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助力法医调查——FLIR红外热像仪让“血手印”更加清晰
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当我们看一些刑侦类的电视剧时,检测者需要找到血迹证据时,一般会向相关区域喷洒鲁米诺并关灯。这为影视剧增添了一定的喜剧效果,但对需要在不太理想情形下找到具体血迹证据的现实检测者来说并不是最佳方案。现实中,研究人员一直在寻找检测织物上极低浓度血液的替代方法,最近他们在热成像技术中找到了答案。

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血液在其自身的红外光谱中不可见,但在沾有血迹的样品上喷洒水蒸气可以创建热信号,这种热成像方法可以在法医检测中替代鲁米诺的方法,成为新的检测方案。今天,就来说说化学研究员Michael Myrick博士和Stephen Morgan博士及其南卡罗来纳大学的团队研究在法医应用领域将红外热像仪用作检测和记录生物液体(如犯罪现场的血迹)证据的替代方案。

传统鲁米诺存在的问题

鲁米诺本身是一种粉末,在混合了双氧水后用于织物表面进行测试。如果存在血,血红蛋白中的铁会催化鲁米诺和双氧水之间的反应,将电子释放为对蓝光可见的光子。但是,鲁米诺还能与铁之外的其它物质反应,很可能导致判断错误。

Myrick博士解释到,鲁米诺会与芳香胺、铜盐、漂白剂等多种物质发生反应。此外,它还有一个问题,它还可能会对DNA检测产生潜在影响:虽然它不会直接破坏DNA,但是它可能会影响某些遗传标记。

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血的吸水/解吸水特性类似于棉花的吸水/解吸水特性,因此即使全血印迹在棉花上也模糊不清。

当向血迹上喷洒鲁米诺时可能会模糊或冲掉血迹。“如果存在纹路图案,如指纹,然后您用一种液体浸泡它,那么您可能会完全失去它,”Myrick博士说道。这样就会失去识别织物上指纹的所有机会。过度稀释血迹还会导致随后样本的DNA检测成为泡影。

红外成像应用的研究过程

Myrick博士和他的团队一直在寻找更好的方式:为医学检测可视化血迹和其它生物液体。Myrick对能进行观察超过数秒、可重复且不会破坏样品的检测方法尤其感兴趣。他和他的团队开始研究利用红外线反射来可视化血迹。虽然红外线反射的确奏效,但是血迹在热图像中总是模糊不清。

“单纯依靠热成像并不是最好的可视化化学对照物的方式,”Myrick博士坦承道。他和他的团队正寻找提高对血液灵敏度的方式,并将蒸汽作为在红外光谱窗口中创建强吸收谱带的方法。然而,在试图改进方法的过程中,该团队偶然发现一种更好的方法。

研究生Wayne O’Brien的任务是用旅行喷汽熨斗喷出的氧化氘浸透一块棉布,并测量反射率。O’Brien恰好记录了蒸汽喷到棉布上的红外视频,并有了惊人的发现。

“在打开蒸汽那一刻,他向我展示的红外视频中,100倍稀释的血迹就像一只被点亮的灯泡。这惊人的现象在之前是非常难见的,刹那之间在图像中点亮,”Myrick说道。

此外,与鲁米诺会立即褪色不同,他们发现水蒸气在沾有血迹的织物上的作用是持续的。Myrick称:“如果您取一块布料,并让其进入温度升高的湿润环境中,您可以无限期地看到血迹,它不会时而出现时而消失,只要您将其置于湿润环境中,就可以永远看到它。”

热像仪+水蒸气,血印无所遁形

Myrick的团队将他们的发现用于研究三种类型布料上的血指纹。“指纹”来自一块定制的橡皮章,这些“指纹”被弄湿且印到三块不同类型的染色织物。每块织物印上两个指纹血印,其中一个指纹印稀释10倍,另一个指纹印未稀释。然后,让血印风干24小时。

