利用炭黑超微粒悬浮液显现技术判定手印遗留时间

张忠良 翁 强 张丽梅 王铭兆

（中国刑事警察学院痕迹检验技术系 辽宁 沈阳 110035）

1 引言

在各类刑事案件中，现场手印遗留时间的判定一直是国内外研究的焦点和难点。近年来，大多研究者采用显现法、荧光法、乳突纹线特征变化法、电化学法、成分分析法等开展相关研究[1-2]，其中荧光法、电化学法、成分分析法可以对遗留时间进行定量分析，但因操作流程复杂、设备昂贵，对操作人员专业性的要求高，而仅限于在专业实验室进行。因此，本文利用Matrix Laboratory软件，以炭黑超微粒悬浮液对手印遗留物质中皮脂成分的响应灵敏性为基础，通过灰度方差来量化经炭黑超微粒悬浮液显现后的手印乳突纹线和小犁沟的颜色对比度，分析灰度方差随手印遗留时间的变化趋势，以判定遗留时间。利用此方法建立的响应灵敏性随遗留时间变化的现场手印判定模型具有一定可靠性，有进一步深入研究的价值。

2 炭黑超微粒悬浮液显现原理

超微粒悬浮液显现技术采用新型化学修饰技术对微纳米颗粒表面进行改性，使其表面活性大大提高，具有靶向定向吸附功能，可以极其牢固地吸附在不溶于水的手印物质如皮脂、汗垢上，在疑有手印的检材表面形成有色涂层，达到显现检材表面上的皮脂汗手印、油潜手印的目的[3-5]。

3 材料与方法

3.1 仪器与试剂

PL-203电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）、SH-4型双显加热磁力搅拌器（上海精凿科技有限公司）、FS-C徕卡比较显微镜（德国徕卡显微镜仪器有限公司）；炭黑超微粒悬浮液（本课题组研制）。

3.2 手印样本制作

因为炭黑超微粒悬浮液只能显现非渗透性客体上的潜在手印，因此本研究选择表面条件相对较好，同一批次的载玻片作为样本客体进行实验。考虑到制作样本时捺印用力变化可能会对实验结果造成影响，因此为了排除干扰保证每枚样本制作用力相对一致。本实验制作样本时将载玻片放置在PL-203电子天平上，按显示屏两侧的Tare键去皮，待显示器显示零后，志愿者在载玻片上捺印手印，每次捺印时显示器上显示数值控制在500～600g范围内。

随机选择3名志愿者，按照以上方法在载玻片上制作少皮脂和多皮脂两组手印样本，每组30枚。两组样本遗留时间分别为2h、6h、12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h，然后用炭黑超微粒悬浮液进行显现。

3.2.1 少皮脂手印制作方法

用肥皂水洗净双手，自然晾干，10min后，右手食指在鼻翼处擦蹭1次，然后用纸巾对指头进行擦拭去掉多余的皮脂以制作少皮脂样本手印。

3.2.2 多皮脂手印制作方法

用肥皂水洗净双手，自然晾干，10min后，右手中指在鼻翼处反复擦蹭5次，双手十指互相摩擦以保证十指上的物质均匀后进行手印样本制作。

3.3 显现操作方法

将手印样本浸入均匀悬浮的炭黑超微粒悬浮液中几秒钟，取出后用清水冲洗浮色，自然晾干，备用。

4 不同遗留时间的手印样本的量化分析

4.1 不同遗留时间的手印样本显现效果比较

将2h、6h、12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h不同遗留时间的手印样本用炭黑超微粒悬浮液显现后，分别置于FS-C徕卡显微镜下观察、拍照。微观效果详见图1～2。

图1 不同遗留时间的多皮脂组手印样本显现效果

图2 不同遗留时间的少皮脂组手印样本显现效果

在显微镜下微观观察发现，两组样本随着遗留时间增加手印纹线对炭黑颗粒的吸附力逐渐变小，纹线宽度逐渐变宽，纹线和小犁沟界限越来越不清晰，纹线和小犁沟颜色对比度逐渐降低的趋势。

