Cách thức hoạt động của các kỹ thuật phòng thí nghiệm pháp y

Jun 09 2008

Với một chút khéo léo và một số thiết bị công nghệ rất cao, các nhà khoa học pháp y có thể giúp cơ quan thực thi pháp luật bắt được ngay cả những thủ phạm xấu xa nhất. Kỹ thuật của họ là gì?

Stringer / AFP / Getty Images
Một chuyên gia pháp y của Ủy ban Quốc tế về Người mất tích làm việc với bằng chứng DNA.

Khi có một vụ giết người, hỏa hoạn đáng ngờ hoặc tai nạn xảy ra, cảnh sát và nhân viên cứu hộ không phải là những người duy nhất tham gia vào cuộc điều tra. Các nhà khoa học pháp y cũng đóng một phần quan trọng. Họ sẽ lấy mẫu thu được tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm pháp y. Với một chút khéo léo và một số thiết bị công nghệ rất cao, các nhà khoa học pháp y có thể giúp cơ quan thực thi pháp luật bắt được ngay cả những thủ phạm xấu xa nhất.

Khoa học pháp y là một ngành học áp dụng phân tích khoa học vào hệ thống tư pháp, thường để giúp chứng minh các sự kiện của tội phạm. Các nhà khoa học pháp y phân tích và giải thích bằng chứng được tìm thấy tại hiện trường vụ án. Bằng chứng đó có thể bao gồm máu , nước bọt, sợi, vết lốp xe , ma túy, rượu , vụn sơn và dư lượng súng.

Cách thức hoạt động của pháp y máy tính
Cách thức hoạt động của vân tay
Dự án tò mò: Điều gì có thể khiến ai đó bị bạo lực?

Sử dụng thiết bị khoa học, các nhà khoa học pháp y xác định các thành phần của các mẫu và ghép chúng lại với nhau. Ví dụ: họ có thể xác định rằng một chip sơn được tìm thấy trên một nạn nhân vụ tai nạn lao xuống từ chiếc Ford Mustang '96 mui trần, một sợi được tìm thấy tại hiện trường vụ giết người thuộc về một chiếc áo khoác Armani hoặc một viên đạn được bắn ra từ một chiếc Glock G24 súng lục.

Làm thế nào để các nhà khoa học pháp y biến ngay cả những manh mối nhỏ nhất thành bằng chứng thực tế có thể giúp truy tìm tội phạm? Những công nghệ mới nhất đang được sử dụng ngày nay trong các phòng thí nghiệm pháp y là gì? Tìm hiểu tiếp theo.

Nội dung

Lịch sử pháp y
Thử nghiệm thuốc pháp y
Phân tích sơn pháp y và điều tra đốt phá
Điều tra giết người

Lịch sử pháp y

Kurt Hutton / Picture Post / Getty Images
Một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Khoa học Pháp y Preston loại bỏ một sợi tóc trên chiếc mũ để lại tại hiện trường một vụ xả súng vào những năm 1940.

Lịch sử của khoa học pháp y có từ hàng nghìn năm trước. Vân tay là một trong những ứng dụng đầu tiên của nó. Người Trung Quốc cổ đại sử dụng dấu vân tay để xác định các tài liệu kinh doanh. Năm 1892, một nhà ưu sinh (một người tuân theo hệ thống phân loại khoa học thường bị thành kiến) tên là Sir Francis Galton đã thiết lập hệ thống phân loại dấu vân tay đầu tiên. Sir Edward Henry, ủy viên của Cảnh sát Thủ đô London, đã phát triển hệ thống của riêng mình vào năm 1896 dựa trên hướng, dòng chảy, mẫu và các đặc điểm khác trong dấu vân tay. Hệ thống phân loại Henry đã trở thành tiêu chuẩn cho các kỹ thuật lấy dấu vân tay tội phạm trên toàn thế giới.

Năm 1835, Henry Goddard của Scotland Yard trở thành người đầu tiên sử dụng phân tích vật lý để kết nối một viên đạn với vũ khí giết người. Việc kiểm tra đạn trở nên chính xác hơn vào những năm 1920, khi bác sĩ người Mỹ Calvin Goddard tạo ra kính hiển vi so sánh để giúp xác định viên đạn nào đến từ vỏ đạn pháo nào. Và vào những năm 1970, một nhóm các nhà khoa học tại Tập đoàn Hàng không Vũ trụ ở California đã phát triển một phương pháp phát hiện dư lượng đạn súng bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét.

