고: 선형 가이드 레일의 열린 슬롯은 선형 가이드 레일이 블록의 반복된 슬라이딩에 의해 침식되는 경우에만 사용됩니다. 그렇다면 3D_Prints 폴더에 있는 작은 T자형 페그를 3D 로 인쇄합니다.
- 피벗 암을 구성합니다.
참고: 하위 섹션 1.4.1 및 1.4.2는 하위 섹션 1.2.2와 동일합니다. 및 1.2.3. 에서 아티사노 외. 2015 방법 종이13.- 곤충학적 핀을 사용하여 중앙 점에서 20 μL 필터링 된 파이펫 팁의 필터를 구멍을 뚫습니다. 그런 다음 피펫 팁의 본체에서 핀의 강철 끝이 튀어날 때까지 피펫 끝을 통해 핀을 밀어 넣습니다. 파이펫 팁의 필터가 핀을 제자리에 고정시키는지 확인합니다. 핀은 비행 밀 암의 축 역할을합니다.
- 세포 공간을 최대화하기 위해 19G 비자기 피하 강 튜브를 길이 24cm(비행 셀의 너비보다 1cm 낮음)로 자른다. 돌출 핀과 파이펫 팁의 크라운을 1.4.1 단계에서 뜨거운 접착제로 붙입니다. 튜브의 중간 지점에. 튜브의 한쪽 끝을 끝에서 95°의 각도로 2cm로 구부립니다.
참고: 세포 공간을 최대화하는 대신 곤충 크기의 우선 순위를 정하려면 팔 반경을 줄여 작은 곤충이나 약한 전단의 경우 감소합니다. 더 큰 곤충이나 강한 전단지를 위해 중앙 아크릴 벽을 제거하면 더 긴 비행 팔을 조립할 수도 있습니다. 또한, 팔의 구부러진 엔딩은 곤충을 자연적인 비행 방향으로 배치하기 위해 다른 각도를 지원할 수 있습니다. - 자기 서스펜션을 테스트하려면 팔을 자석 의 상단 세트 사이에 배치합니다. 회전 팔이 수직으로 정지된 핀 주위를 자유롭게 회전하도록 합니다.
- 피벗 암의 구부러진 끝에 두 개의 저마찰 네오디뮴 자석(직경 3.05mm, 길이 0.23kg) 비행용 자기로 칠해진 곤충(자석이 있는 비행 공장 암의 질량 = 1.4g)을 접착제로 붙입니다. 피벗 암의 구부러진 끝에, 플래그를 만들 알루미늄 호일 조각 (면적 당 질량 = 0.01 g / cm2)를감쌉니다. 호일 플래그는 카운터웨이트 역할을 하며 반사율이 높기 때문에 IR 센서 송신기에서 수신기로 전송되는 IR 빔을 최적으로 깨뜨립니다.
참고: IR 빔의 직경은 2.4mm이므로 호일 플래그의 최적 최소 폭은 3mm입니다. 3mm의 호일 플래그 폭과 센서의 방출기 렌즈 앞에 IR 빛의 빔을 깰 위치분석 중에 감지할 수 있는 전압이 떨어집니다.
- IR 센서 및 데이터 로거를 설정합니다.
- IR 센서 송신기를 상단 선형 가이드 레일 블록 내부에 배치하고 빔의 방출기가 아래쪽을 향합니다. 그런 다음 IR 센서 수신기를 아래쪽 블록 내부에 위쪽으로 향하게 합니다.
참고: 센서(길이 20mm x 10mm 폭 x 8mm 깊이)는 250mm의 거리까지 분리할 수 있으며 여전히 작동할 수 있습니다. 따라서 약 100mm 선형 가이드 레일의 끝에 위치하더라도 작동합니다. - 납땜없는 브레드 보드에서 도 4A의전자 회로에 표시된 대로 IR 센서 송신기 및 수신기를 4 채널 아날로그 입력 데이터 로거와 연재하여 연결합니다. 180 Ω 저항기를 따라 IR 센서 송신기(수신기가 아님)를 먼저 연결합니다. IR 수신기 연결의 출력 전에 다른 2.2 kΩ 저항기배치합니다. 각 채널의 전자 회로를 브레드보드를 따라 대체 행으로 구성하여 기록 하는 동안 여러 센서의 전압 신호의 노이즈를최소화(그림 4B).
- IR 센서 송신기를 상단 선형 가이드 레일 블록 내부에 배치하고 빔의 방출기가 아래쪽을 향합니다. 그런 다음 IR 센서 수신기를 아래쪽 블록 내부에 위쪽으로 향하게 합니다.
2. 비행 시험 실시
- 비행 공장 팔에 자기 밧줄 곤충.
- 곤충에 가해지는 스트레스를 최소화하기 위해 이쑤시개 또는 미세라인 정밀 어플리케이터(20G 팁)를 사용하여 곤충의 프로토텀에 마그네틱 페인트를 발라주세요. 페인트를 10분 이상 건조시키십시오. 일단 건조되면, 비행 공장 팔 자석에 곤충을 부착합니다. 다양한 크기의 자기 페인팅 및 테더링 곤충의 예를 들어 그림 5를 참조하십시오. 이 프로토콜은 Jadera haematoloma (비누 베리 버그)를 비행 테더링 및 시험 실험을위한 모델 곤충으로 사용합니다.
참고: 곤충과 팔 자석 사이의 매력을 더 강하게 하기 위해 여러 층의 자기 페인트를 적용하십시오. 또한, 곤충의 시야, 질량 및 날개 범위를 가장 잘 수용 할 수있는 자석 크기의 비행 공장 팔 끝에 부착 된 자석을 교체하십시오. - 비행 공장에서 한 번에 최대 8 개의 곤충을 비행하십시오. 단일 녹음 세션 동안 여러 곤충을 순차적으로 테스트하기 위해 적어도 16개의 곤충을 페인트 준비합니다.
- 테스트 후 마그네틱 페인트를 제거하기 위해 미세 한 집게로 페인트를 칩과 환경 보호국 (EPA) 및 산업 안전 보건 국 (OSHA) 규정에 따라 폐기하십시오.
- 곤충에 가해지는 스트레스를 최소화하기 위해 이쑤시개 또는 미세라인 정밀 어플리케이터(20G 팁)를 사용하여 곤충의 프로토텀에 마그네틱 페인트를 발라주세요. 페인트를 10분 이상 건조시키십시오. 일단 건조되면, 비행 공장 팔 자석에 곤충을 부착합니다. 다양한 크기의 자기 페인팅 및 테더링 곤충의 예를 들어 그림 5를 참조하십시오. 이 프로토콜은 Jadera haematoloma (비누 베리 버그)를 비행 테더링 및 시험 실험을위한 모델 곤충으로 사용합니다.
- WinDAQ의 이벤트 마커 코멘트 도구를 사용하여 녹음 세션을 종료하지 않고 여러 곤충을 순차적으로 기록합니다.
