Спосіб визначення видової належності фрагментів кісток дрібних тварин методом інфрачервоної спектроскопії

Спосіб визначення видової належності фрагментів кісток дрібних тварин методом інфрачервоної спектроскопії, який включає в себе озолення 3 36883 ного спектру поглинання у діапазонах хвильових чисел 530-630см -1, 1000-1200см -1 та 3400-3500см1 , згідно запропонованої корисної моделі, визначають відносну оптичну щільність на смугах поглинання з середніми значеннями хвильових чисел 569см-1, 602см -1, 1047см-1, 1090см-1 та 3435см1 , потім одержані значення оптичної щільності підставляють у системи дискримінантних рівнянь і шляхом попарного порівняння роблять експертний висновок щодо видової належності фрагментів кісток. Суть способу полягає в тому, що, коли на експертизу потрапляє фрагмент (у тому числі озолений) кістки невідомого видового походження, від нього для аналізу відламують дрібний шматочок, який озолюють при температурі близько 600°С протягом декількох годин у кварцовому тиглі, потім розтирають з пропорційним додаванням броміду калію у агатовій ступці та пресують зольний залишок у таблетку для вимірювання інфрачервоних спектрів поглинання на інфрачервоному спектрометрі з Фур'є перетворювачем. З виміряних спектрів виділяють характерні смуги поглинання з середніми значеннями хвильових чисел 569см -1, 602см1 , 1047см -1, 1090см -1 та 3435см -1 (ці смуги поглинання присутні у всі х спектрах озоленого кісткового матеріалу дрібних тварин). Потім методом базисної лінії [1] визначають значення відносної 4 оптичної щільності D1, D2, D3, D4, D5 , які відповідають цим смугам поглинання, що дозволяє виключити вплив фонових умов для кожного конкретного виміряного спектру. Одержані значення відносної оптичної щільності послідовно підставляють у системи дискримінантних рівнянь виду [3]: Xi = a1iD1 + a2iD2 + a3iD3 + a4iD4 + a5 iD5 - X0i (1) де Xi дискримінантна функція; a1i, a2i, a3i, a4i, a5i - дискримінантні коефіцієнти; X0i - межа видового розподілу; i - вид тварини, з яким порівнюється фрагмент, що визначається. Значення усіх коефіцієнтів та параметрів рівняння (1) одержують шляхом попереднього вимірювання та обробки спектрів кісток скелету ти х видів дрібних тварин, до яких може належати фрагмент кістки невідомого видового походження (шляхом попереднього складання бази даних). Для прикладу у таблицях 1-6 наведено значення дискримінанти їх коефіцієнтів та параметрів межі видового розподілу для порівняння з кістками кроля (i = R ) , зайця (i = H) , байбака (i = B ) , нутрії (i = N) , кота (i = C) та песця (i = P ) , які були одержані з аналізу та обробки близько 500 інфрачервоних спектрів озолених кісток цих тварин. Табл.1 Порівняння з кролем Порівняння Заєць-кріль Байбак-кріль Нутрія-кріль Кіт-кріль Песець-кріль a1 83,82 -50,93 -207,57 80,08 -81,13 a2 38,83 -13,17 56,08 19,27 13,44 a3 9,51 18,91 -17,14 39,23 34,37 a4 -69,02 -6,18 83,05 -91,25 -33,11 a5 -7,59 -6,68 73,32 -93,37 -3,48 X0 7,24 -5,51 -3,93 8,31 -6,66 Табл.2 Порівняння з зайцем Порівняння Кріль-заєць Байбак-заєць Нутрія-заєць Кіт-заєць Песець-заєць a1 -83,82 -134,75 -291,39 -3,75 -164,95 a2 -38,83 -52,01 17,24 -19,57 -25,40 a3 -9,51 9,40 -26,65 29,72 24,86 a4 69,02 62,84 152,08 -22,22 35,91 a5 7,59 0,90 80,91 -85,96 4,10 X0 -7,24 -12,70 -11,19 1,12 -15,18 Табл.3 Порівняння з байбаком Порівняння Кріль-байбак Заєць-байбак Нутрія-байбак Кіт-байбак Песець-байбак a1 50,93 134,75 -156,64 131,00 -30,20 a2 13,17 52,01 69,25 32,44 26,61 a3 -18,91 -9,40 -36,05 20,31 15,45 a4 6,18 -62,84 89,23 -85,07 -26,93 a5 6,68 -0,90 79,99 -86,69 3,19 X0 5,51 12,70 0,08 12,67 0,82 5 36883 6 Табл.4 Порівняння з нутрією Порівняння Кріль-нутрія Заєць-нутрія Байбак-нутрія Кіт-нутрія Песець-нутрія a1 207,57 291,39 156,64 287,64 126,44 a2 -56,08 -17,24 -69,25 -36,81 -42,64 a3 17,14 26,65 36,05 56,37 51,51 a4 -83,05 -152,08 -89,23 -174,30 -116,16 a5 -73,32 -80,91 -79,99 -166,69 -76,80 X0 3,93 11,19 -0,08 7,62 -2,61 Табл.5 Порівняння з котом Порівняння Кріль-кіт Заєць-кіт Байбак-кіт Нутрія-кіт Песець-кіт a1 -80,08 3,75 -131,00 -287,64 -161,20 a2 -19,27 19,57 -32,44 36,81 -5,83 a3 -39,23 -29,72 -20,31 -56,37 -4,86 a4 91,25 22,22 85,07 174,30 58,14 a5 93,37 85,96 86,69 166,69 89,88 X0 -8,31 -1,12 -12,67 -7,62 -13,89 Табл.6 Порівняння з песцем Порівняння Кріль-песець Заєць-песець Байбак-песець Нутрія-песець Кіт-песець a1 81,13 164,95 30,20 -126,44 161,20 a2 -13,44 25,40 -26,61 42,64 5,83 Попередній експертний висновок для кожного попарного порівняння наступний [3]: 1) якщо усі значення дискримінантних функцій Xi від'ємні, то невідомий фрагмент кістки належить тому виду тварин, з яким проводиться порівняння; 2) якщо серед значень дискримінантних функцій Xi є додатні, то невідомий фрагмент кістки належить тому виду тварин i , для якого алгебраїчне значення Xi є максимальним. Таким чином, для кожного попарного порівняння визначають вид тварин, до якого може належати фрагмент кістки, що досліджується, а потім шляхом аналізу частоти1 визначення роблять остаточний експертний висновок щодо видової належності фрагменту. Приклад конкретного виконання Спосіб визначення видової належності кісток дрібних тварин методом інфрачервоної спектроскопіїздійснюється наступним чином. a3 -34,37 -24,86 -15,45 -51,51 4,86 a4 33,11 -35,91 26,93 116,16 -58,14 a5 3,48 -4,10 -3,19 76,80 -89,88 X0 6,66 15,18 -0,82 2,61 13,89 На експертизу представлені фрагменти кісток, що були попередньо вилучені з скелетів кроля, зайця, байбака, нутрія, кота та песця (по три з кожного - усього 18 кісток). Ці кістки оглядають, очищаючи від бруду та м'яких тканин. З експертною метою від них відламують дрібні шматочки, які у кварцовому тиглі поміщають у муфельну піч для озолювання при температурі близько 600°С протягом 7 годин. Отриманий зольний залишок для кожної кістки розтирають в агатовій ступці з додаванням броміду калію у пропорції 1:300 до одержання однорідної суміші, з якої пресують таблетку для наступної інфрачервоної спектроскопії. Після цього вимірюють інфрачервоні спектри на спектрометрі з Фур'є перетворювачем "Avatar 360" фірми Nicolet. Отримані величини інтенсивностей для смуг поглинання з середніми значеннями хвильових чисел 569см-1, 602см -1, 1047см -1, 1090см -1 та 3435см -1 обробляють методом базисної лінії [1] та одержують відповідні значення відносної оптичної щільності, які наведені в таблиці 7. 