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法医研究(IE)
应用案例

奥林巴斯光学数码显微镜在法医研究中的应用

阿伯泰大学

阿伯泰大学又名阿伯泰邓迪大学的前身是成立于1888年的邓迪技术学院,发展至今,已经成为一所规模较大的大学。

经营综合报告

从实验室到法庭,光学显微镜提供了一种跨越法医界的新手段。来自奥林巴斯欧洲总部马库斯解释道。

经过这些年来,光学显微镜已经深深地参与进了法医学的领域的研究并且得到了不错的反响。光学显微镜提供了简洁而快速的技术,而也许最重要的是它对珍贵且不可替代的样品无害。一般来说在几乎所有的法医实验室里,专家们永远是用最新的方法来做分析和研究。而其中最重要的是在之后的调查中,必须对珍贵的证据进行有害的实验。在一些案例中有足够的遗留下的信息能通过无损的方法来收集。很多专业级的电子显微镜也能,比如用偏扩散光电子显微镜来鉴别和匹配毛发、火枪,或者刀痕。

在苏格兰的阿伯泰大学,法医研究小组使用了最先进的奥林巴斯数码显微镜来进行更深刻的研究。作为光学显微镜中一种新的分类,结合最新的光学和数码科技,这款数码显微镜能在材料分析中进行迅速而细致的测量和检查。奥林巴斯DSX系列围绕研究、测量和报告,使操作不再需要复杂的显微镜知识。此外,显微镜采用了数字采集和显示技术,能在屏幕上观看,使得日常的操作、讨论或者培训更为舒适。现在研究团队正受益于光电显微镜的特产,使之能更加细致地分析许多类型的证据,包括指纹、违法药品和笔迹。

揭示潜在的指纹

在接触物体表面时每个人回留下独一无二的指纹,这是重要的识别个人信息的来源。指纹是由皮肤脊组成形成的一系列的图案,如环形、轮形、拱形。另外,每一个皮肤脊都有一排毛孔,通过它来释放汗液(图1),虽然有时会在油漆或者血液的作用下下显现出来,更多的却是由汗液形成的印记。这种潜在的印记需要根据他们残留的表面,进行更加深层的处理才能显现。

罪犯经常会为了有意地消除证据而在金属上一定的区域内用衣服来反复擦拭可能残余的指纹。有趣的是一旦有过了接触,一些汗液里的化学成分能和金属做出反应使得指纹有效地侵蚀了表面,留下一个无法擦拭的印记。在一些试图消除与金属表面接触痕迹的地方,这也可能留下印记。阿伯泰大学的研究人员正在寻找使这些印记显现的方法,通过把金属加热到400摄氏度,然后通过奥林巴斯DSX100光学数码显微镜来捕捉和分析影像。测试复杂的金属物品,实验他们在不同的材质下将如何被影响,包括羊毛、棉花、以及尼龙。

图一

指纹毛孔

使用DSX100能将指纹上的毛孔清晰地显现出来。毛孔出汗后会在很多表面留下印记。

从金属表面显示潜在的指纹

金属表面被擦去的指纹在加热至400摄氏度时能重新显现。使用DSX100光学数码显微镜,指纹能通过羊毛擦铜(A)或者尼龙(B)重新显现。图源出自K·德托,阿伯泰大学。

图二.A:铜抹羊毛

图二.B:铜抹尼龙

图二.C:黄铜抹羊毛

图二.D:黄铜抹棉花

通过斜照明突出在金属表面的指纹

图三

铝加热到400摄氏度时用棉花擦拭表面,然后用光学数码显微镜DSX100来观察,就能使潜在的指纹显现出来,通过斜光源的照明能得到最大的对比效果。图片源自阿伯泰大学,K·德托。

标记被扣押的非法药品

在阿伯特大学的法医研究小组正在和苏格兰警察在工作上保持密切的联系,给予了警方最重要的案发一线的取证保证。在正在进行的合作中,DSX100光学数码显微镜被用来分析一批被警察截获的非法药品。药物滥用是个日趋严重的问题,而加重了这个问题的是药品供应商经常会使用一些其他的代替物来取代精神刺激类药物。虽然它们基本是无害的就像砂糖,但有时他们会显得更加危险。此外,活性药物的经常表现得明显不同。例如,虽然一些非法药品的安定片被检查出含量为10毫克[这些剂量能从药剂师那里获得] 而其他的批次药片被查出4倍于此的剂量,这将会有个严重的药物过量的风险。因此试图标记这些药物的批次是至关重要的,在阿伯特大学的研究团队里正在通过结合物理和化学上的特征来实现这个可能性。希望用一个统计模型来识别不同人群间的药物供应商,从而协助警察在不确定的关系间,追溯到某个特定的药品批次的供应商。

