專利名稱：一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲得和處理信號的方法和裝置，特別是一種控制信號的方法裝置，具體來說是一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法及裝置。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是由于隨著對植食性刺吸式昆蟲取食行為研究的深入，需要了解昆蟲取食行為的某一細(xì)節(jié)在整個(gè)生物學(xué)過程中的作用。其中一種常用的方法就是在昆蟲即將進(jìn)行該行為細(xì)節(jié)時(shí)，人為干擾中斷其取食，再與正常取食的昆蟲進(jìn)行比較。以往的實(shí)驗(yàn)中，必須在解剖鏡下對昆蟲取食行為進(jìn)行觀察，同時(shí)用毛筆或其它人工方法刺激昆蟲來干預(yù)中斷其取食行為，這種方法主要是利用進(jìn)行手工操作，手段簡單，成功率不高，而且后處理步驟較繁瑣。刺吸電位技術(shù)(EPG，electrical penetrationgraph)是專門用于研究植食性刺吸式昆蟲在宿主植物上刺探、取食行為的一種已開發(fā)的技術(shù)，由于刺吸電位技術(shù)中的一些特征波形與昆蟲特定的取食行為細(xì)節(jié)相對應(yīng)，這樣刺吸電位技術(shù)就提供了昆蟲取食行為進(jìn)程的信息，使得它在昆蟲取食行為即時(shí)中斷技術(shù)中可以發(fā)揮重要作用。
但現(xiàn)有的刺吸電位技術(shù)主要側(cè)重于取食相關(guān)電勢信號的采集、記錄，而昆蟲取食波形的即時(shí)顯示，取食過程中波形的實(shí)時(shí)分析以及取食行為控制等功能則無法實(shí)現(xiàn)或存在很大的不足，即使現(xiàn)在最新的刺吸電位技術(shù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的即時(shí)顯示，但由于其顯示頻率單一、操作復(fù)雜、控制不便等缺點(diǎn)，不能滿足即時(shí)中斷技術(shù)的要求。仍未見有研究人員考慮自動(dòng)即時(shí)中斷方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法及裝置，使刺吸電位技術(shù)在研究昆蟲取食行為即時(shí)中斷技術(shù)中發(fā)揮更有效的作用，給昆蟲行為研究、植物保護(hù)和生態(tài)等研究提供一種重要的方法和工具。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法和裝置，昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法，在法拉第屏蔽框內(nèi)進(jìn)行昆蟲對取食對象的取食行為的EPG信號采集，以昆蟲口針為微電極和植物根部土壤為參比電極構(gòu)成回路，昆蟲口針電極由金屬絲連接，并將采集信號傳至即時(shí)顯示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是以電子驅(qū)動(dòng)方式實(shí)時(shí)隔斷昆蟲與取食對象。
上述方法能夠延伸出許多使昆蟲與取食對象隔斷的裝置例如昆蟲口針電極由金屬絲連接的，設(shè)一拉線將金屬絲拉開，從而將昆蟲從取食對象上拉開，又不會(huì)傷及昆蟲；取食對象在電子開關(guān)和伺服機(jī)構(gòu)控制下突然墜落。伺服機(jī)構(gòu)可以是電磁鐵、電機(jī)、氣動(dòng)元件等。
具體言之設(shè)有電子開關(guān)、電源、電磁鐵、鐵磁體、拉線，所述的電子開關(guān)和所述的電源相連接，所述的一個(gè)電磁鐵通過導(dǎo)線和所述的電子開關(guān)相連接，所述的鐵磁體通過一根線懸掛，金屬絲和昆蟲相連接，所研究的昆蟲放置在葉片上，所述的金絲通過一根拉線和所述的鐵磁體相連接。
即時(shí)中斷具有比較重要的意義因?yàn)榇涛娢患夹g(shù)中的一些特征波形與昆蟲特定的取食行為細(xì)節(jié)相對應(yīng)，這樣刺吸電位技術(shù)就提供了昆蟲取食行為進(jìn)程的信息，使得它在昆蟲取食行為即時(shí)中斷可以獲得更多信息，尤其是控制電子開關(guān)的信號可以從計(jì)算機(jī)發(fā)出，即時(shí)信息可以具有更豐富的科學(xué)意義。因此本發(fā)明的效果是可以在改進(jìn)原有的EPG技術(shù)的基礎(chǔ)上，用電子計(jì)算機(jī)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，即時(shí)地獲取、記錄和顯示EPG信號，從而為即時(shí)中斷技術(shù)提供即時(shí)準(zhǔn)確詳細(xì)的昆蟲取食行為細(xì)節(jié)。并在這即時(shí)顯示的技術(shù)平臺(tái)上，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確有效的中斷昆蟲取食行為的裝置。無需進(jìn)行手工操作，即時(shí)中斷的成功率高，后處理步驟自動(dòng)化。
