助力法醫(yī)調(diào)查——FLIR紅外熱像儀讓“血手印”更加清晰

當(dāng)我們看一些刑偵類的電視劇時，檢測者需要找到血跡證據(jù)時，一般會向相關(guān)區(qū)域噴灑魯米諾并關(guān)燈。這為影視劇增添了一定的喜劇效果，但對需要在不太理想情形下找到具體血跡證據(jù)的現(xiàn)實檢測者來說并不是最佳方案。現(xiàn)實中，研究人員一直在尋找檢測織物上極低濃度血液的替代方法，最近他們在熱成像技術(shù)中找到了答案。

血液在其自身的紅外光譜中不可見，但在沾有血跡的樣品上噴灑水蒸氣可以創(chuàng)建熱信號，這種熱成像方法可以在法醫(yī)檢測中替代魯米諾的方法，成為新的檢測方案。今天，就來說說化學(xué)研究員MichaelMyrick博士和StephenMorgan博士及其南卡羅來納大學(xué)的團(tuán)隊研究在法醫(yī)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒓t外熱像儀用作檢測和記錄生物液體（如犯罪現(xiàn)場的血跡）證據(jù)的替代方案。
傳統(tǒng)魯米諾存在的問題
魯米諾本身是一種粉末，在混合了雙氧水后用于織物表面進(jìn)行測試。如果存在血，血紅蛋白中的鐵會催化魯米諾和雙氧水之間的反應(yīng)，將電子釋放為對藍(lán)光可見的光子。但是，魯米諾還能與鐵之外的其它物質(zhì)反應(yīng)，很可能導(dǎo)致判斷錯誤。
Myrick博士解釋到，魯米諾會與芳香胺、銅鹽、漂白劑等多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。此外，它還有一個問題，它還可能會對DNA檢測產(chǎn)生潛在影響：雖然它不會直接破壞DNA，但是它可能會影響某些遺傳標(biāo)記。

血的吸水/解吸水特性類似于棉花的吸水/解吸水特性，因此即使全血印跡在棉花上也模糊不清。
當(dāng)向血跡上噴灑魯米諾時可能會模糊或沖掉血跡。“如果存在紋路圖案，如指紋，然后您用一種液體浸泡它，那么您可能會完全失去它，”Myrick博士說道。這樣就會失去識別織物上指紋的所有機(jī)會。過度稀釋血跡還會導(dǎo)致隨后樣本的DNA檢測成為泡影。
紅外成像應(yīng)用的研究過程
Myrick博士和他的團(tuán)隊一直在尋找更好的方式：為醫(yī)學(xué)檢測可視化血跡和其它生物液體。Myrick對能進(jìn)行觀察超過數(shù)秒、可重復(fù)且不會破壞樣品的檢測方法尤其感興趣。他和他的團(tuán)隊開始研究利用紅外線反射來可視化血跡。雖然紅外線反射的確奏效，但是血跡在熱圖像中總是模糊不清。
“單純依靠熱成像并不是最好的可視化化學(xué)對照物的方式，”Myrick博士坦承道。他和他的團(tuán)隊正尋找提高對血液靈敏度的方式，并將蒸汽作為在紅外光譜窗口中創(chuàng)建強(qiáng)吸收譜帶的方法。然而，在試圖改進(jìn)方法的過程中，該團(tuán)隊偶然發(fā)現(xiàn)一種更好的方法。
研究生WayneO’Brien的任務(wù)是用旅行噴汽熨斗噴出的氧化氘浸透一塊棉布，并測量反射率。O’Brien恰好記錄了蒸汽噴到棉布上的紅外視頻，并有了驚人的發(fā)現(xiàn)。
“在打開蒸汽那一刻，他向我展示的紅外視頻中，100倍稀釋的血跡就像一只被點亮的燈泡。這驚人的現(xiàn)象在之前是非常難見的，剎那之間在圖像中點亮，”Myrick說道。
此外，與魯米諾會立即褪色不同，他們發(fā)現(xiàn)水蒸氣在沾有血跡的織物上的作用是持續(xù)的。Myrick稱：“如果您取一塊布料，并讓其進(jìn)入溫度升高的濕潤環(huán)境中，您可以無限期地看到血跡，它不會時而出現(xiàn)時而消失，只要您將其置于濕潤環(huán)境中，就可以永遠(yuǎn)看到它。”
熱像儀+水蒸氣，血印無所遁形
Myrick的團(tuán)隊將他們的發(fā)現(xiàn)用于研究三種類型布料上的血指紋。“指紋”來自一塊定制的橡皮章，這些“指紋”被弄濕且印到三塊不同類型的染色織物。每塊織物印上兩個指紋血印，其中一個指紋印稀釋10倍，另一個指紋印未稀釋。然后，讓血印風(fēng)干24小時。
當(dāng)需要對血印成像時，研究人員讓樣本暴露在蒸汽掛燙機(jī)的去離子水蒸氣中。在很長一段時間里，他們每隔三秒蒸一次布塊，在每次噴蒸汽間隔中暫停記錄。
向樣本噴水蒸氣會直接產(chǎn)生熱量，Myrick博士將這一過程比作是走出干燥的空調(diào)房來到濕熱的戶外。您穿的每一件衣服會立即吸收水蒸汽，溫度略微上升，這種升溫在紅外圖像中顯而易見。
正像增加水分產(chǎn)生熱量一樣，撤去蒸汽源會導(dǎo)致冷卻。但是，像腈綸或滌綸這樣的疏水性織物只能保持極少量水分并很快達(dá)到平衡。因此，血跡區(qū)域?qū)⒈炔剂掀渌鼌^(qū)域冷卻得更慢，這樣就產(chǎn)生溫差，在紅外圖像中很容易識別。

