Name: electroantennography-based bio-hybrid odor-detecting drone using silkmoth antennae for odor source localization
Uploaded: 2021-08-27T14:00:00
Duration: 6 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization at JoVE.com

Эта работа была частично поддержана исследовательским грантом от Научного фонда Мурата. Авторы хотели бы поблагодарить Smart Robotics Co., Ltd., Токио, Япония, за помощь в разработке платформ и программировании беспилотных летательных аппаратов и Assist Technology Co., Ltd., Осака, Япония, за помощь в разработке электронных схем. Авторы также хотели бы поблагодарить д-ра Сигэру Мацуяму (Высшая школа наук о жизни и окружающей среде, Университет Цукуба) за предоставление очищенного бомбыколя; г-ну Такуя Накадзё (RCAST, Токийский университет) за поддержку шелководечества; и г-на Юсукэ Нотоми (Высшая школа науки и техники, Токийский научный университет) за поддержку приобретения изображений шелкопряда.

<ol>
	<li>Burgu&#233;s, J., Marco, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+chemical+sensing+using+small+drones:+A+review.">Environmental chemical sensing using small drones: A review.</a> Science of the Total Environment. 748, 141172 (2020).</li><li>Ercolani, C., Martinoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+odor+source+localization+using+a+micro+aerial+vehicle:+system+design+and+performance+evaluation.">3D odor source localization using a micro aerial vehicle: system design and performance evaluation.</a> 2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). , 6194-6200 (2020).</li><li>Neumann, P. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indoor+air+quality+monitoring+using+flying+nanobots:+design+and+experimental+study.">Indoor air quality monitoring using flying nanobots: design and experimental study.</a> IEEE International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN). , 1-3 (2019).</li><li>Burgu&#233;s, J., Hern&#225;ndez, V., Lilienthal, A. J., Marco, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smelling+nano+aerial+vehicle+for+gas+source+localization+and+mapping.">Smelling nano aerial vehicle for gas source localization and mapping.</a> Sensors. 19 (3), 478 (2019).</li><li>Shigaki, S., Okajima, K., Sanada, K., Kurabayashi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+analysis+of+the+influence+of+olfactory+property+on+chemical+plume+tracing+performance.">Experimental analysis of the influence of olfactory property on chemical plume tracing performance.</a> IEEE Robotics and Automation Letters. 4 (3), 2847-2853 (2019).</li><li>Romano, D., Donati, E., Benelli, G., Stefanini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+animal-robot+interaction:+from+bio-hybrid+organisms+to+mixed+societies.">A review on animal-robot interaction: from bio-hybrid organisms to mixed societies.</a> Biological Cybernetics. 113, 201-225 (2019).</li><li>Bozkurt, A., Lobaton, E., Sichitiu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biobotic+distributed+sensor+network+for+under-rubble+search+and+rescue.">A biobotic distributed sensor network for under-rubble search and rescue.</a> Computer. 49 (5), 38-46 (2016).</li><li>Yu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intelligence-augmented+rat+cyborgs+in+maze+solving.">Intelligence-augmented rat cyborgs in maze solving.</a> PLoS One. 11 (2), 0147754 (2016).</li><li>Cazenille, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+mimetic+should+a+robotic+fish+be+to+socially+integrate+into+zebrafish+groups.">How mimetic should a robotic fish be to socially integrate into zebrafish groups.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 13, 025001 (2018).</li><li>Sankaran, S., Khot, L. R., Panigrahi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biology+and+applications+of+olfactory+sensing+system:+A+review.">Biology and applications of olfactory sensing system: A review.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 171-172, 1-17 (2012).</li><li>Bohbot, J. D., Vernick, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emergence+of+insect+odorant+receptor-based+biosensors.">The emergence of insect odorant receptor-based biosensors.</a> Biosensors. 10 (3), 26 (2020).</li><li>Terutsuki, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+cell-device+adherence+using+cultured+insect+cells+for+receptor-based+biosensors.">Increasing cell-device adherence using cultured insect cells for receptor-based biosensors.</a> Royal Society Open Science. 5 (3), 172366 (2018).</li><li>Terutsuki, D., Mitsuno, H., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printed+bubble-free+perfusion+cartridge+system+for+live-cell+imaging.">3D-printed bubble-free perfusion cartridge system for live-cell imaging.</a> Sensors. 20 (20), 5779 (2020).</li><li>Terutsuki, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+effective+volatile+organic+compound+dissolving+strategy+based+on+mist+atomization+for+odorant+biosensors.">Highly effective volatile organic compound dissolving strategy based on mist atomization for odorant biosensors.</a> Analytica Chimica Acta. 1139, 178-188 (2020).</li><li>Terutsuki, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odor-sensitive+field+effect+transistor+(OSFET)+based+on+insect+cells+expressing+insect+odorant+receptors.">Odor-sensitive field effect transistor (OSFET) based on insect cells expressing insect odorant receptors.</a> 2017 IEEE 30thInternational Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , 394-397 (2017).</li><li>Nagata, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-density+integrated+odorant+sensor+array+system+based+on+insect+cells+expressing+insect+odorant+receptors.">A high-density integrated odorant sensor array system based on insect cells expressing insect odorant receptors.