Спосіб визначення віку та статі великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа

Реферат: Спосіб визначення віку та статі великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа полягає в вимірюванні величини відносної оптичної щільності озолених кісток у середній частині спектра та обчисленні віку тварини, згідно з формулою нелінійної регресії: T    a 1  sin b x  c , x де T - вік тварини в місяцях; x - відносна оптична щільність; a , b і c - коефіцієнти регресії, -1 -1 -1 -1 причому виділяють шість характерних смуг поглинання: 567 см , 603 смґ , 632 см , 1047 см , -1 -1 1091 см та 3433 см , на яких вимірюють відносну оптичну щільність; отримані значення підставляють в відповідні формули нелінійної регресії та визначають вік тварин обох статей одночасно, потім на основі порівняння результатів обчислення віку для декількох смуг поглинання роблять остаточний експертний висновок щодо віку та статі тварини. UA 101871 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВІКУ ТА СТАТІ ВЕЛИКОЇ РОГАТОЇ ХУДОБИ МЕТОДОМ ІНФРАЧЕРВОНОЇ СПЕКТРОСКОПІЇ КІСТОК ЧЕРЕПА UA 101871 U UA 101871 U 5 10 15 Корисна модель належить до ветеринарної медицини, а саме: до анатомії тварин, ветеринарно-санітарної експертизи продуктів тваринництва та судово-біологічної експертизи і може бути використана для встановлення віку тварин за результатами інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії їх кісток. Методи ІЧ-спектроскопії застосовуються у ветеринарно-санітарній та судово-біологічній експертизі. Зокрема відомий спосіб встановлення віку тварин методом ІЧ-спектроскопії їхніх кісток, згідно з яким, визначення віку тварин проводять за величиною відносної оптичної щільності (ВОЩ) озолених кісток у середній частині спектра поглинання [1]. Але відомий спосіб має відносно невисоку точність встановлення віку великої рогатої худоби (1-2 роки), що не задовольняє вимогам сучасної ветеринарно-санітарної та судово-біологічної експертизи. Найбільш близьким технічним рішенням до корисної моделі, що пропонується, є спосіб встановлення віку великої рогатої худоби (ВРХ) методом ІЧ-спектроскопії кісток кінцівок, згідно з яким, визначення віку проводиться за ІЧ-спектром озолених ратичних кісток кінцівок, згідно з    формулою нелінійної регресії: T  a 1  sin b x  c , де x 20 25 30 35 40 45 50 55 T - вік тварини в місяцях; x - ВОЩ, a , b і c - коефіцієнти регресії [2]. Згідно з відомим способом, можливо встановлювати вік ВРХ від народження до десяти років з відносно високою точністю - близько декількох місяців. Але цей спосіб дозволяє визначати вік тварини лише за наявності ратичної кістки (або її -1 фрагменту) за ВОЩ озоленої кістки тільки на смузі поглинання ІЧ-випромінювання 571 см . Його неможливо застосувати для визначення віку тварини за ІЧ-спектрами інших кісток, а також для визначення статі тварини, що є однією з найважливіших задач судово-ветеринарної експертизи. Серед всього розмаїття біологічного матеріалу найбільш інформативним для визначення видової належності, статі, віку, встановлення непостійних (індивідуальних) ознак є череп. Він не являє особливої товарної та харчової цінності, то його часто залишають неподалік від місця забою на м'ясо викраденої тварини. Тому питання встановлення вікової