Ольфактометр: прибор для измерения остроты обоняния

Опубликовано 29.01.197820.10.2021 автором alexxlab

Содержание

что за процедура и для чего нужна?

Цветной бульвар

Москва, Самотечная, 5

круглосуточно

Преображенская площадь

Москва, Б. Черкизовская, 5

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Выходной:

1 января 2020

Бульвар Дмитрия Донского

Москва, Грина, 28 корпус 1

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Мичуринский проспект

Москва, Большая Очаковская, 3

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

52895-13: TO8 Ольфактометр — Производители и поставщики

Назначение

Ольфактометр ТО8 предназначен для разбавления воздушной пробы газом — разбавителем (воздухом) и подачи его испытателям при определении интенсивности запаха газа органолептическим методом по ГОСТ 22387. 5.

Описание

Ольфактометр ТО8 (в дальнейшем ольфактометр) представляет собой стационарный прибор циклического действия.

Принцип действия ольфактометра основан на разбавлении воздушной пробы газом -разбавителем, подаваемым в прибор под давлением.

Способ забора пробы принудительный за счет внутреннего побудителя расхода. Конструктивно ольфактометр выполнен в одном блоке, внутри которого находятся 2 струйных насоса (для забора воздушной пробы и атмосферного воздуха), смесительная камера и печатные платы с элементами электрической схемы. На корпусе ольфактометра находятся разъем для подключения питания, разъем для подключения персонального компьютера (передача данных осуществляется по интерфейсу RS-232), входные штуцера забора пробы и газа -разбавителя и выходные порты.

Информация о коэффициента разбавления отображается на дисплее персонального компьютера.

По защищенности от влияния пыли и воды ольфактометр соответствует степени защиты IP20 по ГОСТ 14254.

Внешний вид ольфактометра приведен на рисунке 1.

Программное обеспечение

Ольфактометр имеет автономное программное обеспечение для персонального компьютера под управлением операционной системы MS Windows разработанное изготовителем

специально для решения задач разбавления воздушной пробы газом — разбавителем (воздухом) и подачи его испытателям при определении интенсивности запаха газа органолептическим методом по ГОСТ 22387.5.

Программное обеспечение выполняет следующие функции:

— выбор коэффициентов разбавления,

— изменение настроечных параметров,

— просмотр результатов разбавления в реальном времени на дисплее персонального компьютера,

— просмотра памяти данных.

Программное обеспечение идентифицируется путем вывода на дисплей версии по за-

просу пользователя через меню программы.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1 _Таблица 1_

Наименование

программного

обеспечения

Идентификационное наименование программного обеспечения

Номер версии программного обеспечения

Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

программного

обеспечения

Olfactometer

software

To. exe

1.4

48B2DFA1

CRC32

Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических характеристик ольфактометра. Уровень защиты встроенного программного обеспечения оль-фактометра от преднамеренных или непреднамеренных изменений «С» по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1) Коэффициенты разбавления: 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8194,

16384, 32768, 65536.

2) Пределы допускаемой относительной погрешности

коэффициента разбавления, % ± 5.

3) Время прогрева, мин, не более 5.

4) Напряжение электропитания, В 12 ± 2.

5) Электрическая мощность, ВА, не более 30.

6) Габаритные размеры, мм, не более:

— длина 650;

— ширина 650;

— высота 360.

7) Масса, кг, не более 14.

8) Средний срок службы, года 2.

Условия эксплуатации:

— диапазон температуры окружающей среды, °С от 22 до 28;

— относительная влажность окружающей среды при температуре 35°С, %, не более 95;

— диапазон атмосферного давления, кПа от 84 до 106,7.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится:

— типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации;

— в виде наклейки на корпус ольфактометра.

Комплектность

Комплект поставки ольфактометра приведен в таблице 2.

Наименование	Количество
Ольфактометр ТО8	1 шт.
Комплект ЗИП	1 компл.
Руководство по эксплуатации	1 экз.
Методика поверки МП-242-1469-2012	1 экз.

Поверка

осуществляется по документу МП-242-1469-2012 «Ольфактометр ТО8. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ “ВНИИМ им. Д. И. Менделеева” 12 декабря 2012 г.

Основные средства поверки:

— стандартный образец газовой смеси состава пропан — азот (номер по реестру ГСО № 9142-2008), по ТУ 6-16-2956-92 в баллонах под давлением;

— анализатор — компаратор пропана с диапазонами измерений объемной доли пропана от 0 до 10 млн-1 (среднее квадратическое отклонение 0,025 млн-1) и от 0 до 6 % (среднее квадратическое отклонение 0,025 %).

Сведения о методах измерений

приведены в документе «Ольфактометр ТО8. Руководство по эксплуатации», 2010 г.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к ольфактомет-ру ТО8

1 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

2 ГОСТ 8.578-2008 ГСИ Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.

3 ГОСТ 22387.5-77 Газ для коммунально-бытового потребления. Методы определения интенсивности запаха.

4 Техническая документация фирмы «Ecoma GmbH».

euromate elektrostatik hava temizleme cihazı ,bacasız davlumbaz,euromate bacasız davlumbaz,kanal tipi hava temizleme cihazları

ЧТО ТАКОЕ ОЛЬФАКТОМЕТРИЯ?

Воздействие запаха на людей не может быть измерено с помощью физических датчиков. Кроме того, восприятие запаха, в зависимости от количества одорантов определить не возможно. Существует много химических веществ, которые могут вызвать запах. Таким образом, воздействие запаха на обоняние может значительно варьироваться в зависимости от типа химических веществ, а также уровня их концентрации.На основе анализа очень трудно определить какой тип химических веществ.Определить какие элементы содержатся в исходном соединении смеси и найти корреляцию между интенсивностью запаха и его концентрации в смеси невозможно. Также технические датчики не могут определить приятный запах или неприятный. Определить это может только человеческий нос. Поэтому человеческий нос считается лучшим датчиком для определения характеристик запаха.

Ольфактометрия в основном используется для определения концентрации неприятного запаха. Как применить этот метод описывается в руководстве VDI 2449, глава 2 (Std.6879)

ПРИНЦИПЫ ОЛЬФАКТОМЕТРИИ

Ольфактометрия базируется на двух основных принципах:
• Для определения обоняния носа, основывается на ощущениях человека при вдыхании запаха в определенной концентрации.
• Для определения концентрации незнакомых запахов с помощью человеческого носа, который является в данном случае детектором.

«Ольфактометр» является прибором для измерения остроты обоняния, используемый в ольфактометрии.

Области, в которых используются результаты ольфактометрии.

Концентрация запаха, измеряемая ольфактометром.

Распространение пахучих запахов в атмосфере, которое могут использовать при расчете ожидаемых значений эммиссии запаха.

Интенсивность запаха измеряется ольфактометром и помогает классифицировать запах, начиная от «не ощущаемый» до «очень сильный». Интенсивность запаха зависит от источника запаха.

Гедонические тон запаха (приятно/неприятно) тоже зависит от источника запаха. Запах в зависимости от концентрации запаха, при его низкой концентрации может быть приятным, и в то же время этот же запах при высоком уровне концентрации может быть неприятным (раздражающим).

Определения

Запах (OU- Секция запаха)

1 OU равен размеру дисперсии пахучего вещества в 1м3 нейтрального воздуха, воспринимаемого носом человека.

1 OU / м3, является отправной точкой в масштабе концентрации запаха.
Нейтральный воздух
Это воздух при определенной температуре, давлении, влаги и термодинамике. Нейтральный воздух не должен содержать каких-либо пахучих веществ или других элементов, которые влияют на восприятие запахов.
Порог запаха
Уровень концентрации запаха, под воздействием которого из 100 человек только 50 человек воспримет указанный запах. Это называется «Порог восприятия запаха» и измеряется 1 OU / м3.
Ольфактометр
Ольфактометр — это устройство, используемое для измерения остроты обоняния, т.е. образец пахучего запаха, растворенный в нейтральном воздухе, дают понюхать группе участников, а затем записываются их ответы.
Источники запаха
Существуют различные типы источников запаха.

Некоторые из них приведены ниже:
• очистные сооружения
• Лако-красочные заводы
• Магазины краски
• Пищевая промышленность
• Заводы по производству кормов для животных
• Животноводство
• Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы
• Заводы по производству удобрений

Выборка

Два основных метода отбора проб используются для измерения запаха:
Непрерывный отбор проб: Поток запаха, поступающего из пахучего источника для анализа непрерывно поступает в ольфактометр и измеряется.
Дискретная выборка: Зловонный запах из источника заполняется в мешочек выборки для изучения. После он отправляется в лабораторию. Где измеряется с помощью ольфактометра в лабораторных условиях.
Чтобы избежать некоторых крупных ошибок во время отбора проб необходимо обратить внимание на следующие моменты:

а) Во время отбора проб, чтобы предотвратить конденсацию газов и осушения запах-проба должен быть предварительно разведен с нейтральным воздухом.
б) В ольфактометр не должны проникнуть твердые частицы.
в) Система отбора проб должна быть без запахов.
г) Во время передачи образца от источника запаха в ольфактометр, необходимо предотвратить химические реакции и адсорбцию на боковых стенках системы отбора проб запаха.
Такого рода проблемы должны быть устранены путем тестирования системы отбора проб заранее для разных временных промежутках между отбором проб и анализом.

Метод измерения

Прежде всего, пробоотборник (одно- или многокомпонентной смеси), содержащий запах подсоединяется к ольфактометру. Поглощенные пахучие газы из мешка, поступают в ольфактометр, где смешивается с нейтральным воздухом до момента, пока не достигнет порога запаха. Численное значение концентрации запаха зависит от соотношения пахучего запаха и объемов нейтрального воздуха, который требуется для достижения порога запаха. Блок концентрации запаха «запах единицы», то есть OU / м3.
В ольфактометрии, «Порог запаха» газовой пробы, имеет концентрацию выше концентрации нейтральных (без запаха) и смешивается с воздухом в определенных пропорциях. Разведенный зловонный запах, отправляется участникам дискуссии, которые сидят возле каждого ольфактометра. Есть членов комиссии 4. На ольфактометре установлен «нюхательный порт» через который можно вдыхать запах. Эксперты воспринимают и оценивают запах с помощью этих портов.
Экспертам предоставляются пробы запаха различной концентрации. Степень концентрации запаха высокая в начале анализа и постепенно снижается в конце. Таким образом, смесь запаха, подаваемая в эксперименте в первую очередь, сильно разбавлена и запах не резкий. Коэффициент разбавления уменьшается запах возрастает. В ходе испытаний, пятый человек действует как «Лидер» и регулирует нормы разбавления. Лидер регулирует степень разбавления таким образом, чтобы изменение концентрации запаха достигало до «порога запаха».
Сравнительные измерения запаха, например, когда речь идет о снижении концентрации запаха из источника достигается при использовании технических мер, для того, чтобы сравнить запах до и после указанного процесса и оценить эффективность уменьшения концентрации запаха.
Члены комиссии, которые имеют «стандартный нос» в испытаниях, проведенных с использованием некоторых химических веществ, не могут справиться с задачей, за нее берутся «эксперты». Хотя было доказано, что диапазон лиц с чувствительностью обонянием к одному типу запаха значительно шире, чем смеси различных веществ. Таким образом, «н-бутанол» используется в тестировании чувства обоняния в эксперименте и калибровки, соответственно. «Порог концентрации запаха» для участника эксперимента должна быть в пределах 20-80 частей на миллиард, и около 40 частей на миллиард для испытаний, проведенных с н-бутанолом. Лица, из указанного диапазона не могут быть выбраны в качестве участника эксперимента.

Как работает ольфактометр?

Тип ольфактометра T07, который используется для измерения запаха управляется с помощью компьютера и требует 4 членов комиссии и 1 лидера теста. Результаты измерений, полученные ольфактометром автоматически поступают в компьютер и все расчеты ведутся помощью компьютерной программы.
Газовый насосос в устройстве работает с сжатым воздухом без запаха. Обычный воздух подается от воздушного компрессора или сжатого воздуха из цилиндра. В случае, когда нейтральный воздух подается компрессором, сжатый воздух, в начале пропускают через систему фильтров, состоящей из силикагеля, активированного угля и микрофильтра и затем его подают в ольфактометр. Расход воздуха регулируется с помощью расходомеров. Концентрация запаха измеряется при подключении к ольфактометру и всасывается с помощью газового насоса из пробоотборника, а затем газ передается в ольфактометр. Если концентрация запаха очень высока, пахучий запах подвергают процессу предварительного разбавления.
Газовый насос тщательно перемешивает запах с нейтральным воздухом. Эту смесь подают в «порты перехвата» с помощью центрального клапана распределения. Центральный клапан распределения обеспечивает подачу запаха либо нейтральный воздух в «нюхательный порт» участникам эксперимента. Членов комиссии информируют о времени, в течение которого они нюхают запах, с помощью оптического сигнала. Этот процесс проводится одновременно для каждого члена эксперимента.
Обычный воздух и пахучая газовая смесь подается во время эксперимента по очереди. Таким образом, этот процесс позволяет членам комиссии сравнивать запах с нейтральным воздухом напрямую. Следовательно, достоверность результатов увеличивается. Период измерения может быть установлен по желанию. Тем не менее, следует обратить внимание, чтобы исходная концентрация ниже «порога запаха» и степень разбавления должны быть соответствующим образом скорректированы. Тестируемый запах должен быть запущен сразу же после нейтрального воздуха и должен быть предоставлен членам комиссии не менее четырех раз. Участникам эксперимента смесь газов предоставляется в запутанном порядке. После первого этапа эксперимента начинается второй этап. На втором этапе, концентрация пахучего газа увеличивается на более высокий уровень. Таким образом, пахучая смесь смешивается с нейтральным воздухом с помощью игольчатых клапанов. Скорость перемешивания наблюдается лидером на мониторе компьютера.
Период измерения контролируется с помощью компьютерной программы автоматически от начала до конца. Программа включает в себя различные периоды измерений следующие один за другим. Полученные результаты непосредственно записываются в компьютер. Компьютерная программа оценивает результаты эксперимента и подготавливает к печати заключение. После распечатки итогов эксперимента, он считается завершенным.

ИЗМЕРЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАПАХА

Определение уровня запаха в окружающем воздухе при помощи ольфактометра не дает надежных результатов. Поскольку концентрация соединений, которые производят запах в воздухе гораздо меньше, и метеорологические события в значительной степени влияют на их изменения. Таким образом, определение уровня запаха в окружающем воздухе производится при помощи «выездных проверок», для нанесений областей выездной проверки на карту, она делится на квадраты размером 125-250m. Она определяется как «подвесная система» измерения запахов, выполненных в угловых зонах указанных площадей в рамках программы.
Измеряемым параметром выездных проверок является определение «% запаха времени». Этот параметр показывает, в какой частоте запах в воздухе превышает «пороговое значение» и как он может быть обнаружен экспертами. Эксперт вдыхает воздух в течение определенного времени (10 сек.) Для того, чтобы определить «% запах времени». Оценщик записывает 1, если эксперт воспринимает любой запах, и записывает 0 в противном случае. Этот процесс повторяется в 60 раз в течение 10 минут. Следовательно, этот метод применяется для определения существующей ситуации. Кроме того, определение запаха, как «приятный» или «неприятный» с помощью анкетирования является важной частью выездных проверок.
Измерения, проведенные в «одной точке» для измерения характеристик запаха в окружающей среде воздуха повторяются для каждой точки один раз в год. Если источник не существует, и необходимо предусмотреть, из каких возможных источников будет исходить запах в будущем, то могут быть использованы дисперсионные модели и уровни запаха, которые были измерены от аналогичного источника.
«Единая точка» определяется как измерение запаха, эмиссия которого происходит в заданной точке в течение определенного периода времени. Необходимо сделать измерение для того, чтобы произвести оценку, которая будет представлять уровень запаха в определенной точке, и в определенный момент времени с уровнем надежности не менее 80%. Измерения «единой точки» осуществляется либо для определения характеристики запаха в определенной точке во время измерений сетки либо для определения частоты восприятия запаха и шлейф запаха.
Измерения в «единой точке» осуществляется дегустаторами. Для определения «% Запаха времени» используется 2 метода:
а) Участник вдыхает каждые 10 секунд. Эти измерения повторяются в течение 10 минут. Участник нюхает запах 60 раз за 10 минут. Частота запаха (% запаха времени) показывает соотношение количества выдыхаемого воздуха — запах, который воспринимается — в общем количестве (60) дыхания.
б) Проверяется каждый вдох участника эксперимента. При каждом вдохе используют хронометр, его останавливают, когда запах не воспринимается. Этот процесс продолжается в течение 10 минут. В периоды, когда запах воспринимается время добавляют. По окончании эксперимента, отношение общего времени восприятия запаха к общему времени, когда запах не вдыхался показывает % запаха времени.
Перед началом эксперимента, его участники, должны проверить воспринимаемый запах в воздухе. Участники эксперимента должны иметь высокую способность испытывать воспринимаемый запах. Возможные типы запахов должны быть введены членами комиссии перед началом испытания. Типы запахов зависят от целей измерений (испытаний), которые будут проведены. Цели должны быть определены заранее. Перед началом тестовой программы, члены комиссии должны ознакомиться с возможными типами запахов, которые они уже понюхали.
Если они уже знакомы с указанными запахами, нет необходимости вводить запахи для дискуссии. Если «член комиссии» воспринимает неизвестный запах, об этом ему необходимо сообщить, и вводить запах под названием «другие запахи». Эти запахи могут быть идентифицированы с помощью нескольких слов со стороны участников дискуссии и фиксироваться в отчете. Открытого состава описания неизвестных запахов возможно только при отображении общих запахов. В остальных случаях следует избегать открытого описания.
В дополнение к «% запаха времени», членам комиссии предлагается определить концентрацию запаха. Эксперт оценивает силу запаха с каждым вдохом в соответствии со шкалой запахов, указанной в первой части VDI 3882. Эта оценка используется для расчета дисперсии концентрации запаха и % частоты обнаружения различных сильных запахов.
Шкала интенсивности запаха, указанная в первой части шкалы VDI 3882 выглядит следующим образом:
0: не приметный
1: Очень слабый
2: Слабый
3: Отдельный
4: Сильный
5: Очень сильный
6: Чрезвычайно сильный
Результаты, полученные при измерении в «единой точке», следует учитывать как результаты испытаний, и должны быть записаны на устройство. Как правило, результаты показаны на бумаге или записаны в электронном виде. Результаты, приведенные в публичной дискуссии, сообщаются либо как «Да/Нет» или прочность/качество запаха. Сбор данных производится со встроенным секундомером.
Если участник дискуссии использует секундомер, при каждом вдохе и выдохе запаха, то можно рассчитать общее время восприятие запахов. Если измерение запаха осуществляется с помощью этого метода, то «% запаха времени» рассчитывается при помощи формулы:
AT = TT / T, где:
AT:% запаха времени
TT: время восприятия запаха
T: общее время эксперимента.

Vertical T-maze Choice Assay for Arthropod Response to Odorants

При этом, устройство анализа и протокола описаны для измерения реакции мелких членистоногих (Insecta: Hemiptera: Psyllidae) для отдушки. Метод включает в себя выбор теста, что позволяет насекомым сделать выбор между двумя полями одоранта в случае анализа оценки предполагаемых аттрактанта. Кроме того, испытуемый может отображать три типа поведения, оставляя выпуск руку и введя один из двух потенциальных полей запах, или оставаться в релизе руку, в случае отталкивание анализов. Ольфактометр позволяет обеспечить высокую пропускную сбор данных, поскольку она использует отрицательные geotactic (тенденция к движению вверх) и положительный phototactic (тенденция двигаться к свету) природные поведенческие реакции многих членистоногих. Хотя настоящая демонстрация использует psyllid тестовый пример насекомых, анализ может быть легко адаптирован для членистоногих широко, как те, которые используют полета или при ходьбе, как преобладающей видами транспорта.

12. Конкретные проекты такого olfactometers варьироваться в широких пределах, однако, вариации на общую тему двух выбором анализа, описанного здесь, а также, аналогично Y-трубка анализы были часто используются для измерения членистоногих ответ на химические вещества. Увеличенная полета туннелей, которые могут вызвать устойчивый полет насекомых ⁹ также привели к коллекции новаторский данных выяснение фундаментальных механизмов полета насекомых и ориентации на semiochemicals, а также данных, информирование практического использования вредителями инструментов управления.

Это часто бывает необходимо адаптировать дизайн Ольфактометр и связанные с ними приборы для биологии конкретных членистоногих испытуемый. Те, olfactometers которые могут быть использованы среди общей группы насекомых являются более полезными, чем те, билдИФИК к небольшой группе, однако иногда экономическое значение небольшой группы насекомых диктует необходимость развития очень специфический Ольфактометр и анализа техники. В настоящее время описанная конструкция опирается на ранее знакомые методы членистоногих. Это позволяет более двух стандартных выбором, чем анализ Y-трубка биопроб, в которых экспериментальные арене или выбора теста осуществляется в форме У-образный стеклянный прибор ^7. Как правило, одна рука такой Y-трубка будет получать лечение запахом, в то время как другие будут оставлены пустыми ^13. Вариации на такие olfactometers может включать в себя добавление нескольких излучающих оружия ¹⁴ и даже добавление почвенной среды для анализом поведения организмов перемещения через почву ^15. При разработке таких olfactometers и связанных с ним анализы, важно рассмотреть, насколько тесно природные условия реплицируются и, таким образом истинную значимость оценки поведенческих реакций с точки зрения биологии испытуемых. Для а-ляRGE степени, данные, собранные будет только так полезна, как актуальность поведенческий биологической активности по отношению к поведенческой экологии организма ^16.

В настоящее время описано Ольфактометр и поведенческого анализа биологической активности разработан специально для насекомых hemipteran, которая имеет тенденцию начинать полет в качестве коротких «скачки» ^16. Вертикальная ориентация Ольфактометр и свет расположения источника облегчения начала движения насекомого и, следовательно, последующие химически-опосредованной ориентации поведения могут быть проанализированы эффективно и с высокой пропускной способностью. Этот поведенческий анализ расположения вероятнее всего, может быть использован для широкого спектра летать или ходить таксонов членистоногих или могут быть также легко изменен, чтобы соответствовать потребности не-членистоногими организмов.

ольфактометр — патент РФ 2333719

Ольфактометр относится к области медицинской техники. Ольфактометр содержит емкость с пахучим веществом и трубку, имеющую наконечник, приспособленный для вдыхания через нос. Ольфактометр снабжен нагнетательным вентилятором, расположенным в патрубке, в котором также расположен поворотный шибер со шкалой и указателем. Поворотный шибер перекрывает половину патрубка. Сразу за шибером патрубок разделен пополам перегородкой, проходящей через его продольную ось. К каждой половине патрубка присоединены одинаковые трубки, входящие в герметично закрывающиеся емкости, в которых находятся кюветы с пахучим веществом, выходящие из емкостей трубки соединяются вместе перед наконечником. Применение данного устройства позволит повышенной точностью определять остроту обоняния. 2 ил.

(56) (продолжение):

с.81-82. АРНОЛЬДИ К.Э. и др. Усовершенствованный ольфактометр. — Ж. Ушных, носовых и горловых болезней, 1990, №3, с.87-88. Johnson B.N. et al. Methods for building an olfactometer with known concentration outcomes. J Neurosci Methods. 2007 Mar 15; 160(2):231-45. Epub 2006 Nov 1. (Реферат в PubMed, PMID: 17081618).

Формула изобретения

Ольфактометр, содержащий емкость с пахучим веществом и трубку, имеющую наконечник, приспособленный для вдыхания через нос, отличающийся тем, что снабжен нагнетательным вентилятором, расположенным в патрубке, в котором так же расположен поворотный шибер со шкалой и указателем, поворотный шибер перекрывает половину патрубка, сразу за шибером патрубок разделен пополам перегородкой, проходящей через его продольную ось, а к каждой половине патрубка присоединены одинаковые трубки, входящие в герметично закрывающиеся емкости, в которых находятся кюветы с пахучим веществом, выходящие из емкостей трубки соединяются вместе перед наконечником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам, предназначенным для измерения остроты обоняния.

Известен ольфактометр Цваардемакера (см. М.Плужников, С.Рязанцев. «Среди запахов и звуков». М., «Молодая гвардия», 1991, стр.95), состоящий из стеклянной трубки, один изогнутый конец которой вводится в нос, а другой вставляется в полый цилиндр, сделанный из вещества, обладающего слабым запахом, например каучука, воска, гуттаперчи. Если трубка втянута в полость цилиндра, то воздух, прежде чем попасть в нос, проходит вдоль его внутренней стенки и приобретает соответствующий запах. Величина площади соприкосновения воздуха с пахучим веществом определяется степенью выдвижения трубки. Чем эта величина больше, тем сильнее ощущается запах. При исследовании запаха жидкого вещества в ольфактометр вставляется глиняный пористый цилиндр, пропитанный этой жидкостью.

Основным недостатком известного ольфактометра является неоперативность при работе с ним и недостаточная точность определения остроты обоняния.