腈綸織物上的完整血印，左側(cè)：蒸汽暴露于濕氣期間的熱圖像，右側(cè)：暴露后蒸發(fā)冷卻，對比度足以辨別指紋紋脊圖案。

滌綸織物上的完整血印，左側(cè)：蒸汽暴露于濕氣期間的熱圖像，右側(cè)：暴露后蒸發(fā)冷卻。
在第一組記錄中，他們?yōu)镕LIRA6751scSLS熱像儀安裝了一個50mm鏡頭，以便對整個血印進(jìn)行成像。FLIRA6751sc提供快幀頻和480ns積分速度，使研究人員能夠記錄快速熱暫態(tài)。第二組記錄使用13mm鏡頭，使Myrick的團(tuán)隊能夠觀測單張放大的“指紋”脊紋圖案。在兩種情況下，該團(tuán)隊通過FLIR的ReasearchIR軟件操作熱像儀。

滌綸上的10倍稀釋血印顯示指紋紋脊圖案和由血液凝固物芯吸作用引起的暈圈。
Myrick的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)對棉布上的血印進(jìn)行成像有些困難。這是因為水分占總重量的比率高達(dá)20%，棉布吸收的水分與血跡本身吸收的水分相當(dāng)。相比之下，腈綸和滌綸等合成纖維吸水性較弱。
“棉布是一種復(fù)雜的織物，充滿松散的纖維，”Myrick補(bǔ)充道。“并且線吸水的速度不一樣，單根纖維的反應(yīng)極快。”

全血印內(nèi)的單根線與棉布其余位置形成鮮明對比
因此，該團(tuán)隊非常成功地對棉布上的放大紋脊進(jìn)行了成像。他們注意到，棉布浮絲上的全血和其它區(qū)域的全血之間存在明顯對比。該對比僅在浮絲能夠吸收蒸汽的30ms期間可見。
“FLIRA6751sc使我們能夠進(jìn)行高速測量，事實上，纖維僅會在熱視頻中的其中一幀發(fā)亮，”Myrick解釋道。之后，大部分布料已吸收足夠的水蒸氣，因而消除了全血和棉布之間的熱力差異。
全血印僅在噴蒸汽期間模糊可見，像腈綸樣本一樣，有一個織紋阻止織物與血印完全接觸。但是，與緯紗（水平方向）相比，經(jīng)紗（垂直方向紗線）凸起，所以經(jīng)紗上的血液凝固物更明顯。

紋脊斷裂出現(xiàn)在腈綸布組織防止血印與織物完全接觸的位置
根據(jù)Myrick的研究結(jié)果，當(dāng)確定織物上是否沾有血跡時，熱成像技術(shù)是魯米諾法的可行替代方案。甚至可以說，熱成像是更可取的，因為輔助成像的水蒸氣不會進(jìn)一步稀釋血跡，也不存在毀掉證據(jù)的可能性。雖然使用水蒸氣會對棉布上血跡成像帶來一些挑戰(zhàn)，但是高速、高分辨率的紅外熱像儀可提供一種變通方案。FLIRA6751sc等科研熱像儀具有記錄松散棉纖維快速升溫或冷卻所需的幀頻和積分速度，這可通過放大鏡頭得到加強(qiáng)。Myrick和他的團(tuán)隊將繼續(xù)研究棉線上高速成像的應(yīng)用，以期改善這一過程。
FLIRA6750系列
FLIRA6750中波紅外熱像儀具有短曝光時間和高速窗口幀頻，使其成為記錄快速熱事件和快速移動目標(biāo)的理想之選。這款制冷型銻化銦熱像儀能定格移動對象運(yùn)動并準(zhǔn)確測量其溫度，以及執(zhí)行各種各樣的無損測試。具有327，680（640×512）像素的紅外分辨率和高靈敏度，能生成清晰的圖像，非常適合用于精密儀器的檢查。

FLIRA6750系列熱像儀能同F(xiàn)LIRResearchIRMax軟件無縫連接，對熱像儀獲取的熱數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，記錄和處理。另有軟件開發(fā)包（SDK）可供選擇。