نظام التغلغل المتحكم به هو طريقة بسيطة ومحمولة في الميدان ومنخفضة التكلفة لتوصيل الرائحة لاختبار الشم والتدريب. هو يبنى من رائحة يُحتفظ بها على مادة مدمّس ومحتواة داخل حقيبة بوليمر نفاذية تسمح بإطلاق البخار المُعَدّيّ المُسيطر عليه بمرور الوقت.
مقالة منهجية
نظام التغلغل المتحكم به هو طريقة بسيطة ومحمولة في الميدان ومنخفضة التكلفة لتوصيل الرائحة لاختبار الشم والتدريب. هو يبنى من رائحة يُحتفظ بها على مادة مدمّس ومحتواة داخل حقيبة بوليمر نفاذية تسمح بإطلاق البخار المُعَدّيّ المُسيطر عليه بمرور الوقت.
تم تطوير نظام محاكاة التغلغل في الرائحة (COMPS) لتوفير طريقة اختبار حقل مريحة لتسليم الرائحة بمعدلات خاضعة للرقابة وقابلة للتكرار. وتتألف كومبس من رائحة الفائدة على مادة ماصة مختومة داخل كيس البوليمر نفاذية. تسمح الطبقة نفاذية لإطلاق سراح مستمر من رائحة على مدى فترة زمنية معينة. يتم تخزين المزيد من الحقيبة نفاذة في حقيبة ثانوية، غير قابل للنفاذ. يسمح إجراء الاحتواء المزدوج بتكدير الرائحة من الكيس القابل للنفاذ ولكن داخل الطبقة الخارجية غير القابلة للاختزال ، مما يؤدي إلى مصدر فوري وقابل للتكرار من بخار الرائحة عند إزالته من العبوة الخارجية. وتستخدم كومببس في كل من اختبار الحاسة لسيناريوهات تجريبية وللتدريب على الكشف عن الشم، مثل مع الكلاب الكشف. يمكن استخدام كومببس لاحتواء مجموعة واسعة من الروائح (مثل مساحيق المخدرات) وتوفير إطلاق محكوم من الروائح المرتبطة بها. ويتم التعبير عن توافر الرائحة من الكومبس من حيث معدل التغلغل (أي معدل البخار المُطلق من كومببس لكل وحدة) ويقاس عادة بوسائل قياس المدى. يمكن تعديل معدل التغلغل في كتلة معينة أو حجم من الرائحة حسب الحاجة عن طريق تغيير سمك الحقيبة ، ومساحة السطح ، و / أو نوع البوليمر. ويمكن أيضا قياس تركيز الرائحة المتاحة من كومبس بواسطة تقنيات تحليل مساحة الرأس مثل الطور الصلب microextraction مع الكروماتوغرافيا الغازية / قياس الطيف الكتلي (SPME-GC/MS).
يعتبر Olfaction آلية استشعار حاسمة ، ولكن غالبا ما يتم تجاهلها ، تستخدمها معظم الحيوانات. بالنسبة للكثيرين هو الآلية الرئيسية لتحديد مكان الغذاء، وإيجاد رفيقة، أو استشعار خطر1. وعلاوة على ذلك، فإن قدرات الشم بعض الحيوانات، وأبرزها الكلاب، يتم استغلالها بانتظام من قبل البشر للكشف عن السلع المهربة (مثل المخدرات أو المتفجرات)، أو غيرها من الأشياء ذات الأهمية، مثل الأشخاص المفقودين، والأنواع الغازية، أو الأمراض2،3. بالنسبة لأبحاث الكشف عن الكلاب أو مواضيع البحث الأخرى في الشم، غالباً ما يدرس المحققون عملية الشم ونقاط القوة والقيود في نظام الشم. على هذا النحو ، من المستحسن بشكل عام التحكم في إطلاق بخار الرائحة في البيئة لتسليم كميات معروفة من الرائحة أثناء الاختبار. عدم حساب الاختلافات في توافر رائحة بسبب عوامل مثل ضغط البخار أو الآثار البيئية غالبا ما يعقد تفسير البيانات وانطباق4. ومن المرغوب فيه بالمثل توفير كمية ثابتة من الرائحة أثناء سيناريوهات التدريب على الكلاب الكشف. على سبيل المثال، أشارت الدراسات التي أجراها Hallowell وآخرون5 وببيت6 إلى أهمية كثافة الرائحة في إدراك الرائحة، وأن تغيير شدة الرائحة يمكن أن يؤثر على كيفية النظر إليها بمفردها أو في خليط.
في البيئات المختبرية، يمكن استخدام المعدات التحليلية مثل أنابيب التغلغل مع أفران يمكن التحكم فيها، مولدات بخار، أو olfactometers يمكن استخدامها للسيطرة على تسليم الرائحة. ومع ذلك، فإن هذا النوع من المعدات غير عملي للاستخدام أثناء الاختبار الميداني وسيناريوهات التدريب4. تم تطوير نظام التغلغل في الروائح المتحكم بها (COMPS) كطريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة ومُتَرَفة للتسليم المتحكم به للرائحة التي لا تتطلب أي طاقة خارجية. ولذلك، فإنها يمكن بسهولة أن تدرج في مجموعة متنوعة من سيناريوهات مختلفة اختبار والتدريب7. تتكون وحدات الكومبس ببساطة من رائحة ذات فائدة على مادة ماصة مختومة داخل كيس بوليمر نفاذي ، مخزنة في نظام احتواء ثانوي. استخدام COMPS يقلل من التباين بين الاختبارات ويحسن الاتساق أثناء التدريبات8.
