تغذية جهاز التجريب (FED): البناء والتحقق من جهاز مفتوح المصدر لقياس كمية الغذاء في القوارض

الهدف العام لجهاز تجريب التغذية هو إنشاء جهاز مفتوح المصدر يمكنه قياس تناول الطعام في القفص المنزلي في الفئران. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات التغذية والسمنة ، مثل ما إذا كانت الدوائر العصبية المحددة يمكن أن تقود أنماطا مختلفة من تناول الطعام. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها مفتوحة المصدر ومتوافقة مع القفص المنزلي.

يمكنه قياس تناول الطعام بدون معدات متخصصة أو قفص. خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما كنا نزن كمية الطعام التي نتناولها في أعداد كبيرة من الفئران يدويا. كان هذا يستغرق وقتا طويلا وعرضة للخطأ.

العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية حيث قد يكون من الصعب تعلم خطوات التصنيع. ابدأ بإعداد أربعة أزواج من الموصلات ذات السنين وقم بتسمية كل من الجانبين من الذكور والإناث A و B و C و D على التوالي ، ثم قم بإزالة السلك الأحمر من جانبي زوج الموصل D. بعد ذلك ، قم بإعداد زوج موصل واحد من ثلاثة دبوس وقم بتسمية كل من الجانبين من الذكور والإناث E.Solder رؤوس أنثى قابلة للتكديس مع مآخذ على الجانب العلوي من المتحكم الدقيق. قم بقص السلك البارز من الرؤوس الموجودة أسفل وحدة التحكم الدقيقة ، ثم قم بتوصيل الرؤوس الأنثوية القابلة للتكديس بمقابس أعلى درع تسجيل البيانات الرقمي الآمن أو SD.

اترك أسلاكا بارزة في الجزء السفلي من الدرع. إذا كانت موجودة ، فقم بتمرير وسادات SCL و SDA و MOSI و MISO و SCK في الجزء السفلي من درع SD. إذا لم يكونوا موجودين ، تجاهل هذه الخطوة.

بعد ذلك ، قم بإرفاق رؤوس الذكور على درع المحرك مع دبابيس بارزة من الأسفل. قم بلحام الرؤوس على درع المحرك. تأكد من أن وصلة VIN في مكانها فوق كتلة الطاقة الموجودة على درع المحرك.

أدخل بطارية خلية ليثيوم بجهد ثلاثة فولت في درع SD. لتجميع زر الطاقة ، قم بلحام الموصل الذكر ذو الدبوسين A إلى C1 باستخدام سلك أحمر ، و A على الأرض باستخدام سلك أسود ، وكذلك B إلى موجب باستخدام سلك أحمر و B إلى NO1 باستخدام سلك أسود. تقليص الحرارة جميع الاتصالات.

قم بلحام قاطع الضوء ومقاوم 4.7 K على لوحة الاختراق. قم بقص الأسلاك البارزة من الجزء الخلفي من لوحة كسر الأعطال الضوئية. قم بتوصيل موصل الذكور الثلاثة دبوس E بالجزء الخلفي من لوحة الاختراق ، والسلك الأحمر ب PWR ، والسلك الأخضر إلى GND والسلك الأبيض ب SIG ، ثم قم بلحام الموصل الأنثوي ذو الدبوس A إلى خمسة V والمسامير الأرضية على لوحة التعزيز ، بالإضافة إلى السلك الأسود من الموصل الذكر D إلى دبوس GND الإضافي على لوحة التعزيز.

بعد ذلك ، قم بتوصيل الموصل ذو السنين C بأطراف مقبس BNC عن طريق وضع السلك الأحمر على الدبوس المركزي والسلك الأسود إلى الدبوس الخارجي. قم بتجميع درع المحرك عن طريق لف الأسلاك الحمراء والسوداء للموصل الأنثوي B معا مع اللحام إلى VIN. أخيرا ، قم بلحام ما يلي.

الأول ، السلك الأسود للموصل الأنثوي C إلى الدبوس الأرضي بجوار AREF والسلك الأحمر لهذا الموصل لتثبيت ثلاثة. اثنان ، السلك الأسود للموصل الأنثوي D إلى الدبوس الأرضي بجوار VIN ، وثلاثة ، السلك الأخضر للموصل الأنثوي E إلى الدبوس الأرضي بجوار خمسة فولت ، والسلك الأحمر لهذا الموصل إلى خمسة فولت ، والسلك الأبيض لهذا الموصل لتثبيت اثنين. ابدأ بتوصيل لوحة كسر FTDI بدبابيس البرمجة الخاصة بوحدة التحكم الدقيقة ثم قم بتوصيل لوحة كسر FTDI بالكمبيوتر عبر كابل USB صغير.

