Summary

En presis og autonomt System for deteksjon av insekt fremveksten mønstre

Published: January 09, 2019
doi:

Summary

Måling av insekt fremveksten mønstre krever presisjon. Eksisterende systemer er bare semi-automatisert og eksempelskjemaer størrelse er begrenset. Vi adressert disse problemene ved å utforme et system med mikrokontrollere å presist måle tid fremveksten av mange nye insekter.

Abstract

Eksisterende systemer å måle insekt fremveksten mønstre har begrensninger; de er bare delvis automatisert og begrenset i antall nye insekter de kan oppdage. For å få eksakte målinger av insekt fremveksten, er det nødvendig å være semi-automatisert og kjøpedyktig mål stort antall nye insekter. Disse spørsmålene adressert vi designe og bygge et system som er automatisert og kan måle fremveksten av opptil 1200 insekter. Vi endret eksisterende “faller-ball” systemet benytter Arduino microcontrollers å automatisere datainnsamling og utvide utvalgsstørrelsen gjennom flere datakanalene. Flere datakanalene at brukeren skal kunne ikke bare øke deres utvalgsstørrelsen, men også gir mulighet for flere behandlinger kjøres samtidig i ett enkelt eksperiment. Videre har vi opprettet en R-skript for å automatisk visualisere data som en boble tomten, mens også beregne medianen dato og klokkeslett for fremveksten. Dagens system ble utviklet med 3D-utskrift slik at brukeren kan endre systemet justeres for ulike arter av insekter. Målet med denne protokollen er å undersøke viktige spørsmål i chronobiology og stress fysiologi, bruker denne presise og automatisert system for å måle insekt fremveksten mønstre.

Introduction

Nøyaktig måle tidspunktet for bakkesendt insekt fremveksten i eksperimentell innstillinger er vanskelige og krever noen grad av automatisering. Flere mekanismer har utviklet tidligere omfatter enten en “faller-ball” prinsippet, fallende baller og sensorer, eller en “bang-box” bruke en trakt-type system1,2,3. Det er to begrensninger med eksisterende design: 1) datainnsamling er bare delvis automatisert og 2) prøve størrelse eller antall emergent insekter som kan gjenkjennes er begrenset. Disse problemene redusere presisjonen for datainnsamlingen, som er viktig å studere timing av eclosion og/eller fremveksten mønstre. Vi adressert disse problemene ved å utforme et system som er automatisert og ikke begrenset av utvalgsstørrelsen, gjør det mulig å bedre bilde fremveksten rytmer svar på miljømessige signaler.

Vårt system er en forbedring faller-ball prinsippet, den nyeste versjonen som brukes infrarøde sensorer til å oppdage insekt fremveksten i seks minutters trinn2. Systemet vårt fortsatt bruker infrarøde sensorer, men inkluderer også en Arduino mikrokontroller for å registrere dato og klokkeslett fremveksten Event til nærmeste sekund. Data lagres automatisk til et secure digital (SD)-kort, som kan eksporteres som en kommadelt fil for analyse. Analysen er automatisert ved hjelp av en egendefinert R script som vil diagrammet dataene som en boble plott og identifisere median tid og dag fremveksten.

Flere kanaler gir brukeren mer fleksibilitet i datainnsamling. For eksempel våre flere kanal design ikke bare reduserer virkningen av en “tett” sensor, men også kan brukes til å øke utvalgsstørrelsen. Videre lar flere kanaler brukeren angi behandlinger på bestemte kanaler slik at de kan kjøre samtidig i et eksperiment. Bruke alle seks kanaler gir ca 1200 nye bier skal registreres i ett enkelt eksperiment. Vi vet, dette er den største utvalgsstørrelsen av gjeldende system måling insekt fremveksten og har tillatt oss å observere fine skala fremveksten mønstre svar på miljømessige signaler. Til slutt, vårt system har det faktum at fleste av delene er 3D trykt. Dette skaper nøyaktig størrelse komponenter, som reduserer sannsynligheten for feil som forekommer (for eksempel detektor tilstopping) under operasjoner. Det gjør det også mulig for tilpasning for andre forskning systemer.

