Name: Böcek-makine Hibrid Sistem: Serbest Uçan Beetle Uzaktan Radyo Kontrol ( Mercynorrhina torquata) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Keşfedin böcek-makine hibrid sistem kurulumunu ve Mercynorrhina torquata uçuş kaslarının kablosuz elektriksel stimülasyonunu. Bu yöntem böcek fizyolojisi ve uçuş biyomekaniği araştırmalarında yeni bilgiler sunar.

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

Bu materyal, Nanyang Yardımcı Doçentliği (NAP, M4080740), Bilim, Teknoloji ve Araştırma Ajansı (A*STAR) Kamu Sektörü Araştırma Fonu (PSF, M4070190), A*STAR-JST (Japonya Bilim ve Teknoloji Ajansı) ortak hibesi (M4070198) ve Singapur Eğitim Bakanlığı (MOE2013-T2-2-049) tarafından desteklenen çalışmalara dayanmaktadır. Yazarlar, araştırma tesislerinin kurulması ve sürdürülmesindeki destekleri için MAE Okulu'ndan Bay Roger Tan Kay Chia, Prof. Low Kin Huat, Bay Poon Kee Chun, Bay Chew Hock See, Bay Lam Kim Kheong ve Dr. Mao Shixin'e teşekkür eder. Yazarlar, tavsiyesi ve tartışması için Prof. Michel Maharbiz'e (U.C. Berkeley), Prof. Kris Pister ve grubuna (U.C. Berkeley) bu çalışmada kullanılan GINA'yı sağlamadaki destekleri için teşekkür eder.

