K9化学：训练炸药和毒品侦查犬的更安全方法

在奥本大学兽医学院训练中的检测犬。

训练有素的狗是令人难以置信的化学传感器，甚至在最先进的技术设备中，狗也能更好地检测爆炸物，麻醉品和其他物质。但是一个挑战是必须对狗进行训练，并且用真正的有害物质训练狗可能会带来不便和危险。

NIST的科学家一直在使用称为聚二甲基硅氧烷或简称PDMS的类似于胶冻的材料来解决此问题。PDMS吸收异味并随着时间的流逝而缓慢释放。将其封闭在装有炸药或麻醉剂的容器中数周，直到其吸收异味为止，然后您可以使用它安全地训练狗来检测真实物体。

但是，这是很长的时间，现在，NIST研究人员已经开发出一种更快的方法来向PDMS注入蒸汽。在《法医学》杂志上，他们描述了炸药中发现的变暖化合物，使它们更快地释放出蒸气，然后用保持在较低温度的PDMS捕获这些蒸气，从而使其更容易吸收蒸气。这种两种温度的方法将“充电” PDMS培训辅助工具所需的时间从几周缩短到了几天。

NIST研究化学家Bill MacCrehan说：“节省时间至关重要。”“如果恐怖分子正在使用新型爆炸物，那么您就不想等待一个月的时间来准备好训练器材。”

对于此实验，MacCrehan向PDMS注入了二硝基甲苯（DNT）的蒸气，该蒸气是TNT炸药中的一种低含量污染物，但狗在检测TNT时会做出反应。他还向PDMS注入了少量TNT的蒸气。然后，奥本大学兽医学院的合著者证明，训练有素的检测犬对注入DNT的PDMS训练辅助工具有反应，就好像它们是真正的TNT。

NIST的科学家和奥本大学兽医学院的犬性能科学计划的科学家一起进行了一项研究，该试验测试了训练狗以检测爆炸物和麻醉品的新方法。在此视频中，该视频显示了与NIST研究中使用的实验设备相似的实验设备，首席犬科教练Terrence Fischer进行了测试，犬科教练Jennifer Jankiewicz记录了狗的反应。如果这只狗是拉布拉多犬的名叫巴迪（Buddy）的狗，坐在它旁边提醒您正确的样本，那么他将获得他最喜欢的玩具并在场外与另一位犬科教练一起玩耍，从而获得奖励。

尽管这项研究将DNT用作概念验证，但MacCrehan表示，他相信双温法也可以与其他炸药和芬太尼等麻醉品一起使用。某些形式的芬太尼是如此有效，以至于少量吸入对人和狗可能有害或致命。MacCrehan说，但是通过控制PDMS吸收的蒸气量，应该有可能为芬太尼生产安全的训练助剂。

其他安全的培训辅助工具已经存在。例如，一些炸药是通过溶解炸药并将其涂在玻璃珠上制成的。奥本犬性能科学计划的合著者之一，共同导演保罗·瓦格纳说：“但是大多数犬类尚未被犬检测界广泛接受，因为它们的有效性尚未得到证实。”“如果将炸药放在溶剂中，狗可能实际上是在检测溶剂，而不是炸药。”

为了测试两种温度方法，MacCrehan设计了一个PDMS“充电站”，一侧有一块热板，另一侧有一块冷却板（因此，“热保持热，而冷却保持凉”，就像1980年代的商业叮当声中所说的那样）。它）。他通过将DNT放在热的一面来准备各种样品，在该热的一面将化学药品加热到30到35摄氏度（华氏86到95华氏度）的温度-远低于会使TNT爆炸的温度。PDMS在充电站的另一侧保持相对凉爽的20摄氏度（约室温）。

MacCrehan将装有DNT的PDMS样品装入带孔的金属罐中，该样品最多可以保持几个月的电荷。他还用几只罐装了空白-PDMS样品中未添加任何蒸汽。他在罐子上贴上代码，然后运到奥本大学。

奥本大学的研究人员已经训练了由六个拉布拉多猎犬组成的团队，以使用真实的TNT炸药来探测TNT。然后，他们进行了一项研究，以确定这些狗是否会从NIST样本中警惕PDMS，就好像它是真正的TNT。

这项研究是“双盲的”：狗的处理人员和记下狗的反应的记笔记者都不知道对哪个容器进行了哪些准备工作。这很重要，因为狗会敏锐地适应其处理者的肢体语言。如果操作人员知道使用DNT制备了哪些样品，他们可能会不经意地以注视的方向，体位的细微变化或其他一些下意识的姿势提示狗。而且如果记笔记者知道哪些样本是哪种，他们可能会过度解释狗的反应。

狗警惕所有注入了DNT的PDMS样品。他们没有对空白发出警报，这意味着他们是在响应DNT，而不是PDMS本身。瓦格纳说：“他们对样品的反应就好像它们是真实的一样。”

这些狗对注入有限量TNT的PDMS的反应不一致。但是，麦克克里汉（MacCrehan）解释说，他为此目的使用的少量TNT可能没有包含足够量的DNT，无法完全注入样品中。

展望未来，MacCrehan将尝试安全制备简易爆炸物TATP和HMTD的PDMS训练助剂的方法。这些化合物极不稳定，易爆炸，因此对它们具有安全的训练助剂将特别有用。

MacCrehan是实验室化学家，而不是动物行为专家。但是，尽管他具有技术导向，但他还是被狗惊呆了。他估计它们的灵敏度是最复杂的分析仪器的10,000至100,000倍。他说：“我们离拥有可以做他们所做的事情的手持式小发明还差得远。”

参考：William MacCrehan，Mimy Young，Michele Schantz，T.Craig Angle，Paul Wagoner和Terrance Fischer的“用于爆炸物的基于PDMS的犬用训练辅助剂的两种温度制备方法”，法医学2020年10月15日，DOI：
10.1016 / j.forc.2020.100290