スピーカー
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成績証明書
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| マイク・アンダーソン |
皆さんこんにちは！ |
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少し告白しなければならないことがあります。 パンデミックの初期の頃、時間を埋めるのに苦労していたので、水族館を設置してその方法を学ぶという趣味を持ちました。 |
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とても楽しかった。 娘と一緒にいる機会が増えました。 私たちは魚屋に行って、きれいな魚を選んだ。 |
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しかし、まず、魚にとって安全な環境を整えなければなりませんでした。 今日お話ししたいのは、この質問に答えるということです。 |
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これは、私たちがペットショップに行ってこの素敵な小さな水槽を購入するときに私たちが持っているこの時代の古いものにまでさかのぼります。 |
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砂利を入れ、水を入れ、化学薬品をいくつか入れて、フィルターをセットし、バブラーをセットして、そこに金魚を数匹放り込んで、最高の。 |
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そして、すべてが約3、4日は順調ですが、ある朝目を覚ますと、子供の涙で満たされた目、涙で満たされた目に、子供が泣いていることがわかります。 |
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魚は死にました。 そして、あなたが腰を下ろして尋ねている質問は、「なぜ?」です。 あなたはタンクがきれいであることを知っています。 私たちは彼らに餌を与えすぎず、やるべきことはすべてやりました。 良い、 |
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多くの点で、問題はおそらく魚の糞だったことが判明しました。 |
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そして、過度にスカトロにならないように、今日は廃棄物管理について話します。 多くの点で、それが今日私たちが話していることです。 |
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そして、魚に餌をやると、反対側から出てくることがわかるという事実をどのように管理しますか. つまり、できることはそれだけです。 そして、そのようなものをタンクに長時間入れたままにしておくと、魚が死んでしまうことがわかりました. |
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まあ、多くの場合、これらの魚は自然から来ているので、この状況に関しては、自然は本当に最高で、最高の教師です. |
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では、自然は魚の糞をどのように処理するのでしょうか? つまり、これらの池や物事について考えてみてください |
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は、多くの点でロックされています。 彼らは実際には強い流入と流出を持っていません。 それらはかなり静的です。 それで、彼らはいつもそこにいて、食べたりトイレに行ったりする魚であるという事実にどのように対処しますか... |
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さて、彼らは... 水族館には「窒素循環」と呼ばれる水界のサイクルがあり、それを水族館で模倣しようとしています。 |
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窒素循環は非常に簡単に理解できます。 魚は餌を食べ、 |
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そして彼らが... |
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それを処理します。 |
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そして、その加工食品はアンモニアに変わるか、アンモニアを放出し始めます。 |
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そしてアンモニア、 |
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本来は、 |
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水の中に住んでいて、地面に住んでいる小さな細菌種によって食べられます - 岩の上、そして底にあるすべてのもの... の底の泥の中 |
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どこにいてもボディウォーター。 そして、その虫はアンモニアを亜硝酸塩と呼ばれる種に変換します。 |
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実は、亜硝酸塩はアンモニアよりも毒性が強いことがわかっています。 ですから、それ自体が問題です。 アクアリウムの世界でこれを行っているとき、アンモニアがあなたを捕らえなければ、亜硝酸塩があなたを助けます. |
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つまり、最初の 2 つのステップでかなりのトラブルに見舞われます。 ですから、自然界では、 |
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次に、亜硝酸塩を取り込んで硝酸塩に変換する別の種のバクテリアがいます。 そして、その一文字の変化が、非常に危険なものを非常に安全なものに変えてしまうのです。 |
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そして、実際には、その過程で余分な酸素を追加しているだけであることがわかりました. あなたが本当にやっていることはそれだけです。 |
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しかし、硝酸塩の段階に達すると、水生環境の植物はその硝酸塩を食物として使用できます. 彼らはそれを肥料として使うことができます。 |