- 다운로드 및 무료 WinDAQ 데이터 레코딩 및 재생 소프트웨어를 설치합니다.
- 바탕 화면에 Flight_scripts 라는 새 폴더를 만듭니다. 데이터, files2split,기록, split_files및 standardized_files: Flight_scripts 폴더 내에서 다음과 같은 정확한 이름으로 다섯 개의 새로운 폴더를만듭니다. 데이터 시트.xlsx(보충 파일 1)를다운로드하고 파일을 Flight_scripts 디렉토리의 데이터 폴더로 드래그합니다.
- 데이터 시트.xlsx 수동 데이터 기록 템플릿으로 사용합니다. 최소 4개의 열이 필요합니다: 버그의 식별 번호, 테스트 하기 전에 버그가 죽었는지 여부, 기록 세트 번호 및 채널 문자 및 채널 번호로 구성된 챔버(예: 'A-1', 'B-4'). 가능한 챔버 구성은 그림 2A를 참조하십시오.
- WinDAQ 대시보드를열고, 확인란 목록에서 데이터 로거를 선택하고 '윈다크 소프트웨어 시작'을누릅니다. 선택한 각 데이터 로거에 대해 새 창이 열리고 각 센서의 입력 신호가 표시됩니다.
- 샘플 속도 편집> 클릭하여 샘플링 빈도를 정의합니다. 샘플 속도/채널 상자에 100 샘플/초의 샘플링 주파수를 입력하고 확인을누릅니다.
참고: 이 프로토콜은 IR 센서 빔을 방해하는 플래그로 인한 전압이 떨어지는 100 S/s를 제안하며, 1.7m/s의 속도에 대해 0.36V의 전압이 여전히 떨어집니다. 또한 최대 0.10 V 전압을 가하는 노이즈는 실제 트로프를 필터링하지 않고 표준화 중에 필터링할 수 있습니다. 또한 100 S/s의 샘플 속도를 통해 사용자는 녹화 중 및 녹화 후 화면 파형에서 트로프를 쉽게 볼 수 있습니다. 녹음 중에 오류가 발생하면 사용자는 오류 나 소음에서 트로프를 신속하게 분별 할 수 있습니다. 여러 낮은 샘플링 주파수 중 비교는 보충 도 2를 참조하십시오. - 새 녹음 세션을 시작하려면 파일 > 레코드를누릅니다. 첫 번째 팝업 창에서 레코딩 파일의 위치를 선택합니다. 파일 이름을 주의 깊게 작성합니다. 파일은 적어도 자신의 이름에 다음을 가지고있다 : 기록 세트 번호와 채널 문자. Python 스크립트에서 모델링된 파일 이름의 예는 다음과 T1_set006-2-24-2020-B.txt입니다. 자세한 내용을 얻으려면 Flight_scripts 폴더에서 split_files.py 라인 78-87을 참조하십시오. 그런 다음, 확인을누릅니다.
- 다음 팝업 창에서 예상 된 비행 기록 길이를 입력합니다. 곤충이 비행을 시작할 위치에있을 때 확인을 누릅니다. 녹화 시간이 경과한 후 Ctrl-S를 눌러 파일을 마무리합니다. 녹화를 조기에 종료할 필요가 없는 한 Ctrl-S를 누르지 마십시오.
참고: Ctrl+S를 입력하여 파일이 너무 일찍 종료되거나 앞서 언급한 시간 길이가 너무 짧으면 파일 > 레코드를 클릭하여 기존 파일에 새 레코드를 추가합니다. 다음 팝업 창에서 파일을 선택하여 다음 팝업 창에서 예(예)를 클릭합니다. - 녹화 중에 시험된 곤충을 꺼낼 때, 선택한 챔버에 들어오는 곤충의 주석 이벤트 마커를 삽입한다. 곤충을 교환하기 전에 항상 데이터.xlsx 시트에 들어오는 곤충의 ID, 챔버 및 기록 세트를 수동으로 기록합니다.
- 이벤트 마커 코멘트를 만들려면 채널 번호를 클릭합니다. 그런 다음 주석 을 삽입하는 > 편집을 클릭합니다. 챔버에 들어오는 새 곤충의 식별 번호로 주석을 정의합니다. 확인을 누르고 챔버에 곤충을로드합니다.
- 이벤트 마커 주석을 시각화하고 WDH에서 TXT로 파일을 변환합니다.
- WDH 파일을 엽니다. 압축> 을 편집하여 이벤트 마커 주석을 시각화 ... 그런 다음 최대 버튼을 클릭하여 파형을 한창(그림 6A)으로완전히 압축합니다.
- 레코딩의 이상을 확인합니다.
참고: 기록의 이상 또는 실패 유형이 그림 6에표시됩니다. 이들은 나중에 진단되고 파이썬 스크립트에서 수정됩니다. - 파일을 > 저장으로 이동하여 파일을 .txt 형식으로 저장합니다. 파일을 저장하는 위치로 Flight_scripts 디렉터리 내부의 레코딩 폴더를 선택합니다. 팝업 창에서 파일 유형을 스프레드시트 인쇄(CSV)로 선택하고 끝에 .txt 파일 이름을 작성합니다. 저장을클릭합니다. 다음 팝업 창에서 샘플 속도, 상대 시간및 날짜 및 시간을선택합니다. 채널 번호와 이벤트 마커 사이에 1을 입력합니다. 다른 모든 옵션을 선택 해제하고 확인을 클릭하여 파일을 저장합니다.
3. 비행 데이터 분석
- 이벤트 마커 주석으로 파일을 분할합니다.
- 파이썬의 최신 버전을 설치합니다. 이 프로토콜의 모든 스크립트는 Python 버전 3.8.0에서 개발되었습니다.
- 다음 파이썬 스크립트를 다운로드 : split_files.py, standardize_troughs.py, flight_analysis.py (보충 코딩 파일). 스크립트를 Flight_scripts 폴더로 이동합니다.
- 파이썬이 최신 상태인지 확인하고 다음 라이브러리를 설치합니다: csv, os, sys, re, datetime, 시간, numpy, math 및 matplotlib. 스크립트의 주요 기능 및 데이터 구조를 관찰하려면 보충 도 3에서회로도를 참조하십시오.
- 데이터 시트.xlsx 파일을 열고 Mac을 실행하는 경우 Windows 또는 매킨토시 쉼표를 분리한 경우 파일 형식을 CSV UTF-8(Comma delimited)으로 변경하여 CSV로 저장합니다.
- 선택한 텍스트 편집기로 split_files.py 아이콘을 엽니다. 기본 설정이 없는 경우 스크립트 아이콘을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 IDLE로 열기를선택합니다.
- 사용자가 제안된 템플릿('T1_set006-24-2020-B.txt')과 다른 파일 이름을 작성한 경우 133-135 및 232-233 선을 다시 코딩합니다. 분할() 함수를 사용하여 다른 파일 이름을 수용하기 위해 스크립트를 다시 코딩하려면 116-131 줄을 참조하십시오.