1. Çalışma Hayvan <ol><li> Arka bireysel Mecynorrhina torquata böcekleri ahşap pelet yatak ile ayrı plastik kaplarda (6 cm, 8 g). </li><li> Her böceği şeker jöle (12 ml) 3 günde bir fincan besleyin. </li><li> sırasıyla 25 ° C ve% 60 balık yetiştirme oda sıcaklığı ve nem tutun. </li><li> ince tel elektrotlar implante önce her böceğin uçuş kapasitesini test edin. <ol><li> Yavaşça havaya bir böcek atmak. böceği 5 ardışık denemeler için daha uzun 10 saniye uçabilir ise böceği normal uçuş yetenekleri olduğu sonucuna varıldı ve sonraki uçuş deneyleri için kullanır. koyu hale getirmek için odadaki tüm ışıkları kapatın, böceği hatırlamak için. Bu uçuş sonlandırmak böceği neden olur. Not: Havaya salınan zaman bir böcek kendiliğinden uçup başlar. Böyle Şekil 1 (16 x 8 x 4 m gösterildiği gibi büyük bir kapalı bir odada uçuş deneyler daha iyidir <suBir hareket yakalama alanı ile p&gt; 3 12.5 x 8 x 4 m 3), havada açarken bir uçan böcek hareket çok hızlı (yaklaşık 3-5 m / sn) ve büyük arklar çizer olarak. </li></ol></li></ol> 2. Elektrot İmplantasyon <ol><li> 1 dakika 13,16,20-24 için CO 2 ile dolu bir plastik kapta koyarak böceği uyutmak. </li><li> 10 saniye sıcak suya batırarak diş balmumu yumuşatın. ahşap blok üzerinde anestezi böceği yerleştirin ve yumuşatılmış diş balmumu ile hareketsiz. Diş balmumu doğal soğutur ve birkaç dakika içinde katılaşır. </li><li> 25 mm uzunlukta kesilmiş yalıtımlı gümüş teller (127 mikron çıplak çapı, perfloroalkoksi ile kaplanmış 178 mikron çapında) implantasyon için ince tel elektrotlar kullanmak için. </li><li> Her bir hattın her iki ucundan da yalıtkan alev ile çıplak gümüş 3 mm Açığa. </li><li> Bir SMA oluşturmak için ince uçlu bir makas kullanarak böceğin manikür üst yüzeyini teşrihmetepisternum (Şekil 2c) yaklaşık 4 x 4 mm ll penceresi. Not: Şekil 2c gösterildiği gibi bir yumuşak kahverengi renkli manikür sonra, maruz kaldığı - e. 3AX kas yumuşak manikür altında yer almaktadır. </li><li> Pierce, iki deliği (Şekil 2d) ile 2 mm arasında bir mesafede olan bir böcek pin (boyut 00) kullanarak maruz kalan kahverengi kütikül iki delik açın. </li><li> dikkatli bir şekilde deliklerden (adım 2.4 hazırlanan bir aktif ve bir dönüş elektrotları dahil) iki kaynak teli yerleştirin ve 3 mm&#39;lik bir derinliğe her 3AX kas içine implant. </li><li> implante elektrotları Güvenli ve delikler üzerine eritilmiş balmumu bırakarak temas ve kısa devreyi önlemek için bir yerde tutun. Gerekirse, bir sıcak havya ucuyla balmumu dokunarak manikür üzerinde balmumu yeniden akar. balmumu hızla katılaşır ve implantasyon güçlendiriyor. Not: implantasyon doğru ise, pancar elitra kontrol etmek içinle elektrik stimülasyonu sırasında 3AX kas hareketini gözlemlemek için kaldırılabilir. </li></ol> 3. Kablosuz Sırt Çantası Meclisi Not: sırt çantası yerleşik radyo mikrodenetleyici 4 katmanlı FR-4 gemide (1.6 x 1.6 cm 2) oluşuyordu. sırt çantası, bir lityum polimer microbattery (3,7 V, 350 mg, 10 mAh) tarafından tahrik edildi. pil içeren sırt toplam kütlesi böceği (10 g vücut ağırlığı olan% 30) yük taşıma kapasitesine az 1.2 ± 0.26 g&#39;dır. sırt çantası kablosuz iletişimleri almak için önceden programlanmış ve iki çıkış kanalı vardı. <ol><li> Fosilden yüzeyini temizleyin çift taraflı bant kullanarak (manikür balmumu katmanı kaldırmak). Ardından, çift taraflı bant bir parça böceğinin Fosilden üzerinde sırt çantası takın. </li><li> sırt çıkışlarına yerleştirilen elektrotlar uçlarını bağlayın. </li><li> fo işaretleyici üretmek için microbattery etrafında yansıtıcı bant sarınr hareket yakalama kameraları tespit etmek için. </li><li> yansıtıcı bant hareket yakalama kameraları tarafından tespit edilebilir ve böylece çift taraflı bant bir parça kullanarak sırt çantası üstüne microbattery takın. </li></ol> 4. Kablosuz Kontrol Sistemi Not: Bu durumda, terim kablosuz kontrol sistemi uzaktan kumanda için bir alıcı içerir, özel uçuş kontrol yazılımı çalıştırmak için bir dizüstü bilgisayar, bir baz istasyonu, sırt çantası ve hareket yakalama sistemi. <ol><li> USB portları ile dizüstü bilgisayara uzaktan kumandanın baz istasyonu ve alıcıyı bağlayın. </li><li> Hareket yakalama sistemi açın ve bir Ethernet portu üzerinden dizüstü bilgisayara bağlayın. </li><li> Tamamen hareket yakalama alanı kapsayacak şekilde (motion capture sistemi satıcı şirket tarafından sağlanan) Kalibrasyon değnek sallayarak ses ayarı yapın. <ol><li> laptop masaüstünden hareket yakalama yazılımını açın. Tıklayın ve drag &quot;Kaynaklar&quot; paneli &quot;Sistem&quot; menüsündeki tüm kameraları seçin. </li><li> &quot;3D Perspektif&quot; menüsünü tıklayın ve kamera görünümüne geçmek için &quot;Kamera&quot; seçeneğini seçin. kalibrasyon ayarı göstermek için &quot;Araçlar&quot; panelinde &quot;Kamera&quot; sekmesine tıklayın. kameralardan gürültüyü ortadan kaldırmak için &quot;Kamera Maskeler oluşturma&quot; menüsünde &quot;Başlat&quot; düğmesini tıklayın ve gürültü mavi maskeli sonra sonra &quot;Dur&quot;. </li><li> Tıklayın ve &quot;Wand&quot; menüsünde ve &quot;Kamera&quot; sekmesinde &quot;L-Frame&quot; menüsünden &quot;5 Marker Wand &amp; L-Frame&quot; i seçin. 2,500 &quot;Wand Sayısı&quot; olarak ayarlayın, &quot;Kalibre Kameralar&quot; menüsünde &quot;Başlat&quot; a tıklayın ve tüm hareket yakalama uzayda kalibrasyon değnek dalga. asa sayısı 2.500 ulaştığında kalibrasyon işlemi durdurulur. </li><li> ( &quot;Araçlar&quot; panelinin &quot;Kamera&quot; sekmesinin altındaki) görüntü hatası daha yüksek 0,3 f ise kalibrasyon işlemi tekrarlayınveya herhangi bir kamera. ayarladıktan sonra hareket yakalama alanı ortasında yere değnek koymak ve hareket yakalama alanı kökenini belirlemek için &quot;Set Volume Origin&quot; menüsünde &quot;Başlat&quot; a tıklayın. </li></ol></li><li> Hareket yakalama uzayda bir kullanıcı tarafından salladı bir işaretleyici hareket yolunu kaydetmek ve işaretleyici algılanır ve izlenir olmadığını teyit etmek için bir kukla testi kullanılarak motion capture sistemi kapsama kontrol ediniz. işaretleyici sık algılama sırasında kesilirse kukla testi başarılı oluncaya kadar, hacim kalibrasyonunu