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それが今度は魚の餌となり、他の生物や藻類がそれを食べます。 それらすべて。 それらによって消費されないものは... 水生環境によって. |
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その硝酸塩は、体内の水分の出口が何であれ、そこから洗い流されます。 |
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つまり、自然はこれを設定する優れた方法を持っています。特に、魚の糞が原因で水柱に留まる可能性のあるこれら2つの主要な、特に致命的な窒素化合物の種に対処する. |
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次に問題は、水族館でこれをどのように処理するかということです。 |
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私たちは本質的に水族館で自然を模倣しなければなりません。 |
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さて、あなたがインターネットに行くなら。 オンラインで、すべてのディスカッション フォーラムを調べたり、本やそのようなものを読んだり、地元の水瓶座店に行ったりすると、バイオ フィルターと呼ばれるものについて話してくれます。 または、タンクのサイクリングと呼ばれるものについて話します。 |
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そして、バイオ フィルターは水槽にこれら 2 種類のバクテリアを繁殖させます。 |
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そして、それらを手に入れると、アンモニアを硝酸塩に非常に迅速に循環させることができます. そして、あなたがその気になれば、水槽に植物を入れて、硝酸塩または硝酸塩を処理するか、水の交換、またはその両方を行います. それが私が硝酸塩に対処するためにやっていることです。 |
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- 毒性はほとんどありません。 しかし、最終的には有毒になるため、それを抑える必要があります. しかし、他の 2 つの種よりも多くの時間を持っています。 |
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しかし、少し問題があります。 なぜなら、バイオフィルターを確立するというこのプロセス全体を開始するには、アンモニアの供給源が必要であり、アンモニアの供給源は魚の糞です. |
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ですから、魚の糞を食べるには、魚が必要です。 彼らはあなたがこれを行うために棚の上で魚の肥料を売っているだけではありません. |
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そこで問題は、「それをどう処理するか」です。 |
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実際には、方程式から魚を完全に除外します。 なぜなら、アンモニア源が何であるかは問題ではないからです. |
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そして、信じられないほどクリーンで、安価で、塩化アンモニウムの形のアンモニア源で簡単に作業できることがわかりました。 |
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そして、実際、アクアリストはこのようなもののバケツをほとんど持っていません. -このような小さな瓶。 - これを行うことに真剣に取り組んでいる人 - 魚なしでこのプロセスを行うこと。 それは「ノーフィッシュサイクリング」と呼ばれています。 |
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私たちがしているのは、低用量の塩化アンモニウムを代用することです。 |
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それが定着しつつあるように、バイオフィルターを養うために水に入れます。 そして、塩化アンモニウムを追加できるようになったら... |
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そして 24 時間後、システムにアンモニアが記録されなくなり、タンクが循環されていることがわかりました。 つまり、タンク内で窒素循環が確立され、安全に魚を追加できます。 |
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これがプロセス全体です。 必要に応じて、自分の時間にそれを見ることができます。 しかし、私たちがやっていることのために、私たちが監視できる、または監視する必要がある、監視する必要がある部分は、色付けされたこれらの3つのステップです。 |
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最初のものは、今日私たちが焦点を当てようとしているものです。 この塩化アンモニウムのステップは、見ていて楽しいものだからです。 |
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他のものは自然に発生しますが、このバイオフィルターを確立するのにほぼ1か月かかることに注意してください. |
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しかし、私たちがしているのは、低用量のアンモニアを食品としてバイオフィルターに追加することです. バクテリアの最初の種は成長し、増殖し、幸せになります。 |
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そして彼らは物事を亜硝酸塩に変え始めます。 硝酸塩種はそれを拾い上げて増殖し始め、幸せになります。 そして、この各ステップで、そのプロセスを監視できます。 そして、それが終わったら、水の50％を交換して魚を加えるだけです. |
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これは、魚でそれを行うとしたら、そのプロセスがどのように見えるかです. これを行うことを提案しているわけではありません。 しかし、これはあなたが魚で見るものです。 アンモニアゼロのタンクから始めます |
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そして魚、そしてあなたは魚に餌をやる。 魚は食物をアンモニアを作るものに変換します。 アンモニアのレベルは上昇し、上昇し、上昇し、上昇します。 |
