执行总结
光学显微镜技术的出现为从实验室到法庭等的许多法医学任务提供了方便。Olympus Europa的Markus Fabich做如此说明。
多年来,光学显微镜技术已在法医学领域得到广泛而合理的使用。光学显微镜技术是一种快速且存取方便的技术,而且最为重要的是,这种技术不会破坏珍贵且不可替代的样本。在几乎所有法医实验室中,专家通常都依靠此技术可靠地进行一线研究和调查分析,然后再采用后续技术。在后一种情况下,这尤为重要,因为在刑事侦查过程中,必须获得对证物进行破坏性试验的许可。在一些情况下,只需采用非破坏性方法即可收集足够的信息。更专业的显微镜类型也比较常见,例如,用于鉴别纤维的偏振光显微镜和用于比对毛发、枪支和工具痕迹的比较显微镜。
在苏格兰的阿伯泰邓迪大学,法医学研究团队(Kevin Farrugia博士、Keith Sturrock博士、Graham Wightman博士和Isobel Stewart)曾采用奥林巴斯的最新光学数码显微镜推进几个研究项目。作为结合了最新光学技术和数码技术的新型光学显微镜,采用了光学数码技术的光学显微镜能够在材料科学应用中进行快速、详细的检查和测量。Olympus DSX系列可以用于调查、测量和报告,其操作直观,这意味着不具备丰富显微镜知识的操作员也可进行准确检查。此外,借助数码拍摄和显示屏,通过屏幕查看功能,可轻松进行长时间操作、讨论或培训。研究团队可使用光学数码显微镜的许多功能来更详细地分析各种证物,包括指纹、非法药品和笔迹。
显现潜在指纹
每个人的指纹都不相同。接触表面后留下的指纹是重要的鉴别来源。指纹包括皮嵴和一系列图案,例如环形、螺纹形和拱形。此外,每个皮嵴都有一行毛孔,汗液会从毛孔中流出(图1)。当指纹印在血液或油漆上时,有时可立刻显现指纹印。但是更常见的指纹是由汗液形成。此类潜在指纹需做进一步处理才能显现,具体取决于指纹所在的表面。
罪犯通常会故意消除证据。一个研究领域是发现一些金属上的潜在指纹(罪犯已使用抹布擦掉这些金属上的最初指纹印残留物)。令人意想不到的是,一旦发生接触,汗液中的一些化学成分可以与金属发生反应,指纹会真正浸入表面中,留下无法擦掉的永久印迹。如果尝试消除与金属表面接触的印迹,也代表故意消除证据。阿伯泰邓迪大学的研究人员正设法通过以下步骤显现这些痕迹:将金属加热至超过400ºC,然后使用Olympus DSX110拍照并分析印迹的图像。对多种金属进行了试验,还测试了使用羊毛织物、棉布和尼龙织物等不同织物时对痕迹清除情况的影响(图2)。以更高倍数显现完整印迹对于深入分析至关重要。在所有图像中,通过使用DSX110的图像拼接功能实现了此目标。尽管在一些情况下,这些印迹的细节不足以准确、肯定地鉴别身份,但它们可配合其他信息使用或用于排除怀疑。
在俯视印迹时,很难区分必要特征。因此,DSX110的头部倾斜功能非常重要,这使得能够以特定角度照亮和显现样本。上述倾斜光功能可投射阴影以加亮表面的形状,从而更详细地显现浸入金属的皮沟(图3)。
指纹毛孔
![]() 图 1 | 通过使用DSX110,指纹毛孔清晰可见。毛孔可排出在许多表面上形成印迹的汗液。 |
显现金属上的潜在指纹。
在加热至400°C及更高温度时,已从金属上擦掉的指纹会重新显现。在使用DSX110的情况下,已用羊毛织物(A)或尼龙织物(B)擦拭的紫铜和已用羊毛织物(C)或棉布(D)擦拭的黄铜仍能显现指纹。感谢阿伯泰邓迪大学的K Dettori提供图像
![]() 图 2.A:已用羊毛织物擦拭的紫铜上指纹 | ![]() 图 2.B:已用尼龙织物擦拭的紫铜上指纹 |
![]() 图 2.C:已用羊毛织物擦拭的黄铜上指纹 | ![]() 图 2.D:已用棉布擦拭的黄铜上指纹 |
使用倾斜光突出显示金属上的指纹图案。
![]() 图 3 | 用棉布擦掉的铝材上潜在指纹在加热至400°C后,可通过光学显微镜DSX110显现(倾斜光使对比度达到最大)。感谢阿伯泰邓迪大学的K Dettori提供图像。 |
已查获的违禁药片上的标识