يتم قياس تسليم الرائحة أو التوافر من كومببس من حيث معدل التغلغل ، كما يحددها التحليل gravimetric من حيث كتلة البخار التي تطلق مع مرور الوقت. يمكن التحكم في معدلات التغلغل بعدد من العوامل ، بما في ذلك سمك كيس البوليمر ، ومساحة السطح المتاحة ، ونوع المادة الماصة (الركيزة) المستخدمة ، وكمية الرائحة. معدل التغلغل ثابت لفترة معينة من الوقت (ساعات أو أيام) اعتمادا على استخدام الروائح. وهذا يسمح لتقلبات الحد الأدنى في تسليم رائحة أثناء الاختبار أو التدريب. أثناء التخزين، كومببس تأتي إلى التوازن داخل الحاوية الخارجية غير قابل للنفاذ، مما أدى إلى مصدر فوري للبخار رائحة بمعدل تغلغل معروف.
تم تصميم COMPS في البداية لاحتواء الروائح المرتبطة بالمواد المتفجرة واستخدامها كرائحة تحاكي7. كما هو محدد من قبل Macias وآخرون، يحاكي رائحة المواد ذات الاهتمام، مثل المتفجرة، من خلال توفير المركبات المتطايرة المهيمنة، أو الروائح، وجدت في مساحة الرأس من تلك المواد دون وجود المواد الأم نفسها8. لإنشاء تقليد رائحة، يجب تحديد الروائح النشطة للمواد الأصلية. يوصف الروائح النشطة ، في هذا السيناريو ، بأنها مركب متطاير يكتشفه الكلاب المدربة للكشف عن المتفجرات ، معتقدًا أن هناك مادة متفجرة فعلية موجودة. وبعد أن حددت الشركة المركبات المتطايرة المهيمنة في الفسحة التي توجد فيها عدة مواد متفجرة، كانت مستعدة لإطلاق هذه المواد ذات الرائحة الفردية بمعدل خاضع للمراقبة طوال مدة التجارب الميدانية للكشف عن الشم في الكلاب وتحديد الرائحة النشطة المرتبطة بعدة مواد متفجرة. وقد استخدمت بنجاح كومبس لهذا الغرض7،9 ومنذ ذلك الحين استخدمت كرائحة تقليد لمزيد من التدريب على الكشف عن المتفجرات.
استخدم Macias et al. كومببس التي تحتوي على البيبيرونال، وهو مادة كيميائية خالصة صلبة في درجة حرارة الغرفة، وقد تبين، في مرحلة البخار، أن يكون رائحة نشطة لـ MDMA (3،4-methylenedioxymethamphetamine)، وهو عقار مؤثر نفسيا يعرف باسم النشوة. استخدم الباحثون سماكة مختلفة ومناطق سطحية لأكياس البولي إيثيلين منخفضة الكثافة لضبط معدل تغلغل بخار البيبيرونال. ثم استخدمت هذه السلسلة من كومبس لتقدير عتبة الكشف عن بيبيرونال لسلاسل الكلاب المدربة للكشف عن المخدرات8. وعلى العكس من ذلك، في دراسة منفصلة، تم تعديل سمك كيس كومبس لتقليل انحراف معدلات التغلغل بين كل مركب في سلسلة متجانسة على الرغم من أنها تمتلك ضغوط بخار متفاوتة بشكل كبير. إذا كان قد تم استخدام سمك كيس واحد في هذه الدراسة، تلك المركبات مع ارتفاع ضغط البخار قد أسفرت عن معدلات تغلغل أعلى بكثير. عن طريق زيادة سمك كيس لمركبات التقلبات أعلى، تم تعديل معدلات التغلغل بحيث كانت مماثلة لجميع المركبات4. وتبين كلتا الدراستين فائدة وقدرة كومببس على التكيف للتحكم في إطلاق البخار. دراسات مماثلة تحسين سماكة كيس البوليمر وكذلك المواد الماصة قد أجريت في خلق تقليد رائحة لcathinones الاصطناعية (أي، أملاح الاستحمام)10، المخدرات الأخرى (بما في ذلك الهيروين والماريجوانا11)، ومركبات رائحة الإنسان12،13. في مثال أخير، حقق سيمون وآخرون في الروائح النشطة المرتبطة بأنواع الفطريات الغازية14. تم وضع قطع كاملة من لحاء شجرة المصابة، بدلا من الروائح المستخرجة، مباشرة في كيس البوليمر للسيطرة على الإفراج أثناء اختبار شفرة الكلاب14. يمكن استخدام كومبس لمجموعة متنوعة من السيناريوهات، وتم اختيار البروتوكولات التي تمت مناقشتها هنا لإظهار تنوع هذه الأداة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1- تجميع كومبس(الشكل 1)
2. تحليل Gravimetric لتحديد معدل تغلغل كومبس
ملاحظة: درجة الحرارة المحيطة الثابتة مهمة لقياسات دقيقة وقابلة للاستنساخ، سواء gravimetric و headspace. يجب الحفاظ على درجة حرارة ثابتة أثناء جميع الاختبارات. من المستحسن إجراء جميع القياسات التحليلية في درجات الحرارة المطلوبة أثناء الاختبار.
