Контролируемые системы имитации Odor для обонятельных тренировок и полевых испытаний
Summary
Контролируемая система имитации запаха является простым, полевым портативным, недорогим методом доставки запаха для обонятельного тестирования и обучения. Он построен из одоранта, сохраненного на адсорбентном материале и содержащегося внутри проницаемого полимерного мешка, позволяющего контролировать высвобождение пара одоранта с течением времени.
Abstract
Контролируемая система имитации запаха (COMPS) была разработана для обеспечения удобного метода полевых испытаний доставки запаха по контролируемым и воспроизводимым тарифам. COMPS состоят из запаха интереса на абсорбент материала, запечатанного внутри проницаемой полимерной сумке. Проницаемый слой позволяет постоянно выпускать одорант в течение определенного периода времени. Проницаемая сумка дополнительно хранится во вторичной, непроницаемой сумке. Процедура двойного сдерживания позволяет уравночные одорант из проницаемой мешок, но в непроницаемой внешний слой, в результате чего мгновенный и воспроизводимый источник запаха пара при удалении из внешней упаковки. COMPS используется как в обонятельном тестировании для экспериментальных сценариев, так и для обучения обонятельному обнаружению, например, с клыками обнаружения. COMPS может быть использован для употребления широкого спектра одорантов (например, порошков наркотиков) и обеспечить контролируемое высвобождение связанных с ними одорантов. Доступность запаха от COMPS выражается с точки зрения скорости пронизывания (т.е. скорость пара одоранта, высвобождаемого из COMPS за единицу времени) и обычно измеряется гравиметрическими средствами. Скорость пронизывания данной массы или объема одоранта может быть скорректирована по мере необходимости путем изменения толщины мешка, площади поверхности и/или типа полимера. Доступная концентрация запаха в COMPS также может быть измерена методами анализа пространства головы, такими как микроэкстракция твердой фазы с газовой хроматографией/масс-спектрометрией (SPME-GC/MS).
Introduction
Olfaction является важным, но часто упускается из виду, механизм зондирования, используемый большинством животных. Для многих это основной механизм для поиска пищи, найти партнера, или зондирования опасности1. Кроме того, обонятельные возможности некоторых животных, в первую очередь собак, регулярно эксплуатируются людьми для обнаружения контрабанды (например, наркотиков или взрывчатых веществ), или других объектов, представляющих интерес, таких как пропавшие без вести лица, инвазивные виды,или болезни 2,3. Для исследования обнаружения собак или других тем исследования обоняния, исследователи часто изучают процесс обоняния и сильные и ограничения обонятельной системы. Таким образом, как правило, желательно контролировать выброс запаха пара в окружающую среду, чтобы воспроизвести доставить известные количества одоранта во время тестирования. Неспособность учитывать различия в доступности запаха из-за таких факторов, как давление пара или воздействие на окружающую среду, часто усложняет интерпретацию данных и применимость4. Аналогичным образом желательно, чтобы обеспечить установленное количество запаха во время учебных сценариев для обнаружения собак. Например, исследования Hallowell et al.5 и Papet6 показали важность интенсивности запаха в восприятии запаха, и что изменение интенсивности одоранта может повлиять на то, как он воспринимается в одиночку или в смеси.
В лабораторных условиях, использование аналитического оборудования, такого как проницаемые трубки с управляемыми печами, парогенераторы, или olfactometers могут быть использованы для контроля доставки запаха. Тем не менее, этот тип оборудования непрактично для использования во время полевых испытаний и учебныхсценариев 4. Контролируемая система имитации запаха (COMPS) была разработана как простой, недорогой и одноразовый метод для контролируемой доставки запаха, не требующий внешней энергии. Таким образом, они могут быть легко включены в различные сценарии тестирования и обучения7. Блоки COMPS просто состоят из запаха интереса на абсорбентном материале, запечатанном внутри проницаемого полимерного мешка, хранящегося во вторичной системе сдерживания. Использование COMPS снижает изменчивость между тестами и улучшает согласованность во время учений8.
