Name: controlled odor mimic permeation systems for olfactory training and field testing
Uploaded: 2021-01-28T12:30:00
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Diese Arbeit wurde zum Teil vom Office of Naval Research und dem National Institute of Justice (2006-DN-BX-K027) finanziert. Die Autoren danken den vielen Studenten der "Furton Group", die an diesem Projekt teilgenommen haben, sowie den Mitarbeitern des U.S. Naval Research Laboratory und des Naval Surface Warfare Center (Indian Head EOD Technology Division). Schließlich danken die Autoren Peter Nunez von der U.S. K-9 Academy, Tony Guzman von Metro-Dade K9 Services und Miami-Dade Area Law Enforcement Teams.

1. Montage von COMPS (Abbildung 1)
<ol><li>Für saubere (flüssige) Verbindung auf einem Substrat (Abbildung 1A)<ol>
<li>Um das Substrat mit Geruchsstoff zu imprägnieren, verwenden Sie eine kalibrierte Pipette, um 5 l ordentliche Verbindung zu einem 2 x 2 Zoll Baumwoll-Gazepad oder einem anderen Substrat der Wahl hinzuzufügen (siehe Tabelle der Materialien).</li>
		<li>Falten Sie das Gazepad in der Hälfte und legen Sie dieses (oder ein alte...

<ol>
	<li>Buck, L., Axel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+multigene+family+may+encode+odorant+receptors:+A+molecular+basis+for+odor+recognition.">A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition.</a> Cell. 65, 175-187 (1991).</li><li>Furton, K. G., Myers, L. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Development of an Optimized System of Narcotic and Explosive Contraband Mimics for Calibration and Training of Biological Detectors. , (2009).</li><li>Simon, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Detection of an Invasive Pathogen through Chemical and Biological Means for the Protection of Commercial Crops. , (2017).</li></ol>

Kontrollierte Geruchsmimik Permeationssysteme (COMPS) lassen sich leicht erstellen, indem ein Geruch von Interesse in einen durchlässigen Beutel versiegelt wird. Dies kann geschehen, indem eine saubere flüssige Verbindung auf ein saugfähiges Material gepipetbelt und dann das saugfähige Material in den Beutel legt; durch Das Einlegen einer reinen, festen Verbindung direkt in den Beutel4, wie es bei piperonal8der Fall war; oder indem sie das Zielmaterial, das mehrere oder...

