Den kontrollerade Lukt Mimic Permeation System är en enkel, fält-portabel, låg kostnad metod för lukt leverans för lukt testning och utbildning. Den är konstruerad av en luktämne som behålls på ett adsorbentmaterial och som finns inuti en genomsläpplig polymerpåse som möjliggör kontrollerad frisättning av luktångan över tiden.
Den controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) utvecklades för att ge en bekväm fälttestmetod av luktleverans vid kontrollerade och reproducerbara priser. COMPS består av en luktant av intresse på ett absorberande material förseglat inuti en genomsläpplig polymerpåse. Det genomsläppliga skiktet möjliggör en konstant frisättning av luktämnet under en given tid. Den genomsläppliga påsen förvaras ytterligare i en sekundär, ogenomtränglig påse. Den dubbla inneslutning förfarandet möjliggör jämvikt av lukt från permeabla påsen men inom det ogenomträngliga yttre lagret, vilket resulterar i en omedelbar och reproducerbar källa till luktig ånga vid avlägsnande från den yttre förpackningen. COMPS används i både lukttestning för experimentella scenarier och för olfaktoridentifieringsutbildning, till exempel med detektions hundar. COMPS kan användas för att innehålla ett brett spektrum av luktämnen (t.ex. narkotika pulver) och ge en kontrollerad frisättning av de tillhörande luktämnen. Lukt tillgänglighet från COMPS uttrycks i termer av permeation rate (dvs. hastigheten på odorantångan frigörs från en COMPS per enhetstid) och mäts typiskt med gravimetriska medel. Permeationshastigheten för en given massa eller volym odorant kan justeras efter behov genom att variera påsens tjocklek, yta och/eller polymertyp. Den tillgängliga luktkoncentrationen från en COMPS kan också mätas med hjälp av tekniker för analys av headspace som fastfas-mikroextraktion med gaskromatografi/masspektrometri (SPME-GC/MS).
Olfaction är en avgörande, men ofta förbisedd, avkänningsmekanism som används av de flesta djur. För många är det den viktigaste mekanismen för att lokalisera mat, hitta en kompis, eller avkänning fara1. Dessutom är luktkapacitet vissa djur, framför allt hundar, regelbundet utnyttjas av människor för att upptäcka smuggelgods (t.ex., narkotika eller sprängämnen), eller andra föremål av intresse, såsom saknade personer, invasiva arter, eller sjukdomar2,3. För hund detektion forskning eller andra olfaction forskningsämnen, prövare studerar ofta processen för olfaction och styrkor och begränsningar i luktsystemet. Som sådan är det allmänt önskvärt att kontrollera utsläpp av en luktgasa i miljön för att reproducera leverera kända mängder av luktämne under testning. Underlåtenhet att redogöra för variationer i lukt tillgänglighet på grund av faktorer som ångtryck eller miljöeffekter ofta komplicerar data tolkning och tillämplighet4. Det är på samma sätt önskvärt att ge en etablerad mängd lukt under utbildning scenarier för detektering av hundar. Till exempel studier av Hallowell et al.5 och av Papet6 har indikerat vikten av luktintensitet i luktuppfattning, och att förändra intensiteten hos en luktant kan påverka hur det uppfattas ensamt eller i en blandning.
I laboratorieinställningar, användning av analysutrustning såsom permeation rör med kontrollerbara ugnar, ånggeneratorer, eller olfactometers kan användas för att kontrollera lukt leverans. Denna typ av utrustning är dock opraktisk för användning under fälttest och träningsscenarier4. Den kontrollerade lukt Mimic Permeation System (COMPS) utvecklades som en enkel, låg kostnad, och engångsmetod för kontrollerad lukt leverans kräver ingen extern ström. Därför kan de lätt införlivas i en mängd olika testnings- och träningsscenarier7. COMPS-enheter är helt enkelt består av en luktant av intresse på ett absorberande material förseglat inuti en permeabel polymerpåse, lagras i ett sekundärt inneslutningssystem. Utnyttjandet av COMPS minskar variabiliteten mellan testerna och förbättrar konsekvensen under träningsövningar8.
Lukt leverans eller tillgänglighet från COMPS mäts i termer av permeation rate, som bestäms av gravimetrisk analys i form av massa av ånga som frigörs över tiden. Permeationshastigheter kan kontrolleras av ett antal faktorer, bland annat tjockleken på polymersäcken, dess tillgängliga yta, typen av absorberande material (substrat) som används, och mängden av luktämnet. Permeationshastigheten är konstant under en given tidsperiod (timmar eller dagar) beroende på vilken luktämne som används. Detta möjliggör minimal variabilitet i lukt leverans under testning eller utbildning. Under lagring, COMPS kommit till jämvikt inom den ogenomträngliga yttre behållaren, vilket resulterar i en omedelbar källa till luktig ånga med en känd permeationhastighet.
