Kontrollert lukt etterligne permeasjon systemer for olfaktorisk trening og felttesting

Olfaction er en avgjørende, men ofte oversett, sensing mekanisme som brukes av de fleste dyr. For mange er det den viktigste mekanismen for å finne mat, finne en kompis eller føle fare¹. Videre utnyttes olfaktoriske evner noen dyr, spesielt hjørnetenner, regelmessig av mennesker for påvisning av smuglervarer (f.eks. narkotika eller eksplosiver), eller andre gjenstander av interesse, for eksempel savnede personer, invasive arter eller^{sykdommer 2,3}. For hundedeteksjonsforskning eller andre olfaction-forskningsemner studerer forskerne ofte prosessen med olfaction og styrkene og begrensningene i olfaktorisk system. Som sådan er det generelt ønskelig å kontrollere utgivelsen av en luktende damp inn i miljøet for å reprodusere kjente mengder lukt under testing. Unnlatelse av å ta hensyn til variasjoner i lukt tilgjengelighet på grunn av faktorer som damptrykk eller miljøeffekter kompliserer ofte datatolkning og anvendelighet⁴. Det er på samme måte ønskelig å gi en etablert mengde lukt under treningsscenarier for deteksjon hjørnetenner. For eksempel har studier av Hallowell et al.⁵ og av Papet⁶ indikert viktigheten av luktintensitet i luktoppfatning, og at endring av intensiteten av en lukt kan påvirke hvordan det oppfattes alene eller i en blanding.

I laboratorieinnstillinger kan bruk av analytisk utstyr som permeasjonsrør med kontrollerbare ovner, dampgeneratorer eller olfaktorometre brukes til å kontrollere luktlevering. Denne typen utstyr er imidlertid upraktisk for bruk under felttesting og treningsscenarier⁴. Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) ble utviklet som en enkel, rimelig og disponibel metode for kontrollert luktlevering som ikke krever ekstern kraft. Derfor kan de enkelt innlemmes i en rekke forskjellige test- og treningsscenarier⁷. COMPS-enheter består ganske enkelt av en lukt av interesse på et absorberende materiale forseglet inne i en gjennomtrengelig polymerpose, lagret i et sekundært inneslutningssystem. Utnyttelsen av COMPS reduserer variasjonen mellom tester og forbedrer konsistensen under treningsøvelser⁸.

Luktlevering eller tilgjengelighet fra COMPS måles i form av permeasjonshastighet, som bestemmes av gravimetrisk analyse når det gjelder masse damp utgitt over tid. Permeasjonshastigheter kan kontrolleres av en rekke faktorer, inkludert tykkelsen på polymerposen, det tilgjengelige overflatearealet, typen absorberende materiale (substrat) som brukes, og mengden lukt. Permeasjonshastigheten er konstant i en gitt tidsperiode (timer eller dager) avhengig av lukten som brukes. Dette gir minimal variasjon i luktlevering under testing eller trening. Under lagring kommer COMPS til likevekt i den ugjennomtrengelige ytre beholderen, noe som resulterer i en umiddelbar kilde til luktdamp med en kjent permeasjonshastighet.

COMPS ble opprinnelig designet for å inneholde luktstoffer forbundet med eksplosive materialer og brukes som lukt etterligner⁷. Som definert av Macias et al., simulerer en lukt et materiale av interesse, for eksempel en eksplosiv, ved å gi de dominerende flyktige forbindelsene, eller luktstoffer, som finnes i headspace av det materialet uten tilstedeværelse av modermaterialet^{selv 8}. For å skape en lukt etterligne, må de aktive luktene i foreldrematerialet bestemmes. En aktiv lukt, i dette scenariet, er beskrevet som en flyktig forbindelse som en trent eksplosiv-deteksjon hjørnetann oppdager, tro at det er en faktisk eksplosivt materiale til stede. Etter å ha identifisert dominerende flyktige forbindelser i headspace av flere eksplosive materialer, COMPS var forberedt på å frigjøre disse individuelle odorants i en kontrollert hastighet for varigheten av hunden olfactory deteksjon felt forsøk og bestemme den aktive luktstoff forbundet med flere eksplosive materialer. COMPS ble vellykket brukt til dette formålet^{7,9 og} har siden blitt brukt som lukt etterligner for videre eksplosiv deteksjon trening.

Macias et al. benyttet COMPS som inneholder piperonal, et rent kjemisk fast stoff ved romtemperatur som i dampfasen har vist seg å være det aktive luktstoffet for MDMA (3,4-metylendioksymethamphetamine), det psykoaktive stoffet kjent som ecstasy. Forskerne brukte varierende tykkelser og overflateområder med polyetylenposer med lav tetthet for å justere permeasjonshastigheten av piperonal damp. Denne serien av COMPS ble deretter brukt til å anslå piperonal deteksjon terskel for trente narkotika-deteksjon hjørnetenner⁸. Omvendt, i en egen studie, comps pose tykkelser ble justert for å minimere avviket av permeasjon priser mellom hver forbindelse i en homolog serie selv om de hadde drastisk varierende damptrykk. Hvis en enkelt pose tykkelse hadde blitt brukt i denne studien, disse forbindelsene med høyere damptrykk ville ha gitt mye høyere permeasjon priser. Ved å øke posetykkelsen for de høyere volatilitetsforbindelsene, ble permeasjonsraten justert slik at de var like for alle forbindelser⁴. Begge studiene viser verktøyet og tilpasningsevnen til COMPS for å kontrollere damputløsning. Lignende studier optimalisere polymer bag tykkelse samt absorberende materiale har blitt utført i etableringen av lukt etterligner for syntetiske cathinones (det vil, badesalter)¹⁰, andre narkotika (inkludert heroin og marihuana^11),og menneskelig lukt forbindelser^12,13. I et siste eksempel undersøkte Simon et al. de aktive luktstoffene forbundet med en invasiv soppart¹⁴. Hele biter av infisert trebark, i stedet for de ekstraherte luktstoffene, ble plassert direkte i polymerposen for å kontrollere frigjøring under hunde-olfactiontesting¹⁴. COMPS kan brukes for en rekke scenarier, og protokollene som diskuteres her ble valgt for å demonstrere mangfoldet av dette verktøyet.