Målet med denne protokollen er til skikk bygger en presis og automatisert system for å måle insekt fremveksten, å undersøke spørsmål i chronobiology og stress fysiologi. Dette systemet har vært, og vil fortsette å være kritisk undersøker ubesvarte spørsmål knyttet til insekt fremveksten mønstre svar på miljømessige signaler. Her beskriver vi sin samling og bruk fremveksten deteksjon av alfalfa leaf-skjæring bee, Megachile rotundata i lab-basert eksperimentelle innstillinger. Systemet er automatisert ved hjelp av en programmerbar microcontroller og tilpasses ved hjelp av 3D trykte deler. Trykte racks hold i stedet rør som inneholder bee reir cellene etter en metall BB. På fremveksten, er metall BB frigjort fra rack, passerer gjennom en infrarød sensor registrerer datoen og tidspunktet for fremveksten SD-kort. Gjeldende utforming er optimalisert for M. rotundata, men med mindre justeringer kan tilpasses for andre arter av insekter.

Protocol

1. system konstruksjon Hjelp av PLA filament, skrive ut følgende antall deler for hver kanal som ble konstruert: 1 samler manifold (collector_manifold.stl), 1 ende (end_cap.stl), 6 plattformen støtter (platform_support.stl), 4 rør rack base plater (base_plate.stl) og 4 rør rack ansikt plater (face_plate.stl). Kontroller at skriveren sengen er stor nok til å skrive ut et element før utskrift. Alle *.stl filer er tilgjengelige i flere data. Med 3 plattformen støtter og et 33 x 30 cm stykke papp plast, bruke varmt lim for å montere 2 rør rack plattformer per kanal som ble konstruert, som vist i figur 2. Korrugert plast kan være scoret på én side i hvert hjørne slik at bøying. Installere elektronikk i samler manifold. Lodde en 120 Ω motstand til anoden (lengre beinet) både infrarød emitter og infrarød detektoren og en ~ 5 cm lengde på 22 GA ledningen til både katode. Bruke forskjellige farger av ledninger for å unngå forvirring i senere trinn. Nøye inn detektoren en socket samler manifold (markert med blått i Figur 3) og emitter til den andre kontakten (uthevet i rødt). Begge komponentene bør passe perfekt. Feed detector ledningene gjennom kabler kanalen (merket med gult i Figur 3) og trekke alle fire kabler gjennom tilgang hullet (uthevet i grønt). Sørg ikke bare ledninger er rørende, bruke varmt lim for å sikre dem på plass. Loddetinn alle fire ledninger til en RJ45 (Ethernet) jack, bruker den bakerste raden på pinnene. Begge anoder bør bli loddet til venstre pin og katoden av emitter til høyre pinnen katoden av detektor enten av center pinnene (Figur 4). Sikre RJ45 jack over samler mange tilgang hull (markert med grønt i Figur 3) med varmt lim, sikrer ikke bare ledninger er rørende inne manifold. Konstruere fallende ballen samler (1 per kanal som ble konstruert) som vist i figur 5 Med en kablet samler manifold, én ende og en 24 x 30 cm delen av corrugated plastikk, bruke varmt lim for å koble bunnen av enheten (rød, grønn og lys grå komponenter i figur 5). Bruk en 8 x 27 cm delen av corrugated plastikk legge en fallende ballen rampe til samleren (mørk grå komponent i figur 5). Enden cap og samler mange design inkluderer hyller for å sikre riktig plassering. Sjekk for en myk overgang fra rampen til samleren å unngå papirstopp under bruk. Konstruere den sentrale prosessoren for systemet (som beskrevet i figur 6). Skrive ut en egendefinert trykt kretskort for systemet konstruksjon. Alle filer som er nødvendige for PCB board utskrift er tilgjengelig i supplerende data. Loddetinn kvinnelige overskrifter på gjennom-hullene merket for følgende installasjoner: Arduino Nano, temp, klokke, SD modul og flytende krystall skjerm (LCD) skjermen (umerket 2 x 5 gjennom hull område i øvre venstre hjørne av PCB board). Feste i og loddetinn seks RJ45-kontakter langs nedre kant av PCB board. Loddetinn seks 470 k ohm pulldown motstander til webområdene gjennom hull ligger rett ovenfor RJ45-kontakter. Installere Arduino Nano, DHT temperatur og luftfuktighet sensor, klokken og SD-modulen på PCB ombord. DHT-temperatur og fuktighet sensoren bør testes før bruk i eksperimenter for å sikre nøyaktighet. Koble en 10-kontakten bånd wire til LCD skjermen kontakten på PCB ombord. Lodding den andre enden av båndet ledningen til LCD-skjermen slik at skjermen pinnene tilsvarer Arduino pinner, som nevnt i Figur 4. Ytterligere detaljer om LCD ledninger er tilgjengelig på https://Learn.adafruit.com/character-lcds/wiring-a-character-lcd. Systemprogrammering Dataoverføre og installere den nyeste versjonen av Arduino IDE for riktige operativsystemet fra www.arduino.cc. Ved første gangs bruk, kan du installere Arduino biblioteker for sanntidsklokke (github.com/adafruit/RTClib) og temperatur/fuktighet sensoren (github.com/adafruit/DHT-sensor-library). Stille klokken til den lokal tid ved hjelp av skriptet ds1307 med biblioteket. Last opp systemet Arduino skript, tilgjengelig i supplerende data. 2. system bruk Montere systemet som vist i figur 7. For hver kanal som brukes, bør en fallende-ball samler (samlet i trinn 1.4) være flanked på hver side av et rack plattform (samlet i trinn 5.1). Bruk pakketape å holde sammen deler og opprette en jevn avrundet kant på rack plattform. Konfigurere ubrukte kanaler for å unngå falske positive signaler. Siden systemet er avhengig av et svakt signal å oppdage en hendelse (infrarød detektoren ikke mottar et signal fra infrarød emitter), må ubrukte kanaler være konfigurert riktig for å unngå falske positive signaler. Dette kan oppnås ved to måter. Deaktiver ubrukte kanaler i programvaren ved å kommentere ut løkkene tilsvarer ubrukte kanalene. I Arduino IDE, dette kan oppnås ved å legge til “/ *” før de unødvendige looper og “* /” ved utgangen deres. Deaktiver ubrukte kanaler gjennom en enkel maskinvare overnatting. Bare loddetinn sammen ledninger #6 og #8 (vanligvis solid brun og solid grønne ledninger for kommersielt tilgjengelig cat 6 kabel) og sett inn tom RJ45 kontakten på den sentrale prosessoren. Last og sted tube stativer umiddelbart før du kjører et eksperiment. Kontroller at alle hull inneholder en 0,5 mL microcentrifuge tube med cap fjernet og at rørene passe perfekt. Fyll hver rør med en insect Foreldreomsorg og yngelens celle, pupal saken eller kokong, en airsoft pellets og endelig en metall BB. Kontroller at den flate kant siden (cap) av Foreldreomsorg og yngelens cellen vender mot airsoft pellets og metall BB. Påføre tube rack frontplaten, forhold til avrundet kant mot bunnen av stativet, bruker ¼ tomme nylon skruene. Sted tube stativer på rack plattform, med åpningen vendt mot fallende-ball kollektoren. Stativer bør plasseres helt i utkanten av plattformen slik at en metall BB kan falle fritt i kollektoren uten å sprette mot en annen del av strukturen (figur 7). Når du plasserer stativet, start med åpningen vendt oppover og deretter forsiktig roteres på plass for å sikre metall BBs er ikke gitt. Stativer er utformet slik at rørene vil skråstille litt bakover når riktig plassert, redusere sjansen for lekkasje av metall BBs. Sett inn kortet SD-kort, og start den sentrale prosessoren ved å koble en mikro-USB-kontakt til Arduino, og den andre enden til alle aktuelle USB-adapter. LCD-skjermen viser tallene en gjennom seks når du er klar. Slipp en enkelt metall BB i ballen samleren av hver kanal og se for tilsvarende telling vises på skjermen og riktig tid å vise nederst på skjermen. Hvis riktig tid ikke vises, kan du gjenta trinn 1.6.3 og 1.6.4 å tilbakestille klokken. Hvis testen metall BB ikke registreres, blokkeres kollektoren. Sjekk visuelt for blokkering og starte systemet. Hvis en kanal “teller” opp en hendelse hvert sekund, angir dette at kanalen ikke er riktig koblet. Kontroller alle tilkoblinger og start systemet. 3. eksperimentere slutten og dataanalyse Etter fremveksten er avsluttet (se resultater og tall 8 og 9 for eksempler på tidsskalaen), slå apparatet ved å koble fra Arduino. Stativer kan demonteres og renset for gjenbruk. Under eksperimentet er dataene lagret på SD-kortet i en kommadelt fil (CSV) tilgjengelig av programmeringsspråket R. Bruke SD-kortet til å overføre data til datamaskinen, og RStudio for auto-generering boble tomter av dataene. Både event og temperatur data lagres i den samme filen for dataintegritet. Derfor må noen behandling fullføres før analyse. Importere filen komma avgrenset til et regnearkprogram. Kolonner I og J er dato og klokkeslett for fremveksten for bier; gjøre dem kolonne A og B ved å klippe og lime kolonner AE inn andre regneark, og lagre som en egen fil, dette er temperaturdata. Tittelen kolonne med, “Dato” og kolonne B “Tid” og Sorter dataene etter kolonne og deretter ved B. Lagre som en CSV-fil. filen. Dataoverføre og installere den nyeste versjonen av RStudio https://www.r-project.org/. Hjelp med å bruke RStudio for opplasting og analysere data kan bli funnet her på https://cran.r-project.org/doc/manuals/r-release/R-intro.html. Bruke R skript tilgjengelig i supplerende data, laste opp dataene i RStudio. Endre målet arbeider i R skriptet å matche hvor excel *. CSV-filen ligger. Kjør skriptet og merk datafilen til å analysere. Skriv inn “plott” inn i R-konsollen. Boble handlingen vil bli plassert i arbeider målet kalt “High-res;” gi denne filen lagre som en høyoppløselig tiff (300 ppt)-fil.