та статевої належності забитої тварини за залишками черепа залишається відкритим, що пов'язано з браком відповідних науково обґрунтованих методик з цього питання. Тому задачею запропонованої корисної моделі є розробка способу визначення віку та статі ВРХ за величиною відносної оптичної щільності ІЧ-спектрів поглинання озолених кісток черепа. Поставлена задача вирішується шляхом вимірювання ІЧ-спектрів озолених кісток черепа. Це дозволяє виділити характерні смуги поглинання, які відповідають фосфатним і гідроксильним групам, та за їх інтенсивністю встановити значення ВОЩ; потім за допомогою рівняння нелінійної регресії, яке пов'язує вік ВРХ зі значеннями ВОЩ, зробити експертні висновки відносно віку та статі тварини. Спосіб визначення віку та статі великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа полягає в вимірюванні величини відносної оптичної щільності озолених кісток у середній частині спектра та обчисленні віку тварини, згідно з формулою нелінійної регресії: T    a 1  sin b x  c , де T - вік тварини в місяцях; x - відносна оптична щільність; a , b і x c - коефіцієнти регресії, згідно з корисною моделлю, виділяють шість характерних смуг -1 -1 -1 -1 -1 -1 поглинання: 567 см , 603 см , 632 см , 1047 см , 1091 см та 3433 см , на яких вимірюють відносну оптичну щільність; отримані значення підставляють в відповідні формули нелінійної регресії та визначають вік тварин обох статей одночасно, потім на основі порівняння результатів обчислення віку для декількох смуг поглинання роблять остаточний експертний висновок щодо віку та статі тварини. Спосіб пояснюється проведеними дослідженнями. Було відібрано 36 черепів самок ВРХ та 33 черепа самців ВРХ, які були упорядковані за віком тварини по 3 кістки у кожній віковій групі (12 груп для самок та 11 груп для самців): 1 група - середній вік тварини 1 місяць; 2-3 місяці; 3-5 місяців; 4-7,5 місяців; 5-10,5 місяців; 6-15 місяців; 7-21 місяць; 8-27 місяців; 9-33 місяці; 10-48 місяців; 11-90 місяців; 12-132 місяця. Потім від кісток вилущували дрібні шматочки від потиличної кістки черепа (близько 1 г), які у кварцовому тиглі поміщали у муфельну піч для озолювання при температурі близько 600 °C протягом 7 годин. Зольний залишок розтирали в агатовій ступці з пропорційним додаванням броміду калію (1:300) до отримання однорідної суміші, з якої пресували таблетки для наступної ІЧ-спектроскопії. Після цього вимірювали ІЧ спектри поглинання на спектрометрі з Фур'є перетворювачем "Avatar 360" фірми Nicolet. 1 UA 101871 U 5 В отриманих спектрах спостерігали характерні найбільш інтенсивні смуги поглинання: 567 -1 -1 -1 -1 -1 -1 см , 603 см , 632 см , 1047 см , 1091 см та 3433 см . Перші три з них відповідали деформаційним коливанням ортофосфатів РО3, четверта та п'ята - валентним коливанням цих же ортофосфатів, а остання відповідала коливанням гідроксильної групи ОН [3]. Ці спектри обробляли методом базової лінії з метою виключення фону, а потім були обчислені ВОЩ озолених кісток черепа на виділених смугах за відомою методикою [4]. В таблиці 1 наведено середні значення ВОЩ для самок та самців ВРХ кожної вікової групи. Таблиця 1 Вікова група 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 Самки Самці Відносна оптична Відносна оптична Середній