Известен ольфактометр, принятый за прототип, предложенный в 1892 году Н.А.Савельевым (см. М.Плужников, С.Рязанцев. «Среди запахов и звуков». М., «Молодая гвардия», 1991, стр.95), состоящий из двугорлой склянки, в которую наливают раствор пахучего вещества. В одно горлышко склянки вставляют стекляннную трубку, доходящую до дна сосуда, а в другое — П-образную стеклянную трубку, соединяющую первую склянку со второй, от которой отходит разветвленная трубка с оливообразными насадками, приспособленными для введения в нос. Исследуемый вставляет в нос насадки и втягивает воздух, который проникает в сосуд через прямую трубку и, проходя через слой жидкости, насыщается пахучими веществами и попадает через П-образную трубку во вторую склянку, а оттуда — в нос. При изменении концентрации раствора происходит изменение и концентрации паров пахучих веществ.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение оперативности работы с ольфактометром и увеличение точности определения остроты обоняния.

Указанная цель достигается тем, что в ольфактометре, содержащем емкость с пахучим веществом и трубку, имеющую наконечник, приспособленный для вдыхания через нос, имеется нагнетательный вентилятор, расположенный в патрубке, в котором также расположен поворотный шибер, перекрывающий половину патрубка, сразу за которым патрубок разделен пополам перегородкой, проходящей через его продольную ось, а к каждой половине патрубка присоединены одинаковые трубки, входящие в герметично закрывающиеся емкости, в которых находятся кюветы с пахучим веществом, выходящие же из емкостей трубки соединяются вместе перед наконечником.

Заявляемое изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 изображена схема ольфактометра, а на фиг.2 — вид поворотного шибера по А-А.

Ольфактометр содержит нагнетательный вентилятор 1, расположенный в патрубке 2, в котором расположен поворотный шибер 3, снабженный указателем 4, рядом с которым нанесена шкала 5. Шибер 3 перекрывает половину патрубка 2. Сразу за шибером 3 патрубок 2 разделяется на две половинки перегородкой 6, к которым подсоединены две одинаковые трубки 7, проходящие через герметично закрывающиеся емкости 8, в одной из которых находится кювета 9, и затем соединяющиеся вместе в патрубок 10, от которого отходит гибкий шланг 11. Наконечник 12, приспособленный для осуществления вдоха через нос, расположен на конце гибкого шланга 11.

Работает ольфактометр следующим образом. В одну из герметично закрывающихся емкостей 8 устанавливают кювету 9 с налитой в нее пахучей жидкостью, например нашатырным спиртом, после чего включают нагнетательный вентилятор 1, а наконечник 12 одевают на нос пациента. Поворотный шибер 3 устанавливается в положение, в котором он полностью перекрывает одну из трубок 7, ведущих в емкость 8, в которой установлена кювета 9. Это положение шибера 3 соответствует нулю шкалы 5, а максимальное значение шкалы 5, соответствующее положению шибера 3, при котором весь воздух, нагнетаемый вентилятором 1, проходит через емкость 8, в которой установлена кювета с пахучим веществом 9, соответствует делению «100». После этого плавно, поворотом шибера 3, увеличивают количество воздуха, проходящего через емкость 8, в которой находится кювета 9, и отмечают положение указателя 4 на шкале 5, при котором пациент начинает ощущать запах. Далее процент обоняния пациента определяют по формуле

К=(А/В)100%,

где А — значение шкалы 5, соответствующее положению указателя 4, при котором человек со стопроцентным обонянием начинает ощущать запах вещества, находящегося в кювете 9;

В — значение шкалы 5, соответствующее положению указателя 4, при котором пациент начинает ощущать запах вещества, находящегося в кювете 9.

Возможно также применение заявляемого ольфактометра в тех отраслях промышленности, в которых предъявляются повышенные требования к запаху конечного продукта, например в парфюмерии, виноделии, пищевой промышленности. Для этого во вторую емкость 8 устанавливают вторую кювету 9, но с другим пахучим веществом, причем оба пахучих вещества, находящиеся в кюветах 9, входят в состав конечного продукта, например духов. Регулируя с помощью поворотного шибера 3 соотношение воздушных потоков через емкости 8, можно будет получать различные соотношения концентраций пахучих веществ, что позволит оперативно выбрать наиболее оптимальную, с точки зрения запаховой привлекательности, рецептуру духов. Следует отметить, что деление воздушного потока на части в определенном соотношении можно продолжить, установив на трубках 7 дополнительные поворотные шиберы 3 и, соответственно, дополнительные емкости 8, тогда возможен оперативный сравнительный анализ четырех пахучих веществ в различных соотношениях. Дальнейшее увеличение количества поворотных шиберов 3 и емкостей 8 расширит возможности прибора.

Применение заявляемого изобретения позволит значительно повысить оперативность работы с ольфактометром, увеличить точность определения остроты обоняния и расширить диапазон его применения.

Госреестр 52895-13: Ольфактометр TO8

Применение

Подробное описание

Ольфактометр ТО8 (в дальнейшем ольфактометр) представляет собой стационарный прибор циклического действия.

Информация о коэффициента разбавления отображается на дисплее персонального компьютера.

По защищенности от влияния пыли и воды ольфактометр соответствует степени защиты IP20 по ГОСТ 14254.

Внешний вид ольфактометра приведен на рисунке 1.

ПО

Программное обеспечение выполняет следующие функции:

— выбор коэффициентов разбавления,

— изменение настроечных параметров,

— просмотр результатов разбавления в реальном времени на дисплее персонального компьютера,

— просмотра памяти данных.

Программное обеспечение идентифицируется путем вывода на дисплей версии по за-

просу пользователя через меню программы.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1 _Таблица 1_

Наименование

программного

обеспечения

Идентификационное наименование программного обеспечения

Номер версии программного обеспечения

Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

программного

обеспечения

Olfactometer

software

To.exe

1.4

48B2DFA1

CRC32

Технические данные

1) Коэффициенты разбавления: 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8194,

16384, 32768, 65536.

2) Пределы допускаемой относительной погрешности

коэффициента разбавления, % ± 5.

3) Время прогрева, мин, не более 5.

4) Напряжение электропитания, В 12 ± 2.

5) Электрическая мощность, ВА, не более 30.

6) Габаритные размеры, мм, не более:

— длина 650;

— ширина 650;

— высота 360.

7) Масса, кг, не более 14.

8) Средний срок службы, года 2.

Условия эксплуатации:

— диапазон температуры окружающей среды, °С от 22 до 28;

— относительная влажность окружающей среды при температуре 35°С, %, не более 95;

— диапазон атмосферного давления, кПа от 84 до 106,7.

Утвержденный тип

Знак утверждения типа наносится:

— типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации;

— в виде наклейки на корпус ольфактометра.

Комплект

Комплект поставки ольфактометра приведен в таблице 2.

Наименование	Количество
Ольфактометр ТО8	1 шт.
Комплект ЗИП	1 компл.
Руководство по эксплуатации	1 экз.
Методика поверки МП-242-1469-2012	1 экз.

Информация о поверке

Основные средства поверки:

Методы измерений

приведены в документе «Ольфактометр ТО8. Руководство по эксплуатации», 2010 г.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к ольфактомет-ру ТО8

1 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

3 ГОСТ 22387.5-77 Газ для коммунально-бытового потребления. Методы определения интенсивности запаха.

4 Техническая документация фирмы «Ecoma GmbH».

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Согласно недавним исследованиям американских математиков, запахи следует делить на десять основных категорий. Не на шесть, не на семь и не на восемнадцать, как утверждали ученые в прошлом и позапрошлом веках, а именно на десять. Пытаясь разобраться, откуда взялась эта цифра, «Лента.ру» обнаружила, что о запахах современная наука знает гораздо меньше, чем принято считать, и уж точно меньше, чем хотелось бы. Тем не менее ученым-ольфактологам уже удалось создать «ароматный аналог» белого шума, музыкальный инструмент, играющий запахами, искусственный нос с искусственными соплями. А также целых две несовместимых друг с другом теории обоняния.

Обонятельная система пока остается самой загадочной из всех сенсорных систем человека. С другими органами чувств дела обстоят несколько проще — мы знаем, как воспринимаются и на какие компоненты раскладываются поступающие к ним сигналы. Восприятие цвета, например, основано на работе «красных», «зеленых» и «синих» светочувствительных клеток, пигменты которых улавливают световые волны соответствующей длины. Вкусовые ощущения тоже раскладываются на небольшое количество базовых компонентов, и для большинства из них идентифицированы собственные рецепторы (правда, к «классическим» сладкому, соленому, кислому и горькому вкусам в последнее время прибавляются и другие). Однако ольфактологии, науке об обонянии, до этого пока далеко: ученые не только не могут выделить базовые компоненты запахов, но толком даже не понимают, как устроен механизм их восприятия.

Одну из первых классификаций запахов предложил в XVIII веке шведский ученый, основоположник биологической систематики Карл Линней. В своей работе «Odores medicamentorum», созданной в дополнение к любимой им систематике растений, ученый выделил семь типов запахов: пряные, благовонные, амброво-мускусные, луковые (или чесночные), козлиные, отталкивающие и тошнотворные.

В 1895 году голландский физиолог Гендрик Цваардемакер (Hendrik Zvaardemaker) в монографии «Физиология запахов» переработал систему Линнея, добавив к ней еще два типа — эфирные и горелые — и выделив в каждом типе более мелкие категории. На этом Цваардемакер не остановился и несколькими годами позже изобрел ольфактометр — герметичный сосуд с отходящей от него трубкой, который до сих пор используют для измерения остроты обоняния. Ученый также показал, что некоторые запахи перестают восприниматься, если смешать их с определенными эфирными маслами — жидкими смесями пахучих веществ, выделенных из растений. Такие комбинации веществ получили название пар Цваардемакера, или Z-пар. Например, выяснилось, что запах аммиака заглушается розовым маслом, а запах табака — маслом горького миндаля.

Некоторые ученые пытались представить «летучее царство запахов» в трехмерном виде. Так, немецкий физиолог Ханс Хеннинг (Hans Henning) создал «парфюмерную призму», вершины которой образуют шесть основных, первичных запахов: цветочный, фруктовый, пряный, смолистый, горелый и гнилостный. Внутреннее пространство такой призмы занимают составные ароматы. Другая похожая классификация, предложенная американскими учеными Крокером и Хендерсоном (Crocker, Henderson), основывалась на четырех базовых запахах: ароматный, кислый, горелый и козлиный. Эти простые ароматы, оцененные по шкале от 1 до 8, использовались для описания составных; таким образом, система позволила описать несколько тысяч смесей.

В 1960-х годах британский биохимик Джон Эймур (John E. Amoore), проштудировав всю доступную на тот момент химическую литературу, составил список из семи наиболее часто встречающихся запахов, которые он назвал первичными: камфарные, эфирные, цветочные, мускусные, мятные, едкие и гнилостные. По Эймуру, все существующие запахи представляют собой комбинации семи первичных ароматов, которые в этом смысле аналогичны трем первичным цветам или четырем первичным вкусам. Под свою классификацию Эймур подвел теоретическую базу: предложенная им стереохимическая теория восприятия запахов до сих пор считается основной теорией в ольфактологии, и речь о ней пойдет чуть ниже.

На рубеже XVIII — XIX веков, с развитием парфюмерии, классификацией запахов занялись производители духов. Так, в 1870 году французский химик и парфюмер Эжен Риммель (Eugene Rimmel) — кстати, придумавший первую тушь для ресниц в ее современном варианте — предложил систему из 18 категорий запахов. Такое же количество базовых ароматов было и в классификации Анри Робера (Henri Robert), «штатного» парфюмера Chanel и создателя Chanel No. 19. Но его система появилась почти столетием позже.

Одофон Септимуса Пьесса

В конце XIX века Французское общество парфюмеров разработало свою систему классификации, которая часто используется до сих пор. Последняя версия этой системы (1998 года) включает семь основных категорий: цитрусовые, цветочные, древесные, амбровые, кожаные, фужерные (папоротниковые) и шипровые (от французского Chypre — Кипр, где растет лишайник дубовый мох — один из компонентов таких ароматов).

Из любопытных изобретений парфюмеров стоит также отметить предложенный в 1887 году «одофон» Септимуса Пьесса. Каждому запаху в нем соответствует своя нота, что позволяет создавать гармоничные запаховые «аккорды»: например, ароматы из групп «до», «ми» и «соль» образуют духи «до мажор» (вспомните пианоктейль из «Пены дней» Бориса Виана).

В 1960-1970-х годах к классификации ароматов стали применять математические методы. Так, Сьюзен Шиффман (Susan S. Schiffman) из университета Дьюка с помощью многомерного шкалирования проанализировала набор из 50 пахучих молекул, разделенных предыдущими исследователями на две группы запахов — приятных и неприятных. Изучив целый ряд характеристик этих молекул, Шиффман выделила те признаки, которые коррелируют с распределением их по этим двум группам.

В числе таких признаков оказались молекулярная масса, природа функциональных групп и, в небольшой степени, размер и форма молекул. Так, «приятную» часть шкалы в основном занимали альдегиды, кетоны, эфиры и спирты, а также вещества с высокой молекулярной массой. В «неприятную» группу, напротив, попали вещества с низкой молекулярной массой, а также серо- и азотосодержащие молекулы. Шиффман, однако, отметила, что по отдельности ни один из этих параметров не может использоваться для классификации ароматов.

Наконец, недавно математики из Питсбургского университета составили новую классификацию запахов, разделив их на 10 основных категорий. Ученые проанализировали данные, приведенные в классическом Атласе запахов, изданном Эндрю Дравнеком (Andrew Dravnieks) в 1985 году. В атласе приведены описания запахов 144 чистых веществ. Описания представляют собой таблицу баллов от 0 до 5 по 60 категориям вроде степени фруктовости, сладости и так далее.

Взяв данные Дравнека и представив каждый запах в виде 146-размерного вектора, исследователи применили к ним статистический метод неотрицательной матричной факторизации. Этот метод позволяет разбить единую матрицу данных на несколько более простых матриц, которые в совокупности содержат ту же информацию, то есть, грубо говоря, разделить сложные данные на несколько кластеров естественным образом, без искусственных субъективных категорий.

10 кластеров запахов в двумерном семантическом пространстве. Каждому кругу соответствует запах одного чистого вещества.

Изображение: Jason B. Castro, Arvind Ramanathan, Chakra S. Chennubhotla

Группы запахов: благоухающие, древесные, фруктовые, химические, мятные, сладкие, запахи подобные попкорну, лимонные, едкие запахи и запахи разложения.

Ароматы распределились по 10 кластерам: ароматные, древесные, фруктовые (за исключением цитрусовых), лимонные, мятные, сладкие, запахи, подобные попкорну, химические, едкие и тошнотворные. Как указывают исследователи, полученные категории соответствуют функциям обоняния у млекопитающих, поскольку служат характеристиками съедобности/несъедобности пищи и ее качества.

Впрочем, авторы отмечают, что полученные данные ничего не говорят о том, когда именно происходит разбиение обонятельных сигналов на категории — на этапе рецепторного восприятия или на этапе обработки сигналов в головном мозге. Тут будет кстати вспомнить, как устроена обонятельная система и какие этапы преодолевает запах на пути к нашему мозгу.

Пахучее вещество может войти в наш организм двумя путями — через нос и через рот. Во втором случае, попав в рот с пищей, оно испаряется со слизистой и попадает на обонятельный эпителий (вспомните, например, как по-разному воспринимается горячий и холодный кофе). Именно этим механизмом объясняется «металлический вкус» батарейки, на самом деле являющийся не вкусовой, а обонятельной реакцией.

В 2012 году ученые из Калифорнийского и Стенфордского университетов открыли у дрозофил механизм, обеспечивающий специфичность обонятельных нейронов. Оказалось, что в начале развития нервной системы экспрессия всех генов, кодирующих рецепторы запахов, подавлена. Это обеспечивается эпигенетическими маркерами пассивности — метильными группами, присоединенными к гистонам, белкам-катушкам, на которые намотана ДНК. На примере рецепторов к запаху углекислого газа исследователи показали, что при созревании нейронов специальный белковый комплекс MMB/dREAM снимает маркеры пассивности с тех гистонов, на которые намотан ген рецептора CO₂. В результате, этот конкретный ген начинает работать, а все остальные гены рецепторов остаются выключенными. Позже подобный механизм был обнаружен и у мышей. Причем оказалось, что белковый каскад, запускающий активацию гена «нужного» рецептора в конкретном нейроне, одновременно подавляет экспрессию всех остальных рецепторных генов.

Попав на обонятельный эпителий, пахучие вещества возбуждают рецепторы, расположенные на окончаниях обонятельных нейронов. Каждый обонятельный нейрон специфичен: он синтезирует только один тип рецепторов, воспринимающих ограниченное число пахучих веществ. Впервые это показали Ричард Аксель (Richard Axel) и Линда Бак (Linda Buck) из Колумбийского университета, за что в 2004 году они получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Всего же ученые идентифицировали в геноме млекопитающих около тысячи генов, кодирующих обонятельные рецепторы. У человека, впрочем, в связи с утратой роли обоняния их осталось гораздо меньше, около 350.

Как же устроены обонятельные рецепторы и какой механизм позволяет им воспринимать запахи? На первый вопрос ответ известен: у млекопитающих обонятельные рецепторы относятся к группе рецепторов GPCR (G-protein-coupled receptor — G-белок-опосредованные рецепторы), которые, связываясь с сигнальной молекулой на поверхности клетки, активируют присоединенный к внутренней поверхности мембраны G-белок. Этот белок запускает цепь реакций, а они в итоге и приводят к возбуждению нейрона. У насекомых эта система проще: обонятельные рецепторы у них представляют собой обычные ионные каналы, которые при активации сигнальной молекулой меняют свою форму и «открываются», запуская в клетку поток ионов.

Однако на второй вопрос — как именно активируются обонятельные рецепторы — ученые пока ответить не могут. Сегодня на этот счет есть две основных теории — стереохимическая и вибрационная.

Стереохимическую теорию обоняния впервые предложил Джон Эймур, уже упоминавшийся выше. Согласно этой теории, восприятие запахов обусловлено формой и размером молекул пахучих веществ. Для каждого из семи предложенных им «первичных» запахов Эймур описал форму и размер молекул, а также соответствующие им формы рецепторов, которые работают по принципу «ключа и замка». Например, он показал, что все камфарные соединения, хотя и различаются по структурным формулам, обладают сходной округлой формой и даже имеют примерно одинаковый размер — около 7 ангстрем (0,7 нанометра). Мускусный запах, в свою очередь, характерен для дискообразных молекул диаметром около 10 ангстрем. Такого рода описания Эймур предложил для пяти из выделенных им первичных запахов. Исключения составили едкие и гнилостные запахи: форма и размеры их молекул оказались совершенно разными. Ученый, однако, заметил, что для этих ароматов важную роль играет заряд молекул: для веществ с едким запахом характерен положительный заряд молекул, а для веществ с гнилостным запахом — отрицательный. Свою теорию Эймур проверил экспериментально, синтезировав несколько молекул наперед заданной формы и предложив испытуемым различить их с помощью уже знакомого нам ольфактометра. Все синтезированные молекулы обладали предсказанным запахом.

Иллюстрация стереохимической теории Эймура

Молекулы трех веществ с запахом миндаля: бензальдегид (А), а-нитротиофен (Б) и циклооктанон (В). Каждая из них укладывается в камфарный, цветочный и мятный рецепторные участки.

Однако не все первичные запахи Эймура пережили дальнейшие эксперименты. Опыты, проведенные французскими учеными Гилло и Ле Магненом (M. Guillot, J. Le Magnen) на добровольцах с частичной аносмией (неспособностью воспринимать определенные запахи), показали, что некоторые люди не различают запаха стеарина, принадлежащего к категории мускусных ароматов, но при этом хорошо чувствуют запахи других мускусов. А это значит, что мускусный запах не является первичным — по крайней мере в том смысле, который вкладывал в это понятие Эймур. Исходя из этого Гилло предположил, что существуют несколько видов рецепторов к мускусному запаху — и у некоторых людей тот или иной тип может отсутствовать.

Вибрационная, или квантовая, теория обоняния впервые была предложена Малкольмом Дайсоном (Malcolm Dyson) в 1938 году. Позже, с распространением теории «ключа и замка», о ней позабыли, однако в 1996 году ее возродил греческий биофизик Лука Турин (Luca Turin). Он предположил, что рецепторы, открытые Акселем и Бак, реагируют вовсе не на форму и размер пахучих молекул, а на их колебательные свойства, на движения атомов молекулы относительно друг друга.

Теория, позже получившая название «теории магнитной карты», в 2011 году была косвенно подтверждена в экспериментах, проведенных командой Турина. Ученые показали, что дрозофилы способны различать по запаху «легкие» и «тяжелые» изотопные формы одного и того же пахучего вещества. В опытах использовали различные изотопные варианты ароматического вещества ацетофенона, в которых часть «легких» изотопов водорода заменили на его «тяжелую» форму — дейтерий. По форме и химическим свойствам такие варианты молекул ничем друг от друга не отличаются, однако из-за разной массы они имеют разные колебательные энергии связей углерод-водород.

Выяснилось, что насекомые не только различают легкие и тяжелые «молекулы-близнецы», но и, научившись избегать одного из них, впоследствии избегают также соответствующую форму других пахучих веществ. Такие дрозофилы начинают избегать нитрилов — молекул с совершенно другой структурной формулой, но сходными колебательными свойствами.

Гобелен «Обоняние» из цикла шпалер «Дама с единорогом» в аббатстве Клюни

Недавно группа Турина провела подобный эксперимент на человеке. Добровольцы, которым предлагали варианты пахучего циклического вещества циклопентадеканона с разным содержанием «легких» и «тяжелых» атомов водорода, оказались способны различать их по запаху. В рамках стереохимической теории обоняния объяснить эти результаты трудно, ведь химические свойства изотопных вариантов были идентичны. Различаются изотопные варианты только колебательными свойствами связей водород-углерод — именно это, по мнению исследователей, и обусловливает разницу восприятия.

Однако большинство ученых относится к вибрационной теории скептически, и не без оснований. Например, исследование 2004 года, проведенное независимой группой ученых в Рокфеллеровском университете Нью-Йорка, противоречило теории Турина: добровольцы не смогли различить запах разных изотопных вариантов ацетофенона (вещество, использовавшееся в экспериментах с дрозофилами). Эти данные подтвердила и команда Турина в своей последней работе.

Критики теории (в том числе Ричард Аксель) считают результаты Турина косвенными и не подтверждающими напрямую вибрационный механизм обоняния. Известно, например, что изменение изотопного состава молекулы меняет ее теплоту адсорбции (количество тепла, выделяющегося при взаимодействии с адсорбентом) и температуры кипения и замерзания молекулы, а также силу водородных связей. Следовательно, при замене «легких» атомов водорода в пахучей молекуле на «тяжелые» изменяется константа связывания этой молекулы с рецептором — а значит, результаты Турина не служат прямым доказательством вибрационной теории, а всего лишь демонстрируют некоторый изотопный эффект, возникающий при обогащении пахучей молекулы атомами дейтерия.

Недавно был опровергнут еще один довод, который Турин приводил в поддержку своей теории. В «классических» рецепторных системах, работающих по принципу «ключа и замка», всегда существуют лиганды, усиливающие работу рецептора (агонисты) или блокирующие его (антагонисты). В рамках же вибрационной теории никаких агонистов и антагонистов у обонятельных рецепторов быть не должно. Долгое время их действительно не обнаруживали, но в итоге все же нашли: японские ученые показали, что окисленная форма ароматического вещества изоэвгенола выступает в качестве антагониста к обонятельным рецепторам изоэвгенола у мышей. Вещества, работающие как обонятельные агонисты и антагонисты, были найдены также и в экспериментах с насекомыми.

От рецепторов сигналы по обонятельному нерву поступают в обонятельную луковицу, расположенную в переднем мозге. Луковица содержит многочисленные клубочки (гломерулы), каждый из которых воспринимает сигналы только от одного типа рецепторов. Различные запахи приводят к возбуждению разного набора клубочков. Именно здесь происходит первичная обработка и категоризация обонятельных сигналов: как показали швейцарские исследователи, постепенные изменения молекулярной структуры пахучих веществ приводят к дискретным изменениям активности отдельных групп клубочков. Обонятельная луковица, таким образом, разбивает все многообразие поступающих в нее сигналов на более крупные категории, которые затем отправляются в «высшие инстанции» мозга — корковый обонятельный центр.

Именно этими механизмами, вероятно, отчасти объясняется феномен обонятельного «белого шума», открытый в 2012 году израильскими физиологами. Предлагая добровольцам сложные смеси из 86 пахучих веществ с одинаковой интенсивностью запаха, ученые показали, что при увеличении числа компонентов в смеси ее аромат становится все менее различимым. Смеси, состоящие из более чем 20 компонентов, чаще всего имели для участников эксперимента «очень сходный» запах, хотя содержали совершенно разные вещества. А смеси из более чем 30 компонентов не смог различить почти никто из добровольцев.

По словам авторов, этот феномен, вероятно, связан со спецификой обработки обонятельных сигналов в мозге. Он упрощает поступающую информацию, разбивая ее на категории. Поэтому нет никакого смысла в составлении сложных духов или специй из сотен компонентов: мозг все равно не захочет утруждать себя их идентификацией.

Впрочем, некоторая польза от таких многокомпонентных смесей все же может быть: как показали исследователи, искусственная смесь из 40 компонентов маскирует относительно «простой» четырехкомпонентный запах розы. Так что обонятельный «белый шум» можно использовать для маскировки запаха общественных туалетов или, например, кокаина и взрывчатых веществ.