</a> 2018 IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , 282-285 (2018).</li><li>Park, K. C., Ochieng, S. A., Zhu, J., Baker, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odor+discrimination+using+insect+electroantennogram+responses+from+an+insect+antennal+array.">Odor discrimination using insect electroantennogram responses from an insect antennal array.</a> Chemical Senses. 27 (4), 343-352 (2002).</li><li>Myrick, A. J., Park, K. C., Hetling, J. R., Baker, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+odor+discrimination+using+a+bioelectronic+sensor+array+based+on+the+insect+electroantennogram.">Real-time odor discrimination using a bioelectronic sensor array based on the insect electroantennogram.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 3, 046006 (2008).</li><li>Pawson, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-weight+portable+electroantennography+device+as+a+future+field-based+tool+for+applied+chemical+ecology.">Light-weight portable electroantennography device as a future field-based tool for applied chemical ecology.</a> Journal of Chemical Ecology. 46 (7), 557-566 (2020).</li><li>Kuwana, Y., Shimoyama, I., Miura, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steering+control+of+a+mobile+robot+using+insect+antennae.">Steering control of a mobile robot using insect antennae.</a> Proceedings 1995 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). 2, 530-535 (1995).</li><li>Kuwana, Y., Shimoyama, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pheromone-guided+mobile+robot+that+behaves+like+a+silkworm+moth+with+living+antennae+as+pheromone+sensors.">A pheromone-guided mobile robot that behaves like a silkworm moth with living antennae as pheromone sensors.</a> The International Journal of Robotics Research. 17 (9), 924-933 (1998).</li><li>Kuwana, Y., Nagasawa, S., Shimoyama, I., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+the+pheromone-oriented+behaviour+of+silkworm+moths+by+a+mobile+robot+with+moth+antennae+as+pheromone+sensors.">Synthesis of the pheromone-oriented behaviour of silkworm moths by a mobile robot with moth antennae as pheromone sensors.</a> Biosensors and Bioelectronics. 14 (2), 195-202 (1999).</li><li>Martinez, D., Arhidi, L., Demondion, E., Lucas, J. B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+insect+electroantennogram+sensors+on+autonomous+robots+for+olfactory+searches.">Using insect electroantennogram sensors on autonomous robots for olfactory searches.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (90), (2014).</li><li>Lan, B., Kanzaki, R., Ando, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dropping+counter:+A+detection+algorithm+for+identifying+odour-evoked+responses+from+noisy+electroantennograms+measured+by+a+flying+robot.">Dropping counter: A detection algorithm for identifying odour-evoked responses from noisy electroantennograms measured by a flying robot.</a> Sensors. 19 (20), 1-16 (2019).</li><li>Anderson, M. J., Sullivan, J. G., Horiuchi, T., Fuller, S. B., Daniel, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+bio-hybrid+odor-guided+autonomous+palm-sized+air+vehicle.">A bio-hybrid odor-guided autonomous palm-sized air vehicle.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 16, 026002 (2020).</li><li>Terutsuki, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+odor+concentration+and+direction+recognition+for+efficient+odor+source+localization+using+a+small+bio-hybrid+drone.">Real-time odor concentration and direction recognition for efficient odor source localization using a small bio-hybrid drone.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 339, 129770 (2021).</li><li>Gro&#223;e-Wilde, E., Svato&#353;, A., Krieger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pheromone-binding+protein+mediates+the+bombykol-induced+activation+of+a+pheromone+receptor+in+vitro.">A pheromone-binding protein mediates the bombykol-induced activation of a pheromone receptor in vitro.</a> Chemical Senses. 31 (6), 547-555 (2006).</li><li>R&#252;ffer, D., Hoehne, F., B&#252;hler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+digital+metal-oxide+(MOx)+sensor+platform.">New digital metal-oxide (MOx) sensor platform.</a> Sensors. 18 (4), 1052 (2018).</li><li>Hayes, A. T., Martinoli, A., Goodman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distributed+odor+source+localization.">Distributed odor source localization.</a> IEEE Sensors Journal. 2 (3), 260-271 (2020).</li><li>Lochmatter, T., Raemy, X., Matthey, L., Indra, S., Martinoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+casting+and+spiraling+algorithms+for+odor+source+localization+in+laminar+flow.">A comparison of casting and spiraling algorithms for odor source localization in laminar flow.</a> 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation. , 1138-1143 (2008).</li><li>Chen, X., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odor+source+localization+algorithms+on+mobile+robots:+A+review+and+future+outlook.">Odor source localization algorithms on mobile robots: A review and future outlook.</a> Robotics and Autonomous Systems. 112, 123-136 (2019).</li><li>Sakurai, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single+sex+pheromone+receptor+determines+chemical+response+specificity+of+sexual+behavior+in+the+silkmoth+Bombyx+mori.">A single sex pheromone receptor determines chemical response specificity of sexual behavior in the silkmoth Bombyx mori.</a> PLoS Genetics. 7 (6), 1002115 (2011).</li></ol>

У авторов нет конфликта интересов для раскрытия.

