用于嗅觉训练和现场测试的受控气味模拟渗透系统
Summary
受控气味模拟渗透系统是一种简单、现场便携、低成本的嗅觉检测和培训气味输送方法。它由保留在吸附材料上的异味剂制成，并包含在可渗透聚合物袋内，允许随着时间的推移控制气味蒸汽的释放。
Abstract
受控气味模拟渗透系统 （COMPS） 开发，以提供一种方便的现场测试方法，以受控和可重复的速率传递气味。COMPS 由密封在可渗透聚合物袋内吸收材料上感兴趣的气味组成。渗透层允许在给定时间内不断释放异味剂。渗透袋进一步存放在二次、不渗透的袋子中。双密封程序允许平衡可渗透袋中的异味剂，但在不渗透的外层内，在从外包装上去除异味蒸汽时，产生即时且可重复的异味蒸汽源。COMPS 用于实验场景的嗅觉测试和嗅觉检测训练，如检测犬。COMPS 可用于包含各种气味剂（例如麻醉粉），并提供相关气味的受控释放。COMPS 的气味可用性以渗透率（即每单位时间从 COMPS 释放的异味蒸汽的速率）表示，通常通过重力测量。通过改变袋的厚度、表面积和/或聚合物类型，可以根据需要调整给定质量或气味量的渗透率。COMPS 的可用气味浓度也可通过头部空间分析技术（如带气相色谱/质谱仪 （SPME-GC/MS） 的固相微extraction）进行测量。
Introduction
Olfaction 是大多数动物使用的一种关键但经常被忽视的传感机制。对许多人来说，它是定位食物、寻找伴侣或感知危险1的主要机制。此外，一些动物，尤其是犬类，经常利用嗅觉能力来检测违禁品（如麻醉品或爆炸物），或其他感兴趣的物品，如失踪人员、入侵物种或疾病2、3。对于犬类检测研究或其他嗅觉研究课题，研究者经常研究嗅觉过程以及嗅觉系统的优点和局限性。因此，通常最好控制异味蒸汽向环境中的释放，在测试期间可重现已知数量的异味。由于蒸汽压力或环境影响等因素，未能解释气味可用性的变化，往往使数据解释和适用性复杂化。同样，在检测犬的训练场景中，提供一定数量的气味也是可取的。例如，Hallowell等人5和Papet6的研究表明，气味强度在气味感知中的重要性，改变气味的强度会影响其单独感知方式或混合物中的气味强度。
在实验室环境中，可以使用分析设备，如带可控烤箱的渗透管、蒸汽发生器或气味计来控制气味的输送。但是，这种类型的设备在实地测试和训练场景4期间是不切实际的。受控气味模拟渗透系统 （COMPS） 是一种简单、低成本和一次性的方法，用于控制气味输送，无需外部电源。因此，它们可以很容易地融入到各种不同的测试和培训场景7。COMPS 装置只是由一种感兴趣的气味组成，这种气味密封在可渗透聚合物袋内，储存在二次密封系统中。使用COMPS可减少测试之间的变异性，并提高训练练习8期间的一致性。
COMPS 的气味输送或可用性以渗透率来衡量，由重力分析根据一段时间释放的蒸汽质量进行测量。渗透率可由多种因素控制，包括聚合物袋的厚度、其可用表面积、使用的吸水材料（基板）类型和气味量。渗透率在给定时间段（小时或天）内是恒定的，具体取决于使用的异味剂。这允许在测试或培训期间气味传递的变异性最小。在储存过程中，COMPS在不渗透的外容器内达到平衡，从而以已知的渗透速率产生即时的异味蒸汽源。
COMPS最初设计为含有与爆炸材料相关的异味剂，并用作气味模仿7。根据 Macias 等人的定义，气味模拟感兴趣的材料，如炸药，通过提供在该材料的头部空间中发现的显性挥发性化合物或气味剂，而父材料本身8。要创建异味模拟，必须确定父材料的活性气味。在这种情况下，一种活性气味剂被描述为训练有素的爆炸物探测犬探测到的挥发性化合物，认为存在实际的爆炸物质。在确定了几种爆炸材料头部空间中的显性挥发性化合物之后，COMPS准备在犬嗅觉检测现场试验期间以受控速度释放这些单独的气味，并确定与几种爆炸材料有关的活性气味。COMPS已成功用于此目的7，9，并自此被用作气味模拟进一步爆炸物检测训练。
Macias等人利用含有管状物的COMPS，这是一种在室温下纯化学固体，在蒸汽相中，已证明是MDMA（3，4-甲基二氧基甲基安非他明）的活性气味剂，这种精神活性药物称为摇头丸。研究人员利用低密度聚乙烯袋的不同厚度和表面积来调节管状蒸汽的渗透率。然后，这一系列的COMPS用于估计训练有素的麻醉品检测犬8的管层检测阈值。相反，在另一项研究中，COMPS袋厚度进行了调整，以尽量减少同源序列中每种化合物之间的渗透率偏差，尽管它们具有变化巨大的蒸汽压力。如果本研究使用了单个袋厚度，那么蒸汽压力较高的化合物的渗透率就会高得多。通过增加高挥发性化合物的袋厚，对渗透率进行了调整，使所有化合物4的渗透率都相似。这两项研究都证明了COMPS在控制蒸汽释放方面具有的实用性和适应性。优化聚合物袋厚度和吸水材料的类似研究已经进行了，用于合成卡辛酮（即浴盐）10，其他麻醉剂（包括海洛因和大麻11）和人类气味化合物12，13的气味模拟。在最后一个例子中，西蒙等人调查了与入侵真菌物种14有关的活性气味。整片受感染的树皮，而不是提取的异味剂，被直接放入聚合物袋，以控制释放在犬的奥法检测14。COMPS 可用于各种方案，本文讨论的协议用于演示此工具的多样性。
Protocol
Representative Results
Discussion
通过将感兴趣的气味密封到可渗透袋中，可轻松创建受控气味模拟渗透系统 （COMPS）。这可以通过将整洁的液体化合物移液到吸水材料上，然后将吸水材料放入袋中来完成;将一个纯净的固体化合物直接放入袋4中，就像管状8的情况一样;或将含有多种或未知气味物的目标材料放入可渗透袋中，就像使用真菌感染的木材14一样。渗透袋控制异味剂?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作部分由海军研究办公室和国家司法研究所（2006-DN-BX-K027）供资。作者要感谢参与该项目的许多”Furton Group”学生，以及美国海军研究实验室和海军水面作战中心（印度头EOD技术司）的合作者。最后，作者感谢美国K-9学院的彼得·努涅斯、地铁-戴德K9服务的托尼·古兹曼和迈阿密-戴德地区执法犬队。
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 |
References
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