4.2 利用Matrix Laboratory软件对不同遗留时间的手印样本量化

在制作样本时样本手印中心区域施力均匀，纹线变形较少，因此选取样本手印中心区域的乳突纹线和小犁沟进行颜色对比度的量化处理，可以降低纹线变形对后续分析工作的影响。将FS-C徕卡显微镜下拍照的每张照片裁剪成同样大小尺寸，利用Matrix Laboratory软件对裁剪后的样本图像进行数据采集工作；在该软件中编写计算图像灰度方差的程序语言后，将分辨率为1184×1184的不同遗留时间的样本图像分别导入程序中进行灰度方差计算，然后将得到的数据统计汇总，最后对两组手印样本相同遗留时间内的图像灰度方差分别进行取平均值处理。两组样本图像不同遗留时间的灰度方差平均值分别见表1～2。

利用IBM SPSS Statistics 19.0对实验数据进行分析处理。对两组手印样本图像灰度方差和遗留时间的关系进行回归分析，探究遗留时间是否是灰度方差的影响因素之一，并分别建立回归模型；两种类型手印样本图像灰度方差进行配对样本T检验，探究手印物质量是否是灰度方差随时间变化的影响因素之一。

表1 多皮脂样本图像各时间段灰度方差平均值

表2 少皮脂样本图像各时间段灰度方差平均值

4.2.1 多皮脂手印样本图像灰度方差随时间变化分析

利用简单线性回归模型对不同遗留时间的多皮脂手印样本图像灰度方差的分析结果见表3～5及图3。

表3 模型汇总

表4 Anova

表5 回归系数表

由表5可以得出，多皮脂样本组模型的回归方程为Y=446.956-1.093X，其中Y代指灰度方差，X代指遗留时间。同时由表4中P=0.035＜0.05可知，遗留时间对多皮脂手印样本图像灰度方差有显著影响，成负相关。

4.2.2 少皮脂手印样本图像灰度方差随时间变化分析

图3 多皮脂回归标准化残差的标准 P-P（各点分布离对角线越近，提示数据越接近于正态分布；如果各点刚好落在对角线上，那么数据就是正态分布

利用简单线性回归模型对不同遗留时间的少皮脂手印样本图像灰度方差的分析结果见表6～8及图4。

表6 模型汇总

表7 Anova

表8 回归系数表

图4 少皮脂回归标准化残差的标准 P-P

由表8可以得出，少皮脂组模型的回归方程为Y=398.220-1.499X，其中Y代指灰度方差，X代指遗留时间。同时由表7中P=0.005＜0.01可知，遗留时间对多皮脂手印样本图像灰度方差有极显著影响，成负相关。

4.3 皮脂量对灰度方差变化影响分析

采用配对样本T检验方法，分析皮脂量是否对样本图像灰度方差随时间的变化产生影响。首先对两个相关组别间的因变量差值是否存在明显异常值，以及因变量差值检验正态分布情况，结果见表9及图5～6。

表9 正态性检验

图5 因变量差值箱型图

图6 因变量差值的标准 Q-Q 图

由上述图表可知，两个相关组别间的因变量差值并不存在明显异常值；Shapiro-Wilk检验中的P=0.853＞0.05，不能认为两组差值不服从正态分布；正态Q-Q图中的数值大致靠近图中的斜线分布，也印证了因变量差值近似服从正态分布，可以进行配对样本T检验，结果见表10～11。

由表10～11可知，多皮脂样本组（371.314±99.094）比少皮脂样本组（294.485±113.161）灰度方差高出76.829（95%CI：11.811-141.847），数据差异具有统计学意义；T（9）=2.673，P=0.025＜0.05，d=0.845，其中效应值d等于均值（M）除以差值的标准差（SD）：

（注：0.2≤d＜0.5表示强度小，0.5≤d＜0.8表示强度中，0.8≤d表示强度大）

表10 成对样本统计量

表11 成对样本检验

注：V1代指多皮脂样本图像灰度方差，V2代指少皮脂样本图像灰度方差

综上所述，皮脂量对样本图像灰度方差具有极其显著影响，呈正相关。

5 结论

利用Matrix Laboratory软件，对超微粒炭黑悬浮液显现不同遗留时间的手印样本进行量化分析，遗留时间对多皮脂手印样本图像灰度方差和少皮脂手印样本图像灰度方差的变化有显著影响，呈负相关关系；通过配对样本T检验发现，皮脂量也是乳突纹线和小犁沟颜色对比度影响因素之一，两者呈正相关关系，因此，基于超微粒炭黑悬浮液显现手印判定遗留时间的方法有一定可靠性，乳突纹线和小犁沟颜色对比度与遗留时间具有一定规律。