Мобильные роботы с устройствами ЕАГ были впервые разработаны 25 лет назад20лет назад. С тех пор были достигнуты значительные успехи в роботизированных технологиях, включая беспилотные летательные аппараты. Учитывая эти технологические достижения, мы разработали автономный биогибридный дрон с устройством ЕАГ на основе шелкопрядовой антенны для обнаружения и локализации запахов в воздухе26. Данное исследование демонстрирует работу разработанного биогибридного дрона и отслеживание ручной стимуляции запахов в помещении с помощью дрона.
В этом исследовании, поскольку шелкопрядовые антенны были прикреплены к электродам с помощью электропроводящего геля, мы убедились, что оба конца каждой антенны надежно контактировали с электродами перед началом экспериментов ЕАГ на столе или дроне. Если сигналы от устройства ЕАГ внезапно терялись во время эксперимента, исследователь сначала проверял соединение антенны с электродами. Не исключено, что эта проблема возникла с большей вероятностью в экспериментах ЕАГ на дроне. В то время как срок службы изолированных усиков шелкопряда составляет более часа, поскольку гель высыхает за дюжину-десятки минут в этом исследовании, добавление геля к точкам соединения антенн и электродов может помочь восстановить интенсивность сигнала.
Дрон в этом исследовании был оснащен VPS, состоящим из камеры и инфракрасного датчика для стабилизации полета. Мы обнаружили, что дрон дрейфовал во время зависания на гладком полу, что, возможно, вызвало нестабильность инфракрасного датчика под корпусом дрона. Такая же проблема иногда возникала, когда проводились эксперименты с использованием этого дрона в помещении с гладким полом, таким как плитка. Поэтому мы покрыли пол приподнятыми коврами (использовали четырехцветные ковры площадью 45 см × 45 см) и уменьшили дрейф дрона. Этот процесс был признан полезным для стабилизации полета экспериментов ЕАГ на дроне.
Значение биогибридного дрона в этом исследовании заключается в его способности распознавать концентрацию запаха и его направленность датчика к источникам запаха. Дрон идентифицировал различия в концентрации одоранта в реальном времени за пределами аэродинамической трубы и локализовал источник с помощью алгоритма спиральных всплесков(рисунок 8). Алгоритм29,30 спирального всплеска не требует информации о местоположении шлейфа при повторном получении шлейфа и демонстрирует свою относительно высокую надежность, по сравнению с алгоритмом литья, в низкоскоростном ламинарном потоке30. Этот алгоритм ранее был установлен на наземном мобильном роботе30; однако для распознавания направления ветра против ветра требовался датчик направления ветра. Информация об запахах бинаризировалась, а концентрация игнорировалась.
Для дронов на основе антенн насекомых установка дополнительных датчиков, таких как датчики ветра, является компромиссом между полезной нагрузкой и потреблением батареи. Кроме того, информация о запахе, обнаруженная ЕАГ на дроне, все же оценивалась для определения того, превысила ли она порог25. Биогибридная конструкция дрона, использованная в этом исследовании, повысила направленность самого устройства ЕАГ и не требовала датчика направления ветра. Направленность датчика позволила дрону использовать информацию о концентрации запаха во время спиральных движений в комнатной среде, которая была более сложной, чем аэродинамическая труба. В этом исследовании использовался цилиндрический корпус; однако в будущем следует разработать более сложный и легкий корпус.
Тем не менее, биогибридный дрон, рассмотренный в этом исследовании, имеет некоторые ограничения. Например, расстояние локализации источника запаха по-прежнему было ограничено. Благодаря своей высокой мобильности дроны должны быть способны искать запахи на больших расстояниях порядка нескольких десятков метров. Однако расстояние, достигнутое биогибридным дроном на основе антенны насекомых, было ограничено 2м 26,а испытания на локализацию источника запаха проводились в аэродинамической трубе с ограниченным пространством25. Расширение расстояния поиска имеет важное значение для разработки практической полетной платформы для обнаружения запаха.
Для поиска на большие расстояния (более 10 м) требуется высокая направленность датчика и эффективный алгоритм локализации источника запаха, учитывая, что ожидается разбавление концентрации запаха и сложное распределение шлейфа запаха. Стерео зондирование с помощью двух антенн одного и того же насекомого может увеличить направленность23. Большинство экспериментов по локализации источников запаха с использованием небольших дронов с коммерческими газовыми датчиками проводились с использованием одного датчика, а массив устройств ЕАГ на дронах не проводился. Поэтому для небольших дронов необходимо разработать массив устройств ЕАГ, чтобы повысить их потенциал применения с датчиком запаха. Массив устройств ЕАГ также будет способствовать разработке эффективного алгоритма локализации источника запаха, поскольку он позволяет более точно локализовать шлейф запаха.
Биогибридные дроны, обнаруживающие запах на основе антенн насекомых, вносят свой вклад как в фундаментальные, так и в прикладные исследования. С точки зрения фундаментальных исследований, такие дроны могут быть использованы в качестве тестовых платформ для разработки алгоритмов локализации источника запаха. Различные алгоритмы были ранее предложены31; однако тестовые платформы с использованием мобильного робота, который проводил двумерный поиск запаха или коммерческих газовых датчиков, продемонстрировали ограниченную производительность. В этих установках предлагаемым алгоритмам трудно продемонстрировать свою производительность. Биогибридный дрон в этом исследовании продемонстрировал способность распознать концентрацию запаха, а также направленность датчика, чувствительность и селективность. Поэтому он показывает большие перспективы для установки в более продвинутых или трехмерных алгоритмах локализации источника запаха.
С точки зрения применения, биогибридные беспилотные летательные аппараты могут быть развернуты в миссиях, к которым живым животным может быть трудно приблизиться, таких как обнаружение токсичных химических / биологических утечек, взрывчатых материалов и поисково-спасательных операций. Чтобы применить такие дроны к этим миссиям, антенны насекомых должны обнаруживать молекулы одоранта, включенные в целевые источники запаха. Антенны Silkmoth могут быть генетически модифицированы32, чтобы иметь потенциал для обнаружения молекул одоранта, отличных от женского пола феромона шелкопряда; таким образом, эти приложения в настоящее время становятся реальностью.

