利用炭黑超微粒懸浮液顯現(xiàn)技術(shù)判定手印遺留時(shí)間

張忠良 翁 強(qiáng) 張麗梅 王銘兆

（中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽(yáng) 110035）

1 引言

在各類刑事案件中，現(xiàn)場(chǎng)手印遺留時(shí)間的判定一直是國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái)，大多研究者采用顯現(xiàn)法、熒光法、乳突紋線特征變化法、電化學(xué)法、成分分析法等開(kāi)展相關(guān)研究[1-2]，其中熒光法、電化學(xué)法、成分分析法可以對(duì)遺留時(shí)間進(jìn)行定量分析，但因操作流程復(fù)雜、設(shè)備昂貴，對(duì)操作人員專業(yè)性的要求高，而僅限于在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。因此，本文利用Matrix Laboratory軟件，以炭黑超微粒懸浮液對(duì)手印遺留物質(zhì)中皮脂成分的響應(yīng)靈敏性為基礎(chǔ)，通過(guò)灰度方差來(lái)量化經(jīng)炭黑超微粒懸浮液顯現(xiàn)后的手印乳突紋線和小犁溝的顏色對(duì)比度，分析灰度方差隨手印遺留時(shí)間的變化趨勢(shì)，以判定遺留時(shí)間。利用此方法建立的響應(yīng)靈敏性隨遺留時(shí)間變化的現(xiàn)場(chǎng)手印判定模型具有一定可靠性，有進(jìn)一步深入研究的價(jià)值。

2 炭黑超微粒懸浮液顯現(xiàn)原理

超微粒懸浮液顯現(xiàn)技術(shù)采用新型化學(xué)修飾技術(shù)對(duì)微納米顆粒表面進(jìn)行改性，使其表面活性大大提高，具有靶向定向吸附功能，可以極其牢固地吸附在不溶于水的手印物質(zhì)如皮脂、汗垢上，在疑有手印的檢材表面形成有色涂層，達(dá)到顯現(xiàn)檢材表面上的皮脂汗手印、油潛手印的目的[3-5]。

3 材料與方法

3.1 儀器與試劑

PL-203電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）、SH-4型雙顯加熱磁力攪拌器（上海精鑿科技有限公司）、FS-C徠卡比較顯微鏡（德國(guó)徠卡顯微鏡儀器有限公司）；炭黑超微粒懸浮液（本課題組研制）。

3.2 手印樣本制作

因?yàn)樘亢诔⒘腋∫褐荒茱@現(xiàn)非滲透性客體上的潛在手印，因此本研究選擇表面條件相對(duì)較好，同一批次的載玻片作為樣本客體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？紤]到制作樣本時(shí)捺印用力變化可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，因此為了排除干擾保證每枚樣本制作用力相對(duì)一致。本實(shí)驗(yàn)制作樣本時(shí)將載玻片放置在PL-203電子天平上，按顯示屏兩側(cè)的Tare鍵去皮，待顯示器顯示零后，志愿者在載玻片上捺印手印，每次捺印時(shí)顯示器上顯示數(shù)值控制在500～600g范圍內(nèi)。

隨機(jī)選擇3名志愿者，按照以上方法在載玻片上制作少皮脂和多皮脂兩組手印樣本，每組30枚。兩組樣本遺留時(shí)間分別為2h、6h、12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h，然后用炭黑超微粒懸浮液進(jìn)行顯現(xiàn)。

3.2.1 少皮脂手印制作方法

用肥皂水洗凈雙手，自然晾干，10min后，右手食指在鼻翼處擦蹭1次，然后用紙巾對(duì)指頭進(jìn)行擦拭去掉多余的皮脂以制作少皮脂樣本手印。

3.2.2 多皮脂手印制作方法

用肥皂水洗凈雙手，自然晾干，10min后，右手中指在鼻翼處反復(fù)擦蹭5次，雙手十指互相摩擦以保證十指上的物質(zhì)均勻后進(jìn)行手印樣本制作。

3.3 顯現(xiàn)操作方法

將手印樣本浸入均勻懸浮的炭黑超微粒懸浮液中幾秒鐘，取出后用清水沖洗浮色，自然晾干，備用。

4 不同遺留時(shí)間的手印樣本的量化分析

4.1 不同遺留時(shí)間的手印樣本顯現(xiàn)效果比較

將2h、6h、12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h不同遺留時(shí)間的手印樣本用炭黑超微粒懸浮液顯現(xiàn)后，分別置于FS-C徠卡顯微鏡下觀察、拍照。微觀效果詳見(jiàn)圖1～2。

圖1 不同遺留時(shí)間的多皮脂組手印樣本顯現(xiàn)效果

圖2 不同遺留時(shí)間的少皮脂組手印樣本顯現(xiàn)效果

在顯微鏡下微觀觀察發(fā)現(xiàn)，兩組樣本隨著遺留時(shí)間增加手印紋線對(duì)炭黑顆粒的吸附力逐漸變小，紋線寬度逐漸變寬，紋線和小犁溝界限越來(lái)越不清晰，紋線和小犁溝顏色對(duì)比度逐漸降低的趨勢(shì)。

