Igazságügyi vizsgálatok hőkamera segítségével

Igazságügyi vizsgálatok hőkamera segítségével

Hogyan alkalmazható a gőz a vérfolttal szennyezett szövetek vizsgálatában? A termikus képalkotás az igazságügyi, bűnügyi vizsgálatok fontos eszköze!

Azok a kutatók, akik alternatív módszert keresnek a vér híg koncentrációjának szöveteken történő kimutatására, megoldást találtak a hőkamerás vizsgálatokban. A vér önmagában nem látható az infravörös spektrumban, de felfedezték, hogy vízgőz bevezetésével lehetséges a vérfolt termikus azonosítása. A természetes szálakkal kapcsolatos néhány kihívás ellenére ez a hőképes módszer előnyös alternatívája lehet a luminol igazságügyi vizsgálatokban történő felhasználásával szemben.

Amikor a televíziós sorozatokban lévő nyomozóknak bizonyítékot kell találniuk a vérről, az első dolog, hogy a vizsgált területet bepermetezik luminollal és lekapcsolják a lámpákat. Bár ez hozzátesz a történet drámaiságához, a való életben dolgozó nyomozók számára nem ez az optimális megoldás, ha konkrét vérnyomokat szeretnének találni ideális körülmények között. Ez különösen igaz, ha hígított vérfoltokat hordozó szövetről van szó, amelyeket könnyen befolyásolhat a folyékony luminol hozzáadása.

Dr. Michael Myrick és Stephen Morgan vegyészkutatók valamint a Dél-karolinai Egyetem munkatársai az infravörös kamerák igazságügyi felhasználását vizsgálják a biológiai folyadékok, például a vér jelenlétének kimutatásának és rögzítésének alternatív módszereként.

 

Aggodalmak a Luminol kapcsán

A Luminol egy olyan por, amit hidrogén-peroxiddal kevernek össze, mielőtt a vizsgált felületre felvinnék. Ha vér jelen van, a hemoglobinban lévő vas katalizálja a luminol és a hidrogén-peroxid közötti reakciót, felszabadítva az elektronokat kék fény fotonjaivá. Sajnos a luminol a vas mellett más anyagokkal is reakcióba léphet, ezáltal hamis pozitív eredményt okozva. Dr. Myrick magyarázata szerint a luminol reakcióba léphet akár a tormával, réz-sókkal és a fehérítőkkel is. Számos olyan dologgal reakcióba léphet, amelyek egy szövetben vagy a nyomozati helyszínen előfordulhatnak. Erre érdemes odafigyelni.

A luminollal kapcsolatos másik probléma a DNS tesztre gyakorolt potenciális hatása: bár a vegyianyag nem károsítja a DNS-t, de bizonyos genetikai markerekre hatással lehet.

Végül a luminol foltra való permetezése azért sem ideális, mert elkenődhet vagy elfolyhat. “Ha olyan redős, bordás mintázatról van szó, mint egy ujjlenyomat, a folyadékkal való áztatás teljesen tönkreteheti a mintázatot” – mondja Dr. Myrick. Így az ujjlenyomat szöveten történő azonosításának lehetősége elveszik. A vérfolt túlhígítása szintén lehetetlenné tenné a minta későbbi DNS-tesztelését.

 

Az infravörös technológia kihívásai

Dr. Myrick és csapata jobb módszert kerestek a vér és más biológiai folyadékok megjelenítésére az igazságügyi vizsgálatokhoz. Dr. Myrickot különösen érdekelte egy olyan detektálási módszer, amely néhány másodpercnél tovább megfigyelhető, és a minta megsemmisítése nélkül megismételhető. Ő és csapata elkezdte tanulmányozni az infravörös visszaverődés használatát a vér megjelenítéséhez. Habár működött, a vér mindig nagyon halványan jelent meg a hőképeken.

“A termikus képalkotás általában nem jó módszer a kémiai kontraszt megjelenítésére” – vallja Dr. Myrick. Ő és csapata arra törekedtek, hogy növeljék a hőképalkotás érzékenységét a vérre, és arra jutottak, hogy gőz lehet megoldás. A gőz segítségével erős abszorpciós sávot tudtak létrehozni az infravörös spektrális ablakban. Azonban a módszer fejlesztése közben a csapat végül egy sokkal jobb megoldásba botlott.