Representative Results

Fremveksten av M. rotundata er asynkron uten eksponering for en miljømessig stikkordet, med fremveksten forekommende jevnt gjennom dag4. Men når de utsettes for en firkant-bølge thermoperiod (4° C thermoperiod), blir fremveksten synkron til thermophase4,5. Dette resultatet er lik andre studier hvor insekter har blitt funnet for å bruke thermoperiod signaler for å regulere fremveksten, inkludert kjøtt fly Sarcophaga crassipalpis6, løk fly Delia atiqua7 og boll weevil Anthonomus grandis grandis8. En studie har vist at stress under utviklingen påvirker synkronisering av voksen fremveksten i S. crassipaplpis9. Her presenterer vi resultatene fra M. rotundata som var utsatt for en stress under utvikling, å teste hypotesen at denne behandlingen forårsaker desynchronization av voksen fremveksten. Vellykket kjøre Brukeren bør se LCD-skjermen før du åpner inkubator å sikre at insekter ikke lenger dukker. Når eksperimentet er fullført, SD-kortet er fjernet, og dataene kan eksporteres til RStudio som en kommadelt fil til visualiseres som en boble tomten, som beskrevet tidligere. Figur 8 viser bee fremveksten under en 4 ° C thermoperiod etter eksponering for en kald stress under utvikling. Rød trådkorset angi median fremveksten og filnavnet er tittelen. R skriptet skal brukes til å visualisere data, men bør ikke være den eneste analysen. Analysere fremveksten svar på en miljømessig cue, kan dataene bli analysert for rhythmicity (se analyse). Komplikasjoner Når en sensor er tett med metall BBs, telles mangel på et signal gjentatte ganger, gir opphav til flere falske datapunkter. Figur 9 demonstrerer den samme datasettet presentert i Figur 8, men med en av seks kanalene tett med BBs, derfor skape store boblen i diagrammet. I tilfelle en tett sensor, kan data fra denne kanalen lett fjernes fra analyse. Omfatter flere kanaler i et eksperiment er gunstig i minimere virkningen av en tett sensor. Analyse Analysere data for tilstedeværelse av synkronisering kan gjøres ved å beregne “parameter R,” en skalar statistikk som identifiserer hvis fremveksten er rytmisk eller arrhythmic10,11,12. Dette gjøres ved å beregne flest nye voksne i et 8-timers vinduet dele dette nummeret antall voksne nye utenfor vinduet 8-timers multiplisere med 100. Alle personer som fremkom skal samordnes for å beregne hvor mange nye voksne for hver time av dagen. Teoretisk området R-parameteren er 0 (alle fremveksten skjer innenfor porten) til 200 (fremveksten er distribuert jevnt hele dagen)10. R verdier < 60 anses rytmisk fremveksten, 60 < R 90 er arrhythmic. R-verdier > 150 angi uniform fordeling av fremveksten10. Figur 8 viser at fremveksten er rytmisk med parameteren R = 20.21 < 60. På grunn av at denne typen data er fordelt rundt en gjentatt 24-timers klokke, må sirkulære statistikk brukes for en mer robust analyse (beskrevet i detalj i Bennett et al., 20185). Dette kan gjøres via sirkulær statistikk pakker tilgjengelig for RStudio (pakke “sirkulær”-CRAN. R-Project.org). Figur 1: additiv produsert komponenter. Bruker PLA filament, 3D ut nødvendige deler for systemet. For hver kanal som ble konstruert, deler som trengs er 1 samler manifold (grønn), 1 ende (rød), 6-plattformen støtter (oransje), 4 rør rack base (lilla), og 4 rør rack ansikt plater (gul). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 2: Tube rack plattform montering. Bruke varmt lim for å montere to tube rack plattformer per kanal som ble konstruert. Bruk tre plattform støtter (vist i oransje) med en del av corrugated plastikk (vises i grått). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 3: samler mange x-ray. Sett inn en infrarød detektor i en socket collector (vist i blått) og emitter til den andre kontakten (vises i rødt). Feed detector ledningene gjennom kabler kanalen (vist i gult) og trekke alle fire kabler gjennom tilgang hullet (uthevet i grønt). Sørg ikke bare ledninger er rørende, bruke varmt lim for å sikre dem på plass. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 4: kontakt ledninger. Koblingsskjemaet for RJ45 jack før påføring til samler manifolden, sett fra bunnen av jack og ledninger tabellen for å koble LCD-skjermen til den sentrale prosessoren. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 5: Ball samler montering. Ene enden cap (vises i rødt), en solfanger manifold (vist i grønt) og en 24 x 30 cm stykke papp plast (vises med lys grå) samle skallet av ballen samler forsamlingen. Bruk en 8 x 27 cm stykke papp plast (vist i mørk grå) å legge en rampe. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 6: sentral prosessor PCB board. PCB styret for sentrale prosessoren består av en botnlaget (avbildet i grønt), en øverste laget (avbildet i rødt) og et silkscreen lag (avbildet i blått). Lodding kvinnelige overskrifter tatt direktespørringer hull, unntatt de RJ45-kontakter (nederst) og rullegardinmenyen motstander (direkte over RJ45 pads). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 7: sluttmontering. Når du er i bruk, skal apparatet samles en tube rack plattform på hver side av hver ball samler brukes. Rør stativ med vedlagte frontplater skal plasseres slik at de er helt i enden av røret Rack plattform, redusere muligheten for fallende BBs sprette av apparatet. Fotavtrykk av sammensatte apparater er ca 25 cm x 35 cm, med en høyde på 20 cm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 8: fremstilling av en typisk eksperimentelle kjøre etter behandling i R. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. Figur 9: fremstilling av et eksperiment som led av en tett-detektor, som vist av relativt store boblen på dag 4. Tette kanalen kan fjernes fra analysen, og dermed bevare de gjenværende datapunktene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Vi presenterer en protokoll for samling og bruk av et system som tillater for nøyaktig måling av tidspunktet av insekt fremveksten. Dette systemet løser to problemer, som begrenset forrige design: delvis automatisering og begrenset utvalgsstørrelsen. Vi har løst disse problemene ved å automatisere datainnsamling med mikrokontrollere, som også mulig for oss å øke utvalgsstørrelsen ved hjelp av flere kanaler. Gjeldende utforming inneholder seks kanaler som kan holde totalt 1200 bier. Flere kanaler kan legges til eller trekkes fra hvis nødvendig, slik at ikke bare for økt utvalgsstørrelsen, men også for samtidig undersøker virkningene av flere behandlinger. Avgjørende skritt, modifikasjoner, begrensninger og framtidige applikasjoner er omtalt nedenfor.

