現(xiàn)場(chǎng)手印顯現(xiàn)的加濕裝置研究＊

朱東禎，溫紹超，孫明正，王冠楠，劉凡磊，薛 靜

（1.德州市公安局物證鑒定研究中心，山東 德州253000；2.公安部物證鑒定中心，北京100038）

1 前言

刑事案件現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)遺留時(shí)間較長(zhǎng)的陳舊手印的概率較高。手印物質(zhì)主要由汗液跟污垢組成，其中汗液的主要成分有水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物。手印遺留時(shí)間長(zhǎng)或遺留在干燥環(huán)境，其水分容易蒸發(fā)，降低了對(duì)粉末的吸附力，從而使陳舊手印難以被提取。傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)過(guò)程中一般采用“哈氣法”對(duì)干燥的汗液手印進(jìn)行處理，此方法具有簡(jiǎn)單、快速、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，但是其污染DNA 的弊端也是極其致命的。本課題希望研發(fā)出應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)的加濕效果至少達(dá)到與哈氣法相同效果的加濕裝置。

2 原理探究

哈氣法主要是針對(duì)非滲透性客體上遺留的汗液手印或者灰塵手印，非滲透性客體上遺留的手印主要成分是水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物等物質(zhì)，在遇到高于環(huán)境溫度的水蒸氣時(shí)其吸水性與客體本身存在差異且水蒸氣在手印上與客體上的液化速度不同，而哈氣的溫度往往高于環(huán)境溫度且濕度很大，所以非滲透性客體上遺留的手印在遇到哈氣時(shí)會(huì)得到很好顯現(xiàn)。所以要解決兩個(gè)問(wèn)題，即產(chǎn)生水蒸氣以及使水蒸氣溫度高于環(huán)境溫度。

3 市場(chǎng)調(diào)查

現(xiàn)有的成熟的水的氣化方法主要有超聲波霧化、電極霧化、干蒸汽霧化、空氣壓縮霧化、紅外線(xiàn)霧化以及濕膜氣化等，主要產(chǎn)品有各類(lèi)加濕器、霧化器以及掛燙機(jī)等。

因最終目標(biāo)要求體積要小且便攜，注定功率不宜過(guò)大，首先排除掛燙機(jī)、干蒸汽霧化器這一類(lèi)功率、體積均較大的設(shè)備所用原理，隨后購(gòu)買(mǎi)了多種便攜式空氣加濕器進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。使水蒸氣的溫度高于環(huán)境溫度，有兩條思路：①直接加熱水，然后霧化熱水產(chǎn)生高溫水蒸氣；②加熱霧化后的水蒸氣。市面上較成熟的加熱方式，主要有加熱片或加熱棒加熱、微波加熱以及電熱膜加熱。考慮到無(wú)論采用哪種加熱方式去加熱已經(jīng)霧化的水蒸氣均需要較大的功率以及能耗，明顯不符合便攜等要求，因此采用第一條思路來(lái)進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

表1 超聲波霧化方式下，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

4 實(shí)際驗(yàn)證

因采用思路①進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，暫時(shí)略過(guò)加熱這一步驟，直接將熱水加入霧化器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選用體積較小的霧化器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并選取兩種效果較好的一種進(jìn)一步論證。

室溫為20 ℃時(shí)，分別將高于環(huán)境溫度10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃（最高不得超過(guò)95 ℃）的水加入霧化器，分別對(duì)遺留在玻璃、鋁合金、涂漆的木板上遺留時(shí)間為3 個(gè)月、半年、一年的陳舊手印進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)其顯現(xiàn)速度進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2、表3 所示。

4.1 超聲波霧化器

4.1.1 玻璃

超聲波霧化方式下，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表1 所示。

4.1.2 鋁合金

超聲波霧化方式下，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表2 所示。

表2 超聲波霧化方式下，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

4.1.3 涂漆的木板

超聲波霧化方式下，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表3 所示。

表3 超聲波霧化方式下，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

經(jīng)過(guò)一輪實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用以上參數(shù)均能成功顯現(xiàn)手印并不破壞DNA 檢出，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。首先溫度越高顯現(xiàn)速度越快，但在持續(xù)噴霧的情況下溫度越高手印模糊速度越快，在水溫高于室溫30 ℃的情況下，持續(xù)噴霧5 s，手印上會(huì)形成大顆粒水滴紋線(xiàn)開(kāi)始模糊，持續(xù)噴霧10 s 手印手印基本化作一攤水漬失去價(jià)值。與人體哈氣直接進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人體哈氣不存在上述情況，減小噴霧量后以上情況發(fā)生的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)但仍然存在，且顯現(xiàn)速度會(huì)變慢。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，雖然能達(dá)到一定效果，但不理想。

4.2 空氣壓縮霧化器

空氣壓縮霧化方式下，遺留在玻璃、鋁合金、涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表4、表5、表6 所示。

4.2.1 玻璃

空氣壓縮霧化方式下，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表4 所示。

表4 空氣壓縮霧化方式下，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

4.2.2 鋁合金

空氣壓縮霧化方式下，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表5 所示。

4.2.3 涂漆的木板

空氣壓縮霧化方式下，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表6 所示。經(jīng)過(guò)一輪實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)空氣壓縮霧化方式所產(chǎn)生的效果與超聲波霧化方式產(chǎn)生的效果基本一致，但空氣壓縮霧化器相對(duì)超聲波霧化器能耗、體積更大。