当需要对血印成像时,研究人员让样本暴露在蒸汽挂烫机的去离子水蒸气中。在很长一段时间里,他们每隔三秒蒸一次布块,在每次喷蒸汽间隔中暂停记录。

向样本喷水蒸气会直接产生热量,Myrick博士将这一过程比作是走出干燥的空调房来到湿热的户外。您穿的每一件衣服会立即吸收水蒸汽,温度略微上升,这种升温在红外图像中显而易见。

正像增加水分产生热量一样,撤去蒸汽源会导致冷却。但是,像腈纶或涤纶这样的疏水性织物只能保持极少量水分并很快达到平衡。因此,血迹区域将比布料其它区域冷却得更慢,这样就产生温差,在红外图像中很容易识别。

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腈纶织物上的完整血印,左侧:蒸汽暴露于湿气期间的热图像,右侧:暴露后蒸发冷却,对比度足以辨别指纹纹脊图案。

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涤纶织物上的完整血印,左侧:蒸汽暴露于湿气期间的热图像,右侧:暴露后蒸发冷却。

在第一组记录中,他们为FLIR A6751sc SLS热像仪安装了一个50mm镜头,以便对整个血印进行成像。FLIR A6751sc提供快帧频和480ns积分速度,使研究人员能够记录快速热暂态。第二组记录使用13mm镜头,使Myrick的团队能够观测单张放大的“指纹”脊纹图案。在两种情况下,该团队通过FLIR的ReasearchIR软件操作热像仪。

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涤纶上的10倍稀释血印显示指纹纹脊图案和由血液凝固物芯吸作用引起的晕圈。

Myrick的团队发现对棉布上的血印进行成像有些困难。这是因为水分占总重量的比率高达20%,棉布吸收的水分与血迹本身吸收的水分相当。相比之下,腈纶和涤纶等合成纤维吸水性较弱。

“棉布是一种复杂的织物,充满松散的纤维,”Myrick补充道。“并且线吸水的速度不一样,单根纤维的反应极快。”

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全血印内的单根线与棉布其余位置形成鲜明对比

因此,该团队非常成功地对棉布上的放大纹脊进行了成像。他们注意到,棉布浮丝上的全血和其它区域的全血之间存在明显对比。该对比仅在浮丝能够吸收蒸汽的30 ms期间可见。

“FLIR A6751sc使我们能够进行高速测量,事实上,纤维仅会在热视频中的其中一帧发亮,”Myrick解释道。之后,大部分布料已吸收足够的水蒸气,因而消除了全血和棉布之间的热力差异。

全血印仅在喷蒸汽期间模糊可见,像腈纶样本一样,有一个织纹阻止织物与血印完全接触。但是,与纬纱(水平方向)相比,经纱(垂直方向纱线)凸起,所以经纱上的血液凝固物更明显。

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纹脊断裂出现在腈纶布组织防止血印与织物完全接触的位置

根据Myrick的研究结果,当确定织物上是否沾有血迹时,热成像技术是鲁米诺法的可行替代方案。甚至可以说,热成像是更可取的,因为辅助成像的水蒸气不会进一步稀释血迹,也不存在毁掉证据的可能性。虽然使用水蒸气会对棉布上血迹成像带来一些挑战,但是高速、高分辨率的红外热像仪可提供一种变通方案。FLIR A6751sc等科研热像仪具有记录松散棉纤维快速升温或冷却所需的帧频和积分速度,这可通过放大镜头得到加强。Myrick和他的团队将继续研究棉线上高速成像的应用,以期改善这一过程。

FLIR A6750系列

FLIR A6750中波红外热像仪具有短曝光时间和高速窗口帧频,使其成为记录快速热事件和快速移动目标的理想之选。这款制冷型锑化铟热像仪能定格移动对象运动并准确测量其温度,以及执行各种各样的无损测试。具有327,680(640×512)像素的红外分辨率和高灵敏度,能生成清晰的图像,非常适合用于精密仪器的检查。

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FLIR A6750系列热像仪能同FLIR ResearchIR Max软件无缝连接,对热像仪获取的热数据进行浏览,记录和处理。另有软件开发包(SDK)可供选择。


 

状 态: 离线

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公司名称: FLIR(菲力尔)
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地  址: 上海市普陀区大渡河路168弄26号北岸长风K幢301-302号
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