利用便携式雾化器寻找发现现场潜在手印的实验研究

2017-05-14冯永平刘春松

中国刑警学院学报 2017年2期

关键词：指印纹线手印

冯永平刘春松

（1 浙江警察学院实验中心浙江杭州 310053；2 长兴县公安局刑侦大队浙江长兴 313100）

利用便携式雾化器寻找发现现场潜在手印的实验研究

冯永平1刘春松2

（1 浙江警察学院实验中心浙江杭州 310053；2 长兴县公安局刑侦大队浙江长兴 313100）

研究便携式雾化发生器在现场勘查中发现显现潜在手印的应用价值。通过实验比较了纳米喷雾补水仪和医用级的便携式超声波雾化发生器雾化法显现潜在手印的效果，并与传统“哈气法”作对照。便携式雾化发生器显现潜在手印效果与“哈气法”相当，纳米喷雾补水仪因雾化的水汽分子直径太大不能用于手印的喷雾显现。医用级的便携式超声波雾化发生器完全可以替代传统“哈气法”寻找发现潜在手印，不污染现场物证中的DNA检材，具有体积小，质量轻，方便携带且可使用干电池作为驱动能源，操作简便的特点，能满足现场勘查时多种环境条件下寻找发现手印的需要。

潜在手印显现哈气法便携式雾化发生器

1 哈气法的优势与缺陷

针对现场潜在手印的显现，主要有光学检验法、“哈气法”、粉末显现法、烟（碘）熏法、“502”胶熏显法、小颗粒试剂法、真空镀膜法、AgN03法、茚三酮法等，其中光学检验法、“哈气法”属于无损检验方法被推荐为首选方法，适用于发现大多数光滑和相对光滑的非渗透性客体表面的指印，其它物理或化学的方法因显现物质（试剂）与指印的直接接触而面临破坏的危险[1]。长期以来，“哈气法”是现场勘查中寻找发现现场潜在手印的一个基本且常用的方法[2]。单独运用“哈气法”寻找发现手印并不多见，也不合适，其常被用于潜在手印的初步发现定位及增强其它显现法的效果。在实际工作中，由于现场指纹自形成开始到勘查现场通常已经过了若干小时甚至数日数周，随着时间的推移，超过1~2天的现场指印已经变得越来越干燥和陈旧，干燥和陈旧的指印往往需要增加水分、增大活性后方能通过光学检验法、粉末显现法等方法显现。通常使用“哈气法”对潜在手印进行预处理。但是，“哈气法”对于较大面积的物面或有污染的现场是不适合、不卫生的，同时，“哈气法”在显现手印的同时，极有可能污染作为生物检材的手印，使之失去DNA检验价值。随着DNA技术的不断进步，现场手印已不再局限于痕迹学检验对象的范畴，在手印严重变形，中心花纹不清晰，细节特征较少时，提取该手印的生物检材（脱落细胞）进行微量DNA检验已成为一种共识和勘查规范。因此，现场勘查人员尽量使用光学方法无损显现手印，慎用或不用“哈气法”，以免造成对检材的污染[3]。

2 超声雾化技术在发现手印中的应用进展

为增加现场指印的湿度，激活指印物质活性，一些痕迹工作者和研究人员提出了用恒温恒湿仪器来改善指纹显现的条件，提高了“502”胶、茚三酮法的显现效率，但是恒温恒湿仪不便于运用于现场勘查；后来又有人提出用蒸汽熨斗法（含直立式的蒸汽熨刷）[4]，可在现场操作使用，但由于蒸汽熨斗喷雾不均匀，喷出的蒸汽水珠粒径比较大，容易出现水珠，且温度难以控制，显现效果一般，操作不慎还有可能破坏手印，且携带也不甚方便。