電腦即時(shí)顯示系統(tǒng)1；電子開關(guān)2；電源3；電磁鐵4；鐵架臺(tái)5；鐵磁體6；用于懸掛鐵磁體的線7；拉線8；金屬絲用金絲9；昆蟲10；采取昆蟲體內(nèi)電信號的信號探頭11；植物葉片12；用于防止外來電磁場干擾的法拉第屏蔽框13。
在

圖1中，昆蟲10在植物葉片12上取食，接通電路。昆蟲口針電極反映的昆蟲與植物的電勢通過放大器進(jìn)行電信號放大。然后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄采集進(jìn)來的電信號，并被我們設(shè)計(jì)的即時(shí)顯示的軟件平臺(tái)所捕獲，再次處理后以圖形形式顯示于電腦屏幕上。
昆蟲取食行為即時(shí)中斷系統(tǒng)裝置實(shí)施例中，所述的這種即時(shí)中斷系統(tǒng)裝置包括一個(gè)電腦即時(shí)顯示系統(tǒng)、一個(gè)電子開關(guān)、電源、一個(gè)電磁鐵、一個(gè)鐵架臺(tái)、一個(gè)鐵磁體、一根拉線、信號探頭、一個(gè)用于防止外來電磁場干擾的法拉第屏蔽框， 所述的一個(gè)電子開關(guān)和所述的電源相連接，所述的一個(gè)電磁鐵通過一個(gè)導(dǎo)線和所述的電子開關(guān)相連接，所述的鐵架臺(tái)放置在所述的電磁鐵的附近，所述的鐵磁體如采用一般的純鐵、硅鐵片等電磁力感應(yīng)體。通過一根線懸掛在所述的鐵架臺(tái)上，所述的信號探頭采用一根金絲和所述的所研究的昆蟲相連接，所研究的昆蟲放置在葉片上，所述的金絲通過一根線和所述的鐵磁體相連接，如圖1所示。當(dāng)昆蟲在植物上取食后，電路接通。電信號可以通過放大器發(fā)大，然后由AD卡轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，記錄于電腦硬盤。當(dāng)數(shù)字電信號進(jìn)入電腦后，通過一個(gè)軟件系統(tǒng)，即時(shí)捕獲進(jìn)來的電信號，同步轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的圖形符號，顯示于電腦屏幕。在圖中鐵架臺(tái)5上固定有電磁鐵和通過線將鐵磁體懸掛于電磁鐵附近。同時(shí)通過拉線8連接鐵磁體6和中斷時(shí)要拉動(dòng)的金絲9。為保證中斷時(shí)的有效性，事先通過預(yù)調(diào)節(jié)拉線8的長度，已保證將昆蟲10拉離植物表面12的距離，當(dāng)電腦的即時(shí)顯示系統(tǒng)1出現(xiàn)需要中斷的昆蟲行為時(shí)，合上開關(guān)2，啟動(dòng)電磁鐵4。電磁鐵4產(chǎn)生磁力，吸引鐵磁體6，并通過拉線8，將金絲9向左拉偏，同時(shí)金絲9帶動(dòng)昆蟲拉離植物葉片12的表面。從而完成一次中斷過程。開關(guān)2可以是觸點(diǎn)開關(guān)，給出電子信號接通電磁鐵電路。也可以是計(jì)算機(jī)給出的電子信號經(jīng)I/O接口并經(jīng)放大電路后再連接至電磁鐵。鐵磁體6可以是普通鋼鐵、純鐵、硅鐵等。金絲9的直徑幾十微米，可以保證帶動(dòng)昆蟲。
利用本發(fā)明來研究昆蟲的取食行為是這樣實(shí)現(xiàn)的以昆蟲口針為微電極，以植物根部土壤為參比電極，構(gòu)成回路，昆蟲口針電極的電勢變化反映了昆蟲取食行為細(xì)節(jié)。電勢隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間變化的曲線稱為EPG(Electrical Penetration Graph)。在該部分中，由EPG儀采集來自昆蟲口針的電勢信號，由A/D轉(zhuǎn)換卡將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到主機(jī)，所述的主機(jī)主要由一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)組成，完成對EPG信號的即時(shí)顯示和記錄，以及即時(shí)分析工作。在顯示器屏幕上可以同時(shí)以不同的頻率顯示同一個(gè)通道昆蟲的EPG信號或者同時(shí)顯示多個(gè)通道昆蟲的EPG信號。在主機(jī)鍵盤上，通過“TAB”鍵可以在這兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在同時(shí)以不同的頻率顯示同一個(gè)通道昆蟲的EPG信號時(shí)，鍵盤上的“0”，“1”，“2”…對應(yīng)不同的通道。通過按相應(yīng)的鍵，將顯示對應(yīng)通道的EPG信號。在顯示該通道EPG信號時(shí)，顯示器屏幕一分為二，上半部分以固定的100Hz的頻率顯示EPG信號，下半部分的顯示頻率可以通過按鍵盤上的光標(biāo)鍵進(jìn)行調(diào)整。可以獲得最高100Hz，最低20Hz的EPG信號。在同時(shí)顯示多個(gè)通道EPG信號時(shí)，顯示器屏幕拆分多個(gè)部分，每個(gè)部分顯示一個(gè)特定通道的EPG信號。同樣可以通過光標(biāo)鍵調(diào)整顯示的頻率。