tekrarlayın. <ol><li> &quot;Araçlar&quot; panelinde &quot;Yakalama&quot; sekmesine tıklayın ve daha sonra kendi yörüngesini kaydetmek için tüm hareket yakalama uzayda örnek işaretleyici sallayarak önce &quot;Yakalama&quot; menüsünde &quot;Başlat&quot;. </li><li> Kayıttan sonra, üzerine tıklayın marker konumlarını yeniden ve kayıt kalitesini kontrol etmek için &quot;Yeniden İnşa boru hattı çalıştırır&quot;. </li></ol></li><li> microb terminallerini bağlayınattery sırt çantası güç pinlerine (adım 3.4 sırt çantası takılı). </li><li> dizüstü bilgisayar ve özel uçuş kontrol yazılımını kullanarak sırt çantası arasında kablosuz iletişimi test. yazılım üzerinde &quot;Başlat&quot; komutunu tıklayın ve görüntülenen bağlantı durumunu kontrol edin. </li></ol> 5. Serbest Uçuş Denemesi <ol><li> 16 x 8 x 4 m 3 boyutlarında bir uçuş arenada ücretsiz bir uçuş deneyi yürütmek. </li><li> Giriş uçuş kontrol yazılımı (voltaj, darbe genişliği, frekans ve stimülasyon süresi) uygun parametreler. Not: gösteri için, 3 msn, 3 V darbe genişliği gerilimini sabit ve stimülasyon süresi 1 sn ve 60 ila 100 Hz frekansı değişiyordu. <ol><li> &quot;Gerilim&quot; kutusuna 3 V yazılım ekranında, tip 3, &quot;Uyarım Süresi&quot; kutusuna 1.000 msn, &quot;Genişlik Pulse&quot; kutusuna 3 ms için 3 1.000, ve Hz istenen frekansta &quot; frekans &quot;kutu on komut penceresi. </li></ol></li><li> o uçuş arenada içinde serbestçe uçmak için izin havaya sırt çantası monte böceği bırakın. böceği hareket yakalama alanı girdiğinde manuel stimülasyon tetikler. Basın uzaktan kumanda üzerindeki uygun komut düğmesi (Sol veya Sağ) böceğinin sağ veya sol taraftaki hedef kas uyarmak için. Not: düğmesine basıldığında, dizüstü bilgisayar üzerinde çalışan uçuş kontrol yazılımı komutu oluşturur ve sırt çantası gönderir. sırt çantası sonra (sağ veya sol tarafta) faiz kas elektriksel uyaran verir. </li><li> stimülasyon sırasında gerçek zamanlı olarak böceğin tepkisini gözlemleyin ve 3D grafik yazılımı kullanarak veri yeniden. <ol><li> &quot;Böcek Display&quot; penceresinin veri listesinde kayıtlı çalışmaların birini seçin ve analiz klasörüne bu araştırmanın verileri kopyalamak ve 3D grafik modülü çalıştırmak için &quot;İhracat Panda&quot; tıklayın. </li><li> Basın &quot;N&quot;Klavye kaydedilen yörünge ile uyaran sinyalini birleştirmek. Basın Vurgulanan uyarım dönemleri ile böceği yörüngesini gösterir. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Kutsch, W., Schwarz, G., Fischer, H., Kautz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+Transmission+of+Muscle+Potentials+During+Free+Flight+of+a+Locust%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Wireless Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of a Locust.</a> J. Exp. Biol. 185 (1), 367-373 (1993).</li>
<li>Fischer, H., Kautz, H., Kutsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Radiotelemetric+2-Channel+Unit+for+Transmission+of+Muscle+Potentials+During+Free+Flight+of+the+Desert+Locust%2C+Schistocerca+Gregaria%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A Radiotelemetric 2-Channel Unit for Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of the Desert Locust, Schistocerca Gregaria.</a> J. Neurosci. Methods. 64 (1), 39-45 (1996).</li>
<li>Ando, N., Shimoyama, I., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Dual-Channel+FM+Transmitter+for+Acquisition+of+Flight+Muscle+Activities+from+the+Freely+Flying+Hawkmoth%2C+Agrius+Convolvuli%5BTitle%5D)+AND+%22+J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A Dual-Channel FM Transmitter for Acquisition of Flight Muscle Activities from the Freely Flying Hawkmoth, Agrius Convolvuli.</a> J. Neurosci. Methods. 115 (2), 181-187 (2002).</li>
<li>Sanchez, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotion+control+of+hybrid+cockroach+robots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">Locomotion control of hybrid cockroach robots.</a> J. R. Soc. Interface. 12 (105), (2015).</li>
<li>Sato, H., et al. A cyborg beetle: insect flight control through an implantable, tetherless microsystem. IEEE 21st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, , 164-167 (2008).</li>
<li>Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Balloon-Assisted+Flight+of+Radio-Controlled+Insect+Biobots%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Balloon-Assisted Flight of Radio-Controlled Insect Biobots.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 56 (9), 2304-2307 (2009).</li>
<li>Sato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+Radio+Control+of+Insect+Flight%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Remote Radio Control of Insect Flight.</a> Front. Neurosci. 3, (2009).</li>
<li>Daly, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Pulsed+UWB+Receiver+SoC+for+Insect+Motion+Control%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Solid-State+Circuits%22%5BJournal%5D)">A Pulsed UWB Receiver SoC for Insect Motion Control.</a> IEEE J. Solid-State Circuits. 45 (1), 153-166 (2010).</li>
<li>Maharbiz, M. M., Sato, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyborg+Beetles%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Am%22%5BJournal%5D)">Cyborg Beetles.</a> Sci. Am. 303 (6), 94-99 (2010).</li>
<li>Tsang, W. M., et al. Remote control of a cyborg moth using carbon nanotube-enhanced flexible neuroprosthetic probe. 2010 IEEE 23rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), , 39-42 (2010).</li>
<li>Hinterwirth, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+Stimulation+of+Antennal+Muscles+in+Freely+Flying+Hawkmoths+Leads+to+Flight+Path+Changes%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+ONE%22%5BJournal%5D)">Wireless Stimulation of Antennal Muscles in Freely Flying Hawkmoths Leads to Flight Path Changes.</a> PloS ONE. 7 (12), (2012).</li>
<li>Whitmire, E., Latif, T., Bozkurt, A. Kinect-based system for automated control of terrestrial insect biobots. Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE, , 1470-1473 (2013).</li>