- 266줄에서 Flight_scripts 폴더에 경로를 입력하고 스크립트를 실행합니다. 성공적으로 실행한 후 스크립트는 파일2split 폴더에 매핑된 곤충 ID의 중간 .txt 파일을 생성하고 Flight_scripts 디렉토리 내에서 split_files 폴더에 설정된 각 레코딩에서 테스트된 각 곤충에 대해 파일을 .txt.
참고: 또한 Python Shell에서는 사용자가 파일 이름의 인쇄 문, 번호가 매겨진 이벤트 마커에서 곤충이 교환되고 있는 파일, 곤충 ID로 새 파일로 분할되어 생성되는 파일이 표시됩니다.
- 기록된 신호에서 트로프를 표준화하고 선택합니다.
- 선택한 텍스트 편집기와 함께 standardize_troughs.py 아이콘을 엽니다. 기본 설정이 없는 경우 스크립트 아이콘을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 IDLE로 열기를선택합니다.
- 선 158에서 샘플링 주파수를 입력합니다.
- 159줄에서 Flight_scripts 폴더에 경로를 입력하고 스크립트를 실행합니다. 스크립트가 성공적으로 실행되면 Flight_scripts 디렉터리에서 standardized_files 폴더에 파일을 생성합니다.
참고: 모든 파일은 'standardized_'로 시작하여 원래 파일 이름으로 끝나야 합니다. -
레코딩의 품질을 확인합니다. Flight_scripts 폴더에 있는 standardize_troughs.py 생성된 trough_diagnostic.png 엽니다. 모든 레코드가 평균 표준화 간격의 최소 및 최대 전압 값의 변화에 견고하도록 합니다.
참고: 최소 및 최대 편차 값이 증가할 때 식별되는 트로프 수가 크게 감소하는 경우 녹음에는 노이즈가 많거나 지나치게 민감한 트로프가 있을 수 있습니다. 최소 최대 정규화 계수에 대한 추가 진단도 코딩, 수행 및 플롯할 수 있습니다. 기록 품질을 확인하는 다른 방법은 2.3.1 단계에 설명되어 있습니다. 및 2.3.2. 의 아티사노 외. 2015 방법 종이13. - 진단, 주석 해제 선(198)을 평가하고 최소 및 최대 편차 값을 지정하여 모든 파일에 대한 표준화를 수행하는 데 사용되는 평균 전압주위의 최소 값과 최대 값을 정의합니다. 기본값은 각 편차 값에 대해 0.1 V입니다.
참고: 53호선에서 사용자는 임계값보다 훨씬 낮은 전압을 식별하기 위해 최소 최대 정규화 계수 임계값을 지정할 수도 있습니다. - 편차 값을 입력한 후 줄 189를 주석을 달은 다음 스크립트를 실행합니다. 스크립트는 모든 파일에 대해 표준화를 효율적으로 실행합니다(거의 25배 더 빠름).
- 표준화된 파일을 사용하여 비행 트랙을 분석합니다.
- 선택한 텍스트 편집기로 flight_analysis.py 아이콘을 엽니다. 기본 설정이 없는 경우 스크립트 아이콘을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 IDLE로 열기를선택합니다.
- 76-78호선에서는 곤충이 비행을 멈춘 후 밀의 팔의 추가 회전을 억제하는 선택적 속도 보정을 편집합니다. 느린 비행 곤충으로 작업 할 때주의이 임계 값값을 결정합니다.
- 121호선에서 속도 임계값을 편집하여 매우 빠른 속도 또는 음속과 같은 잘못된 속도 판독값을 수정합니다. 130번 선에서 시간 갭 값을 편집하여 두 번 연속 중단 없는 비행 시합 사이에 발생하는 긴 간격을 필터링합니다.
- 350줄에서 *.txt 표준화된 파일이 저장되는 폴더에 경로를 입력합니다.
- 353호선에서는 시험 중에 사용되는 팔 반경 길이를 입력하여 곤충에 의해 회전당 비행한 원형 비행 경로를 정의합니다.
- 거리 및 시간 SI 단위를 각각 357 및 358 선의 문자열로 식별합니다.
- 선 388-397에서, 최소한 곤충의 식별 번호와 곤충이 파일 이름에서 날아온 세트 번호 및 챔버를 추출하기 위해 분할() 기능을 사용한다. 스크립트는 'standardized_T1_set006-24-2020-B.txt'의 포괄적인 파일 이름 예제를 따릅니다. 필요한 경우 2.2.6단계에서 제안된 대로 이 파일 이름을 단순화하고 사용하지 않을 경우 392및 401줄에서 평가판 유형과 같은 변수를 주석 또는 삭제합니다.
- 모든 사용자 설정을 지정하고, 스크립트를 저장하고 실행합니다. 스크립트 실행이 성공하면 파이썬 쉘에 곤충의 해당 ID 번호, 챔버 및 계산된 비행 통계를 인쇄합니다. 또한 Python Shell에 인쇄된 정보로 구성된 flight_stats_summary.csv 파일을 생성하고 Flight_scripts 디렉터리의 데이터 폴더에 .csv 파일을 저장합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
비행 데이터는 2020년 겨울 동안 모델 곤충(Bernat, A. V. 및 Cenzer, M. L. , 2020, 미공개 데이터)으로 플로리다에서 수집된 J. haematoloma 를 사용하여 실험적으로 수집되었습니다. 대표적인 비행 시험은 시카고 대학의 생태 및 진화학과에서 실시되었으며, 그림 6, 그림 7, 그림 8및 그림 9에나와 같이 아래와 같이 실시되었습니다. 비행 공장은 28 °C / 27 ° C (낮/ 밤), 70 % 상대 습도 및 14 h 빛 / 10 h 어두운 사이클로 설정된 인큐베이터 내에 설정되었습니다. 각 평가판마다 WinDAQ 소프트웨어가 최대 24시간 동안 100초마다 여러 버그의 비행 트랙을 기록했습니다. 예비 시험 후 비행 행동은 파열비행과 연속 비행으로 분류되었습니다. 버스터는 한 번에 10분도 채 안 되는 시간 동안 산발적으로 날아갔고, 연속 전단은 10분 이상 중단 없이 날아갔다. 30분 테스트 단계 내에서 지속적인 비행 동작을 나타내지 않은 모든 개인은 비행 공장에서 철수하고 이벤트 마커 코멘트에서 새로운 버그와 첨부 된 ID로 대체되었습니다. 연속 비행을 전시한 모든 버그는 비행을 멈출 때까지 30분 이상 비행 공장에 남아 있었습니다. 버그는 매일 오전 8시에서 오후 4시로 바뀌었습니다. 그림 9에나타난 바와 같이, 하루 기록에 있는 개인의 비행 시험은 길이가 30분에서 11분으로 다양했습니다. 새 개인을 추가할 때 이벤트 마커를 삽입하면 이 복잡한 데이터 구조가 Python 스크립트를 통해 성공적으로 처리되고 코드는 사용자가 실험 범위를 효과적으로 시각화하는 데 도움이 됩니다. 제안된 실험 용 설정은 곤충의 전체 비행 능력을 캡처합니다. 그러나 비행 주기성을 관찰할 가능성이 생략될 수 있습니다. 그런 다음 사용자는 다양한 항공편 메트릭에 대해 비행 시험을 조정하고 가장 테스트하려는 비행 행동 이나 전략을 선택할 수 있습니다.