表5 空氣壓縮霧化方式下，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

表6 空氣壓縮霧化方式下，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

5 進(jìn)一步探究與驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用各種加濕器大部分都能顯現(xiàn)出光滑非滲透性客體上遺留的陳舊手印，且對(duì)DNA 檢出沒(méi)有影響，但是顯現(xiàn)的手印比較粗糙，不如哈氣顯現(xiàn)出的手印細(xì)膩，造成部分細(xì)節(jié)特征缺失。

對(duì)人體哈氣原理進(jìn)行進(jìn)一步探究，人體的肺部產(chǎn)生蒸汽主要是因?yàn)榇罅康姆闻菁哟罅怂c空氣的接觸面積，而呼吸動(dòng)作則加大了空氣的流通量，從而極大加快了水蒸氣的產(chǎn)生。

為了更好實(shí)現(xiàn)手印加濕裝置的所要達(dá)到的目標(biāo)，對(duì)人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程進(jìn)行了模擬。首先在儲(chǔ)水罐中加入吸水棉擴(kuò)大水與空氣的接觸面積，并將水加熱；其次通過(guò)風(fēng)扇將大量空氣吹到吸水棉上；最后將所產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)蒸汽導(dǎo)出管吹到手印上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7、表8、表9 所示。

5.1 玻璃

模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表7 所示。

表7 模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在玻璃上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

5.2 鋁合金

模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表8 所示。

5.3 涂漆的木板

模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度如表9 所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用此種方式相對(duì)于其他霧化方式所達(dá)到的效果更接近人哈氣的效果，顯現(xiàn)的手印更細(xì)膩清晰，在任何溫度下吹氣5 s 手印不會(huì)因形成大顆粒水滴變模糊，對(duì)DNA 無(wú)損害、無(wú)污染，可以達(dá)到預(yù)期效果。

表8 模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在鋁合金上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

表9 模擬人體產(chǎn)生水蒸氣的過(guò)程中，遺留在涂漆的木板上的陳舊手印的顯現(xiàn)速度

同時(shí)使用直接加熱水、用交流電加熱以及依靠電池加熱三種方式，可以根據(jù)不同情況采取不同的加熱方式，且均能達(dá)到預(yù)期效果。

6 產(chǎn)品定型

6.1 產(chǎn)品改進(jìn)

對(duì)市面上相似功能的設(shè)備進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備均存在體積大、能耗高、質(zhì)量大、價(jià)格高等弊端，所以在產(chǎn)品定型過(guò)程中充分考慮相關(guān)因素并做出了如下改進(jìn)。

6.1.1 減小體積

電路板縮小了體積，減小設(shè)備厚度；大電流固態(tài)繼電器更換為體積更小的繼電器；減小儲(chǔ)水罐與外壁的間隙使其整體變細(xì)；減小了蒸汽導(dǎo)出管體積。

6.1.2 其他改進(jìn)

裝置前端增加白光照明光源：燈光方向與出霧方向相同，距離物證15～20 cm，光斑直徑5～10 cm。儲(chǔ)水罐側(cè)面增加透明窗從而觀察水量變化。儲(chǔ)水罐頂部加裝蝶閥，保證密封性。儲(chǔ)水罐的材質(zhì)由鋁合金變?yōu)榫郯滨ゲ牧希馗魺帷Ｌ沾杉訜崞優(yōu)榧訜岚簦ㄒ郧疤沾杉訜崞訜徜X合金儲(chǔ)水盒來(lái)間接加熱水），加熱棒直接放到水里，增加了加熱效率。在達(dá)到相同效果的情況下，盡量采用價(jià)格相對(duì)低廉的材料，嚴(yán)格控制成本。

6.2 成型產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

溫度設(shè)定范圍為30～95 ℃。溫度設(shè)定精度為0.1 ℃。儲(chǔ)水罐容量為100 mL。加熱方式為12 V 直流加熱及220 V交流加熱。加熱功率為12 V、40 W，220 V、150 W。電池容量為12.6 V、3 400 mAh。電池續(xù)航時(shí)間（連續(xù)加熱時(shí)間）為1.2 h。電池充滿(mǎn)電時(shí)間為1.5 h。從30 ℃加熱至80 ℃時(shí)間：12 V 加熱用時(shí)20 min，220 V 加熱用時(shí)6 min。設(shè)備質(zhì)量為1.2 kg。

6.3 產(chǎn)品圖紙及成品圖片

產(chǎn)品圖紙及成品圖片如圖1、圖2 所示。

圖1 產(chǎn)品圖紙

圖2 產(chǎn)品成品圖片

7 成品效果檢驗(yàn)

將設(shè)備做出樣品后進(jìn)行了產(chǎn)品的效果檢驗(yàn)，利用這一裝備對(duì)玻璃、鋁合金以及光滑涂漆的木板面上的遺留時(shí)間為三個(gè)月、半年、一年的手印進(jìn)行顯現(xiàn)，顯現(xiàn)效果良好，紋線(xiàn)細(xì)膩、清晰且短時(shí)間內(nèi)不會(huì)破壞指紋結(jié)構(gòu)，DNA 均能檢出且無(wú)污染，綜合效果超出哈氣法。木板、鋁合金以及玻璃上的指紋顯現(xiàn)效果圖分別如圖3、圖4、圖5 所示。

圖3 木板上的指紋顯現(xiàn)效果圖

圖4 鋁合金上的指紋顯現(xiàn)效果圖

圖5 玻璃上的指紋顯現(xiàn)效果圖