С недавними достижениями небольшие беспилотные летательные аппараты с химическими сенсорными устройствами стали широко применяться в мониторинге окружающей среды и безопасности и обнаружении утечек газа1. Небольшие дроны (диаметром около < 20 см) с коммерческими датчиками газа металл-оксид-полупроводник (MOX) были недавно применены для выполнения картирования запаха или локализации источника запаха2,3,4. При поиске источников запаха дрон должен отслеживать шлейфы запаха; однако локализация источника запаха с использованием небольших беспилотных летательных аппаратов представляет значительные проблемы. В открытой среде структуры запахового шлейфа подвергаются постоянным изменениям из-за факторов окружающей среды, таких как ветер или ландшафт. Следовательно, дроны должны быть способны идентифицировать различия в концентрации одоранта и направления, изменяющиеся с течением времени; однако производительность обнаружения запаха коммерческих МОКС-датчиков по-прежнему недостаточна для зондирования в режиме реального времени из-за их медленного времени восстановления5.
Биогибридные системы, образованные слиянием биологических и искусственных систем, являются последним трендом в робототехнике и сенсорных технологиях6,демонстрируя большой потенциал для превышения возможностей существующих подходов. Например, была разработана биороботизированная сенсорная сеть на основе тараканов для применения в чрезвычайных ситуациях7. Были проведены эксперименты, в которых крысам-киборгам с вычислительно улучшенным интеллектом было поручено решать лабиринты8. Исследована возможность социальной интеграции биомиметических роботов в группы настоящих рыбок данио9.
Естественно, эта тенденция была применена для разработки датчиков одоранта10. Например, биосенсоры на основе обонятельных систем насекомых обладают относительно высокой чувствительностью и селективностью по отношению к различным молекулам одоранта по сравнению с существующими МОКС-датчиками11. В соответствии с этим мы ранее разработали биогибридные биосенсорные системы одорантов на основе комбинации клеток насекомых, экспрессирующих рецепторы одоранта насекомых, и микроскопа или электронных устройств12,13,14,15,16. Кроме того, антенны насекомых могут быть независимо использованы в качестве портативных чувствительных частей одоранта с высокой чувствительностью, селективностью, воспроизводимостью и быстрым временем отклика / восстановления, используя метод электроантенографии(ЕАГ) 17,18,19. Для обнаружения запаха и локализации источника запаха разработано несколько наземно-мобильных роботовс методиками ЕАГ на основе антенн насекомых20,21,22, 23 или небольших дронов с устройствамиЕАГ 24, 25. Эти роботы отображали чувствительность датчиков и способность зондирования в режиме реального времени. Однако на мобильность наземных мобильных роботов значительно влияют особенности земли или препятствия. Кроме того, алгоритмы летно-технических характеристик и локализации источника запаха существующих биогибридных дронов на базе ЕАГ остаются ограниченными, поскольку экспериментальные условия были ограничены привязанным полетом24 или проведением в небольшой аэродинамической трубе25.
В этом исследовании представлены экспериментальные протоколы обнаружения запаха в воздухе и локализации источника запаха с использованием недавно разработанного биогибридного дрона на основе шелковых мотыльков(Bombyx mori)антенн26. Мы разработали легкое устройство ЕАГ с функцией беспроводной связи для обнаружения запаховых реакций антенн шелкопряда. Устройство ЕАГ было смонтировано на небольшом дроне, установленном в простом корпусе датчика для повышения направленности датчика на молекулы одоранта и снижения шума. Биогибридный дрон воспроизводимо обнаруживал молекулы одоранта в воздухе и определял максимальную концентрацию одоранта во время спиральных движений. Более того, дрон локализовал источник запаха, используя алгоритм спиральных перегонов без информации о направлении ветра.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anemometer</td>
			<td>MK Scientific, Kanagawa, Japan</td>
			<td>DT-8880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulator</td>
			<td>IRIS OHYAMA Inc., Miyagi, Japan</td>
			<td>PCF-SC15T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact air pump</td>
			<td>AS ONE Corporation, Osaka, Japan</td>
			<td>NUP-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drone</td>
			<td>Shenzhen Ryze Tech Co., Ltd.</td>
			<td>Tello EDU</td>
			<td>Ryze Tech opens Tello EDU SDK. Our source code is based on SDK 2.0 Use Guide. 
			https://dl-cdn.ryzerobotics.com/downloads/Tello/Tello%20SDK%202.0%20User%20Guide.pdf 
			You can download python code (Tello3.py.) and develop flight programs.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EAG device</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>The EAG device has custom software to measure signals and communicate with the PC.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrically conductive gel</td>
			<td>Parker Laboratories, NJ, USA</td>
			<td>Spectra 360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, Ltd., Osaka, Japan</td>
			<td>057-00456</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowmeter</td>
			<td>KOFLOC, Kyoto, Japan</td>
			<td>RK1600R-12-B-Air-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas sensor</td>
			<td>Sensirion AG, St&#228;fa, Switzerland</td>
			<td>SGP30</td>
			<td>SGP30 breakout board can be used. 
			You can refer the Adafruit_SGP30 github library. 
			https://github.com/adafruit/Adafruit_SGP30</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-sealed storage bottle</td>
			<td>FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, Ltd., Osaka, Japan</td>
			<td>290-35731</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcontroller</td>
			<td>M5Stack, Shenzhen, China</td>
			<td>M5StickC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purebred silkworm diet</td>
			<td>Nosan Corporation Life Tech Department, Kanagawa, Japan</td>
			<td>Sausage type</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silkmoth</td>
			<td>Ueda-sansyu, Nagano, Japan</td>
			<td>a hybrid strain of Kinshu &#215; Showa</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid valve</td>
			<td>Takasago Electric, Inc., Nagoya, Japan</td>
			<td>YDV-3-1/8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wi-Fi access point</td>
			<td>Yamaha Corporation, Shizuoka, Japan</td>
			<td>WLX313</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electroantennography-based bio-hybrid odor-detecting drone using silkmoth antennae for odor source localization