화면의 파형 및 진단 히트맵을 통해 비행 트랙 데이터의 간격을 식별하거나 불일치를 해결할 수 있습니다. 그림 6A는 소음이나 중단 없이 모든 채널에 대해 비행 데이터가 성공적으로 기록된 일련의 시험을 보여줍니다. 또한 녹화 중에 이루어진 모든 이벤트 마커 주석을 보여줍니다. 도 6B는 채널 3에서 기록된 신호가 손실된 순간을 보여 주며 전압을 0 V로 즉시 떨어뜨립니다. 이것은 아마도 열린 전선의 횡단 또는 전선의 느슨하기 때문일 수 있습니다. 또한 파이썬 스크립트에서 발생할 수 있지만 수정되는 특정 이벤트도 있습니다. 여기에는 이중 쓰루, 미러 쓰루 및 전압 노이즈(그림6C,D)가포함됩니다. 이러한 이벤트는 잘못된 트로프 판독값으로 이어지지만 분석 중에 안정적으로 식별하고 제거할 수 있습니다. 그림 7은 세 개의 데이터 파일을 비교하여 표준화 프로세스 중에 기록 데이터의 노이즈 또는 민감한 트로프가 어떻게 진단되었는지 보여줍니다. 첫 번째(그림 7A)는비행 밀 팔의 각 회전에 의해 생성 된 트로프가 견고한 파일로 파일의 평균 전압에서 크게 벗어났습니다. 차례로, 평균 주위의 표준화 간격이 증가함에 따라, 식별 된 쓰루의 수에 변화가 없었다. 이것은 전압 노이즈가 없었으며 사용자는 표준화의 정확성에 확신을 가질 수 있음을 시사했습니다. 반면, 세 번째파일(그림 7C)은너무 민감하거나 파일의 평균 전압에서 크게 벗어나지 않는 외부 전압 노이즈가 있는 트로프를 가지고 있었다. 그 결과, 평균 주위의 표준화 간격이 증가함에 따라 그 쓰루의 수가 크게 감소했습니다. 그런 다음 곤충이 실제로 비행하고 있는지 확인하기 위해 원래 WDH 녹음 파일을 다시 살펴보는 것이 좋습니다.
개별의 비행 속도 및 지속 시간 통계를 플로팅하여 비행 동작은 도 8에표시된 버스트(B), 연속 버스트(BC), 연속 버스트(CB), 연속(C) 등 네 가지 비행 범주로 더 특징지어질 수 있다. 엄격하게 연속 비행을 전시 한 개인은 적어도 30 분 테스트 단계(그림 8A)의끝까지 10 분 이상 중단없이 비행했다. 30분 테스트 단계에서 산발적으로 날아간 개인은 파열비행(그림8B)을나타냈다. 처음에는 10분 이상 연속 비행을 선보인 후 30분 동안 시험 단계 내에서 태어선 한 개인이 산발적인 버스트에 연속적으로비행(그림 8C)을선보였습니다. 마지막으로, 처음에 파열 비행을 시연한 다음 30분 테스트 단계의 나머지 기간 동안 연속 비행으로 전환한 개인은 연속비행(그림 8D)으로파열되었습니다. 따라서, 모델 곤충 및 실험 프레임워크에 특정하여, 사용자는 이 그래픽 출력을 사용하여 개별 트랙의 고유한 변화에도 불구하고 일반적인 비행 동작 패턴을 평가하고 식별할 수 있습니다.
그림 1: 아크릴 플라스틱 시트 구조에 대한 레이저 절단 될 설계. 비행 공장의 플라스틱 지지 구조를 구축하기 위해 8 개의 아크릴 플라스틱 시트가 레이저 절단되었습니다. 파일 라인은 RGB 모드의 Adobe Illustrator에서 만들어졌으며 RGB Red(255, 0, 0) 컷 라인과 RGB 블루(0, 0, 255) 에칭 된 줄이 있습니다. 이 그림의 가독성을 높이기 위해 파일 라인 스트로크가 0.0001 점에서 1점으로 증가했습니다. 좌표 단위는 mm이고 각 디자인의 왼쪽 상단 모서리에 있는 점은 원점이며, 원점에서 더 아래로 이동하고 원점의 오른쪽으로 이동하면 양수 상승 값으로 이어집니다. 외부 수직 벽, 중앙 수직 벽 및 수평 선반의 세 가지 시트 디자인이 있습니다. 두 개의 외부 수직 벽은 슬릿의 수평 선반으로 미끄러지며 직사각형 구멍은 3D 인쇄 선형 가이드 레일, 블록 및 지지대를 장착하는 데 사용됩니다. 비행 공장을 8개의 셀로 나누고 추가 구조 지원을 제공하는 슬릿이 있는 중앙 수직 벽이 하나 있습니다. 또한 슬릿이있는 5 개의 수평선 선반, 자기 튜브 지지의 위치를 표시하는 에칭 원, 튜브 지지대가 나사로 고정 될 수 있도록 작은 직사각형 구멍이 있습니다.
