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
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 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。
Protocol
Representative Results
Discussion
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?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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。
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 |
References
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