COMPS var ursprungligen utformade för att innehålla luktämnen i samband med explosiva material och för att användas som lukt härmar7. Som definieras av Macias et al., en lukt härma simulerar ett material av intresse, såsom en explosiv, genom att ge den dominerande flyktiga föreningar, eller luktämnen, som finns i headspace av detta material utan närvaro av modermaterialet själv8. För att skapa en lukt härma, måste de aktiva luktämnena i föräldramaterialet bestämmas. En aktiv lukt, i detta scenario, beskrivs som en flyktig förening som en utbildad explosiv-upptäckt hund upptäcker, tro att det finns en verklig explosivt material närvarande. Efter att ha identifierat dominerande flyktiga föreningar i headspace av flera explosiva material, comps var beredda att släppa dessa enskilda luktämnen i en kontrollerad takt under den tid som hund olfactory upptäckt fältförsök och fastställa den aktiva luktämnet är associerad med flera explosiva material. COMPS användes framgångsrikt för detta ändamål7,9 ochhar sedan använts som lukt härmar för ytterligare explosiva upptäckt utbildning.
Macias et al. utnyttjade COMPS som innehåller piperonal, en ren kemisk fast vid rumstemperatur som, i ångfasen, har visat sig vara den aktiva luktämne för MDMA (3,4-metylendioximetamfetamin), den psykoaktiva drogen kallas ecstasy. Forskarna använde varierande tjocklekar och ytområden av lågdensitetspolyetenpåsar för att justera permeationshastigheten av piperonal ånga. Denna serie av COMPS användes sedan för att uppskatta piperonal detektionströskel för utbildade narkotika-upptäckt hundar8. Omvänt, i en separat studie, COMPS väska tjocklekar justerades för att minimera avvikelsen av permeation priser mellan varje förening i en homolog serie även om de besatt drastiskt varierande ångtryck. Om en enda påse tjocklek hade använts i denna studie, de föreningar med högre ångtryck skulle ha gett mycket högre permeation priser. Genom att öka påsens tjocklek för de högre volatilitetsföreningarna justerades permeationshastigheterna så att de var likartade för alla föreningar4. Båda studierna visar nyttan och anpassningsförmågan hos COMPS för att kontrollera ångutlösning. Liknande studier optimera polymer påsen tjocklek samt absorberande material har utförts i skapandet av lukt härmar för syntetiska katinoner (dvs, badsalt)10, andra narkotika (inklusive heroin och marijuana11), och mänsklig lukt föreningar12,13. I ett sista exempel undersökte Simon et al. de aktiva luktämnen som är associerade med en invasiv svampart14. Hela bitar av infekterade träd bark, i stället för de extraherade luktämnen, placerades direkt i polymerpåsen för att kontrollera release under hund olfaction testning14. COMPS kan utnyttjas för en mängd olika scenarier, och de protokoll som diskuteras häri valdes för att visa mångfalden av detta verktyg.
Controlled Odor Mimic Permeation Systems (COMPS) skapas enkelt genom att försegla en luktant av intresse i en genomsläpplig påse. Detta kan göras genom pipettering en snygg flytande förening på ett absorberande material och sedan placera det absorberande materialet i påsen; genom att placera en ren, fast förening direkt i påsen4, vilket gjordes i fallet med piperonal8; eller genom att sätta målmaterialet som innehåller flera eller okända luktämnen i en genomsl…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete finansierades delvis av Office of Naval Research och National Institute of Justice (2006-DN-BX-K027). Författarna vill tacka de många “Furton Group” studenter som har deltagit i detta projekt, liksom medarbetare från US Naval Research Laboratory och Naval Surface Warfare Center (Indian Head EOD Technology Division). Slutligen författarna tacka Peter Nunez av US K-9 Academy, Tony Guzman av Metro-Dade K9 Services, och Miami-Dade område brottsbekämpande hund team.
16 oz economy jars (70-450 finish) | Fillmore container | A16-08C-Case 12 | |
7890A gas chromatograph / 5975 mass selective detector | Agilent | ||
Analytical balance | Mettler Toledo | 01-911-005 | |
Ball regualr bands and dome lids | Fillmore container | J30000 | |
Cotton gauze (2" x 2") | Dukal | ||
Disposable weighing boats | VWR | 10803-148 | |
Epoxy-lined sample containers, 1 gallon | TriTech Forensics | CANG-E | |
Epoxy-lined sample containers, 1 pint | TriTech Forensics | CANPT-E | |
Low density polyetheylene bag | Uline | S-5373 | |
Rtx-Volatiles (30 m x 0.32 mmID) column | Restek | 10901 | |
Silver metalized mylar barrier bag (3.5" x 4.5") | ESP Packaging | 95509993779 | |
Silver metalized mylar barrier bag (5" x 8.5" x 3") | ESP Packaging | 95509993793 | |
Solid phase microextration fiber assembly (PDMS/DVB/CAR) | Sigma-Aldrich | 57328-U | |
Solid phase microextration holder | Sigma-Aldrich | 57330-U | |
Tabletop Impulse Sealer | Uline | H-190 | Heat sealer |