Kontrolleret lugt Efterligne Permeation Systems for Olfaktoriske Uddannelse og Field Testing

Olfaction er en afgørende, men ofte overset, sensing mekanisme, der anvendes af de fleste dyr. For mange er det den vigtigste mekanisme til at finde mad, finde en mage, eller sensing fare¹. Desuden udnyttes visse dyr, især hunde, af mennesker regelmæssigt til påvisning af smuglervarer (f.eks. narkotika eller sprængstoffer) eller andre genstande af interesse, såsom forsvundne personer, invasive arter eller sygdomme^2,3. For hunde afsløring forskning eller andre olfaction forskningsemner, efterforskere ofte studere processen med olfaction og styrker og begrænsninger af olfaktoriske system. Som sådan er det generelt ønskeligt at kontrollere frigivelsen af en lugtdamp i miljøet for reproducerbart at levere kendte mængder af lugtmiddel under test. Manglende hensyntagen til variationer i lugt tilgængelighed på grund af faktorer som damptryk eller miljømæssige virkninger ofte komplicerer data fortolkning og anvendelighed⁴. Det er ligeledes ønskeligt at give en etableret mængde lugt under uddannelse scenarier for påvisning hjørnetænder. For eksempel har undersøgelser foretaget af Hallowell et al.⁵ og Papet⁶ vist betydningen af lugtintensitet i lugtopfattelse, og at en ændring af intensiteten af et lugtmiddel kan påvirke, hvordan det opfattes alene eller i en blanding.

I laboratorieindstillinger kan brugen af analyseudstyr såsom permeationsrør med kontrollerbare ovne, dampgeneratorer eller olfactometre anvendes til at kontrollere lugtlevering. Denne type udstyr er imidlertid upraktisk til brug under test- og træningsscenarier^{i marken 4}. Den kontrollerede lugt Efterligne Permeation System (COMPS) blev udviklet som en enkel, billig, og engangs metode til kontrolleret lugt levering kræver ingen ekstern strøm. Derfor kan de nemt indarbejdes i en række forskellige test- og træningsscenarier⁷. COMPS enheder er simpelthen sammensat af en lugt af interesse på en absorberende materiale forseglet inde i en gennemtrængelig polymer pose, gemt i en sekundær indeslutning system. Udnyttelsen af COMPS reducerer variationen mellem testene og forbedrer konsistensen under^{træningsøvelser 8}.

Lugt levering eller tilgængelighed fra COMPS måles i form af permeation sats, som bestemmes af gravimetrisk analyse i form af masse af damp frigivet over tid. Permeation satser kan styres af en række faktorer, herunder tykkelsen af polymer posen, dens tilgængelige overfladeareal, den type absorberende materiale (substrat) anvendes, og mængden af lugtmidlet. Permeation sats er konstant for en given periode (timer eller dage) afhængigt af lugt, der anvendes. Dette giver mulighed for minimal variation i lugt levering under test eller uddannelse. Under opbevaring, COMPS kommer til ligevægt i uigennemtrængelige ydre beholder, hvilket resulterer i en øjeblikkelig kilde til odorant damp på en kendt gennemtrængning sats.

COMPS blev oprindeligt designet til at indeholde lugtstoffer i forbindelse med eksplosive materialer og til at blive brugt som lugt efterligner⁷. Som defineret af Macias et al., en lugt efterligner simulerer et materiale af interesse, såsom en eksplosiv, ved at give den dominerende flygtige forbindelser, eller lugtstoffer, der findes i headspace af dette materiale uden tilstedeværelse af moderselskabet selv⁸. For at skabe en lugt efterligne, skal de aktive lugtstoffer af moderselskabet bestemmes. En aktiv odorant, i dette scenario, er beskrevet som en flygtig forbindelse, at en uddannet eksplosiv-detektions hunde registrerer, at tro, at der er en egentlig eksplosiv materiale til stede. Efter at have identificeret dominerende flygtige forbindelser i headspace af flere eksplosive materialer, COMPS var parat til at frigive disse individuelle lugtstoffer på en kontrolleret sats for varigheden af hunde olfaktoriske afsløring feltforsøg og bestemme den aktive odorant forbundet med flere eksplosive materialer. COMPS blev med succes brugt til dette formål^7,9 og er siden blevet brugt som lugt efterligner for yderligere eksplosiv detektion uddannelse.

Macias et al. udnyttet COMPS indeholder piperonal, en ren kemisk fast stof ved stuetemperatur, der i dampfasen, har vist sig at være den aktive odorant for MDMA (3,4-methylenedioxymethamfetamin), det psykoaktive stof kendt som ecstasy. Forskerne brugte varierende tykkelser og overfladearealer af lav densitet polyethylen poser til at justere permeation sats af piperonal damp. Denne serie af COMPS blev derefter brugt til at anslå piperonal detektionstærskel for uddannede narkotikadetektionstoiner⁸. Omvendt, i en separat undersøgelse, COMPS pose tykkelser blev justeret for at minimere afvigelsen af permeation satser mellem hver forbindelse i en homolog serie, selv om de havde drastisk varierende damptryk. Hvis en enkelt pose tykkelse var blevet brugt i denne undersøgelse, disse forbindelser med højere damptryk ville have givet meget højere permeation satser. Ved at øge posen tykkelse for de højere volatilitet forbindelser, permeations satser blev justeret, så de var ens for alle forbindelser⁴. Begge undersøgelser viser nytte og tilpasningsevne COMPS til at styre damp frigivelse. Lignende undersøgelser optimere polymer pose tykkelse samt absorberende materiale er blevet udført i skabelsen af lugt efterligner for syntetiske cathinoner (dvs. badesalt)¹⁰, andre narkotika (herunder heroin og marihuana¹¹), og menneskelige lugt forbindelser^12,13. I et sidste eksempel, Simon et al. undersøgt de aktive lugtstoffer forbundet med en invasiv svamp arter¹⁴. Hele stykker af inficeret træ bark, i stedet for de ekstraherede lugtstoffer, blev placeret direkte i polymer posen til at styre frigivelse under hunde olfaction test¹⁴. COMPS kan bruges til en række forskellige scenarier, og de protokoller, der diskuteres heri, blev valgt for at demonstrere mangfoldigheden af dette værktøj.