4.2 利用Matrix Laboratory軟件對(duì)不同遺留時(shí)間的手印樣本量化

在制作樣本時(shí)樣本手印中心區(qū)域施力均勻，紋線變形較少，因此選取樣本手印中心區(qū)域的乳突紋線和小犁溝進(jìn)行顏色對(duì)比度的量化處理，可以降低紋線變形對(duì)后續(xù)分析工作的影響。將FS-C徠卡顯微鏡下拍照的每張照片裁剪成同樣大小尺寸，利用Matrix Laboratory軟件對(duì)裁剪后的樣本圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作；在該軟件中編寫計(jì)算圖像灰度方差的程序語(yǔ)言后，將分辨率為1184×1184的不同遺留時(shí)間的樣本圖像分別導(dǎo)入程序中進(jìn)行灰度方差計(jì)算，然后將得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總，最后對(duì)兩組手印樣本相同遺留時(shí)間內(nèi)的圖像灰度方差分別進(jìn)行取平均值處理。兩組樣本圖像不同遺留時(shí)間的灰度方差平均值分別見(jiàn)表1～2。

利用IBM SPSS Statistics 19.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。對(duì)兩組手印樣本圖像灰度方差和遺留時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，探究遺留時(shí)間是否是灰度方差的影響因素之一，并分別建立回歸模型；兩種類型手印樣本圖像灰度方差進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，探究手印物質(zhì)量是否是灰度方差隨時(shí)間變化的影響因素之一。

表1 多皮脂樣本圖像各時(shí)間段灰度方差平均值

表2 少皮脂樣本圖像各時(shí)間段灰度方差平均值

4.2.1 多皮脂手印樣本圖像灰度方差隨時(shí)間變化分析

利用簡(jiǎn)單線性回歸模型對(duì)不同遺留時(shí)間的多皮脂手印樣本圖像灰度方差的分析結(jié)果見(jiàn)表3～5及圖3。

表3 模型匯總

表4 Anova

表5 回歸系數(shù)表

由表5可以得出，多皮脂樣本組模型的回歸方程為Y=446.956-1.093X，其中Y代指灰度方差，X代指遺留時(shí)間。同時(shí)由表4中P=0.035＜0.05可知，遺留時(shí)間對(duì)多皮脂手印樣本圖像灰度方差有顯著影響，成負(fù)相關(guān)。

4.2.2 少皮脂手印樣本圖像灰度方差隨時(shí)間變化分析

圖3 多皮脂回歸標(biāo)準(zhǔn)化殘差的標(biāo)準(zhǔn) P-P（各點(diǎn)分布離對(duì)角線越近，提示數(shù)據(jù)越接近于正態(tài)分布；如果各點(diǎn)剛好落在對(duì)角線上，那么數(shù)據(jù)就是正態(tài)分布

利用簡(jiǎn)單線性回歸模型對(duì)不同遺留時(shí)間的少皮脂手印樣本圖像灰度方差的分析結(jié)果見(jiàn)表6～8及圖4。

表6 模型匯總

表7 Anova

表8 回歸系數(shù)表

圖4 少皮脂回歸標(biāo)準(zhǔn)化殘差的標(biāo)準(zhǔn) P-P

由表8可以得出，少皮脂組模型的回歸方程為Y=398.220-1.499X，其中Y代指灰度方差，X代指遺留時(shí)間。同時(shí)由表7中P=0.005＜0.01可知，遺留時(shí)間對(duì)多皮脂手印樣本圖像灰度方差有極顯著影響，成負(fù)相關(guān)。

4.3 皮脂量對(duì)灰度方差變化影響分析

采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)方法，分析皮脂量是否對(duì)樣本圖像灰度方差隨時(shí)間的變化產(chǎn)生影響。首先對(duì)兩個(gè)相關(guān)組別間的因變量差值是否存在明顯異常值，以及因變量差值檢驗(yàn)正態(tài)分布情況，結(jié)果見(jiàn)表9及圖5～6。

表9 正態(tài)性檢驗(yàn)

圖5 因變量差值箱型圖

圖6 因變量差值的標(biāo)準(zhǔn) Q-Q 圖

由上述圖表可知，兩個(gè)相關(guān)組別間的因變量差值并不存在明顯異常值；Shapiro-Wilk檢驗(yàn)中的P=0.853＞0.05，不能認(rèn)為兩組差值不服從正態(tài)分布；正態(tài)Q-Q圖中的數(shù)值大致靠近圖中的斜線分布，也印證了因變量差值近似服從正態(tài)分布，可以進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表10～11。

由表10～11可知，多皮脂樣本組（371.314±99.094）比少皮脂樣本組（294.485±113.161）灰度方差高出76.829（95%CI：11.811-141.847），數(shù)據(jù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；T（9）=2.673，P=0.025＜0.05，d=0.845，其中效應(yīng)值d等于均值（M）除以差值的標(biāo)準(zhǔn)差（SD）：

（注：0.2≤d＜0.5表示強(qiáng)度小，0.5≤d＜0.8表示強(qiáng)度中，0.8≤d表示強(qiáng)度大）

表10 成對(duì)樣本統(tǒng)計(jì)量

表11 成對(duì)樣本檢驗(yàn)

注：V1代指多皮脂樣本圖像灰度方差，V2代指少皮脂樣本圖像灰度方差

綜上所述，皮脂量對(duì)樣本圖像灰度方差具有極其顯著影響，呈正相關(guān)。

5 結(jié)論

利用Matrix Laboratory軟件，對(duì)超微粒炭黑懸浮液顯現(xiàn)不同遺留時(shí)間的手印樣本進(jìn)行量化分析，遺留時(shí)間對(duì)多皮脂手印樣本圖像灰度方差和少皮脂手印樣本圖像灰度方差的變化有顯著影響，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；通過(guò)配對(duì)樣本T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，皮脂量也是乳突紋線和小犁溝顏色對(duì)比度影響因素之一，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，因此，基于超微粒炭黑懸浮液顯現(xiàn)手印判定遺留時(shí)間的方法有一定可靠性，乳突紋線和小犁溝顏色對(duì)比度與遺留時(shí)間具有一定規(guī)律。