Method Article

산호 성장 및 모니터링을 위한 통합 마이크로 장치 시스템

DOI:

10.3791/65651

⸱

July 21st, 2023

 ,  ,  , 
1State Key Laboratory of Digital Medical Engineering, School of Biological Science & Medical Engineering, Southeast University, 2Key Laboratory of Tropical Marine Bio-resources and Ecology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Applied Marine Biology, South China Sea Institute of Oceanology, University of Chinese Academy of Sciences

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 바다 산호의 장기 재배 및 모니터링에 적용할 수 있는 모듈식 제어 가능한 마이크로 장치 시스템의 개발을 설명합니다.

Abstract

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산호는 해양 및 해안 생태계의 기본 유기체입니다. 최근 산호 보호 연구가 고도화됨에 따라 산호 배양 환경의 정밀한 제어는 산호 보전 및 연구에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 여기에서 우리는 정확하고 프로그래밍 가능한 온도 제어, 멸균 초기 환경, 장기적으로 안정적인 수질, 조정 가능한 용존 산소 농도 및 산호를 위한 맞춤형 광 스펙트럼을 제공할 수 있는 다기능 플랫폼으로 반폐쇄형 산호 배양 마이크로 장치 시스템을 개발했습니다. 모듈식 설계로 인해 산호 배양 시스템은 원하는 새 모듈을 설치하거나 기존 모듈을 제거하여 업그레이드하거나 수정할 수 있습니다. 현재, 적절한 조건과 적절한 시스템 유지 관리가 이루어지면, 표본 산호는 건강한 상태에서 최소 30일 동안 생존할 수 있습니다. 또한, 제어 가능하고 멸균 가능한 초기 환경으로 인해 이 산호 배양 시스템은 산호와 관련 미생물 간의 공생 관계에 대한 연구를 지원할 수 있습니다. 따라서 이 마이크로 디바이스 시스템은 비교적 정량적인 방식으로 바다 산호를 모니터링하고 조사하는 데 적용될 수 있습니다.

Introduction

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산호초 생태계의 악화는 지난 70년 동안 전 세계적으로 발생해 왔습니다. 중앙아메리카1, 동남아시아2,3,4,5,6, 호주7,8, 동아프리카9 전역의 모든 주요 산호 지역을 고려하면, 전 세계 산호초의 면적은 1950년대 이후 절반으로 줄었다10. 이러한 산호초의 대량 손실은 생태학적, 경제적 문제를 초래했습니다. 예를 들어, 8년 동안 모든 종류의 산호에 의존하는 물고기의 존재/부재 및 풍부도를 추적함으로써, 연구자들은 산호 감소가 파푸아뉴기니의 물고기 생물 다양성과 풍부도의 상당한 감소를 직접적으로 초래했다고 결론지었다11. 이 결과는 산호 감소가 산호초에 기반을 둔 생물 시스템을 훼손할 ....

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Protocol

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본 연구에 사용된 산호는 우리 연구실에서 배양된 Seriatopora caliendrum입니다. 모든 산호는 중국과학원 남중국해 해양학 연구소에서 친절하게 제공했습니다.

1. 검사 및 시동

알림: 시스템을 조립하기 전에 각 모듈의 기밀성 및 기능 테스트를 개별적으로 수행해야 합니다. 모듈의 기밀성을 테스트하려면 탈이온수를 사용해야 합니다. 모든 모듈 구성 요소의 상업적 세부 사항은 재료 표에 나와 있습니다.

  1. 모듈 간 연결의 기밀성 테스트
    1. 모든 모듈과 펌프를 연결하고(그림 1) 물이 시스템 위로 최소 30분 동안 원형으로 흐르도록 합니다.
    2. 가능한 누출 문제가 있는지 모든 이음새를 확인하십시오. 접착 이음새에 누출이 발생하면 외부에서 접착 접착제를 바르십시오. 연결 이음새에 누출이 발생하면 연결을 다시 조이고 밀봉 개스킷을 교체해야 하는지 확인하십시오.
  2. 로드
    1. 기밀 테스트 후 내부의 물을 비우고 말리십시오.
    2. 적절한 내용을 로드합니다.
      참고: 예를....