在與探頭相連的金絲上系一根細(xì)線，另一端連接一個(gè)懸掛狀態(tài)的鐵磁體，放在繼電開關(guān)的電磁引力范圍內(nèi)。在出現(xiàn)待研究波形后，打開繼電開關(guān)，電磁引力吸引鐵磁體從而將把細(xì)線向左拉開一段距離，同時(shí)也將昆蟲拉離植物表面，從而中斷昆蟲的取食行為。通過調(diào)整小鐵片與磁力源之間的距離可以控制拉開距離的長短；通過調(diào)整繼電器電流大小可以控制拉力的大小。(繼電器為上海第三機(jī)床電器廠生產(chǎn)的MQ0.7型微型電磁鐵)。本發(fā)明對照已有技術(shù)，因?yàn)殚_發(fā)了更為先進(jìn)的昆蟲取食行為電腦即時(shí)顯示平臺(tái)，并采用了所述的這種即時(shí)中斷系統(tǒng)裝置，在研究昆蟲的取食行為時(shí)，顯示頻率多元、操作簡單、控制方便，能夠進(jìn)行自動(dòng)的控制和記錄，滿足即時(shí)中斷技術(shù)的要求。
本發(fā)明方法和其它裝置的實(shí)施例如只要使昆蟲與取食對象隔斷即可，當(dāng)然對昆蟲的取食影響盡可能小。也可以設(shè)一微型電機(jī)，用來卷繞上述拉線8；控制方式同上述實(shí)施例。反過來控制亦然將昆蟲的取食葉片挪開設(shè)一托片放置取食葉片，托片連接類同上述實(shí)施例的拉線，對拉線的控制亦同上編寫實(shí)施例，拉動(dòng)拉線并帶動(dòng)托片，或者將葉片拽開，昆蟲由金屬絲連接的不動(dòng)，亦可以是將托片拽開后，取食對象在電子開關(guān)和伺服機(jī)構(gòu)控制下突然墜落即葉片落下，亦使昆蟲停止進(jìn)食。還可以用氣動(dòng)元件對拉線或金屬絲或托片直接作用。
權(quán)利要求
1.一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法，在法拉第屏蔽框內(nèi)進(jìn)行昆蟲對取食對象的取食行為的EPG信號采集，以昆蟲口針為微電極和植物根部土壤為參比電極構(gòu)成回路，昆蟲口針電極由金屬絲連接，并將采集信號傳至即時(shí)顯示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是以電子驅(qū)動(dòng)方式實(shí)時(shí)隔斷昆蟲與取食對象。
2.一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷裝置，包括電腦即時(shí)顯示系統(tǒng)、用于防止外來電磁場干擾的法拉第屏蔽框，昆蟲口針電極由金屬絲連接的，其特征是設(shè)一拉線與金屬絲連接，拉線與電子開關(guān)和伺服機(jī)構(gòu)控制下電磁鐵、電機(jī)連接。
3.由權(quán)利要求2所述的一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷系統(tǒng)裝置，其特征在于設(shè)有電子開關(guān)、電源、電磁鐵、鐵磁體、拉線，所述的電子開關(guān)和所述的電源相連接，所述的一個(gè)電磁鐵通過導(dǎo)線和所述的電子開關(guān)相連接，所述的鐵磁體通過一根線懸掛，金屬絲和昆蟲相連接，所研究的昆蟲放置在葉片上，所述的金絲通過一根拉線和所述的鐵磁體相連接。
4.由權(quán)利要求2所述的一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷系統(tǒng)裝置，其特征在于設(shè)有電子開關(guān)、電源、微型電機(jī)、拉線，所述的電子開關(guān)和所述的電源相連接，所述的微型電機(jī)通過導(dǎo)線和所述的電子開關(guān)相連接，屬絲和昆蟲相連接，所研究的昆蟲放置在葉片上，所述的金屬絲通過一根拉線卷繞在微型電機(jī)上。
全文摘要
一種昆蟲取食行為即時(shí)中斷方法,在法拉第屏蔽框內(nèi)進(jìn)行昆蟲對取食對象的取食行為的EPG信號采集,以昆蟲口針為微電極和植物根部土壤為參比電極構(gòu)成回路,昆蟲口針電極由金屬絲連接,并將采集信號傳至即時(shí)顯示計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以電子驅(qū)動(dòng)方式實(shí)時(shí)隔斷昆蟲與取食對象。昆蟲取食行為即時(shí)中斷裝置包括電腦即時(shí)顯示系統(tǒng)、用于防止外來電磁場干擾的法拉第屏蔽框,昆蟲口針電極由金屬絲連接的,設(shè)一拉線與金屬絲連接,拉線與電子開關(guān)和伺服機(jī)構(gòu)控制下電磁鐵、電機(jī)連接。本發(fā)明在即時(shí)顯示的技術(shù)平臺(tái)上,設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確有效的裝置。無需進(jìn)行手工操作,即時(shí)中斷的成功率高,后處理步驟自動(dòng)化。
文檔編號G06F17/40GK1378161SQ0113807
公開日2002年11月6日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者陳建群, 張鵬飛, 王斌, 張閑, 馬亮 申請人:南京大學(xué)