[發明專利]基于傅里葉變換紅外光譜和化學計量學鑒別精斑種屬的方法

在審

• 申請號: 202010568511.9
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111879721A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王振原;魏昕;于凱;王功績;吳迪;劉睿娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G01N33/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于傅里葉變換紅外光譜和化學計量學鑒別精斑種屬的方法：收集來自人類和狗、兔、豬、牛、羊五種常見動物的精液樣本，將精液樣本按照不同載體、形成時間，制備訓練集、驗證集共計420份精斑樣本并進行傅里葉紅外光譜檢測，利用主成分分析方法對檢測的光譜數據結果進行聚類分析，最終使用偏最小二乘法判別分析進行模型的訓練和驗證。與傳統的精斑種屬鑒別方法相比，本發明對精斑檢材無破壞性，操作簡單，可以快速、準確的鑒別精斑的種屬來源，有利于案件的快速定性。

技術領域

本發明屬于精斑快速、無損檢測技術領域，涉及對檢案過程收集的物證中的精斑成分定性識別。

背景技術

精液是一種生殖體液，精液在受到性刺激的情況下射出后，一般會浸潤或附著于其他載體上并經干燥形成斑痕。在性犯罪案件或其他涉及有性行為的案件中，該斑痕若持續留存于載體上并于現場或實驗室中提取出來，就可以獲得最重要、最可靠的標志物之一精斑。精斑不僅可以確證性行為的發生，還可以用于犯罪嫌疑人的認定。在受害者有精神智力障礙、沒有目擊證人、或受害者已經死亡等性犯罪案件中，精液遺留形成的精斑在法醫檢驗和案件偵破等方面的價值尤為重要。

許多成熟的精斑檢測方法已經被廣泛的應用于實際案件中，為案件的偵查提供線索。但據文獻報道，對精液酸性磷酸酶(SAP)的推定檢測有可能出現假陽性結果。同樣的，前列腺特異抗原(PSA)的檢測對精液沒有特異性，可以在許多非前列腺組織和體液中發現(在乳腺癌、肺癌、結腸癌等患者的血清中也可檢測出PSA呈陽性的結果)。而大多數用于犯罪現場的商用免疫層析分析測試(例如，RSIDTM和)，盡管速度快，但對樣本具有破壞性。特別是當精斑樣本量非常有限時，其破壞性將影響后續的DNA分析。此外，上述精斑檢測分析均無物種特異性，這意味著SAP或PSA均可在其他物種的精液中檢測到。因此，目前需要一種可重復、精確度高和非破壞性的技術手段來檢測精斑證據并區分其種屬。

傅里葉變換紅外光譜(FTIR)是一種應用廣泛的光譜技術。FTIR光譜研究的是中紅外區域(約4000-400cm^-1)電磁波的吸收譜，該區域的吸收帶主要來源于分子振動的基本躍遷，吸收模式具有較強的特征，即不同的化學官能團在被紅外光照射后發生能量躍遷的程度不同，從而顯現出不同吸收光譜。作為一種免標記和非破壞性的光譜檢測技術，FTIR光譜可以顯現出對應樣品中特定化學官能團的特征峰。相比于相位對比顯微鏡和共聚焦熒光等其他光譜技術，FTIR光譜利用低能量的光波，使得樣品不存在光漂白和電離損傷等問題，特別適用于生物醫學領域各種樣本的分析，同時樣本的光譜特異性以及檢測的便捷性，也促進了FTIR在分析化學領域廣泛應用。

化學計量學(Chemometrics)又稱化學統計學，由瑞典學者Wold在1971年提出，是一門通過統計學或數學方法將建立化學體系的測量值與體系的狀態之間聯系的學科。近年來，隨著分析化學的發展，各種現代化測量儀器層出不窮，獲得了大量關于物質化學組成的數據，應用化學計量學的方法可以從中挖掘出有價值的信息。

在法醫刑事科學領域中，種屬鑒別是法醫學調查的一個重要環節，對于精斑而言，無論其形成于何種載體之上，都應進行種屬鑒別。目前尚未見到將傅里葉變換紅外光譜和化學計量學結合并應用在精斑種屬鑒別方面的報道。

發明內容

針對目前難以同時實現快速、準確、無損地鑒別精斑種屬的問題，本發明提供了一種基于傅里葉變換紅外光譜和化學計量學鑒別精斑種屬的方法。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

1)從待鑒別種屬的精斑中分離出精液樣本，采集該精液樣本的傅里葉變換紅外光譜數據；

2)對步驟1)采集的傅里葉變換紅外光譜數據，選取該紅外光譜數據中的精斑指紋區(1800-900cm^-1)數據進行校準；