вік, міс. Середній вік, міс. щільність щільність -1 Хвильове число 567 см 1 0,393±0,006 1 0,281±0,004 3 0,390±0,006 3 0,375±0,006 5 0,382±0,006 5 0,543±0,008 7,5 0,148±0,002 7,5 0,550±0,008 10,5 0,260±0,004 10,5 0,277±0,004 15 0,528±0,008 15 0,180±0,003 21 0,825±0,012 21 0,370±0,006 27 0,270±0,004 27 0,420±0,006 33 0,633±0,009 33 0,368±0,006 48 0,672±0,010 48 0,600±0,009 90 0,165±0,003 90 0,387±0,006 132 0,172±0,003 -1 Хвильове число 603 см 1 0,355±0,006 1 0,247±0,004 3 0,352±0,006 3 0,349±0,006 5 0,350±0,006 5 0,458±0,008 7,5 0,124±0,002 7,5 0,473±0,008 10,5 0,218±0,004 10,5 0,235±0,004 15 0,500±0,008 15 0,168±0,003 21 0,683±0,010 21 0,325±0,006 27 0,216±0,004 27 0,367±0,006 33 0,496±0,007 33 0,321±0,006 48 0,624±0,010 48 0,505±0,009 90 0,150±0,002 90 0,287±0,005 132 0,157±0,002 -1 Хвильове число 632 см 1 0,164±0,005 1 0,201±0,006 3 0,170±0,005 3 0,165±0,005 5 0,288±0,008 5 0,147±0,004 7,5 0,076±0,003 7,5 0,261±0,008 10,5 0,155±0,005 10,5 0,138±0,004 15 0,288±0,008 15 0,099±0,003 21 0,335±0,010 21 0,192±0,006 27 0,082±0,002 27 0,190±0,006 33 0,269±0,008 33 0,191±0,006 48 0,362±0,011 48 0,186±0,005 90 0,090±0,003 90 0,174±0,005 132 0,098±0,003 -1 Хвильове число 1047 см 1 1,071±0,006 1 0,654±0,003 3 1,114±0,006 3 0,698±0,004 5 1,031±0,005 5 1,409±0,007 7,5 0,308±0,002 7,5 1,755±0,009 10,5 0,586±0,003 10,5 0,679±0,003 2 UA 101871 U Таблиця 1 Вікова група 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Самки Самці Відносна оптична Відносна оптична Середній вік, міс. Середній вік, міс. щільність щільність 15 1,002±0,005 15 0,419±0,002 21 2,635±0,013 21 0,709±0,004 27 0,675±0,003 27 1,062±0,005 33 1,889±0,009 33 0,718±0,004 48 2,020±0,010 48 1,231±0,006 90 0,344±0,002 90 0,821±0,004 132 0,355±0,002 -1 Хвильове число 1091 см 1 0,981±0,008 1 0,463±0,004 3 0,630±0,001 3 0,623±0,005 5 0,580±0,005 5 1,013±0,008 7,5 0,297±0,005 7,5 1,025±0,008 10,5 0,304±0,002 10,5 0,475±0,004 15 1,005±0,002 15 0,287±0,002 21 1,505±0,008 21 0,491±0,004 27 0,537±0,004 27 0,648±0,005 33 1,184±0,010 33 0,489±0,004 48 1,243±0,010 48 0,912±0,007 90 0,237±0,002 90 0,531±0,004 132 0,228±0,002 -1 Хвильове число 3433 см 1 0,114±0,007 1 0,109±0,007 3 0,117±0,007 3 0,112±0,007 5 0,036±0,002 5 0,155±0,009 7,5 0,033±0,002 7,5 0,105±0,006 10,5 0,037±0,002 10,5 0,102±0,006 15 0,063±0,004 15 0,037±0,002 21 0,102±0,006 21 0,075±0,005 27 0,074±0,004 27 0,077±0,005 33 0,101±0,006 33 0,040±0,002 48 0,128±0,008 48 0,084±0,005 90 0,041±0,003 90 0,048±0,003 132 0,053±0,003 Для моделювання залежності віку ВРХ від ВОЩ кісток черепа було застосовано регресійний аналіз. В рівнянні нелінійної регресії застосовували функцію, яка була надійно апробована в роботах [2, 5-7]: 5 T    a 1  sin b x  c , (1) x де T - вік тварини у місяцях; x - ВОЩ; a , b та c - параметри регресії, значення яких, що були отримані методом найменших квадратів, наведено в таблиці 2. В цій же таблиці також 2 наведені відповідні значення коефіцієнтів детермінації (R ) для кожного рівняння та його стандартної помилки у місяцях (S). 