受控气味模拟渗透系统是一种简单、便于携带、低成本的气味递送方法，适用于嗅觉测试与训练。该系统由吸附在吸附材料上的气味剂组成，并将其封装于可渗透的聚合物袋内，从而实现气味剂蒸气随时间的可控释放。
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摘要
摘要
受控气味模拟渗透系统（Controlled Odor Mimic Permeation System，COMPS）的开发旨在提供一种便捷的现场测试方法，用于以可控且可重复的速率递送气味。COMPS由感兴趣的气味物质吸附在吸收性材料上，并密封于透气聚合物袋内构成。该透气层可在一定时间内持续释放气味物质。此透气袋进一步存放于第二层不透气的外袋中。双层封装程序允许气味物质从内层透气袋中释放并积聚于外层不透气袋内，从而在移除外包装后立即获得稳定且可重复的气味蒸气源。COMPS既可用于实验条件下的嗅觉测试，也可用于嗅觉检测训练，例如针对搜爆犬的训练。COMPS可封装多种类型的气味物质（如毒品粉末），并实现相关气味的可控释放。COMPS释放的气味量通常以渗透速率表示（即单位时间内从COMPS释放的气味蒸气量），一般通过重量法进行测定。对于特定质量或体积的气味物质，可通过调节袋子的厚度、表面积和/或聚合物类型来调整其渗透速率。此外，也可采用顶空分析技术（如结合气相色谱/质谱的固相微萃取，SPME-GC/MS）测定COMPS释放的气味浓度。
引言
嗅觉是一种至关重要的感知机制，但常常被忽视，大多数动物都依赖这一机制。对许多动物而言，嗅觉是寻找食物、配偶或感知危险的主要方式1。此外，某些动物（尤其是犬类）的嗅觉能力经常被人类用于检测违禁品（如毒品或爆炸物），或其他关注对象，例如失踪人员、入侵物种或疾病2,3。在犬类探测研究或其他嗅觉相关研究中，研究人员通常会探究嗅觉过程以及嗅觉系统的功能优势与局限性。因此，在实验过程中通常需要能够控制气味物质向环境中释放，以便可重复地递送已知量的气味物质。若未能考虑因蒸气压或环境因素导致的气味可获得性变化，往往会使数据的解释和应用变得复杂4。在对探测犬进行训练时，同样需要提供已知量的气味物质。例如，Hallowell 等人5和 Papet6的研究表明，气味强度在气味感知中具有重要作用，改变气味物质的强度会影响其单独存在或在混合物中的感知方式。
在实验室环境中，可使用分析设备（如带有可控加热炉的渗透管、蒸气发生器或嗅觉仪）来控制气味的释放。然而，此类设备在野外测试和训练场景中使用时并不实用4。受控气味模拟渗透系统（Controlled O....
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方案
1. COMPS 的组装（图 1）
- 对于基质上的纯（液体）化合物（图1A）
- 为使基质浸渍气味物质，使用校准过的移液器将5 µL纯化合物滴加至一块2英寸×2英寸的棉纱布垫或其他选定基质上（参见材料表）。
- 将纱布垫对折，然后将该纱布垫（或替代基质材料）放入一个2英寸×3英寸的低密度聚乙烯透气袋中。建议袋的厚度在1 MIL（透气速率最快）至8 MIL（透气速率较慢）之间。
注意：可选用不同类型的吸水材料、透气袋尺寸、聚合物化学成分及厚度，但这些变化会影响气味物质的渗透速率（详见结果部分的进一步讨论）。 - 立即使用热封器将聚合物袋密封，尽可能排出袋内空气。
- 将密封好的袋子存放在一个不透气的外层袋中；若需立即使用，则将其置于通风橱内的洁净称量舟中（图1B）。
- 对于固体材料，无需基质（图1C）
- 称取所需量的固体材料（可以是纯化合物或实际目标材料），并置于一个2英寸×3英寸的低密度聚乙烯（LDPE）透气袋中。同样，建议袋的厚度范围为1 MIL至8 MIL。
- ....
