Name: げっ歯類において食物摂取を測定するためのオープンソースデバイスの構築と検証：実験装置（FED）を給餌 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 学ぶ、げっ歯類の食物摂取を測定するオープンソースデバイスFEDの構築と検証方法。ホームケージ環境でリアルタイムに摂食データを記録し、肥満研究や神経回路の解析に応用できます。

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この作品は、国立衛生研究所（NIH）、糖尿病および消化器の国立研究所腎臓病の学内研究プログラム（NIDDK）によってサポートされていました。私たちは、3Dプリントの支援のための計装にNIH節およびNIHライブラリに感謝します。

注：このプロトコルは、特に材料の表に名前のコンポーネントのために書かれています。記載されている付属品：同様の機能は、他のハードウェアを使用して達成することができますが、FEDは、Arduinoのプロマイクロコントローラ（マイコン今後とも呼ばれる）のためにプログラムされました。他のマイクロコントローラは、同様に機能することができるが、それらをサポートするためのコードを変更し、ユーザーが必要になります。オフラインでデータ分析は、Pythonプログラミング言語を用いて符号化されました。 1.準備およびソフトウェアのインストール<ol><li> FEDを（：https://github.com/KravitzLab/FED/tree/master/docで表1 andFed GithubのBoM.xlxsを参照）を構築するために必要な電子部品を調達しています。 注意：代替の供給業者は、この表に多くの部品に使用することができるが、それらは同等の仕様を持っていました。 </li><li> （：https://github.com/KravitzLab/FED/wiki/3D-Printed-Componentsで入手可能な図1、）すべての3D設計されたコンポーネントを印刷します。 200ミクロンと3Dプリンタ解像度は、FEDを印刷することができなければなりません。 </li><li>マイクロコントローラをプログラムするための統合開発環境（IDE）のプラットフォームをダウンロードしてインストールします。 </li><li> （：https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduinoで入手可能）モーターシールドとデータロガーの機能を有効にするために、追加のライブラリをダウンロードしてインストールします。 </li><li>組み立てに必要なツールを調達（ 例えば 、はんだごて、ヒートガン、ハンダ、ワイヤーストリッパー、ラジオペンチ、フラットヘッドとドライバーの両方）。 </li></ol> 2.はんだ付け電気部品注：すべての半田付け接合部を保護するために、熱収縮チューブを使用してください。はんだ付け接続する前に、ワイヤーの1の周りにシュリンクラップチューブの一片（約2センチ）チューブをスライドさせます。接続をハンダ付けした後、接続ポイントにチューブを中心と収縮チューブを加熱するためにヒートガンを使用しています。 <ol><li> 準備のコネクタ（図2A） <ol><li> 4 2ピンJSTコネクターのペアを準備し、それぞれ、オスとメス側 &quot;A&quot;、 &quot;B&quot;、 &quot;C&quot;、および &quot;D&quot;の両方を標識します。コネクタ対「D」の両側から赤い線を削除します。 </li><li> 1 3ピンJSTコネクターのペアを準備し、男性と女性の側面 &quot;E&quot;の両方にラベルを付けます。 </li></ol></li><li> マイクロコントローラと積み重ね可能なシールド（図2B） <ol><li>マイクロコントローラの上部側のソケットを持つ女性の積み重ね可能なヘッダを半田付けします。マイクロコントローラの底のヘッダからワイヤーを突出クリップ。 </li><li>はんだ女性のSDデータロギングシールドの上部側のソケットとスタッカブルヘッダー。シールドの下部にワイヤーを突出しておきます。 </li><li>底部から突出ピンとモーターシールド上に男性のヘッダを半田付けします。 </li><li>リアルタイムクロックモジュールに電力を提供するためにSDシールドのスロットにコイン型電池を置き。 </li></ol></li><li> 外部電源ボタン（図2C） 注：ラッチ金属プッシュボタンヘクタール秒5の接続：電源、グラウンド、通常（NC1）閉じ、ノーマルオープン（NO1）、およびコモン（C1）。 <ol><li> 2ピンオスコネクタC1に「A」（赤い線を使用）とグランドを（黒い線を使用）半田付けします。すべての接続を熱収縮。 </li><li> +（赤い線を使用）し、NO1（黒い線を使用）に2ピンオスコネクタ「B」を半田付けします。すべての接続を熱収縮。 </li></ol></li><li> フォトインタラプタ（図2D） <ol><li>はんだフォトインタラプタ（黒い部分）がボードを脱走します。 </li><li>ブレイクアウトボードの前面に4.7Kの抵抗を半田付けします。 </li><li> SGLに赤い線PWR、緑色の線にGNDに、白ワイヤー：ブレイクアウトボードの背面にオスの3ピンコネクタ &quot;E&quot;を半田付けします。 </li><li>ボードを抜け出すフォトインタラプタの背面にバラ線をトリム。 </li></ol></li><li> ブーストボード（図2E） <ol><li>ブースト・ボード上の5VとGNDピンに2ピンメスコネクタ「A」を半田付けします。 </li><li>ミリアンペアから黒い線をハンダ付けしますブースト・ボード上の追加のGNDピンへルコネクタ「D」。 </li></ol></li><li> BNC出力ケーブル（別売：図2F） <ol><li> （中央ピン、外ピンに黒い線に赤い線）2ピンコネクタBNCケーブルの端子に &quot;C&quot;を半田付けします。 注：アセンブリの場合、2ピンコネクタはBNCプラグのナットを通り抜ける必要があります。私たちは、より小さなコネクタを使用するか、またはそれが収まるようにするためにかみそりの刃でJSTコネクタを下に剃ります。 </li></ol></li><li> モーターシールド（図2G） <ol><li> で Vにメスコネクタ一緒に「B」とはんだの赤と黒の線材をねじります。 </li><li> AREFに次のグランド・ピンメスコネクタ「C」の黒い線をハンダ付けし、そしてこのコネクタの赤い線がピン3に。 </li><li>次の中で Vにアース端子にメスコネクタ「D」の黒い線をハンダ付けします。 </li><li>グランド・ピンにメスコネクタ「E」の緑色の線をハンダ付けします次の5V、5Vにこのコネクタ、およびピン2に、このコネクタの白い線の赤い線に。 </li></ol></li></ol> 3.ソフトウェアのアップロード<ol><li>マイクロコントローラのプログラミングピンにFTDIブレイクアウトボードを接続し、マイクロUSBケーブルを介してコンピュータにFTDIブレイクアウトボードを接続します。 </li><li> IDE（統合開発環境）プログラムを開きます。 </li><li> [ツール]&gt; [ボード]ドロップダウンメニューからソフトウェアのアップロードのための正しいマイクロコントローラボードを選択します。 </li><li> [ツール]&gt; [プロセッサ]メニューからATMEGA 328（5V、16MHzの）を選択します。 </li><li> （現在使用中のどのポートによって異なります）、マイクロコントローラは、ツールを通じて&gt;ポート&gt; COM＃1に接続されているポートを選択します。 </li><li> （：https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduinoで入手可能）ボードにFEDのスケッチをアップロードするには、「アップロード」ボタンをクリックします。 </li></ol> 4.ハードウェアアセンブリ<ol><li> ステッピングモータであり、motorシールド（図1C及び図3Aおよび3B） <ol><li> 3Dはモータが2＃6×¼ &quot;板金ネジ（ 図1C及び図3A）でマウントし、プリント上に5Vのステッピングモータを固定します。 </li><li>モータマウントに回転ディスクを挿入し、しっかりとステッピングモータ軸（ 図3B）に取り付けられるように押し下げます。 </li><li> 3Dでのねじれはペレットレベラーアームはモーターマウントの穴の上にあることを確認することモータマウント上に食品サイロを印刷しました。 </li><li>ベースの背面と前面に配置さの穴に向かって配置さステッパモータと、印刷されたベースのトップに - 上から接続された作品にツイスト（4.1.3 4.1.1ステップ）。 </li><li>各ワイヤの端からステッピングモータ線とストリップ〜2ミリメートルから5ピンコネクタをカット。 </li><li>モーターシールドのターミナルブロックコネクタにステッピングモータからの配線を接続します。地面に赤、1モータポート（ 例えば 、M1）に、オレンジ、ピンク、およびその他メートルの青と黄色otorポート（ 例えば 、M2）。 </li></ol></li><li> 外部電源ボタン <ol><li>電源ボタンからナットを取り外し、ベースの右側にある穴に電源ボタンを挿入します。六角ナットと所定の位置にボタンを固定します。 </li></ol></li><li> フォトインタラプタ（図3C） <ol><li>その3Dプリントハウジングにフォトインタラプタを配置します。 注：フォトインタラプタは、内のすべての方法を固定できない場合筐体を加熱するためにヒートガンを使用しています。 </li><li>文字列の3D印刷ベースの前面中央の穴を通してフォトインタラプタ（PWR、GND、およびSGL）から3ピンオスコネクタ「E」。 </li><li> 2 1「ナイロンネジと対応するナットでFEDベースにハウジングを固定します。 </li></ol></li><li> BNC出力ケーブル（オプション） <ol><li> FEDベースの左側にある穴にBNCコネクタを挿入します。ナットで所定の位置に固定します。 </li><li> BNCコネクタを使用しない場合は、3Dプリントプラグで穴を塞ぎます。 </l私&gt; </ol></li><li>バッテリーとブーストボード（ 図3D） <ol><li> JST 2ピン接続を介してDC / DC昇圧コンバータモジュールに3.7 Vバッテリーパックを接続します。バッテリーが充電されている場合はブースト・ボード上の青色のLEDが点灯します。 </li></ol></li><li> 内側筐体の実装基板（図3E） <ol><li> ＃4×¼ &quot;鋼板金属ネジを使用して、電源スイッチが直面しているFTDIの接続を持つベースの内側マウントマイクロコントローラ、。 </li><li>マイクロコントローラの上にモータシールドとデータロギングシールドを積み重ねます。 </li><li> ＃2×¼ &quot;鋼板金属ネジを用いた場合にブーストボードをねじ込みます。下向きのマイクロSDスロット付きマウントブーストを。FEDは、ケースを開けずに、このポートを介して充電することができます。 </li><li> 5つのコネクタを接続し、「「男性は「「女性、「B」、男性に「B」の女性、など</li><li> 3D印刷ベースの内側にバッテリーを置き、カバーを後方にスライドさせてあります。 </l私&gt; <li> 3D印刷面板上にスライドさせます。 </li></ol></li></ol> 5.検証とデータ収集注：前FEDシステムの電源をオンに、そうでなければFEDは、ペレットを分配しません、SDカードはSDシールドに挿入されていることを確認。また、（単にパワーブロックの上）のモータシールドの電源ジャンパーが所定の位置にあることを確認します。 <ol><li> パワープッシュボタンおよび試験装置の機能を備えたFEDシステムの電源をオンにします。 <ol><li>電源投入前に20mgの食物ペレットを有する食品サイロを記入してください。 注：電源スイッチは、マイクロコントローラ上のはずのLED、SDシールド、およびモータシールドとして、点灯します。よくにはペレットがない場合は、1を分配する必要があります。 </li><li>食品ウェルから10ペレットと交換ペレットが分配されていることを確認 - 手動5を削除します。 </li></ol></li><li> SDカードを取り出して、データが正しく記録されたことを確認します。データはVAに基づいて命名されたカンマ区切り値（.CSV）で取得する必要がありますコード内riable FILENAME。 </li><li>実験設定、電源オンの内側FEDユニットを配置し、そしてペレットはよく食べ物の中に分配されていることを確認してください。 </li><li>データ収集の過程で、それは電源スイッチのLEDライトがオンになっていることを確認することにより正常に動作していることを確認するために毎日のFEDを確認します（これはバッテリーが十分な電荷を有することを示している）、ペレットをよく食品に座っている（示し、ペレット分配に問題が）がないこと。 </li><li>データ収集後、SDカードとアクセス.csvファイルを取得します。 注：https://github.com/KravitzLab/fed：食事や給餌のパターンの解析スクリプトはで入手できます。 </li></ol>