Небольшие беспилотные летательные аппараты с химическими или биосенсорными устройствами, которые могут обнаруживать молекулы одоранта в воздухе, привлекли значительное внимание из-за их применимости в мониторинге окружающей среды и безопасности и поисково-спасательных операциях. Для локализации источника запаха разработаны небольшие беспилотные летательные аппараты с коммерческими датчиками газа металл-оксид-полупроводник (MOX); однако их характеристики обнаружения запаха в режиме реального времени оказались недостаточными. Однако технологии биозондирования, основанные на обонятельных системах насекомых, демонстрируют относительно высокую чувствительность, селективность и реакцию в реальном времени по отношению к молекулам одоранта по сравнению с коммерческими датчиками МОКС-газа. В таких устройствах иссеченные антенны насекомых функционируют как портативные элементы биосенсора одоранта и, как было установлено, обеспечивают отличные сенсорные характеристики. В этом исследовании представлены экспериментальные протоколы обнаружения молекул одоранта в воздухе с использованием небольшого автономного биогибридного дрона на основе навесного устройства электроантенографии (ЕАГ), включающего антенны шелкопряда.
Мы разработали монтируемое устройство ЕАГ, включающее в себя чувствительные/обрабатывающие детали с модулем Wi-Fi. Устройство было оснащено простым корпусом датчика для повышения направленности датчика. Таким образом, локализация источника запаха проводилась с использованием алгоритма спирального всплеска, который не предполагает направления против ветра. Экспериментальный биогибридный беспилотный летательный аппарат, обнаруживающий запах, выявил различия в концентрации одоранта в режиме реального времени в псевдооткрытой среде (за пределами аэродинамической трубы) и локализовал источник. Разработанный беспилотный летательный аппарат и связанная с ним система могут служить эффективным инструментом обнаружения молекул одоранта и подходящей платформой полета для разработки алгоритмов локализации источника запаха благодаря своей высокой программируемости.