2.1 超声雾化技术显现手印的原理简述

超声雾化技术广泛应用于空气加湿、农业喷药、药剂雾化治疗、半导体刻蚀电子产品盐雾试验以及光谱分析等方面。超声雾化原理是利用超声换能器产生的超声波通过雾化介质传播，在气液界面处形成表面张力波，由于超声空化作用而使液体分子作用力破坏，从液体表面脱出形成雾滴，从而使液体被雾化为气溶胶状态，其雾滴的大小随超声频率上升而变小，故通过控制超声频率可获得所需大小的雾粒。当超声雾化器的振动频率为1.67 MHz时，平均雾粒直径约为2582nm（采用激光粒度仪所测量的雾化水液滴的粒径），绝大部分为3μm[5]。目前医用级的超声波雾化发生器可制得分散均匀的2~4μm级液滴。因此，借助超声波雾化发生器可实现细化水雾粒径，达到均匀细化湿润潜在指印的目的，并借助于客体表面和潜在手印汗液纹线对水雾吸收、凝聚的差异所产生的光学性质差异(物理显现)，直接将客体表面的潜在手印无损显出[6]。

2.2 台式医用雾化发生器的应用缺陷

民用超声波雾化发生器由于使用对象不同于刑侦技术研究对象，在使用的方便性上也受到一些限制，因而更适合在实验室使用。但现场的门窗、家具家电等一些固定设施和大件物品往往是现场勘查的重点部位和重点物品，现场勘查需要的雾化器应当具有体积小巧，重量轻便于携带，无需交流电源即可使用，操作简便，可反复多次持续性地喷雾操作，从而更好地适应现场勘查的需要，以期提高现场潜在指印的发现率和提取率。

2.3 便携式雾化发生器的种类

随着对雾化技术研究的不断深入，一些小型化的手持式雾化发生器相继被研发出来。它们中有的是供脸部局部加湿补水的美容类产品（又称：纳米喷雾补水仪），有的是专供治疗呼吸系统疾病做雾化治疗的医用类产品。医用类产品中有进口品牌产品，如欧姆龙医用雾化器、瑞迪恩超微网式雾化器，也有国产自主产品，如鱼跃手持雾化器、邦力健雾化发生器等。以雾化发生器的工作原理可分为超声波雾化发生器和压缩式雾化器两类。超声波雾化发生器是利用超声换能器产生的超声波将水等液体雾化为气溶胶状态，雾滴平均直径可达3μm左右，如鱼跃手持雾化器、邦力健雾化发生器、瑞迪恩超微网式雾化器；压缩式雾化器（空气压缩式）是利用压缩机把通过抗菌网绵基滤过的洁净空气压缩为一般强大的气流，由喷气口喷出来冲激药水杯内的液体，将其药水气化，再由出雾口喷出供口鼻吸入。其优点是雾化颗粒较小，是治疗下呼吸道的好仪器，如欧姆龙医用雾化器，但价格较昂贵。

2.4 便携式雾化发生器的结构

为考察便携式雾化发生器在现场勘查中发现显现潜在手印的应用价值，笔者分别选取了纳米喷雾补水仪和医用级的便携式超声波雾化发生器进行了实验研究，并与传统“哈气法”作对照。实验证明，所谓的纳米级美容类补水器雾化产生的水雾粒径明显偏大，多不能显现手印，即使能显现出手印，显现的手印纹线也不够细腻，甚至破坏手印纹线；医用级的便携式超声波雾化发生器能够达到“哈气法”显现手印的效果，雾化产生的水雾粒径小，外观可见呈现气雾状，类似人的口腔哈气时呼出的气雾，凝聚在潜在手印上的水雾薄而均匀，显现的手印纹线细腻连贯。超声波雾化发生器1次加满水可反复持续喷雾数10min，足以满足现场勘查实际需要。喷雾的距离角度随心可调，操作极其简便，完全可替代“哈气法”在现场勘查中应用。

便携式雾化发生器结构及喷雾效果见图1、2。

图1 便携式雾化发生器结构示意图

图2 便携式雾化发生器喷雾效果图

3 便携式雾化发生器显现汗液手印实验的方法与器材

3.1 样本制作

分别在油漆木家具、台板玻璃、铝合金、油漆铁制品、人造革、塑料、搪瓷、陶瓷、画报纸等光滑或较光滑物体上捺印正常汗液指印，室内自然保存2~3d备用，以模拟大多数室内盗窃案件现场指印遗留条件和时长。实验条件：温度 17~20°C，相对湿度 50~60%。