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</ol>

著者は、金銭的またはその他の利益相反を宣言しません。

摂食実験装置（FED）は、柔軟な食物摂取監視システムです。ここでは、製造およびマイクロコントローラ上に3Dプリントのハードウェア、電気部品のはんだ付け、およびスケッチのアップロードのアセンブリを含む、デバイスのトラブルシューティングの詳細な手順について説明します。それは慎重プロトコルに記載されているすべての手順に従うことが重要であるが、成功した最終製品を確実にするために、各セクション内の余分な注目に値する重要なステップがあります。 3Dは、ステッピングモータのシャフトにぴったりとフィットし、隣接部分から最小抵抗で回転することができるはずディスクを回転させる印刷しました。ピン接続をはんだ付けする場合、はんだ接合部が余分なはんだを持つことなく、安全であることを確認してください。インストールされているすべての追加のライブラリは、マイクロコントローラにスクリプトをアップロードする前に、正しいディレクトリに配置しなければならないことを確認してください。 FEDの組み立て工程がなくても前に、容易に達成されているタスクが含まれます3D印刷やエレクトロニクスの経験。 FEDにはいくつかの制限があ...

20 世紀の後半にわたってグローバル肥満の上昇に伴って、1、2、3、4を供給する基礎となるメカニズムに注目が更新されます。典型的には、食物摂取を手動5、または市販の供給システムに計量します。商用システムは優れているが、そのデザインやコードを変更するには限られた柔軟性を提供します。細かい時間分解能と最小限の人間の干渉を6で食物摂取を測定するためのオープンソースの供給システム：ここでは、給餌実験装置（FED）を記述します。 FEDは、バッテリ駆動、完全に標準コロニーラックケージまたはその他の科学機器の内部に収まることができ、3D印刷ケース内に含まれています。 その定常状態では、FEDは、そのfoの食品ペレット安静時と低電力モードで動作しますよくOD。ペレットの存在は、赤外線を介して監視されます。マウスがペレットを削除すると、フォトインタラプタセンサは、マイクロコントローラに信号を送信し、タイムスタンプは、オンボードのセキュアデジタル（SD）カードに記録されます。同時に、トランジスタ - トランジスタ論理（TTL）出力ペレット検索のリアルタイム出力を提供します。すぐにこのイベント以下、モータは他のペレットを分配するように回転させ、システムは低電力モードに戻ります。 、そのオープンソースの性質のために、FEDは、修飾および特定の研究の必要性に適合するように改善することができます。たとえば、コードは人間の干渉を必要とせずに、一日の特定の時間に給電を制限する、またはペレットの数に達したときに小出しを停止するように容易に変更することができます。 ここでは、マウスにおいて食物摂取を測定するためのFEDの構築、検証、および使用するための手順の概要を説明します。我々は、システムを構築するすべてのコンポーネントのリストを提供します。重要なことは、事前元ませんエレクトロニクスにおけるペリエンスはFEDを構成するために必要とされています。

