血液样本中乙醇浓度检测与线性回归方程
2016-12-17梁为民熊建华蒋桂秀
梁为民 唐 露 熊建华 蒋桂秀
广西正廉司法鉴定中心,广西 南宁 530031
血液样本中乙醇浓度检测与线性回归方程
梁为民 唐 露 熊建华 蒋桂秀
广西正廉司法鉴定中心,广西 南宁 530031
应用顶空气相色谱内标法分析血液样本(以下简称血样)中乙醇浓度,是通过血样中乙醇的燃烧峰面积与乙醇浓度成线性关系的原理来进行分析计算,因此,用线性方程来计算血样中乙醇浓度是非常精确的,结合气相色谱仪的精度最终分析结果精确到0.01mg/100ml。
线性方程有一元线性方程、二元线性方程、三元(多元)线性方程,在本分析方案中,只有一对变量,即乙醇峰面积和乙醇浓度,因此,只能是一元线性方程。一元线性方程的通式一种是:Y=AX+B,另一种是Y=AX;前者有B值,后者没有。该B值在解析几何中称为截距,在化学分析中,称为初始值。由于乙醇峰面积与内标峰面积的比值等于乙醇浓度与内标浓度的比值,因此方程式中不可能有截距,也就是不可能存在初始值,这也就充分证明了正常人体血液中不含乙醇,为酒驾的司法鉴定提供了科学的理论依据。所以方程式只能是:Y=AX,Y为因变量,即血样中乙醇浓度,X为自变量,即乙醇峰面积,A为线性方程的斜率,意义是内标浓度与内标峰面积比。
以上线性方程式的判定基于一个理论:乙醇峰面积/内标峰面积=乙醇浓度/内标浓度,但是,峰面积和浓度是两个不同性质的数值,峰面积表示的是样品在检测器上的响应值,这个响应值通过电子信号表达出来,这样就存在两个物理量的转换,也就是存在一个转换参数,响应值与样品浓度成正比,也就是峰面积与浓度成一元线性关系,信号转换参数就是斜率,我们把这个斜率定义为相对因子A。至此,最终理论为:乙醇峰面积/内标峰面积*相对因子A=乙醇浓度/内标浓度,方程式是:Y=AX,Y是血样中乙醇浓度,X是血样中乙醇峰面积,A是血样中内标浓度*相对因子/内标峰面积。对于A,内标浓度和内标峰面积都是可知的,唯独相对因子是未知,但可根据峰面积与浓度成一元线性关系来得到相对因子,也就是函数中出现相同的子函数,这就是递推函数,递推函数可以回归成一个同样的总函数,所以本方案需要进行回归运算,从而最终确定出A值。
以上是初等函数的在气相色谱分析实验中的运用,初等函数虽然简单,但运用统计学中的回归函数确定出A值,就相对复杂。
所谓回归方程,就是根据自变量和应变量所对应的一系列离散点,找出某条方程曲线,使得所有离散点到这条曲线的平均垂直距离最短,这条曲线所对应的方程就称为这对自变量和应变量的回归方程。回归方程在统计学中十分常用。
在酒驾的司法鉴定中,人体血液中乙醇浓度达到20mg/100ml到79mg/100ml,则定性为酒驾,达到80(含80)mg/100ml以上,则定性为醉驾,这就要求实验中,必须做20、80mg/100ml这两个标准液的峰面积;外加300mg/100ml标准液的峰面积,由这三个峰面积与分别与其浓度的比值作为离散点,构成标准曲线,曲线的线性越高,分析结果就越精确,线性要求必须达到0.9995到1之间,1为最佳值,越接近1实验结果越精确,因为数值为1时,各离散点的连线斜率相同,也就是所有离散点完全处在同一直线上。利用20、80、300mg/100ml这三种必做的离散点,结合线性回归运算所要求的离散点校验,就可以计算出A值。以下实验举例:其中X(0.0761,0.3042,1.1401),Y(20.0375,80.0564,300.0243)。
根据回归方程:(n=3)
将以上计算结果代入回归方程得:A=263.1579,a=1/A=1/263.1579=0.0038
通过以上判断,1/a(即相对因子A)是两个物理量转换的转换参数,根据:乙醇峰面积/内标峰面积*A=乙醇浓度/内标浓度这个理论,A=(乙醇浓度/内标浓度)*(内标峰面积/乙醇峰面积),该值与内标浓度/内标峰面积的比值有关,也就是与信号转换有关。R2为各离散点连线的斜率比,R2=1时,说明各连线斜率相同,曲线最直。也就是说,R2=1时就非常完美了,越接近1结果越精准,R2小于0.9995(不含0.9995)以下,则说明达不到直线标准,实验就有很大误差,这就要注意检查设备是否有残留,这时要做好各种仪器设备的清理工作,甚至更换。整个分析过程,融合了多门学科相辅相成,充分体现了自然科学的神奇魅力。
[1]中华人民共和国公共安全行业标准<血、尿中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、异丙醇、正丁醇、异戊醇的定性分析及乙醇、甲醇、正丙醇的定量分析方法>(GA/T 105-1995)[M].北京:中国标准出版社,2002.6.
[2]任琳,孙成均,邹晓莉,曾红燕,江波.全血中乙醇的毛细管气相色谱快速检测法[J].四川大学学报(医学版),2010(06).
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