Кормление экспериментирования устройства (Fed): Строительство и сверка с открытым исходным кодом устройства для измерения, потребление продуктов питания в Грызуны

Общая цель устройства для экспериментов с кормлением состоит в том, чтобы создать устройство с открытым исходным кодом, которое может измерять потребление пищи мышами в домашних условиях. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области питания и ожирения, например, могут ли определенные нейронные цепи управлять различными моделями потребления пищи. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она совместима с открытым исходным кодом и домашней клеткой.

Он может измерять потребление пищи без специального оборудования или клеток. Впервые идея этого метода пришла нам в голову, когда мы вручную взвешивали потребление пищи у большого количества мышей. Это отнимало много времени и было подвержено ошибкам.

Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку этапы изготовления могут быть сложными для изучения. Начните с подготовки четырех пар двухконтактных разъемов и обозначьте обе стороны разъема A, B, C и D соответственно, затем удалите красный провод с обеих сторон пары разъемов D. Затем подготовьте одну пару трехконтактных разъемов и пометьте обе стороны разъема E. Паяйте штабелируемые разъемы с гнездами на верхней стороне микроконтроллера. Отсоедините выступающий провод от разъемов в нижней части микроконтроллера, затем соедините гнездовые штабелируемые разъемы с гнездами в верхней части защищенного цифрового экрана (SD) для регистрации данных.

Оставьте торчащие провода в нижней части щита. Если они существуют, установите контактные площадки SCL, SDA, MOSI, MISO и SCK на нижней части экрана SD. Если их нет, не обращайте внимания на этот шаг.

После этого закрепите на Motor Shield штырьки с выступающими снизу контактами. Припаяйте разъемы к экрану двигателя. Убедитесь, что перемычка VIN находится на месте над блоком питания на щите двигателя.

Вставьте трехвольтовую литиевую батарею в экран SD. Чтобы собрать кнопку питания, припаяйте двухконтактный разъем A к C1 с помощью красного провода, а A к массе с помощью черного провода, а B к положительному проводу с помощью красного провода и B к NO1 с помощью черного провода. Термоусадку всех соединений.

Припаяйте фотопрерыватель и резистор 4,7 К к коммутационной плате. Зафиксируйте торчащие провода с тыльной стороны коммутационной платы фотопрерывателя. Прикрепите штекерный трехконтактный разъем E к задней части коммутационной платы, красный провод к PWR, зеленый провод к GND и белый провод к SIG, затем припаяйте двухконтактный гнездовой разъем A к пяти В и контакты заземления на плате усиления, а также черный провод от гнездового разъема D к дополнительному контакту GND на плате усиления.

Затем подключите двухконтактный разъем C к клеммам разъема BNC, поместив красный провод к центральному контакту и черный провод к внешнему контакту. Соберите экран двигателя, скрутив красный и черный провода гнездового разъема B вместе и припаяв к VIN. Наконец, припаяйте следующее.

Во-первых, черный провод гнездового разъема C к контакту заземления рядом с AREF и красный провод этого разъема к контакту три. Во-вторых, черный провод гнездового разъема D к контакту заземления рядом с VIN, и в-третьих, зеленый провод гнездового разъема E к контакту заземления рядом с пятью В, красный провод этого разъема к пяти В и белый провод этого разъема к контакту два. Начните с подключения коммутационной платы FTDI к контактам программирования микроконтроллера, а затем подключите коммутационную плату FTDI к компьютеру с помощью кабеля micro USB.

В программном обеспечении нажмите кнопку «Загрузить», чтобы отправить устройство для экспериментов с кормлением или эскиз FED на коммутационную плату. Затем закрепите пятивольтовый шаговый двигатель на напечатанном на 3D-принтере креплении двигателя с помощью двух винтов номер шесть один четвертый дюйм из листового металла, затем вставьте вращающийся диск в крепление двигателя и надавите вниз, чтобы надежно прикрепить его к валу шагового двигателя. Поверните напечатанный на 3D-принтере силос для пищевых продуктов к опоре двигателя, убедившись, что рычаг выравнивателя гранул находится над отверстием в опоре двигателя.

Затем скрутите вновь соединенные детали в верхней части напечатанной основы, при этом шаговый двигатель расположен ближе к задней части основания, а отверстие - спереди. Отрежьте пятиконтактный разъем от проводов шагового двигателя и отрежьте примерно два миллиметра от конца каждого провода, затем подключите провода от шагового двигателя к разъемам клеммной колодки на экране двигателя, красным на массе, оранжевым и розовым на одном порту двигателя и синим и желтым на другом порту двигателя. После этого снимите сетку с кнопки включения и вставьте кнопку включения в отверстие с правой стороны основания.

Закрепите кнопку на месте с помощью шестигранной гайки. Поместите фотопрерыватель в его напечатанный на 3D-принтере корпус и закрепите его в основании FED с помощью двух дюймовых нейлоновых винтов и соответствующих гаек. Далее вставьте разъем BNC в отверстие с левой стороны основания FED.

Закрепите на месте гайкой, затем подключите аккумуляторную батарею 3,7 В к модулю повышающего преобразователя постоянного тока через двухконтактное соединение. Вкрутите плату усиления в корпус с помощью винтов номер два из стали из листового металла номер два, затем установите микроконтроллер внутри базы с разъемами FTDI, обращенными к выключателю питания, с помощью винтов номер четыре четыре четыре дюйма из стального листового металла, затем установите экран двигателя и экран регистрации данных на вершине микроконтроллера. Установите плату усиления слотом microSD вниз.

Наконец, соедините пять разъемов: A male к A female, B male к B female и так далее. Поместите аккумулятор внутрь напечатанного на 3D-принтере основания, сдвиньте переднюю и заднюю крышки на FED, наполните бункер гранулами и накройте бункер крышкой. После завершения сборки вставьте SD-карту в экран регистрации данных, включите систему FED с помощью кнопки питания и проверьте функциональность устройства.

Вручную извлеките от пяти до 10 гранул из пищевой лунки и убедитесь, что запасные гранулы выданы. Наконец, извлеките SD-карту и убедитесь, что данные были зарегистрированы правильно. После недельного периода привыкания бункер для еды был снят и заменен на FED на пять дней проверочных испытаний.

Извлечение гранул для отдельных мышей показало непрерывное кормление в течение всего периода валидационных испытаний с четко визуализированной циркадной ритмичностью. Для количественной оценки точности ФЭД каждой системе ФЭД было предоставлено 1 000 гранул в течение периода валидационных испытаний. FED записывает 95% пеллет на SD-карту.

После освоения каждый ФЭД может быть построен примерно за два-три часа. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как построить FED и обосновать его использование. Из-за его открытого исходного кода, дополнительные возможности, такие как оперантное поведение, могут быть добавлены в FED для ответа на дополнительные вопросы.