Construindo uma usina de voo aprimorada para o estudo do voo de insetos amarrados

Summary

Este protocolo usa impressoras tridimensionais (3D) e cortadores a laser encontrados em espaços maker, a fim de criar um design de moinho de voo mais flexível. Usando essa tecnologia, os pesquisadores podem reduzir custos, aumentar a flexibilidade do design e gerar trabalhos reprodutíveis na construção de suas fábricas de voo para estudos de voo de insetos amarrados.

Abstract

Os makerspaces têm um alto potencial de permitir que os pesquisadores desenvolvam novas técnicas e trabalhem com novas espécies em pesquisas ecológicas. Este protocolo demonstra como aproveitar a tecnologia encontrada nos makerspaces, a fim de construir uma fábrica de voo mais versátil por um custo relativamente baixo. Dado que este estudo extraiu seu protótipo de usinas de voo construídas na última década, este protocolo se concentra mais em delinear divergências feitas a partir da simples e moderna fábrica de voo. Estudos anteriores já mostraram como as usinas de voo são vantajosas para medir parâmetros de voo, como velocidade, distância ou periodicidade. Tais usinas permitiram aos pesquisadores associar esses parâmetros a fatores morfológicos, fisiológicos ou genéticos. Além dessas vantagens, este estudo discute os benefícios do uso da tecnologia em espaços maker, como impressoras 3D e cortadores a laser, a fim de construir um design de moinho de voo mais flexível, robusto e dobrável. Mais notavelmente, os componentes impressos em 3D deste design permitem ao usuário testar insetos de vários tamanhos, tornando ajustáveis as alturas do braço do moinho e sensores infravermelhos (IR). As impressões 3D também permitem que o usuário desmonte facilmente a máquina para armazenamento rápido ou transporte para o campo. Além disso, este estudo faz maior uso de ímãs e tinta magnética para amarrar insetos com o mínimo de estresse. Por fim, este protocolo detalha uma análise versátil dos dados de voo através de scripts de computador que separam e analisam eficientemente testes de voo diferentes dentro de uma única gravação. Embora mais trabalhoso, a aplicação das ferramentas disponíveis em makerspaces e em programas de modelagem 3D on-line facilita práticas multidisciplinares e orientadas a processos e ajuda os pesquisadores a evitar produtos pré-fabricados e caros com dimensões estritamente ajustáveis. Ao aproveitar a flexibilidade e a reprodutibilidade da tecnologia nos makerspaces, este protocolo promove o design criativo da fábrica de voo e inspira a ciência aberta.

Introduction

Dado o quão intratável é a dispersão de insetos no campo, a usina de voo tornou-se uma ferramenta de laboratório comum para abordar um importante fenômeno ecológico - como os insetos se movem. Como consequência, desde que os pioneiros da usina de voo^1,2,3,4 inauguraram seis décadas de projeto e construção de moinhos de voo, houve mudanças notáveis de design à medida que as tecnologias melhoraram e se tornaram mais integradas às comunidades científicas. Com o tempo, o software automatizado de coleta de dados substituiu gravadores de gráficos,....

Protocol

1. Construa o moinho de voo em um Makerspace

1. Corte a laser e monte a estrutura de suporte plástico acrílico.
   1. Utilize folhas de acrílico transparentes de 8 (304,8 mm x 609,6 mm x 3,175 mm) grossas para construir a estrutura de suporte plástico acrílico. Certifique-se de que o material não é policarbonato, que se parece com acrílico, mas vai derreter em vez de ser cortado sob o laser.
   2. Localize o cortador de laser no espaço maker. Este protocolo pressupõe que o makerspace tenha um cortador a laser como referenciado na Tabela de Materiais. Para outros cortadores a laser, leia as configurações do cortador de laser para determin....

Results

Os dados de voo foram obtidos experimentalmente durante o inverno de 2020 usando o campo coletado J. haematoloma da Flórida como os insetos modelo (Bernat, A. V. e Cenzer, M. L. , 2020, dados inéditos). Os ensaios de voo representativos foram realizados no Departamento de Ecologia e Evolução da Universidade de Chicago, conforme mostrado abaixo na Figura 6, Figura 7, Figura 8e Figura 9. A usina .......