A végzős diák, Wayne O’Brien feladata az volt, hogy egy rongyot a gőzből kiáramló deutérium-oxiddal telítsen, majd végezze el a visszaverődési méréseket. O’Brien éppen infravörös videót rögzített, amikor a gőz a szövetre került, és meglepő felfedezést tett.

“Amikor bekapcsolta a gőzt, a 100-szoros hígítású folt, amit infravörös fényben mutatott be, felvillant mint egy villanykörte. A megdöbbentő dolog az volt, hogy az, amit eddig csak nagyon nehezen tudtunk megfigyelni, hirtelen nagyon fényesen jelent meg a képen” -mondja Myrick.

Ráadásul, felfedezték, hogy a luminollal ellentétben – ami majdnem azonnal elhalványul – a vízgőz tartós hatással van a véres szövetre. “Ha veszel egy szövetet, és nedves környezetben magas hőmérsékleten vizsgálod, végtelen ideig láthatod a foltot” – mondja Myrick. “Nem csak megjelenik és eltűnik, hanem mindaddig látható marad, amíg a szövet azonos körülmények között marad.”

1. Ábra: A teljes véres ujjlenyomat – Balra: gőz hatására a termográfia kimutatja a nedvességet. – Jobbra: párologtató hűtés az expozíciót követően. Elég kontrasztos a barázdák megkülönböztetéséhez.

 

A módszer tesztelése

Myrick csapata kutatásba kezdett, és háromféle szövetanyagon vizsgálták a véres ujjlenyomatokat. Az ujjlenyomatokat egy egyedi gumibélyegzővel készítették, amit benedvesítettek, és három különböző festett szöveten alkalmazták. Minden egyes szövet kapott két patkányvéres ujjlenyomatot, az egyikhez a vért 1:10 arányban hígították, a másik esetében hígítatlan maradt. Majd hagyták a foltokat 24 órán át száradni.

Amikor eljött az ideje, hogy a mintákról hőképek készüljenek, a kutatók ioncserélt víz gőzének tették ki a mintákat egy kézi ruhagőzölő segítségével. A ruhán lévő vér változásait rögzítették a hosszú időn át tartó gőzölés során, három másodperces időközökre bontva, melyek között szüneteket tartottak.

A vízgőz alkalmazása azonnali hőtermeléssel járt. Dr. Myrick összehasonlította a folyamatot egy száraz, légkoncidionált szobában és meleg, párás környezetben. Minden ruhadarab, amit viselünk, azonnal felszívja a párát, ami enyhe hőmérséklet emelkedést eredményez. Ez a fajta növekedés jól látható infrán.

Ahogyan a víz hozzáadása hőt termel, a gőzforrás eltávolítása hűlést eredményez. De a hidrofób anyagok, mint például az akril vagy poliészter nagyon kis ideig tartják meg a vizet, és hamar visszaáll az egyensúly. Ennek eredményeként a vérrel festett felületek lassabban hűlnek le, mint a többi szövet. Ez okozza a hőmérsékletkülönbséget, ami könnyen látható infrán.

2. Ábra: Teljes véres ujjlenyomat poliészter szöveten. – Balra: a gőzölés kiemeli a hőképet. – Jobbra: párologtató hűtés az expozíciót követően.

“Pozitív és negatív kontrasztot is kapsz, ha valami felszívja a vizet, attól függően, hogy milyen gyorsan szívja fel, illetve milyen gyorsan deszorbeálódik. Ugyanez megismételhető újra és újra„ – magyarázza Myrick.

Az első felvételekhez egy 50 mm-es objektívet használtak egy FLIR A6751sc SLS rövidhullámú kamerával, annak érdekében, hogy a teljes nyomtatási területet le tudják képezni. Az A6751sc gyors képsebességet és 480 ns integrációs sebességet biztosít, ami lehetővé tette a kutatók számára a termikus folyamatok gyors rögzítését.

A második sorozatfelvétel 13 mm-es objektívvel készült, aminek köszönhetően Myrick csapata meg tuott figyelni egy felnagyított „ujjlenyomat” barázdát. A csapat mindkét esetben a FLIR ReasearchIR szoftvert használta.

3. Ábra: a 10x hígítású lenyomaton (poliészteren) még mindig látszik a barázda-minta illetve a “holduvar” a vér szilárd részecskéinek felszívódása miatt. Myrick és Morgan csapata észrevette, hogy a barázdák gyorsabban elnyelik a gőzt, mint a külső holdudvar és különböző gyorsasággal hűlnek le, így a két minta elkülöníthetővé vált.

