Introduction
20 वीं सदी के उत्तरार्द्ध में वैश्विक मोटापे की वृद्धि के साथ, वहाँ तंत्र 1, 2, 3, 4 खिला अंतर्निहित पर ध्यान नए सिरे से है। आमतौर पर, भोजन का सेवन मैन्युअल तौला 5, या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध खिला प्रणालियों के साथ किया जाता है। वाणिज्यिक प्रणालियों बहुत ही अच्छे हैं, लेकिन उनके डिजाइन या कोड को संशोधित करने में सीमित लचीलापन प्रदान करते हैं। ठीक अस्थायी समाधान और न्यूनतम मानवीय हस्तक्षेप 6 के साथ भोजन का सेवन को मापने के लिए एक खुला स्रोत खिला प्रणाली: यहाँ, हम दूध पिलाने प्रयोगों डिवाइस (फेड) का वर्णन है। फेड बैटरी संचालित है और पूरी तरह से एक 3 डी मुद्रित मामला है कि मानक कॉलोनी रैक caging या अन्य वैज्ञानिक उपकरण के अंदर फिट कर सकते हैं के भीतर निहित है।
अपनी स्थिर अवस्था में, फेड अपनी fo में एक भोजन गोली आराम के साथ एक कम शक्ति मोड में संचालितआयुध डिपो में अच्छी तरह से। गोली की उपस्थिति एक अवरक्त किरण के माध्यम से नजर रखी है। एक माउस एक गोली हटा, एक photointerrupter सेंसर microcontroller के लिए एक संकेत भेजता है और समय-स्टांप जहाज पर सुरक्षित डिजिटल (एसडी) कार्ड पर लॉग इन किया है। समवर्ती, एक ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क (टीटीएल) उत्पादन गोली पुनः प्राप्ति की एक वास्तविक समय उत्पादन प्रदान करता है। तुरंत इस घटना के बाद, मोटर एक और गोली बांटना घूमता है, और प्रणाली अपने कम बिजली मोड के लिए आए। अपने खुले स्रोत प्रकृति के कारण, फेड संशोधित और विशिष्ट अनुसंधान की जरूरत है फिट करने के लिए सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कोड, दिन के विशिष्ट समय को खिला सीमित करने, या वितरण जब छर्रों का एक नंबर पर पहुँच गया है को रोकने के लिए आसानी से बदला जा सकता है मानवीय हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना।
यहाँ, हम चूहों में भोजन का सेवन को मापने के लिए निर्माण, सत्यापन, और फेड के उपयोग के लिए कदम दर कदम निर्देश रूपरेखा। हम एक प्रणाली का निर्माण करने के लिए सभी घटकों की एक सूची प्रदान करते हैं। महत्वपूर्ण बात है, कोई पूर्व पूर्वइलेक्ट्रॉनिक्स में perience फेड का निर्माण करने की जरूरत है।
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Protocol
नोट: इस प्रोटोकॉल घटकों विशेष सामग्री की तालिका में नाम के लिए लिखा है। और सूचीबद्ध सहायक उपकरण: इसी तरह की कार्यक्षमता अन्य हार्डवेयर का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है, फेड के लिए Arduino प्रो microcontroller (microcontroller के आगे से कहा जाता है) प्रोग्राम था। अन्य माइक्रोकंट्रोलर समान रूप से अच्छी तरह से काम कर सकते हैं, लेकिन कोड उन्हें समर्थन करने को संशोधित करने के लिए उपयोगकर्ता की आवश्यकता होगी। ऑफलाइन डेटा विश्लेषण अजगर प्रोग्रामिंग भाषा के उपयोग कोडित किया गया था।
1. तैयारी और सॉफ्टवेयर स्थापना
- फेड (: https://github.com/KravitzLab/FED/tree/master/doc में 1 टेबल देखें andFed Github BoM.xlxs) के निर्माण की जरूरत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की खरीद।