Химический сенсор «искусственный нос»

Фото: warwick.ac.uk

Мир запахов пока далек от нашего понимания, но это не мешает ученым разрабатывать искусственные носы на основе выделенных из обонятельного эпителия человека рецепторов и даже снабжать их искусственными соплями. Такие носы планируется использовать для вынюхивания наркотиков, взрывчатых веществ, бактерий и аллергенов. Кроме того, их можно применять для биометрической идентификации личности и даже для диагностики рака. А от создания искусственных носов, наверное, недалеко и до понимания того, как работают носы настоящие.

Олфактометр

— обзор | Темы ScienceDirect

Методологические аспекты фМРТ обоняния человека

Изучение сенсорной системы требует точной доставки сенсорных стимулов к сенсорному аппарату. Что касается зрения и слуха, ученые могут потратить несколько тысяч долларов на получение системы проекции или усиления, которая генерирует стимулы в среде визуализации с разрешением, близким к разрешению рассматриваемой сенсорной системы. В случае обоняния это не так.Стимулы запаха генерируются с помощью машин, называемых ольфактометрами (хотя они обычно ничего не измеряют) (, рис. 1, ). В основе этих устройств лежит основная концепция прохождения газа-носителя, обычно пригодного для дыхания воздуха, над жидкостью или твердым веществом с запахом. Важным аспектом для этих устройств является то, что они не создают неольфакторных источников отклонений, таких как тактильные (поток), слуховые, тепловые, влажностные или другие сдвиги, связанные с появлением запаха (Johnson, Mainland, & Sobel, 2003).Ольфактометры обычно строятся дома (в лаборатории); строительство хорошего может стоить от десятков до сотен тысяч долларов (хотя возможны и более дешевые конструкции; Cuevas et al., 2010; Johnson & Sobel, 2007; Lundstrom, Gordon, Alden, Boesveldt, & Albrecht, 2010; Sezille et al. ., 2013; Sobel et al., 1997; Sommer et al., 2012), и, откровенно говоря, они не очень хороши. Мы утверждаем это, потому что они обычно требуют обширного обслуживания из-за загрязнения запахом, и 20% потери экспериментальных сеансов из-за неисправности ольфактометра не являются чем-то необычным.Это неудачная обстановка для занятий наукой, и эта реальность плохого контроля стимулов представляет собой наиболее значительный фактор, ограничивающий скорость прогресса в науке об обонянии в целом и в визуализации обоняния в частности. Значение этой проблемы контроля стимулов невозможно переоценить, и если / когда кто-то найдет лучший способ создания запахов, это, вероятно, вызовет взрыв в исследованиях обоняния. Однако в настоящее время это ограничивает количество исследовательских групп, которые пытаются визуализировать обоняние, и еще больше ограничивает тип вопросов, которые они могут задать.

Рисунок 1. Доставка стимула при функциональной визуализации обоняния человека. (а) 30-канальный ольфактометр можно разместить в комнате, смежной со сканером МРТ. (b) Подопытный одет в носовую маску для подавления запаха. Вентиляционные отверстия маски подключены к пневмотахографу, который передает сигнал давления воздуха, пропорциональный потоку воздуха в носу, что позволяет точно измерять вдыхание. (c) Субъект, входящий в канал сканера, с пучком трубок, несущим запах.

После создания ольфактометра, удобного для визуализации, остается несколько методологических соображений при планировании экспериментов, которые являются уникальными для обоняния.Учитывая объем этого текста, мы не будем проводить их исчерпывающий обзор; однако мы выделим три критических вопроса:

Во-первых, время событий ограничено обонятельным привыканием и адаптацией. Современные методы анализа с помощью фМРТ позволяют разделить реакцию на события, которые произошли близко по времени, что позволяет быстро создавать схемы, связанные с событиями (Lei, Tong, & Yan, 2013). В обонянии, однако, наблюдается значительное сенсорное привыкание (Wilson, 2009), и это требует длинных межстимульных интервалов (ISI) в большинстве экспериментов с обонятельной фМРТ.Если само привыкание не является частью экспериментального вопроса (Poellinger et al., 2001; Sobel et al., 2000) или особенностью дизайна (Li, Luxenberg, Parrish, & Gottfried, 2006b; Zelano, Montag, Khan, & Sobel, 2009), типичная фМРТ ISI обоняния не должна быть меньше 20 с и предпочтительно должна быть в диапазоне 40 с. Это, очевидно, ограничивает количество стимулов и условий, которые можно исследовать в данном сеансе сканирования обоняния.

Во-вторых, при визуализации экспериментов по обонянию главное внимание уделяется тому, разрешить ли и / или контролировать ли обнюхивание.Обнюхивание является центральным компонентом обоняния, доминирующим паттерном нейронной активности на всех участках обонятельного нервного пути (Esclassan et al., 2012). Тем не менее, обнюхивание также вводит неольфакторные источники вариации, связанные с вниманием, моторными и соматосенсорными компонентами, связанными с обнюхиванием, и это даже до того, как даже упомянуть о потенциальном артефакте движения головы, который по своей сути коррелирует с задачей. Поэтому нет простого ответа на вопрос, должны ли и как испытуемые обнюхивать при визуализации экспериментов по обонянию.Тем не менее, независимо от того, проинструктированы ли испытуемые обнюхивать или нет, абсолютно необходимо, чтобы во время таких экспериментов точно и непрерывно измерялся носовой воздушный поток, чтобы впоследствии его можно было рассматривать как переменную в анализе. Такое измерение легко провести в условиях МРТ с помощью назальной канюли, соединенной со спирометром (Johnson, Russell, Khan, & Sobel, 2006).

В-третьих, как отмечалось ранее, обонятельные структуры населяют области мозга и черепа, которые особенно подвержены артефактам МРТ, таким как частичное увеличение объема.Это в первую очередь результат неоднородности по извилистым границам между тканью мозга, спинномозговой жидкости и воздухом, характерной для областей, близких к пазухам. Обоняние начинается с обонятельного эпителия носа. Затем сигналы обонятельного нерва передаются в обонятельные луковицы, расположенные напротив наиболее вентральных лобных частей мозга, и оттуда информация передается непосредственно в первичную обонятельную кору, которая населяет вентральные части височной доли (Price, 1990). .Отсюда обонятельная информация далее проецируется на обширные мишени мозга. Насколько нам известно, никто даже не пытался использовать фМРТ для измерения эпителиального ответа. В свою очередь, несколько групп работают над фМРТ обонятельной луковицы человека, но эта небольшая структура (40–60 мм ³) (Duprez & Rombaux, 2010) оказалась очень устойчивой в этом отношении. Несмотря на различные модификации подходов, основанных как на T1, так и на T2, обонятельные луковицы остаются «раздутыми» из-за частичных артефактов объема, вызванных соседними пазухами и воздушными карманами.Наконец, даже обонятельная кора головного мозга остается проблемой для визуализации (Morrot, Bonny, Lehallier, & Zanca, 2013), но некоторые изменения связаны с техникой визуализации (например, спиральные последовательности; Li, Takahashi, Wang, Mathews, & Glover, 2006a) и Параметры визуализации (например, оптимизация ориентации сбора данных и времени эха) позволили нескольким группам собрать согласованные данные фМРТ из вентральной височной обонятельной коры (Seubert, Freiherr, Djordjevic, & Lundstrom, 2012).

Наконец, следует обратить внимание на тип используемых запахов.Большинство запахов одновременно стимулируют рецепторы обонятельного нерва (CN 1) и тройничного нерва (CN 5), которые проникают в носовой ход. Стимуляция тройничного нерва не является артефактом сама по себе, поскольку отражает часть естественной реакции на запах (Bensafi et al., 2012; Hummel, Iannilli, Frasnelli, Boyle, & Gerber, 2009). Однако, если кто-то хочет исследовать только CN 1, он ограничивается ограниченным набором одорантов, известных как «чистые ольфактанты», которые стимулируют обонятельный нерв, но не тройничный нерв (Doty, 1995).В следующем разделе мы кратко выделим несколько результатов функциональной визуализации человеческого обоняния мозга.

Границы | Разработка и испытание малогабаритного олфактометра для восприятия пищи и напитков людьми

Введение

В человеко-машинном взаимодействии (HCI) обоняние редко включается в качестве способа взаимодействия. Это, по крайней мере, частично, потому что: (1) большинство доступных устройств для представления запаха чрезвычайно дороги, громоздки и с трудом поддаются управлению техническими специалистами, не являющимися экспертами; (2) научное знание обонятельного восприятия менее развито по сравнению с другими сенсорными модальностями.Внедрение устройств, способных имитировать реальное ощущение вкуса с помощью стимуляции тройничного нерва и тактильного вкуса, оказалось сложной задачей. Технические трудности, связанные с оцифровкой вкусов и запахов, вероятно, способствовали снижению коммерческого успеха устройств, которые до сих пор были разработаны для этой цели (подробный обзор см. В Spence et al., 2017). Как следствие, в настоящее время все еще сложно эффективно использовать запах с помощью устройства ольфактометра, особенно в условиях предъявления мультисенсорных стимулов (Sanders and McCormick, 1993; см. Barfield and Danas, 1995; Nakaizumi et al., 2006; Накамото, 2012). В этой работе мы предлагаем и тестируем новый инновационный обонятельный дисплей, способный отображать различные запахи для участников-людей.

Далее следует краткий обзор современного состояния обонятельных устройств. В частности, основное внимание в обзоре будет уделено описанию новейших миниатюрных и портативных обонятельных устройств.

Современное состояние портативных обонятельных устройств

Как правило, термин «ольфактометр» используется для описания сложных устройств, в основном используемых в лабораторных условиях в стандартизированной компьютерной манере с определенным потоком воздуха, концентрацией запаха, продолжительностью запаха, началом и удалением (Al Aïn and Frasnelli, 2017 ).Такие устройства часто представляют собой прототипы, изготовленные на заказ, хотя существует несколько коммерческих версий. Обычно эти устройства очень дороги и превышают финансовый бюджет, доступный для большей части исследовательских лабораторий. Более того, из-за своих технических характеристик большинство этих ольфактометров являются громоздкими, непрактичными в обращении и часто нелегко транспортировать или носить.

Недавно была разработана серия обонятельных устройств, предназначенных для управления запахами в менее контролируемых и более экологичных ситуациях (см. Таблицу 1).Например, украшения или части одежды, контролируемые смартфонами и аксессуарами для компьютеров, теперь можно использовать для доставки запаха. Однако все эти различные подходы к обонятельной стимуляции сталкиваются с проблемой использования невидимых, чрезвычайно изменчивых и устойчивых стимулов. Более того, они требуют сложной системы миниатюризации для адекватного распространения запахов в окружающей среде.

Таблица 1 . Ключевые особенности рассмотренных устройств.

В тех случаях, когда обонятельные устройства были миниатюризированы, их потенциальное использование было довольно ограниченным.Например, Накаидзуми и др. (2006) разработали устройство, которое использует две воздушные пушки для проецирования запахов прямо в нос участникам. Авторы реализовали четыре прототипа устройства, последний, представленный на SIGGRAPH’2005, способен запускать четыре различных одоранта. Однако размер двух пушек в исходных отчетах не указывался. Тем не менее, несмотря на высокий уровень технологической реализации, такое устройство, безусловно, нелегко транспортировать, по крайней мере, в его нынешнем виде (также обратите внимание, что для правильной доставки запаха необходимы точные расстояния и положения от пушек).Напротив, примером небольшого носимого и переносного устройства является ожерелье Essence, предназначенное для управления интенсивностью запаха и частотой испускания через смартфон (Amores and Maes, 2017). Распространение запаха контролируется инкапсулированным пьезоэлектрическим преобразователем, который вибрирует, испуская ультразвук. Такой преобразователь погружается в пахучую жидкость, заключенную в напечатанную на 3D-принтере крышку, висящую на шее участника. Ультразвуковые звуки превращают ароматную жидкость в парообразные частицы, которые сразу же распределяются по ожерелью.Обложка для 3D-печати может содержать 7 мл эссенции, чего достаточно для непрерывного испарения запаха в течение 27–28 часов. Несмотря на небольшой размер, важно отметить, что этот прототип позволяет доставлять только одну сущность за раз, ограничивая область его использования очень небольшим количеством ситуаций (и без учета проблемы перцепционной и нейронной адаптации человека к одному и тому же запаху. ).

Портативное устройство, которое позволяет передавать до шести ароматов за счет цифровой интеграции запахов, — это Aroma Shooter (Aromajoin Corporation, Киото).Такое устройство доставляет эссенции на расстояние до 600 мм с помощью метода выброса газа, который позволяет контролировать направленный поток воздуха. В системе используется серия ароматизированных картриджей, которые можно автоматически менять с интервалом в 1 секунду и которыми можно удаленно управлять с компьютеров и мобильных устройств. Кроме того, была разработана носимая версия того же устройства, размером примерно с небольшой кулон (Aroma Shooter Mini), чтобы доставлять только одну эссенцию за раз.

Небольшое обонятельное устройство, опять же в форме украшения, — это Mist Shine, производимое Indiegogo (Indiegogo).Mist Shine — это флакон с распылителем для духов, который может носить пользователь. Такое устройство позволяет превратить жидкий одорант в микронный туман с помощью ультразвукового устройства и доставить его простым нажатием на дно. Некоторые версии этого устройства могут быть подключены к мобильным устройствам через технологию Bluetooth.

Большая часть вышеупомянутых обонятельных устройств задумана как часть новой тенденции в одежде, аксессуарах для смартфонов и компьютеров и предназначена для широкого круга потребителей модной одежды.В том же ключе Scentsory Design ^® & Technology Ltd. (Scentsory Design) разработали «Aroma Rainbow Sensitive Dress». Идея этого концептуального платья родилась в результате многопрофильного исследовательского проекта с целью изучения эмоциональной моды посредством высвобождения пахучих молекул. На практике в платье встраивают несколько цветных тюбиков, соответствующих разным ароматам. Запахи доставляются пользователю и в окружающую среду с помощью систем выпуска, основанных на нанотехнологиях.Трубки активируются мониторами с сенсорным экраном в соответствии с их цветными метками.

Крайним применением устройств для доставки запаха является Swallowable Parfum ^® от Lucy McRae (Swallowable Parfum). В данном случае обонятельное устройство представляет собой легкоусвояемую ароматизированную капсулу, которая после приема внутрь позволяет коже тела излучать уникальный аромат. Запах выводится кожей в виде капель, которые излучают аромат, определяемый ферментами, которые метаболизируют жир в организме человека.В этом случае казалось бы, что после приема капсулы невозможно изменить доставляемый запах. Однако эта новая технология основана на химических, а не на электромеханических механизмах.

Несколько лет назад Yamada et al. Разработали другое интересное переносное / носимое обонятельное устройство. (2006). Цель авторов состояла в том, чтобы позволить человеку определить расположение источника запаха в виртуальной среде, изменив его силу. Их устройство включает в себя: (1) блок представления запаха, который носит пользователь; (2) рюкзак, содержащий блок генератора запаха, который используется для регулирования силы эссенции в соответствии с положением носителя, (3) шейный ободок, соединенный трубкой с блоком генератора запаха, который передает эссенцию в нос пользователя. , (4) небольшая сумка, прикрепленная к поясу, содержащая систему для определения положения носителя с помощью считывателя меток, (5) датчик обнаружения дыхания, чтобы гарантировать, что запахи передаются пользователю во время фазы вдоха.Все носимые компоненты уменьшены в размерах, чтобы не беспокоить и не беспокоить пользователя. В частности, блок представления запаха передает запахи в нос с помощью струйной головки пьезоэлектрического типа. Компонент пьезоэлемента прикладывает импульс давления к трубочке, заполненной пахучей жидкостью, которая непосредственно достигает носа в виде капель. Время отклика устройства струйной головки составляет 300 мкс. Кроме того, носимое устройство контролируется блоком контроля запаха, состоящим из микрокомпьютера, который управляет воздушным насосом, и портативного компьютера, который вычисляет силу представления запаха в соответствии с данными, отправляемыми системой определения местоположения пользователя.Помимо очень высокого технологического уровня и миниатюризации его компонентов, это обонятельное устройство позволяет передавать только ограниченную серию запахов и при этом создает некоторый беспорядок для пользователя.

Как недавно указали ряд авторов (Obrist et al., 2016; Spence et al., 2017), для получения хороших результатов в хемосенсорной оцифровке необходимо учитывать как технические, так и психологические ограничения обонятельный дисплей. Более того, эффективность этих устройств должна зависеть от сходства реакций человека на стимулы, вызванные устройством, относительно тех, которые возникают при естественном выделении запахов (например,g., см. Синтезатор запаха лаборатории MOFAD Музея еды и напитков; Беренштейн, 2015). Это может означать, что новые обонятельные устройства необходимо будет протестировать также с использованием перцептивных и нейробиологических экспериментов и парадигм.

Обонятельная кроссмодальная интеграция

В последние десятилетия психологические и нейробиологические исследования показали, что различные характеристики продукта, такие как цвет, форма, запах, вкус, тактильные ощущения, звук и т. Д., Редко обрабатываются нашей нервной системой изолированно.Между ними происходят некоторые взаимодействия, и окончательное восприятие человека — это гораздо больше, чем простая сумма этих характеристик (см. Spence, 2011, 2017). Это соображение также относится к оценке пищевых продуктов. В этом контексте восприятие вкуса следует рассматривать как мультисенсорный опыт, а не как унисенсорный опыт (например, Spence et al., 2013). Фактически, психологические и нейробиологические исследования показали, что визуальные, слуховые, обонятельные и тактильные аспекты еды (см. Недавний обзор Spence and Piqueras-Fiszman, 2014) могут влиять на наше вкусовое восприятие.Например, Michel et al. (2014) сообщили, что участники эксперимента давали более высокие оценки вкуса, когда их просили попробовать салатное блюдо, визуально оформленное художественным способом (подобно краске Кандинского), чем когда то же блюдо было представлено без какой-либо художественной аранжировки. Что касается напитков, Zampini и Spence (2005) сообщили, что на восприятие участниками интенсивности газирования газированной минеральной воды влияет изменение частоты слуховой обратной связи, исходящей от жидкости непосредственно перед употреблением.В частности, усиление более высоких частот, излучаемых напитком при подаче, приводит к тому, что участники сообщают о более высокой интенсивности карбонизации во время дегустации воды.

Интересно, что несколько исследований также продемонстрировали, что на восприятие пищи влияют не только различные сенсорные качества самой пищи, но также и контекст, в котором она представлена. Например, цвет контейнера может повлиять на вкус еды и напитков, представленных в нем (например,г., Зампини и Спенс, 2005; Кришна и Моррин, 2008 г .; Пикерас-Фисман и др., 2012; Спенс и Ван, 2015; Биггс и др., 2016). В частности, Risso et al. (2015) недавно сообщили, что люди воспринимают минеральную воду как более газированную в красной или синей пластиковой чашке, чем в белой. Точно так же Стюарт и Госс (2013) показали, что различные комбинации цветов и форм на тарелке могут значительно изменить сладость, интенсивность вкуса, качество и восприятие десерта, подаваемого в них (см. Также Bruno et al., 2013). Казалось бы, даже вес контейнера влияет на восприятие представленного в нем напитка, при этом более тяжелые чашки заставляют участника воспринимать минеральную воду менее приятно, чем когда она подается в более легких чашках (Maggioni et al., 2015).

Что касается межмодального взаимодействия между запахами и пищей, было продемонстрировано, что запах может также вызывать вкусовую реакцию в безвкусном растворе, помимо ожидаемой обонятельной реакции (Burdach et al., 1984). В серии новаторских экспериментов было замечено, что запах клубники усиливает сладость взбитых сливок с сахарозой, в то время как запах арахисового масла не усиливает такое восприятие.Кроме того, запах клубники не усиливал соленость хлорида натрия. Интересно, что было также показано, что красный цвет, в отличие от запаха клубники, не влияет на восприятие сладости (Франк и Бирам, 1988; Франк и др., 1989). Также было продемонстрировано, что «запах скошенной травы», определяемый как «запах зелени», усиливает восприятие горечи (Caporale et al., 2004). Аналогичным образом было показано, что аромат сардины увеличивает интенсивность соли в безвкусных растворах или в растворах с низким содержанием соли (Nasri et al., 2012). То есть в естественных условиях предъявления стимулов определенные запахи могут влиять на восприятие еды и напитков. Тогда эффективный ольфактометр должен приводить к аналогичным интерактивным эффектам.

Обоняние, безусловно, является одной из наиболее важных сенсорных систем, используемых людьми для оценки вкусовых стимулов. Фактически, было показано, что наше вкусовое восприятие ухудшается, когда обоняние недоступно (например, Murphy and Cain, 1980). Согласно этим наблюдениям, если цель состоит в том, чтобы изменить восприятие пищи людьми также в экологически обоснованных условиях предъявления стимулов, обонятельные стимулы должны подаваться эффективно и строго контролируемым образом.В частности, малогабаритные переносные обонятельные интерфейсы позволят нам своевременно представлять конкретные запахи, которые могут влиять на восприятие пищи и выбор людьми.

Дисплей ароматов с множеством запахов (MFOD)

В этой статье новый многофункциональный обонятельный дисплей (MFOD), легкий, маленький и способный выделять несколько ароматов, был использован для представления запаховых стимулов в двух поведенческих экспериментах. MFOD — это диспенсер с несколькими запахами, состоящий из небольших корпусов, которые выделяют до восьми ароматов точно контролируемым образом.

MFOD основан на методе SFR (Solid Fragrance Release) для создания и выпуска ароматизаторов. SFR состоит из доставки ароматов посредством модуляции воздушного потока, ударяющего по таблетке с твердым ароматом. Этот метод отличается от метода, принятого в тех устройствах, где доставляются жидкие или парообразные ароматизаторы (которые, в свою очередь, более «агрессивны» и проникают в окружающую среду). Кроме того, использование твердых частиц, доставляемых воздушным потоком, позволяет более точно контролировать поток.

Тот же принцип можно использовать для реализации конфигурации носимого устройства и конфигурации рабочего стола (Covarrubias et al., 2016). В этом конкретном исследовании использовалась настольная версия MFOD (см. Рисунок 1). Он состоит из приводимого в действие дозатора, способного хранить до восьми ароматов и контролировать время, интенсивность и продолжительность выделения аромата. MFOD (см. Рисунок 1) включает центробежный вентилятор (1), который обеспечивает и регулирует воздушный поток, серводвигатель (2), цилиндрический репозиторий (3) и восемь небольших пробирок с компактными порошковыми ароматизаторами (4).Цилиндрический репозиторий с сервоприводом управляется с помощью платы Arduino (arduino.cc), которая подключена к инструменту E-Prime (E-Prime). E-Prime — это программная среда, используемая для разработки, реализации, сбора данных и анализа компьютерных поведенческих экспериментов. В этой работе он использовался для выбора и доставки ароматов. Наконец, труба (5) выпускает выбранный запах в ноздри пользователя.

Рисунок 1 . Обонятельный дисплей с множеством ароматов.

MFOD выполняет три основные функции.

1. Генерация воздушного потока — вентилятор с питанием от постоянного тока 12 В создает воздушный поток, который направляется к хранилищу ароматов.

2. Выбор запаха — Маленькие тюбики из ПВХ содержат компактные порошки ароматизаторов. Каждая пробирка содержит определенный ароматизатор, кроме одного, оставленного пустым и используемого для очистки. Трубки соединены с вращающимся цилиндром под углом 30 ° (рис. 1). Серводвигатель, производимый Hitec RCD USA, используется для вращения цилиндра в желаемое положение и выбора конкретного запаха для доставки.

3. Распространение запаха — воздушный поток, создаваемый вентилятором, проходит через выбранную трубку в хранилище ароматизаторов, а поток воздуха с запахом, создаваемый процессом эрозии, проходит через гибкую пластиковую трубку (длиной 600 мм и внутренним диаметром 10 мм) и доставляется близко к носу пользователя (примерно в 3 см от трубки).

Интенсивность аромата можно регулировать, изменяя воздушный поток, создаваемый центробежным вентилятором. Задержка от генерации до восприятия выбранного запаха <0.5 с. Этот временной интервал был рассчитан на основе серии предварительных испытаний, выполненных путем установки двух характеристик устройства, то есть скорости вентилятора и скорости серводвигателя.

С помощью небольшого анемометра, который представляет собой устройство для измерения скорости воздуха с помощью вентилятора, были проведены некоторые измерения в нескольких точках прототипа при изменении входного напряжения вентилятора постоянного тока от 5 до 20 В, как показано на рисунках 2. , 3.

Рисунок 2 . Обонятельный дисплей с реперными точками для гидродинамических испытаний: P1, на выходе из вентилятора постоянного тока; P2, на выходе из селектора; и P3, на выходе из напорного патрубка длиной 600 мм.

Рисунок 3 . Измерения проводились на P3 с трубкой длиной 600 мм и диаметром 10 мм.

Был проведен еще один тест для измерения времени, которое серводвигатель вращает цилиндр на определенные углы. В частности, поворот на 60 ° выполняется за 0,16 ~ 0,13 с. Конфигурация с напряжением 12 В была выбрана для создания ощущения синхронности между доставкой аромата и предъявлением стимулов.