<li>Sato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+the+Role+of+a+Coleopteran+Steering+Muscle+via+Free+Flight+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Deciphering the Role of a Coleopteran Steering Muscle via Free Flight Stimulation.</a> Curr. Biol. 25 (6), 798-803 (2015).</li>
<li>Erickson, J. C., Herrera, M., Bustamante, M., Shingiro, A., Bowen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+Stimulus+Parameters+for+Directed+Locomotion+in+Madagascar+Hissing+Cockroach+Biobot%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Effective Stimulus Parameters for Directed Locomotion in Madagascar Hissing Cockroach Biobot.</a> PLoS ONE. 10 (8), e0134348(2015).</li>
<li>Zhaolin, Y., et al. A preliminary study of motion control patterns for biorobotic spiders. Control & Automation (ICCA), 11th IEEE International Conference, , 128-132 (2014).</li>
<li>Feng, C., Chao, Z., Hao Yu, C., Sato, H. Insect-machine hybrid robot: Insect walking control by sequential electrical stimulation of leg muscles. Robotics and Automation (ICRA), 2015 IEEE International Conference, , 4576-4582 (2015).</li>
<li>Cao, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Biological+Micro+Actuator%3A+Graded+and+Closed-Loop+Control+of+Insect+Leg+Motion+by+Electrical+Stimulation+of+Muscles%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">A Biological Micro Actuator: Graded and Closed-Loop Control of Insect Leg Motion by Electrical Stimulation of Muscles.</a> PLoS ONE. 9 (8), e105389(2014).</li>
<li>Zhao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromechanism+Study+of+Insect-Machine+Interface%3A+Flight+Control+by+Neural+Electrical+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Neuromechanism Study of Insect-Machine Interface: Flight Control by Neural Electrical Stimulation.</a> PLoS ONE. 9 (11), e113012(2014).</li>
<li>Tsang, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Split-Ring+Electrode+for+Insect+Flight+Biasing+Using+Multisite+Neural+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Flexible Split-Ring Electrode for Insect Flight Biasing Using Multisite Neural Stimulation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 57 (7), 1757-1764 (2010).</li>
<li>Barron, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anaesthetising+Drosophila+for+behavioural+studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Insect+Physiol%22%5BJournal%5D)">Anaesthetising Drosophila for behavioural studies.</a> J. Insect Physiol. 46 (4), 439-442 (2000).</li>
<li>Cooper, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anesthesia%2C+Analgesia%2C+and+Euthanasia+of+Invertebrates%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+Journal%22%5BJournal%5D)">Anesthesia, Analgesia, and Euthanasia of Invertebrates.</a> ILAR Journal. 52 (2), 196-204 (2011).</li>
<li>Miller, T. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMiller%2C+TA+%22Insect+neurophysiological+techniques%22">Insect neurophysiological techniques</a>. , Springer Science & Business Media. (2012).</li>
<li>Leary, S., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeary%2C+S+%22AVMA+guidelines+for+the+euthanasia+of+animals%22">AVMA guidelines for the euthanasia of animals</a>. , (2013).</li>
<li>Heath, B., West, G., Heard, D., Caulkett, N. Mobile Inhalant Anesthesia Techniques. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeath%2C+B+%22in+Zoo+Animal+and+Wildlife+Immobilization+and+Anesthesia%22">in Zoo Animal and Wildlife Immobilization and Anesthesia</a>. , Blackwell Publishing Ltd. 75-80 (2008).</li>
<li>Mischiati, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internal+models+direct+dragonfly+interception+steering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Internal models direct dragonfly interception steering.</a> Nature. 517 (7534), 333-338 (2015).</li>
<li>Kutsch, W., Berger, S., Kautz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+Manoeuvres+in+Free-Flying+Locusts%3A+Two-Channel+Radio-Telemetric+Transmission+of+Muscle+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Zoolog.+Part+A+Comp.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Turning Manoeuvres in Free-Flying Locusts: Two-Channel Radio-Telemetric Transmission of Muscle Activity.</a> J. Exp. Zoolog. Part A Comp. Exp. Biol. 299 (2), 139-150 (2003).</li>
<li>Wang, H., Ando, N., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+Control+of+Free+Flight+Manoeuvres+in+a+Hawkmoth%2C+Agrius+Convolvuli%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Active Control of Free Flight Manoeuvres in a Hawkmoth, Agrius Convolvuli.</a> J. Exp. Biol. 211 (3), 423-432 (2008).</li>
<li>Sato, H., Maharbiz, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+the+remote+radio+control+of+insect+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Recent developments in the remote radio control of insect flight.</a> Front. Neurosci. 4, (2010).</li>
<li>Tien Van, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flight+behavior+of+the+rhinoceros+beetle+Trypoxylus+dichotomus+during+electrical+nerve+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinsp.+Biomim%22%5BJournal%5D)">Flight behavior of the rhinoceros beetle Trypoxylus dichotomus during electrical nerve stimulation.</a> Bioinsp. Biomim. 7 (3), 036021(2012).</li>
<li>Sane, S. P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+control+of+flight+force+by+a+flapping+wing%3A+lift+and+drag+production%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">The control of flight force by a flapping wing: lift and drag production.</a> J. Exp. Biol. 204 (15), 2607-2626 (2001).</li>
<li>de Croon, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design%2C+aerodynamics+and+autonomy+of+the+DelFly%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinsp.+Biomim%22%5BJournal%5D)">Design, aerodynamics and autonomy of the DelFly.</a> Bioinsp. Biomim. 7 (2), 025003(2012).</li>
<li>Ma, K. Y., Chirarattananon, P., Fuller, S. B., Wood, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Flight+of+a+Biologically+Inspired%2C+Insect-Scale+Robot%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot.</a> Science. 340 (6132), 603-607 (2013).</li>
</ol>

