Streszczenie
Możliwości mikroskopii świetlnej ułatwiają realizację szeregu zadań z zakresu kryminalistyki — od badań wykonywanych w laboratorium aż po rozprawy prowadzone na salach sądowych. Markus Fabich z firmy Olympus Europa wyjaśnia, w jaki sposób jest to możliwe.
Na przestrzeni lat mikroskopia świetlna głęboko zakorzeniła się w dziedzinie kryminalistyki. Stało się tak nie bez przyczyny. Technika ta jest szybka i przystępna w użyciu oraz, co być może najważniejsze, nie powoduje zniszczenia cennych, niemożliwych do odtworzenia próbek. Mikroskopia świetlna jest powszechnie i rutynowo wykorzystywana w niemal każdym laboratorium kryminalistycznym. Specjaliści nieustannie stosują tę technikę do analiz wstępnych w badaniach naukowych oraz dochodzeniach kryminalnych, przed przejściem do kolejnych metod. Mikroskopia świetlna jest szczególnie istotna w kontekście dochodzeń kryminalnych. Techniki, które powodują zniszczenie dowodów, nie mogą zostać wykorzystane w trakcie śledztwa bez uzyskania uprzedniej zgody. W niektórych przypadkach do zebrania wystarczającej ilości informacji wystarczają techniki nieinwazyjne. Powszechne jest również zastosowanie bardziej wyspecjalizowanych form mikroskopii. Za pomocą technologii, w których wykorzystywane jest światło spolaryzowane, identyfikuje się rodzaje włókien. Mikroskopia porównawcza umożliwia natomiast dopasowywanie włosów, broni palnej i śladów narzędzi.
Zespół ds. badań kryminalistycznych pracujący w Uniwersytecie Abertay w Szkocji (dr Kevin Farrugia, dr Keith Sturrock, dr Graham Wightman i Isobel Stewart) wykorzystał najnowsze optocyfrowe mikroskopy świetlne firmy Olympus do realizacji kilku projektów badawczych. Technologią optocyfrową określa się nową kategorię mikroskopów świetlnych, które łączą najnowsze technologie optyczne i cyfrowe. Umożliwia ona przeprowadzenie szybkiej i szczegółowej kontroli oraz wykonywanie pomiarów dla zastosowań materiałoznawczych. Produkty z serii Olympus DSX znajdują zastosowanie w analizie, pomiarach i tworzeniu raportów. Oprócz tego są intuicyjne w obsłudze, dzięki czemu osoby nieposiadające dogłębnej wiedzy na temat mikroskopii mogą przeprowadzić precyzyjną kontrolę. Funkcje cyfrowej rejestracji i wyświetlania obrazu umożliwiają obserwację próbek poza mikroskopem, co idealnie sprawdza się w przypadku konieczności dłuższej pracy, dyskusji nad wynikami lub prowadzenia szkoleń. Zespół badawczy korzysta z różnorakich funkcji mikroskopii optocyfrowej do celów szczegółowej analizy różnego rodzaju dowodów, takich jak odciski palców, nielegalne substancje psychotropowe i ślady długopisu na papierze.
Ujawnianie śladów linii papilarnych
Unikalne ślady linii papilarnych zostawione w momencie kontaktu z powierzchnią są istotne do ustalenia tożsamości. Linie papilarne tworzą listewki skórne, układające się w przeróżne wzory, takie jak pętelki, zwoje i łuki. Na grzbiecie każdej listewki znajdują się pory, z których wydziela się pot (Ryc. 1). Czasem zdarza się, że ślady linii papilarnych są doskonale widoczne — na przykład gdy zostały odciśnięte krwią lub farbą — ale najczęściej tworzy je jedynie pot. Ujawnienie takich niewidocznych na pierwszy rzut oka odcisków wymaga zastosowania dodatkowych technik, w zależności od powierzchni, na której zostały pozostawione.
