설치류에 음식 섭취를 측정하기위한 오픈 소스 장치의 건설 및 검증 : 실험 장치 (FED)를 먹이
Summary
Feeding Experimentation Device (FED) is an open-source device for measuring food intake in mice. FED can also synchronize food intake measurements with other techniques via a real-time digital output. Here, we provide a step-by-step tutorial for the construction, validation, and usage of FED.
Abstract
Food intake measurements are essential for many research studies. Here, we provide a detailed description of a novel solution for measuring food intake in mice: the Feeding Experimentation Device (FED). FED is an open-source system that was designed to facilitate flexibility in food intake studies. Due to its compact and battery powered design, FED can be placed within standard home cages or other experimental equipment. Food intake measurements can also be synchronized with other equipment in real-time via FED’s transistor-transistor logic (TTL) digital output, or in post-acquisition processing as FED timestamps every event with a real-time clock. When in use, a food pellet sits within FED’s food well where it is monitored via an infrared beam. When the pellet is removed by the mouse, FED logs the timestamp onto its internal secure digital (SD) card and dispenses another pellet. FED can run for up to 5 days before it is necessary to charge the battery and refill the pellet hopper, minimizing human interference in data collection. Assembly of FED requires minimal engineering background, and off-the-shelf materials and electronics were prioritized in its construction. We also provide scripts for analysis of food intake and meal patterns. Finally, FED is open-source and all design and construction files are online, to facilitate modifications and improvements by other researchers.
Introduction
20 세기 후반부 통해 글로벌 비만의 상승에 따라, 1, 2, 3, 4를 공급하는 기본 메커니즘에 관심이 갱신된다. 일반적으로 음식 섭취 수동 5 무게, 또는 시판 공급 시스템입니다. 상용 시스템은 우수하지만, 자신의 디자인 또는 코드를 수정 제한된 유연성을 제공합니다. 좋은 시간 해상도와 최소한의 인간의 간섭 (6) 음식 섭취량을 측정하기위한 오픈 소스 공급 시스템 : 여기, 우리는 먹이 실험 장치 (FED)를 설명합니다. FED는 배터리 전원을 완전히 표준 식민지 랙 caging 또는 다른 과학 장비의 내부에 들어갈 수있는 3 차원 인쇄 된 경우에 포함됩니다.
그 정상 상태에서, FED는 FO에 음식 펠렛 쉬고 저전력 모드에서 동작잘 OD. 펠렛의 존재는 적외선 빔을 통해 모니터링된다. 마우스는 펠렛을 제거 할 때, 포토 인터럽터 센서는 마이크로 컨트롤러에 신호를 전송하고, 시간 스탬프는 내장 보안 디지털 (SD) 카드에 기록된다. 동시에, 트랜지스터 트랜지스터 로직 (TTL) 출력 펠릿 검색의 실시간 출력을 제공한다. 바로이 경우에 따라 상기 모터를 다른 펠렛을 분배하도록 회전하고, 상기 시스템은 저전력 모드로 복귀한다. 그것의 오픈 소스 특성으로 FED는 수정과 특정 연구의 요구에 맞게 개선 할 수있다. 예를 들어, 코드는 인간의 간섭을 필요로하지 않고 하루 중 특정 시간에 공급을 제한, 또는 펠릿의 수에 도달 할 때 중지 분배가 쉽게 변경 될 수있다.
여기, 우리는 생쥐에서 음식 섭취를 측정하기위한 FED의 구성, 검증 및 사용에 대한 단계별 지침을 설명합니다. 우리는 시스템을 구성하는 모든 구성 요소의 목록을 제공한다. 중요한 것은, 더 이전에 전 없습니다전자의 perience은 FED를 구성하는 데 필요합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
급전 실험 장치 (FED)의가요 식사량 모니터링 시스템이다. 여기, 우리는 제조 및 마이크로 컨트롤러 상에 3D 인쇄 하드웨어, 전기 부품의 납땜 및 스케치 업로드의 조립을 포함한 장치 문제 해결에 대한 자세한 내용을 설명합니다. 이주의 깊게 프로토콜에 설명 된 모든 단계를 수행하는 것이 중요하지만, 성공적인 최종 제품을 보장하기 위해 각 섹션에 여분의 관심을받을 자격이 중요한 단계가 있습…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 교내 연구 프로그램 (NIH), 당뇨병의 국립 연구소 및 소화기 계통 및 신장 질환 (NIDDK)에 의해 지원되었다. 우리는 3D 인쇄와 지원을 계측에 NIH 제와 NIH 라이브러리 감사합니다.
Materials
| Electronics | |||
| Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino v2 Kit – v2.3 | Adafruit | 1438 | Use of other motor shields has not been tested and will require changes to the code |
| Adafruit Assembled Data Logging shield for Arduino | Adafruit | 1141 | Use of other data logging shields has not been tested and will require changes to the code |
| PowerBoost 500 Charger | Adafruit | 1944 | Other voltge regulator boards have not been tested, but should work if they have similar specifications |
| FTDI Friend + extras – v1.0 | Adafruit | 284 | Any FTDI-USB connection will work |
| Small Reduction Stepper Motor – 5VDC 32-Step 1/16 Gearing | Adafruit | 858 | Use of other stepper motors has not been tested |
| Arduino Pro 328 – 5V/16MHz | SparkFun | DEV-10915 | Other Arduino boards should work, although may require changes to the code |
| Photo Interrupter – GP1A57HRJ00F | SparkFun | SEN-09299 | Other photointerrupters will work, but may require changes to the 3D design |
| SparkFun Photo Interrupter Breakout Board – GP1A57HRJ00F | SparkFun | BOB-09322 | Other photointerrupters will work, but may require changes to the 3D design |
| Connectors, screws, and miscellaneous items | |||
| Shield stacking headers for Arduino (R3 Compatible) | Adafruit | 85 | Any stacking header that says Arduiono R3 compatible will work |
| Multi-Colored Heat Shrink Pack – 3/32" + 1/8" + 3/16" | Adafruit | 1649 | Any heatshrink will work |
| Hook-up Wire Spool Set – 22AWG Solid Core – 6x25ft | Adafruit | 1311 | Any wire will work |
| Lithium Ion Battery Pack – 3.7V 4400mAh | Adafruit | 354 | Any 3.7V Lithium battery with a JST connector will work |
| SD/MicroSD Memory Card (8GB SDHC) | Adafruit | 1294 | Any SD card will work |
| 50 Ohm BNC Bulkhead Jack (3/8" D-Hole) | L-com | BAC70A | Any BNC bulkhead will work |
| Type 316 Stainless Steel Pan Head Phillips Sheet metal screw, No 6 size, 1/4" Length | McMaster-Carr | 90184A120 | Any screws of this specification will work |
| Type 316 Stainless Steel Pan Head Phillips Sheet metal screw, No 2 size, 1/4" Length | McMaster-Carr | 91735A102 | Any screws of this specification will work |
| Nylon 100 Degree Flat Head Slotted Machine Screw, 4-40 Thread, 1" Length | McMaster-Carr | 90241A253 | Any screws of this specification will work |
| Nylon Hex Nut, 4-40 Thread Size | McMaster-Carr | 94812A200 | Any nut of this specification will work |
| 2Pin JST M F Connector 200mm 22AWG Wire Cable | NewEgg | 9SIA27C3FY2876 | Any 2 pin connector will work for this connection |
| Metal Pushbutton – Latching (16mm, Red) | SparkFun | COM-11971 | Any push button or switch will work |
| Resistor Kit – 1/4W | SparkFun | COM-10969 | Any 1/4W resistors will work |
Referências
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