3.2 喷雾显现

喷雾口距客体表面疑有潜在指印处约10~15cm进行喷雾并配光观察，喷雾量以肉眼可见客体表面覆盖了一层均匀薄雾状水汽为宜（过度则可能破坏手印，不足水汽消失太快不利观察拍摄），短短数秒钟内即可见薄雾状水汽逐渐挥发殆尽。在薄雾状水汽挥发过程中，由于手印纹线与承受客体对水分子的吸附与反吸附能力的差别，或者说手印纹线与承受客体上的水汽挥发速度的差别，造成手印纹线与承受客体表面反光性能的差别，从而可拍摄记录下明显指印图像。

操作中要注意对同一待显部位连续雾化不得超过30s，或者距离不应太近，时间过长或者距离太近，客体表面会凝聚水珠，破坏指印。如果喷雾不足导致指印显现效果不够理想或者拍摄记录来不及准备，可以反复重来，但应待物面上附着的水汽彻底挥发干后再次喷雾显现。

3.3 配光的方法

如前所述，雾化显现法仅适用于光滑或较光滑非渗透性客体上的汗液潜在指印，它是借助于客体表面和手印纹线汗垢物质对水雾吸收、凝聚的差异所产生的光学性质差异，手印纹线上集聚的微小水滴对光具有散射性质，因此，配光方法以暗视场照明技术、侧光照明技术为主，通过调整光源角度可获得较好的观察拍照效果，有时也可应用多波段光源抑制背景色彩，增大指印与背景底色的反差。当现场需要大面积雾化搜寻可疑指印时，也可边喷雾边采取逆向侧光照明技术的方法快速发现可疑指印所在部位，然后再针对局部指印喷雾显现与配光拍照。

3.4 照相器材

对于常见的单个或连指指印，由于指印尺寸较小，纹线细腻，一般因使用具有连拍模式的数码相机，微距镜头，三脚架或翻拍台固定照相机，防止抖动。

4 实验结果

4.1 哑光漆家具表面汗液指印雾化显现实验效果（见图3）

图3 哑光漆家具表面指印直接配光照相（左）与喷雾法（右）显现指印效果对比

日常使用的哑光漆家具表面由于对光的散射作用很难直接通过配光方法发现指印，改用雾化法喷雾显现后能方便地找到指印，借助LED勘查灯运用暗视场照明技术获得较好的拍摄效果。

4.2 办公桌玻璃台板上汗液指印雾化显现不同阶段拍摄的指印效果对比（见图4）

图4 玻璃台板上指印喷雾法不同阶段拍摄的指印效果对比

左图为喷雾后玻璃表面凝聚的水汽大部分未挥发，手印纹线尚处于粘连状态，右图为玻璃表面凝聚的水汽部分已挥发，手印纹线较清晰，整体显现良好，通过相机连拍模式可以抓拍到满意的指印。