Den eneste delen av systemet som ikke er automatisert lastes stativer med Foreldreomsorg og yngelens celler, metall BBs og airsoft pellets i begynnelsen av eksperimentet. Selv om stativer er utformet slik at de lener seg må tilbake litt for å hindre at metall BBs faller når stativer er stående oppreist, omsorg tas når du plasserer stativer å hindre utilsiktet utslipp av metall BBs. Kontroller også stativer er jevnt med kanten av sokkelen, så faller banen av metall BB enkeltarket rullebanen. Endelig blad rusk tørkes klart fra rullebanen, og understellet holder metall BBs fra forrige eksperimenter bør være ryddet for å hindre blokkering av sensoren. Dataene registreres automatisk SD-kort som en CSV-fil, og skriptet er skrevet slik at Arduino ikke vil kjøre med mindre et SD-kort finnes. Datafilen er manuelt importeres til RStudio og visualisert ved hjelp av nevnte R skriptet. Dette skriptet vil automatisk graf dataene som en boble plott og identifisere median tid og dag fremveksten. Arduino skriptet er skrevet tilføye Hendelsesdata til slutten av filen, som hindrer tap av data i tilfelle strømbrudd. Men betyr dette også at når data hentes inn fra SD-kortet, alle filer skal fjernes før neste eksperimentet.

Endringer i SketchUp-filer kan gjøres å justere størrelsen på stativer for insekter i forskjellige størrelser, med ulike størrelser rør brukes i endret stativer. Videre er størrelsen på airsoft pellets viktig fordi den hindrer at insekt forlate røret, og pelleter av forskjellige størrelser kan være nødvendig også. En rekke endringer kan gjøres til skriptet R å endre utseendet på boble tomter og andre grafiske parametere.

Vi redusert risiko for falske positive ved å skrive en debounce kode som deaktiverer noen gitt kanal for ett sekund etter en metall BB er oppdaget og dermed hindre en enkelt metall BB fra å bli regnet flere datapunkter. Selv om dette oppretter muligheten for et datapunkt savnet hvis mange bier dukke opp på en gang, men det faktum at kanalene er uavhengige reduserer risikoen. En annen begrensning av dagens system er at individuelle datapunkter er ikke discernable, dvs. en fallende metall BB kan ikke spores tilbake til en bestemt person. Videre dagens system måler fremveksten men ikke eclosion rytmer i M. rotundata, men ville måle eclosion rytmer i arter der fremveksten og eclosion er synonymt. Til slutt, gjeldende utforming er ikke værbestandig, begrense bruken til kontrollerte miljøer.