Przestępcy jednak często starają się pozbyć dowodów. Jednym z obszarów badań zespołu jest ujawnianie odcisków palców z powierzchni metalowych, które zostały przetarte materiałem. W momencie kontaktu skóry z powierzchnią niektóre związki chemiczne zawarte w pocie reagują z metalem. W rezultacie ślady linii papilarnych skutecznie „wgryzają” się w powierzchnię i pozostają tam, bez względu na intensywność przecierania powierzchni. Próba usunięcia śladów kontaktu z metalową powierzchnią sugeruje również próbę pozbycia się dowodów. Naukowcy z Uniwersytetu Abertay pracują nad sposobami ujawniania śladów linii papilarnych poprzez podgrzanie metalu do temperatury powyżej 400ºC, a następnie zarejestrowanie obrazów i ich analizę z wykorzystaniem mikroskopu Olympus DSX110. Testom poddano różne metale. Sprawdzono rezultaty ścierania odcisków kilkoma materiałami, w tym tkaniną wełnianą, bawełnianą i nylonową (Ryc. 2). Uzyskanie kompletnego odcisku w większym powiększeniu było istotne w celu dokonania dogłębnej analizy. Udało się to osiągnąć dzięki zastosowaniu funkcji zszywania obrazów dostępnej w mikroskopie DSX110. Choć w niektórych przypadkach zarejestrowane szczegóły odcisków nie były wystarczające do jednoznacznego ustalenia tożsamości, tak otrzymane obrazy można wykorzystać w połączeniu z innymi dowodami. Na ich podstawie można też wyeliminować część osób z kręgu podejrzanych.
Obserwując ślady linii papilarnych bezpośrednio z góry, ciężko jest rozróżnić wszystkie wymagane szczegóły. W tym momencie z pomocą przychodzi nachylana głowica mikroskopu DSX110, umożliwiająca oświetlanie i oglądanie próbki pod różnym kątem. Zmiana kąta padania światła wpływa na rzucany cień, który uwypukla ukształtowanie powierzchni. Dzięki temu możliwe jest bardziej szczegółowe uwidocznienie rowków powstałych w metalowej powierzchni (Ryc. 3).
Listewki skórne z porami
 Ryc. 1 | Przy użyciu mikroskopu DSX110 pory znajdujące się na listewkach skórnych stają się doskonale widoczne. Wydziela się z nich pot, która osadza się na różnych powierzchniach w formie odcisku. |
Ujawnianie odcisków palców na powierzchni metalowej.
Ślady odcisków palców startych z metalowej powierzchni pojawiają się ponownie po ogrzaniu jej do temperatury 400°C i wyższej. Do ujawnienia śladów linii papilarnych na miedzianej powierzchni przetartej tkaniną wełnianą (A) lub nylonową (B) oraz na mosiężnej powierzchni przetartej tkaniną wełnianą (C) lub bawełnianą (D) wykorzystano mikroskop DSX110. Obrazy dzięki uprzejmości: K. Dettori, Uniwersytet Abertay.
 Ryc. 2.A: Miedziana powierzchnia przetarta tkaniną wełnianą |  Ryc. 2.B: Miedziana powierzchnia przetarta tkaniną nylonową |
 Ryc. 2.C: Mosiężna powierzchnia przetarta tkaniną wełnianą |  Ryc. 2.D: Mosiężna powierzchnia przetarta tkaniną bawełnianą |
Uwidocznienie śladów linii papilarnych na metalowej powierzchni oświetlonej pod kątem.