그림 2: 조립 된 비행 공장. A) 비행 밀 조립. 각 수평선 선반(HS)은 외부 수직 벽(OW) 및 중앙 수직 벽(CW)의 열린 슬릿에 삽입되었습니다. 더욱이, 각 셀 또는 '챔버'는 특정 데이터 로거의 채널에 대응하는 데이터 로거 및 채널 번호(1-4)에 해당하는 채널 문자(A 또는 B)로식별된다. B) 비행 공장 팔 비행 밀 세포 조립. 자기 베어링은 팔의 높이를 조정하기 위해 외부 튜브 내의 내부 튜브를 슬라이딩하여 제기하거나 낮출 수 있습니다. IR 센서는 센서를 암의 플래그 높이와 정렬하도록 높이 또는 낮출 수도 있습니다. IR 센서는 교체 또는 검사해야 하거나 비행 공장을 운송해야 하는 경우 선형 가이드 레일 블록에서 쉽게 제거할 수 있습니다. 교차 브래킷은 각 아크릴 셀에 대한 구조적 지원을 제공하며 쉽게 삽입하고 제거할 수 있습니다. C) 셀 창의 선형 가이드 레일 및 블록 어셈블리. 셀 창의 모든 3D 구성 요소와 각 나사는 더 명확한 조립을 위해 레이블이 지정됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 3D 인쇄 된 디자인. 측정은 mm. A) 선형 가이드 레일에 있습니다. B) IR 센서를 보유하기 위해 모양의 선형 가이드 레일 블록. C) 철 나사를 교체하는 지지체로 사용되는 나사. D) 튜브 지원. E) 자석 지원. F) 아크릴 프레임 정렬기 및 안정기로 사용되는 교차 브래킷. G) 긴 지지대 및 H) 직선 가이드 레일을 제자리에 유지하기 위한 짧은 지지. 아크릴 벽의 바깥면에 놓여 있는 선형 가이드 레일만 표시됩니다. 선형 가이드 레일 지지 대칭 미러가 표시되지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 비행 밀 전기 회로. A) 데이터 로거에 IR 센서를 연결하는 전기 회로의 간단한 다이어그램. 밀 암의 깃발이 IR 센서 송신기에서 방출되는 빔을 방해하면 전류가 IR 센서 수신기로 흐르고 전압이 0으로 떨어집니다. 데이터 로거는 전압이 모두 떨어지는 것을 기록합니다. B) 전기 회로가 강조 표시됩니다. 각 노란색 상자는 브레드보드에 연결된 회로의 구성 요소를 해제합니다. 여러 개의 전기 회로를 교대로 단일 브레드보드에 연결할 수 있습니다. 납땜이 없는 브레드보드의 크기는 수용할 수 있는 비행 셀수를 제한합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 다른 크기의 곤충은 자기적으로 그려지고 묶여 있습니다. A) 드로소필라 멜라노가스터(일반적인 과일 파리)가 자기적으로 그려지고 묶여 있습니다. 과일 파리는 작은 곤충 (몸 길이 5mm; 질량 = 0.2 mg)은 먼저 흉부에 자기 페인트를 적용하기 전에 현미경으로 얼음 또는 CO2로 마취해야합니다. B) 곤충 크기와 자석 크기 사이의 불일치. 비행 공장 암의 자석은 곤충의 크기를 가장 잘 수용해야합니다. 여기서 곤충의 시야는 자석이 너무 커서 막혀 있습니다. 작은 원판 자석 이나 자기 스트립이 불일치를 해결 합니다. C-F) 온코펠투스 근막 (밀크 위드 버그) 및 Jadera 헤마톨로마 (비누 베리 버그)는 자기 로 그려지고 묶여 있습니다. 큰 버그 (몸 길이 > 5mm; 질량 > 0.1 g)는 흉부에 페인트 코트를 적용하기 전에 다리에 의해 꼬집을 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: WDH 비행 기록의 예. 전압 쓰루는 비행 공장의 팔의 완전한 회전을 나타냅니다. 빨간색 점선은 디스플레이를 분할하고 각 패널의 분할당 초(sec/div)가 파란색으로 강조 표시됩니다. 검은색 세로 선은 커서 시간을 표시합니다. A) 이벤트 마커. sec/div는 0.2초/div에서 최대로 변경되어 전체 파형이 화면 전체에 그려질 수 있도록 합니다. 모든 채널에서 가져온 모든 이벤트 마커는 최대 전압에서 채널 필드 창의 맨 아래로 실행되는 줄로 첫 번째 채널에서만 표시됩니다. 이 녹음 세트의 모든 이벤트 제작자는 노란색 타원형 내에 있습니다. B) 신호 손실. 다른 녹음 세트에서 sec/div는 0.2초/div에서 15초/div로 변경되어 채널 3에서 17:09에서 17:15로 손실된 신호를 시각화할 수 있도록 했습니다. 채널 4와 같은 다른 모든 채널은 계속 제대로 작동했습니다. C) 이중 쓰루와 거울 쓰루. 이중 쓰루는 전압이 딥, 상승한 다음 빠르게 떨어지고 다시 상승하여 한 빔 브레이킹 이벤트에서 두 개의 병합 된 트로프로 보이는 것을 만들 때입니다. 이중 쓰루는 또한 서로 미러로 비며, 이는 곤충이 비행을 멈출 때 일반적으로 발생하는 센서 사이를 앞뒤로 깃발이 움직였다는 것을 시사합니다. 파이썬 스크립트는 각 사례에 대해 수정됩니다. D) 전압 노이즈. 13:14 직후, 전압의 작은 범프를 볼 수 있으며, 이는 녹음의 전압 노이즈를 암시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7: 제이드라 헤마토로마(비누벌레 버그)의 대표적인 트로프 진단 데이터. 비행 기록에서 잠재적 인 소음 또는 지나치게 민감한 트로프가 쉽게 인식됩니다. A) 예제 개별 318의 최적이고 강력한 레코딩. 최소 및 최대 편차 값이 증가함에 따라 트로프 수가 변경되지 않았기 때문에 큰 표준화 간격에도 불구하고 트로프를 식별할 수 있을 만큼 견고했습니다. B) 예 개인 371에서 최적이지만 여전히 강력한 레코딩. 최소 및 최대 편차 값이 증가함에 따라 쓰루 수가 감소합니다. 그러나 드롭은 최소 (11 트로프)였습니다. 소음과 민감한 쓰루가 있을 수 있지만 실질적인 것은 없습니다. C) 예제 개별 176에서 시끄러운 기록. 최소 및 최대 편차 값으로 확인된 쓰루의 수가 12troughs에서 수고될 때까지 증가하고 있습니다. 이것은 12 개의 쓰루가 견고한 쓰루로 남아있는 동안 많은 잠재적 인 소음 또는 지나치게 민감한 쓰루를 신호합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: 제이드라 헤마토로마(비누베리 버그)의 대표 비행 데이터. 비행 기록에서 네 가지 유형의 비행 동작을 식별할 수 있습니다. A) 연속 비행. 이 개인은 1.67h를 위해 계속 날아가 고속으로 시작하여 시간이 지남에 따라 더 낮은 속도로 테이저링했습니다. B) 버스트 비행. 이 개인은 재판 의 첫 30 분 이내에 버스트에 날아. 버스터는 고속에 도달할 수 있지만 이 개인은 저속만 유지할 수 있습니다. C) 버스트 비행에 연속. 이 개인은 25분 동안 연속 비행을 유지한 후 남은 5분 동안 버스트에 휩싸였습니다. D) 연속 비행에 파열. 이 개인은 버스터로 시작하여 높은 산발적 속도에 도달한 다음 약 4 시간 동안 연속 비행으로 전환했습니다.
그림 9: 단일 녹화 세트 내에서 여러 비행 시험의 대표 채널시각화. 각 색상은 평가판 동안 지정된 채널 문자 및 채널 번호에서 개별 비누 베리 버그를 나타냅니다. 모든 시작 시간, 중지 시간 및 파일 이름은 각 개인의 고유한 비행 트랙 .txt 파일에서 추출되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 1: 커프 키. Kerf는 해당 물질을 절단하는 과정에서 제거되거나 손실된 재료의 두께입니다. 레이저 커터의 경우 두 가지 중요한 요소가 커프의 너비인 빔 너비와 재질 유형을 결정합니다. 정확한 커프를 테스트하고 계산하기 위해 레이저는 키를 자르고 20mm 너비 키를 가장 안전하게 맞는 슬롯에 맞춥습니다. 그런 다음 슬롯 너비 값을 키 너비 값에서 빼는 것입니다. 예를 들어 폭이 20mm인 키는 19.5mm 슬롯에 피트하며 커프 두께는 0.5mm입니다.