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan eder.

bu deney güvenilirliğini etkileyen olarak implantasyon süreci önemlidir. Elektrotlar 3 mm böceği (yakın kas temas kaçınarak) boyutuna bağlı olarak ya da daha az bir derinlikte de kas içine yerleştirilmelidir. Elektrotlar yakın kasları dokunursanız, istenmeyen motorlu eylem ve davranışlar yakın kasların kasılması nedeniyle oluşabilir. iki elektrot iyi hiçbir kısa devre meydana sağlamak için aynı hizada olmalıdır. erime ve bir havya kullanarak balmumu yeniden düzenlenerek zaman Deneyciler dikkatli olmak ve kas kas bir arı...

Genellikle siborg böceği veya biyobot olarak adlandırılan bir böcek-makine hibrit sistemi, canlı bir böcek platformunun minyatür monte edilmiş bir elektronik cihazla birleştirilmesidir. Uzaktaki bir kullanıcı tarafından kablosuz olarak komut verilen elektronik cihaz, kullanıcının istediği motor eylemleri ve davranışları indüklemek için implante edilmiş tel elektrotlar aracılığıyla böcekteki nöromüsküler bölgeleri elektriksel olarak uyarmak için bir elektrik sinyali verir. Bu araştırma alanının ilk aşamalarında, araştırmacılar, yüzeye montebileşenlerden 1-3 oluşan basit analog devreleri kullanarak bir böceğin kas hareketinin kablosuz kaydını yapmakla sınırlıydı. Radyo frekansı işlevselliğine sahip çip üzerinde sistem teknolojisinin geliştirilmesi, yalnızca nöromüsküler sinyallerin kablosuz olarak kaydedilmesini değil, aynı zamanda canlı böceklerde nöromüsküler bölgelerin elektriksel stimülasyonunu da mümkün kıldı. Şu anda, yerleşik bir radyo mikrodenetleyici, hareket4-13 hareketlerinde herhangi bir engele neden olmadan canlı böceklere monte edilebilecek kadar küçüktür.
Yerleşik radyo mikrodenetleyicinin geliştirilmesi, araştırmacıların, ilgilenilen böceğin hareketini kontrol etmek için istenen motor eylemleri indüklemek için elektriksel stimülasyon protokollerini belirlemelerine olanak tanır. Yerde, araştırmacılar hamamböceği4,12,14, örümcekler15 ve böceklerin16,17 nöromüsküler bölgelerini uyararak yürüme kontrolü gösterdiler. Havada, uçuşun başlatılması ve durdurulması, böceklerde optik lobların (bileşik bir gözün devasa nöral kümesi)7,9 ve arılarda18 beyin alt bölgelerinin uyarılması gibi farklı yöntemler kullanılarak sağlanırken, güvelerde11,19 ve böceklerin uçuş kaslarında7,9,13 anten kaslarının ve karın sinir sisteminin uyarılmasıyla dönüş kontrolü gösterilmiştir. Çoğu durumda, ilgilenilen böceğin üzerine monte edilmiş minyatür bir kablosuz stimülatör (sırt çantası) üretmek için özel olarak tasarlanmış bir baskılı devre kartına yerleşik bir radyo mikrodenetleyici entegre edildi. Bu, kablosuz elektrik stimülasyonunun serbestçe yürüyen veya uçan bir böceğe uygulanmasına izin verir. Böyle bir mikrodenetleyiciye monte edilmiş böcek, böcek-makine hibrit sistemi olarak adlandırılan şeydir. 
Bu çalışma, canlı bir böceğin böcek platformu olarak kullanıldığı bir böcek-makine hibrit sistemi oluşturmak için deneysel protokolleri açıklar ve robotun nasıl çalıştırılacağı ve uçuş kontrol sistemlerinin nasıl test edileceği konusunda talimat verir. Üçüncü aksiller sklerit (3Ax) kası, elektriksel stimülasyon ve sola veya sağa dönüş kontrolünün gösterilmesi için ilgilenilen kas olarak seçildi13. Hem sol hem de sağ 3Ax kaslarına bir çift ince gümüş tel elektrot implante edildi. Ayrıca, canlı böceğin üzerine bir sırt çantası monte edildi. Tel elektrotun diğer uçları mikrodenetleyicinin çıkış pinlerine bağlandı. Sırt çantası, böceğin uçarken taşıyabileceği kadar küçüktü. Böylece, bu, bir deneycinin serbest uçuşta bir böceğin ilgilendiği kası uzaktan uyarmasına ve stimülasyonlara verdiği tepkileri araştırmasına izin verir.