Olfaction ist ein entscheidender, aber oft übersehener Sensormechanismus, der von den meisten Tieren verwendet wird. Für viele ist es der Hauptmechanismus, um Nahrung zu lokalisieren, einen Partner zu finden oder Gefahr zu wahrnehmen1. Darüber hinaus werden die olfaktorischen Fähigkeiten einiger Tiere, insbesondere Hunde, regelmäßig vom Menschen zum Nachweis von Schmuggelware (z. B. Betäubungsmitteln oder Sprengstoffen) oder anderen von Interesse sindden Gegenständen wie Vermissten, invasive npezies oder Krankheiten2,3) genutzt. Für Die Hundeerkennungsforschung oder andere Olfaction-Forschungsthemen untersuchen die Forscher oft den Prozess der Olfaction und die Stärken und Grenzen des Geruchssystems. Daher ist es im Allgemeinen wünschenswert, die Freisetzung eines Geruchsdampfes in die Umwelt zu kontrollieren, um während der Prüfung bekannte Geruchsmengen reproduzierbar zu liefern. Die Nichtberücksichtigung von Schwankungen der Geruchsverfügbarkeit aufgrund von Faktoren wie Dampfdruck oder Umwelteinflüssen erschwert häufig die Dateninterpretation und Anwendbarkeit4. Ebenso wünschenswert ist es, während der Trainingsszenarien für die Erkennung von Hunde eine festgelegte Geruchsmenge zu liefern. Zum Beispiel haben Studien von Hallowell et al.5 und von Papet6 die Bedeutung der Geruchsintensität in der Geruchswahrnehmung gezeigt, und dass die Änderung der Intensität eines Geruchsmittels beeinflussen kann, wie es allein oder in einer Mischung wahrgenommen wird.
In Laborumgebungen kann die Verwendung von Analysegeräten wie Permeationsrohren mit steuerbaren Öfen, Dampfgeneratoren oder Olfaktorometern zur Kontrolle der Geruchsabgabe verwendet werden. Diese Art von Geräten ist jedoch für den Einsatz in Feldtests und Trainingsszenarien nicht praktikabel4. Das Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) wurde als einfache, kostengünstige und Einwegmethode für eine kontrollierte Geruchsabgabe entwickelt, die keine externe Stromversorgung erfordert. Daher können sie leicht in eine Vielzahl von verschiedenen Test- und Trainingsszenarien integriert werden7. COMPS-Einheiten bestehen einfach aus einem Geruch von Interesse auf einem saugfähigen Material, das in einem durchlässigen Polymerbeutel versiegelt ist und in einem sekundären Containment-System gelagert wird. Die Verwendung von COMPS reduziert die Variabilität zwischen den Tests und verbessert die Konsistenz bei Trainingsübungen8.
Die Geruchsabgabe oder Verfügbarkeit von COMPS wird in Bezug auf die Permeationsrate gemessen, die durch gravimetrische Analyse in Bezug auf die im Laufe der Zeit freigesetzte Dampfmasse bestimmt wird. Die Permeationsraten können durch eine Reihe von Faktoren gesteuert werden, einschließlich der Dicke des Polymerbeutels, seiner verfügbaren Oberfläche, der Art des verwendeten saugfähigen Materials (Substrats) und der Menge des Geruchs. Die Permeationsrate ist für einen bestimmten Zeitraum (Stunden oder Tage) konstant, abhängig vom verwendeten Geruchsmittel. Dies ermöglicht eine minimale Variabilität der Geruchsabgabe während des Tests oder Trainings. Während der Lagerung kommen COMPS innerhalb des undurchlässigen äußeren Behälters zum Gleichgewicht, was zu einer sofortigen Quelle von Geruchsdampf mit einer bekannten Permeationsrate führt.
COMPS wurden ursprünglich entwickelt, um Geruchsstoffe zu enthalten, die mit explosiven Materialien in Verbindung stehen, und als Geruchsnachahmungen verwendet werden7. Im Sinne von Macias et al. simuliert eine Geruchsmimik ein Material von Interesse, wie z. B. einen Explosivstoff, indem es die dominanten flüchtigen Verbindungen oder Geruchsstoffe bereitstellt, die im Kopfraum dieses Materials ohne das Vorhandensein des Ausgangsmaterials selbst gefunden werden8. Um eine Geruchsmimik zu erzeugen, müssen die aktiven Geruchsstoffe des Ausgangsmaterials bestimmt werden. Ein aktives Geruchsmittel wird in diesem Szenario als flüchtige Verbindung beschrieben, die ein ausgebildeter Sprengstoffdetektor hund erkennt, da er glaubt, dass tatsächlich explosives Material vorhanden ist. Nachdem COMPS dominante flüchtige Verbindungen im Kopfraum mehrerer explosiver Materialien identifiziert hatte, war es bereit, diese einzelnen Geruchsstoffe für die Dauer der Geruchserkennungsversuche von Hundeen kontrolliert freizusetzen und das mit mehreren explosiven Materialien verbundene aktive Geruchsmittel zu bestimmen. COMPS wurden zu diesem Zweck erfolgreicheingesetzt 7,9 und werden seitdem als Geruchsmimik für weitere Sprengstofferkennungstrainings eingesetzt.