नोट: वैकल्पिक आपूर्तिकर्ताओं, इस मेज पर कई भागों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है बशर्ते कि वे बराबर विनिर्देशों है। - सभी 3 डी डिजाइन घटकों (: https://github.com/KravitzLab/FED/wiki/3D-Printed-Components चित्रा 1, पर उपलब्ध है) प्रिंट। एक 200 माइक्रोन के साथ 3 डी प्रिंटरसंकल्प मुद्रण फेड के लिए सक्षम होना चाहिए।
- डाउनलोड करें और समन्वित विकास पर्यावरण (आईडीई) मंच स्थापित microcontroller कार्यक्रम के लिए।
- डाउनलोड करें और मोटर ढाल और डेटा लकड़हारा (उपलब्ध है: https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino) की कार्यक्षमता को सक्षम करने के लिए अतिरिक्त पुस्तकालयों स्थापित करें।
- विधानसभा के लिए आवश्यक उपकरण (जैसे एक टांका लोहा, गर्मी बंदूक, मिलाप, तार स्ट्रिपर्स, सुई नाक सरौता, और दोनों फ्लैट सिर और screwdrivers) की खरीद।
2. टांका विद्युत अवयव
नोट: हटना गर्मी ट्यूबिंग का प्रयोग करें सभी soldered जोड़ों की रक्षा करने के लिए। टांका लगाने के कनेक्शन के लिए पहले, तारों में से एक के आसपास लपेटो हटना ट्यूबिंग का एक टुकड़ा (~ 2 सेमी) ट्यूबिंग स्लाइड। कनेक्शन टांका लगाने के बाद, कनेक्शन बिंदु पर ट्यूबिंग केंद्र और गर्म करने के लिए ट्यूबिंग हटना एक गर्मी बंदूक का उपयोग करें।
- तैयारी कनेक्टर्स (2A चित्रा)
- चार 2-पिन कनेक्टर JST जोड़े को तैयार है और, पुरुष और महिला दोनों पक्षों ने 'ए', 'बी', 'सी', और 'डी' के लेबल क्रमशः। कनेक्टर जोड़ी 'डी' के दोनों ओर से लाल तार निकालें।
- एक 3 पिन कनेक्टर JST जोड़ी को तैयार है और दोनों पुरुष और महिला दोनों पक्षों ने 'ई' लेबल।
- Microcontroller और stackable ढाल (चित्रा 2 बी)
- microcontroller के ऊपर की ओर कुर्सियां के साथ महिला stackable हेडर मिलाप। microcontroller के तल पर हेडर से तार फैला हुआ क्लिप।
- मिलाप महिला एसडी डेटा प्रवेश ढाल के ऊपर की ओर कुर्सियां के साथ stackable हेडर। ढाल के नीचे तारों फैला हुआ छोड़ दें।
- नीचे से फैलने वाला पिन के साथ मोटर ढाल पर पुरुष हेडर मिलाप।
- एक सिक्का सेल बैटरी एसडी ढाल के स्लॉट में जगह वास्तविक समय घड़ी मॉड्यूल करने की शक्ति प्रदान करने के लिए।
- बाहरी शक्ति बटन (चित्रा -2)
नोट: एक latching धातु pushbutton हाS पांच कनेक्शन: बिजली, जमीन, सामान्य रूप से बंद (NC1), सामान्य रूप से खुले (NO1), और आम (C1)।- 2-पिन पुरुष कनेक्टर 'ए' सी 1 के लिए (प्रयोग लाल तार) और जमीन (काली तार का उपयोग करें) मिलाप। सभी कनेक्शनों गर्मी हटना।
- मिलाप के लिए + 2-पिन पुरुष कनेक्टर "बी" (प्रयोग लाल तार) और NO1 (काली तार का उपयोग करें)। सभी कनेक्शनों गर्मी हटना।
- Photointerrupter (चित्रा 2 डी)
- मिलाप photointerrupter (काला हिस्सा) बोर्ड ब्रेकआउट करने के लिए।
- ब्रेकआउट बोर्ड के सामने करने के लिए एक 4.7K रोकनेवाला मिलाप।
- मिलाप ब्रेकआउट बोर्ड की पीठ के लिए पुरुष 3 पिन कनेक्टर 'ई': एसजीएल को GND करने के लिए PWR, हरे तार करने के लिए लाल तार, और सफेद तार।
- photointerrupter की पीठ पर ढीले तारों ट्रिम बोर्ड के बाहर तोड़।
- बूस्ट बोर्ड (चित्रा 2 ई)
- को बढ़ावा देने के लिए बोर्ड पर 5V और ग्राउंड पिन करने के लिए 2-पिन महिला कनेक्टर 'ए' मिलाप।