Discussion

A fábrica de voo simples e moderna oferece uma gama de vantagens para pesquisadores interessados em estudar o voo de insetos amarrados, fornecendo um design confiável e automatizado que testa vários insetos de forma eficiente e econômica^13,31,35. Da mesma forma, há um forte incentivo para que os pesquisadores adotem tecnologias e técnicas emergentes rápidas da indústria e de outros campos científicos como forma de construir ferr.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
180  &Ômega; Resistor	E-Projects	10EP514180R	Filme de carbono; cabo rígido de 24 gauge.
Tubo de Aço Hipodérmico Não Magnético de 19 Gauge	MicroGroup	304H19RW
2.2 kΩ Resistor	Adafruit	2782	Filme de carbono; chumbo rígido de 24 gauge.
Impressora 3D	FlashForge	700355100638
Filamento de Impressora 3D	FlashForge	700355100638	Diâmetro 1,75 mm; 1kg/rolo.
Software de Fatiamento de Impressão 3D	FlashPrint	4.4.0
Folhas de Plástico Acrílico	Blick Art Supplies	28945-1006
Alvo de Folha de Alumínio		253-01-0860
Fonte de Alimentação de Placa de Ensaio	HandsOn Tech	MDU1025	Pode levar entrada de 6,5V a 12V e pode produzir 3,3V e 5V.
Registrador de dados USB DI-1100	DATAQ Instruments	DI-1100	Possui 4 entradas analógicas blindadas diferenciais.
Fios Elétricos	Striveday	B077HWS5XV	fio sólido de calibre 24.
Pinos Entomológicos	BioQuip	1208S2	Tamanho 2; diâmetro 0,45 mm.
Ponta de Pipeta Filtrada de 20 uL	Fisher Scientific	21-402-550
			3 mm IR  Versão; Funciona até 25 cm.
Tubo de Vinil Grande Transparente	Home Depot	T10007008	Diâmetro interno 3/8 pol; diâmetro externo 1/2 pol; comprimento 20 pés.
Grandes Ímãs	Bunting	EP654	Neodímio N42 de baixo atrito; diâmetro 0.394 in; comprimento 0.157 in; força de retenção 4.9 lb.
Cortador a Laser	Sistemas Laser Universais	PLS6.75
M5 Porca sextavada	Home Depot	204274112	Passo da rosca 0,8 mm; comprimento do parafuso 20 mm; diâmetro 5 mm.
Parafusos de ferro longos M5	Home Depot	204283784	cabeça cilíndrica Philips; passo da rosca 0,8 mm; comprimento do parafuso 20 mm; diâmetro 5 mm.
Parafusos de ferro curto M5	Home Depot	203540129	cabeça cilíndrica Philips; passo da rosca 0,8 mm; comprimento do parafuso 10 mm; diâmetro 5 mm.
Folha de Borracha Neoprene	Grainger	60DC16	Comprimento 12 pol; largura 12 pol; profundidade 1/8in.
Software de modelagem 3D on-line	O Autodesk	2019_10_14	Tinkercad.com oferece uma conta gratuita.
Adaptador de energia	Adafruit	63	9 VDC 1000mA comutação regulada; tensão de entrada DC 3.3V 5V.
Pequeno Tubo de Vinil Transparente	Home Depot	T10007005	Diâmetro interno 1/4 pol; diâmetro externo 3/8 pol; 20 pés de comprimento.
Pequenos ímãs	Bunting	N42P120060	neodímio N42 de baixo atrito; diâmetro 0.120 in; comprimento 0.060 in; força de retenção 0.5 lb.
Placa de Ensaio MB-102 Sem Solda	Adafruit	239	830 pontos de amarração; comprimento 17 cm; largura 5,5 cm; tensão de entrada, DC 3,3 V 5 V.
Acabamentos Sofisticados Acabamento Metálico de Ferro Blick	Art Supplies	27105-2584
Cortadores de Fio	Target	84-031W