 Ryc. 3 | Ujawnione ślady linii papilarnych pozostawione na powierzchni aluminiowej, przetarte tkaniną bawełnianą. Obraz wykonany za pomocą mikroskopu świetlnego DSX110 po podgrzaniu powierzchni do 400°C i oświetleniu jej pod kątem w celu zwiększenia kontrastu. Obraz dzięki uprzejmości: K. Dettori, Uniwersytet Abertay. |
Logo na skonfiskowanych nielegalnych substancjach psychotropowych
Projekty prowadzone przez zespół ds. badań kryminalistycznych z Uniwersytetu Abertay mają szansę znacząco wpłynąć na wygląd wstępnej analizy dowodów w kryminalistyce. Zespół ściśle współpracuje ze szkocką policją, która przekazuje mu materiały na potrzeby najnowszych badań. W ramach tej współpracy do analizy partii nielegalnych substancjach psychotropowych skonfiskowanych przez policję wykorzystano mikroskop DSX110. Nadużywanie leków i substancji psychotropowych to wciąż rosnący problem. Co więcej, dilerzy narkotyków często zastępują związki psychoaktywne alternatywnymi substancjami. W większości przypadków są one nieszkodliwe (jak na przykład cukier, który bywa takim właśnie zamiennikiem), ale zdarzają się również substytuty o wiele groźniejsze dla zdrowia. Ponadto stężenie substancji aktywnej w narkotyku może się często znacznie różnić. Na przykład, niektóre z poddanych analizie tabletek zawierały 10 mg diazepamu (czyli dawkę dostępną w produktach sprzedawanych w aptece), w innych natomiast wykryto czterokrotnie większe stężenie tej substancji chemicznej. Zażycie takich leków może doprowadzić do przedawkowania. Dlatego też oznakowanie partii skonfiskowanych substancji dla celów śledczych jest tak istotne. Zespół z Uniwersytetu Abertay sprawdza, czy jest to możliwe poprzez połączenie kluczowych właściwości fizycznych i chemicznych tych substancji. Naukowcy mają nadzieję stworzyć model statystyczny, który umożliwiałby identyfikację różnych partii tabletek dostępnych w ramach nielegalnego łańcucha dostaw. Pozwoliłoby to policji ustalić związek między skonfiskowanymi partiami, a co za tym idzie — być może wyśledzić ich dostawców.
Partia skonfiskowanych tabletek została poddana analizie z użyciem mikroskopu Olympus DSX110. Kilka zdjęć z badań zamieszczono poniżej (Ryc. 4). Oznakowanie wizualne jest możliwe w oparciu o kilka cech, takich jak kolor czy wzór tabletki. Wiele z nich jest oznaczonych logiem, a niektóre mają również niewielkie uszkodzenia na krawędziach — prawdopodobnie spowodowane defektem prasy do tabletek — które mogłyby pomóc w identyfikacji partii narkotyków. Tu ponownie sprawdza się funkcja obserwacji ukośnej dostępna w systemie DSX110, dzięki której udało się zarejestrować szczegółowe obrazy logo i krawędzi tabletek (Ryc. 4B). Możliwości cyfrowe systemu poprawiły obrazowanie próbek tabletek z pomocą narzędzia Extended Focal Image (EFI). Wykorzystując obrazowanie 3D, funkcja EFI łączy serię obrazów 2D w różnych miejscach wzdłuż osi z. W rezultacie powstaje w pełni ostry, złożony obraz całej próbki, który pozwala na jej szczegółowe oględziny.
Określanie cech skonfiskowanych narkotyków.
Dokładne oznakowanie skonfiskowanych narkotyków pomaga policji w odnalezieniu ich dostawcy. Zadanie to ułatwia praca w trybie true colour w rzucie z góry (A) oraz funkcja obserwacji ukośnej dostępna w systemie DSX110 (B), umożliwiająca szczegółowe zobrazowanie logo i krawędzi tabletki. Obrazy dzięki uprzejmości: S. Greenfield, Uniwersytet Abertay.
 Ryc. 4.A-1 |  Ryc. 4.A-2 |
 Ryc. 4.A-3 |  Ryc. 4.A-4 |
 Ryc. 4.B-1 |  Ryc. 4.B-2 |
 Ryc. 4.B-3 |
Ślady długopisu na papierze
Dokumenty mogą zostać podrobione lub poddane manipulacji z różnych powodów. Kradzież tożsamości i nadużycia finansowe są częstym zjawiskiem, podobnie jak preparowanie listów pożegnalnych w celu upozorowania samobójstwa. W takiej sytuacji głównym celem każdego procesu analitycznego jest zdobycie jak największej ilości informacji bez naruszenia bądź zniszczenia dokumentu. W tym momencie z pomocą przychodzi nieniszcząca natura mikroskopii świetlnej. W trakcie analizy dokumentów tego typu bierze się pod uwagę właściwości tuszu oraz papieru, a także charakter pisma. Zespół z Uniwersytetu Abertay w jednym ze swoich projektów skupia się na rozróżnieniu wgłębień zostawianych w papierze przez długopis. W trakcie pisania końcówka długopisu odkształca powierzchnię papieru, pozostawiając w niej bruzdę. Morfologia takiego wgłębienia różni się w zależności od charakteru pisma, rodzaju długopisu, jakości papieru i właściwości podłoża, na którym leżał papier w trakcie pisania. Dodatkowe informacje, na przykład dotyczące składu chemicznego tuszu, uzyskuje się po wykonaniu badań innymi technikami analitycznymi. Niestety, chromatografia nie sprawdza się w przypadku długopisów żelowych, w których wykorzystywany jest trudny do rozpuszczenia tusz polimerowy. Analiza dokumentu spisanego takim tuszem wymaga zastosowania innych technik.