- माँ से काली तार मिलापLe कनेक्टर 'डी' को बढ़ावा देने के लिए बोर्ड पर अतिरिक्त GND पिन करने के लिए।
- BNC आउटपुट केबल (वैकल्पिक: चित्रा 2 एफ)
- एक BNC केबल के टर्मिनलों के लिए 2 पिन कनेक्टर 'सी' (केंद्रीय पिन, पिन बाहर करने के लिए काले तार करने के लिए लाल तार) मिलाप।
नोट: विधानसभा के लिए, 2 पिन कनेक्टर BNC प्लग पर अखरोट के माध्यम से फिट होगा। हम एक छोटे कनेक्टर का उपयोग करें, या एक धार के साथ JST कनेक्टर नीचे दाढ़ी इसे फिट करने के लिए।
- एक BNC केबल के टर्मिनलों के लिए 2 पिन कनेक्टर 'सी' (केंद्रीय पिन, पिन बाहर करने के लिए काले तार करने के लिए लाल तार) मिलाप।
- मोटर शील्ड (चित्रा 2 जी)
- में वी के लिए महिला कनेक्टर "बी" एक साथ और मिलाप के लाल और काले तारों ट्विस्ट।
- आरिफ के बगल में जमीन पिन के लिए महिला कनेक्टर 'सी' के काले तार मिलाप, और इस कनेक्टर के लाल तार 3 पिन करने के लिए।
- में वी के बगल में जमीन पिन के लिए महिला कनेक्टर 'डी' की काली तार मिलाप।
- जमीन पिन के लिए महिला कनेक्टर 'ई' की हरी तार मिलाप5 वी के बगल में, 5V को यह कनेक्टर के लाल तार, और इस कनेक्टर के सफेद तार 2 पिन करने के लिए।
3. सॉफ्टवेयर अपलोड
- microcontroller के प्रोग्रामिंग पिन करने के लिए FTDI ब्रेकआउट बोर्ड कनेक्ट, और फिर माइक्रो यूएसबी केबल के माध्यम से कंप्यूटर के लिए FTDI ब्रेकआउट बोर्ड कनेक्ट।
- आईडीई (समन्वित विकास पर्यावरण) प्रोग्राम खोलें।
- उपकरण के माध्यम से सॉफ्टवेयर अपलोड> बोर्ड लटकती मेनू के लिए सही microcontroller बोर्ड का चयन करें।
- उपकरण> प्रोसेसर मेनू के माध्यम से ATmega 328 (5 वी, 16MHz) का चयन करें।
- पोर्ट कि microcontroller उपकरण के माध्यम से जुड़ा है का चयन करें> पोर्ट> COM # (जिस पर निर्भर करता बंदरगाह उपयोग में है अलग अलग होंगे)।
- (: Https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino पर उपलब्ध है) बोर्ड को खिलाया स्केच अपलोड करने के लिए "अपलोड" बटन पर क्लिक करें।
4. हार्डवेयर विधानसभा
- Stepper मोटर और एमotor ढाल (आंकड़े 1 सी और 3 ए और 3 बी)
- 3 डी पर 5 वी stepper मोटर को सुरक्षित मुद्रित मोटर के साथ दो # 6 एक्स ¼ "sheetmetal शिकंजा (आंकड़े 1 सी और 3 ए) माउंट।
- माउंट मोटर में घूर्णन डिस्क डालें और नीचे धक्का सुरक्षित stepper मोटर शाफ्ट (चित्रा 3 बी) के लिए देते हैं।
- मोटर पर 3 डी मुद्रित भोजन साइलो पर ट्विस्ट यकीन है कि गोली ठगिनी हाथ मोटर माउंट में छेद खत्म हो गया है बनाने माउंट।
- ऊपर से जुड़ा टुकड़े पर मोड़ (4.1.1 कदम - 4.1.3) मुद्रित आधार के शीर्ष करने के लिए, stepper मोटर आधार के पीछे और छेद सामने तैनात की ओर तैनात साथ।
- प्रत्येक तार के अंत से stepper मोटर तारों और पट्टी ~ 2 मिमी से 5 पिन कनेक्टर कट।
- एक मोटर बंदरगाह (जैसे, एम 1), और नीले और अन्य मीटर पीले करने के लिए जमीन, नारंगी और गुलाबी लाल: मोटर ढाल पर टर्मिनल ब्लॉक कनेक्टर्स के लिए stepper मोटर से तारों कनेक्टotor बंदरगाह (जैसे, M2)।
- बाहरी बिजली का बटन
- पावर बटन से अखरोट निकालें और आधार के दाहिने हिस्से में छेद में बिजली का बटन डालें। हेक्स अखरोट के साथ जगह में सुरक्षित बटन।
- Photointerrupter (चित्रा 3 सी)
- अपने 3 डी मुद्रित आवास में photointerrupter रखें।