<table><tbody><tr><td>Mecynorrhina torquata böceği</td><td>Böcek Krallığı Tayvan</td><td></td><td>10 g, 8 cm, ödeme yük kapasitesi vücut kütlesinin% 30'udur Singapur Tarım-Gıda ve Veterinerlik Otoritesi (AVA; GTİP kodu: 01069000, ürün kodu: ALV002).</td></tr><tr><td>Kablosuz sırt çantası stimülatörü</td><td>Özel</td><td></td><td>TI CC2431 micocontroler Kart, Prof. Kris Pister'ın GINA kartına dayalı olarak özel olarak üretilmiştir. S Laboratuvarı. GINA kartının düzeni şu adreste bulunabilir&nbsp; &nbsp; &nbsp; https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA</td></tr><tr><td>Wii Uzaktan kumanda</td><td>Nintendo</td><td></td><td>Bluetooth uzaktan kumanda, komutu operatör dizüstü bilgisayarına göndermek için</td></tr><tr><td>BeetleCommander v1.8</td><td>Custom. UC Berkeley'deki Maharbiz grubu ve NTU'daki</td><td></td> Sato grubu <td>Sırt çantası ile operatör dizüstü bilgisayarının kablosuz iletişimini kurun. Uyaran parametrelerini yapılandırın ve konumsal verileri kaydedin. Uçuş verilerini görselleştirin.</td></tr><tr><td>GINA baz istasyonu</td><td>UC Berkeley</td><td></td><td>TI MSP430F2618 ve AT86RF231'deki</td>Kris Pister grubu</tr><tr><td>Hareket yakalama sistemi</td><td>VICON</td><td>T160</td><td>8 m x 12,5 m x 8 m uçuş alanı için 4 kamera</td></tr><tr><td>Hareket yakalama sistemi</td><td>VICON</td><td>T40s</td><td>12,5 x 8 m uçuş alanı için 4 kamera</td></tr><tr><td>Mikro pil</td><td>Fullriver</td><td>&nbsp; 201013HS10C&nbsp;</td><td>3.7V, 10 mAh</td></tr><tr><td>Retro yansıtıcı bant</td><td>Reflexite</td><td>V92-1549-010150</td><td>V92 yansıtıcı bant, gümüş renk</td></tr><tr><td>PFA İzoleli Gümüş Tel&nbsp;</td><td>A-M sistemleri</td><td>786000</td><td>127 ve mikro; m çıplak, 177.8 &mikro; m kaplamalı, uçlarda açıkta kalan 3 mm çıplak gümüş alev</td></tr><tr><td>SMT Mikro Başlık&nbsp;</td><td>SAMTEC</td><td>FTSH-110-01-L-DV</td><td>0,3 mm x 6 mm, elektrodu PCB başlığına sabitlemek için 3 mm uzunluğunda bir kaydırıcı yapmak için bükün.</td></tr><tr><td>Balmumu</td><td></td><td></td><td>Elektrotları sabitleyin</td></tr><tr><td>Diş Balmumu</td><td>Vertex</td><td></td><td>Böceği hareketsiz hale getirin</td></tr><tr><td>Böcek pimi</td><td>ROBOZ</td><td>RS-6082-30</td><td>Boyut&nbsp; 00; 0,3 mm Çubuk çapı; 0,03 mm uç genişliği; 38 mm Uzunluk&nbsp; Kütikül</td></tr><tr><td>Cımbızlarında</td> elektrot kılavuz delikleri açın <td>DUMONT</td><td>RS-5015</td><td>Desen #5; .05 mm x .01 mm Uç Boyutu; 110 mm Uzunluk Diseksiyon ve implantasyon Makası</td></tr><tr><td></td><td>ROBOZ</td><td>RS-5620</td><td>Vannas Mikro Diseksiyon Yaylı Makas; Düz; 3 mm kesme kenarı; 0.1 mm Uç Genişliği; 3" Toplam Uzunluk&nbsp; Diseksiyon ve implantasyon</td></tr><tr><td>İçilebilir havya</td><td>DAIYO</td><td>DS241</td><td>Reflow balmumu</td></tr><tr><td>Ocak gözü&nbsp;</td><td>CORNING</td><td>PC-400D</td><td>Eriyen balmumu ve diş mumu</td></tr><tr><td>Floresan lamba</td><td>Philips</td><td>TL5 14W</td><td>30 panel (60 x 60 cm2) ile tüm uçuş alanını aydınlatın. Her panelde 3 lamba bulunur. 14 W, 549 mm x 17 mm&nbsp;</td></tr></tbody></table>

böcek-makine hibrid sistem: serbest uçan beetle uzaktan radyo kontrol (<em&gt; mercynorrhina torquata</em&gt;)