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この道のどこかで魚が死ぬ可能性は非常に高いですが、最終的にはアンモニアのレベルが下がり始めます. |
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そして、亜硝酸塩レベルはより劇的に上昇し始めます. 最終的に、それらは下がり始め、それは硝酸塩が拾い始めたときです. |
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これは、魚を使わずに模倣したいものです。 |
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わかった。 では、それをどのように監視するのでしょうか。 伝統的に、魚屋に行けば比色指標を使ったこの検査キットが売られています。 それらはあなたが加える小さな化学試薬で、色を変えます。 |
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- テストの量に応じたさまざまな色。 システム内のアンモニアの量に基づいて、この場合はグリーンになります。 亜硝酸の紫。 赤から黄、オレンジは硝酸塩です。 |
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問題は、あなたの目は本当にだまされる可能性があるということです。 この低い領域で特にダウン - サンプル D、E、および F。 |
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アンモニアの濃度が低いか、アンモニアがないかについて、あなたの目は本当に簡単にだまされてしまいます. |
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そして、「アンモニアなし」がいつなのかを本当に知りたいのです。 それで、私は化学者であり、パンデミックの間多くの時間を手にしていたので、それを行うためのより良い方法があるかどうかを確認することにしました. |
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そして、分光学がそれを行う方法であることがわかりました。 Gen-Chem 時代に Beer's Law と呼ばれるものについて話したときのことを思い出します。 |
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しかし、聴衆の方々は私たちが何について話しているのか分からないかもしれないので、分光法が本当に速いことを紹介しましょう。 |
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分光法は、基本的に光を使用してサンプルに関する情報を収集します。 |
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そして、分光計とは何か、最も単純なコンポーネントにまで煮詰めると、信じられないほど複雑な分光計があります。 でも、煮詰めると光源であり、 |
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次に、サンプルを通過します。 そして、光がサンプルを通過すると、サンプルの内容に関する情報を取得します。 |
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そして、その光をいくつかのスリットに通します。 そして、その目的は、きれいな光のラインを作成することです. それで、あなたはあなたのライトを非常に細く、非常に細く、非常に背の高いビームにしたいので、これらの素敵な線ができました. |
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そして、いくつかのコリメータを通過します。 私の分光計の場合、光源が分光計に比べて非常に明るいことが判明したため、ここで行っていたことの一部は、余分な光を漏らしていました. |
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私はあまりにも多くの光を持っていたので、私がこれに取り組んでいたので、私は本当に強度を落とす必要がありました. それで、私は分光計といくつかのケースを離調しました。 これは驚くべきことに、私が期待していたことではありませんでした。 |
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しかし、2 つのスリットを通過すると、回折格子と呼ばれるものに到達します。 これは私たちが現代で使っているものです。 私たちはこれらの回折格子を使用していますが、それらは基本的に非常に特定の間隔の線が刻まれたフィルムです。 |
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リソグラフィーまたはプレスプロセスのいずれかを介して。 そして昔はプリズムを使っていました。 したがって、プリズムがあればこれも可能です。 しかし、プリズムまたは回折グリーティングのポイントは、光をその構成波長に分割することです。 |
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その後渡されます。 |
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私の場合、それはウェブカメラです。 |
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そう、ウェブカメラです。 |
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これは非常に単純な分光計の左側の例です。 プリズムがあり、単一のスリットがあり、光源があります。 |
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真ん中の画像を見ると、こちら側に白熱灯が見えます。 |
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スリットを通過すると、すべての成分波長に分解されることがわかります。これが黒体スペクトルです。 私たちが持っている虹の光のすべての波長を持っています。 |
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CFL 電球のようなものを見ると、この下部に明確な特徴があることがわかります。それらは水銀の輝線、またはその他のガスが蛍光を生成するために使用されているものです。バルブ。 |
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しかし、それが私たちがやっていることです。 分光計でも同じことをしています。 分離します - サンプルに光を通し、 |