В данной работе описаны протоколы измерения сигналов с использованием предлагаемого устройства ЕАГ, установленного на столе и дроне. Сначала мы оценили работоспособность устройства ЕАГ на столе. Шелкопрядовая антенна на аппарате ЕАГ стимулировалась бомбиколом. Двадцать пять непрерывных стимуляций проводили с использованием 100 нг бомбиколя, растворенного в 50 мкл гексана с интервалами 5 с, как это контролировалось микроконтроллером. Результаты показали, что предлагаемое устройство ЕАГ воспроизводимо реагировало на стимуляции(рисунок 5).
Впоследствии на дроне была оценена эффективность обнаружения запаха устройства ЕАГ. Дрон, оснащенный устройством ЕАГ, завис на высоте 95 см от пола и на расстоянии 90 см от источника запаха(рисунок 6А). Следуя процедуре, описанной в разделе 6, измеряли сигналы устройства ЕАГ на дроне относительно бомбикола (50 000 нг в 250 мкл гексана/фильтровальной бумаги). Производительность датчика коммерческого газового датчика на дроне была оценена для сравнения. Цифровой многопиксельный газовый датчик28 использовался для обнаружения паров этанола. Этот датчик может быть использован для обнаружения общего количества летучих органических соединений (TVOC).
Согласно техническому описанию, диапазон сигнала TVOC датчика составлял 0-60 000 ppb. Дрон с выключаемой доской датчика газа завис в тех же условиях, что и устройство ЕАГ. Кроме того, в качестве источника запаха вместо бомбикола использовалось 500 мкл этанола (чистота 99,5%). Типичные сигналы устройства ЕАГ и датчика газа на дроне показаны на рисунке 6В. Поскольку молекулы одоранта и сенсорные устройства отличались в этом сравнении, количественные сравнения не могли быть выполнены. Тем не менее, экспериментальные результаты показывают, что дроновому аппарату с коммерческим газовым датчиком может быть трудно обнаружить молекулы одоранта с быстрой скоростью отклика / восстановления. В частности, время восстановления газового датчика в данном исследовании было значительно выше, чем у прибора ЕАГ с шелкопрядными антеннами.
Также мы оценили направленность датчика устройства ЕАГ на дрон. В этом исследовании направление к источнику запаха было определено как 0°, а дрон поворачивался по часовой стрелке с интервалом 60° для оценки интенсивности сигнала под каждым углом. Для дрона без корпуса датчика интенсивность сигнала в 180°, в то время как дрон, обращенный в противоположном направлении от источника запаха, иногда был выше, чем при 0°(рисунок 6C). Однако для дрона, оснащенного корпусом, интенсивность сигнала ЕАГ при 0° стала выше, чем при 180°(рисунок 6D). Следовательно, корпус датчика повысил направленность датчика устройства ЕАГ на дрон.
Демонстрация отслеживания запаха была проведена с использованием биогибридного дрона с корпусом датчика. Результаты показали, что дрон обнаружил бомбикол в воздухе за пределами аэродинамической трубы и определил направление шлейфа запаха поворотными движениями(рисунок 7,дополнительное видео S1). Наконец, локализация источника запаха проводилась на основе алгоритма спирального всплеска с использованием биогибридного дрона(рисунок 8А). Дрон был установлен на 270° от источника запаха в начальной точке. После зависания дрон начал поиск максимального значения интенсивности сигнала при движении спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки. Затем дрон двигался вперед в направлении максимального значения интенсивности сигнала. Повторив спираль и всплески запаха и движения всплеска шесть раз, беспилотник приземлился на землю. Блок-схема алгоритма спирального всплеска описана в Terutsuki et al.26