3- تحليل مساحة الرأس بواسطة سحب دقيق متين للطور مع قياس الطيف اللوني للغاز/الطيف الكتلي (SPME-GC/MS) (اختياري)
4. تخزين كومبس
5. اختبار حاسة الشم الميدانية
ملاحظة: يمكن إجراء اختبار الحاسة في العديد من الطرق المختلفة اعتمادا على الحيوان الذي يجري اختباره، والهدف من التجربة، والظروف البيئية. يصف البروتوكول أدناه إحدى هذه الطرق للاختبار. يجب أولاً مراجعة جميع اختبارات الحيوانات والموافقة عليها من قبل لجنة مؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الهدف الأساسي من استخدام كومبس في الاختبار/التدريب الشمي هو التحكم في إطلاق الروائح المختارة وتقديم كمية من الروائح الخاضعة للرقابة على مدى مدة الاختبار أو الدورة التدريبية. يتم قياس الإصدار odorant بواسطة تحليل gravimetric من حيث فقدان الكتلة لكل وحدة الوقت. ويعطي الشكل 2 مثالاً على النتائج الناجمة عن التغلغل في ثلاثة كومبات متطابقة أعدت من 5 ميكرولتر من حمض خماسي البروم ثنائي الفينيل على شاش القطن من خلال كيس LDPE 3 مل. تمت إضافة خط انحدار إلى الرسم البياني، ويمثل ميل الخط معدل تغلغل 37 مي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم إنشاء أنظمة التغلغل التي تسيطر عليها تقليد الرائحة (COMPS) بسهولة عن طريق ختم رائحة الفائدة في حقيبة نفاذية. ويمكن أن يتم ذلك عن طريق الأنابيب مركب سائل أنيق على مادة ماصة ومن ثم وضع المواد ماصة في الحقيبة; عن طريق وضع نقية, مجمع صلبة مباشرة في كيس4,كما كان يتم في حالة piperonal8; أو عن طريق وضع المواد المستهدفة التي تحتوي على عدة أو غير معروف الروائح في حقيبة نفاذية، كما تم القيام به مع فطرية- الأخشاب المصابة14. يتحكم الكيس القابل للنفاذ في إطلا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لا تضارب في المصالح للإبلاغ.
وقد تم تمويل هذا العمل جزئيا من قبل مكتب البحوث البحرية والمعهد الوطني للعدالة (2006-DN-BX-K027). ويود المؤلفون أن يشكروا العديد من طلاب "مجموعة فورتون" الذين شاركوا في هذا المشروع، وكذلك المتعاونين من مختبر البحوث البحرية الأمريكية ومركز الحرب البحرية السطحية (رئيس قسم تكنولوجيا التخلص من الذخائر المتفجرة). وأخيراً، يشكر المؤلفون بيتر نونيز من أكاديمية K-9 الأمريكية، وتوني جوزمان من خدمات مترو داد K9، وفرق إنفاذ القانون في منطقة ميامي داد.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 16 أونصة برطمانات اقتصادية (70-450 نهاية) | حاوية فيلمور | A16-08C-Case 12 | |
| 7890A كروماتوجراف الغاز / 5975 كاشف انتقائي للكتلة | رشيق | ||
| Mettler Toledo | 01-911-005 | ||
| أشرطة الكرة المنظم وأغطية القبة | حاوية فيلمور | J30000 | |
| شاش قطني (2 × 2 بوصة) دوكال | |||
| قوارب الوزن التي يمكن التخلص منها | VWR | 10803-148 | |
| حاويات عينات مبطنة بالإيبوكسي ، حاويات عينات مبطنة بالإيبوكسي سعة 1 جالون | TriTech Forensics | CANG-E | |
| ، 1 لتر | TriTech Forensics | CANPT-E | |
| كيس بولي إيثيلين منخفض الكثافة | Uline | S-5373 | |
| Rtx-Volatiles (30 م × 0.32 مم ID) عمود | Restek | 10901 | |
| كيس حاجز مايلر معدني فضي (3.5 بوصة × 4.5 بوصة) | تغليف ESP | 95509993779 | |
| كيس حاجز مايلر معدني فضي (5 بوصة × 8.5 بوصة × 3 بوصة) تغليف | ESP | 95509993793 | |
| مجموعة ألياف microextration ذات المرحلة الصلبة (PDMS / DVB / CAR) | |||
| Sigma-Aldrich | 57330-U | ||
| منضدية السدادة النبضية | Uline | H-190 | السدادة الحرارية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن