一种尸源性气味物质收集装置，及检测与可视化分析方法

1.本发明涉及法医昆虫学技术领域，特别涉及一种尸源性气味物质的早期的收集装置与检测方法，及后期分析、保存及可视化方法。


背景技术：

2.法医昆虫学（forensic entomology）是应用昆虫学知识解决有关法律问题的法医学分支科学，对死亡时间的推断，特别是腐败尸体的死亡后间隔时间（postmortem interval, pmi）的推断具有独特优势。机体死亡后，在腐败过程中，身体软组织由细菌、真菌和原生动物等微生物辅助被分解，产生自溶现象，不断的产生并释放出大量的化学气味分子，这些由尸体释放出的化学气味分子被称为尸体挥发物(anderson et al. 2001; 陈禄仕 2005; statheropoulos et al. 2007)。主要包括一些含硫化合物sulfur compounds、含氮化合物nitrogen compounds、酮类ketones、醇类alcohols、醛类aldehydes、烃类hydrocarbons、酯类esters、和酸类acids等。
3.法医昆虫学家经常提出这样的假设，即尸体的挥发性有机物调节了嗜尸昆虫的行为。vocs可能提供有价值的信息，这些信息在估计死亡后的时间间隔方面被证明是有用的(amendt et al. 2004)。此外，这些数据也有助于发现死亡的病因。将挥发性有机化合物采样到吸附管上，并用td/gc/ms对其进行分析，是一种有效的定性和半定量测定vocs的方法。由于生理、伦理和经济原因，以人体尸体开展的关于死亡后释放的vocs的现有信息相当有限(oesterhelweg et al. 2008; vass et al. 2008)。2005年，statheropoulos与spiliopoulou以两具人尸进行了以腐烂的尸体挥发性有机化合物的研究，比对了三种收集气体的方式并报道了鉴定出15种以上的挥发性物质(statheropoulos et al. 2005)。随后，vass与其同事对四具尸体开展了挥发物研究，因分析技术的大幅提升此次共报道了超过400种气味物质，初步建立了尸体分解气味库(vass et al. 2008)。dekeirsschieter（2009）将猪尸体置于三种不同环境下，分析并比较了组间挥发性气味物质，超过100种与人尸体中相同的挥发性气味物质被报道(dekeirsschieter et al. 2009)； armstrong（2016）在其基础上，建立了猪尸体在死后早期的挥发性气味谱，鉴定出约105种挥发性气味物质，并指出猪尸体作为人体分解的类似物的可靠性(armstrong et al. 2016)。statheropoulos（2011）结合化学和光学方法分析了猪尸体分解阶段的变化，表明使用家猪(sus scrofa domesticus)作为人体类似物是常见的(statheropoulos et al. 2011)。此外，dekeirsschieter报道了鹿、狗等较大型哺乳动物作为替代模型的可靠性(dekeirsschieter et al. 2009)。podskalsk
á
利用报道的尸体挥发物对甲虫进行了引诱实验，发现了二甲基二硫、二甲基三硫及二甲基硫对甲虫的吸引作用，初探尸体挥发性气味物质物质对嗜尸性昆虫的吸引作用。化学线索的检测是对于研究嗜尸性昆虫的尸源定位机制的必要环节。
4.尸源性气味物质（voc）可以在破案中提供重要的侦测信息，并对嗜尸性昆虫演替研究有重要意义，尸源性气味物质可为病理研究与死亡原因分析等提供更加客观，在法庭
上更容易被接受的证据。但现有尸源性气味物质的收集方式操作复杂并存在一定对尸体的破坏采样，并未能真正将尸源性气味物质的分析实际运用到刑侦中，缺乏一种行业规范的便捷采集、保存与分析方式。
5.因此，有必要提供一种无破坏性采集、操作简单，不苛求操作人员有专业背景，存储方便、收集效果好并大大降低检测成本的尸源性气味物质的收集装置，检测与可视化分析方法。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中上述问题，本发明提供了一种尸源性气味物质前期的收集装置，检测方法及后期分析、保存与可视化方法，将不可见的气味转换为可视化数据，供法医分析使用。
7.为了达到上述目的，本发明提供了一种尸源性气味物质的收集装置，所述收集装置包括吸附管、大气采样器、特氟龙软管和裹尸袋，所述吸附管一端连接裹尸袋，所述吸附管另一端连接特氟龙软管一端，所述特氟龙软管另一端连接大气采样器的进气端。
8.进一步的，所述吸附管是6*150mm 的tenax ta管经活化处理，以200 ml/min恒定氦气流量，在300℃下处理0.5小时，再用封口膜包裹端口并用锡箔纸包裹，置于4-8℃环境下储存，所述吸附管一端深入裹尸袋10 cm。
9.进一步的，所述采样器的流速流量为100 ml/min，采集时间为30 min。
