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排爆犬的工作九死一生,如何在训练中保障它的安全?

1648    2020-12-14    发布者:中国测试杂志社    来源:NIST 翻译:新闻中心

训练有素的侦查犬是非常优秀的化学传感器,在探测爆炸物、毒品和其他物质方面甚至比最先进的技术设备还要出色。但挑战之一是狗狗必须经过训练,而用真正的炸药和毒品训练它们既不方便又危险。

图一 一只正在接受训练的侦查犬

美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家一直致力于用聚二甲基硅氧烷(PDMS)凝胶状材料来解决这个问题。PDMS可以吸收气味后再缓慢释放,将其封闭在装有炸药或麻醉剂的容器中数周,使其吸收相应气味,随后就可以用它安全地训练狗狗来寻找危险品了。但是几个星期是很长的一段时间,目前NIST的研究人员已经研发出一种可以将气体更快地注入PDMS中的方法。在《法医化学》期刊中,他们描述了在爆炸物中发现的升温化合物,可以使其更快地释放蒸汽,然后用保持在较低温度下的PDMS捕获这些蒸汽,使其更容易吸收蒸汽。这种双温度法将PDMS训练器材的“充电”时间从几周缩短到几天。

“节省时间是至关重要的,”NIST的化学家Bill MacCrehan说,“如果恐怖分子正在使用一种新型炸药,你不会想等一个月才准备好侦查犬的训练器材。”

在这个实验中,MacCrehan向PDMS中注入了二硝基甲苯(DNT)蒸汽,二硝基甲苯是TNT(炸药)中的一种低含量污染物,同时也是狗狗在探测炸药时搜索的主要气味。他还向PDMS中注入了少量TNT蒸汽。奥本大学兽医学院的合著者随后证明,训练有素的侦查犬可以对注入DNT的PDMS训练器材做出反应,就好像它们是真正的炸药一样。

视频:NIST的科学家和奥本大学兽医学院的犬类性能课题组研究了一种训练犬类探测爆炸物和毒品的新方法。在这个视频中,展示了一个类似NIST研究中使用的实验装置,首席犬指导员Terrence Fischer设置测试,犬指导员Jennifer Jankiewicz记录狗的反应。如果这只名叫巴迪的拉布拉多寻回犬在正确的样本旁边坐下,它就会得到它最喜欢的玩具作为奖励。来源:经奥本大学兽医学院的许可使用。

MacCrehan表示,虽然这项研究侧重于将二硝基甲苯用作概念验证,但他相信双温法也适用于其他爆炸物和芬太尼等麻醉剂。一些芬太尼药效非常强,吸入少量就会对人和狗狗造成伤害甚至是死亡。但是MacCrehan说,通过控制PDMS吸收的蒸汽量,应该有机会为芬太尼创造安全的训练条件。

为了测试双温法,MacCrehan设计了一个PDMS“充电站”,一侧安装加热板,另一侧安装冷却板。他将DNT放置在温度高的一侧,将其加热到30~35℃(86~95℉)以制备各种样品,这一温度远低于TNT爆炸的温度。而在“充电站”的另一侧,PDMS处于温度相对较低20℃条件下,即室温左右。MacCrehan将注入DNT的PDMS样本装入带孔的金属罐中,这些样品可以维持几个月的“充电”时间。他还准备了若干空罐PDMS样品,里面没有添加蒸汽。他给罐子贴上代码,然后把它们运到奥本大学。


图二 一只正在机场工作的侦查犬

奥本大学的研究人员训练了一支由六只拉布拉多猎犬组成的队伍,他们通常使用真正的炸药来做训练。随后,他们进行了一项实验,以确定这些狗狗是否会对来自NIST的PDMS样本发出警报,就好像它是真正的爆炸物一样。这项实验是“双盲”的:无论是训犬师还是记录狗反应的记录者都不知道哪个容器经过了哪些准备。这一点很重要,因为狗狗对主人的肢体语言非常敏感。如果训练者知道哪些样本是正确答案,他们可能会不经意地向狗狗提供线索,这包括他们注视的方向、身体位置的微妙变化或其他潜意识的手势。如果记录者知道哪些样本是哪些,他们则可能会过度解读狗狗的反应。

在实验中,拉布拉多猎犬找到了所有注入DNT的PDMS样本,并且忽略了空罐样品,这意味着狗狗是在回应DNT,而不是PDMS本身。实验人员解释道,侦查犬对样品的反应就像它们是真的炸药一样。

下一步,MacCrehan将试验如何安全地为简易爆炸物TATP和HMTD准备PDMS训练器材。这些化合物极其不稳定,容易爆炸,因此有必要为它们研制安全的训练器材。MacCrehan表示,训练有素的侦查犬的灵敏度要比最复杂的分析仪器高10000到100000倍,人们用的手持检测仪还远没有这样的精度。



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