10 3 UA 101871 U Таблиця 2 Значення коефіцієнтів та параметрів рівняння регресії (1) 1. Самки 1 кістка а b с -1 Хвильове число 567 см 15,0 50,0 2 R =0,982 S=6,09 -1 Хвильове число 603 см 15,0 50,0 2 R =0,973 S=7,53 Хвильове число 632 см 10,0 45,0 2 R =0,986 S=5,45 -1 Хвильове число 1047 см 40,0 25,0 2 R =0,976 S=7,11 -1 Хвильове число 1091 см 40,0 25,0 2 R =0,988 S=5,08 -1 Хвильове число 3433 см 4,0 85,0 2 R =0,991 S=4,43 1 кістка а b с -1 Хвильове число 567 см 15,0 60,0 2 R =0,961 S=5,97 -1 Хвильове число 603 см 13,0 70,0 2 R =0,966 S=5,58 -1 Хвильове число 632 см 8,0 90,0 2 R =0,970 S=5,15 -1 Хвильове число 1047 см 37,0 35,0 2 R =0,978 S=4,54 -1 Хвильове число 1091 см 26,0 60,0 2 R =0,952 S=6,64 -1 Хвильове число 3433 см 2,2 85,0 2 R =0,989 S=3,14 5 10 2 кістка а с b -1,5 12,0 2 R =0,971 30,0 S=7,74 1,7 -0,5 9,0 2 R =0,978 45,0 S=6,73 0,0 -1,2 5,5 2 і?=0,974 65,0 S=7,25 2,0 -2,3 40,0 2 R =0,970 15,0 S=7,88 2,5 -2,3 20,0 2 R =0,984 20,0 S=5,71 3,5 1,5 4,0 2 R =0,974 2. Самці 90,0 S=7,28 0,3 2 кістка a с b -1,5 21,0 2 R =0,972 55,0 S=5,42 1,5 1,5 18,0 2 R =0,958 75,0 S=6,69 -2,0 2,0 13,0 2 R =0,957 63,0 S=6,79 -0,5 1,5 50,0 2 R =0,974 15,0 S=5,24 -1,5 1,5 31,0 2 R =0,989 20,0 S=3,38 -2,5 1,5 2,1 2 R =0,985 95,0 S=4,02 0,0 Таким чином, вік ВРХ можна визначати за ІЧ-спектрами пропускання озолених кісток черепа від народження до 132 місяців для самок та до 90 місяців для самців зі стандартною похибкою в діапазоні від 3-х до 8-й місяців. Приклад конкретного виконання Спосіб визначення віку великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа здійснюється наступним чином. Представлений на експертизу череп (або навіть його обгорілий фрагмент) оглядають. В разі необхідності досконало препарують, очищаючи від бруду та м'яких чи гнилісно-змінених тканин. Потім роблять попередній висновок, що він є черепом ВРХ (або його фрагментом). З експертною метою від потиличної кістки вилущують дрібний шматочок (до 1 г), який у кварцовому тиглі поміщають у муфельну піч для озолювання при температурі близько 600 ºС 4 UA 101871 U 5 протягом 7 годин. Отриманий зольний залишок розтирають в агатовій ступці з пропорційним додаванням броміду калію (1:300) до отримання 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 значення -1 -1 інтенсивності пропускання (Iп) для смуг 567 см -3433 см , а також відповідні фонові значення інтенсивності (Iф) для цих смуг, які були одержані з застосуванням методу базової лінії [3], наведено в таблиці 3. Значення ВОЩ (х) обчислювали за формулою: х=lg(Іф/Iп). Ці значення також наведено в таблиці 3. Таблиця 3 Результати вимірювання ВОЩ зразка нижньої щелепи Хвильове число, -1 см 567 603 632 1047 1091 3433 Інтенсивність пропускання Iп, % 14,6 18,0 25,8 8,7 9,7 50,8 Фонова інтенсивність, Іф, % Відношення Іф/Iп 61,0 61,0 62,0 66,0 60,0 61,0 4,17 3,39 2,40 7,59 6,17 1,20 Відносна оптична щільність 0,62 0,53 0,38 0,88 0,79 0,08 10 Значення віку ВРХ обох статей було обчислено за даними таблиці 3 відносно ВОЩ згідно рівняння регресії (1), до якого підставляли відповідні значення параметрів a, b та с з таблиці 2. Результати обчислень наведено в таблиці 4. Таблиця 4 Результати обчислень віку ВРХ згідно рівняння регресії (1) Хвильове число, см Вік ВРХ, міс. -1 Самки 20 34 1 11 42 67 567 603 632 1047 1091 3433 Самці 59 58 55 57 56 54 15 20 25 30 35 За даними цієї таблиці можна зробити надійний (в межах стандартної похибки регресії з таблиці 2) експертний висновок, що наданий на експертизу фрагмент черепа належить