Устройство, использованное в этом исследовании, расширяет функциональные возможности предыдущих устройств и снижает их ограничения (т.е. техническая сложность, сложность использования и размер). В частности, устройство можно использовать для доставки до восьми ароматов. Обратите внимание, однако, что его нынешняя конструкция позволяет легко доставить до двадцати запахов. Более того, ольфактометр был разработан таким образом, чтобы его можно было легко подключить к программному обеспечению для поведенческих исследований EPrime 2.0. Таким образом, устройство может быть интегрировано в сложные психологические и нейрокогнитивные исследования, где требуется высокий уровень контроля времени, рандомизации условий и времени реакции участников.Кроме того, с помощью EPrime 2 ольфактометр можно подключить к другим научным устройствам (например, глазным трекерам, регистраторам реакции проводимости кожи и т. Д.).

Устройство может использоваться в большом количестве прикладных контекстов. Фактически, прототип, использованный в настоящем исследовании, был разработан для адаптации как в экспериментальных контекстах, так и в менее контролируемых и более экологических контекстах. Например, его можно использовать для доставки запахов в среду виртуальной реальности, где это поможет усилить ощущение присутствия (Bordegoni and Carulli, 2016; Carulli et al., 2016). Устройство также можно использовать для улучшения эффекта экспозиционной терапии у пациентов с посттравматическими стрессовыми расстройствами (см. Подробный обзор Aiken and Berry, 2015 по этой теме), чтобы облегчить эффект боли при ряде клинических состояний (Marchand and Arsenault , 2002) или для оповещения водителей (Ho and Spence, 2017). Учитывая большое количество запахов, которые могут быть представлены с помощью этого нового устройства, еще одним дополнительным применением нашей системы является предоставление действующей альтернативы наборов запахов (вводимых вручную), которые используются в настоящее время для тестирования обонятельной способности у различных групп населения. участников (e.g., см. маленькие флакончики набора для обучения сомелье «Le Nez du vin ^®, Sniffin» Sticks, University Pennsylvania Smell Identification Test).

В этой статье авторы использовали обонятельный дисплей, чтобы определить, влияет ли сенсорное восприятие, создаваемое устройством, на оценку людьми некоторых характеристик еды и напитков (так же, как это происходит с запахами, естественно присутствующими в окружающей среде). В частности, в представленных здесь экспериментах обонятельное устройство использовалось для изменения восприятия людьми четырех различных качеств пищи (эксперимент 1; приятность, сладость, соленость и горечь) и напитков (эксперимент 2; приятность, сладость, соленость и т. Д.). горечи и интенсивности карбонизации).

Основная цель настоящего исследования состояла в том, чтобы изучить, можно ли использовать устройство для доставки запахов в условиях предъявления мультисенсорных стимулов и для создания перцептивных мультисенсорных взаимодействий между одновременно предъявляемыми стимулами (пища и запахи). Важно подчеркнуть, что в настоящем экспериментальном дизайне кросс-модальное взаимодействие между продуктами питания, напитками и запахами было проверено с использованием только двух запахов (несмотря на возможность введения до восьми запахов).Добавление большего количества комбинаций запаха и пищи могло негативно повлиять на оценки участников из-за множественных интерактивных эффектов, которые, вероятно, происходили во время презентации большого количества продуктов и запахов за меньшее время.

Эксперимент 1

Цель эксперимента — проверить влияние на восприятие пищи ортоназального представления запахов, вводимых с помощью нового малогабаритного обонятельного устройства. В частности, эксперимент 1 направлен на проверку того, могут ли ощущения, создаваемые запахами, передаваемыми через такое устройство, влиять на восприятие людьми двух разных типов пищи по ряду гедонистических и перцептивных параметров (таких как приятность, свежесть, сладость, соленость и т. Д.). горечь).

Материалы и методы

Участники

В эксперименте приняли участие 22 участника со средним возрастом 24,5 года ( SD, = 6,84, 12 женщин). Перед участием все участники дали письменное информированное согласие. Описанные здесь эксперименты были выполнены в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации 2008 г., и одобрены местным этическим комитетом. Продолжительность эксперимента составляла примерно 20–30 мин.Люди, которые утверждали, что страдают какой-либо постоянной или временной дисфункцией обоняния или вкуса, были исключены из исследования.

Стимулы

Были использованы два разных типа пищи: соленые крекеры (Carrefour) и лимонные леденцы (Perugina). Стимулы были выбраны так, чтобы иметь противоположные вкусовые характеристики (соленый и сладкий), без изменения их органолептических свойств во время эксперимента (например, свежие продукты). Обычная белая пластиковая посуда (производства Bibo Italy S.П.А. для Carrefour) использовались для подачи еды. Вводимые запахи и 2 были шоколадом и смесью цитрусовых (Oikos Fragrances ^®). Выбор запаха был сфокусирован на обнаружении двух совершенно разных и легко поддающихся классификации запахов. Очень важной характеристикой используемых ароматизаторов является то, что они состоят из душистой пудры. Это важное нововведение, принятое в нашем устройстве, не требует разбавления ароматизаторов, что значительно упрощает доставку запахов при экспериментальных процедурах.

Процедуры

Перед началом эксперимента был проведен короткий предварительный тест, чтобы оценить способность людей воспринимать запахи с помощью экспериментального устройства. Исследование проводилось в экспериментальной кабине, где участники удобно сидели на стуле перед столом. Участники были проинструктированы брать и есть пищу, представленную на столе, по сигналу экспериментатора, в то же время они чувствовали запах или чистый воздух, подаваемый в обе ноздри в течение примерно 15 секунд.Запах подавался через небольшую трубку, подсоединенную к ольфактометру и прикрепленную к носу участников, прямо между их ноздрями (примерно на расстоянии 3 см). Метод высвобождения молекул одоранта, основанный на SFR-Solid Fragrance Release, гарантировал, что поток молекул одоранта эффективно достигнет ноздрей участника. Этот метод, по сравнению с улетучиванием жидких соединений, более эффективен в предотвращении рассеивания части молекул запаха в окружающей среде.Учитывая, что процесс, который приводит к обонятельному восприятию динамики воздушных потоков и позволяет периферическую обработку сигнала, является чрезвычайно сложным и деликатным, экспериментатор избегал вставлять трубку непосредственно в ноздри участника. Фактически, введение трубки в ноздри участников могло помешать эффективному восприятию представленного запаха. Как следствие этого способа презентации, некоторые молекулы одоранта, вводимые через MFOD в нашем эксперименте, вероятно, достигли рта людей, а также ноздрей и, таким образом, также будут обработаны ретроназальным путем.Однако следует учитывать, что это естественное состояние, при котором человек воспринимает ортоназальную обонятельную стимуляцию в повседневных ситуациях.

Способ введения и время действия стимулов в эксперименте 1 были определены с помощью некоторых предварительных тестов. Эта процедура гарантировала, что все участники начали чувствовать запах, прежде чем взять еду и поднести ее ко рту. Такая мера предосторожности была введена, чтобы быть уверенным, что люди жевали и глотали пищу, чувствуя запах.Устройство находилось в коробке, которая была скрыта от глаз участников.

Участники были проинформированы, что после дегустации пищи они должны были оценить ее по четырем параметрам (приятность, сладость, соленость и горечь) с помощью визуально-аналоговой шкалы (ВАШ) длиной 150 мм, на которой было указано «совсем нет». »И« очень много ». VAS был представлен в центре экрана компьютера диагональю 17 дюймов. Участники использовали мышь, чтобы выбрать точку на шкале, которая лучше всего отражала их оценку.Каждую пищу представляли трижды для каждого обонятельного состояния, в общей сложности 18 (2 пищи × 3 запаха × 3 повторения) образцов пищи, которые должны были быть оценены каждым участником. Представление еды и запахов было полностью рандомизировано.

Результаты

Средние суждения участников по ВАШ были представлены в серии повторных измерений ANOVA для гедонического измерения приятности, а также для измерений сладости, солености и горечи (принадлежащих к так называемым «основным вкусам» сеть ароматов; см. Spence et al., 2014; Spence, 2016) с внутренними факторами, такими как запах (шоколад против цитрусовых), повторение (оценка 1, оценка 2, оценка 3) и еда (леденец против крекера).

Что касается измерения «Приятность», анализ выявил существенное влияние еды [ F _{(1, 21)} = 7,26; p = 0,014; d = 0,26]. Коэффициент повторения [ F _{(2, 42)} = 0,70; p = 0,50] и запах [ F _{(2, 42)} = 0.35; p = 0,70], а также взаимодействие между повторением и запахом [ F _{(4, 84)} = 0,22; p = 0,93], повторение и еда [ F _{(2, 42)} = 0,07; p = 0,94], и запах и еда [ F _{(2, 42)} = 0,76; p = 0,47], и взаимодействие между повторением, запахом и пищей [ F _{(4, 84)} = 2,10; p = 0,089] не выявили значимого эффекта. Апостериорный тест (с поправкой Ньюмана – Кеулса) по основному эффекту еды показал, что участники воспринимали крекеры как более приятные, чем конфеты ( p = 0.01).

Анализ данных по параметру «Сладость» показал существенное влияние запаха [ F _{(2, 42)} = 5,27; p = 0,01; d = 0,20] и Food [ F _(1,21) = 163,28; p <0,0001; d = 0,87], взаимодействие между повторением и запахом [ F _{(4, 84)} = 3,10; p = 0,02; d = 0,13] размер эффекта и повторение и еда [ F _{(2, 42)} = 4.27; p = 0,21; d = 0,17]. Основной эффект повторения [ F _{(2, 42)} = 0,58; p = 0,56], а также взаимодействие между запахом и пищей [ F _{(2, 42)} = 0,93; p = 0,40] и «Повторение, запах и еда» [ F _{(4, 84)} = 0,23; p = 0,92] не выявили значимого эффекта. Апостериорный тест Newman-Keuls по параметру запаха показал, что участники воспринимали оба продукта как более сладкие, когда пробовали их вместе с запахом шоколада, по сравнению с запахом цитрусовых ( p = 0.21) и воздуха ( p = 0,01; рисунок 4). Апостериорный тест Newman-Keuls на размер еды показал, что участники, как и ожидалось, оценивали конфеты как более сладкие, чем крекеры ( p = 0,0001).

Рисунок 4 . Средние суждения участников о сладости обоих продуктов на вкус независимо от последовательности оценки в зависимости от различных условий запаха. Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки средних значений. Звездочки представляют значимые различия Ньюмана-Кеулса при * p <0.01.

Апостериорный тест Newman-Keuls по взаимодействию между повторением и запахом показал, что люди воспринимали оба продукта как более сладкие, когда пробовали их вместе с запахом шоколада по сравнению с воздухом ( p = 0,001) и запахом цитрусовых ( p ). = 0,05) во время третьей оценки, но не во время предыдущих двух (рис. 5). Сравнение первой и второй оценок не показало значимого эффекта. Тест Newman-Keuls post-hoc по взаимодействию между повторением и едой показал, что участники воспринимали конфеты как более сладкие во время третьей оценки по сравнению с первой оценкой ( p = 0.2). Других значимых отличий не обнаружено.

Рисунок 5 . Среднее суждение участников о сладости обоих продуктов на вкус в зависимости от различных условий запаха и последовательности оценки. Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки средних значений. Звездочки представляют значимые различия Ньюмана-Кеулса при * p <0,01 и ** p <0,001.

Что касается измерения солености, анализ выявил существенное влияние параметра «Еда» [ F _{(1, 21)} = 237.37; p <0,0001; d = 0,92]. Эффект повторения [ F _{(2, 42)} = 3,13; p = 0,13], запах [ F _{(2, 42)} = 0,92; p = 0,41], а также взаимодействие между повторением и запахом [ F _{(4, 84)} = 0,16; p = 0,96], повторение и еда [ F _{(2, 42)} = 1,83; p = 0,17], запах и еда [ F _{(2, 42)} = 0.37; p = 0,69] и «Повторение, запах и еда» [ F _{(4, 84)} = 0,13; p = 0,97] не показали какого-либо значительного эффекта. Апостериорный тест Newman-Keuls по параметру «Еда» показал, как и ожидалось, что крекеры были оценены как более соленые, чем конфеты ( p <0,0001).

Анализ данных по параметру горечи выявил значительный главный эффект от еды [ F _{(1, 21)} = 4,84; р = 0.04; d = 0,19]. Размер повторения [ F _{(2, 42)} = 1,44; p = 0,25], запах [ F _{(2, 42)} = 0,60; p = 0,55], а также взаимодействие между повторением и запахом [ F _{(4, 84)} = 0,39; p = 0,82], повторение и еда [ F _{(2, 42)} = 1,85; p = 0,83], запах и еда [ F _{(2, 42)} = 1,33; р = 0.27] и «Повторение, запах и еда» [ F _{(4, 84)} = 0,54; p = 0,70] не показали значительного эффекта. Апостериорный тест Newman-Keuls на размер еды продемонстрировал, как и ожидалось, крекеры были более горькими, чем конфеты ( p <0,04).

Эксперимент 2

Таким образом, эксперимент 1 показал, что участники воспринимали обе пищевые продукты (крекеры и конфеты) как более сладкие, когда они были представлены вместе с запахом шоколада, по сравнению с запахами воздуха или цитрусовых.Основываясь на этом результате, мы приступили ко второму эксперименту, чтобы расширить наше исследование на восприятие вкуса жидкости.

Целью эксперимента 2 было проверить, могут ли ощущения, создаваемые запахами, доставляемыми через наше обонятельное устройство, влиять на восприятие людьми трех различных типов напитков по ряду гедонистических и перцептивных параметров (таких как приятность, свежесть, сладость и т. Д.). соленость, горечь и интенсивность карбонизации).

Материалы и методы

Участники

Двадцать семь участников, средний возраст 24 года.В эксперименте участвовала 19 лет ( SD = 3,53, 21 женщина). Все участники дали информированное письменное согласие перед своим участием. Описанный здесь эксперимент был проведен в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации 2008 года и одобренными местным этическим комитетом. Эксперимент длился примерно 20–30 мин. Люди, которые утверждали, что страдают от какой-либо постоянной или временной обонятельной или вкусовой дисфункции, были исключены из эксперимента.

Стимулы

Использовались три различных типа напитков: газированная минеральная вода, тоник и Sprite ^®. Для подачи жидкостей использовались обычные прозрачные пластиковые стаканчики. Напитки были выбраны на основе того же обоснования эксперимента 1 с дополнительной характеристикой, чтобы все три были прозрачными (чтобы избежать цветового эффекта на восприятие вкуса). Два вводимых запаха были такими же, как в эксперименте 1 (шоколад и смесь цитрусовых, производимые Oikos Fragrances ^®).

Процедуры

Перед началом эксперимента был проведен короткий предварительный тест для оценки способности людей воспринимать запахи с помощью экспериментального устройства. Исследование проводилось в экспериментальной кабине. Участники удобно устроились на стуле перед столом. Участникам было предложено взять пластиковый стаканчик и попробовать подаваемый в нем напиток по сигналу экспериментатора, в то же время они почувствовали запах или чистый воздух, подаваемый в обе ноздри в течение примерно 6 секунд.Время эксперимента 2 отличалось от времени, принятого в эксперименте 1 (<9 с), учитывая, что действие глотка напитка происходит очень быстро по сравнению с актом вкуса твердой пищи. Следовательно, если бы экспериментатор попросил участников подержать жидкость во рту в течение времени, превышающего нормальный акт дегустации напитка, результаты могли быть искажены. В частности, после ряда предварительных тестов участникам было дано время 6 секунд, чтобы держать жидкость во рту.Более длинные интервалы действительно считались чрезмерными (и приводили к скуке) для участников. Процедура доставки запаха была полностью идентична процедуре Эксперимента 1, также как и тот факт, что ольфактометр не был виден участникам. Участники также были проинформированы о том, что после дегустации жидкости они должны были оценить ее по пяти параметрам (приятность, сладость, соленость, горечь и интенсивность карбонизации) с помощью визуально-аналоговой шкалы (ВАШ) длиной 150 мм, отмеченной словами «не на всех »и« очень понравилось.«VAS был представлен в центре 17-дюймового экрана ПК. Участники использовали мышь, чтобы выбрать точку на шкале, которая лучше всего отражала их оценку. Каждую жидкость представляли трижды для каждого обонятельного состояния, в общей сложности 27 (3 напитка × 3 запаха × 3 повтора) образцов жидкости, которые должны были быть оценены каждым участником. Представление напитков и запахов было полностью случайным.

Результаты

Средние суждения участников по ВАШ были представлены в серии повторных измерений ANOVA с внутренними факторами запаха (шоколад vs.цитрусовые), Повторение (оценка 1, оценка 2, оценка 3) и напиток (газированная вода, тонизирующая вода, Sprite ^®) для гедонического измерения приятного ощущения, а также для параметров сладости, солености, горечи и интенсивности карбонизации. . Результаты анализа по параметру приятности выявили значительный эффект напитка [ F _{(2, 52)} = 16,06; p <0,0001; d = 0,38] и повторение [ F _{(2, 52)} = 6.16; p = 0,00; d = 0,19]. Основной эффект Odor [ F _{(2, 52)} = 0,32; p = 0,73], а также взаимодействие между запахом и напитком [ F _{(4, 104)} = 0,91, p = 0,46] взаимодействие между запахом и повторением [ F _{(4, 104)} = 0,65; p = 0,63], взаимодействие между напитком и повторением [ F _{(4, 104)} = 0,58, p = 0.68], а взаимодействие между повторением, запахом и напитком [ F _{(8, 208)} = 1,58, p = 0,13] не оказалось значимым. То есть представленные запахи не влияли на восприятие участниками приятности. Скорректированный Newman-Keuls апостериорный тест по основному эффекту напитка показал, что участники оценили Sprite ^® как более приятный по сравнению с Tonic Water ( p <0,000) и газированной минеральной водой ( p < 0.000). Апостериорный тест Ньюмана – Кеулса по основному эффекту повторения показал, что люди, независимо от запаха, находили все напитки более приятными во время первой оценки по сравнению со второй оценкой.

Анализ измерения сладости выявил значительный главный эффект запаха [ F _{(2, 52)} = 3,99; P = 0,24; d = 0,13], напиток [ F _{(2, 52)} = 51,82; р <0.000; d = 0,67] и повторение [ F _{(2, 52)} = 6,27; p <0,01; d = 0,19]. Апостериорный тест (Newman – Keuls) по основному эффекту запаха показал, что участники обнаружили, что все напитки были более сладкими, если попробовать их одновременно с запахом шоколада, чем когда попробовали вместе с запахом цитрусовых ( p = 0,03; Рисунок 6). Апостериорный тест Newman-Keuls по основному эффекту напитка показал, как и ожидалось, что люди воспринимают Sprite ^® как более сладкий по сравнению с Tonic Water ( p <0.000) и газированной воды ( p <0,000). Апостериорный тест Ньюмана – Кеулса на главный эффект повторения показал, что участники сочли все напитки более сладкими во время первой оценки по сравнению со второй ( p = 0,00) и третьей ( p = 0,01) оценка.

Рисунок 6 . Средние суждения участников о сладости всех напитков, которые попробовали, независимо от последовательности оценки, в зависимости от различных условий запаха и.Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки средних значений. Звездочки представляют значимые различия Ньюмана-Кеулса при * p <0,01.

Результаты анализа солености показали значительный основной эффект напитка [ F _{(2, 52)} = 6,34; p = 0,00; d = 0,20] и повторения [ F _{(2, 52)} = 3,11; p = 0,05; d = 0,11]. Основное влияние запаха [ F _{(2, 52)} = 2.37; p = 0,10], взаимодействие между запахом и напитком [ F _{(4, 104)} = 1,42; p = 0,23], взаимодействие между запахом и повторением [ F _{(4, 104)} = 0,77; p = 0,54], взаимодействие между напитком и повторением [ F _{(4, 104)} = 0,21; p = 0,93] и взаимодействие между запахом, напитком и повторением [ F _{(8, 208)} = 1,92; р = 0.25] не оказали значимого эффекта. Апостериорный тест (Newman – Keuls) по основному эффекту напитка показал, что, как и ожидалось, люди воспринимали Sprite ^® как менее соленый, чем Tonic Water ( p = 0,01) и газированная вода ( p ). = 0,01). Апостериорный тест (Newman – Keuls) на основной эффект повторения показал, что все напитки воспринимались как более соленые во время первой оценки по сравнению с третьей оценкой ( p = 0.04).

Анализ, проведенный по параметру «Горечь», выявил значительный главный эффект напитка [ F _{(2, 52)} = 38,60; p <0,0001; d = 0,60]. Размер запаха [ F _{(2, 52)} = 0,82; p = 0,44]. Повторение [ F _{(2, 52)} = 1,25; p = 0,30], а также взаимодействие между запахом и напитком [ F _{(4, 104)} = 0,86; р = 0.49], запах и повторение [ F _{(4, 104)} = 0,50; p = 0,74], Напиток и повторение [ F _{(4, 104)} = 1,02; p. 0,40] и взаимодействие между запахом, напитком и повторением [ F _{(8, 208)} = 1,37; p = 0,21] не показали какого-либо значительного эффекта. Post-hoc тест Newman-Keuls по основному эффекту напитка показал, что, как и ожидалось, участники воспринимали Tonic Water как более горький, чем газированная вода ( p <0.001) и Sprite ^® ( p <0,001).

Результаты измерения интенсивности карбонизации выявили значительный главный эффект напитка [ F _{(2, 52)} = 8,30; p = 0,00; d = 0,24]. Основной эффект Odor [ F _{(2, 52)} = 0,27; p = 0,77], повтор [ F _{(2, 52)} = 0,74; p = 0,48], а также взаимодействие между запахом и напитком [ F _{(4, 104)} = 0.83; p = 0,51], запах и повторение [ F _{(4, 104)} = 0,46; p = 0,71], Напиток и повторение [ F _{(4, 104)} = 0,41; p = 0,80 и взаимодействие между запахом, напитком и повторением [ F _{(8, 208)} = 0,83; p = 0,57] не выявили значимого эффекта. Post-hoc тест Newman-Keuls по основному эффекту напитка показал, что люди воспринимают газированную воду как менее газированную, чем тоник ( p = 0.16) и Sprite ^® ( p = 0,001).

Обсуждение

Результаты настоящего исследования показывают, что запахи, вводимые с помощью нашего обонятельного устройства, могут изменить восприятие пищи людьми, как это происходит в естественной мультисенсорной среде. Более того, настоящее исследование также предполагает, что устройство, используемое для доставки эссенций, легко управляемо в лабораторных условиях. Фактически, возможность соединить ольфактометр с программным обеспечением для исследования поведения EPrime 2 и взаимодействовать с другими подключенными к нему устройствами, позволяет проводить сложные эксперименты в области психологии и когнитивной нейробиологии.С помощью такого устройства мы смогли продемонстрировать мультисенсорные взаимодействия при восприятии пищи, которые аналогичны тем, которые происходят без посредничества устройства HCI (например, когда запах, воспринимаемый ортоназально, влияет на вкус пищи во рту; Borowsky, 1987 ).

В частности, результаты эксперимента 1 показали, что участники воспринимали обе пищевые продукты (крекеры и конфеты) как самые сладкие, когда они представлены вместе с запахом шоколада, по сравнению с тем, когда они представлены с запахом воздуха или цитрусовых.В эксперименте 2 участники воспринимали все напитки (газированная вода, тонизирующая вода и спрайт) как самые сладкие, когда они подавались вместе с запахом шоколада, по сравнению с напитками с запахом цитрусовых, независимо от последовательности оценки. То есть обонятельные стимулы, доставляемые с помощью нового обонятельного дисплея, оказались эффективными в модулировании оценки людьми еды и напитков.

Результаты экспериментов впервые продемонстрировали, что ортоназальная интеграция запаха с помощью нашего устройства может повлиять на оценку вкуса пищи людьми без добавления каких-либо дополнительных ингредиентов в пищу.Интересно, что это необычный результат, касающийся ряда утверждений относительно ортоназальной кроссмодальной интеграции между едой и запахами. Фактически, ранее предполагалось, что, хотя ретроназальная интеграция (например, когда одорант, содержащийся в молекулах пищи, достигает задней части носа во время еды или питья), должна модулировать восприятие пищевого аромата (то есть сладость или соленость), ортоназальная интеграция ( например, когда запах ощущается непосредственно через ноздри) должен только модулировать гедонический аспект (т.е.е., приятность) оценки еды (подробный обзор см. в Spence, 2016). Тем не менее, стоит отметить, что, несмотря на то, что во время экспериментов обонятельная стимуляция была ортоназальной, некоторые химические молекулы могли каким-то образом достичь ротовой полости и могли быть обработаны также ретроназальным путем. Такая возможность поднимает вопрос о том, как получить чистую меру ортоназальной интеграции запахов и пищевых продуктов в экспериментальных условиях. Дальнейшие исследования должны быть направлены на то, чтобы пролить свет на этот вопрос.

Экспериментальные результаты, представленные здесь, полностью согласуются с результатами Stevenson et al. (2011). Эти авторы продемонстрировали, что оценка интенсивности вкуса сладкого раствора может быть значительно улучшена за счет одновременного ортоназального проявления запаха. Интересно, что результаты Стивенсона и др. Были получены, когда участники пробовали раствор, в то время как мы показали аналогичные результаты как для продуктов питания, так и для напитков. Возможно, что высокая точность компьютеризированного контроля времени введения запахов MFOD (задержка от генерации до восприятия выбранного запаха <0.5 с, при длине напорного патрубка 600 мм) лежит в основе полученного результата (наличие ортоназальной кроссмодальной интеграции). То есть устройство, используемое в этой статье, могло позволить лучше управлять техническими процедурами и точностью доставки стимулов, необходимых для такого рода исследований (хотя наши предыдущие соображения о ретроназальном взаимодействии также могут быть применены здесь; см. Предыдущий абзац) .