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

radyo özellikli dijital elektronik cihazların yükselişi de uçuş böcek davranışlarını incelemek için küçük kablosuz nöromüsküler kaydediciler ve uyarıcıların kullanımı teşvik etti. Bu teknoloji bu protokolü açıklanan yaşayan bir böcek platformu kullanarak bir böcek-makine hibrid sisteminin geliştirilmesini sağlar. Ayrıca, bu protokol ve sistem konfigürasyonu zincirlenmemiş böcek uçuş kaslarının fonksiyonunu değerlendirmek için ücretsiz bir uçuş deneysel prosedürler sunar. gösteri için, kontrol ve uçan böcek sol veya sağ dönüm elde etmek için üçüncü aksiller sclerite (3AX) kas hedef. Ince gümüş tel elektrot böceği her tarafta 3AX kası üzerine yerleştirildi. Bunlar kablosuz sırt çantası çıkışlarına bağlı idi (yani, bir nöromusküler elektrik uyarıcısı) böceği Fosilden üzerine monte edilmiş. kas (sol veya sağ) stimülasyon tarafını alternatif veya stimulatio değiştirilerek serbest uçuşta uyarıldıN frekansı. kas uyarılır ve giderek artan sıklıkta bir kademeli tepki sergiledi zaman böceği ipsilateral tarafa döndü. implantasyon süreci ve 3 boyutlu hareket yakalama kamera sistemi hacim kalibrasyonu, sırasıyla kas zarar ve işaretleyici izini kaybetmemek için dikkatli yürütülen gerekir. serbest uçuş ilgi uçuş kas fonksiyonlarını ortaya çıkarmak için yardımcı olur Bu yöntem, böcek uçuşu incelemek için son derece faydalıdır.

Elektrot yerleştirme işlemi Şekil 2&#39;de sunulmuştur ince gümüş tel elektrotlar kas (Şekil 2d - e) yumuşak manikür deldi küçük deliklerden böceği 3AX kasına implante edildi.. Bu yumuşak manikür metepisternum ön kısmını çıkardıktan sonra sadece basalar kas apodema üzerinde bulunan (Şekil 2d - c). Elektrotlar daha sonra balmumu (Şekil 2f) kullanılarak güvence altına alınmıştır. <p cl...

Bu protokol, bir böcek-makine hibrit sistemi oluşturma ve uçan bir böceğin dönme hareketini kontrol etmek için gerekli olan uçuş kaslarının kablosuz elektrik stimülasyonunu gerçekleştirme sürecini tanımlar.

Böcek-makine Hibrid Sistem: Serbest Uçan Beetle Uzaktan Radyo Kontrol (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

Bu video, serbestçe uçan bir böceğin uçuş kaslarına kablosuz elektriksel stimülasyon uygulamak için bir böcek-makine hibrit sisteminin kurulum sürecini açıklamaktadır. Bu yöntem, böcek araştırmaları alanındaki uçuş kaslarının uçuş sırasındaki işlevi gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, küçük bir uzaktan stimülatör kullanarak üç farklı böceğin uçuşu üzerinde özel uçuş kaslarını aktive etmenin etkisini inceleyebilmemizdir.Bu yöntem sayesinde, kınkanatlıların uçuş kaslarının işleyişine dair anlayışımız gelişmektedir. Bu yöntem ayrıca diğer böceklere veya bacak ya da anten gibi diğer kas gruplarına da uygulanabilir. Başlamak için, deneylere uygun olanları belirlemek amacıyla kınkanatlıların uçuş yeteneğini test edin.Bir böcek seçin ve geniş, kapalı bir oda içerisinde böceği nazikçe havaya fırlatın. Böceği yeniden yakalamak için odayı karartmanız yeterlidir; bu işlem böceğin uçmayı bırakmasını sağlayacaktır. Eğer böcek, birbirini takip eden beş denemenin tamamında 10 saniyeden fazla uçarsa, deneyde kullanılabilir.Öncelikle, böceği bir karbondioksit haznesi kullanarak anesteziye tabi tutun. Bir dakika boyunca orada bekletin. Ardından, bir mik

insect-machine-hybrid-system-remote-radio-control-freely-flying

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Manduca sexta'nın erken metamorfik evrelerinde elektrot implante etmek için yeni bir cerrahi prosedür sunuyoruz. Bu teknik, uçuş nörofizyoloji dinamiklerini incelemek için nöromüsküler doku ile mekanik olarak stabil ve elektriksel olarak güvenilir bir eşleşmeye izin verir. Ayrıca, böcek yalpalama ile ilgili bağlı çalışmalar için yeni bir manyetik kaldırma platformu sunuyoruz.

Böcek Uçuş Behavior Monitoring için erken Metamorfik Yerleştirme Teknoloji

Biz otomatik olarak ve doğru tespit saymak ve onların uçan sesi göre böcekler uçan sınıflandırmak ucuz, noninvazif sözde-akustik optik sensörler kullanan bir sistem önerdi.

