用于嗅觉训练和现场测试的受控气味模拟渗透系统

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。