Интересно, что наши результаты показали, что люди воспринимали оба продукта как самые сладкие, когда пробовали их вместе с одновременным введением запаха шоколада, по сравнению с запахом воздуха или цитрусовых только во время третьей оценки, а не во время первой или второй.Одна из возможных интерпретаций этого результата состоит в том, что после первых двух дегустационных сессий могло произойти привыкание к пище. То есть сниженная активация вкусовых рецепторов из-за привыкания (Poellinger et al., 2000) могла усилить модулирующий эффект, оказываемый обонятельными стимулами, предъявляемыми с помощью устройства (т.е. чем слабее вкус, тем сильнее производимый эффект. по обонянию). Эту гипотезу, безусловно, следует проверить с помощью дальнейших исследований.

Что касается модуляции восприятия напитка устройством, стоит отметить, что в большинстве предыдущих работ не удалось создать ощущение дегустации «виртуальных напитков» (через Интернет) с помощью электрической и термической стимуляции (Lant и Norman, 2017; Ranasinghe et al., 2017). Одна из причин этих неудач может быть связана с отсутствием одновременной химической стимуляции запахами (с помощью обонятельных устройств). Поскольку запахи представляют собой ключевой компонент вкусового восприятия, было бы интересно попробовать использовать наше устройство также в аналогичных условиях предъявления стимулов (т. Е. Виртуальной дегустации).

Важно отметить, что не было обнаружено никакого модулирующего воздействия на параметры приятности, горечи, солености и интенсивности карбонизации. Что касается этого отрицательного результата, следует учитывать, что более или менее явное восприятие участниками того, что контекст предъявления стимула был искусственно изменен (например,g., запах не исходил от самого напитка), могло бы затруднить интеграцию между обонятельными и вкусовыми качествами напитков (см. Dietrich, 2006). В качестве альтернативы, возможно, что во время эксперимента 2 участникам было труднее достичь временного и пространственного совпадения (Spence, 2011), необходимого для интеграции вкусовой и обонятельной стимуляции. Фактически, также из-за риска удушья люди не могут глотать и нюхать одновременно.Интересно, что в Stevenson et al. (2011) участники держали раствор во рту, нюхая запахи через ноздри, возможно, с конкретной целью достичь этого важного условия сенсорной интеграции. Однако обратите внимание, что эта процедура, вероятно, снижает экологическую обоснованность исследования, учитывая, что это не естественная процедура, применяемая людьми, когда они пьют жидкости.

В эксперименте 2, в отличие от эксперимента 1, не было обнаружено никаких интерактивных эффектов среди повторов и запахов.Этот результат предполагает, что последовательность дегустаций не повлияла на оценки напитков людьми. Этот результат, по-видимому, предполагает, что ортоназальная кросс-модальная интеграция запахов и вкусов на основе оценки людей может как-то отличаться в зависимости от вкусовых ощущений (еда или напитки). Дальнейшие исследования должны быть направлены на лучшее понимание механизмов, лежащих в основе этого различия.

Важно отметить, что небольшой размер и вес устройства, представленного в этой статье (размер высота 40 см, ширина 40 см, длина 50 см и вес <2 кг), делают его легко адаптируемым в лаборатории и даже в более экологических условиях, чем другие обонятельные устройства. системы.Оольфактометры, используемые до сих пор в исследовательских лабораториях, трудны в обращении, чрезвычайно сложны при проведении экспериментов, довольно громоздки и чрезвычайно дороги.

Результаты экспериментов 1 и 2 соответствуют предыдущим научным данным, показывающим, что восприятие людьми еды и напитков может быть изменено мультисенсорным контекстом, в котором представлены стимулы (Zampini and Spence, 2005; Stevenson et al., 2011; Piqueras -Fiszman et al., 2012; Maggioni et al., 2015; Risso et al., 2015). Фактически, несмотря на то, что участники знали, что запах не исходит от самой пищи, на их оценку он все же значительно повлиял. Что касается этого момента, наши результаты являются первыми, демонстрирующими ортоназальное взаимодействие между вкусом и запахом при оценке людьми сладости еды и напитков с использованием обонятельного интерфейса небольшого размера.

Наши результаты также можно интерпретировать с точки зрения эффекта усиления «гало-демпинга», вызванного сладким качеством запахов шоколада.То есть сладость запахов «повлияла» на вкусовые суждения людей. Однако такое оценочное смещение ранее обнаруживалось только при ретроназальном восприятии и в условиях незнания предъявления стимула (Green et al., 2012). Напротив, в настоящем исследовании представление запаха было ортоназальным, и люди прекрасно осознавали природу представления запаха. Наконец, сброс ореолов обычно представляет собой однородный эффект, который включает в себя все характеристики, которые необходимо оценить (Thorndike, 1920). Напротив, наши результаты показали значительную модуляцию только по шкале сладости.

Другая возможная интерпретация эффекта, обнаруженного в наших экспериментах, может быть связана с тем фактом, что участники могли оценить сладость запаха шоколада, а не сладость еды. Однако важно подчеркнуть, что обонятельные стимулы здесь предъявлялись ортоназально. Именно по этой причине люди хорошо понимали, что восприятие вкуса напитков и еды отделено от восприятия запаха. То есть, к сожалению, обонятельные стимулы, доставляемые нашим устройством, были перепутаны с ретроназальным восприятием молекул запаха, содержащихся в оцениваемых стимулах.Тем не менее, все еще возможно, что сладкое качество запаха шоколада было бессознательно передано и интегрировано в восприятие пищи, что повлияло на участников при их оценке. Действительно, для описания запаха люди часто используют словесные выражения, которые обычно используются при восприятии вкуса. Например, пахнет сладко часто используется в отношении запаха ванили (Auvray and Spence, 2007). Возможно, что путаница, вызванная использованием подобной семантической метафоры, лежит в основе эффектов, обнаруженных в настоящем исследовании.Дальнейшие исследования необходимы для дальнейшего прояснения этого момента (см. Gallace et al., 2010, о семантических ассоциациях между словами и едой).

Следует также направить дальнейшие исследования на изучение эффектов доставки обонятельных стимулов с помощью устройств, таких как представленные здесь, на восприятие различных продуктов питания и напитков, также в экологически обоснованных условиях предъявления стимулов (например, в ресторанах). Наконец, необходимо будет провести серию исследований, чтобы изучить эффекты доставки запахов с помощью обонятельных устройств в симуляциях виртуальной реальности.В частности, будет интересно наблюдать, как обонятельная информация способствует нашему ощущению присутствия и какие аспекты стимуляции более важны для улучшения этого восприятия (например, временная зрительно-обонятельная синхронность, пространственное положение и т. Д.).

Здесь важно подчеркнуть, что обонятельные стимулы, доставляемые с помощью MFOD, состояли из прессованных порошков. В отличие от решения, принятого в большинстве продаваемых в настоящее время обонятельных устройств, такая техническая схема позволяет избежать использования жидких одорантов, для которых требуются сложные системы, чтобы сбалансировать их разбавление.

Следует отметить, что устройство, принятое в настоящем исследовании, является прототипом, и что другие устройства (которые позволят передавать до 20 запахов и с более высокой степенью миниатюризации) находятся в стадии разработки. Эти портативные ольфактометры нового поколения, безусловно, позволят использовать большое количество приложений, в том числе связанных с улучшением ощущения присутствия в средах виртуальной реальности. Эти устройства также будут способствовать исследованию перцептивных, эмоциональных и связанных с удержанием (памятью) аспектов обоняния у людей, а также станут частью методов мультисенсорной реабилитации при ряде нейропсихологических расстройств (Атанасова и др., 2008; Баба и др., 2012).

Веб-ссылки

Aroma Shooter, https://aromajoin.com/en/hardware/shooters/aroma-shooter-mini-1

Дизайн ароматов https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-540-79486-8_32.pdf

Платье Aroma Rainbow Sensitive http://www.escent.ai/smartsecondskin

Mist Shine Indiegogo, https://www.indiegogo.com/projects/mist-shine-wearable-smart-scent#/

Swallable Parfum, https://www.lucymcrae.net/swallowable-parfum/

E-Prime, www.pstnet.com/eprime.cfm

Авторские взносы

PR: Дизайн эксперимента, реализация эксперимента, интерфейс ольфактометра с ePrime2, сбор данных, анализ данных, написание рукописи; MC: дизайн олфактометра, реализация олфактометра, интерфейс олфактометра с ePrime2, написание рукописи; МБ: разработка олфактометра, реализация олфактометра, интерфейс олфактометра с ePrime2, написание рукописей, авторский надзор; АГ: Планирование эксперимента, реализация эксперимента, анализ данных, наблюдение за анализом данных, написание рукописи, наблюдение за написанием рукописей.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить учеников факультета психологии Университета Бикокка за экспериментальный сбор данных и студентов Университета Бикокка за их участие в исследовании.

Список литературы

Айкен, М.П., Берри М. Дж. (2015). Посттравматическое стрессовое расстройство: возможности обонятельной терапии и воздействия виртуальной реальности. Вирт. Реальный . 19, 95–109. DOI: 10.1007 / s10055-015-0260-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аль-Айн, С., Фраснелли, Дж. (2017). А. В трансляционной неврологии Конна . Лондон: Academic Press.

Аморес, Дж., И Маес, П. (2017). «Сущность: обонятельные интерфейсы для бессознательного влияния на настроение и когнитивные способности», в материалах Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’17) (New York, NY: ACM).

Google Scholar

Атанасова, Б., Граукс, Дж., Эль-Хаге, В., Хоммет, К., Камю, В., и Белзунг, К. (2008). Обоняние: потенциальный когнитивный маркер психических расстройств. Neurosci. Biobehav. Ред. 32, 1315–1325. DOI: 10.1016 / j.neubiorev.2008.05.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баба Т., Кикучи А., Хираяма К., Нисио Ю., Хосокай Ю. и Канно С. (2012). Тяжелая обонятельная дисфункция — продромальный симптом деменции, связанной с болезнью Паркинсона: трехлетнее продольное исследование. Мозг 135, 161–169. DOI: 10.1093 / brain / awr321

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барфилд, В., и Данас, Э. (1995). Комментарии по использованию обонятельных дисплеев в виртуальных средах. Присутствие 5, 109–121. DOI: 10.1162 / прес.1996.5.1.109

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беренштейн, Н. (2015). Этот синтезатор запахов позволяет нюхать и воспроизводить ароматы, похожие на музыку: заглянуть за кулисы на новой выставке ароматов Музея еды и напитков.Popular Science, 23 октября. Доступно в Интернете по адресу: https // www.popsci.com / inside-запах-синтезатор

Google Scholar

Биггс, Л., Джуравле, Г., и Спенс, К. (2016). Тактильное исследование посуды изменяет воспринимаемую текстуру и вкус еды. Food Qual. Pref. 50, 129–134. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2016.02.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бордегони М., Карулли М. (2016). Оценка промышленных продуктов в инновационной визуально-обонятельной среде. J. Comput. Сообщить. Sci. Англ. 16: 030904. DOI: 10.1115 / 1.4033229

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боровски, М. (1987). Какая лучшая реклама для арахисового шоппа? Menph. Бусин. J . 50.

Бруно, Н., Мартани, М., Корсини, К., и Олеари, К. (2013). Влияние красного цвета на прием пищи не зависит от ахроматического (Майкельсона) контраста и распространяется на растирание крема по коже. Аппетит 71, 307–313. DOI: 10.1016 / j.appet.2013.08.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Burdach, K. J., Kroeze, J. H., and Köster, E. P. (1984). Носовое, ретроназальное и вкусовое восприятие: экспериментальное сравнение. Percept. Психофизика . 36, 205–208.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Капорале Г., Поликастро С. и Монтелеоне Э. (2004). Усиление горечи, вызванное одорантом скошенной травы (цис-3-гексен-1-ол) в модельном оливковом масле. Food Qual. Pref. 15, 219–227. DOI: 10.1016 / S0950-3293 (03) 00061-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карулли, М., Бордегони, М., Куджини, У. (2016). Интеграция моделирования запахов в мультисенсорную среду виртуальной реальности для оценки промышленных продуктов Comput. Помощь Дес. Прил. 13, 320–328. DOI: 10.1080 / 16864360.2015.1114390

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коваррубиас, М., Бордегони, М., Карузо, Г., Куджини, У., Маджони, Э., и Галлас, А. (2016). «Интеграция технологии обонятельного и жестового взаимодействия для приложений виртуальной реальности», в материалах Proceedings of TMCE Conference (Дубровник).

Google Scholar

Франк Р. А. и Бирам Дж. (1988). Взаимодействие вкуса и запаха зависит от вкуса и запаха. Chem. Чувства 13, 445–455.

Google Scholar

Франк, Р. А., Дюшени, К., и Мизе, С. Дж. (1989). Запах клубники, но не красного цвета, усиливает сладость растворов сахарозы. Chem. Чувства 14, 371–377.

Google Scholar

Галлас, А., Бошин, Э., Спенс, К. (2010). О вкусе «Буба» и «Кики»: исследование ассоциаций «слово-еда» у неврологически нормальных участников. Cogn . Neurosci. 2, 34–46. DOI: 10.1080 / 17588928.2010.516820

CrossRef Полный текст

Хо, К., Спенс, К. (2017). Мультисенсорный драйвер: значение для эргономичного дизайна автомобильного интерфейса .Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

Google Scholar

Кришна А. и Моррин М. (2008). Влияет ли прикосновение на вкус? Восприятие передачи тактильных сигналов контейнера с продуктом. J. Consum. Res . 34, 807–818. DOI: 10.1086 / 523286

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маджони М., Риссо П., Оливеро Н. и Галлас А. (2015). Влияние веса емкости на восприятие минеральной воды людьми. Дж. Сенс. Стад . 30, 395–403.DOI: 10.1111 / joss.12166

CrossRef Полный текст

Мишель К., Веласко К., Гатти Э. и Спенс К. (2014). Вкус Кандинского: оценка влияния художественного визуального представления еды на обеденный опыт. Ароматизатор 3: 7. DOI: 10.1186 / 2044-7248-3-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Накаидзуми Ф., Янагида Ю., Нома Х. и Хосака К. (2006). SpotScents: новый метод доставки естественного аромата с использованием нескольких ароматических проекторов. Proceedings-IEEE Virtual Reality, 25–29 марта . Александрия, Вирджиния.

Google Scholar

Накамото Т. (2012). Обонятельные дисплеи человека и интерфейсы: зондирование запаха и представление . Херши, Пенсильвания: Справочник по информационным наукам.

Насри, А., Септиель, К., Бено, Н., Саллес, К., и Томас-Дангуин, Т. (2012). Усиление соленого вкуса за счет взаимодействия запаха, вкуса и вкуса: Влияние интенсивности запаха и природы соленых вкусовых добавок. Food Qual.Pref. 28, 134–140. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2012.07.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Обрист, М., Веласко, К., Ви, К., Ранасинг, Н., Исрар, А., Чеок, А. и др. (2016). Ощущение будущего HCI: пользовательские интерфейсы на ощупь, вкус и запах. Взаимодействия 23, 40–49. DOI: 10.1145 / 2973568

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пикерас-Фисман, Б., Алкайд, Дж., Роура, Э. и Спенс, К. (2012). Тарелка или еда? Оценка влияния цвета (черный или белый) и формы тарелки на восприятие размещенной на ней пищи. Food Qual. Предпочитаю . 24, 205–208. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2011.08.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Poellinger, A., Thomas, R., Lio, P., Lee, A., Makris, N., Rosen, B.R., et al. (2000). Активация и привыкание к обонянию — исследование фМРТ. Нейроизображение 13, 547–560. DOI: 10.1006 / nimg.2000.0713

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ранасингхе, Н., Джайн, П., Карвита, С., и До, Э. Й.-Л. (2017).«Виртуальный лимонад: давайте телепортируем ваш лимонад! TEI 17 »в материалах Труды одиннадцатой Международной конференции по материальному, встроенному и воплощенному взаимодействию Иокогама, Япония, 20–23 марта (2017 г.) (Нью-Йорк, Нью-Йорк: ACM), 183–190.

Google Scholar

Риссо П., Маджони Э., Оливеро Н. и Галлас А. (2015). Влияние цветной чашки на восприятие, ожидание и выбор минеральной воды людьми. Food Qual. Предпочитать. 44, 17–25. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2015.03.010

CrossRef Полный текст

Сандерс, М. С., и Маккормик, Э. Дж. (1993). Человеческий фактор в проектировании и дизайне, 7-е изд. . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Спенс, К. (2016). Пероральное направление: по поводу неправильного распространения запаха изо рта. Food Qual. Pref. 50, 117–128. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2016.02.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спенс, К. (2017). Гастрофизика. Новая наука о еде .Нью-Йорк, Нью-Йорк: Penguin Random House LLC.

Google Scholar

Спенс К., Хобкинсон К., Галлас А. и Пикерас-Фисман Б. (2013). Немного гастрономии. Аромат 2:14. DOI: 10.1186 / 2044-7248-2-14

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спенс, К., Обрист, М., Веласко, К., и Ранасинг, Н. (2017). Оцифровка химических чувств: возможности и; подводные камни. Внутр. J. Human Comput. Stud. 107, 62–74. DOI: 10.1016 / j.ijhcs.2017.06.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спенс К., Пикерас-Фисман Б. (2014). Идеальная еда: мультисенсорная наука о еде и приеме пищи. Оксфорд, Великобритания: John Wiley and Sons, Ltd.

Google Scholar

Спенс К., Смит Б. и Овре М. (2014). «Смешение вкусов с ароматами», в , опубликованном в Perception and Its Modalities , ред. Д. Стоукс, М. Маттен и С. Бриггс (Oxford: Oxford University Press), 2014.

Спенс К. и Ван X. (2015). Восприятие и потребление напитка: влияние тары на восприятие содержимого. Food Qual. Предпочитаю . 39, 131–140. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2014.07.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стивенсон, Р. Дж., Оатен, М. Дж., И Махмут, М. К. (2011). Роль вкуса и оральных соматических ощущений в обонятельной локализации. Q. J. Exp. Психол . 64, 224–240. DOI: 10.1080 / 17470218.2010.491922

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стюарт П. К., Госс Э. (2013). Форма и цвет тарелки взаимодействуют друг с другом, чтобы повлиять на суждения о вкусе и качестве. Аромат 2:27. DOI: 10.1186 / 2044-7248-2-27

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торндайк, Э. Л. (1920). Постоянная ошибка в психологических рейтингах. J. Заявление . DOI: 10.1037 / h0071663 Psychol. 4, 25–29.

CrossRef Полный текст

Ямада Т., Йокоама, С., Таникава, Т., Хирота, К., и Хиросе, М. (2006). «Носимый обонятельный дисплей: использование запаха на открытом воздухе», Труды конференции IEEE Virtual Reality Conference (VR’06) . 25-29 марта г. (Александрия, Вирджиния).

Google Scholar

Зампини М. и Спенс К. (2005). Изменение мультисенсорного восприятия газированного напитка с помощью слуховых сигналов. Food Qual. Pref . 16, 632–641. DOI: 10.1016 / j.foodqual.2004.11.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Методы создания недорогого ольфактометра с компьютерным управлением для экспериментов с временной точностью

Конкретные части обозначаются названиями продуктов производителей, а не более общими терминами, и каждая часть перечисляется со своим конкретным номером позиции.Кроме того, список всех ключевых компонентов и их ориентировочная стоимость можно найти в.

Обратите внимание, что цена, указанная для каждого элемента, является стоимостью на момент покупки (октябрь 2009 г.) и не гарантируется производителем. Кроме того, обратите внимание, что мы не поддерживаем конкретно поставщиков, перечисленных в этой рукописи. Хотя мы остались довольны приобретенными материалами, другие поставщики, без нашего ведома, могут предоставить как более дешевые, так и более качественные продукты; Мы рекомендуем тем, кто заинтересован в воспроизведении конструкции этого ольфактометра, запросить местных дистрибьюторов для сравнения цен.Мы просто предоставляем следующую информацию в качестве услуги читателям, если они захотят воспроизвести нашу работу.

2.1 Конструкция олфактометра

2.1.1 Шкаф

Портативность и удобство хранения были важными требованиями к конструкции ольфактометра. Принимая во внимание эти факторы, мы сконструировали корпус ольфактометра из легких и прочных алюминиевых профилей 80/20 с Т-образными пазами (Rankin Automation, # LUNDSTROM-BHV-3; http://www.rankinautomation.com). Шкаф установлен на больших запираемых колесах с возможностью поворота на 360 °, что обеспечивает удобство транспортировки, а его внешние размеры облегчают хранение (В64см × Ш50см × Г50см).Шкаф состоит из трех отсеков () с полками и боковинами из прозрачного поликарбоната толщиной 5 мм. Поликарбонат был выбран из-за его небольшого веса, прозрачности, совместимости с другими материалами и низкой стоимости.

Шкаф, отделения и основные компоненты олфактометра. Буквы и цифры выделены в тексте.

Отдельные компоненты шкафа будут подробно описаны ниже. Однако в качестве общего обзора: отсек [A] содержит блок подачи воздуха [A1] (не показан на рисунке), блок фильтрации воздуха [A2], а также регулятор давления и главный расходомер [здесь не показаны]; отсек [B] содержит электромагнитные клапаны [B1], резервуары для запаха [B2] и отдельные регуляторы потока [B3]; отсек [C] содержит контроллер клапана [C1], электронные соединения [C2] и соединения для отходящего воздуха [C3].Система управляется стандартным портативным [D] или настольным компьютером с LPT-портом DB-25 (обычно называемым параллельным или принтерным портом).

2.1.2 Трубки и трубные фитинги — общий обзор

Регулярная замена трубок необходима для поддержания любого ольфактометра в оптимальном рабочем состоянии. В этой конструкции только два типа трубок требуют периодической замены. Перед входом в клапаны воздух направляется через полиуретановую трубку с внутренним диаметром 1/8 дюйма, которая была выбрана из-за ее низкой цены, превосходной прочности и совместимости с фитингами с зазубринами и вставными соединениями.Хотя фитинги с зазубринами обычно используются и дешевле, фитинги с защелкой более удобны, особенно для временных соединений. После выхода из резервуаров для запаха воздух ароматизируется, и тогда основным фактором при выборе трубок является ограничение риска загрязнения. Для переноса одорированного воздуха из резервуаров запаха к носу испытуемого мы выбрали трубку из фторполимера с внутренним диаметром 1/16 дюйма (PTFE, PFA, FEP, также продаваемую под торговой маркой Teflon) из-за ее высокой химической стойкости и нереактивности для переноса пахучий воздух из резервуаров для запаха к носу субъекта.Эта более жесткая трубка совместима как с нажимными, так и с компрессионными фитингами. В ольфактометре используются четыре типа трубных фитингов: фитинги с нажимным соединением, быстроразъемные фитинги, компрессионные фитинги и фитинги с зазубринами. Лента из ПТФЭ (Cole-Parmer, № 08752-27) использовалась со всеми резьбовыми соединениями для ограничения утечки, что является основной проблемой для любого ольфактометра.

2.1.3 Подача воздуха

Подробная схема ольфактометра представлена в этом разделе, и для ясности мы рекомендуем консультироваться с ним при чтении этого раздела.Воздух для работы ольфактометра может подаваться одной из двух систем: внешней системой подачи воздуха высокого давления (центральная система подачи воздуха) или воздушным компрессором. В настоящее время мы используем наш ольфактометр с воздухом, отведенным из центральной системы подачи воздуха, который поступает в ольфактометр через полиуретановую трубку и быстроразъемный фитинг. Это устройство проще и тише, чем альтернативный воздушный компрессор [позиция 1,], но зависит от доступа к центральной системе подачи воздуха. В условиях отсутствия доступа к центральной системе подачи воздуха для ольфактометра требуется воздушный компрессор, способный подавать большое количество воздуха (30 л / м) при среднем давлении (около 30 фунтов на квадратный дюйм или 2 бара).По ряду причин мы используем поршневые компрессоры WOB-L в наших ольфактометрах, несмотря на то, что они производят значительный шум (40–50 дБ). Поршневые компрессоры доставляют большое количество воздуха при достойном давлении, они относительно малы по размеру, долговечны, не требуют особого обслуживания и доступны по цене. Мы успешно использовали насосы Thomas (Gardner Denver-Thomas, # 2685PE40; http://www.gd-thomas.com). Воздух, подаваемый воздушным компрессором [1], подается по трубке с большим внутренним диаметром (внутренний диаметр ½ дюйма) к регулятору давления [3] (Cole-Parmer, Marsh Bellofram, № 68825-26), который регулирует давление в системе перед каналом. -специфические расходомеры.Причина использования комбинации регулятора давления и расходомера двоякая. Во-первых, сам регулятор давления поддерживает постоянное давление в системе. Если флажок не установлен, компрессор будет непрерывно закачивать воздух в систему, и давление будет расти на расходомерах [4] ниже по потоку. Перепады давления со временем будут увеличиваться, создавая нестабильность в системе и изменяя скорость воздушного потока. Во-вторых, регулятор давления может быть откалиброван для обеспечения минимально достаточного потока, измеряемого прилагаемым расходомером, для желаемого количества каналов, а избыточный воздух, подаваемый из компрессора, удаляется через встроенные в регулятор спускные клапаны.

Схематический чертеж ольфактометра. Цифры выделены в тексте.