7 36883 8 Табл. 7 Розраховані значення відносної оптичної щільності № кістки Вид тварини 602 Хвильове число, см -1 1047 1090 3435 569 D2 Відносна оптична щільність D3 D4 D5 1,083 0,642 0,173 0,142 0,264 0,136 0,247 0,424 0,808 0,249 0,472 0,137 0,119 0,279 0,263 0,989 0,577 0,116 0,252 0,192 0,256 0,194 0,837 0,526 0,510 0,357 0,178 0,158 0,261 0,667 0,437 0,289 0,430 0,566 0,394 0,522 1,532 1,910 0,847 1,105 0,119 0,145 0,308 0,293 0,959 0,575 0,090 0,102 0,081 0,102 0,081 0,216 0,181 0,131 0,119 0,066 0,071 0,123 0,123 0,311 0,203 0,063 2 3 1 6. Песець 0,334 2 3 1 5. Кіт 0,149 0,192 0,209 0,140 0,060 2 3 1 4. Нутрія 0,456 0,751 0,820 0,624 0,415 2 3 1 3. Байбак 0,745 1,361 1,251 1,069 0,686 0,258 2. Заєць 1 2 3 1 0,254 0,403 0,393 0,296 0,237 0,363 1 .Кріль D1 0,262 0,429 0,405 0,327 0,256 2 3 У таблиці 8 наведено попередні експертні висновки відносно видової належності кісток, які були зроблені на підставі попарного порівняння. 9 36883 10 Табл. 8 Результати попарного порівняння Вид тварини № кістки 3 якою твариною порівнюється Заєць Н Байбак В Нутрія N Кіт С Песець Р Експертний висновок 3 1 2. Заєць Н H С R H H Н R Заєць* (5) Кріль (4) R N R R R Кріль (5) R Н Н Н H H Н С Н Н R С Заєць (4) Заєць (4) В Р B С R В Байбак*(3) В N Р N B N Р N В Р В N Байбак (4) Нутрія* (5) Р В Р В В Байбак (4) N N N С С N N N С С N N N С С N N N С С N N N С С N N N С С Нутрія (6) Нутрія (6) Нутрія (6) Кіт (6) Кіт (6) С С с С С С Кіт (6) P P P B N Р P C P P P P Песець (5) Песець (4) P 2 Н R В 1. Кріль Кріль R Н R R 1 P Р P P P Песець (6) 2 3 1 3. Байбак 2 4. Нутрія 3 1 2 3 1 5. Кіт 2 3 1 6. Песець 2 3 Примітка: * - невірне визначення. Остаточний експертний висновок, який було зроблено на підставі частоти визначення даного виду при послідовних попарних порівняннях, наведено в останньому стовпчику цієї таблиці (у дужках показано, скільки разів визначено даний вид тварин, тобто частоту визначення). Як видно з таблиці 8, три з вісімнадцяти фрагментів кісток, що потрапили на експертизу, було визначено невірно, що становить близько 17%. Ця помилка суттєво менша, ніж мінімальна помилка кожного попарного порівняння, що виходить з теореми множення ймовірностей помилок. Таким чином, запропонований спосіб визначення видової належності кісток дрібних тварин методом інфрачервоної спектроскопії дозволяє: 1. Об'єктивно та вірогідно диференціювати кістки (або фрагменти кісток) дрібних тварин невідомого видового походження і встановлювати їх видову належність. 2. Реалізувати спосіб, якщо на експертизу потрапляють спалені або обгорілі кістки чи їх фрагменти без характерних анатомічних стр уктур. Джерела інформації: 1. Вайль Ю. С., Варановский Я. М. Инфракрасные лучи в клинической диагностике и медикобиологических исследованиях. - Л.: Медицина, 1969. - 239с. 2. Шафранский Л. Л., Васильев А. Н. Спектроскопия костей плода человека в инфракрасной области. - Алма-Ата: „На ука" КазССР, 1980. - 88с. 3. Урбах В. Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. - М.: Медицина, 1975. - 295с. 11 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 36883 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601