阿伯泰邓迪大学的法医研究小组与苏格拉警方密切合作,由苏格拉警方提供意见和建议以确保此新型研究对一线法医取证应用可产生最大作用。DSX110在此持续合作过程中用于分析警方查获的一批非法药品。药物滥用问题与日俱增,但除了该问题,供应商还常常使用替代物质来替代具有精神活性的化学成份。尽管这些物质通常为糖等无害原料,但有时也比较危险。此外,所含活性药物的剂量常常也千差万别。例如,在最近的一次检查中发现,一些违禁的安定片中含有10 mg(可以从药店购买的剂量)活性药物,一些则含有四倍剂量的活性药物,因此存在严重用药过量风险。因此,务必尝试并检定这些药片批次以进行了解。阿伯泰邓迪大学的研究小组正在研究能否结合主要物理和化学特性来进行尝试和检定。研究小组希望可以建立统计模型来鉴别非法供应链中的不同药片批次,从而协助警方确定已查获的不同药片间的联系,甚至可能跟踪退给供应商的某些批次的药物。
最近,使用Olympus DSX110分析了一批被查获的药片。图4 为一些病例样本。根据颜色和设计等众多特征可以显现特性。在这些药片中,许多药片都具有标识,一些药片的边缘还有瑕疵(可能由压制药片的机械损坏所导致),这最终可能与该批药物有关联。在这种情况下,DSX110的倾斜角度功能很有助于显现标识和边缘细节(图4B)。借助名为景深扩展图像(EFI)的工具后,数码功能还将改善这些药片的显现。在使用3D成像功能后,EFI在Z轴上的不同点编辑一系列2D图像,形成整个样本的全聚焦合成图像,以便详细查看药片的整个表面。
检定所查获药物。
通过深入剖析所查获药物,可协助警方追踪到药物的供应商。根据上图(A),真彩信息有助于进行深入剖析,并且,DSX110倾斜角度功能可加亮药片的标识设计和边缘,从而显现更多细节。感谢阿伯泰邓迪大学的S Greenfield提供图像。
![]() 图 4.A-1 | ![]() 图 4.A-2 |
![]() 图 4.A-3 | ![]() 图 4.A-4 |
![]() 图 4.B-1 | ![]() 图 4.B-2 |
![]() 图 4.B-3 |
纸上的笔迹
文件可能因众多原因而被不当使用或伪造。身份盗用与利益欺诈比较常见,或者,杀人犯可能已伪造受害者的遗书。所有分析过程都主要是为了在不损坏或修改文件的前提下,尽量获取较多信息,此时,光学显微镜的非破坏性功能开始发挥作用。分析上述文件通常设计核查笔迹、墨水和纸张,阿伯泰邓迪大学的一个项目就是区分圆珠笔笔迹在纸上的凹陷痕迹。在纸上划线时,笔尖将纸上的纤维压弯,产生凹陷。凹陷的形状可能根据使用者的书写风格、笔类型、纸张的质量和书写时垫在纸张下面材质的软硬度发生变化。除了光学显微镜,也可以使用替代方法来提供补充信息,例如,墨水的化学成份。但是,色层分析仅限于使用中性笔墨水,这种墨水属于聚合物墨水,因此,难以溶解,需要采用替代分析方法。
使用光学数码显微镜实现的放大倍数可以显现纸上的真实纤维并保留墨水的色域和颜色分布。凹陷深度也可以测量和通过可以2D或3D模式查看和分析的高度图的形式显现(图5)。
分析纸上的笔迹凹陷。
区分纸上的笔迹凹陷可以了解作者的可能身份。在这里,使用DSX110分别在明场(A)、基于高度图的2D成像功能(B)和基于高度图的3D成像功能(D)显现笔迹。感谢阿伯泰邓迪大学的K Denovan提供图像。
![]() 图 5.A | ![]() 图 5.B |
![]() 图 5.C |
法庭中
通过显微镜获得的见解对于法医学来说非常宝贵,但是,如何向法庭呈交此类证据也同样重要。百闻不如一见,与数值或口头解释相比,图像信息更容易让陪审团明白。图6是一个关于如何使用DSX110的报告功能明确传达信息的示例。此外,在所述的全部三个项目中,对于图像分析过程而言不可或缺的一个关键功能是:图像拼接功能。无论研究指纹、非法药品标识还是存疑文件上的延长笔迹,对于向陪审团传达证据来说,制作和显现大图像都至关重要。除了根据情境提供证据,这些图像还可以回顾性地放大,以便辨认样本的最小细节并提供更多见解。
数据报告对于呈堂上供至关重要。
![]() 图 6 | 除了拍照设置等其他信息外,这里还报告了对纸上笔迹凹陷的3D剖析和分析。感谢阿伯泰邓迪大学的K Denovan提供图像 |
总结
光学显微镜可以在法医研究和调查中发挥多种用途。现代显微镜的设计越来越多地受到数码技术的影响,数码技术大幅提升了奥林巴斯光学数码显微镜系统的分辨率和分析能力。采用奥林巴斯DSX110光学数码系统后,阿伯泰邓迪大学的法医研究小组从其中的很多先进功能受益,对各种法医样本有了更深入的了解。
光学显微镜与其他技术一起提供了一种互补的方法,使调查者能够以非破坏性方式,更轻松更快速地做出决定。由于法医鉴定机构的预算有限,效率越来越受到重视,这一点尤其重要。基于光学显微镜的高速度和易用性,很明显,随着这项技术的发展,它将继续增强各种法医应用(从研究到应用调查,甚至在法庭上)。