नोट: आवास गर्म करने के लिए यदि photointerrupter में सभी तरह सीट नहीं करता है एक गर्मी बंदूक का उपयोग करें। - स्ट्रिंग 3 पिन पुरुष कनेक्टर photointerrupter (PWR, GND, और एसजीएल) से 3 डी मुद्रित आधार के सामने बीच छेद के माध्यम से 'ई'।
- दो 1 "नायलॉन शिकंजा और इसी नट के साथ खिलाया आधार में आवास सुरक्षित।
- अपने 3 डी मुद्रित आवास में photointerrupter रखें।
- BNC आउटपुट केबल (वैकल्पिक)
- फेड के आधार के बाईं ओर छेद में BNC संबंधक डालें। अखरोट के साथ जगह में सुरक्षित।
- BNC संबंधक नहीं किया जाता है, तो 3 डी मुद्रित प्लग के साथ छेद प्लग।
- बैटरी और बढ़ावा बोर्ड (चित्रा 3 डी)
- JST 2-पिन कनेक्शन के माध्यम से 3.7 वी डीसी / डीसी बढ़ावा कनवर्टर मॉड्यूल के लिए बैटरी पैक कनेक्ट करें। बैटरी चार्ज किया जाता है, तो नीले बूस्ट बोर्ड पर एलईडी रोशन करेंगे।
- आवास के अंदर बढ़ते बोर्ड (चित्रा 3E)
- FTDI कनेक्शन सत्ता परिवर्तन का सामना करना पड़ # का उपयोग कर 4 एक्स ¼ "स्टील शीट धातु शिकंजा के साथ बेस के अंदर माउंट microcontroller।
- microcontroler के शीर्ष पर मोटर ढाल और डेटा प्रवेश ढाल चुकी है।
- मामले खोलने के बिना मामले माइक्रो एसडी स्लॉट नीचे ओर इशारा करते हुए के साथ # 2 एक्स ¼ "स्टील शीट धातु शिकंजा। माउंट बूस्ट का उपयोग करने में बूस्ट बोर्ड भाड़ में। फेड इस बंदरगाह के माध्यम से चार्ज किया जा सकता है।
- पांच कनेक्टर्स कनेक्ट, "एक" पुरुष के लिए 'ए' मादा, "बी" पुरुष के लिए "बी" महिला, आदि
- बैटरी 3 डी मुद्रित बेस के अंदर जगह और पीछे के कवर फिसलने से करीब है। 3 डी मुद्रित चेहरे की थाली पर स्लाइड।
5. प्रमाणीकरण और डाटा अधिग्रहण
नोट: एक फेडरल सिस्टम पर शक्ति से पहले, यह सुनिश्चित करें एक एसडी कार्ड पर एसडी ढाल डाला जाता है, अन्यथा फेड छर्रों बांटना नहीं होंगे। इसके अतिरिक्त, मोटर ढाल (सिर्फ पावर ब्लॉक के ऊपर) पर बिजली जम्पर सुनिश्चित जगह में है।
- बिजली pushbutton और परीक्षण उपकरण कार्यक्षमता के साथ खिलाया सिस्टम पर बिजली।
- पर शक्ति से पहले 20 मिलीग्राम खाना छर्रों के साथ भोजन साइलो भरें।
ध्यान दें: बिजली स्विच, प्रकाश के रूप में करना चाहिए माइक्रोकंट्रोलर, एसडी ढाल, और मोटर ढाल पर एल ई डी चाहिए। अगर कोई अच्छी तरह से करने में कोई गोली है, एक बांटना चाहिए। - अच्छी तरह से भोजन से 10 छर्रों और कि प्रतिस्थापन छर्रों तिरस्कृत कर रहे हैं इस बात की पुष्टि - मैन्युअल 5 को हटा दें।
- पर शक्ति से पहले 20 मिलीग्राम खाना छर्रों के साथ भोजन साइलो भरें।
- एसडी कार्ड निकालें और सत्यापित करें कि डेटा ठीक से लॉग इन किया गया। डाटा एक अल्पविराम से अलग मान (.csv) के नाम पर है कि में वीए के अनुसार अधिग्रहण किया जाना चाहिएकोड में riable फ़ाइलनाम।
- फेड इकाई प्रयोगात्मक सेटिंग, पर शक्ति के अंदर रखें, और यह सुनिश्चित करना है कि एक गोली भोजन में अच्छी तरह से तिरस्कृत है।
- डाटा अधिग्रहण के दौरान, फेड की जांच दैनिक सत्यापित करने के लिए कि यह इस बात की पुष्टि है कि सत्ता परिवर्तन पर एलईडी प्रकाश पर है ठीक से काम कर रहा है (यह इंगित करता है बैटरी पर्याप्त आरोप है कि) और एक गोली अच्छी तरह से भोजन में बैठा है (इंगित करता है वहाँ) गोली वितरण के साथ कोई समस्या नहीं हैं।