Powiększenia uzyskiwane mikroskopem optocyfrowym pozwalają na obrazowanie włókien papieru przy jednoczesnym odwzorowaniu zakresu kolorów i rozmieszczenia tuszu. Możliwy jest również pomiar głębokości bruzdy i jej wizualizacja w formie mapy wysokościowej, którą można wyświetlić i poddać analizie w trybie 2D i 3D (Ryc. 5).
Analiza wgłębień pozostawionych przez długopis.
Rozpoznanie wgłębień pozostawionych w kartce przez długopis może ułatwić identyfikację autora tekstu. Wgłębienia pozostawione przez długopis zostały uwidocznione za pomocą mikroskopu DSX110 z użyciem funkcji obserwacji w jasnym polu (A), obrazowania 2D w oparciu o mapę wysokościową (B) i obrazowania 3D w oparciu o mapę wysokościową (C). Obrazy dzięki uprzejmości: K. Denovan, Uniwersytet Abertay.
 Ryc. 5.A |  Ryc. 5.B |
 Ryc. 5.C |
Sala sądowa
Informacje uzyskane dzięki analizie mikroskopowej są nieocenione w kryminalistyce. Równie ważny jest jednak sposób ich przedstawienia w trakcie rozprawy. Obraz mówi więcej niż tysiąc słów, a informacje, które w sobie zawiera przekazuje się znacznie łatwiej, niż za pomocą przemowy lub obliczeń. Ryc. 6 przestawia przykład przejrzystej prezentacji zebranych danych przy użyciu funkcji raportowania wyników dostępnej w mikroskopie DSX110. Co ciekawe, w każdym z trzech przytoczonych projektów kluczowe dla analizy okazało się to samo narzędzie: funkcja sklejania obrazów. Niezależnie od tego, czy badamy odcisk palca, logo na tabletkach zawierających nielegalne substancje psychotropowe, czy też śladu długopisu na podejrzanym dokumencie, tworzenie i prezentowanie dużych obrazów jest niezbędne do przekazania dowodów ławie przysięgłych. Obserwowany obszar wyświetlany jest w kontekście całego obrazu. Można go również przybliżać. Umożliwia to prezentację nawet najdrobniejszych szczegółów i bardziej wydajną analizę dowodów.
Przedstawienie zebranych danych na sali sądowej jest niezwykle ważne.
 Ryc. 6 | Rzut 3D i analiza bruzdy pozostawionej w papierze przez długopis są uzupełnione dodatkowymi informacjami dotyczącymi, na przykład, ustawień mikroskopu. Obrazy dzięki uprzejmości: K. Denovan, Uniwersytet Abertay. |
Podsumowanie
Mikroskopia świetlna znajduje wiele zastosowań w medycynie sądowej i dochodzeniach kryminalnych. Technologia cyfrowa ma nieustanny wpływ na projekty nowoczesnych mikroskopów. Zwiększa rozdzielczość obrazu i możliwości analityczne takich systemów, jak produkty firmy Olympus z technologią optocyfrową. Wykorzystując optocyfrowy system Olympus DSX110, naukowcy z Uniwersytetu Abertay zyskali dostęp do wielu nowoczesnych funkcji, które zapewniły dokładniejszą analizę różnego rodzaju próbek.
Dzięki wprowadzeniu uzupełniających technik analitycznych mikroskopia świetlna zmniejsza nakład pracy śledczych i skraca czas potrzebny na podjęcie decyzji. Nie przyczynia się też do zniszczenia cennych dowodów. Jest to szczególnie ważne w świetle ograniczeń budżetowych nakładanych na placówki kryminalistyczne, przy rosnącym znaczeniu wydajności ich pracy. Ze względu na przystępność i szybkość mikroskopia świetlna w miarę swojego rozwoju znajdzie coraz szersze zastosowania w kryminalistyce, od badań naukowych po dochodzenia i przedstawianie dowodów w sądzie.