2.1.4 Фильтрация воздуха

Большинство источников воздуха имеют определенный запах. Даже воздух, подаваемый из систем центрального кондиционирования в больницах и других медицинских учреждениях, часто содержит пахучие примеси. В худшем случае такой воздух без запаха сделает базовую запись эксперимента бесполезной. Чтобы избежать этой проблемы, весь воздух, подаваемый в ольфактометр либо из внешней системы центрального кондиционирования, либо из внутреннего компрессора, очищается от остаточных запахов.Мы решили модифицировать имеющийся в продаже сушильный агрегат [2] (WA Hammond Drierite, # 26840; http://www.drierite.com) для использования в качестве сушильно-фильтрующего агрегата, добавив активированный уголь, хорошо зарекомендовавшую себя систему фильтрации воздуха. выбор. Стандартная установка для осушки лабораторного газа содержит только индикаторный дриерит, изменяющий цвет осушитель. Поскольку устройство предназначено для осушения большего количества воздуха, чем используется в этом приложении, мы заменили половину индикаторного дриерита на активированный уголь. В этом ольфактометре входящий воздух проходит через блок фильтрации воздуха раньше любых других компонентов, что гарантирует, что воздух, подаваемый в ольфактометр, будет сухим и свободным от загрязнений.По нашему опыту, воздух, подаваемый из систем центрального кондиционирования в больницах или научно-исследовательских институтах, содержит более чем пренебрежимо малое количество влаги; однако, если источник воздуха полностью очищен от влаги, остаточные загрязнения остаются единственной проблемой, и становится возможным более дешевый вариант. В этом случае мы рекомендуем использовать сушильную трубку для воздуха (W. A. Hammond Drierite, # 26930) и заменить весь индикаторный дриерит активированным углем.

2.1.5 Регулировка потока

Сухой отфильтрованный воздух поступает в коллектор с двумя выходами [5] (Cole-Parmer, # 31522-31), который разделяет воздух на два потока.После разделения эти два потока воздуха попадают в две рамы многотрубного расходомера, установленные бок о бок на дверце шкафа (Cole-Parmer, # 03214-50, # 03214-64). Каждая рама имеет общий впускной и параллельный выпуски, и вместе — рамы дополнительно разделяют два воздушных потока на 9 независимых каналов. В рамы расходомера загружены восемь расходомерных трубок прямого считывания 5,0 л / м [4] (Cole-Parmer, # 32047-13) и одна расходомерная трубка прямого считывания 1,15 л / м [6] (Cole-Parmer, # 32047-10). ), а воздушный поток через все регулируется отдельными картриджами клапана (Cole-Parmer, # 03217-92).Использование многотрубной системы расходомера имеет двоякое преимущество. Во-первых, возможность независимо регулировать воздушный поток через каждый канал запаха дает экспериментатору большую гибкость; Несколько независимых расходомерных трубок позволяют использовать столько каналов, сколько необходимо (остальные могут быть закрыты, чтобы уменьшить потребность в потоке воздуха), и использовать разные потоки во время одного эксперимента без необходимости повторной калибровки системы. Во-вторых, используя рамы расходомера и сменные расходомерные трубки, экспериментатор может оптимизировать конструкцию своего ольфактометра, выбирая расходомерные трубки, соответствующие желаемому потоку воздуха в каждом канале и / или эксперименте.Восемь расходомерных трубок 5,0 л / м регулируют поток воздуха через восемь каналов запаха [4], а расходомерная трубка 1,15 л / м регулирует поток воздуха через линию непрерывного потока (CF) [6]. Эта линия CF проходит в обход электромагнитных клапанов и напрямую соединяется с головкой (подробно описывается ниже).

Теперь разделенный на девять отдельных каналов, воздух направляется от отдельных расходомеров к трёхходовым соленоидным клапанам для каждого канала [7]. Оольфактометр должен улавливать запахи без каких-либо слуховых, визуальных или тактильных сигналов.Двумя важными факторами в достижении этой цели являются относительная скорость и бесшумность срабатывания клапана; клапаны должны иметь быстрое время срабатывания, и, чтобы предотвратить слуховые сигналы, клапаны должны производить как можно меньше шума при срабатывании. Часто ольфактометр располагается в той же комнате, что и субъект, чтобы ограничить расстояние перевозки одорированного воздуха. Если клапаны производят различимый звук, испытуемые быстро учатся ассоциировать звук с доставкой запаха, и они могут даже научиться различать запахи, основываясь исключительно на звуках отдельных клапанов.По нашему опыту, большинство электромагнитных клапанов на рынке демонстрируют приличное время срабатывания, но многие также издают громкий шум при срабатывании. Мы используем миниатюрные трехходовые электромагнитные клапаны, смонтированные на коллекторе (AutoMate Scientific Inc., Беркли, Калифорния, США; http://www.autom8.com), время задержки срабатывания которых составляет от 1,5 до 4,0 мс и производят почти неслышный щелчок при нажатии. Поскольку клапаны установлены внутри ольфактометра () с резиновыми прокладками между винтами и поликарбонатной панелью для уменьшения вибрации, срабатывание клапана не слышно даже для людей, сидящих рядом.Хотя это и необычно, использование трехходовых регулирующих клапанов устраняет влияние изменений давления в системе в результате срабатывания клапана, потому что, в отличие от двухходовых клапанов, трехходовые клапаны переключают только направление непрерывного воздушного потока. В системах, использующих двухходовые клапаны, за закрытым клапаном возникает повышение давления воздуха, которое сбрасывается при срабатывании; это внезапное падение давления приводит к резкому увеличению потока воздуха, который движется вниз по потоку и воспринимается субъектом как затяжка воздуха.В этой системе трехходовых клапанов непрерывный поток воздуха направляется либо в основной отсек ольфактометра, либо в резервуар для запаха, и при срабатывании клапана не происходит сдвига давления в системе. Дополнительным преимуществом этой конструкции является промывка воздуха, выходящего из неработающих трехходовых клапанов, что предотвращает накопление остаточных запахов и загрязнение ольфактометра.

2.1.6 Резервуары для запаха

Когда срабатывает трехходовой клапан и воздух отводится, воздух проходит через обратный клапан, прежде чем попасть в резервуар для запаха [9].Назначение обратного клапана [8,; B1,] (Smart Products Inc, # 214214PB, # 204204PB; http://www.smartproducts.com) предназначен для предотвращения обратного потока одорированного воздуха к соленоидному клапану и загрязнения системы. Резервуар запаха — единственный компонент ольфактометра, который должен быть изготовлен на заказ, и это связано с тем, что, насколько нам известно, нет готовых резервуаров, которые можно было бы непосредственно включить в эту конструкцию. В настоящее время мы используем три альтернативных резервуара запаха: один небольшой резервуар из поликарбоната для жидких одорантов [] (Fisher Scientific, Nalgene, # 2116-0060), один большой резервуар из поликарбоната для нежидких источников запаха (например, подушечки для запаха и пищевые объекты) [] (Fisher Scientific, Nalgene, # 2116-0125) и один стеклянный резервуар, специально разработанный для жидких одорантов [].Маленькие и большие резервуары из поликарбоната требуют добавления блока PTFE к нижней стороне крышки резервуара, который создает достаточно твердый материал для использования резьбовых соединений. Затем просверливаются два отверстия и нарезаются резьбы для следующих фитингов: для входящего воздуха, вышеупомянутого внешнего обратного клапана [8] и внутреннего фитинга с зазубринами; для выходящего воздуха — штуцер с нажимным соединением. Фитинг с зазубринами направляет входящий воздух глубоко в резервуар, чтобы предотвратить попадание и выход воздуха без запаха.Модифицированные таким образом резервуары Nalgene остаются герметичными до максимального давления 25 фунтов на квадратный дюйм. Однако следует соблюдать осторожность при использовании фитинга с внутренними зазубринами с жидким одорантом; если кончик фитинга с зазубринами находится слишком близко к поверхности жидкого одоранта, поступающий воздух вызовет пузыри и образование капель аэрозоля. Если слишком много аэрозоля создается в течение достаточно длительного периода времени, это может загрязнить систему ниже по потоку и, в худшем случае, достичь носа объекта. Мы рекомендуем использовать от 8 до 10 мл одоранта и позволить воздуху скользить по поверхности жидкости, не вызывая пузырьков.

(A) Малый модифицированный резервуар из поликарбоната, (B) Большой модифицированный резервуар из поликарбоната, (C) Изготовленный на заказ стеклянный резервуар исключительно для жидких одорантов.

2.1.7 Система транспортировки и подачи запаха

Отдельные линии трубок, по которым проходят каналы запаха и управляющий воздух, по отдельности, соединяются друг с другом и с линией непрерывного потока на наконечнике из ПТФЭ (). Сразу после выхода из резервуара для запаха ароматизированный воздух проходит через обратный клапан (Smart Products Inc, # 204204PB), который служит для поддержания давления в канале запаха после каждого появления запаха.Каналы запаха по отдельности подводятся к насадке через соединители, вставленные в стенку шкафа [10] (для каналов запаха и управляющего воздуха: Rankin Automation, # 3320-53-00–12, # 3321-53-00–12. , № 3329-00–03; для CF: McMaster-Carr, № 5779K675; http://www.mcmaster.com).

Схематический чертеж револьвера. Буквы и цифры выделены в тексте.

Перед входом в насадку воздух из каждой линии проходит через обратный клапан (Smart Products Inc, # 214214PB).Эти обратные клапаны, расположенные у каждого входа в насадку для носа, предотвращают попадание запахов обратно в соседние каналы, блокируют всасывание воздуха в неработающих каналах в коллектор за счет капиллярного действия и, в частности, поддерживают давление в линии запаха. Использование обратных клапанов непосредственно перед и после резервуара для запаха, а также перед входом в носовой наконечник, поддерживает давление в системе и гарантирует, что следующий импульс воздуха не должен повторно создавать давление в канале, через который он проходит.Если давление воздуха в канале остается постоянным, приход нового входящего воздушного импульса выталкивает вперед равный объем уже ароматизированного воздуха. Эта конфигурация снижает время возникновения стимула.

Мы сами спроектировали и сконструировали насадку для достижения оптимального разделения потока между ноздрями (). Однако, чтобы минимизировать трудозатраты, можно заменить «стандартный коллектор»; коллектор с 4 выходами (Cole Parmer, # 06473-04) с одним заглушенным входным отверстием подходит для презентации на улице и приводит к ограниченным потерям в производительности.Конкретный носовой наконечник, изображенный на рисунке, имеет пять отверстий. Порт [E1] принимает линию подачи одорированного воздуха, линию запаха. Порт [E2] принимает линию, по которой проходит контрольный воздух без запаха, с расходом воздуха, равным расходу в линии запаха, линии управления. Порт [E3] принимает непрерывную линию потока, линию низкого потока (обычно между 0,5 — 1 л / м), используемую для сокрытия тактильных ощущений — или «затяжек» — вызванных быстрым переключением между условиями раздражителя или между каналами запаха и управления. . Благодаря включению всех потоков в непрерывный воздушный поток, эти внезапные изменения потока становятся незаметными.Добавление непрерывного потока необходимо учитывать как при выборе концентрации одоранта, так и при настройке скорости потока отдельных каналов запаха. Рюмка, изображенная на рисунке, может быть увеличена для размещения большего количества линий запаха; в настоящее время мы используем ольфактометр с 8 отдельными каналами запаха. Практический предел для каналов запаха устанавливается только размером шкафа ольфактометра, доступным пространством для резервуаров запаха и клапанов, а также стоимостью дополнительных каналов ValveLink (самая большая индивидуальная стоимость).

Основной целью этой конструкции было создание точного по времени, но недорогого ольфактометра, при этом нагрев и влажность не были добавлены в конструкцию. Хотя добавление этих функций было бы механически осуществимо с использованием методов, предложенных Джонсоном и его коллегами (2007), общая стоимость и требуемое обслуживание, а также уровень технической сложности значительно возрастут. Сильный поток сухого и холодного воздуха стимулирует тройничный нерв в носу и со временем вызывает болевые реакции (Lotsch, Ahne, Kunder, Kobal, & Hummel, 1998).Чтобы исключить любую возможность дискомфорта у субъекта, важно, чтобы общий поток через ноздрю не превышал 5 л / м. Как показано ниже, использование этого ольфактометра с общим потоком 3 л / м (1,5 л / м на ноздрю) дает превосходное временное разрешение. Кроме того, использование скорости потока 1,5 л / м на ноздрю позволяет проводить сеанс продолжительностью не менее 40 минут без какого-либо заметного накопления раздражения носа (см. Ниже). Это дополнительно подтверждается количественной оценкой рейтингов раздражения с течением времени, проведенной Лотчем и его коллегами (1998), которые демонстрируют, что сухой поток воздуха комнатной температуры 5 л / м в одной ноздре не вызывал какой-либо измеримой болевой реакции.По нашему опыту, если требуется более высокий поток, использование маски, а не носовых вставок, позволяет получить поток до 8 л / м, прежде чем будет сообщено о дискомфорте.

Синяя линия обозначает усредненные оценки тонической боли за 40-минутный сеанс с использованием потока воздуха 3 л / м чистого, сухого воздуха комнатной температуры из Lundstrom OM. Красная линия обозначает усредненные оценки тонической боли за 5-минутный сеанс с использованием потока 8 л / м чистого, увлажненного и нагретого воздуха от ольфактометра Burghart OM6b. Оценка «1» означает «отсутствие боли», тогда как оценка «100» означает «максимальную боль».Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение. В окне увеличения на графике показаны усредненные оценки за первые пять минут каждого условия.

Постоянный поток одорированного воздуха выходит из насадки через два верхних порта (). Использование двух отдельных выпускных отверстий гарантирует, что равное количество одорированного воздуха направляется в каждую ноздрю при биринной презентации. Линии, выходящие из насадки для носа на выходных портах, соединяются с ноздрями либо через части PTFE анатомической формы, которые находятся внутри ноздрей, либо через носовую маску.Исходя из опыта, мы не рекомендуем использовать назальные канюли для доставки одорированного воздуха, особенно канюли, сконструированные для доставки кислорода. Хотя трубки, используемые в назальных канюлях, очень удобны и недороги, они предназначены для улавливания запахов. В результате канюля и трубка должны быть заправлены до того, как запах может быть доставлен, и любая последующая доставка запаха будет сильно загрязнена остаточными запахами в трубках канюли. Из трех упомянутых выше методов назальной доставки мы обнаружили, основываясь на наших собственных анекдотических наблюдениях, что использование назальных вставок из ПТФЭ обеспечивает наилучшее обонятельное восприятие.

2.1.8 Управление олфактометром

Электромагнитные клапаны [7] регулируются блоком управления клапанами ValveLink 8.2 [11] (AutoMate Scientific, http://www.autom8.com). Несколько устройств ValveLink могут быть связаны друг с другом через USB-соединение и впоследствии работать как одно устройство. Блок управления принимает сигналы TTL от стандартного настольного или портативного компьютера [12] и преобразует цифровые сигналы TTL в аналоговые сигналы 12 В, совместимые с клапанами. Единственное требование к компьютеру — это хотя бы одно работающее соединение DB25 (часто называемое параллельным портом, портом принтера или портом LPT).Главным из многих преимуществ использования блока управления клапаном в качестве интерфейса между компьютером и электромагнитными клапанами является устранение необходимости в сложных платах сбора данных, а также трудоемкое кодирование, необходимое для управления ими. Блок управления клапаном также позволяет использовать автоматические настройки; например, один клапан может быть обозначен как главный, «нормально открытый» клапан, который приводится в действие, когда все другие клапаны закрыты. Эта конструктивная особенность особенно полезна и ограничивает объем программирования в экспериментальной парадигме, которая требует использования контрольных условий (например, чистого воздуха) после каждого представления запаха.Хотя блок управления клапаном позволяет без проблем управлять клапаном с помощью компьютера, компьютерная программа не требуется — ValveLink 8.2 также можно управлять вручную. Использование нескольких ValveLink со стандартным настольным компьютером позволяет теоретически использовать максимум 64 электромагнитных клапана, оставляя только требования к пространству и затратам в качестве важных ограничений для количества возможных каналов запаха. Если четыре порта DB25 могут быть установлены на компьютере, каждая пара ValveLink может быть подключена последовательно, что означает, что каждый из четырех портов DB25 может управлять 16 соленоидными клапанами.

Использование блока управления клапаном позволяет использовать стандартную стандартную программу представления стимула в качестве триггера стимула. В настоящее время мы используем программу презентации стимулов E-Prime (E-Prime2 Professional, Psychology Software Tools, Inc., Питтсбург, Пенсильвания; http://www.pstnet.com) или психофизиологическое записывающее оборудование PowerLab (AD Instruments, Колорадо-Спрингс). , CO, http://www.adinstruments.com) для управления ольфактометром, используя другие программные пакеты с хорошим временным контролем, такие как Presentation (Neurobehavioral Systems, Олбани, Калифорния, http: // www.neurobs.com), также можно использовать. Управление ольфактометром с помощью стандартного программного интерфейса позволяет синхронизировать запаховые стимулы как со зрительными, так и со слуховыми стимулами, а также легко собирать ответы субъектов. Клапаны управляются простой посылкой двоично-кодированного импульса TTL на вывод DB25, соответствующий соответствующему клапану (т.е. отправка импульса TTL на «вывод 1» активирует «клапан 1»), когда он должен быть активирован (открыт) и другой TTL импульс на том же выводе, когда он должен быть деактивирован (замкнут).Время между сигналами TTL соответствует длительности запахового стимула.

2.2 Характеристики олфактометра

2.2.1 Измерение временного разрешения

Мы использовали фотоионизационный детектор (PID) (miniPID 200A, Aurora Scientific Inc, Аврора, Онтарио, Канада) для измерения временного разрешения этой конструкции ольфактометра. Измерение PID основано на простом принципе: когда образец газа или пара подвергается воздействию ультрафиолетового света высокой интенсивности, молекулы этого вещества и количество ионов могут быть обнаружены и измерены датчиком.Энергия ионизации — это минимальная энергия, необходимая для создания заряженного иона из нейтральной молекулы, которая зависит от газа. К счастью, большинство элементов, которые естественным образом находятся в газообразном состоянии (например, кислород), не могут быть ионизированы коммерчески доступными ФИД, что позволяет использовать ФИД для измерения концентрации газов в воздушном потоке. Используемое устройство PID имеет время обновления 0,6 мс и предел обнаружения 100 ppm для газов с потенциалом ионизации ниже 10,6 эВ в воздухе. Низкий коэффициент ионизации обеспечивает быстрое временное разрешение, но означает, что не все пахучие вещества будут обнаружены.Чтобы обеспечить точные показания, мы решили использовать одорант изоамилацетат (Sigma Aldrich; CAS 123-92-2), который имеет потенциал ионизации 9,90 эВ. Отклики ФИД были записаны от одорированного воздушного потока, выходящего из трубки из ПТФЭ (длиной 10 дюймов, внутренний диаметр дюйма), прикрепленной к насадке; Другими словами, ответы записывались в том месте, где будет располагаться нос испытуемого. Расстояние между насадкой для носа и ольфактометром составляло 2,5 метра, чтобы имитировать естественное расстояние. Однако из-за стабильного повышения давления, создаваемого множеством обратных клапанов в этой системе, отклонения в длине трубок ниже 20 метров мало влияют на меры.Ионизационной лампе дали 30 минут для термостабилизации перед началом записи.

Уровень ионизации, а также начало и смещение сигнала TTL непрерывно регистрировались на частоте 2 кГц с использованием системы PowerLab Pro 16/30 (ADInstruments, Колорадо-Спрингс, Колорадо), в то время как ольфактометр выдавал непрерывную цепочку из 20 стимулов длительностью 1 с или Продолжительность 3 с, в отдельных записях, с интервалом между испытаниями 20 с равным потоком чистого воздуха (управляющий поток), промывающего систему между стимулами.Первый стимул каждой цепочки «заряжает» линию запаха, то есть создает давление, и поэтому удаляется из анализа, что означает, что каждый анализ состоит в общей сложности из 19 стимулов. На основе этой непрерывной записи мы измерили «время возникновения стимула» и «время нарастания» для каждой скорости потока и времени стимула. Время появления стимула измерялось как время (мс) от начала триггера TTL до обнаружения стимула в месте измерения. Обнаружение стимула характеризовалось увеличением уровня ионизации на 10% C / Cmax с последующим резким повышением.Время нарастания измерялось как время, прошедшее от 10% до 90% C / Cmax от зарегистрированного увеличения уровня ионизации. Эти измерения были получены для двух потоков воздуха, общего потока 3,0 л / м и 5,0 л / м, включая непрерывный поток 0,5 л / м в каждом. В рукописи показаны только записи для 3 л / м, поскольку это рекомендуемый расход воздуха для наиболее распространенных экспериментальных проектов. Тем не менее, временная информация об общем потоке 5 л / м доступна в качестве дополнительного материала для исследователей, заинтересованных в более коротких сеансах записи, где допустим более высокий расход.

2.2.2 Измерение концентрации

Стабильность доставляемого запаха и потерю массы измеряли двумя способами. Стабильность во времени оценивалась с использованием PID-регистрации уровней ионизации, непрерывно отбираемых в течение 10-минутного представления запаха с использованием того же запаха и настроек, описанных выше. Чтобы максимизировать шансы обнаружения потенциального дрейфа сигнала, использовался общий поток 5 л / м. Стабильность концентрации измеряли как процентное изменение среднего уровня ионизации между первой и последней минутами непрерывного появления запаха.

Хотя ФИД часто используется для измерения концентраций газов, более точным методом является газовая хроматография / масс-спектрометрия (ГХ / МС). Мы использовали ГХ / МС для оценки общей потери массы на протяжении нормальной экспериментальной парадигмы. С этой целью, чтобы имитировать типичный поведенческий эксперимент, мы представили в общей сложности 60 индивидуальных испытаний запаха длительностью 3 с при 3 л / м с интервалом между испытаниями 20 с. Газы, элюированные из ольфактометра во время первых семи (1–7) и последних семи (54–60) предъявлений стимулов, собирали в двух отдельных 1-литровых мешках из тедлара.Из мешка Tedlar с помощью газонепроницаемого шприца на 10 мкл (Hamilton Co., Reno, NV) отбирали пять микролитров (мкл) свободного пространства и вводили в порт газового хроматографа / масс-спектрометра Thermo-Finnigan Trace (Thermo Electron, Сан-Хосе, Калифорния). ГХ / МС была оборудована колонкой Stabilwax (30 м × 0,32 мм с покрытием 1,0 мкм; Restek, Bellefonte, PA). Использовали следующий хроматографический протокол для разделения перед анализом МС: 60 ° C в течение 4 минут, затем запрограммировали со скоростью 6 ° C / мин до 230 ° C с выдержкой 40 минут при этой конечной температуре.Поток через колонку был постоянным и составлял 2,5 мл / мин. Порт инжекции поддерживался при 230 ° C. Рабочие параметры масс-спектрометра были следующими: температура источника ионов 200 ° C, энергия ионизации 70 эВ; частота сканирования составляла 2 / с от m / z 41 до m / z 400.

Для того, чтобы количественно определить концентрации, взятые из каждого мешка Тедлара и проанализированные с помощью ГХ / МС, была использована серия стандартных растворов (0,01 мг / мл, 0,05 мг / мл, 0,1 мг / мл и 0,5 мг / мл в гексане) вводили в ГХ / МС и строили стандартную кривую.Затем площади концентрации, взятые из каждого мешка Тедлара, были количественно определены с использованием стандартной кривой.

2.3 Поведенческое тестирование

2.3.1 Хемосенсорные потенциалы событий

Хемосенсорные потенциалы событий (ERP) для двух одорантов, кофейного масла (100% об.) И смеси рыбьего жира (100% об. / Об.) ), были записаны у 31-летней женщины с использованием 32-канальной системы ЭЭГ с активными электродами (BioSemi, Амстердам, Нидерланды). Сложные смеси запахов были выбраны в качестве стимулов запаха, чтобы ограничить потенциальные эффекты, зависящие от запаха.Кроме того, чтобы контролировать потенциальные тактильные ERP, вызванные теоретическим потоком воздуха, который может быть создан при срабатывании клапанов во время представления запаха, мы записали ERP для пустого воздушного стимула без запаха. Мы создали это событие, переключившись с потока управления на канал, состоящий из 1,2-пропандиола без запаха.

Всего было представлено 40 стимулов запаха и 40 стимулов чистого воздуха. Каждый стимул доставлялся в течение 250 мс случайным образом со средним интервалом между стимулами 28.4 с (стандартное отклонение ± 2,5 с) между запахами. Запись PID с использованием этих настроек для четырех презентаций стимула длительностью 250 мс с ISI 10 секунд может быть просмотрена в формате. Стимулы чистого воздуха предъявлялись между стимулами запаха в среднем через 14,2 с (SD ± 2,1 с) после последнего предъявленного стимула запаха. Был использован общий поток 3 л / м (2,5 л / м запах / контроль потока и 0,5 л / м постоянный поток). Возможные артефакты движения во время записи отслеживались с помощью видеокамеры. Белый шум подавался через наушники, чтобы замаскировать возможные щелчки от переключающих клапанов ольфактометра.Чтобы участники были бодрствующими и бдительными во время записи ERP, им было поручено выполнять задачу отслеживания на видеомониторе во время стимуляции (Lundstrom & Hummel, 2006; Lundstrom, Seven, Olsson, Schaal, & Hummel, 2006). . Данные ЭЭГ были отфильтрованы (полоса пропускания 0,01-40 Гц), и вызванные реакции с синхронизацией по времени были получены как для запаховых стимулов, так и для чистого воздуха отдельно, путем извлечения сегмента длиной 2000 мс для каждого следа, включая предварительный запуск длительностью 500 мс. период.Записи, загрязненные морганием глаз, были исключены из будущего усреднения (две отклонены для испытаний запаха; четыре отклонены для испытаний с чистым воздухом), а усредненные ответы ERP, зависящие от стимула, были созданы для четырех центральных электродов (Fz, Cz, Pz и Oz) с использованием программа анализа EMSE (Source Signal, Сан-Диего, Калифорния; http://www.sourcesignal.com).