- डाटा अधिग्रहण के बाद, एसडी कार्ड और पहुँच .csv फ़ाइल निकालते हैं।
नोट: https://github.com/KravitzLab/fed: भोजन और खिलाने के पैटर्न के लिए विश्लेषण लिपियों में उपलब्ध हैं।
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Representative Results
मान्यकरण जानवरों के उपयोग से जुड़े परीक्षण की समीक्षा की और मधुमेह के राष्ट्रीय संस्थान और पाचन और गुर्दा रोग में पशु की देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया। घर पिंजरे खिला मापने के लिए फेड के उपयोग के प्रदर्शन करने के लिए, वयस्क महिला C57BL / 6 चूहों (एन = 4) व्यक्तिगत रूप से एक 12/12 ज / प्रकाश अंधेरे चक्र के तहत पानी और मानक प्रयोगशाला चाउ करने के लिए जी भरकर उपयोग के साथ रखे थे (पर रोशनी 05:00)। एक सप्ताह के आदी होना अवधि के बाद, भोजन हॉपर हटा दिया है और सत्यापन के परीक्षण के पांच दिनों के लिए एक फेड के साथ बदल दिया गया था। परीक्षण अवधि के अंत में, Feds पिंजरों और खिला डेटा से हटा दिया गया से प्रत्येक एसडी कार्ड कस्टम, स्वतंत्र रूप से उपलब्ध स्क्रिप्ट और एक स्प्रेडशीट प्रोग्राम का उपयोग कर विश्लेषण किया गया था। जैसा कि चित्र -4 ए, व्यक्तिगत चूहों के लिए गोली पुनः प्राप्ति में दिखाया गया है (शीर्ष पैनल; rasters एकल गोली पुनः प्राप्ति की घटनाओं से संकेत मिलता है) 30 मिनट के डिब्बे में और सभी चूहों भर में औसत गोली पुनर्प्राप्ति (बोttom पैनल; लाइन मतलब ± SEM) के सत्यापन के परीक्षण अवधि में निरंतर खिला, स्पष्ट रूप से कल्पना circadian rhythmicity के साथ दिखाने का संकेत है। फेड डेटा प्रवेश क्षमता की सटीकता यों, प्रत्येक फेड प्रणाली सत्यापन के परीक्षण अवधि के लिए 1000 छर्रों दिया गया था और शेष छर्रों मैन्युअल गिना और एसडी कार्ड पर लॉग इन आंकड़ों की तुलना में थे। फेड छर्रों कि एसडी कार्ड (चित्रा 4 बी) को तिरस्कृत किया गया की 95.35 ± 1.25% लॉग इन किया।
चित्रा 1: 3 डी डिजाइन फेड अवयव। (ए) इकट्ठे फेड की माप। (बी) के एक इकट्ठे फेड में 3 डी मुद्रित घटकों के विस्फोट को देखने। (सी) पूरा गोली हॉपर विधानसभा (बाएं) के विस्फोट को देखने, डिस्क (मध्य) घूर्णन करने के लिए stepper मोटर की विधानसभा, और भोजन साइलो की विधानसभा डिस्क घूर्णन (r करने के लिएight)। (डी) में अच्छी तरह से हथियारों के साथ भोजन के डिजाइन गोली का पता लगाने के लिए photointerrupter सुरक्षित करने के लिए। (ई) पूरी तरह से इकट्ठे फेड की तस्वीर। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 2: फेड बिजली के उपकरणों के तारों। तारों और (ए) कनेक्टर्स (बी) Microcontroller, प्रवेश डेटा / एसडी ढाल, मोटर ढाल, (सी) पावर बटन, (डी) Photointerrupter, (ई) को बढ़ावा देने के बोर्ड, (एफ) BNC आउटपुट केबल, विधानसभा (G) तारों मोटर ढाल की। का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करेंइस चित्र।