самцю віком в інтервалі 54-59 місяців, що знаходиться в межах стандартної помилки. Зазначимо, що цей висновок можна було б зробити, порівнявши значення ВОЩ лише на двох смугах поглинання. Але аналіз ВОЩ на усіх найбільш характерних смугах підвищує вірогідність експертизи. Таким чином, запропонований спосіб визначення віку та статі великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа дозволяє: 1. Об'єктивно та вірогідно з точністю до 2 місяців встановлювати вік великої рогатої худоби. 2. За даними вимірів відносної оптичної щільності на декількох (не менш двох) смугах поглинання визначати стать тварини. 3. Реалізувати спосіб, якщо на експертизу потрапляють спалені або обгорілі кістки черепа чи його фрагмента. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 35559. Спосіб визначення віку тварин методом інфрачервоної спектроскопії їх кісток / В.В. Кам'янський, І.В. Яценко, О.М. Гетманець / МПК А61D 99/00. Опуб. 25.09.2008. Бюл. № 18/2008. 2. Патент України на корисну модель № 45077. Спосіб визначення віку великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток кінцівок / В.В. Кам'янський, О.М. Гетманець, В.Г. Гордієнко та ін. / МПК А61D 99/00. Опуб. 26.10.2009. Бюл. № 20/2009. 5 UA 101871 U 5 10 3. Наканаси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир, 1965. – 220 с. 4. Вайль Ю.С. Инфракрасные лучи в клинической диагностике и медико-биологических исследованиях / Ю.С. Вайль, Я.М. Барановский. - Л.: Медицина, 1969. - 239 с. 5. Яценко И.В. Применение ИК-спектроскопии для исследований черепа мелких животных / И.В. Яценко, В.Г. Гордиенко, О.М. Гетманец // Материалы XII международной научнопроизвольной конференции (19-23 мая 2008 г.). - Белгород, 2008. - С. 88. 6. Яценко І.В. Встановлення віку великої рогатої худоби за п'ястковими кістками методом інфрачервоної спектроскопії у судовій ветеринарній експертизі / І.В. Яценко, О.М. Гетманець, В.В. Кам'янський // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького. - Львів, 2008. - Том. 10, № 2 (37),ч. 2. – С. 357-361. 7. Бондаревський М.М. Морфологічні особливості кісток плесна і пальців тазової кінцівки як критерії визначення віку великої рогатої худоби молочного напряму продуктивності: автореф. дис. … канд. вет. наук / М.М. Бондаревський. - Харків, 2012. - 23 с. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб визначення віку та статі великої рогатої худоби методом інфрачервоної спектроскопії кісток черепа, що полягає в вимірюванні величини відносної оптичної щільності озолених кісток у середній частині спектра та обчисленні віку тварини, згідно з формулою нелінійної регресії: T 25    a 1  sin b x  c , x де T - вік тварини в місяцях; x - відносна оптична щільність; a , b і c - коефіцієнти регресії, -1 -1 який відрізняється тим, що виділяють шість характерних смуг поглинання: 567 см , 603 смґ , -1 -1 -1 -1 632 см , 1047 см , 1091 см та 3433 см , на яких вимірюють відносну оптичну щільність; отримані значення підставляють в відповідні формули нелінійної регресії та визначають вік тварин обох статей одночасно, потім на основі порівняння результатів обчислення віку для декількох смуг поглинання роблять остаточний експертний висновок щодо віку та статі тварини. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6