Macias et al. verwendeten COMPS, die piperonal enthielten, einen reinen chemischen Feststoff bei Raumtemperatur, der sich in der Dampfphase als aktives Geruchsmittel für MDMA (3,4-Methylendioxymethamphetamin), das psychoaktive Medikament, das als Ecstasy bekannt ist, erwiesen hat. Die Forscher verwendeten unterschiedliche Dicken und Oberflächen von Polyethylenbeuteln mit geringer Dichte, um die Permeationsrate von piperonalen Dampf anzupassen. Diese Serie von COMPS wurde dann verwendet, um piperonal Entektionsschwelle für ausgebildete Betäubungsmittel-Erkennung Santieder8zu schätzen. Umgekehrt wurden in einer separaten Studie die CompS-Beuteldicken angepasst, um die Abweichung der Permeationsraten zwischen den einzelnen Verbindungen in einer homologen Reihe zu minimieren, obwohl sie drastisch unterschiedliche Dampfdrücke besaßen. Wenn in dieser Studie eine dicke dicke einzelne Beutel verwendet worden wären, hätten diese Verbindungen mit höheren Dampfdrücken viel höhere Permeationsraten ergeben. Durch die Erhöhung der Beuteldicke für die höheren Volatilitätsverbindungen wurden die Permeationsraten so angepasst, dass sie für alle Verbindungen ähnlich waren4. Beide Studien zeigen die Nützlichkeit und Anpassungsfähigkeit des COMPS zur Steuerung der Dampffreisetzung. Ähnliche Studien zur Optimierung der Polymerbeuteldicke sowie des saugfähigen Materials wurden bei der Herstellung von Geruchsmimik für synthetische Cathinones (d. h. Badesalze)10 ,andere Betäubungsmittel (einschließlich Heroin und Marihuana11) und menschliche Geruchsverbindungen12,13durchgeführt. In einem letzten Beispiel untersuchten Simon et al. die aktiven Geruchsstoffe, die mit einer invasiven Pilzart assoziiert sind14. Ganze Stücke der infizierten Baumrinde, anstelle der extrahierten Geruchsstoffe, wurden direkt in den Polymerbeutel gelegt, um die Freisetzung während der Hunde-Olfaction-Prüfung14zu kontrollieren. COMPS kann für eine Vielzahl von Szenarien verwendet werden, und die hier beschriebenen Protokolle wurden ausgewählt, um die Vielfalt dieses Tools zu demonstrieren.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>16 oz economy jars (70-450 finish)</td>
			<td>Fillmore container</td>
			<td>A16-08C-Case 12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7890A gas chromatograph / 5975 mass selective detector</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>01-911-005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ball regualr bands and dome lids</td>
			<td>Fillmore container</td>
			<td>J30000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton gauze (2&#34; x 2&#34;)</td>
			<td>Dukal</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable weighing boats</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10803-148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy-lined sample containers, 1 gallon</td>
			<td>TriTech Forensics</td>
			<td>CANG-E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy-lined sample containers, 1 pint</td>
			<td>TriTech Forensics</td>
			<td>CANPT-E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low density polyetheylene bag</td>
			<td>Uline</td>
			<td>S-5373</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rtx-Volatiles (30 m x 0.32 mmID) column</td>
			<td>Restek</td>
			<td>10901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver metalized mylar barrier bag (3.5&#34; x 4.5&#34;)</td>
			<td>ESP Packaging</td>
			<td>95509993779</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver metalized mylar barrier bag (5&#34; x 8.5&#34; x 3&#34;)</td>
			<td>ESP Packaging</td>
			<td>95509993793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid phase microextration fiber assembly (PDMS/DVB/CAR)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>57328-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid phase microextration holder</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>57330-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tabletop Impulse Sealer</td>
			<td>Uline</td>
			<td>H-190</td>
			<td>Heat sealer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlled odor mimic permeation systems for olfactory training and field testing