चित्रा 3: फेड हार्डवेयर की विधानसभा। (ए) stepper मोटर (बाएं) मोटर पर्वत पर बढ़ते और गोली डिस्क (दाएं) संलग्न। (बी) मोटर ढाल करने के लिए तारों stepper मोटर। (सी) 3 डी में photointerrupter डालने आवास छपी। (डी) बैटरी संलग्न बोर्ड बढ़ावा देने के लिए। (ई) बोर्डों फेड आवास के अंदर इकट्ठे हुए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 4: प्रतिनिधि खाद्य सेवन फेड के माध्यम से एकत्र आंकड़ों। (ए) भोजन का सेवन डेटा फेड के माध्यम से एकत्र की है और खुला स्रोत विश्लेषण लिपियों का उपयोग कल्पना। शीर्ष पैनल: अलग-अलग rasters, एकल गोली पुनर्प्राप्ति घटनाओं का संकेत व्यक्तिगत चूहों युक्त पंक्तियों के साथ। नीचे पैनल: लाइन पार चूहों ± SEM मतलब भोजन का सेवन का संकेत करता है (एन = 4)। (बी) के जमाव में अलग-अलग इकाइयों फेड की शुद्धता छर्रों तिरस्कृत। रंग चित्रा 3 ए में rasters साथ अनुरूप हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 5: फेड के लिए संशोधित का उपयोग करता है। (ए) बाह्य घुड़सवार फेड कृंतक पिंजरों में फर्श अंतरिक्ष कम कर देता है। (बी) के सामने चेहरे विन्यास बदलने स्फूर्त प्रशिक्षण के लिए दो नाक प्रहार बंदरगाहों के अलावा के लिए अनुमति देता है।ve.com/files/ftp_upload/55098/55098fig5large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
पूरक फ़ाइल 1: हार्डवेयर योजनाबद्ध। ग्राफिक योजनाबद्ध फेड के इलेक्ट्रॉनिक कनेक्शन दिखा। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।
पूरक फ़ाइल 2: नमूना उत्पादन कोड। नमूना .CSV फेड से उत्पादन कोड दिखा फ़ाइल। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।
पूरक फ़ाइलें 3-6: विश्लेषण लिपियों। eating_rate.py, meals.py, meal_bars.py, और plotmice.py: चार विश्लेषण लिपियों फेड डेटा का विश्लेषण करने के लिए प्रदान की जाती हैं। इनपुट पैरामीटर और विवरण प्रदान करना हैप्रत्येक स्क्रिप्ट के शीर्ष पर टिप्पणी वर्गों में घ। इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
दूध पिलाने प्रयोगों डिवाइस (फेड) एक लचीला भोजन का सेवन निगरानी प्रणाली है। यहाँ, हम fabricating और डिवाइस समस्या निवारण, माइक्रोकंट्रोलर पर 3 डी मुद्रित हार्डवेयर, विद्युत उपकरणों का टांका, और नमूने के अपलोडिंग के विधानसभा सहित के बारे में विस्तृत निर्देश का वर्णन है। हालांकि यह सभी कदम प्रोटोकॉल ध्यान में उल्लिखित पालन करने के लिए महत्वपूर्ण है, वहाँ महत्वपूर्ण कदम है कि प्रत्येक अनुभाग में अतिरिक्त ध्यान देने लायक एक सफल अंत उत्पाद सुनिश्चित करने के लिए कर रहे हैं। 3 डी डिस्क घूर्णन stepper मोटर शाफ्ट पर आराम से फिट और पड़ोसी भागों से न्यूनतम प्रतिरोध के साथ बारी बारी से करने में सक्षम होना चाहिए छपी। जब पिन कनेक्शन टांका, यकीन है कि मिलाप संयुक्त अतिरिक्त मिलाप बिना सुरक्षित है। सुनिश्चित करें कि स्थापित सभी अतिरिक्त पुस्तकालयों microcontroller पर स्क्रिप्ट अपलोड करने से पहले सही निर्देशिका में स्थित होना चाहिए। फेड कोडांतरण की प्रक्रिया कार्य है कि आसानी से प्राप्त कर रहे हैं, यहां तक कि कोई पूर्व के साथ शामिल3 डी प्रिंटिंग या इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुभव।