보충 도 2: 낮은 샘플링 주파수의 비교. A) 샘플링 주파수에 의한 전압 강하와 속도 간의 관계. 각 라인 색상 및 점 모양은 샘플링 주파수(100Hz, 75Hz, 50Hz 및 25Hz)를 나타냅니다. 전압 강하는 쓰루의 크기와 동의어입니다. 라인은 속도가 증가하고 더 높은 속도로 트로프 크기의 다음 상승으로 쓰루 크기의 감소를 설명하는 두 번째 순서 회귀에 맞습니다. 그늘진 막대는 0V에서 0.1 V로 실행되며, 이는 노이즈가 발생하는 전압 범위를 표시합니다. 데이터는 WinDAQ 기록 소프트웨어를 사용하여 셀 B-4에 수집되었으며 호일 플래그 치수는 30mm 너비로 수집되었습니다. 비행 공장 팔은 손으로 빠르게 회전하고 이동이 멈출 때까지 회전 왼쪽으로 떠났다. 25Hz 이하의 샘플링 주파수는 표준화 및 진단 테스트 중에 트로프를 노이즈로 잘못 식별할 위험이 있습니다. 100Hz 이상의 샘플링 주파수는 1m/s 미만의 속도에 대해 큰 트로프를 기록할 때 특히견고합니다. B) 파형을 통해 볼 수있는 다른 샘플링 주파수의 트로프 크기. 샘플링 주파수가 감소하면 파형에 대한 표현도 줄어듭니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 도 3: 각 파이썬 스크립트의 함수 및 데이터 구조의 흐름 차트. 제안된 비행 밀에 대한 각 Python 스크립트의 입력, 기능 프로세스 및 출력에 대한 개요는 예제를 통해 요약되고 설명됩니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 3D 인쇄. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
추가 코딩 파일. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
간단하고 현대적인 비행 공장은 여러 곤충을 효율적이고 비용 효율적으로13,31,35로테스트하는 신뢰할 수 있고 자동화된 설계를 제공함으로써 테더드 곤충 비행을 연구하는 데 관심이 있는 연구자들에게 다양한 이점을 제공합니다. 마찬가지로, 연구자들이 생태체계9,32,33을연구할 수 있는 실험도구를 구축하기 위한 수단으로 산업 및 기타 과학 분야의 빠르게 부상하는 기술과 기술을 채택할 수 있는 강력한인센티브가있다. 이 프로토콜은 간단하고 현대적인 비행 공장을 향상시키기 위해 공동 메이커 스페이스에서 점점 더 많이 사용할 수 있게 되는 빠르게 떠오르는 두 가지 기술인 3D 프린터와 레이저 커터를 활용합니다. 이러한 향상된 기능은 다양한 크기의 곤충을 수용하고, 곤충에 가해지는 스트레스를 최소화하며, 비행 공장을 여러 위치 또는 환경으로 쉽게 운반할 수 있는 보다 유연하고 조절 가능하며 접을 수 있는 설계를 제공합니다. 또한, 기술을 사용하는 추가 비용은 최소화하거나 무료입니다. 그러나 이러한 기술은 벡터 그래픽 편집기 및 3D 이미지 소프트웨어를 사용하는 숙련도에 도달하는 것이 쉽게 사용할 수 없는 경우 실험하는 데 어려울 수 있습니다. 또한, 여기에 제시된 비행 공장은 연구원들이 사용 가능한 신흥 기술을 워크플로우에 통합하고 연구원이 전자, 프로그래밍 또는 CAD 모델에 대한 전문 지식 없이 사용자 지정 가능하고 유연하며 효과적인 비행 공장을 구축할 수 있도록 장려하는 역할을 합니다.
이 프로토콜의 가장 강력한 측면은 사용자의 비행 공장 설계 옵션을 확장하는 메이커 스페이스의 기술, 곤충 스트레스를 최소화하기 위해 자기 페인트의 사용, 단일 기록 내에서 여러 곤충을 처리하는 비행 기록의 자동화입니다. 레이저 커터는 거의 모든 복잡성의 작업을 처리 할 수있는 정확하고 정확한 절단 기능을 제공합니다. 사용자는 아크릴 지지 구조를 수정하여 추가 3D 인쇄 또는 구매한 품목을 장착할 수 있습니다. 3D 프린터를 사용하면 측정치가 좁아도 비용이 많이 드는 미리 만들어진 제품을 우회할 수 있는 맞춤형 비행 밀 구성 요소를 만들 수 있습니다. 이 백서에 제시되지 않은 3D 인쇄물은 착륙 플랫폼, 자기 베어링과 볼 베어링 간에 빠르게 교환할 수 있는 지원, 곤충을 묶는 새로운 부착물 등도 제작할 수 있습니다. 마지막으로, 자동화 된 녹음 소프트웨어와 파이썬 스크립트를 사용하여 단일 녹화 내에서 여러 비행 시험을 차별화하면 매우 긴 비행 시합으로 산발적인 비행 시합을 연구 할 수 있습니다. 그러나, 종에 걸쳐 가변 비행 활동과 지속 시간이 얼마나 주어진, 그것은 사용자가 데이터 수집을 최적화 하기 위해 종의 비행 행동의 한계와 일반적인 패턴을 이해 하기 위해 예비 시험을 실시 하는 것이 좋습니다. 또한 사용자는 진단 히트맵(들)을 사용하여 녹음의 무결성을 평가할 수 있으며 스크립트에서 필요한 속도 보정을 설명할 수 있습니다.
연구원은 또한 비행 공장의 일반적인 제약을 알고 있어야합니다. 이전 연구는 곤충이18,31에서휴식을 취할 수 있도록 타르 사접촉의 부족을 포함하여 테더링 비행의 한계를 해결하려고 시도했으며, 곤충이 이륙 할 때 소비 된 에너지의 부재, 비행 밀 팔을 밀어 낼 때 곤충이 극복하는 추가 드래그, 및 곤충이 비행 밀 팔을 밀어 낼 때 극복하고, 곤충은 비행 밀 팔을 밀어 낼 때 극복하고, 곤충이 비행 밀팔을 밀어 낼 때 극복하고, 곤충이 비행 밀을 밀어 낼 때 극복하고, 곤충이 동사 의 원형 을 보정할 필요가 있다. 6,35. 또한, 특히 대형 철새 곤충의 비행 행동과 메커니즘을 대부분 호버링 비행24,36,37을 전시하는 작은 곤충의 비행 행동과 메커니즘을 비교할 때 곤충 디스플레이를 분류하거나 더 정확하게 정량화하는 방법에 대한 불일치가 계속되고 있습니다. . 이러한 한계에도 불구하고 곤충 종 내에서 비행 행동을 포착하고 분류하는 데 상당한 진전이 있었으며, 연구자들은 다른 기술 및방법6,7,8을통해 비행 공장을 계속 결합하고 있습니다.