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サンプルの成分波長を分離して、光を見ることでサンプル内で何が起こっているかを確認できます。 |
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これは左側のより洗練されたものです。またはここの右側には、素敵なハロゲン光源があります。 |
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本当に元気で明るい。 そして、ある点から別の点へと光を跳ね返しています。 これは実際には回折グレーディングです。 これは光学品質の回折グレーディングです。 |
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そして、それが反射されて検出器に送られます。 ダブルバウンスシステムです。 私が言ったように、それらは非常に複雑になります。 |
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私のはそれほどではありませんでした。 |
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レゴを持っていました。 カミソリの刃がいくつかありました。 私はDVD-Rを持っていて、それをこじ開けて、回折の挨拶を取り出すことができました。 そして、私は使用できる古い壊れたウェブカメラを持っていました。 それで、それは私が行ったものです。 |
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これは、それがどのように見えるかです。 ただし、ここでのポイントは、すべて同じ構成部品を備えていることです。 サンプルセルがあります。 安い小さなキュベットさえ手に入れることができました。 |
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光学スリットは外したので見えません。 したがって、システムの残りの部分を見ることができます。 これが回折格子です。 |
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DVD-R または、Amazon からも非常に安く入手できます。 それらは、12個で99セントか何かです。 そして、背面にある安価なウェブカメラ。 |
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そして、そのウェブカメラを ImageJ のようなものに接続したり、スペクトルを収集して統合するのに役立つものに接続したりして、JMP を使用したり、JMP で操作したりできます。 |
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これがここで得られるものです。 下はブランクのスペクトルの例です。 上部には、赤、緑、青のチャンネルのスペクトルが表示されます。 また、このサンプルの平均チャネルも確認できます。 |
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それでは、JMPに行きましょう。 十分なパワーポイント！ |
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先に述べたように、ベールの法則のこの考え方について話しました。 そして、ベールの法則は基本的に、ある一連の濃度に対して、a があれば...そして、それらの濃度を「c」と呼ぶと述べています。 |
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それらは、観測された吸光度「A」に比例します。 |
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比例関係はパスの長さに基づいているため、光が通過する必要があるマテリアルの量です。 それが私たちについているキュベットの場合、通常はセンチメートルです。 そして、比例定数「イータ」。 |
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つまり、基本的には直線です。 以前に見た連続希釈データを取得したとき、緑色から黄色に変化しているキュベットがありました。 |
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そして、既知の濃度を調べ、それらの吸光度を調べたところ、それらはきれいな直線上に落ちました. これは、このようなことが起こったときに私たちが見たいものです. そして、さらに重要なことは、この素晴らしい直線を見ると、私たちが期待するのと同じ公式に従っているということです。 |
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私の集中力があります。 それが私の比例定数です。 そして、この数はゼロかもしれません。 信頼区間を見ると、実際には 95% 信頼区間がゼロではないとは言えません。 つまり、ベールの法則に非常によく従っています。 |
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これは素晴らしいことですが、多くの処理を行う必要がありました。 すべてのスペクトルで、最大吸光度を抽出する必要がありました。 私は行ってデータのクリーンアップをしなければなりませんでした。 それはただの混乱であり、それらのそれぞれを行うのにかなり長い時間がかかりました. |
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問題は、36、37、40 の異なるスペクトルを処理する必要がある場合、どうすればそれを行うことができるかということです。 |
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まあ、機能データ分析でかなり簡単にできます。 |
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ここで、私がここで扱っているデータセットについて簡単に話しましょう。 |
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これが私のキャリブレーション セットです。このデータ セットを通じて私の集中力が高まると、 |
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スペクトルの緑色の領域の強度が上昇していることがわかります。これが現在表示されているすべてです。 そのため、色は暗い赤から明るい明るい黄色まで変化します。 そのため、集中すると強度が増加します。 それがベールの法則です。 |
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今。 |
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これを始めたときに私が答えなければならなかった質問は、どのチャンネルですか... スペクトル全体の平均吸光度を使用する必要がありますか? |