वहाँ फेड के साथ कुछ सीमाएं हैं। सबसे पहले, प्रत्येक फेड लॉग इन करें और डाटा स्टोर करने के लिए एक आंतरिक एसडी कार्ड का उपयोग करता है। एसडी कार्ड के कई Feds से ट्रैक करने के लिए एक बोझिल साधन और डाटा स्टोर हो सकता है। हम इस मुद्दे को कम करने के लिए वायरलेस डाटा हस्तांतरण का पता लगा रहे हैं, लेकिन फेड की मौजूदा यात्रा एसडी कार्ड पर स्थानीय भंडारण पर निर्भर करता है। दूसरा, ~ समय फेड के 5% एक के बजाय दो छर्रों dispenses। जबकि गोली जाम पर्याप्त आवृत्ति के साथ हमारे हाथ में नहीं हुआ है गिनती करने के लिए, इस संभावना को सख्ती से निगरानी की जानी चाहिए के रूप में हम उन्हें पूरी तरह से इंकार नहीं कर सकते हैं। उपयोगकर्ताओं को दैनिक फेड कार्यक्षमता की जाँच के बिना उनके ही खाद्य स्रोत के रूप में खिलाया साथ चूहों कभी नहीं छोड़ देना चाहिए। इन सीमाओं के बावजूद, हमें विश्वास है कि फेड त्रुटि दर सबसे अधिक शोध अध्ययन के लिए स्वीकार्य है। उस ने कहा, भविष्य के काम में हम आगे इन त्रुटियों को कम करने के लिए की तलाश करेंगे। अंत में, 3 डी प्रिंटिंग की सहिष्णुता विशिष्ट 3 डी प्रिंटर और सामग्री के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। जैसाइस तरह, 3 डी डिजाइन फ़ाइलों हम उपलब्ध कराने के लिए 3 डी प्रिंटर, या अन्य सामग्री के साथ के अन्य मॉडलों पर मुद्रण के लिए किया जा करना पड़ सकता है। एक उपयोगी सुझाव के रूप में, हमने पाया है कि एक गर्मी बंदूक मामूली समायोजन के लिए 3 डी मुद्रित भागों नरम करने के लिए मुद्रण के बाद इस्तेमाल किया जा सकता है।
एक एकल फेड लगभग $ 350 के लिए इकट्ठा किया जा सकता है। इस कीमत का है, हम ~ पीएलए सामग्री से बाहर वाणिज्यिक 3 डी मुद्रण के लिए $ 200, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की खरीद के लिए ~ 150 $ का अनुमान है। 3 डी प्रिंटिंग की लागत काफी गुणवत्ता और सामग्री पर निर्भर करता है। यह इस लागत एक उपयोगकर्ता अपने स्वयं के कुछ हिस्सों प्रिंट काफी अगर कम करने के लिए संभव है। फेड भी मुद्रित किया जा सकता है या इस तरह के स्टेनलेस स्टील या एल्यूमीनियम के रूप में अधिक टिकाऊ सामग्री से बाहर machined, हालांकि यह महंगा हो जाएगा।
हम एक खुला स्रोत मंच के साथ एक प्रोग्राम सर्किट बोर्ड पर एक microcontroller के साथ खिलाया का निर्माण करने के लिए चुना है। इस के लिए, हम खुले स्रोत microcontroller (सामग्री की तालिका देखें) चुना है, क्योंकि यह एक हैकम बिजली ड्रा। हालांकि, हमारे कोड पर्याप्त इनपुट / आउटपुट पिन है कि किसी भी बोर्ड पर काम करना चाहिए। बदल रहा है microcontroller बोर्ड की संभावना कोड को मामूली परिवर्तन की आवश्यकता होगी। हम ऑनलाइन सभी डिजाइन फ़ाइलों और कोड प्रदान करते हैं और हमारे डिजाइन ओपन-सोर्स अन्य microcontroller बोर्ड के उपयोग सहित, उनकी जरूरतों के अनुरूप करने के लिए खिलाया को संशोधित करने के लिए लचीलेपन के साथ शोधकर्ताओं प्रदान करना है।
वहाँ वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए खुला स्रोत हार्डवेयर की दिशा में एक प्रवृत्ति बढ़ रही है। विभिन्न समूहों के तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के लिए खुला स्रोत उपकरणों बना दिया है, OpenControl, व्यवहार कार्य के दौरान 7 वीडियो ट्रैकिंग जानवरों के लिए एक सॉफ्टवेयर सहित; ROBucket, तरल परिणाम वितरण 8 के लिए एक Arduino आधारित स्फूर्त चैम्बर; ELOPTA, गोली परिणाम वितरण 9 के लिए एक PICmicro आधारित स्फूर्त डिवाइस; और BEEtag, bumblebees 10 के लिए एक छवि आधारित