Fremtidige programmer omfatter å undersøke effekten av andre abiotiske og biotiske miljømessige signaler for timing fremveksten av M. rotundata. Videre fordi insekter okkupere ulike miljøer, varierer relevante miljømessige signaler mellom artene. Innlemmelse av flere insekt arter er derfor viktig å undersøke hvordan circadian systemer utviklet seg over taxa. Lite er kjent om hvordan utviklingsmessige forhold påvirker tidspunktet for adult fremveksten; Derfor kan systemet brukes å dechiffrere effekten av behandlinger på fremveksten. Videre kombinasjoner av miljømessige signaler kan påvirke insekt svar, dermed senere eksperimenter bør innlemme flere miljømessige signaler for å forstå deres relative effekter på fremveksten. Til slutt, distribusjon i feltet for å observere hvordan naturlige innstillinger megle fremveksten rytmer er av interesse. Enkel bruk av dette systemet, og en unik kombinasjon av additive industrien, åpen kildekode-programmering og observerbare biologiske egenskaper, gjør det en kandidat for bruk i en pedagogisk setting.

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi ønsker å erkjenne insekt Cryobiology og Ecophysiology working group i Fargo, ND for deres nyttig tilbakemelding på eksperimenter ved hjelp av beskrevet systemet.

Materials

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

Referências

  1. Lankinen, P. Geographical variation in circadian eclosion rhythm and photoperiodic adult diapause in Drosophila littoralis. Journal of Comparative Physiology A. 159, 123-142 (1986).
  2. Watari, Y. Comparison of the circadian eclosion rhythm between non-diapause and diapause pupae in the onion fly, Delia antiqua. Journal of Insect Physiology. 48, 83-89 (2002).
  3. Zimmerman, W. F., Pittendrigh, C. S., Pavlidis, T. Temperature compensation of the circadian oscillation in Drosophila pseudoobscura and its entrainment by temperature cycles. Journal of Insect Physiology. 14, 669-684 (1968).
  4. Yocum, G. D., Rinehart, J. P., Yocum, I. S., Kemp, W. P., Greenlee, K. J. Thermoperiodism synchronizes emergence in the alfalfa leafcutting bee (Hymenoptera: Megachilidae). Environmental Entomology. 45, 245-251 (2016).
  5. Bennett, M. M., Rinehart, J. P., Yocum, G. D., Doetkott, C., Greenlee, K. J. Cues for cavity nesters: Investigating relevant Zeitgebers for emerging leafcutting bees, Megachile rotundata (Hymenoptera: Megachilidae). Journal of Experimental Biology. 221, jeb175406 (2018).
  6. Miyazaki, Y., Goto, S. G., Tanaka, K., Saito, O., Watari, Y. Thermoperiodic regulation of the circadian eclosion rhythm in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis. Journal of Insect Physiology. 57, 1249-1258 (2011).
  7. Watari, Y., Tanaka, K. Effects of background light conditions on thermoperiodic eclosion rhythm of onion fly Delia antiqua. Entomological Science. 17, 191-197 (2014).
  8. Greenberg, S. M., Armstrong, J. S., Setamou, M., Coleman, R. J., Liu, T. X. Circadian rhythms of feeding, oviposition, and emergence of the boll weevil (Coleoptera: Curculionidae). Insect Science. 13, 461-467 (2006).
  9. Yocum, G. D., Zdarek, J., Joplin, K. H., Lee, R. E., Smith, D. C., Manter, K. D., Denlinger, D. L. Alteration of the eclosion rhythm and eclosion behavior in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis, by low and high temperature stress. Journal of Insect Physiology. 40, 13-21 (1994).
  10. Winfree, A. Integrated view of resetting a circadian clock. Journal of Theoretical Biology. 28, 327-374 (1970).
  11. Watari, Y., Tanaka, K. Interacting effect of thermoperiod and photoperiod on the eclosion rhythm in the onion fly, Delia antiqua supports the two-oscillator model. Journal of Insect Physiology. 56, 1192-1197 (2010).
  12. Short, C. A., Meuti, M. E., Zhang, Q., Denlinger, D. L. Entrainment of eclosion and preliminary ontogeny of circadian clock gene expression in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis. Journal of Insect Physiology. 93, 28-35 (2016).
check_url/pt/58362?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Bennett, M. M., Rinehart, J. P., Yocum, G. D., Yocum, I. A Precise and Autonomous System for the Detection of Insect Emergence Patterns. J. Vis. Exp. (143), e58362, doi:10.3791/58362 (2019).

View Video