Доставка запаха или наличие COMPS измеряется с точки зрения скорости пронизывания, как это определено гравиметрическим анализом с точки зрения массы пара, высвобождаемого с течением времени. Темпы пронизывания можно контролировать с помощью ряда факторов, включая толщину полимерного мешка, его доступную площадь поверхности, тип используемого абсорбентного материала (субстрата) и количество паханта. Скорость пермяния является постоянной в течение определенного периода времени (часы или дни) в зависимости от используемого запаха. Это позволяет при минимальной изменчивости при доставке запаха во время тестирования или обучения. Во время хранения, COMPS прийти к равновесию в непроницаемом внешнем контейнере, в результате чего мгновенный источник запаха пара с известной скоростью пронизывания.
COMPS были первоначально разработаны, чтобы содержать запахи, связанные со взрывчатыми веществами и быть использованы в качестве запаха имитирует7. Как определено Macias et al., запах имитирует материал, представляющий интерес, такой как взрывчатка, обеспечивая доминирующие летучие соединения, или одоранты, найденные в области головы этого материала без присутствия самого родительского материала8. Чтобы создать запах имитировать, активные запахи родительского материала должны быть определены. Активный одорант, в этом сценарии, описывается как летучих соединений, что обученные обнаружения взрывчатых веществ собак обнаруживает, полагая, что есть фактические взрывчатых веществ настоящее время. Выявив доминирующие летучие соединения в головной пространстве нескольких взрывчатых веществ, COMPS были готовы выпустить эти отдельные одоранты с контролируемой скоростью в течение всего периода полевых испытаний собак обонятельного обнаружения и определить активный запах, связанный с несколькими взрывчатыми веществами. COMPS были успешно использованы для этой цели7,9 ис тех пор были использованы в качестве запаха имитирует для дальнейшей подготовки обнаружения взрывчатых веществ.
Macias et al. использовали COMPS, содержащий пиперонал, чисто химическое вещество при комнатной температуре, которое в фазе пара было показано, что является активным одорантом для МДМА (3,4-метилендиоксиметамфетамин), психоактивного препарата, известного как экстази. Исследователя использовали меняя толщины и поверхностные зоны мешков полиэтилена низкой плотности для того чтобы отрегулировать тариф пронизывания пиперонального пара. Эта серия COMPS затем была использована для оценки порога обнаружения пиперонов для обученных собак обнаружения наркотиков8. И наоборот, в отдельном исследовании, COMPS мешок толщины были скорректированы, чтобы свести к минимуму отклонение темпов пронизывания между каждым соединением в гомологичной серии, хотя они обладали резко меняющихся давления пара. Если бы толщина одного мешка была использована в этом исследовании, эти соединения с более высоким давлением пара дали бы гораздо более высокие показатели пронизывания. Путем увеличивать толщину мешка для более высоких соединений волатильности, тарифы пронизывания были отрегулированы так, что они были подобны для всех соединений4. Оба исследования демонстрируют полезность и адаптивность COMPS для контроля выброса пара. Аналогичные исследования оптимизации толщины полимерных пакетов, а также абсорбционного материала были проведены в создании запаха имитирует для синтетических катиноны (т.е. соли дляванн) 10, другие наркотики (в том числегероина и марихуаны 11), и человеческийзапах соединений 12,13. В последнем примере, Симон и др. исследовали активные одоранты, связанные с инвазивным видом грибов14. Целые кусочки зараженной коры дерева, вместо извлеченных одорантов, были помещены непосредственно в полимерный мешок для контроля выпуска во время тестирования собак olfaction14. COMPS может быть использован для различных сценариев, и протоколы, обсуждаемые в настоящем варианте, были выбраны, чтобы продемонстрировать разнообразие этого инструмента.
Protocol
Representative Results
Discussion
Контролируемые системы пермяки Odor Mimic (COMPS) легко создаются путем уплотнения запаха интереса в проницаемую сумку. Это может быть сделано путем трубопроводов аккуратные жидкие соединения на абсорбент материала, а затем размещение абсорбаторного материала в мешок; путем размещения чист?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа частично финансировалась Управлением военно-морских исследований и Национальным институтом юстиции (2006-DN-BX-K027). Авторы хотели бы поблагодарить многих студентов «Furton Group», которые участвовали в этом проекте, а также сотрудников из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США и Военно-морского центра поверхностных войн (Индийский головной технологический отдел EOD). Наконец, авторы благодарят Питер Нуньес из США K-9 академии, Тони Гузман из Metro-Dade K9 Services, и Майами-Дейд области правоохранительных собак групп.