4.3 彩色油漆铁制品上汗液指印雾化显现后采用不同光源获得的指印效果对比（见图5）

对于一些彩色客体表面上的指印，在雾化后拍照中使用多波段光源补色光可在一定程度上抑制背景色彩，增大了指印反差（右图）。

图5 红色油漆铁制品上指印白光与多波段光源拍照效果对比

4.4 印刷品、铝塑板上汗液指印雾化显现效果（见图6、7）

图6 刑事技术杂志封面上指印配光法、喷雾法与粉末染色法效果对比

图7 铝塑装饰板上指印喷雾法与502熏显法效果对比

浅色报刊印刷品、铝塑板上汗液指印雾化显现效果不理想，但依稀可见指印轮廓，通过粉末刷显法或“502”贴附熏显法增强指印显现效果。

4.5 光盘镜面上汗液指印雾化显现效果与数张图像的融合处理（见图8）

图8 光盘镜面指印直接配光照相与喷雾法后显现指印效果对比

图8中a为直接配光照相的指印效果，纹线浅淡，且有明显的划痕干扰；b、c为喷雾法显现过程中连续拍摄的指印效果，其中b图右半侧纹线明显清晰，但左半侧水汽尚未挥发，c图的指纹中心左侧纹线显现清晰，但右侧纹线亮度渐渐变淡；d为b、c2次拍摄的指印在Photoshop软件图像融合处理后的指印，分别保留了b、c2次拍摄指印的有效部分。处理方法是：在Photoshop软件中分别打开该2幅图片，将其中的b图像全选复制并粘贴至c图像上，形成2个图层，在图层面板中选择亮度混合模式，再用橡皮擦工具擦除上图层（b图像）中左半侧的水汽印迹，显露出c图像有效部分，最后合成为一个图层即可。

4.6 透明矿泉水瓶塑料表面手印的显现提取

使用尼康D800E数码相机和尼康60mm定焦镜头，设置连拍模式，在室内较暗条件下用德力LED面光源进行侧光配光，对手印部位进行预对焦，设定好曝光参数，用超声波雾化发生器对着疑有手印的物体表面距离约15cm喷雾2~3s，待表面水汽逐渐挥发肉眼可见手印纹线时即刻启动相机快门连拍，最后选取其中效果较好的手印保存（见图9）。

图9 矿泉水瓶子照片超声波喷雾法显现的手印

5 讨论

从实验结果来看，日常使用的哑光漆家具表面很难直接通过配光方法发现指印，改用雾化法喷雾显现后能方便地找到指印，并获得较好的拍摄效果。

对大多数遗留数天的较陈旧指印由于汗液干涸，即使遗留在光滑客体上，也很难用配光方法直接发现指印，改用雾化法喷雾后能方便地显现指印或找到指印轮廓，便于对指印作进一步的显现处理。在正确的操作下，雾化发生器喷雾法是发现显现汗液潜在手印的无损显现方法，不破坏手印本身，可以多次反复喷雾显现，以期取得最佳显现效果，尤其是对于干燥陈旧的潜在汗液手印一般应多次间隔喷雾，控制雾化量，对指纹物质进行反复润湿并配以合适角度的光源配光，采取边雾化边照相的方法提取。

多数情况下，雾化喷雾后附着在客体及指印上的水汽挥发消散有一个过程，需要通过连拍摄影的方法记录该过程中的指印变化，最终来选取其中较好的指印图像（图4）；或者通过图像后期处理技术将几张指印照片有效部分融合成一张比较完整的好照片（图8），但要注意连拍模式下绝对不能变动照相机的位置、焦距，保证取景范围、成像倍率的一致性。

雾化法对浅色系列客体（如铝合金门窗、白色铝塑门窗、铝塑板、瓷砖等）上的指印显现不能取得直接可见的满意效果，许多情况下只能看到微弱的指印轮廓，需要采用定向反射照相技术改善指纹效果，或借助粉末显现法、“502”胶显现法等后期处理方法增强显现效果。这是由于浅色客体存在内反射光[6]，内反射光与雾化后的指印纹线上的水汽散射光混杂，干扰了对指印纹线的观察效果；相反，对深色客体而言，深色客体较少有内反射光的干扰，水汽指印得以彰显。定向反射照相技术对照相的器材、光源、客体光洁度、平整度以及拍摄技术等要求较高，决定了定向反射照相技术往往应用于已初步发现有指印存在的部位，不适用于大面积的指印搜索。

对于一些彩色客体表面上的指印，在雾化后拍照中使用多波段光源补色光可有效抑制背景色彩，增大指印反差。

对比实验表明，从发现显现潜在手印的效果来看，便携式雾化发生器喷雾法可以替代传统“哈气法”寻找发现潜在手印，且不污染现场物证中的DNA检材，但纳米喷雾补水仪言过其实，因雾化的水汽分子直径太大不能用于手印的喷雾显现。各项指标对比见表。