창의성, 협업 및 낮은 장벽의 위치로 제조 업체는 연구원이 3D 인쇄 디자인 제한 또는 레이저 절단보다 복잡한 디자인을 해결하는 데 영감을 줄 것입니다. 연구 결과는 반복적인 제품 제작 공간뿐아니라10,11,12의 가속학습장소로서 메이커스페이스의 효과를조사했다. 엔지니어링 학생들은 메이커스페이스기술(11)을사용하여 설계를 만들 때 설계 이해, 설계 문서 및 모델 품질면에서 전반적으로 높은 점수를 받았습니다. 또한 모델 개발 시간이 50% 감소하여 메이커스페이스 탐색이 전통적인 로트 이론과 응용 프로그램 과정11을능가했음을 나타냅니다. 차례로, 디자인 지식이 거의없는 연구원은 그것을 심화 할 수있을 것입니다, 또한 교육자 인 연구원은 학생들을위한 디자인 조직, 장인, 기술 손재주를 증가시키기위한 수단으로이 공간을 활용할 수 있습니다. 이미 현장 및 실험실 작업을 위한 다양한 도구를 사용하는 생태학과 같은 분야에서 연구자들은 새로운 도구또는 향상된 도구를 개발, 공유 및 표준화할 수도 있습니다. 이 백서에서 제안된 비행 공장은 데이터 수집의 새로운 수단을 민주화하고 빠르게 확산시키는 접근 방식의 시작에 불과합니다.
비행 공장은 연구원들이 곤충의 분산을 이해할 수 있게 하는 데 중요한 역할을 해왔으며, 생태 학적 현상은 여전히 현장에서 본질적으로 난해합니다. 연구원이 신흥 기술과 이러한 기술과 그에 수반되는 소프트웨어에 더 능숙해짐에 따라 비행 공장의 설계 및 적용에 대한 향후 발전이 이루어질 수 있습니다. 여기에는 수직 리프트를 허용하거나 곤충에게 비행 방향 유연성을 제공하는 비행 밀 암 베어링 설계가 포함될 수 있습니다. 또한 레이저 커터와 3D 프린터의 정밀도는 주로 호버링 기능을 갖춘 작은 곤충의 크기를 조정하고 보정하는 데 관심이 있는 연구원에게 필요할 수 있습니다. 이 프로토콜의 목표는 이러한 기술에 쉽게 입력하는 동시에 비행 공장인 행동 생태 분야에서 가장 일반적이고 유용한 장치 중 하나를 구성하는 것이었습니다. 연구원들이 공동 메이커스페이스에 접근할 수 있고 기술을 탐색하기 위해 최선을 다한다면, 현대 비행 공장의 개선과 개선은 창의적이고 협력적인 비행 공장 설계로 이어질 것이며 곤충 종의 변화와 움직임 패턴에 영향을 미치는 근본적인 특성과 메커니즘에 대한 통찰력을 계속 제공할 것입니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
모든 비행 공장 자재를 구입하고 프로젝트의 작성에 건설에서 지속적인 피드백을 제공 한 메레디스 Cenzer에게 감사드립니다. 나는 또한 standardize_troughs.py 그녀의 기여에 대한 아나 실버버그에게 감사드립니다. 마지막으로, 시카고 대학의 미디어 아트, 데이터 및 디자인 센터(MADD)에 공동 메이커 스페이스 장비, 기술 및 소모품을 무료로 사용할 수 있는 허가를 받은 것에 감사드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 180 Ω Resistor | E-Projects | 10EP514180R | Carbon film; stiff 24 gauge lead. |
| 19 Gauge Non-Magnetic Hypodermic Steel Tubing | MicroGroup | 304H19RW | |
| 2.2 kΩ Resistor | Adafruit | 2782 | Carbon film; stiff 24 gauge lead. |
| 3D Printer | FlashForge | 700355100638 | |
| 3D Printer Filament | FlashForge | 700355100638 | Diameter 1.75 mm; 1kg/roll. |
| 3D Printing Slicing Software | FlashPrint | 4.4.0 | |
| Acrylic Plastic Sheets | Blick Art Supplies | 28945-1006 | |
| Aluminum Foil | Target | 253-01-0860 | |
| Breadboard Power Supply | HandsOn Tech | MDU1025 | Can take 6.5V to 12V input and can produce 3.3V and 5V. |
| DI-1100 USB Data Logger | DATAQ Instruments | DI-1100 | Has 4 differential armored analog inputs. |
| Electrical Wires | Striveday | B077HWS5XV | 24 gauge solid wire. |
| Entomological Pins | BioQuip | 1208S2 | Size 2; diameter 0.45 mm. |
| Filtered 20 uL Pipette Tip | Fisher Scientific | 21-402-550 | |
| Hot Glue Gun with Hot Glue | Joann Fabrics | 17366956 | |
| IR Sensor | Adafruit | 2167 | This is the 3 mm IR version; works up to 25 cm. |
| Large Clear Vinyl Tubing | Home Depot | T10007008 | Inner diameter 3/8 in; outer diameter 1/2 in; length 20 ft. |
| Large Magnets | Bunting | EP654 | Low-friction N42 neodymium; diameter 0.394 in; length 0.157 in; holding force 4.9 lb. |
| Laser Cutter | Universal Laser Systems | PLS6.75 | |
| M5 Hex Nut | Home Depot | 204274112 | Thread pitch 0.8 mm; screw length 20 mm; diameter 5 mm. |
| M5 Long Iron Screws | Home Depot | 204283784 | Philips pan head; thread pitch 0.8 mm; screw length 20 mm; diameter 5 mm. |
| M5 Short Iron Screws | Home Depot | 203540129 | Philips pan head; thread pitch 0.8 mm; screw length 10 mm; diameter 5 mm. |
| Neoprene Rubber Sheet | Grainger | 60DC16 | Length 12 in; width 12 in; depth 1/8in. |
| Online 3D Modeling Software | Autodesk | 2019_10_14 | Tinkercad.com offers a free account. |
| Power Adaptor | Adafruit | 63 | 9 VDC 1000mA regulated switching; input voltage DC 3.3V 5V. |
| Small Clear Vinyl Tubing | Home Depot | T10007005 | Inner diameter 1/4 in; outer diameter 3/8 in; 20 ft long. |
| Small Magnets | Bunting | N42P120060 | Low-friction N42 neodymium; diameter 0.120 in; length 0.060 in; holding force 0.5 lb. |
| Solderless MB-102 Breadboard | Adafruit | 239 | 830 tie points; length 17 cm; width 5.5 cm; input voltage, DC 3.3 V 5 V. |
| Sophisticated Finishes Iron Metallic Surfacer | Blick Art Supplies | 27105-2584 | |
| Wire Cutters | Target | 84-031W |
References
- Krogh, A., Weis-Fogh, T. Roundabout for studying sustained flight of locusts. Journal of Experimental Biology. 29, 211-219 (1952).