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Results

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온도 제어 정확도
시스템 온도는 일반적으로 산호 종에 따라 23-28 °C로 설정됩니다. 그러나 가장 중요한 요인 중 하나인 온도 변화는 산호 생존에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 온도 제어 정확도는 산호 배양 시스템에 결정적인 요소입니다. 9 °C에서 32 °C의 온도 범위를 가진 온도 센서와 독립적인 데이터 수집기를 사용하여 산호 배양 모듈의 온도 제어 정확도를 테스트할 수 있습니다. 시스템 해수 온도를 24°C로 설정하고 해수와 실내 온도를 동시에 측정했습니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 빨간색 곡선은 측정된 실내 온도 변동을 나타내고 검은색 곡선은 산호 배양 모듈에서 측정된 해수 온도 변동을 나타냅니다. 14시간 동안 측정된 평균 온도는 23.8°C이고 표준 편차는 0.1°C였습니다. 시스템 해수 온도 제어는 비교적 정확했습니다.

산호 양식 결과.......

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Discussion

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이 산호 배양 시스템은 산호가 이식되고 생존할 수 있도록 비교적 자연적이거나 맞춤화된 미세환경을 시뮬레이션하고 제공하도록 설계되었습니다. 한편, 자체 개발 장비로서 이 시스템은 신뢰할 수 있고 사용자 친화적이며 안전해야 합니다. 예를 들어, 온도 제어 측면에서 해수 온도는 일상적인 환경 상황에 따라 적절하게 제어되어야 합니다. 이 시스템은 1개월 동안 산호를 배양하여 테스트하여 시스템의 신뢰성을 확인했습니다.

일반 수조 또는 수족관26과 비교하여 산호 배양 실험에 따라 첨가제 공식, 교환수 계획, 순환 속도(펌프 전력 또는 전압), 조명 강도, 공기 펌프 켜기 및 끄기 시간 비율 및 조명 시간을 포함한 배양 매개변수/조건을 설정한 후 일일 서비스 및 작동 시간은 10분 미만입니다. 또한 이 기간 동안 누전, 단락, 과부하 또는 기타 사고가 발생하지 않아 시스템의 사용자 친화성과 안전성을 입증했습니다.

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Disclosures

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저자는 경쟁적인 재정적 이익이 없음을 선언합니다.

Acknowledgements

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이 연구는 중국 기초 연구를 위한 국가 핵심 개발 프로그램(2021YFC3100502)의 지원을 받았습니다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
12V DC 전원 공급 장치Delixi Electric Co., Ltd.CDKU-S150W12V12.5A
3% 과산화수소 용액Shandong ANNJET High tech Disinfection Technology Co., LtdNULL
NULL 75% 에탄올 용액Shandong ANNJET High tech Disinfection Technology Co., LtdNULL
NULL 에어 펌프Chongyoujia Supply Chain Management Co., Ltd.NHY-001NULL
공기 살균 필터Beijing Capsid Filter Equipment Co., LtdS593CSFTR-0.2H83SH83SN8-ANULL
카메라SONYΑ 7r4-ILCE-76M4ANULL
산호 영양 솔루션Red Sea Aquatics Co., Ltd.22101Coral nutrition
산호 프로 솔트 (바다 소금)Red Sea Aquatics Co., Ltd.R11231NULL
사이클 타이머Leqing Shangjin Instrument Equipment Co., Ltd.CN102A220V 버전
이중 폐쇄 퀵 커넥터JOSOT Co., LtdNL4-2103TNULL
플로우 스루 UV 램프Zhongshan Xinsheng Electronic technology Co., Ltd.211NULL
4채널 변압기Dongguan Shanggushidai Electronic Technology Co., LtdLM2596NULL
매크로 렌즈SONYFE 90mm F2.8 매크로 G OSS
NULL 마이크로바이옴 소스 솔루션Guangzhou BIOZYM Microbial Technology Co., Ltd.303NULL
미니 사진 스튜디오Shaoxing Shangyu 사진 장비 공장CM-45NULL
PID 온도 컨트롤러Guangdong Dongqi  공급자:Electric Co., Ltd.TE9-SC18WSSR 버전
펌프(물용)Zhongxiang Pump Co., Ltd.ZX43DSeaswater 버전
순수 기계Kemflo ( Nanjing) 환경 기술 Co, ltdkemflo A600NULL
솔리드 스테이트 릴레이Delixi Electric Co., Ltd.DD25ANULL
표면 활성제Guangzhou Liby Group Co., Ltd.Libai 세제NULL
3채널 타이머Leqing Changhong Intelligent Technology Co., Ltd.CHE325-3220V 버전
물 살균 필터베이징 캡시드 필터 설비 유한 공사S593CSFTR-0.2H83SH83SN8-LNULL

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gardner, T. A., Côté, I. M., Gill, J. A., Grant, A., Watkinson, A. R. Long-term region-wide declines in Caribbean corals. Science. 301 (5635), 958-960 (2003).
  2. Kennedy, E. V., et al. ....

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