Траектория, углы рыскания и сигналы ЕАГ при локализации источника запаха представлены на рисунке 8В-D. На рисунке 8D показано, что время обнаружения, включая время отклика и восстановления устройства ЕАГ на дроне, составило примерно 1 с. Дрон автономно модифицировал свое движение, ища максимальную концентрацию запаха во время спиральных движений. Читатели могут просматривать видео локализации источника запаха биогибридным дроном, описанным Terutsuki et al.26.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig01.jpg"> Рисунок 1:Шелкопряд, устройство ЕАГ и система стимуляции запаха. (A) Изображение самца шелкопряда. (B) Изображение монтируемого устройства ЕАГ для небольшого дрона. (C) Изображение системы стимуляции запаха с направлениями воздушного потока. Аббревиатура: ЕАГ = электроантеннография. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig01large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig02.jpg"> Рисунок 2:Изоляция шелкопрядовой антенны. (A) Изоляция шелкопрядовой антенны с помощью посмертных ножниц. (B) Типичная изолированная шелкопрядовая антенна. (C)Увеличенный вид изолированной шелкопрядовой антенны; шкала = 0,5 мм. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig02large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig03.jpg"> Рисунок 3:Настройка устройства ЕАГ и графический интерфейс. (А)Установка изолированной шелкопрядовой антенны на электроды прибора ЕАГ с использованием геля. (B) Настройка для стимуляции запаха с помощью устройства ЕАГ на столе. (C) Графический интерфейс для экспериментов. Сокращения: ЕАГ = электроантеннография; GUI = графический интерфейс пользователя. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig03large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig04.jpg"> Рисунок 4:Биогибридный дрон. (A) Биогибридный дрон на основе шелковой антенны. (B) Биогибридный дрон с корпусом датчика. (C) Конфигурация биогибридного дрона. Шкала стержней(A, B)= 50 мм. Аббревиатура: CFRP = армированный углеродным волокном пластик. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig04large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig05.jpg"> Рисунок 5:Типичный профиль непрерывного отклика прибора ЕАГ на столе, стимулируемом бомбиколом. Аббревиатура: ЕАГ = электроантеннография. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig05large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig06.jpg"> Рисунок 6:Экспериментальная среда биогибридного дрона и интенсивность сигнала устройства ЕАГ. (А)Изображение экспериментальной среды с биогибридным дроном, который автономно завис на 95 см над землей на расстоянии 90 см от источника запаха. (B) Сравнение типичных сигналов устройства ЕАГ и коммерческого датчика газа на дроне. (C)Типичная интенсивность сигнала устройства ЕАГ без оснащения корпуса датчика на дроне под каждым углом (N = 1). (D)Средняя интенсивность сигнала устройства ЕАГ с корпусом на дроне под каждым углом (N=3; отдельные испытания). Единицей интенсивности сигнала является V. C и D, которые были изменены из Terutsuki et al.26. Сокращения: ЕАГ = электроантеннография; TVOC = общее количество летучих органических соединений. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig06large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig07.jpg"> Рисунок 7:Ручная стимуляция запаха для демонстрации обнаружения и отслеживания запаха в комнате биогибридным дроном. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig07large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62895/62895fig08.jpg"> Рисунок 8:Локализация источника запаха биогибридным дроном. (A) Точка обзора с потолочной камеры зоны полета биогибридного дрона. (B)Типичная траектория полета,(C)углы рыскания и(D)интенсивность сигнала ЕАГ при локализации источника запаха с использованием алгоритма спирального всплеска. Эти цифры являются репрезентативными результатами (N=1). A-D были изменены из Terutsuki et al.26. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/62895fig08large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
Дополнительное видео S1: Демонстрация ручной стимуляции запаха с помощью биогибридного дрона. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62895/Movie.mp4" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить это видео.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization at JoVE.com

Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization

Это исследование вводит экспериментальные протоколы для биогибридного дрона, обнаруживающего запах, на основе антенн шелкопряда. Представлена работа экспериментального устройства электроантеннограммы с шелкопрядными антеннами, в дополнение к структуре биогибридного дрона, предназначенного для локализации источника запаха с использованием алгоритма спирального всплеска.

Биогибридный дрон обнаружения запаха на основе электроантенографии с использованием антенн Silkmoth для локализации источника запаха

Small drones with chemical or biosensor devices that can detect airborne odorant molecules have attracted considerable attention owing to their ...

Биогибридный дрон с антеннами шелкопряда может работать с эффективным инструментом обнаружения молекул запаха и подходящей платформой полета для разработки алгоритмов локализации источника запаха. Основным преимуществом является то, что биогибридный дрон обладает сенсорной направленностью к источникам запаха, благодаря оснащению корпуса датчика. Начните с выделения усиков шелковой моли с помощью посмертных ножниц без анестезии.Отрежьте обе стороны изолированных усиков шелковой моли и используйте электропроводящий гель для прикрепления их к электродам с серебряным и хлоридным покрытием серебра чувствительной части электроантенографического или ЕАГ-устройства. Подключите стеклянную трубку, содержащую бомбикол, к системе стимуляции запаха, убедив, что насос уже включен. Сооберите стеклянную трубку так, чтобы ее наконечник был на 10 миллиметров от шелковых ушных усиков на устройстве ЕАГ.Установите выхлопную плату диаметром 60 миллиметров на 30 миллиметров позади устройства EAG для стабилизации воздушного потока и предотвращения застоя феромонов. Включите устройство ЕАГ, затем запустите программу сбора данных на ПК. Нажмите кнопку ground в меню журнала, чтобы определить экспериментальное состояние, а затем нажмите кнопку запуска журнала для сбора данных. Через пять секунд после нажатия кнопки запуска журнала инициируйте стимуляцию запаха.Нажмите кнопку остановки журнала в графическом интерфейсе пользователя или графическом интерфейсе, чтобы остановить запись. Изолируйте усики шелковой моли с помощью посмертных ножниц и срежьте обе стороны усиков. Прикрепите изолированные антенны к электродам с серебряным и хлоридным покрытием чувствительной части устройства ЕАГ с помощью электропроводящего геля.Подключите стеклянную трубку, содержащую бомбикол, к системе стимуляции запаха с уже включенным насосом. Установите стеклянную трубку так, чтобы трубка и ее наконечник были параллельны краю стола и непосредственно над ним соответственно. Установите циркулятор так, чтобы центр вентилятора был на 15 сантиметров от края стола.Установите скорость ветра циркулятора на одну или минимальную мощность, нажав кнопку на консоли. Установите устройство ЕАГ на дрон. Подключите компьютер к точке доступа Wi-Fi.Включите устройство ЕАГ и дрон. Запустите программу управления дроном на ПК. После того, как индикатор на дроне мигнет желтым, нажмите кнопку команды SDK в меню команд на графическом интерфейсе ПК, чтобы выполнить команду, а затем нажмите кнопку взлета на графическом интерфейсе, чтобы навести дрон над землей. После нажатия кнопки полета в меню журнала, чтобы определить экспериментальное состояние, нажмите кнопку запуска журнала для этого приобретения.Нажмите кнопку остановки журнала на графическом интерфейсе, чтобы остановить запись. Вставьте чувствительную часть устройства ЕАГ в корпус датчика. Установите расстояние между наконечником электродов и наконечником корпуса в 10 миллиметров.Прикрепляют к изолированным антеннам шелковую моль к электродам, как описано ранее, и монтируют устройство ЕАГ с датчиком закрытия на дрон. Наведите курсант на дрон так, чтобы он начал поворот примерно на 90 градусов влево и вправо. Стимулируйте устройство ЕАГ на дроне с помощью полидропателей, содержащих бомбикол во время этих движений.Проведите этот шаг в общей сложности четыре раза. Было отмечено, что предлагаемое устройство ЕАГ воспроизводимо реагировало на стимуляцию запаха. Дрон, оснащенный устройством ЕАГ, завис на высоте 95 сантиметров от пола и на расстоянии 90 сантиметров от источника запаха.Были зафиксированы типичные сигналы устройства ЕАГ и датчика газа на дроне. Для дрона без корпуса датчика интенсивность сигнала в 180 градусов, когда дрон столкнулся в противоположном направлении от источника запаха, иногда была выше, чем при нулевых градусах. Однако для дрона, оснащенного корпусом, интенсивность сигнала ЕАГ при нуле градусов стала выше, чем при 180 градусах.Результаты показали, что беспилотник обнаружил бомбикол в воздухе за пределами аэродинамической трубы и определил направление запахового шлейфа поворотными движениями. Локализация источника запаха проводилась на основе этого спирального алгоритма поиска с использованием биогибридного дрона. Для анализа были зафиксированы траектория дрона, углы рыскания и сигналы ЕАГ при локализации источника запаха.Сигналы ЕАГ показали, что время обнаружения, включая время реагирования и восстановления, устройства ЕАГ на дроне составляет примерно одну секунду. Разработка с биогибридным дроном проложила путь к созданию эффективной платформы обнаружения молекул запаха в области биогибридной робототехники.

Research

JoVE Journal

Engineering

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

Фотоэмиссии с угловым разрешением спектроскопии при сверхнизких температурах

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Изготовление и характеристика неупорядоченных полимерных оптических волокон для поперечной Андерсон локализация света

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Использование нейтронного спина Эхо Решенные выпаса заболеваемости рассеяния для расследования органических материалов солнечных батарей

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Пламя Эксперименты на Advanced Источник света: новое понимание сажеобразования процессов

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Анализ отказов батарей с использованием синхротронного основе жесткого рентгеновского микротомография

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

Измерение рентгеновского луча когерентность вдоль нескольких направлениях с помощью 2-D Клетчатый фазовой дифракционной решетки

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

С использованием синхротронного излучения микротомография Расследования многомасштабном Трехмерные Микроэлектронные пакеты

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Печать Изготовление Bulk гетероперехода солнечных элементов и<em&gt; В Ситу</em&gt; Морфология характеристика

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Измерение квантовой интерференции в источнике кремния Кольцо Резонатор Photon

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

Локализация дефектов при структурном нагреве с использованием лазерной прогнозируемой фототермической термографии

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...