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 ।
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 ।
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.
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 ।
The authors have nothing to disclose.
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 ।
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 |