Записанные значения PID четырех последовательных презентаций длительностью 250 мс с соответствующими импульсами TTL, запускающими доставку запаха, обведены красным. Обратите внимание, что импульсы TTL не показаны в масштабе.

Хемосенсорные ERP часто привязаны по времени к сигналу триггера, отправляемому в ольфактометр от компьютера стимула, из-за часто неизвестного времени триггера, времени между моментом отправки триггера в ольфактометр и моментом, когда химиосенсорный стимул достигает нос. Поскольку время срабатывания и время нарастания для этого ольфактометра хорошо охарактеризованы, мы решили усреднить ответы ERP по точному времени, которое требуется, чтобы запах достиг 50% концентрации, достаточно сильной концентрации, чтобы его можно было сознательно обнаружить.На основании этого расчета дополнительный триггер был отправлен в систему ЭЭГ через 230 мс после того, как триггер был отправлен в ольфактометр, чтобы инициировать доставку стимула; затем этот триггер использовался в автономном режиме для блокировки ответов ERP по времени. Это означает, что ERP, изображенные ниже, можно напрямую сравнить с визуальными ERP, где время запуска минимально (часто равно частоте обновления монитора). Однако, если необходимо провести сравнение с предыдущими записями хемосенсорной ERP, необходимо добавить дополнительные 230 мс к значениям задержки, представленным ниже.

2.3.2 Вызванные реакции проводимости кожи

Вызванные реакции проводимости кожи (SCR) на два одоранта, ментол (71,4 об.%) И фенилэтиловый спирт (ПЭА; 90 об.%), Разведенных в 1,2-пропандиоле были зарегистрированы у 23 человек (14 женщин; средний возраст 25 лет). Каждый одорант вводился случайным образом 15 раз со временем предъявления стимула 3 секунды и интервалом между испытаниями 27 секунд, чтобы предотвратить сенсорное привыкание. Каждый запах и контрольный воздух подавались с общим потоком воздуха 3 л / м, включая 0.5 л / м непрерывный поток. Через шестнадцать секунд после каждой стимуляции испытуемых просили оценить интенсивность и раздражение запаха, доставляемого во время выполнения этого задания, по 10-балльной словесной шкале (0 означает очень слабый запах / отсутствие раздражения, 10 означает очень сильный запах / очень сильное раздражение). . Время задержки перед каждым ответом позволяло SCR полностью развиваться без вмешательства слуховых сигналов экспериментатора или собственной речи испытуемого. SCR измеряли на ладонной поверхности медиальных фаланг на указательном и среднем пальцах недоминантной руки пациента с использованием 10-миллиметровых круглых электродов Ag / AgCl с частотой выборки 100 Гц.

Ответы с синхронизацией по времени извлекались отдельно для каждого одоранта. Для каждого стимула средний 10-секундный уровень SCR после стимула вычитался из среднего 1-секундного уровня SCR до стимула. Отклики, отклоняющиеся от среднего значения более чем на 2,5 стандартных отклонения, были исключены, и средний вызванный SCR был рассчитан для каждого индивидуума и одоранта.

2.3.3 Оценка тонической боли

Lotsch et al. (1998) убедительно продемонстрировали, что сухой поток воздуха комнатной температуры 5 л / м в одной ноздре не вызывал какой-либо измеримой реакции в течение 20-минутного сеанса записи.Однако поведенческие и психофизиологические эксперименты часто требуют от участников сеансов стимуляции ольфактометром продолжительностью более 20 минут. Чтобы убедиться, что настоящий дизайн, который представляет осушенный воздух комнатной температуры, не вызывает каких-либо отвращающих реакций в течение более длительного сеанса тестирования, 7 наивных и здоровых участников (4 женщины, средний возраст 25,3 года, возрастной диапазон 22–32 лет) оценили воспринимаемую боль интенсивность каждые 2 минуты в течение 40-минутного периода времени, в течение которого они испытывали непрерывную стимуляцию ольфактометром, описанным в этой статье, при общем потоке воздуха 3 л / м (2.5 л / м из канала контроля запаха, содержащего 10 мл 1,2-пропандиола и 0,5 л / м постоянного потока).

Мы попытались воспроизвести экспериментальный план, описанный Lotsch et al. (1998), чтобы облегчить прямое сравнение. Таким образом, оценка боли проводилась по компьютеризированной 99-балльной визуальной аналоговой шкале в диапазоне от «без боли» (1 балльная единица) до «максимальной боли» (100 рейтинговых единиц). В начале эксперимента участники получили интраназальный болевой стимул, вызванный импульсом 60% об. / Об. Газообразного CO ₂, доставленного на слизистую носа в потоке воздуха 8 л / м 36.5 8 ^C температура и относительная влажность 80%. Этот импульс CO ₂ был доставлен с помощью ольфактометра OM6b Burghart (Heinrich Burghart Elektro-und Feinmechanik GmbH, Ведель, Германия) и служил для восприятия интраназальной боли, аналогичной у всех участников. После того, как участники получили и оценили болезненный стимул CO ₂, им представили поток 3 л / м при комнатной температуре, осушенный воздух, подаваемый ольфактометром, как описано выше. В конце, для сравнения, участники подвергались 5-минутной стимуляции непрерывного потока от ольфактометра Burghart OM6b с использованием воздушного потока 8 л / м, 36.Температура 5 ° C и относительная влажность 80%. Во время стимуляции испытуемых просили оценивать интенсивность боли каждые 2 минуты в течение 5-минутной стимуляции, начиная с первой минуты.

Производительность мышей в автоматическом олфактометре: обнаружение запаха, распознавание и Память запаха | Химические чувства

Аннотация

мышей были обучены различным задачам по обнаружению запахов и различению запахов в 100- или 200-пробный сеансы с использованием оперантной процедуры кондиционирования дискретных испытаний «годен, не годен».Запахи, присутствующие в течение 1 с на каждое испытание, были получены с помощью ольфактометра разбавления воздуха (для пороговых испытаний) и легко построен восьмиканальный блок разбавления жидкости (для задач распознавания двух и нескольких запахов). Мыши быстро приобретенный оперантной задачи и продемонстрировал превосходный контроль раздражителя с помощью паров запаха. Их абсолютная обнаружение порог для этилацетата был аналогичен порогу, полученному на крысах с использованием аналогичных методов. Они охотно получил четыре отдельных задания на распознавание двух запахов и продолжал хорошо выполнять восемь запахи были представлены в случайном порядке в одном сеансе и когда вероятность подкрепления для количество правильных ответов снижено с 1 до 0.5. Память на эти восемь запахов, оцениваемая по исчезновение после 32-дневного периода отдыха было практически идеальным. Время, потраченное на анализ запаха на S + а также Испытания S– сильно коррелировали с точностью ответа. Когда точность была случайной уровни (например, начальные испытания по новой задаче), время выборки стимула в испытаниях S + и S– было ~ 0,5–0,7 с. По мере увеличения точности отклика время выборки в испытаниях S + имело тенденцию к увеличению. а также остаются выше, чем время выборки при испытаниях S–.

Введение

Клонирование гена обонятельного рецептора (Buck and Axel, 1990) передовой исследования молекулярных механизмы восприятия запаха, организация обонятельного сенсорного эпителия и характер выступы от периферии к обонятельной луковице (Ressler et al. ., 1994; Mombaerts et al. al ., 1996; Салливан и др. ., 1996). В этой работе есть данный поднимаемся к ряду гипотез относительно обонятельного кодирования, которое может быть проверено на уровне поведения с использованием ген-нацеленных животные.Практически все исследования на млекопитающих по молекулярной биологии обоняния были выполнены. у мышей, животное, которое не использовалось широко в оперантных исследованиях сенсорной функции. Обонятельно управляемое поведение мышей широко изучалось (Passe, Walker, 1985; Alleva and Calamandrei, 1986; Wang et al., , 1993; Brennan et al., , 1995, 1998; Дайсс и Baudoin, 1997), но в целом используемые методы (например, изучение лабиринта, запах предпочтение отвращение к запаху обучение, сексуальное влечение, блокировка беременности) не оптимальны для психофизического анализа или других систематические исследования обонятельной сенсорной функции.Действительно, мы нашли только один отчет, в котором современные ольфактометрические методы были использованы для оценки обоняния у мышей (Walker а также О’Коннелл, 1986). Эта работа показала, что мышей можно успешно обучен обнаруживать запахи с использованием автоматизированных процедур оперантного кондиционирования. Однако использованный генератор запаха был в некотором роде сложная, и поведенческая задача во многом отличалась от тех, которые оказались полезными для систематический анализ обонятельной функции крыс.Целью настоящего исследования было определить является ли относительно простой генератор запаха и поведенческие методы, обычно используемые с крысами (Слотник и Schoonover, 1984, 1993; Laing et al., , 1989; Apfelbach et al., , 1991; Eggert и др. , 1994; Youngentob и др. , 1997; Setzer and Slotnick, 1999) подойдет для обучить мышей задачам по обнаружению запахов и различению.

Материалы и методы

Субъектов

Взрослых самцов мышей линии CF-1 массой 25–35 г помещали индивидуально в пластик. клетки в виварий с регулируемой температурой и влажностью.Для обучения использовали четырнадцать мышей, но только четыре из они были протестированы на большинстве задач, описанных ниже.

Аппарат

Порог обнаружения запаха оценивался с помощью многоступенчатого ольфактометра с разбавлением воздухом (рис. 1), аналогичного тому, который описал Слотник (Slotnick, 1990). Перед использованием каждый расходомер был тщательно откалиброван с помощью ротометров с мыльными пузырями, и система была промыта. с 95% этанол и воздух сушат.

В тестах на распознавание запахов использовался восьмиканальный ольфактометр (рисунок 1) аналогично описанному ранее (Slotnick et al ., 1991). А особый особенность нынешнего В восьмиканальной установке использовались пережимные клапаны для управления потоком запаха в сатураторах запаха. В клапаны действуют, зажимая короткий кусок мягкой трубки без запаха (C-flex, Cole-Palmer, Vernon Холмы, Иллинойс) подключение сатуратора к входным и выходным воздухораспределительным коллекторам. Когда новый запах был использован в системе, все стеклянные и тефлоновые соединители были промыты 95% этанолом, а ущипнуть заменены трубки.Это служило для полного исключения любого потенциального загрязнения от предыдущего запахи. В ольфактометры и цифровые интерфейсы были получены от Knosys Olfactometer (Bethesda, MD).

Испытательная камера для обоих устройств представляла собой коробку из оргстекла шириной 15 см, длиной 20 см и высотой 13 см. оснащен потолочный вентилятор на 15 куб. футов в минуту и пол из нержавеющей стали. Стеклянная трубка с внутренним диаметром 17 мм, установленный вертикально на одной стене, служил для доставки раздражителей запаха. Сквозное отверстие диаметром 15 мм. в Стенка из оргстекла и трубка позволили мыши вставить мордочку в трубку для отбора пробы. воздушный поток.Верхняя часть трубки была подключена к выхлопной линии, а нижняя часть трубки была подключена к в ольфактометр. Инфракрасный фотоэлемент использовался для обнаружения попадания морды в трубку. 13 калибр трубка из нержавеющей стали, оканчивающаяся шариком диаметром 3 мм, служила для подачи воды. В усиливающая трубка, расположенная на 6 см справа и на 1,5 см выше центра порта в источнике запаха Пробоотборная трубка была подключена к резервуару на 10 мл через нормально закрытый соленоид.Операция по в соленоид выдал 0,005 мл воды. Надежному контролю этого небольшого объема способствовали позиционирование верх резервуара на 23 см выше арматурной трубки и ограничение потока 0,76 мм внутри трубка Tygon диаметром для соединения выходного отверстия электромагнитного клапана с усилительной трубкой.

Оольфактометры и испытательные камеры не помещались в специальный корпус, а, скорее, расположен в одном конце комнаты, в которой находились другие неэкранированные камеры кондиционирования воздуха.В комната использовался рядом экспериментаторов, а также люди, движущиеся, радио и другие рутинные действия предоставлена различный фон потенциальных слуховых и зрительных отвлекающих факторов.

Процедуры

Мышей поддерживали по схеме водной депривации 1 мл / день в течение 10–12 дней и тогда тренироваться на ходу, запрещенная задача распознавания, аналогичная той, которую мы обычно используем для крыс (Slotnick, 1990). Все условия обучения и тестирования были автоматизированы и контролировались системой на базе 486 личный компьютер.Управляющие программы написаны на QBASIC. Оперативная камера очищалась влажный губка после каждого сеанса.

Начальное обучение

Стандартные оперантные процедуры были использованы для обучения мыши: (i) лизать воду подкрепление трубка; (ii) вставить головку в отверстие для отбора проб запаха; и (iii) вставить головку в пробоотборник запаха порт, держи его мордой, пока не появится запах, а затем лизнуть усиливающую трубку (рис. 2).О доставке арматуры сигнализировало кратковременное срабатывание 3 кГц. зуммер.

На первом этапе обучения мышь была усилена 0,005 мл воды для лизания на в водяная трубка. График прогрессивного фиксированного соотношения действовал для первых 20 подкреплений и График случайного соотношения использовался для доставки последних 20 подкреплений. После завершения этого обучение На этом этапе большинство мышей сориентируются и приблизятся к арматурной трубке, когда прозвучит зуммер.

На следующем этапе доставка подкрепления зависела от того, как мышь вставляла морду в трубка для отбора проб запаха. Минимально необходимая продолжительность вставки морды постепенно увеличивается. от 0,05 до 1 с в серии из 60 испытаний. Во второй половине этих испытаний введение морды привело к 1 с. предъявление раздражителя запаха S + (1% этилацетат). Интервал между испытаниями (ITI) составлял 5 с. эффект во время этих испытаний.

На последнем этапе обучения подкрепление зависело от того, как мышь вставляла морду в трубку для отбора проб запаха, удерживая ее там, пока запах не будет доставлен, а затем лизать подкрепление трубка.Определение времени появления запаха осуществлялось с помощью трехходового клапана (Final Valve, Рисунок 1), который соединял генератор запаха с трубкой для отбора проб запаха. Когда последний клапан был под напряжением, воздушный поток был отведен из трубки для отбора запаха в выхлопную линию. Когда морда вставка была обнаружена, на клапан контроля запаха и выпускной клапан было подано напряжение. Это привело к введение паров запаха в поток-носитель и отведение этого потока к выхлопу линия.Последний клапан был обесточен через 0,1–1,5 с, таким образом повторно вводя несущий поток. (Теперь содержащий запах) в трубку для отбора проб запаха. Клапан контроля запаха был обесточен на 1 с. позже и были инициированы часы 2 с (интервал области ответа). Подкрепление было доставлено, если мышь отобранный запах в течение не менее 0,1 с, а затем лизнул трубку для подачи воды во время зоны реагирования интервал. Время работы выпускного клапана постепенно увеличивалось с 0.От 1 до 1,5 с более 150 испытания. Таким образом, в заключительной части этого этапа обучения подкрепление зависело от мыши. вставляя его в трубку для отбора проб, удерживая ее там в течение последнего периода клапана (1,5 с), отбор проб стимул не менее 0,1 с, а затем лизать водопроводную трубку. Ответ на водяную трубку до конца принадлежащий окончательное срабатывание клапана (реагирование до появления запаха) или отсутствие отбора пробы запаха в течение наименее 0.Через 1 с после расслабления последнего клапана испытание было прервано и начался 5-секундный ITI. В В конце этого обучения мышь надежно инициировала испытания, взяла пробу запахового стимула и быстро ответил на трубку подачи воды.

Стимул S– был введен на следующем сеансе. Чистый воздух служил S– и в Пар из 1% -ного водного раствора этилацетата служил S + стимулом. Первые 40 испытаний это сеанс были идентичны последним испытаниям, данным на этапе 3 (т.е. только презентации S + были данный). Если мышь не отвечала должным образом по крайней мере в 85% этих испытаний, сеанс был прерван и мышь была подвергнута дополнительному обучению с использованием только испытаний S +. В противном случае сеанс продолжался. на 100 или 200 испытаний с использованием смеси испытаний S + и S–. Процедуры испытаний S + и S– мы идентичны, за исключением предъявленного стимула и отсутствия подкрепления для испытания S– ответы. Два типа испытаний были представлены в модифицированном случайном порядке, так что равные количество каждого типа было проведено в каждом блоке из 20 испытаний, и один тип испытаний не проводился более чем три раза подряд.Отсутствие ответа на пробную версию S + (промах) или отсутствие ответа на S– испытание (ложная тревога) были засчитаны как ошибки. Ответ на испытание S + (обращение) и отсутствие ответа на S– испытание (правильный отказ) были оценены как правильные. Испытания, которые были прерваны из-за животное не отбирали стимул в течение как минимум 0,1 с (короткие пробные образцы) или потому, что мышь ответил на усиливающая трубка во время заключительного периода клапана (прерывание FV) оценивалась отдельно. Судебный процесс Процедуры схематично показаны на рисунке 2.Была засчитана точность для в каждом блоке по 20 испытаний. Успешное завершение этого сеанса прервало начальное обучение процедуры. В последующем обучении использовались те же общие процедуры испытаний, но вначале использовались только испытания S +. принадлежащий сессия не использовалась.

Порог обнаружения запаха

Две мыши (M1 и M2) были обучены использовать ольфактометр с разбавлением воздуха для последовательного обнаружения ниже концентрации этилацетата.Для каждой концентрации было проведено минимум 100 испытаний. Если мышь достигло выполнения критерия 90% правильных ответов в блоке из 20 попыток в рамках сессия, концентрация стимула S + была снижена на следующем сеансе. Если выполнение критерия было нет достигнуто, тренировка с этой концентрацией продолжалась до тех пор, пока не было достигнуто выполнение критерия или для максимум 200 попыток. Обычно каждой мыши давали один сеанс из 100 проб каждый день.В каждый пары этилацетата служили стимулом S +, а чистый воздух служил S– стимул. Концентрации этилацетата, использованные в этих тестах, составляли 1, 0,1, 0,01, 0,001, 0,0001 и 0,00005% (насыщения паром при 20 ° С).

Задачи распознавания запахов

Две мыши, обученные задаче порога запаха, и две дополнительные мыши (M3 и M4) были обучен на серии задач по распознаванию двух запахов с использованием восьмиканального ольфактометра.Каждый мышь получила минимум 200 испытаний по каждой из следующих задач:

Задача 1: S + был 1% этилацетатом, а S– был чистым воздухом.

Задача 2: S + был 1% цитралем, а S– был 1% цинеолом.

Задача 3: S + представлял собой 1% толуола, а S– был 1% бензола.

Задача 4: S + был 1% бутилацетатом, а S– был 1% амилацетатом.

Задача 5: S + представлял собой 50% водный раствор ополаскивателя для рта REACH ACT со вкусом корицы. (Джонсон и Джонсон) и S– был 25% водным раствором пузыря REACH ACT. рот со вкусом жевательной резинки (Johnson and Johnson).

Если мышь не достигла показателей критерия 90% правильных ответов в двух 20 пробах блоков, тренировка продолжалась в ежедневных 200 пробных сессиях, пока этот критерий не был достигнут. В одоранты для заданий 1–4 разводили в минеральном масле без запаха.

Задача 6: распознавание восьми запахов.

После выполнения задач 1–5 каждая мышь прошла дополнительное обучение, в ходе которого восемь запахи, использованные в задачах 2–5, были представлены в одной 320-пробной сессии.Стимулы были представлен в модифицированный случайный порядок, так что в каждом блоке из 40 испытаний каждый стимул S + и S– было представлены 5 раз. Мышам было проведено 3–4 сеанса по этой проблеме.

Задача 7: Частичное армирование.

Для повышения устойчивости к исчезновению при подготовке к тесту памяти мышам давали 2–3 дополнительные занятия по задаче восьми запахов, но с вероятностью подкрепления за правильные количество ответов на стимулы S + снижено до 0.5.

Задача 8: Тест памяти.

После выполнения задачи 7 мышей поддерживали по графику водной депривации 1 мл / день. для 32 дней в своих домашних клетках. На 31 день воды не давали, а на следующий день каждую мышь учитывая 80-пробный тест памяти по проблеме множественных восьми запахов. В этом сеансе подкрепления не было. дано для правильные ответы, следовательно, мышь не реагировала на правильные или неправильные ответы.

Задача 9: Запах смеси.

Две мыши были обучены отличать 1% этилацетат от 0,05% амилацетата за 100 испытания. Начиная с испытания 101, стимул S– был переключен на паровую фазу равных долей. смесь 1% этилацетат и 0,05% амилацетат. Это было достигнуто за счет управления клапанами. контролирующий эти два запаха на S– испытаниях. Чтобы гарантировать, что общий воздушный поток не может быть использован в качестве ориентира для верный отвечая, на испытаниях S + клапаны контроля запаха S + и клапаны, контролирующие канал чистого воздуха эксплуатируется.

Концентрация запаха

Концентрации запаха, создаваемые ольфактометром разбавления воздуха, выражаются в процентах от пар насыщение при 20 ° C и концентрации, доставленные мыши. Для восьмиканального ольфактометр: концентрация в свободном пространстве над разбавленным пахучим веществом неизвестна, поэтому Концентрация указывается как процент разбавления одоранта. Запах пара, создано проходя 50 см ³ / мин по поверхности одоранта, был разложен с помощью 1950 см ³ / мин поток чистого воздуха перед подачей в отверстие для отбора проб.Таким образом концентрация всех запаховых стимулов, испытываемых мышью, в порте отбора проб нескольких запах система составляла 2,5% от концентрации свободного пространства над жидким одорантом.

Результаты

Начальное обучение

Мышам потребовалось 3–8 сеансов для выполнения начальной обучающей задачи, прежде чем они смогут надежно вставить их в отверстие для отбора проб, держите его там до появления запаха, пробу запаха не менее 0.1 с а также затем ответьте на трубку подачи воды. Большинство проблем, возникающих на этом этапе обучение в результате того, что мыши были недостаточно мотивированы и, следовательно, выполняли только часть обучение сеанс. Эта проблема была решена путем предоставления мышам только той воды, которую они получили на начальном обучении. сеансы. Через 1–3 дня накопления всего 0,2–0,4 см ³ воды мыши были четко более сильная мотивация и завершит всю процедуру начального обучения за 1–2 сеансы.Однако, в отличие от крыс, даже хорошо мотивированные мыши участвовали во многих исследовательских сериях. поведение и это, вероятно, нарушило последовательность обучения.

Порог этилацетата

Как показано на Рисунке 3, точность работы обеих мышей на серия концентраций этилацетата составляла 90% или выше при всех обнаружениях, кроме последнего (0,00005%) задача. Максимальная точность последней концентрации составила 75% для обеих мышей в 400 тренировочных испытаниях.M2 не было прошли дальнейшие испытания по этой задаче, но M1 набрал 80–90% правильных ответов в 200 случаях. дополнительные тренировочные испытания (не показаны на рисунке 3). Таким образом, обнаружение порог был ниже 0,00005% паронасыщенности (или менее 4,1 × 10 ^–10 M).

Дискриминация запаха

Каждая мышь показала быстрое освоение каждой из четырех задач распознавания двух запахов (рис. 4). Обратите внимание, что в каждом случае точность производительности упала до уровни вероятности или почти случайности, когда была введена новая пара запахов, и это почти во всех случаи, новое распознавание запаха было приобретено за одну тренировку.После приобретения каждого из четыре распознавание двух запахов, точность исполнения оставалась высокой, когда все восемь запахов были представлен в случайный порядок в рамках одного сеанса (рис. 4, задача с восемью запахами). Действительно, в в самом первом блоке испытаний по задаче с восемью запахами наименьшая оценка точности составила 85% (рис. 4, мышь M1). Более того, не было сбоев в работе когда вероятность усиления была снижена до 0,5 (Рисунок 4, 8-Запах, 50% РФ).

Память запаха

При испытании в условиях исчезновения после 32-дневного периода отдыха точность производительности для каждого мышь был 90% или выше (Рисунок 4, Тест памяти).Таким образом, каждая из четырех мышей показали практически идеальное удерживание для каждого элемента задачи распознавания восьми запахов.

Смесь запахов

Две мыши, обученные с этилацетатом и амилацетатом, приобрели различение по второй блок испытаний (рисунок 5). Производительность упала до случайного уровня, когда Стимул S– резко сместился в паровую фазу смеси двух ацетатов, но оба мышей быстро освоил новую задачу (рис. 5).Все ошибки, допущенные при этом сессия были ложные срабатывания.

Контрольные испытания

Оценить, генерирует ли система непаровые сигналы, которые можно использовать для различения ответив, ее промыли, и трем мышам дали один сеанс из 200 проб, в котором одна канал был обозначен как S +, а другой как S–. Бутылки с сатуратором в обоих каналах содержали деионизированный воды. Обе мыши работали случайно (40–60%) в каждом блоке из 20 испытаний.Изначально мыши делал не отвечать ни на испытания S +, ни на испытания S–. После усиления вручную на нескольких S + испытания, они начали отвечать, а затем ответили на все испытания.