ट्रैकिंग प्रणाली। फेड अपनी अद्वितीय फार्म कारक और एल के साथ इन पूरकओउ लागत। फेड के लिए एक प्रमुख उद्देश्य यह खुला स्रोत बनाने के लिए किया गया था। ओपन-सोर्स हार्डवेयर शोधकर्ताओं (उदाहरण के लिए आयामों को संशोधित करने के लिए) डिजाइन करने के लिए छोटे tweaks प्रदर्शन करने की अनुमति देता है, लेकिन जब उन प्रमुख संशोधनों प्रदर्शन हार्डवेयर की कार्यक्षमता का विस्तार करने के लिए विशेष रूप से शक्तिशाली है। उदाहरण के लिए, यह बढ़ते बाहरी एक पिंजरे, दोनों फेड की रक्षा करता है और पिंजरे (चित्रा 5 ए) के भीतर फर्श अंतरिक्ष बढ़ जाती है जिस पर के लिए तंग आ के डिजाइन को संशोधित करने के लिए काफी आसान है। इसके अतिरिक्त, हम स्फूर्त प्रशिक्षण के लिए अच्छी तरह से खिलाने के प्रत्येक पक्ष पर नाक-pokes के लिए कमरा है को खिलाया तैयार है, और सफलतापूर्वक नाबालिग डिजाइन में परिवर्तन (चित्रा 5 ब) के साथ इन लागू किया है। हम हमारी वेबसाइट (https://github.com/KravitzLab/fed), जहां हम भी अनुसंधान समुदाय से अन्य तरह के सुधार की मेजबानी के लिए तत्पर हैं पर ऐसी घटनाओं के बाद होगा।
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Acknowledgments
इस काम के स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के अंदर का रिसर्च प्रोग्राम (एनआईएच), मधुमेह के राष्ट्रीय संस्थान और पाचन और गुर्दा रोग (NIDDK) द्वारा समर्थित किया गया। हम 3 डी मुद्रण के साथ सहायता के लिए उपकरण पर एनआईएच धारा और एनआईएच लाइब्रेरी धन्यवाद।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 4400 mAh | Adafruit | 354 | Any 3.7 V 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 |
| 2 Pin JST M F Connector 200 mm 22AWG Wire Cable | NewEgg | 9SIA27C3FY2876 | Any 2 pin connector will work for this connection |
| Metal Pushbutton - Latching (16 mm, Red) | SparkFun | COM-11971 | Any push button or switch will work |
| Resistor Kit - 1/4 W | SparkFun | COM-10969 | Any 1/4 W resistors will work |
References
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- Cone, J. J., Roitman, J. D., Roitman, M. F. Ghrelin regulates phasic dopamine and nucleus accumbens signaling evoked by food-predictive stimuli. J Neurochem. 133 (6), 844-856 (2015).
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- Aguiar, P., Mendonca, L., Galhardo, V. OpenControl: a free opensource software for video tracking and automated control of behavioral mazes. J Neurosci Methods. 166 (1), 66-72 (2007).
- Devarakonda, K., Nguyen, K. P., Kravitz, A. V. ROBucket: A low cost operant chamber based on the Arduino microcontroller. Behav Res Methods. 48 (2), 503-509 (2016).
- Hoffman, A. M., Song, J., Tuttle, E. M. ELOPTA: a novel microcontroller-based operant device. Behav Res Methods. 39 (4), 776-782 (2007).
- Crall, J. D., Gravish, N., Mountcastle, A. M., Combes, S. A. BEEtag: A Low-Cost, Image-Based Tracking System for the Study of Animal Behavior and Locomotion. PLoS One. 10 (9), (2015).