10.基于一个发明总的构思，本发明还提供了一种尸源性气味物质检测与可视化分析方法，所述方法包括如下步骤：s1：采集尸源性气味物质，进行洗脱，得到尸源性气味物质溶液并保存；s2：取1-2ul所述尸源性气味物质溶液注入气相色谱检测仪进样口中，设定好升温程序，进行检测；待仪器运行结束，获得峰谱图，利用检索库将所述峰谱图进行解谱和比对，得出质谱数据；s3：对所述质谱数据进行处理，包括数据分析和数据可视化。
11.进一步的，所述步骤s1中洗脱过程具体为：取下吸附管并将进气一端置于洁净色谱瓶中，将洗脱剂打入吸附管上端，垂直静止待洗脱剂从下端流出并收集于色谱瓶中，如此反复三次，获得尸源性气味物质溶液。
12.进一步的，所述洗脱剂为正己烷、二氯甲烷、乙醚、正戊烷、石蜡中的任意一种。
13.进一步的，所述步骤s1中保存过程具体为：将装有挥发物的色谱瓶用封口膜包裹，并标注编号，置于-20℃环境中储存。
14.进一步的，所述步骤s2中解谱和比对具体为：(1)由质谱的高质量端确定分子离子峰，求出分子量，判断化合物类型及元素含量； (2)根据分子离子峰的高分辨数据，给出化合物的组成式； (3)由组成式计算化合物的不饱和度，确定化合物中环和双键的数目。
15.进一步的，所述步骤s3中数据分析过程具体为：将所述质谱数据，除杂，将空白样品中检出的气味物质抠除，再进行分析，人为去除结果中含有硅（si）的物质。
16.进一步的，所述步骤s3中数据可视化处理过程具体为：将所述质谱数据导入origin软件，粘贴到模板文件的时间与物质含量对应列中，进行折线图绘制，再将图片导出，根据图中各样品之间的间隔，调整偏移值直至输出的图形达到标准后导出并保存。
17.本发明重点用于尸体气味物质的收集与尸体相关信息的提供，为在实际案件应用汇总法医昆虫对腐败尸体的死亡后间隔时间（postmortem interval, pmi）的推断应用提供依据和参考。
18.本发明的上述方案有如下的有益效果：1）本发明的上述方案所述尸源性气味物质的收集装置简易，无专业知识背景也容易上手；不破坏尸体，收集时间短。
19.2）本发明的尸源性气味物质检测方法可将气味数据可视化，储存为电子信息化的数据，便于建立数据库，为案件侦破提供一定的信息基础。
20.3）本发明尸源性气味物质的收集装置吸附效果好，大大降低了检测成本。
21.4）尸源性气味物质的收集装置中收集到的气味物质可保存较长时间。
附图说明
22.图1是本发明一种尸源性气味物质的收集与检测方法流程示意图；图2是本发明一种尸源性气味物质的收集装置连接指示图；图3是本发明一种尸源性气味物质的收集与检测方法中数据可视化图；图4是本发明一种尸源性气味物质的收集与检测方法整体原理示意图。
具体实施方式
23.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
24.本发明针对现有的问题，提供了一种尸源性气味物质的收集装置与检测方法。
25.实施例11尸体挥发物的采集与保存1.1实验材料前处理实验材料包括：吸附管: tenax ta管（6*150mm）使用前活化处理，使用氮吹仪设定300℃、恒定氦气流量（200毫升/分钟）下处理0.5小时，随后用封口膜包裹端口并用锡箔纸包裹4-8℃保存；北京劳保所大气采样器
×
1；特氟龙软管多段；裹尸袋
×
1；正己烷；2ml棕色色谱瓶；微量移液器
×
1；封口膜；锡箔纸。
26.1.2装置搭建与注意事项将一端接有特氟龙软管的吸附管深入装有尸体的裹尸袋10cm处，确保吸附管不接触尸体或裹尸袋，特氟龙软管另一端接大气采样器进气端，并将大气采样器直立放置。
27.1.3挥发物吸附对同一个尸体重复收集三组气味，三组收集完后进行混样处理。同时，按照图2b实施例装置连接指示图连接好，设置采样器流速流量：100ml/min，采集时间30min，静置采样。作为环境对照组，后期进行环境杂质去除。
28.1.4挥发物洗脱洗脱剂优选为正己烷，小心取下吸附管并将进气一段置于洁净色谱瓶中，将300ul
洗脱剂打入吸附管上端，垂直静止待正己烷从下端流出并收集于色谱瓶中，如此反复三次，可收集到500ul左右的挥发物。
29.1.5挥发物的保存将装有挥发物的色谱瓶用封口膜包裹，瓶身标注编号。-20℃低温保存等待上机分析。
30.2．尸体挥发物的检测将1-2ul待检测气味样品注入气相色谱检测仪进样口中，设定好升温程序优选最优升温程序，待仪器运行至结束，获得待检测物质的质谱图，最后利用检索库将气相分离后的质谱数据进行解谱，对检测结果中的每一个峰进行质谱库比对：(1)由质谱的高质量端确定分子离子峰，求出分子量，初步判断化合物类型及是否含有ci、br、s等元素。 (2)根据分子离子峰的高分辨数据，给出化合物的组成式。 (3)由组成式计算化合物的不饱和度，即确定化合物中环和双键的数目。选择相似度最高且70%的物质保留。
31.2.1仪器与设备型号色谱柱信息：agilent 19091s-433hp-5ms温度范围：0
ꢀ°
c—325
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c或350