一个批次的少量检验样品正是用奥林巴斯DSX100光学数码显微镜来进行分析,如图4所示。视觉特性能靠一定量的特征来识别,如颜色和结构。其中的许多含有标记,而一些也会在边缘留下缺口——可能是因为压片机损坏的原因,这些最重可能会和一批药品有关联。这里的DSX100倾斜角度的功能在观察边缘处的细节特征时有特别的帮助(图4B)。数字信号提高了这些药品的观察性,这杯称为延长聚焦图像工具(EFI)。利用三维成像技术,EFI工具能横跨Z轴编译起一系列的2D图像,使之形成一个充分聚焦复核图像的完整的作品,从而使得药片的整个表面能被细致地查看。

用特征识别来查扣药品

深度解析警察查扣的违禁药品,以协助警方追踪到他们的供应商。除了更加清晰的视觉效果,彩色的图片能从上部更加详细的观察(A),另外用DSX100的倾角功能可以更加详细地突出药片的设计细节和边缘。图源来自S·格林菲尔德,阿伯泰大学。

图4A-1

图4A-2

图4A-3

图4A-4

 

图4B-1

图4B-2

图4B-3

纸面上的笔记

文件可能由于欺诈性或者操纵等许多理由被伪造。身份盗用和利益欺诈是十分常见的,或者一个凶手也可能为受害者伪造一个自杀说明。任何分析的过程主要都是为了尽快地获得尽可能多的信息,却不破坏或改变未见,这是光学显微镜的无破坏性发挥作用的时刻。这些文件的分析往往涉及看笔记、墨水和纸张,然而阿伯泰里一个项目正在查看纸张上圆珠笔笔记的鉴别。当一条线被画在纸上时,该笔的简短会扭曲纸张的纤维并留下缺口。压痕的形态可能会根据用户的书写方式以及笔,纸张的质量和底层垫板的软硬而有所不同。其他的方法也可以同时用在光学显微镜中提供补充信息,例如分析墨水的化学成分。然而色谱法受限于分析凝胶笔墨水,聚合油墨是难以溶解的,需要一种别的手段来进行分析。

使用光学数码显微镜可以使纸张纤维可视化的同事保持色彩和油墨的分部。压痕深度也可以测量,显示在一个等高线地图中能用2D或者3D来进行分析和观察。

分析纸张上的笔迹

通过辨别笔记能鉴别其作者的身份。笔迹可以用DSX100光学数码显微镜在明场中进行观察(A),2D图片的显现基于一个高度图(B),而3D图片的显示基于这个高度图(C)。图片来源于K·大卫恩,阿伯泰大学。

图5A

图5B

图5C

在法庭上

通过显微镜获得的理解对法医学是十分珍贵的,然而同样重要的是如何才能将这些证据提交给法庭。一幅图片中描绘了一千个词汇,而让信息在一张图片里能更简洁的多的向陪审团解释,而不是通过一个数字或者口头上的解释。图6展示了一个例子,DSX100是如何清楚地通过报告功能来进行交流。此外,在描述的3个项目中,一个关键功能对于图像分析是必要的关键:图像拼接功能。无论是研究指纹,非法药物的标识,或者鉴定可疑文件的笔记,创造和呈现大量的图像是和陪审团沟通至关重要的证据。在环境中呈现的证据,这些图像也能被放大观察最精密的细节和展示更好的洞察力。

数据报告是非常重要的呈堂证供

图6

在3D建模和分析并报告一个纸张上的笔记,旁边也会附有额外的信息如图片捕获设置。

总结

光学显微镜为法医学的研究科调查提供了许多可能性。现代显微镜的设计越来越多地收到了数字技术的影响,从而极大的提高了分辨率和分析系统如奥林巴斯光电显微镜的能力。使用奥林巴斯DSX100光学数字系统,阿伯特大学的法医研究团队已经得益于许多诸如此类的先进技术来观察更多种类的法医学样品。

与其他技术一起提供了一个互补的方法,光学显微镜使研究人员能更便捷地进行设定,用一个更简便的方法达到一个无害的操作。最关键的 是光学显微镜在法医学的预算中真变得越来越受到重视。随着光学显微镜的速度和可操作性,仍旧明确的是随着技术的发展他将在法医学的调查和研究取证中更多的被用到。即使是在法庭。

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