Materials
| 16 oz economy jars (70-450 finish) | Fillmore container | A16-08C-Case 12 | |
| 7890A gas chromatograph / 5975 mass selective detector | Agilent | ||
| Analytical balance | Mettler Toledo | 01-911-005 | |
| Ball regualr bands and dome lids | Fillmore container | J30000 | |
| Cotton gauze (2" x 2") | Dukal | ||
| Disposable weighing boats | VWR | 10803-148 | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 gallon | TriTech Forensics | CANG-E | |
| Epoxy-lined sample containers, 1 pint | TriTech Forensics | CANPT-E | |
| Low density polyetheylene bag | Uline | S-5373 | |
| Rtx-Volatiles (30 m x 0.32 mmID) column | Restek | 10901 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (3.5" x 4.5") | ESP Packaging | 95509993779 | |
| Silver metalized mylar barrier bag (5" x 8.5" x 3") | ESP Packaging | 95509993793 | |
| Solid phase microextration fiber assembly (PDMS/DVB/CAR) | Sigma-Aldrich | 57328-U | |
| Solid phase microextration holder | Sigma-Aldrich | 57330-U | |
| Tabletop Impulse Sealer | Uline | H-190 | Heat sealer |
Riferimenti
- Buck, L., Axel, R. A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell. 65, 175-187 (1991).
- Furton, K. G., Myers, L. J. Scientific foundation and efficacy of the use of canines as chemical detectors for explosives. Talanta. 54, 487-500 (2001).
- Leitch, O., Anderson, A., Kirkbride, K., Lennard, C. Biological organisms as volatile compound detectors: A review. Forensic Science International. 232, 92-103 (2013).
- Simon, A. G., et al. Method for controlled odor delivery in canine olfactory testing. Chemical Senses. 44 (6), 399-408 (2019).
- Hallowell, L. R., et al. Detection of hidden explosives: New challenges and progress (1998-2009). Forensic Investigation of Explosives. 2nd Ed. , 53-77 (2012).
- Papet, L. Narcotic and explosive odors: Volatile organic compounds as training aids for olfactory detection. Canine Olfaction Science and Law. , 265-278 (2016).
- Furton, K., Harper, R. Controlled Odor Mimic Permeation System. US Patent. , (2017).
- Macias, M. S., Guerra-Diaz, P., Almirall, J. R., Furton, K. G. Detection of piperonal emitted from polymer controlled odor mimic permeation systems utilizing canis familiaris and solid phase microextract-ion mobility spectrometry. Forensic Science International. 195, 132-138 (2010).
- Harper, R., Almirall, J., Furton, K. Identification of dominant odor chemicals emanating from explosives for use in developing optimal training aid combinations and mimics for canine detection. Talanta. 67, 313-327 (2005).
- Francis, V. S. The identification of volatile organic compounds from synthetic cathinone derivatives for the development of odor mimic training aids. Florida International University. , (2017).
- Huertas-Rivera, A. M. Identification of the active odors from illicit substances for the development of optimal canine training aids. Florida International University. , (2016).
- DeGreeff, L. E., Furton, K. G. Collection and identification of human remains volatiles by non-contact, dynamic airflow sampling and SPME-GC/MS using various sorbent materials. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 401, 1295-1307 (2011).
- DeGreeff, L. E., Curran, A. M., Furton, K. G. Evaluation of selected sorbent materials for the collection of volatile organic compounds related to human scent using non-contact sampling mode. Forensic Science International. 209 (1-3), 133-142 (2011).
- Simon, A. G., Mills, D. K., Furton, K. G. Chemical and canine analysis as complimentary techniques for the identification of active odors of the invasive fungs, Raffaelea lauicola. Talanta. 168, 320-328 (2017).
- Penton, Z. Method development with solid phase microextraction. Solid Phase Microextraction: A Practical Guide. , 27-58 (1999).
- Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. . Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods. , (2004).
- MacCrehan, W., Moore, S., Schantz, M. Evaluating headspace component vapor-time profiles by solid-phase microextraction with external sampling of an internal standard. Analytical Chemistry. 83, 8560-8565 (2011).
- Macias, M. S. . The Development of an Optimized System of Narcotic and Explosive Contraband Mimics for Calibration and Training of Biological Detectors. , (2009).
- Simon, A. G. . The Detection of an Invasive Pathogen through Chemical and Biological Means for the Protection of Commercial Crops. , (2017).