داخل البرنامج ، انقر فوق زر التحميل لإرسال جهاز تجربة التغذية ، أو رسم FED ، إلى لوحة الاختراق. بعد ذلك ، قم بتأمين محرك السائر بقوة خمسة فولت على حامل المحرك المطبوع ثلاثي الأبعاد ببراغي صفائح معدنية بحجم ستة بحجم ربع بوصة ، ثم أدخل القرص الدوار في حامل المحرك وادفعه لأسفل لتثبيته بإحكام بعمود المحرك المتدرج. قم بلف صومعة الطعام المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى حامل المحرك ، مع التأكد من أن ذراع تسوية الحبيبات فوق الفتحة الموجودة في حامل المحرك.

بعد ذلك ، قم بلف القطع المتصلة حديثا إلى الجزء العلوي من القاعدة المطبوعة ، مع وضع محرك السائر باتجاه الجزء الخلفي من القاعدة والفتحة الموضوعة في المقدمة. قم بقص الموصل ذو الخمسة دبوس من أسلاك محرك السائر وقم بتقطيع حوالي ملليمترين من نهاية كل سلك ، ثم قم بتوصيل الأسلاك من محرك السائر بموصلات الكتلة الطرفية على درع المحرك ، باللون الأحمر إلى الأرض والبرتقالي والوردي إلى منفذ محرك واحد والأزرق والأصفر بمنفذ المحرك الآخر. بعد ذلك ، قم بإزالة الشبكة من زر الطاقة وأدخل زر الطاقة في الفتحة الموجودة على الجانب الأيمن من القاعدة.

قم بتثبيت الزر في مكانه باستخدام صامولة سداسية. ضع القاطع الضوئي في الغلاف المطبوع ثلاثي الأبعاد وقم بتأمين السكن في قاعدة FED باستخدام اثنين من مسامير النايلون بوصة واحدة والصواميل المقابلة. بعد ذلك ، أدخل موصل BNC في الفتحة الموجودة على الجانب الأيسر من قاعدة FED.

قم بتثبيته في مكانه باستخدام الجوز ، ثم قم بتوصيل حزمة بطارية 3.7 فولت بوحدة محول تعزيز DC-DC عبر وصلة الدبوس. قم بربط لوحة التعزيز في العلبة باستخدام مسامير الصفائح المعدنية الفولاذية رقم اثنين بمقدار واحد وربع بوصة ، ثم قم بتركيب المتحكم الدقيق داخل القاعدة مع وصلات FTDI التي تواجه مفتاح الطاقة باستخدام مسامير الصفائح المعدنية الفولاذية رقم أربعة بوصات واحدة وربع بوصة ، ثم قم بتكديس درع المحرك ودرع تسجيل البيانات أعلى وحدة التحكم الدقيقة. قم بتركيب لوحة التعزيز مع توجيه فتحة microSD لأسفل.

أخيرا ، قم بتوصيل الموصلات الخمسة ، A ذكر إلى أنثى ، B ذكر إلى B أنثى ، وهكذا دواليك. ضع البطارية داخل القاعدة المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، وحرك الأغطية الأمامية والخلفية على FED ، واملأ القادوس بالكريات وضع الغطاء على القادوس. بعد اكتمال التجميع ، أدخل بطاقة SD في درع تسجيل البيانات ، وقم بتشغيل نظام FED باستخدام زر الضغط على الطاقة ، واختبر وظائف الجهاز.

قم بإزالة خمسة إلى 10 حبيبات يدويا من بئر الطعام وتأكد من توزيع الكريات البديلة. أخيرا ، قم بإزالة بطاقة SD وتحقق من تسجيل البيانات بشكل صحيح. بعد فترة اعتياد مدتها أسبوع واحد ، تمت إزالة قادوس الطعام واستبداله ب FED لمدة خمسة أيام من اختبار التحقق من الصحة.

يظهر استرجاع الحبيبات للفئران الفردية تغذية مستمرة عبر فترة اختبار التحقق من الصحة ، مع إيقاع الساعة البيولوجية المرئي بوضوح. لتحديد دقة FED ، تم إعطاء كل نظام FED 1,000 كريات لفترة اختبار التحقق من الصحة. يسجل FED 95٪ من الكريات على بطاقة SD.

بمجرد إتقان ، يمكن بناء كل FED في غضون ساعتين إلى ثلاث ساعات تقريبا. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنشاء FED والتحقق من استخدامه. نظرا لطبيعته مفتوحة المصدر ، يمكن إضافة إمكانات إضافية مثل السلوك الفعال إلى FED للإجابة على أسئلة إضافية.