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それとも、これら 3 つのチャネルのいずれかを使用して作業する必要がありますか? |
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スペクトルを全体的に見ると、スペクトルの青色領域に多くの黄色と明るい飽和色がたくさんあることがわかります。ここのスペクトル。 |
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これは、これらの地域が急速に飽和状態になっていることを示している傾向があります。 彼らは私が必要とする上限のダイナミックレンジを持っていません... |
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...検出器の範囲全体で優れた線形応答が得られていることを確認できるようにするため。 |
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それで、私が最終的にやったのは、スペクトルの緑色の領域だけに焦点を合わせることでした. これには、高値と安値があり、中間にいくつかのものがあることに気付くでしょう。 ダイナミック レンジが非常に広く、検出器のダイナミック レンジをすべて使用しています。 「検出器」とは「ウェブカメラ」を意味します。 |
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それを見る別の方法 - ここで、それらのスペクトルを見てみましょう。 つまり、これは何も入っていないブランクです。 |
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そして少しのアンモニアを加えると 赤が飛び上がるのが分かります 私たちはそれを望んでいません。 私たちはそれが非常に、非常に段階的に飛躍することを望んでいます. とてもゆっくり。 |
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より正確には、ここでスペクトルの緑色の領域を使用すると、それが起こることがわかります。 |
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特に 2 ppm と 3 ppm のサンプルの間では、赤は 2 ppm で飽和し、緑は 3 ppm で飽和することがわかります。 |
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これは重要です。 それは大きな違いです。 それはあなたが追加する多くの追加のアンモニアです. そして、その違いを検出できることが重要です。なぜなら、それが早い段階で軌道を確立するからです。 |
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さて、それをどのように処理し、Functional Data Explorer でこれをどのように処理するのでしょうか? さて、曲線ができました。 それは理にかなっている。 FDE は曲線を操作するための優れたツールです。 |
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しかし、そのような検量線を使用している場合、どのようにして未知物質の濃度を抽出するのでしょうか? |
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さて、その秘密が入ります... まず第一に、期待どおりにすべてをセットアップします。 |
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さまざまなサンプルのトレースは Y に入り、波長は X に入り、サンプル ID は ID 関数に入ります。 |
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そしてこれから行うことは、作成したベールの法則のキャリブレーション ラインから、キャリブレーション セットから濃度を与えることです。 それらを濃度に入れます。 それが魔法です。 |
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その理由をお見せしましょう。 さて、私がやろうとしていることは、最初の未知数をターゲット関数として確立することから始めます。 |
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なぜ私はそれをしたのですか？ では、ちょっとお見せしましょう。 プロット、データ処理、データ要約を非表示にします。 今は必要ありません。 私はモデルに行くつもりです。 ここでは b スプラインを使用します。 |
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繰り返しますが、私はメカニックのためにこれをやっています。 これを行うとき、機能 DOE モデルの FDE モデルをもう少し微調整する必要がありました。 |
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しかし、持ち出す大きなものはここにあります。 ターゲット関数である統合誤差を見ると、これは非常に低く、最小値になっています。 |
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そして、その最小値が未知のサンプル中のアンモニアの濃度であることが判明しました。 |
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それで、その最小値を見つけるために私がしなければならないことは... |
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私の望ましさを最大化することです... |
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そして読んで... |
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私の集中。 |
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残念ながら、FDE の同じインスタンスに戻って新しいターゲット関数を確立することはできません。 |
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そのため、関数ごとにこれを実行したいたびに、これを実行する必要があります。 ありがたいことに、私はこれを 1 日に 1 回しか行っていなかったので、退屈ではありませんでした。 しかし、より多くのデータがあれば、これを一度に行う必要があり、少し時間がかかります。 |
