Age prediction of body fluid stain by multivariate spectral regression

• Project/Area Number: 17K18380
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Analytical chemistry; Legal medicine
• Research Institution: National Research Institute of Police Science
• Principal Investigator: 高村 彩里 科学警察研究所, 法科学第一部, 研究員 (40778958)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: スペクトル解析 / 生体試料 / 血液 / 法科学 / 体液 / 陳旧

Outline of Annual Research Achievements

犯罪現場には、血液、精液、唾液など様々な体液資料が遺留される。犯罪捜査において、従来の体液種の同定分析に加え、その付着からの経過時間が推定可能となれば、犯行の立証や経緯の推定などに寄与し得る。本研究では、試料中の様々な分子種の検出が可能な振動分光手法と、複雑な生体試料のスペクトル特徴を解明するための多変量解析手法を利用し、体液試料の付着後に起こる化学反応過程の解明と、付着後の経過時間推定手法の開発を目指した。
本年度はまず、昨年度までに行った、「血液試料」を対象とする785nm励起近赤外ラマン分光を用いた経時変化分析及び「陳旧度指標」の提案に関する成果について、論文の執筆と投稿を行った。結果、Communications Chemistry誌での受理・掲載に至った。
加えて、昨年度に測定した、布等の干渉性担体に染み込んだ血痕試料の近赤外ラマンスペクトルについて、(1)担体由来の混入信号の解析的除去、(2)解析的に抽出した血液由来信号の、純粋血痕試料で構築した経過時間推定モデルへの当てはめ、(3)経過時間推定精度の評価を行った。(1)においては、以前に開発した解析手法（Anal. Chem. 89, 9797-9804 (2017).）に加え、仮想添加多変量解析法（安藤ら.(2015)）の利用も比較検討した。結果、前述の混入信号除去解析により、干渉性担体上の血痕試料について、付着からの経過時間推定を高精度に可能であることを示した。さらに、担体由来信号の微小な実験的変動を、混入信号除去解析時に考慮することが、経過時間推定精度の向上に有効であることを見出した。同時に、推定精度は「純粋な」血痕試料の結果に及ばず、今回用いた混入信号除去解析では表現できていない、担体-血液間の非線形な相互作用の寄与が示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ニューヨーク州立大学アルバニー校(米国)
• [Int'l Joint Research] ニューヨーク州立大学アルバニー校(米国)
• [Journal Article] Comprehensive modeling of bloodstain aging by multivariate Raman spectral resolution with kinetics (2019)
  • Author(s): Takamura Ayari、Watanabe Daisuke、Shimada Rintaro、Ozawa Takeaki
  • Journal Title: Communications Chemistry Volume: 2 Issue: 1 Pages: 115-115
  • DOI: 10.1038/s42004-019-0217-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phenotype Profiling for Forensic Purposes: Determining Donor Sex Based on Fourier Transform Infrared Spectroscopy of Urine Traces (2019)
  • Author(s): Takamura Ayari、Halamkova Lenka、Ozawa Takeaki、Lednev Igor K.
  • Journal Title: Analytical Chemistry Volume: 91 Issue: 9 Pages: 6288-6295
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01058
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Soft and Robust Identification of Body Fluid Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Chemometric Strategies for Forensic Analysis (2018)
  • Author(s): Takamura Ayari、Watanabe Ken、Akutsu Tomoko、Ozawa Takeaki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 8459-8459
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26873-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spectral Mining for Discriminating Blood Origins in the Presence of Substrate Interference via Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectroscopy: Postmortem or Antemortem Blood? (2017)
  • Author(s): Takamura Ayari、Watanabe Ken、Akutsu Tomoko、Ikegaya Hiroshi、Ozawa Takeaki
  • Journal Title: Analytical Chemistry Volume: 89 Issue: 18 Pages: 9797-9804
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.7b01756
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 法科学応用のための赤外スペクトルを用いたヒト尿試料性別識別モデルの開発 (2019)
  • Author(s): 高村彩里, Halamkova Lenka, Lednev Igor K., 小澤岳昌
  • Organizer: 日本分析化学会第68年会
• [Presentation] Statistical Modeling for Gender Determination of Human Urine via Infrared Spectroscopy for Forensic Purposes (2019)
  • Author(s): Takamura Ayari、Halamkova Lenka、Ozawa Takeaki、Lednev Igor K.
  • Organizer: 2019年度日本分光学会年次講演会
• [Presentation] 近赤外ラマン分光と反応速度論を考慮した多変量スペクトル分解による血液試料の法科学的陳旧度推定 (2018)
  • Author(s): 髙村彩里，渡邉大助，島田林太郎，窪田聡，阿久津智子，小澤岳昌
  • Organizer: 平成30年度日本分光学会年次講演会
• [Presentation] Kinetic Multivariate Deconvolution of Raman Spectra for Forensic Modeling of Blood Aging (2018)
  • Author(s): Takamura Ayari、Watanabe Daisuke、Shimada Rintaro、Ozawa Takeaki
  • Organizer: The Ninth International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals (IFOC-9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Discrimination of body fluid stains by FT-IR ATR and spectral multivariate processing for forensic purpose (2017)
  • Author(s): Ayari Takamura, Ken Watanabe, Tomoko Akutsu, Hiroshi Ikegaya, Takeaki Ozawa
  • Organizer: 2017 Asia/CJK Symposium on Analytical Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] FT-IR ATRによる法科学的体液試料の識別分析に向けた多変量解析手法の開発 (2017)
  • Author(s): 髙村彩里, 渡邊賢, 阿久津智子, 池谷博, 小澤岳昌
  • Organizer: 日本分析化学会第66年会
• [Presentation] 赤外分光による非破壊での多体液種同時識別 (2017)
  • Author(s): 髙村 彩里, 渡邊 賢, 小澤 岳昌, 阿久津 智子
  • Organizer: 日本法科学技術学会第23回学術集会
• [Presentation] Non-invasive Identification of Body Fluid Samples Using Infrared Spectroscopy and Innovative Chemometric Strategies for Forensic Applicability (2017)
  • Author(s): Ayari Takamura, Ken Watanabe, Tomoko Akutsu, Takeaki Ozawa
  • Organizer: PITTCON Conference and Expo 2018
  • Int'l Joint Research