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结果
在嗅觉测试/训练中使用COMPS的主要目的是控制所选气味剂的释放，并在测试或训练期间输送定量的气味剂。气味剂的释放量通过重量分析法测定，以单位时间内的质量损失表示。图2展示了三个相同的COMPS样品的重量分析结果示例，这些样品由5 µL戊酸滴加在棉纱布上制备，并封装于3 MIL LDPE袋中。图中添加了回归线，其斜率代表该组COMPS的渗透速率为37 µg/min。
通常希望能够在给定测试中调节释放的气味物质的量。这可以通过多种方式实现，包括调整袋中物质的量、透气袋材料的表面积或袋的厚度。图3展示了如何利用这三个因素来控制胡椒醛的释放。图3A显示了透气袋（3英寸×3英寸，2密耳LDPE）中胡椒醛质量与其渗透速率之间的对数关系：在较低质量时，渗透速率迅速增加，但在500 mg之后增速减缓，这是由于在特定时间内，给定袋子可释放的气味物质量存在物理限制。图3B
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讨论
通过将目标气味物质密封于透析袋中，可轻松构建受控气味模拟渗透系统（COMPS）。具体操作方法包括：用移液器将纯液体化合物滴加至吸附材料上，随后将该吸附材料放入透析袋中；或将纯固体化合物直接置入透析袋中4，例如对胡椒醛的应用即采用此法8；亦可将含有多种或未知气味成分的待测材料置于透析袋中，如感染真菌的木材即采用此方式处理14。透析袋可控制气味物质的释放，从而在特定的训练或测试周期内提供已知且可重复的气味剂量。渗透速率通常通过重量分析法测定，即绘制质量随时间的变化曲线，并可通过调节多种参数进行调整，包括吸附材料的种类、气味物质的质量/体积，以及透析袋的参数（如厚度、表面积或聚合物类型）。COMPS需储存在外部不透析的密封袋中，以便在使用前达到平衡状态，从而在使用时立即提供已知量的气味物质。
COMPS的渗透率越高，在训练或测试过程中可提供的气味物质浓度就越高。为了定量或比较COMPS释放出的气味浓度，应完成对测试/训练容器中COMPS的顶空分析.......
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披露
无利益冲突需要申报。
致谢
本工作部分由美国海军研究办公室和美国司法研究所（2006-DN-BX-K027）资助。作者谨向参与本项目的众多“Furton研究组”学生，以及来自美国海军研究实验室和海军水面作战中心（印第安头部爆炸物处理技术部）的合作人员表示感谢。最后，作者感谢美国K-9学院的Peter Nunez、迈阿密-戴德K9服务公司的Tony Guzman，以及迈阿密-戴德地区执法部门的警犬队。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 16 盎司经济型广口瓶（70-450 规格） | Fillmore 容器 | A16-08C-Case 12 | |
| 7890A 气相色谱仪 / 5975 质量选择性检测器 | Agilent | ||
| 分析天平 | Mettler Toledo | 01-911-005 | |
| Ball 品牌标准卷边盖及圆顶盖 | Fillmore 容器 | J30000 | |
| 棉质纱布（2" x 2"） | Dukal | ||
| 一次性称量舟 | VWR | 10803-148 | |
| 环氧内衬样品容器，1 加仑 | TriTech 法医产品 | CANG-E | |
| 环氧内衬样品容器，1 品脱 | TriTech 法医产品 | CANPT-E | |
| 低密度聚乙烯袋 | Uline | S-5373 | |
| Rtx-Volatiles 色谱柱（30 m x 0.32 mmID） | Restek | 10901 | |
| 镀银铝膜阻隔袋（3.5" x 4.5"） | ESP 包装 | 95509993779 | |
| 镀银铝膜阻隔袋（5" x 8.5" x 3"） | ESP 包装 | 95509993793 | |
| 固相微萃取纤维组件（PDMS/DVB/CAR） | Sigma-Aldrich | 57328-U | |
| 固相微萃取手柄 | Sigma-Aldrich | 57330-U | |
| 台式脉冲封口机 | Uline | H-190 | 热封机 |
参考文献
- Buck, L., Axel, R. A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell. 65, 175-187 (1991).
- Furton, K. G., Myers, L. J. Scientific foundation and efficacy of the use of canines as chemical detec....
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