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c色谱柱尺寸：30 m x 250 μm x 0.25 μm色谱柱锁定方式：解锁进样方式：前 ss 进样口 he出样方式： msd温度初始值：50
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c压力设定：7.6522 psi流量：1 ml/min平均线速度：36.445 cm/sec保持时间：1.3719 min控制模式：恒定流量2.2升温程序设定值
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开启（初始值）
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50
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c保持时间
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3 min后运行
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50
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c程序#1 速率
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10
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c/min#1 值
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100
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c#1 保持时间
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0 min#2 速率
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15
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280
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c#2 保持时间
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4 min#3 速率
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30
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c/min#3 值
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320
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8 min2.3分析谱选择混合物样品经色谱柱分离后进入质谱仪离子源，在离子源被电离成离子，离子经质量分析器、检测器之后即成为质谱信号并输入计算机。将实验组（图2a）与空白对照组(图2b)气相分离后的质谱数据进行解谱，并用nist05对其进行解析。质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
32.其中，检索库为nist05&nist21&wiley138。
33.3．尸体挥发物的数据分析3.1杂质去除导出s2中获取的质谱数据，对质谱数据进行杂质剔除，剔除时比对待测样品中空白样品将空白样品中检出的气味物质抠除，完成后在对样品检测气味物质进行检查，人为去除结果中含有硅（si）的物质。只保留相似度≥70%的物质作为结果。结果保存并依据样品命名。
34.3.2数据可视化将质谱数据导入origin软件进行折线图绘制并存档保存。
35.3.2.1绘图：首先是质谱图绘图，打开绘图模板gc-ms data analysis template.opj文件，将文件另存为需要保存的文件，命名规则同上。将上一步获得的经过处理的数据，粘贴到模板文件上对应的时间与物质含量对应的列内。x列为检测时间，y列为物质含量。选择绘图-折线图（多个样品同时绘制时可选用多个y轴图）。横纵坐标采用连续点做图，需要自行设置相应的坐标范围，并修改横纵坐标名称。
36.3.2.2图片导出，点击项目管理器，打开graph, 根据图的各样品之间的间隔，调整公式里的偏移值（绘制多个样品时），如e-0.15，至输出的图形达到标准后。将图按pdf等格式导出使用。注意输出文件的字体设置为可编辑的字体，以方便进一步在ai等制图软件中编辑。
37.对比例1在一空的裹尸袋中进行一组对照组进行收集，其他同实施例1。
38.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。