<table><tbody><tr><td>Electronics</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino v2 Kit - v2.3</td><td>Adafruit</td><td>1438</td><td>他のモーター シールドの使用はテストされておらず、コードの変更が必要になります</td></tr><tr>Arduino <td>Adafruit</td><td>1141</td><td>Adafruit Assembled Data Logging shield</td> 他の<td>データ ログ シールドの使用はテストされておらず、コードの変更が必要です</td></tr><tr><td>PowerBoost 500 Charger</td><td>Adafruit</td><td>1944</td><td>他の電圧レギュレータボードはテストされていませんが、同様の仕様であれば動作するはずです</td></tr><tr><td>FTDI Friend + extras - v1.0</td><td>Adafruit</td><td>284</td><td>任意のFTDI-USB接続が機能します</td></tr><tr><td>小型減速ステッピングモーター - 5VDC 32ステップ 1/16 ギアリング</td><td>Adafruit</td><td>858</td><td>他のステッピングモーターの使用はテストされていません</td></tr><tr><td>Arduino Pro 328 - 5V/16MHz</td><td>SparkFun</td><td>DEV-10915</td><td>他の Arduino ボードは動作するはずですが、コードの変更が必要な場合があります</td></tr><tr><td>フォト インタラプタ - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>SEN-09299</td><td>他のフォト インタラプタは動作しますが、3D デザインの変更が必要な場合があります</td></tr><tr><td>SparkFun フォト インタラプタ ブレイクアウト ボード - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>BOB-09322</td><td>他のフォト インタラプタは動作しますが、3D デザイン</td></tr><tr><td>の変更が必要になる場合がありますコネクタ、ネジ、その他のアイテム</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Arduino用/Shieldスタッキングヘッダー(R3互換)</td><td>Adafruit</td><td>85</td><td>Arduiono R3互換と表示されているスタッキングヘッダーは機能します</td></tr>マルチ<tr><td>カラー熱収縮パック-3/32 "+ 1/8" + 3/16 "</td><td>Adafruit</td><td>1649</td><td>フック</td></tr><tr><td>アップワイヤースプールセット-22AWGソリッドコア-6x25ft</td><td>Adafruit</td><td>1311</td><td>任意のワイヤが動作します</td></tr><tr><td>リチウムイオンバッテリーパック - 3.7V 4400 mAh</td><td>Adafruit</td><td>354</td><td>JSTコネクタ付きの任意の3.7Vリチウム電池が機能します&nbsp;</td></tr><tr><td>SD / MicroSDメモリカード(8GB SDHC)</td><td>Adafruit</td><td>1294</td>任意の<td>SDカードで動作します</td></tr><tr><td>50オームBNCバルクヘッドジャック(3/8 "D穴)</td><td>L-com</td><td>BAC70A</td><td>任意のBNCバルクヘッドは動作します</td></tr>タイプ<tr><td>316ステンレス鋼なべ頭プラス板金ネジ、No 6サイズ、1/4 "長さ</td><td>McMaster-Carr</td><td>90184A120</td>この<td>仕様の任意のネジが機能します</td></tr><tr><td>タイプ316ステンレス鋼のかん頭プラス板金ネジ、いいえ2サイズ、1/4"長さ</td><td>McMaster-Carr</td><td>91735A102</td><td>この仕様のネジは</td></tr>、<tr><td>ナイロン100度フラットヘッドスロット小ネジ、4-40スレッド、1"長さ</td><td>McMaster-Carr</td><td>90241A253</td>で動作します <td>この仕様のネジは</td></tr><tr><td>、ナイロン六角ナット、4-40スレッドサイズ</td><td>McMaster-Carr</td><td>94812A200</td><td>で動作しますこの仕様の任意のナットは動作します</td></tr><tr><td>2ピンJST MFコネクタ 200ミリメートル22AWGワイヤーケーブル</td><td>NewEgg</td><td>9SIA27C3FY2876</td><td>任意の2ピンコネクタは、この接続のために動作します</td></tr><tr><td>金属プッシュボタン - ラッチング(16ミリメートル、赤)</td><td>SparkFun</td><td>COM-11971</td><td>任意のプッシュボタンやスイッチは動作します</td></tr><tr><td>抵抗器キット - 1/4 W</td><td>SparkFun</td><td>COM-10969</td>任意の<td>1/4 W抵抗器で動作します</td></tr></tbody></table>

げっ歯類において食物摂取を測定するためのオープンソースデバイスの構築と検証：実験装置（fed）を給餌

Feeding Experimentation Device (FED): Construction and Validation of an Open-source Device for Measuring Food Intake in Rodents

食物摂取量の測定は、多くの調査研究にとって不可欠です。ここでは、マウスの食物摂取量を測定するための新しいソリューションである摂食実験装置(FED)について詳しく説明します。 FEDは、食物摂取研究の柔軟性を促進するために設計されたオープンソースシステムです。コンパクトでバッテリー駆動の設計により、FEDは標準的な家庭用ケージやその他の実験装置内に配置できます。食物摂取量の測定は、FEDのトランジスタトランジスタロジック(TTL)デジタル出力を介してリアルタイムで他の機器と同期することも、FEDがリアルタイムクロックですべてのイベントにタイムスタンプを付けるため、取得後の処理で同期することもできます。使用中、食品ペレットはFEDの食品井戸内にあり、赤外線ビームを介して監視されます。ペレットがマウスによって取り外されると、FEDはタイムスタンプを内部のセキュアデジタル(SD)カードに記録し、別のペレットを分配します。FEDは、バッテリーの充電とペレットホッパーの補充が必要になるまで最大5日間稼働できるため、データ収集への人間の干渉を最小限に抑えることができます。FEDの組み立てには最小限のエンジニアリングのバックグラウンドが必要であり、既製の材料と電子機器が優先されて構築されました。また、食物摂取量や食事パターンを分析するためのスクリプトも提供しています。最後に、FEDはオープンソースであり、他の研究者による変更や改善を容易にするために、すべての設計および建設ファイルがオンラインになっています。

動物の使用を含む検証テストを見直し、国立糖尿病・消化器病・腎臓病研究所で動物実験委員会によって承認されました。ホームケージ送りを測定するためのFEDの使用を実証するために、成体メスC57BL / 6マウス（n = 4） は 、個別12/12時間の明/暗サイクルの下で水と標準的な実験用飼料への随意アクセスで飼育した（に点灯します5：00）。検証テストの5日間、一週間の馴化期間の後、食物ホッパーを除去し、FEDに置き換えます。試験期間の終わりには、FEDのカスタム、自由に利用可能なスクリプトや表計算プログラムを使用して分析した各SDカードからケージ給電データから除去しました。 （上のパネル;ラスタは、単一のペレット検索イベントを示す） 図4A、個々のマウス用ペレット検索に示すように、30分ビン内のすべてのマウス全体の平均ペレット検索（BOttomパネル;線）は平均±SEMを明確に可視化概日リズムと検証テスト期間にわたって連続給紙を、示して示しています。 FEDのデータロギング能力の精度を定...

Feeding Experimentation Device(FED)は、マウスの食物摂取量を測定するためのオープンソースの装置です。 FEDは、リアルタイムのデジタル出力を介して、食物摂取量の測定値を他の技術と同期させることもできます。ここでは、FEDの構築、検証、および使用に関するステップバイステップのチュートリアルを提供します。

げっ歯類において食物摂取を測定するためのオープンソースデバイスの構築と検証：実験装置（FED）を給餌

Food intake measurements are essential for many research studies. Here, we provide a detailed description of a novel solution for measuring food intake in ...

この給餌実験装置の全体的な目的は、マウスのホームケージ環境において食物摂取量を測定できるオープンソースのデバイスを構築することです。この手法は、特定の神経回路が食物摂取の異なるパターンを駆動するかどうかなど、摂食および肥満分野における重要な問いへの回答に寄与します。本手法の主な利点は、オープンソースであり、ホームケージに対応している点にあります。この手法では、特別な装置やケージを使用せずに食物摂取量を測定できます。もともと、私たちは多数のマウスの食物摂取量を手作業で測定していましたが、非常に時間がかかり、誤差が生じやすかったため、この方法を考案しました。作製ステップの習得が困難な場合があるため、本手法の視覚的なデモンストレーションは極めて重要です。まず、4組の2ピンコネクタペアを用意し、オス側とメス側の両方にそれぞれA、B、C、Dとラベルを貼ります。次に、コネクタペアDの両側から赤色のワイヤを取り除きます。続いて、1組の3ピンコネクタペアを用意し、オス側とメス側の両方にEとラベルを貼ります。マイクロコントローラの上面に、ソケット付きのメス用スタッカブルヘッダをはんだ付けします。マイクロコントローラ底面のヘッダから突き出たワイヤをクリップで切り取り、その後、セキュアデジタル（SD）データロギングシールドの上に、ソケット付きのメス用スタッカブルヘッダを接続します。シールド底部から突き出ている配線はそのままにしておきます。SDシールド底面のSCL、SDA、MOSI、MISO、およびSCKパッドがある場合は、それらをジャンパーで接続してください。これらのパッドがない場合は、この手順を無視してください。その後、ピンが底面から突き出るようにして、オスヘッダーをモーターシールドに取り付けます。ヘッダーをモーターシールドにハンダ付けしてください。モーターシールド上の電源ブロックの上部に、VINジャンパーが正しく配置されていることを確認してください。3Vのリチウムセル電池をSDシールドに挿入します。電源ボタンを組み立てるには、赤色の電線を用いて男性用2ピンコネクタのAをC1に、黒色の電線を用いてAをグランドに、さらに赤色の電線を用いてBをプラス端子に、黒色の電線を用いてBをNO1にそれぞれはんだ付けします。すべての接続箇所を熱収縮チューブで保護してください。フォトインタラプタと4.7 K抵抗をブレークアウトボードに半田付けします。フォトインタラプタブレークアウトボードの背面から突き出ているワイヤーをクリップで切断します。オス3ピンコネクタEをブレークアウトボードの背面に取り付け、赤色ワイヤーをPWRに、緑色ワイヤーをGNDに、白色ワイヤーをSIGに接続します。次に、メス2ピンコネクタAをブーストボードの5 Vピンおよびグランドピンに半田付けし、同様にオスコネクタDからの黒色ワイヤーをブーストボードの追加GNDピンに半田付けします。次に、2ピンコネクタCの赤色の線をセンターピンに、黒色の線を外側のピンに接続し、BNCジャックの端子に接続します。メスコネクタBの赤色と黒色の線をねじってまとめ、VINにはんだ付けしてモーターシールドを組み立てます。最後に、以下をはんだ付けします。1つ目に、メスコネクタCの黒いワイヤをAREFの隣のグランドピンに、このコネクタの赤いワイヤを3番ピンに接続します。2つ目に、メスコネクタDの黒いワイヤをVINの隣のグランドピンに接続します。3つ目に、メスコネクタEの緑色のワイヤを5Vの隣のグランドピンに、このコネクタの赤いワイヤを5Vに、そしてこのコネクタの白いワイヤを2番ピンに接続します。まず、FTDIブレイクアウトボードをマイクロコントローラのプログラミングピンに接続し、次にmicro USBケーブルを介してFTDIブレイクアウトボードをコンピュータに接続します。ソフトウェア内でアップロードボタンをクリックし、給餌実験装置（feeding experimentation device）、またはFEDスケッチをブレイクアウトボードに送信します。次に、2本の6番1/4インチ鈑金用ネジを使用して、5Vステッピングモーターを3Dプリントされたモーターマウントに固定します。続いて、回転ディスクをモーターマウントに挿入し、押し下げてステッピングモーターのシャフトにしっかりと取り付けます。3Dプリントされたフードサイロをモーターマウントにねじ込み、ペレットレベラーアームがモーターマウントの穴の上にあることを確認してください。次に、接続したばかりの部品をプリントベースの上部にねじ込みます。この際、ステッパモーターをベースの後方に、穴を前方に配置してください。ステッパモーターの配線から5ピンコネクタを切断し、各電線の末端を約2mm剥離させます。その後、ステッパモーターの配線をモーターシールドの端子台コネクタに接続します。赤色はグランドに、オレンジ色とピンク色は一方のモーターポートに、青色と黄色はもう一方のモーターポートに接続してください。最後に、電源ボタンからネットを取り外し、ベース右側の穴に電源ボタンを挿入します。六角ナットでボタンを固定します。フォトインタラプタを3Dプリントしたハウジングに入れ、2本の1インチナイロン製ネジと対応するナットでハウジングをFEDベースに固定します。次に、BNCコネクタをFEDベースの左側にある穴に挿入します。ナットで固定し、次に2ピンコネクタを介して3.7 voltバッテリーパックをDC-DCブーストコンバータモジュールに接続します。2番 1/4インチの鋼製シートメタルネジを使用してブーストボードをケースにネジ留めし、次に4番 1/4インチの鋼製シートメタルネジを用いて、FTDI接続部が電源スイッチ側を向くようにマイクロコントローラをベース内部に取り付けます。その後、マイクロコントローラの上にモーターシールドとデータロギングシールドを重ねて装着します。ブーストボードは、microSDスロットが下を向くように取り付けてください。最後に、5つのコネクタを、Aのオス側をAのメス側に、Bのオス側をBのメス側にというように接続します。3Dプリントしたベースにバッテリーを配置し、FEDの前後のカバーをスライドさせて取り付け、ホッパーにペレットを満たしてホッパーの蓋を閉じます。組み立てが完了したら、データロギングシールドにSDカードを挿入し、電源プッシュボタンでFEDシステムの電源を入れ、デバイスの機能を確認してください。フードウェルからペレットを5〜10個手動で取り除き、補充用ペレットが供給されることを確認します。最後に、SDカードを取り出し、データが適切に記録されていることを確認してください。1週間の慣らし期間の後、フードホッパーを取り除き、5日間のバリデーション試験のためにFEDに交換しました。個々のマウスにおけるペレット回収の結果から、検証試験期間を通じて継続的な摂食が行われており、明確な概日リズムが視覚化されていることが示されました。FEDの精度を定量化するため、各FEDシステムに検証試験期間分として1,000個のペレットを投入しました。FEDはペレットの95%をSDカードに記録しました。一度習得すれば、各FEDは概ね2〜3時間で構築できます。このビデオを視聴することで、FEDの構築方法とその使用の検証方法について十分に理解できるはずです。オープンソースであるため、さらなる疑問を解消するために、オペラント行動などの追加機能をFEDに加えることが可能です。

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JoVE Journal

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