Das Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) wurde entwickelt, um eine praktische Feldtestmethode der Geruchsabgabe bei kontrollierten und reproduzierbaren Raten zu bieten. COMPS bestehen aus einem Geruch von Interesse auf einem saugfähigen Material, das in einem durchlässigen Polymerbeutel versiegelt ist. Die durchlässige Schicht ermöglicht eine konstante Freisetzung des Geruchsmittels über einen bestimmten Zeitraum. Die durchlässige Tasche wird weiter in einer sekundären, undurchlässigen Tasche gelagert. Das Verfahren der doppelten Einschließung ermöglicht die Gleichlagerung des Geruchsmittels aus dem durchlässigen Beutel, jedoch innerhalb der undurchlässigen äußeren Schicht, was zu einer sofortigen und reproduzierbaren Quelle von Geruchsdampf beim Entfernen aus der äußeren Verpackung führt. COMPS werden sowohl in olfaktorischen Tests für experimentelle Szenarien als auch für geruchstechnische Detektionstrainings, wie z. B. bei Detektionsstellen, eingesetzt. COMPS kann verwendet werden, um eine breite Palette von Geruchsstoffen (z. B. Betäubungsmittelpulver) zu enthalten und eine kontrollierte Freisetzung der zugehörigen Geruchsstoffe zu ermöglichen. Die Geruchsverfügbarkeit von COMPS wird in Derpermeationsrate ausgedrückt (d. h. die Rate des Geruchsdampfes, der aus einem COMPS pro Zeiteinheit freigesetzt wird) und wird in der Regel mit gravimetrischen Mitteln gemessen. Die Permeationsrate für eine bestimmte Masse oder ein bestimmtes Geruchsvolumen kann je nach Bedarf angepasst werden, indem die Beuteldicke, die Oberfläche und/oder der Polymertyp variiert werden. Die verfügbare Geruchskonzentration eines COMPS kann auch durch Headspace-Analysetechniken wie festphasenmikroextraktion mit Gaschromatographie/Massenspektrometrie (SPME-GC/MS) gemessen werden.