Выборка стимула

Выборка стимула в каждом испытании определялась как время прерывания морды мыши. в фотолуч в течение 1-секундного стимульного периода. Среднее время выборки стимула на испытание по всем испытаниям для у четырех мышей было 0,62 с. Однако время выборки варьировалось в зависимости от точности ответа и типа. из пробная (S + или S–).На рисунке 6 показан процент правильной работы и среднее время выборки для испытаний S + и S– на каждом блоке из 20 испытаний для первого и четвертый задание на распознавание двух запахов для трех мышей. Рисунок иллюстрирует наблюдаемую закономерность. в течение фаза освоения почти всех задач распознавания двух запахов для каждой мыши. Изначально, когда точность производительности была на случайном уровне, время, потраченное на выборку на S + и S– испытания были по сути идентичны.По мере увеличения точности работы мыши тратили больше времени на выборку S + стимул, чем стимул S–. Во время выполнения критерия среднее время выборки составляло 0,71 с на S + испытания и 0,52 с на испытаниях S–.

Обсуждение

Настоящие результаты демонстрируют, что мышей легко обучить обнаружению запахов и дискриминация задачи, использующие непрерывную процедуру оперантного кондиционирования дискретных испытаний. Как крысы, обученные с помощью похожий методы, мыши учатся реагировать, облизывая трубку для подачи воды при появлении запахов связаны с подкреплением (S + стимулы) и подавляют реакцию при представлении запахов нет связанные с подкреплением (S– стимулы).В целом наши результаты служат для подтверждения и продлевать выводы Уокера и О’Коннелла (Walker and O’Connell, 1986) о том, что мыши могут быть обучен автоматическому ольфактометру и может с высокой точностью работать с простым запахом задача обнаружения.

При оптимальных условиях мотивации начальное обучение по оперантной задаче дискретных испытаний может быть завершается за один или два сеанса по 1 часу. Однако большинству мышей требовалось 3-4 таких обучения. сеансы. Тем не менее, обучение шло быстрее, чем в исследовании Уокера и О’Коннелла, где примерно потребовалось двенадцать 1-часовых тренировок, прежде чем была проведена обычная процедура испытаний S + / S–. введен.Уокер и О’Коннелл использовали 30-секундный ITI и 1-минутный тайм-аут для неправильный ответ, и требовало, чтобы их мыши производили относительно сложную последовательность ответов на каждое испытание. В целом, наш опыт работы с четырьмя мышами, описанными здесь, и с 10 дополнительными мышей указывает на то, что мышам требуется примерно вдвое больше обучения, чем крысам, чтобы овладеть основным оперантом. Репертуар начала исследования, проба запаха и реакции. Это может отражать неадекватный контроль уровня мотивации и / или использования параметров исследования (например,грамм. ITI, тип армирования, минимум необходимое время отбора проб), которые были разработаны для крыс, но могут быть неоптимальными для мышей.

После того, как мыши завершили начальное обучение, дальнейшее освоение обнаружения запаха и Дискриминационные задания были эффективны. За двумя исключениями, их производительность по этим задачам была низкой. похожий на что мы сообщили для крыс. Исключения касаются времени, необходимого для завершения 200-пробного периода. сеанс и схема отбора проб по испытаниям S + и S–.Взрослых крыс-самцов содержали на 10 График водной депривации мл / день очень эффективен и завершает 200-пробный сеанс за 40–55 мин. Таким образом, в среднем они завершают испытание каждые 12–15 с. Потому что ~ 8 с каждого испытания период фиксировано (ITI, предъявление стимула и время реакции), крысы проводят в среднем всего ~ 4–7 с после конец ITI перед началом следующего испытания. Напротив, мыши часто участвуют в длительных схватках. исследовательское поведение во время ITI и, следовательно, займет 90 минут или больше, чтобы завершить 200 проб сеанс.

Эти два вида также резко различаются по образцам запаха. Они оба пробуют стимул, в среднем, в течение ~ 0,5–0,6 с / испытание, но они различаются по времени потраченный выборка стимулов S + и S– на асимптотических уровнях производительности. Когда производительность точность находится на уровне случайности (в начальных испытаниях новой задачи распознавания или при получении особенно трудная задача), время отбора проб на пробах S + и S– практически одинаково для обоих видов.Но, как точность ответа увеличивается, крысы тратят больше времени на отбор проб на S– испытаниях при отборе проб на S + число испытаний либо уменьшается, либо остается неизменным (Slotnick, 1990). Действительно, увеличение S– время отбора проб часто предшествует повышению точности и для крыс может обеспечить особенно чувствительный индекс обнаружения запаха или различения (Slotnick, 1990). Противоположный результаты наблюдались для большинство мышей, которые мы тестировали: по мере повышения точности мыши увеличивали выборку S + стимул в то время как выборка в исследованиях S– уменьшалась или изменялась нерегулярно.Почти во всех сессии у мышей высокие уровни точности исполнения сопровождались более длинными S +, чем S– отбор проб. Непонятно, почему крысы и мыши различаются по образцу выборки, но его встречаемость предлагает что эти два вида могут использовать совершенно разные стратегии для определения стимула.

Во многих других отношениях, включая чувствительность к запаху, функция сбора данных по двум запахам дискриминации, способность поддерживать высокий уровень точности при предъявлении нескольких стимулов S + и S– в пределах сеанса и их памяти для таких запахов, производительность мышей кажется сопоставимой с производительностью крысы.Абсолютный порог обнаружения этилацетата аналогичен указанному Apfelbach et al. al . (Apfelbach et al ., 1991) для крыс, обученных с использованием аналогичных испытаний. генератор процедуры и запаха. В Апфельбах и др. . исследования, средний порог для семи взрослых крыс в возрасте от 140 до 360 дней. было 0,000014% паронасыщенности. Из двух мышей, испытанных с этилацетатом в настоящем исследовании, оба смогли обнаружить запах при 0.00005% (рисунок 3). Если бы мы использовали более задействованы обширные процедуры обучения и последовательные шаги разбавления 0,1–0,2 логарифмических единиц к Apfelbach et al ., Вполне вероятно, что мышь окажется столь же чувствительной к этому запах. В в исследовании Уокера и О’Коннелла (Walker and O’Connell, 1986) мышам давали обширная тренировка (~ 30 занятий) на n -амилацетате с использованием восходящего, нисходящего и лестница психофизические процедуры и ступенчатые разведения 0.5 бревен. Порог получен для 75% критерий точности составил ~ 10 ^–12 M, что является одним из самых низких значений. сообщил для Макросматические млекопитающие испытывали этот запах (Slotnick and Schoonover, 1984). Конечно, межвидовые сравнения трудно сделать: стандартная процедура для обоняния животных психофизическое тестирование не разработано, а методы генерации стимулов и обучения животные сильно различаются в разных исследованиях (Passe and Walker, 1985).Тем не менее, на основе наших опыта, мы согласны с выводом Уокера и О’Коннелла о том, что Обонятельная чувствительность мыши аналогична таковой у крысы.

Мыши справляются с задачами распознавания запаха, как и крысы. Почти все В некоторых случаях мыши приобрели каждую из четырех проблем распознавания запахов в течение одного обучения. сессия и часто в рамках первых 40–80 исследований. В среднем мыши совершали несколько больше ошибок, чем делал крысы, обученные этим же задачам (Н.Бодак и Б. Слотник, неопубликованные данные), но по одному разу каждый задача были приобретены, удержание для этих различий было отличным. Таким образом, когда пары запахи использованные в этих задачах были представлены в случайном порядке в рамках одного сеанса, высокий уровень точность была очевидно в самом первом блоке испытаний (рис. 4). Что каждая мышь ответил почти без ошибок при испытании на исчезновение этих запахов после 32-дневного периода отдыха дальше свидетельствует о прекрасной и долговременной памяти запаха.

Таким образом, при обучении мышей с использованием аппарат и процедуры тестирования, которые успешно использовались на крысах. Мышам потребовалось больше времени, чем крысам, чтобы выполнять задачи обнаружения и распознавания запахов, но их чувствительность к запаху, получение двупахлый задачи распознавания и запоминание запахов были вполне сопоставимы с таковыми, полученными на крысах в а разнообразие исследований. Настоящие результаты, вместе с результатами Уокера и О’Коннелла, продемонстрировать возможность использования автоматизированных процедур тестирования для детального изучения обоняния в мышей.Эти процедуры должны оказаться полезными при изучении обонятельной функции у генно-целевых штаммов и те со специфическими аномалиями обонятельной системы.

Рисунок 1

Верх , принципиальная схема воздуха ольфактометр для разведения, используемый для оценки чувствительности к парам этилацетата. D1, D2, D3 и D4 являются последовательные стадии разбавления. Расход воздуха в каналах A (запах) и B (чистый воздух) был установлен на 0,1 л / мин.В расход в канале C (поток носителя) был установлен на уровне 1,9 л / мин. Дно , принципиальная схема ольфактометр с восемью запахами, используемый для оценки различения запахов. Воздушные потоки в каналах A и B Были установлены при 0,05 и 1,95 л / мин соответственно.

Рисунок 1

Верх , принципиальная схема воздуха ольфактометр для разведения, используемый для оценки чувствительности к парам этилацетата. D1, D2, D3 и D4 являются последовательные стадии разбавления. Расход воздуха в каналах A (запах) и B (чистый воздух) был установлен на 0.1 л / мин. В расход в канале C (поток носителя) был установлен на уровне 1,9 л / мин. Дно , принципиальная схема ольфактометр с восемью запахами, используемый для оценки различения запахов. Воздушные потоки в каналах A и B Были установлены при 0,05 и 1,95 л / мин соответственно.

Рисунок 2

Верх , сводка трехступенчатого процедура, используемая для обучения мышей пробовать запах раздражителя и отвечать за водное вознаграждение. Внизу , блок-схема пробных процедур, используемых при обнаружении запаха и различении запаха исследования.Ударять, В тексте определены результаты испытаний «промах», «FA» (ложная тревога) и CR («правильный отказ»).

Рисунок 2

Верх , сводка трехступенчатого процедура, используемая для обучения мышей пробовать запах раздражителя и отвечать за водное вознаграждение. Внизу , блок-схема пробных процедур, используемых при обнаружении запаха и различении запаха исследования. Ударять, В тексте определены результаты испытаний «промах», «FA» (ложная тревога) и CR («правильный отказ»).

Рисунок 3

Точность ответа мышей M1 и M2 в обнаружение последовательно более низких концентраций паров этилацетата.

Рисунок 3

Точность ответа мышей M1 и M2 в обнаружение последовательно более низких концентраций паров этилацетата.

Рисунок 4

Точность ответа каждой из четырех мышей обученный для обнаружения 1% этилацетата и различения запахов.Задача A, 1% цитраля по сравнению с 1% цинеол; задача B: 1% толуола против 1% бензола; задача C: 1% бутилацетата против 1% амилацетата; задача D, средство для полоскания рта со вкусом корицы и жевательной резинки. Для задания восьми запахов все восемь два стимула различения запахов предъявлялись в модифицированном случайном порядке в одном и том же сеансе. Для восемь запахов, задание 50% Rf, обучение продолжалось, но с подкреплением для правильного ответа на S + раздражители снижены до 0,5. Для задания памяти восемь запахов были представлены после 32-дневного отдыха. период.Запахи были представлены за один сеанс, но без обратной связи для правильного ответа (вымирание).

Рисунок 4

Точность ответа каждой из четырех мышей обученный для обнаружения 1% этилацетата и различения запахов. Задача A, 1% цитраля по сравнению с 1% цинеол; задача B: 1% толуола против 1% бензола; задача C: 1% бутилацетата против 1% амилацетата; задача D, средство для полоскания рта со вкусом корицы и жевательной резинки. Для задания восьми запахов все восемь два стимула различения запахов предъявлялись в модифицированном случайном порядке в одном и том же сеансе.Для восемь запахов, задание 50% Rf, обучение продолжалось, но с подкреплением для правильного ответа на S + раздражители снижены до 0,5. Для задания памяти восемь запахов были представлены после 32-дневного отдыха. период. Запахи были представлены за один сеанс, но без обратной связи для правильного ответа (вымирание).

Рисунок 5

Функции сбора данных сначала для двух мышей обучен в пробные блоки 1–5 для различения 1% этилацетата (S +) и 0.05% амилацетат (S–), а затем (стрелка) между 1% этилацетатом (S +) и смесью этил в равных частях ацетат и амилацетат (S–).

Рисунок 5

Функции сбора данных сначала для двух мышей обучен в пробные блоки 1–5 для различения 1% этилацетата (S +) и 0,05% амилацетата (S–), а затем (стрелка) между 1% этилацетатом (S +) и смесью этил в равных частях ацетат и амилацетат (S–).

Рисунок 6

Точность отклика и время, затраченное на выборку в S + и S- стимулы в первом задании по распознаванию запахов (1% цитраля против 1% цинеола) и последняя задача различения двух запахов (корица против жевательной резинки) для мышей M1, M2 и M3.

Рисунок 6

Список литературы

Alleva, E. и Calamandrei, G. (

1986

) Продолжительность обучения и удержания неприятия запаха у новорожденных детенышей мыши .
Behav. Нейронный Биол.
,
46
,
348
–357.
Apfelbach, R., Russ, D. and Slotnick, B.M. (
1991
) Обонятельное развитие и чувствительность к запахам у крыс .
Chem. Senses
,
16
,
209
–218.
Бреннан, П.А., Кендрик, К.М. и Keverne, E.B. (
1995
) Высвобождение нейротрансмиттера в дополнительной обонятельной луковице во время и после формирование обонятельная память у мышей .
Neuroscience
,
69
,
1075
–1086.
Бреннан, П.А., Шеллинк, Х.М., де ла Рива, К., Кендрик, К.М. и Keverne, E.B. (
1998
) Изменения высвобождения нейромедиаторов в основном обонятельная луковица после процедуры обонятельного кондиционирования у мышей .
Neuroscience
,
87
,
583
–590.
Бак, Л.Д. и Аксель, р. (
1991
) Роман Мультигенное семейство может кодировать рецепторы запахов: молекулярная основа распознавания запахов .
Ячейка
,
65
,
175
–187.
Deiss, V. и Baudoin, C. (
1997
) Гипосмия по бутанолу и ванилину у мутантных мышей-самцов шатающегося вида .
Physiol. Behav.
,
61
,
209
–213.
Eggert, F, Uharek, L., Muller-Ruchholtz, W. и Ferstl, R. (
1994
) MHC-ассоциированные и MHC-независимые хемосигналы мочи у мышей находятся экспрессируется через гематопоэтическую систему .
Нейропсихобиология
,
30
,
42
–45.
Laing, D.G., Panhuber, H. и Slotnick, B.M. (
1989
) Маскировка запаха у крысы .
Physiol. Behav.
,
45
,
689
–694.
Момбертс, П., Ван, Ф., Дюлак, К., Чао, С. К., Немес, А., Мендельсон, М., Эдмондсон, Дж. и Аксель, Р. (
1996
) Визуализация обоняния сенсорная карта .
Ячейка
,
87
,
675
–686.
Passe, DH и Walker, J.C. (
1985
). Запах психофизика позвоночных .
Neurosci. Biobehav. Ред.
,
9
,
431
–467.
Ресслер, К.Дж., Салливан, С.Л. и Бак, L.B. (
1994
) Кодирование информации в обонятельной системе: свидетельство стереотипности и высокоорганизованности эпитоп карта в обонятельной луковице .
Ячейка
,
79
,
1245
–1255.
Сетцер, А.К. и Slotnick, B. (
1999
) Запах обнаружение у крыс с индуцированным 3-метилиндолом снижением сенсорной информации .
Physiol. Behav.
,
65
,
489
–496.
Слотник, Б.М. Обонятельное восприятие у животных . В Стеббинс В. и Беркли М. (ред.), Comparative Perception, Vol. 1. Основные механизмы.Джон Вайли, Нью-Йорк.
Slotnick, B.M и Schoonover, F.W. (
1984
) Обонятельные пороги у нормальных и односторонне подвергнутых бульбэктомии крыс .
Chem. Сенсоры
,
9
,
325
–340.
Слотник, Б.М. и Schoonover, F.W. (
1993
) Обонятельная чувствительность крыс с пересечением бокового обонятельного тракта .
Мозг Res.
,
616
,
132
–137.
Слотник Б.М., Куфера А. и Зильберберг А.М. (
1991
) Обонятельное обучение и запаховая память у крысы .
Physiol. Behav.
,
50
,
555
–561.
Салливан, С.Л., Адамсон, М.К., Ресслер, К.Дж., Козак, К.А. и баксов, ФУНТ. (
1996
) Хромосомное распределение рецептора запаха мыши гены .
Proc. Natl Acad. Sci. США
,
93
,
884
–888.
Уокер, Дж. К. и О’Коннелл, Р.Дж. (
1986
) Компьютерное психофизическое тестирование запахов на мышах .
Chem. Senses
,
11
,
439
–453.
Wang, H.W., Wysocki, C.J. и Gold, G.H. (
1993
) Индукция чувствительности обонятельных рецепторов у мышей .
Наука
,
260
,
998
–1000.
Youngentob, S.L., Schwob, J.E., Sheehe, P.R. и Youngentob, L.M. (
1997
) Пороговое значение запаха после воздействия бромистого метила поражения обонятельный эпителий .
Physiol. Behav.
,
62
,
1241
–1252.
Издательство Оксфордского университета
Ольфактометр | Janelia Research Campus
Оольфактометр, или «электронный нос», обнаруживает и измеряет запахи во многих исследовательских и коммерческих целях.Эта система доставки запаха состоит из одной кассеты или нескольких кассет, соединенных параллельно. Отдельные кассеты действуют как дискретная система доставки запаха с разбавлением воздуха и включают в себя два регулятора массового расхода (MFC) и газовые линии для воздуха и анализируемого одоранта. Несколько флаконов и пары двухпозиционных клапанов расположены в оптимальной конфигурации производительности, чтобы завершить систему. В этой системе используется газообразный азот (N ₂) для уменьшения окисления одоранта и достижения лучших результатов.
Чтобы минимизировать расстояние перемещения в системе, отдельные кассеты собираются из 5-клапанных тефлоновых коллекторов.Кроме того, система предназначена для непрерывного обдува и промывки для удаления остатков одоранта; это снижает вероятность перекрестного заражения. Другие конструктивные элементы, повышающие производительность ольфактометра, включают электронный манометр быстрого давления для уменьшения скачков давления, вакуумную линию с регулятором и MFC и линию чистого воздуха с MFC для лучшего регулирования потока и контроля концентрации в более широком диапазоне.
Эта система может быть сконфигурирована как для цифровой, так и для аналоговой.Кроме того, эта конструкция ольфактометра позволяет стабилизировать концентрацию потока запаха примерно за 0,5–1 секунду, обеспечивает минимальное мертвое пространство и использует преимущества тонкой тефлоновой трубки для более стабильных результатов, хорошего перемешивания и быстрой доставки запаха.
Преимущества:
Постоянная производительность системы, хорошее перемешивание и быстрое удаление запаха с минимальными скачками давления
Непрерывная промывка остатков одоранта для минимизации перекрестного загрязнения
Гибкий формат для нескольких приложений и оптимальных конфигураций параллельно
Цифровые или аналоговые контроллеры
Относительно простая в сборке, использовании и обслуживании система
Приложения:
Духи, потребительские товары (одежда, автомобили и т. Д.)), а также производство, тестирование, контроль качества и исследование рынка полимеров
Безопасность и контроль качества пищевых продуктов и напитков
Экологические испытания, безопасность и контроль запаха (навоз, загрязнение, биозащита, судебная экспертиза)
Создал:
Лаборатория Ринберга
возможность:
Бесплатно для некоммерческих исследований, скачав проекты на Flintbox по ссылке справа.
Права и образцы доступны по коммерческой лицензии.
Телефон для справок:
Джанелия 2012-020
WSD — Ольфактометр
WSD — Ольфактометр
Перейти к началу содержания
Олфактометр для питьевой воды — быстрый тест на запах в воде
Хотя качество питьевой воды в Гонконге полностью соответствует Рекомендациям Всемирной организации здравоохранения по качеству питьевой воды, в целях улучшения эстетического качества воды и получения населением безопасной и полезной воды WSD спроектировал и разработал Ольфактометр для контроля качества питьевой воды.
Олфактометр — это прибор, позволяющий проводить сенсорную оценку экспертом-человеком, который может улучшить чувствительность и эффективность обнаружения запаха. Это позволяет нашим операторам оперативно обнаруживать присутствие пахучих веществ и, следовательно, более своевременно корректировать процессы очистки воды с целью удаления нежелательных соединений.
В 2010 году WSD уже разработала первое поколение метода обнаружения запаха. Несмотря на невысокую стоимость, этот метод не позволяет выявить слабый запах, а значит, дать ложноотрицательный результат в виде пропуска пахучих веществ.Таким образом, WSD обратилась к рынку за эстетическим устройством, но только для того, чтобы обнаружить, что такого устройства для применения в питьевой воде не существует. Таким образом, WSD должным образом сослалась на принцип работы других ольфактометров, используемых в таких отраслях, как пищевая и парфюмерная, и творчески разработал собственный олфактометр, специально созданный для питьевой воды, стоимостью 50 000 долларов.
Механизм быстрой проверки
Основываясь на опыте эксплуатации ольфактометра, установленного на водопроводной станции Сиу Хо Ван, новая версия ольфактометра собственной разработки была установлена на водопроводной станции Ма Он Ша для улучшения мониторинга запаха сырой и очищенной воды.
Новая версия ольфактометра
(Фото 1)
Новая версия ольфактометра
(Фото 2)
После проверки запаха с помощью этого изготовленного на заказ ольфактометра, питьевая вода затем проверяется с помощью упрощенного анализа профиля вкуса, надежный результат теста может быть получен в течение 1-2 часов, так что операторы водоочистных сооружений могут продолжить работу с соответствующей водой. процесс лечения более своевременный и экономичный. После года эксплуатации доказано, что возможности операторов по обнаружению запахов могут быть увеличены на 100%.Это инновационное устройство может в полной мере использовать человеческое обоняние без использования каких-либо химикатов при пониженном потреблении электроэнергии, что не наносит вреда окружающей среде.
В то время как мы все еще пытаемся улучшить ольфактометр, например, его автоматизацию или сокращение времени работы, первая в истории лаборатория ольфактометрии была создана на заводе по очистке воды Ма Он Ша. И последнее, но не менее важное: устройство было награждено победителем конкурса WSD «Лучшее техническое решение года».

Олфактометр лабораторный
Ольфактометр
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
.

что за процедура и для чего нужна?

52895-13: TO8 Ольфактометр — Производители и поставщики

Назначение

Описание

Программное обеспечение

Технические характеристики

Знак утверждения типа

Комплектность

Поверка

Сведения о методах измерений

Рекомендации к применению

euromate elektrostatik hava temizleme cihazı ,bacasız davlumbaz,euromate bacasız davlumbaz,kanal tipi hava temizleme cihazları

ЧТО ТАКОЕ ОЛЬФАКТОМЕТРИЯ?

ПРИНЦИПЫ ОЛЬФАКТОМЕТРИИ

Области, в которых используются результаты ольфактометрии.

Определения

Выборка

Метод измерения

Как работает ольфактометр?

ИЗМЕРЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАПАХА

Vertical T-maze Choice Assay for Arthropod Response to Odorants

ольфактометр — патент РФ 2333719

Формула изобретения

Описание изобретения к патенту

Госреестр 52895-13: Ольфактометр TO8

Применение

Подробное описание

ПО

Технические данные

Утвержденный тип

Комплект

Информация о поверке

Методы измерений

Рекомендации

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

— обзор | Темы ScienceDirect

Методологические аспекты фМРТ обоняния человека

Границы | Разработка и испытание малогабаритного олфактометра для восприятия пищи и напитков людьми

Введение

Современное состояние портативных обонятельных устройств

Обонятельная кроссмодальная интеграция

Дисплей ароматов с множеством запахов (MFOD)

Эксперимент 1

Материалы и методы

Участники

Стимулы

Процедуры

Результаты

Эксперимент 2

Материалы и методы

Участники

Стимулы

Процедуры

Результаты

Обсуждение

Веб-ссылки

Авторские взносы

Заявление о конфликте интересов

Благодарности

Список литературы

Методы создания недорогого ольфактометра с компьютерным управлением для экспериментов с временной точностью

2.1 Конструкция олфактометра

2.1.1 Шкаф

2.1.2 Трубки и трубные фитинги — общий обзор

2.1.3 Подача воздуха

2.1.4 Фильтрация воздуха

2.1.5 Регулировка потока

2.1.6 Резервуары для запаха

2.1.7 Система транспортировки и подачи запаха

2.1.8 Управление олфактометром

2.2 Характеристики олфактометра

2.2.1 Измерение временного разрешения

2.2.2 Измерение концентрации

2.3 Поведенческое тестирование

2.3.1 Хемосенсорные потенциалы событий

2.3.2 Вызванные реакции проводимости кожи

2.3.3 Оценка тонической боли

Производительность мышей в автоматическом олфактометре: обнаружение запаха, распознавание и Память запаха | Химические чувства

Аннотация

Введение