- Hocking, B. The intrinsic range and speed of flight of insects. Transactions of the Royal Entomological Society of London. 104 (8), 223 (1953).
- Chambers, D. L., O'Connell, T. B. A flight mill for studies with the mexican fruit fly. Annals of the Entomological Society of America. 62 (4), 917-920 (1969).
- Chambers, D. L., Sharp, J. L., Ashley, T. R. Tethered insect flight: A system for automated data processing of behavioral events. Behavior Research Methods & Instrumentation. 8 (4), 352-356 (1976).
- Naranjo, S. E. Assessing insect flight behavior in the laboratory: a primer on flight mill methodology and what can be learned. Annals of the Entomological Society of America. 112 (3), 18 (2019).
- Ribak, G., Barkan, S., Soroker, V. The aerodynamics of flight in an insect flight-mill. PLoS ONE. 12 (11), 0186441 (2017).
- Pollack, G. S., Martins, R. Flight and hearing: Ultrasound sensitivity differs between flight-capable and flight-incapable morphs of a wing-dimorphic cricket species. The Journal of Experimental Biology. 210, 3160-3164 (2007).
- Koehler, C., Liang, Z., Gaston, Z., Wan, H., Dong, H. 3D reconstruction and analysis of wing deformation in free-flying dragonflies. The Journal of Experimental Biology. 215, 3018-3027 (2012).
- Behm, J. E., Waite, B. R., Hsieh, S. T., Helmus, M. R. Benefits and limitations of three-dimensional printing technology for ecological research. BMC Ecology. 18, 1-13 (2018).
- Sheridan, K. M., et al. Learning in the making: A comparative case study of three makerspaces. Harvard Educational Review. 84, 505-531 (2014).
- Khalifa, S., Brahimi, T. Makerspace: A novel approach to creative learning. Institute of Electrical and Electronics Engineers Xplore. 1, 43-48 (2017).
- Smay, D., Walker, C. Makerspaces: A creative approach to education. Teacher Librarian. 42, 39-43 (2015).
- Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. Journal of Visualized Experiments. 106, e53377 (2015).
- Reynolds, D. R., Riley, J. R. Remote-sensing, telemetric and computer-based technologies for investigating insect movement: A of existing and potential techniques. Computers and Electronics in Agriculture. 35 (2-3), 271-307 (2002).
- Davis, M. A. Geographic patterns in the flight ability of a monophagous beetle. Oecologia. 69, 407-412 (1986).
- Taylor, R. A. J., Bauer, L. S., Poland, T. M., Windell, K. N. Flight performance of Agrilus planipennis (Cleoptera: Buprestidae) on a flight mill and in free flight. Journal of Insect Behavior. 23, 128-148 (2010).
- Irvin, N. A., Hoddle, M. S. Assessing the flight capabilities of fed and starved Allograpata obliqua (Diptera: Syrphidae), a natural enemy of Asian citrus psyllid, with computerized flight mills. Florida Entomologist. 103 (1), 139-140 (2020).
- Minter, M., et al. The tethered flight technique as a tool for studying life-history strategies associated with migration in insects. Ecological Entomology. 43 (4), 397-411 (2018).
- Dingle, H., Blakley, N. R., Miller, E. R. Variation in body size and flight performance in milkweed bugs (Oncopeltus). Evolution. 34 (2), 371-385 (1980).
- Martini, X., Hoyte, A., Stelinski, L. L. Abdominal color of the Asian citrus psyllid (Hempitera: Liviidae) is associated with flight capabilities. Annals of the Entomological Society of America. 107 (4), 842-847 (2014).
- Chen, M., et al. Flight capacity of Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae) adult females based on flight mill studies and flight muscle ultrastructure. Journal of Insect Science. 15 (1), 141 (2015).
- Guo, J., Li, X., Shen, X., Wang, M., Wu, K. Flight performance of Mamestra brassicae Noctuidae) under different biotic and abiotic conditions. Journal of Insect Science. 20 (1), 1-9 (2020).
- Johnson, M. W., Toscano, N. C., Jones, V. P., Bailey, J. B. Modified ultrasonic actograph for monitoring activity of lepidopterous larvae. Proceedings of the Hawaiian Entomological Society. 27, 141-146 (1986).
- Cheng, X., Sun, M. A. Wing-kinematics measurement and aerodynamics in a small insect in hovering flight. Scientific Reports. 6, 25706 (2016).
- Holland, J. D. Dispersal kernel determines symmetry of spread and geographical range for an insect. International Journal of Ecology. 2009, 4 (2009).
- Frouz, J., Kindlmann, P. Source-sink colonization as a possible strategry of insects living in temporary habitats. PLoS ONE. 10 (6), 1-10 (2015).
- Ventola, C. L. Medical applications for 3D printing: Current and projected uses. Pharmacy & Therapeutics. 39 (10), 704-711 (2014).
- Martí-Campoy, A., et al. Design of a computerized flight mill device to measure the flight potential of different insects. Sensors (Basel). 16 (4), 1-21 (2016).
- Dubois, G. F., Vernon, P., Brustel, H. A flight mill for large beetles such as Osmoderma eremita (Cleoptera: Cetoniidae). Saproxylic Beetles. Their Role and Diversity in European Woodland and Tree Habitats. 14, 219-224 (2009).
- Webster, M. N., Doner, J. P., Wikstrom, V., Lugt, P. Grease degradation in R0F bearing tests. Tribology Transactions. 50 (2), 187-197 (2007).
- Jones, H. B. C., Lim, K. S., Bell, J. R., Hill, J. K., Chapman, J. W. Quantifying interspecific variation in dispersal ability of noctuid moths using an advanced tethered flight technique. Ecology and Evolution. 6 (1), 181-190 (2016).
- Walker, M., Humphries, S. 3D Printing: applications in evolution and ecology. Ecology and Evolution. 9 (7), 4289-4301 (2019).
- Shahrubudin, N., Lee, T. C., Ramlan, R. An overview of 3D printing technology: technological, materials, and applications. Science Direct. 35, 1286-1296 (2019).
- Taylor, R. A. J., Nault, L. R., Styer, W. E., Cheng, Z. B. Computer-monitored, 16-channel flight mill for recording the flight of leafhoppers (Homoptera: Auchenorrhyncha). Journal of the Entomological Society of America. 85 (5), 627-632 (1992).
- Nachtigall, W., Hanauer-Thieser, U., Mörz, M. Flight of the honey bee VII: Metabolic power versus flight speed relation. Journal of Comparative Physiology B. 165, 484-489 (1995).
- Hardie, J. Flight behavior in migrating insects. Journal of Agricultural Entomology. 10 (4), 239-245 (1993).
- Blackmer, J. L., Naranjo, S. E., Williams, L. H. Tethered and untethered flight by Lyrgus Hesperus and Lygus lineolaris (Heteroptera: Miridae). Environmental Entomology. 33 (5), 1389-1400 (2004).