Das primäre Ziel der Verwendung von COMPS in olfaktorischen Tests/Training ist es, die Freisetzung der gewählten Geruchsstoffe zu kontrollieren und eine kontrollierte Menge des Geruchs über die Dauer der Prüfung oder Schulung zu liefern. Die Geruchsfreisetzung wird durch gravimetrische Analyse in Bezug auf den Massenverlust pro Zeiteinheit gemessen. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für gravimetrische Ergebnisse aus der Permeation von drei identischen COMPS, die aus 5 l Pentanosäure auf B...

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Controlled Odor Mimic Permeation Systems for Olfactory Training and Field Testing

Das Controlled Odor Mimic Permeation System ist eine einfache, vor Ort tragbare, kostengünstige Geruchsabgabe für geruchsintensive Tests und Schulungen. Es besteht aus einem Geruchsstoff, der auf einem adsorbenden Material zurückgehalten wird und in einem durchlässigen Polymerbeutel enthalten ist, der eine kontrollierte Freisetzung des Geruchsdampfes im Laufe der Zeit ermöglicht.

Kontrollierte Geruchsmimik-Permeationssysteme für olfaktorische Schulungen und Feldtests

The Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) was developed to provide a convenient field testing method of odor delivery at controlled and ...

Die olfaktorische Forschung wird durch den Mangel an Methodik für die Bereitstellung bekannter und reproduzierbarer Gerüche während betriebsbedingter Tests oder Schulungen eingeschränkt. COMPS bietet eine bequeme feldfähige Methode für eine kontrollierte Geruchsabgabe. COMPS kann eine breite Palette von Geruchsstoffen enthalten und die Fördermengen können durch Anpassen der Beuteldicke, der Oberfläche und/oder des Polymertyps variiert werden.Um ein Substrat mit Geruchsstoff zu imprägnieren, verwenden Sie eine kalibrierte Pipette, um fünf Mikroliter ordentlicher Verbindung auf ein zwei mal zwei Zoll großes Gazepad aus Baumwolle hinzuzufügen und das Pad halbieren zu lassen. Dann legen Sie die Gaze in einen zwei mal drei Zoll niedrigen Polyethylen durchlässigen Beutel und versiegeln Sie den Beutel sofort mit einem Wärmeversiegeler. Um die Permeationsrate der Gerüche durch den durchlässigen Beutel zu bestimmen, legen Sie ein neu hergestelltes COMPS in ein Gewichtsboot in eine Dunstabzugshaube und verwenden Sie ein zweites sauberes Boot, um ein analytisches Gleichgewicht auf Null zu bringen.Übertragen Sie die COMPS von der Dunstabzugshaube auf die Waage und nehmen Sie die Masse auf, bevor Sie den COMPS schnell auf die Rauchhaube zurückbringen. Berechnen Sie dann die Permeationsrate aus dem COMPS, indem Sie Masse im Vergleich zur Zeit zeichnen und die Steigung der Linie finden. Um den Kopfraum von SPME mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie zu analysieren, lassen Sie das COMPS 30 Minuten lang im offenen Boot in der Dunstabzugshaube ausgleichen und den COMPS in einen nicht reaktiven Behälter, wie z. B. ein Glasglas oder einen Epoxid-gefütterten Metallbehälter, übertragen.Für die Probenahme nach dem Ausgleich, legen Sie einen Deckel mit einem Zentimeter Loch in den Deckel auf den ein Gallonenbehälter und legen Sie unangemessene SPME-Faser in das Loch, um den Analyten von Interesse zu extrahieren. Übertragen Sie die Faser am Ende der Extraktionsperiode zur thermischen Desorption und Analyse in den erhitzten Einlass eines Gaschromatographie-Massenspektrometers. Legen Sie zur Lagerung einen einzelnen COMPS in einen metallisierten 3,5 mal 4,5 Zoll Barrierebeutel und eine Wärmedichtung, um sie zu schließen, wodurch so viel Luft wie möglich aus dem Beutel entfernt wird, bevor Sie sie versiegeln.Wenn die Abgaberaten mehrerer Geruchs- oder Geruchsstoffe in einem einzigen Experiment getestet werden, stellen Sie den Beutel und das sekundäre Containment auf, um eine mögliche Kreuzkontamination während des Transports und der Lagerung zu beseitigen. Platzieren Sie mehrere Barrierebeutel mit einzelnen COMPS des gleichen Analyten und Permeationsraten in einem äußeren größeren Behälter für Lagerung und Transport. Dann lagern Sie die Tasche in kühlen Umgebungs- oder kühlen Bedingungen.Um einen grundlegenden Canine-Olfaktortest einzurichten, legen Sie mehrere Zeilen mit mindestens fünf identischen Containern und richten Sie die Versuche so ein, dass jede Zeile einen Container mit einem Ziel-COMPS und vier mit leerem COMPS enthält. Positivkontrolllinien, die auf die gleiche Weise, jedoch mit einem bekannten Zielgeruch vorbereitet werden, können als geeignet für das Experiment-, Trainings- oder Testszenario verwendet werden. Ein zusätzliches Negativsteuerelement oder eine leere Zeile sollte fünf leere COMPS und keine Ziele enthalten.Als nächstes übertragen Sie den durchlässigen Beutel für jeden COMPS aus dem sekundären und äußeren Behälter in die entsprechenden Testbehälter. Starten Sie nach 30 Minuten Ausgleich den Test. Hier zeigt sich ein Beispiel für gravimetrische Ergebnisse aus der Permeation von drei identischen COMPS, die aus fünf MikroliterN Pentanosäure auf Baumwollgaze durch einen drei Millionen Meter niedrigen Polyethylenbeutel hergestellt werden.Die Addition der Regression zum Diagramm zeigt, dass die Permeationsrate für diesen Satz von COMPS 37 Mikrogramm pro Minute beträgt. Die Menge des für eine bestimmte Prüfung freigesetzten Geruchsmittels kann durch Änderung der Materialmenge im Beutel, der Oberfläche des durchlässigen Beutelmaterials oder der Beuteldicke angepasst werden. Hier bei der Variation des Dampfdrucks über die Analytengruppen hinweg wird die Variation der Permeationsrate verglichen, nachdem die Beuteldicke an die Regelpermeationsraten jedes Analyten angepasst wurde, wodurch die Raten so ähnlich wie möglich sind.Umgekehrt ermöglicht die Anpassung der Beuteldicke für einen einzelnen Analyten, dass die Permeationsraten um drei Größenordnungen variieren. Headspace-Messungen können verwendet werden, um die Menge an Geruchsmittel, die während eines bestimmten Test- oder Trainingsszenarios verfügbar ist, besser zu messen. In diesem repräsentativen Chromatographen können beispielsweise die piperonalen Spitzenbereiche beobachtet werden, die mit der steigenden Permeationsrate zunehmen.Mit Diesen drei Sätzen von piperonalen COMPS in Hundeversuchen wurde eine Messung der Nachweisgrenze der Hunde für Piperonal geschätzt. In dieser Analyse erhöhte sich die Permeationsrate und damit die Geruchsverfügbarkeit sowie die Anzahl der Canines, die auf das entsprechende COMPS aufmerksam werden. Seit der ersten Entwicklung von COMPS haben wir sie verwendet, um aktive Geruchssignaturen für eine Vielzahl von Erkennungszielen zu erstellen, die Erkennungsgrenzen zu schätzen und Die Diskriminierungsfunktionen von Hunde zu testen.

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