Ucuz Sensörler ile Böcek Tespit ve Sınıflandırma Uçan

Böceklerde kaçış bir dizi faktörden etkilenir ve dağılma eğilimi, böcek ekolojisi ve biyolojik kontrol stratejilerinin anlaşılmasında önemli bir değişkendir. Böceklerde bağlı uçuş parametrelerini ölçmek için basit, nispeten ucuz ve esnek bir uçuş değirmeninin yapımını ve kullanımını açıklıyoruz.

Böcekler Tethered Flight Araştırmaları Basit Uçuş Mill

Bir koku kaynağı yerelleştirilmesine yeteneği böcek hayatta kalmak için gerekli olan ve yapay koku izleme için geçerli olması bekleniyor. Böcek kontrollü robot gerçek bir silkmoth tarafından tahrik ve bir robot platform üzerinden böceklerin koku izleme yeteneği değerlendirmek için bize sağlar edilir.

Böcek kontrollü Robot: Bir Mobil Robot Platformu bir Böcek Koku izleme Yeteneği değerlendirin

Burada, laboratuarda bir ara-germ böceği, Dermestes maculatus (D. maculatus) yetiştirme için protokolleri sunuyoruz. Biz de bu türün gen fonksiyonunu incelemek için embriyonik fenotipleri analiz etmek için embriyonik ve ebeveyn RNAi için protokolleri ve yöntemleri paylaşır.

Yetiştirme ve Gizle böcek RNA aracılı gen demonte çift sarmallı, Dermestes maculatus

Biz küçük ve düşük maliyetli uçuş değirmen geliştirilip, yaygın olarak bulunan öğelerle inşa ve kolayca deneme kullanılan. Bu cihaz kullanarak, bir ambrosia böceği, Platypus quercivorusuçuş yeteneğini şiddetindeydi.

Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), ucuz, küçük ve kolayca inşa uçuş Mill kullanarak uçuş yeteneği ölçme

Ölçüm böcek ortaya çıkması kalıplarının duyarlık gerektirir. Sadece yarı otomatik ve örnek boyutu sınırlıdır varolan sistemlerdir. Biz bu konularda mikrodenetleyiciler tam olarak ortaya çıkan böcekler çok sayıda ortaya çıkması zamanı ölçmek için kullanılan bir sistemin tasarlayarak ele.

Böcek ortaya çıkışı desenler tespiti için hassas ve özerk bir sistem

Uçuş değirmenleri yaş, cinsiyet, miyetat durumu, sıcaklık veya diğer çeşitli faktörlerin birböceğinuçuş davranışını nasıl etkileyebileceğini karşılaştırmak için önemli araçlardır. Burada farklı tedaviler altında batı mısır kökü solucanı uçuş eğilimi ve performansını ölçmek ve tether protokolleri açıklar.

Batı Mısır Rootworm, Diabrotica virgifera (LeConte) Uçuş Eğilimi ve Performansını Ölçmek için Flight Mills kullanma

Genom düzenlemeden sonra mutant suşları oluşturmak ve sürdürmek için yumurtaların yetiştirilmesi, mikroenjeksiyonu ve ateş aşındırıcı Thermobia domestica'nın verimli çiftleşmesi için ayrıntılı bir protokol sunuyoruz.

Firebrat Thermobia domestica'da Genom Düzenleme için Yumurta Mikroenjeksiyon ve Verimli Çiftleşme

Bu protokol, daha esnek bir uçuş değirmeni tasarımı oluşturmak için makerspace'lerde bulunan üç boyutlu (3D) yazıcıları ve lazer kesicileri kullanır. Araştırmacılar bu teknolojiyi kullanarak maliyetleri azaltabilir, tasarım esnekliğini artırabilir ve bağlı böcek uçuş çalışmaları için uçuş değirmenlerini inşa ederken tekrarlanabilir işler üretebilirler.

Bağlı Böcek Uçuşunun Çalışması İçin Gelişmiş Bir Uçuş Değirmeni İnşa Etmek

Bu çalışma, silkmoth antenlerine dayanan biyo-hibrit koku tespit eden bir drone için deneysel protokoller sönmektedir. Spiral-surge algoritması kullanılarak koku kaynağı lokalizasyonu için tasarlanmış bir biyo-hibrid drone'un yapısına ek olarak, silkmoth antenli deneysel bir elektroantennogram cihazının çalışması sunulmaktadır.

Koku Kaynağı Lokalizasyonu için Silkmoth Anteni Kullanan Elektroantenografi Tabanlı Biyo-hibrid Koku Tespit Drone

Keşfedin böcek-makine hibrid sistem kurulumunu ve Mercynorrhina torquata uçuş kaslarının kablosuz elektriksel stimülasyonunu. Bu yöntem böcek fizyolojisi ve uçuş biyomekaniği araştırmalarında yeni bilgiler sunar.

Böcek-makine Hibrid Sistem: Serbest Uçan Beetle Uzaktan Radyo Kontrol (

Daha fazla video keşfet