A teljes lenyomatról készültek képek mind az akril mind a poliészter szövet esetében, melyek világosan kimutatták a teljes és a hígított vér jelenlétét. Az akril ruhán lévő foltok elég kontrasztosak voltak, így a az „ujjlenyomat” bordák jól kivehetők a képen. A poliészter anyagon a csapat megfigyelte, hogy termikus „udvar” veszi körül a 10x hígítású lenyomtatot, amelynek oka az volt, hogy a vér beszivárgott a szövetbe, majd megszilárdult. Mikor később ránéztek a termikus adatokra, a csapat észrevette, hogy a poliészter anyag hamarabb felszívja a vízgőzt, mint a külső “udvar”. Ez lehetővé tette a csapat számára a bordázat és az udvar megkülönböztetését.

Myrick csapata nehézségekbe ütközött a vér pamuton történő képalkotása során. Ez azért történt, mivel a pamut anyag képes annyi vizet elnyelni, amennyi a vérfolt. Ezzel szemben a szintetikus szálak mint például az akril és a poliészter nem szívják fel a vizet olyan könnyen.

„Ez már a szálak kémiai összetételétől függ, és hogy a szálak mennyire strukturáltak” -magyarázza Raymond Belliveau, egy végzős hallgató, aki Myrick csapatának tagja.

„A pamut egy zavaros szövet, laza szálakkal mindenfelé” -teszi hozzá Myrick. „És más a sebesség, amellyel a szálak felszívják a vizet. Akár egyetlen szál reakciója is rendkívül gyors lehet. ”

4. Ábra: A víz vér-adszorpciós/-deszorpciós tulajdonságai nagyon hasonlóak a pamuthoz, így még a teljes vérlenyomatok is halványak pamuton.

Emiatt a csapat nagyobb sikert ért el, amikor a pamuton lévő ujjlenyomatokat kinagyították. Látható különbséget tapasztaltak a kiemelkedő véres szálak illetve a a pamutszövet többi része között. Ez a kontraszt csak a gőz felszívódását követő harminc másodpercben látható.

“Az A6751sc lehetővé tette számunkra, hogy nagy sebességű méréseket végezzünk, ahol szó szerint úgy tűnik, mintha a szálak csak egy képkockára villannának fel” -magyarázza Myrick. Ezután a szövet nagy része már felszívott annyi gőzt, hogy minden hőmérsékleti különbség eltűnjön a vér és a pamut között.

5. Ábra: Látható különbség a kiemelkedő véres szálak illetve a a pamutszövet többi része között.

Az ujjlenyomat barázdái a teljes vérfoltból jól kirajzolódnak az akril anyagon, bár bizonyos pontokon megtörik, ahol az anyag szövése megakadályozza, hogy a szövet teljes felületével találkozzon.

6. Ábra: Törés jelenik meg a barázdamintán, ahol az akril szövet nem tud érintkezni a lenyomat teljes felületével.

A teljes véres ujjlenyomat csak halványan látható a gőzölési folyamat során, és mint az akril mintán, a szövés meggátolhatja a lenyomat teljes érintkezését a szövettel. Azonban a merőleges szálak (láncfonal) a vízszintes szálakhoz (vetülékfonal) képest kiemelkednek, így a megszilárdult vérnyomok jobban láthatók a kiemelkedő szálakon.

7. Ábra: A véres lenyomat barázdái csak a kiemelkedő szálakon látszanak.

 

A következő lépés

Myrick eredményei alapján a termikus képalkotó eljárás életképes alternatívája lehet a luminolnak, ha szöveten kell vérnyomokat keresni. Előnyösebb is lehet, a gőz megkönnyíti a képalkotást, nem hígítja fel a foltot, illetve nem teszi tönkre a potenciális bizonyítékokat.

Míg a vízgőz jelent némi kihívást a pamuton, nagy sebességű, nagy felbontású infravörös kamerák megoldást jelenthetnek. Egy kutatás-fejlesztési célokra használt kamera (mint például a FLIR A6751sc) rendelkezik olyan képfrissítési és integrációs sebességgel,  amivel rögzíteni tudja a laza pamutszálak gyors melegítését és hűtését, ami fokozható egy nagyító lencsével. Myrick és csapata továbbra is vizsgálja a pamuton történő nagy sebességű hőképalkotást, a folyamat finomításának reményében.