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しかし、それがどのように見えるか見てみましょう。 |
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ベールの法則に戻りましょう。 したがって、ここの青いデータ ポイントはキャリブレーション データ セットです。 それらは... これらは、モデルを確立するために使用した一連の妄想です。 |
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未知数はすべて Beer の法則に沿っていることがわかります。 ええ、科学はうまくいきます！ 右？ さらに重要なことは、この優れたダイナミック レンジを確認して、すべてを検出できることです。 |
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そして、それはかなりうまく機能します。 |
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ここでは興味深い部分なので、時間の経過とともに何が起こるか見てみましょう。 |
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というわけで、データを時系列で見ていきます。 そして、これであなたの目を助けるためにスプラインを追加しました. 集中力が低下していることがわかります。 |
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そして、一歩下がって目を細めてみると (そしてその最大値を無視してください。これについてはすぐに説明します)、後ろ半分で同じ曲線をたどっていることがわかります... |
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これの... |
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窒素循環におけるアンモニア曲線。 |
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では、この最大値はどうでしょうか。 |
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さて、私は伝統的なサイクルとは少し違うことをいくつかしました。 そのうちの 1 つは、私が持っていたフィルターを取り出し、既に循環したタンクに入れたことです。 私は数年間持っていたものを持っています。 |
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そして、フィルターにバイオフィルターがすでに取り込まれているように、それをそのタンクに入れました。 |
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だから私は、成熟したフィルターとは言いませんが、アンモニアを食べる種がすでに生息しているフィルターから始めました。 それで、私はタンクにたくさんの亜硝酸塩をすぐに入れました。 |
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そして、検出器が飽和するところまで来ました。 変化を検出できませんでした。 |
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ということで、ここで水替えをしました。 一般的には、このプロセスの途中で水を交換する必要はありません。 しかし、私はここで水を交換しました。これは、亜硝酸塩を再び測定できる場所に戻すことができるようにするためです. |
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残念なことに、その過程でアンモニアを食べるバクテリアも妨害してしまいました。 私はそのコロニーのいくつかを失いました.サイクルを完了するためにそれが戻ってくるのを待たなければなりませんでした. |
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つまり、あなたが見ているのは、システムが成熟してそのようなことを処理する準備が整う前に、私がシステムを混乱させていることです... |
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侵襲的処置。 |
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しかし、繰り返しになりますが、重要なのは、私たちがゼロに達したときに、ここでこれの終わりに到達したということです。私はアンモニアの別のエディションを作成しました。 |
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24時間待って、再度測定。 またゼロになりました。 亜硝酸塩をチェックしたところ、亜硝酸塩はゼロでした。 硝酸塩を調べました。 私が期待していたように、彼らは屋根を通り抜けていました。 そして水替えをしました。 そして魚屋に行きました。準備ができました。 |
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まず、アクアリウムを始めるなら、追伸.. 公共サービスの案内... PSA。 |
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最初に水槽を循環させることを忘れないでください。 人々が主張するグーの小さなボトルがあります... それは横にあり、「サイクル水族館はありません、すぐに魚を追加できます」と書かれています。 |
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信じないでください。 長い道のりを歩んでください。 あなたの魚はもっと幸せになります。 彼らは…彼らは長生きするでしょう。 そして、あなたは彼らと一緒にもっと楽しい経験をするでしょう. |
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そのため、魚を追加するときは、水槽を循環させることを忘れないでください. |
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ポイント 2 - レゴは、リビングルームに地雷原を作るためだけのものではありません。 ここで見たように、それらを使用して実際の科学を行うことができます。 ウェブカメラと DVD を使って、レゴで分光計を作りました。 そして、それは機能します。 |
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ステップ 3、つまりポイント 3 は、エンジニアを長期間監視されない状態にしないことです。 家に帰って何をするかは決してわかりません。 |
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ありがとう、あなたの水族館を楽しんでください。 |