Phòng thí nghiệm pháp y an toàn

Công việc của một nhà khoa học pháp y liên quan đến việc sử dụng nhiều loại hóa chất, có thể dễ cháy, ăn mòn và thậm chí gây nổ nếu không được xử lý đúng cách. Dưới đây là một số mẹo mà phòng thí nghiệm pháp y làm theo để đảm bảo rằng nhân viên của họ luôn an toàn:

Phòng thí nghiệm phải có quy trình sử dụng và thải bỏ hóa chất, cũng như kế hoạch an toàn trong trường hợp khẩn cấp (bao gồm cả vòi hoa sen an toàn và trạm rửa mắt).
Nhân viên cần được đào tạo bài bản về việc sử dụng tất cả các loại hóa chất, hiểu rõ đặc tính của từng loại hóa chất và khả năng gây thương tích của chúng.
Các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm nên đeo thiết bị phù hợp - kính mắt để bảo vệ khỏi hóa chất bắn vào và đeo găng tay để bảo vệ tay của họ.
Hộp đựng hóa chất cần được dán nhãn đúng tên hóa chất.
Chất lỏng dễ cháy phải luôn được giữ trong các thùng chứa đặc biệt hoặc phòng chứa. Để những loại hóa chất này trong tủ lạnh thường xuyên có thể dẫn đến cháy nổ.

Năm 1836, một nhà hóa học người Scotland tên là James Marsh đã phát triển một thử nghiệm hóa học để phát hiện ra thạch tín, được sử dụng trong một phiên tòa xét xử vụ giết người. Gần một thế kỷ sau, vào năm 1930, nhà khoa học Karl Landsteiner đoạt giải Nobel vì đã phân loại máu người thành nhiều nhóm khác nhau. Công việc của ông đã mở đường cho việc sử dụng máu trong các cuộc điều tra tội phạm trong tương lai. Các xét nghiệm khác đã được phát triển vào giữa những năm 1900 để phân tích nước bọt, tinh dịch và các chất dịch cơ thể khác cũng như để làm cho các xét nghiệm máu chính xác hơn.

Với tất cả các kỹ thuật pháp y mới xuất hiện vào đầu thế kỷ 20, cơ quan thực thi pháp luật phát hiện ra rằng họ cần một đội chuyên biệt để phân tích bằng chứng được tìm thấy tại hiện trường vụ án. Do đó, Edmond Locard, một giáo sư tại Đại học Lyons, đã thành lập phòng thí nghiệm tội phạm cảnh sát đầu tiên ở Pháp vào năm 1910. Vì công trình tiên phong trong lĩnh vực tội phạm pháp y, Locard được biết đến với biệt danh "Sherlock Holmes của Pháp."

August Vollmer, cảnh sát trưởng Los Angeles, đã thành lập phòng thí nghiệm tội phạm cảnh sát đầu tiên của Mỹ vào năm 1924. Khi Cục Điều tra Liên bang ( FBI ) lần đầu tiên được thành lập vào năm 1908, nó không có phòng thí nghiệm tội phạm pháp y của riêng mình - đó không phải là ' t được thiết lập cho đến năm 1932.

Vào cuối thế kỷ 20, các nhà khoa học pháp y đã có vô số công cụ công nghệ cao để phân tích bằng chứng từ phản ứng chuỗi polymerase (PCR) để phân tích DNA , đến các kỹ thuật lấy dấu vân tay kỹ thuật số với khả năng tìm kiếm của máy tính .

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem một số ứng dụng của các công nghệ pháp y hiện đại này.

Thử nghiệm thuốc pháp y

Các phòng thí nghiệm pháp y thường được gọi đến để xác định các chất bột, chất lỏng và viên thuốc không rõ nguồn gốc có thể là ma túy bất hợp pháp. Về cơ bản có hai loại xét nghiệm pháp y được sử dụng để phân tích ma túy và các chất không xác định khác: Xét nghiệm giả định (chẳng hạn như xét nghiệm màu sắc) chỉ cho biết loại chất nào có mặt - nhưng chúng không thể xác định cụ thể chất đó. Các phép thử xác nhận (chẳng hạn như sắc ký khí / khối phổ) cụ thể hơn và có thể xác định danh tính chính xác của chất.

Cảnh sát Liên bang Úc thông qua Getty Images
Các kỹ thuật viên pháp y thường được gọi để xác định các loại thuốc không rõ nguồn gốc. Một sinh viên hoa hậu bị cáo buộc đã cố buôn lậu hơn 10.000 viên amphetamine vào Úc.

Thử nghiệm màu sắc cho thấy một loại thuốc không xác định tiếp xúc với hóa chất hoặc hỗn hợp hóa chất. Chất thử chuyển sang màu gì có thể giúp xác định loại ma túy hiện diện. Dưới đây là một vài ví dụ về các bài kiểm tra màu sắc:

Loại thử nghiệm	Hóa chất	Kết quả có nghĩa là gì
Màu hầu tước	Fomanđehit và axit sunfuric đặc	Heroin, morphin và hầu hết các loại thuốc làm từ thuốc phiện sẽ làm dung dịch chuyển sang màu tím. Amphetamine sẽ biến nó thành màu nâu cam.
Coban thiocyanate	Coban thiocyanat, nước cất, glycerin, axit clohydric, cloroform	Cocain sẽ làm chất lỏng chuyển sang màu xanh lam.
Dillie-Koppanyi	Coban axetat và isopropylamine	Barbiturat sẽ làm dung dịch chuyển sang màu xanh tím.
VanUrk	P-đimetylaminobenzaldehyde, axit clohydric, rượu etylic	LSD sẽ làm dung dịch chuyển sang màu xanh tím.
Thử nghiệm Duquenois-Levine	Vanillin, axetanđehit, rượu etylic, cloroform	Cần sa sẽ làm dung dịch chuyển sang màu tím.

Các thử nghiệm thuốc khác bao gồm đo quang phổ tử ngoại , phân tích cách chất phản ứng với tia cực tím (UV) và tia hồng ngoại (IR ) . Một máy đo quang phổ phát ra tia UV và tia hồng ngoại, sau đó đo cách mẫu phản xạ hoặc hấp thụ những tia này để đưa ra ý tưởng chung về loại chất nào hiện diện.

Một cách cụ thể hơn để kiểm tra ma túy là với thử nghiệm vi tinh thể , trong đó nhà khoa học thêm một giọt chất bị nghi ngờ vào hóa chất trên một phiến kính. Hỗn hợp sẽ bắt đầu hình thành tinh thể. Mỗi loại thuốc có một dạng tinh thể riêng biệt khi nhìn dưới kính hiển vi ánh sáng phân cực .

Sắc ký khí / khối phổ cô lập thuốc khỏi bất kỳ chất trộn nào hoặc các chất khác có thể kết hợp với thuốc. Một lượng nhỏ chất này được đưa vào máy sắc ký khí. Các phân tử khác nhau di chuyển qua cột của máy sắc ký với các tốc độ khác nhau dựa trên mật độ của chúng. Ví dụ, các hợp chất nặng hơn di chuyển chậm hơn, trong khi các hợp chất nhẹ hơn di chuyển nhanh hơn. Sau đó, mẫu được đưa vào một máy khối phổ, nơi một chùm điện tử chiếu vào nó và làm cho nó bị vỡ ra. Cách chất phân hủy có thể giúp các kỹ thuật viên biết nó là loại chất gì.

Các kỹ thuật viên sử dụng những phương pháp nào để theo dõi những chiếc xe đang chạy hoặc những kẻ phóng hỏa? Tìm hiểu tiếp theo.

Phân tích sơn pháp y và điều tra đốt phá

Các nhà khoa học pháp y đôi khi được gọi để giúp phân tích bằng chứng để lại từ một vụ đốt phá hoặc có thể xảy ra. Họ có những kỹ thuật đặc biệt để nghiên cứu những bằng chứng thường nhỏ hoặc cực kỳ hư hỏng.

Phân tích sơn

Đôi khi, các nhà khoa học pháp y cần phải phân tích một mẫu sơn - ví dụ, nếu một vết sơn được tìm thấy trên cơ thể của một nạn nhân đang chạy và các nhà điều tra đang cố gắng khớp nó với một kiểu dáng và mẫu xe hơi.

Đầu tiên, các nhà khoa học xem xét bề ngoài của mẫu - màu sắc, độ dày và kết cấu của nó. Họ kiểm tra mẫu dưới kính hiển vi ánh sáng phân cực để xem các lớp khác nhau của nó. Sau đó, họ có thể sử dụng một trong một số thử nghiệm để phân tích mẫu:

Phép đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) xác định loại sơn (hóa chất, bột màu, v.v.) bằng cách phân tích cách thức mà các thành phần khác nhau của nó hấp thụ ánh sáng hồng ngoại .
Thử nghiệm dung môi cho mẫu sơn tiếp xúc với các hóa chất khác nhau để tìm kiếm các phản ứng như sưng, mềm, quăn và thay đổi màu sắc.
Phương pháp sắc ký khí nhiệt phân / khối phổ giúp phân biệt các loại sơn có cùng màu, nhưng thành phần hóa học khác nhau. Mẫu sơn được nung nóng cho đến khi vỡ thành các mảnh, và sau đó được tách thành các thành phần khác nhau.

Điều tra đốt phá

Để đốt lửa , người đốt lửa cần vật liệu dễ cháy và chất gia tốc (chẳng hạn như dầu hỏa hoặc khí đốt). Các nhà điều tra đốt phá tìm kiếm những món đồ này khi họ đang điều tra hiện trường vụ án . Bởi vì tất cả những gì thường còn lại của bằng chứng là tàn tích, các điều tra viên sẽ thu thập các mảnh vỡ lửa và đưa nó trở lại phòng thí nghiệm pháp y để phân tích.

Gary Tramontina / Getty Images
Các nhà điều tra xem xét phần còn lại của Nhà thờ Báp-tít Truyền giáo Sao mai vào ngày 8 tháng 2 năm 2006, gần Boligee, Ala. Các kỹ thuật viên pháp y sẽ khám nghiệm các mảnh vỡ lửa.

Các mẫu được niêm phong trong các vật chứa kín khí và sau đó được kiểm tra dư lượng chất lỏng tăng tốc có thể đã được sử dụng để bắt đầu đám cháy. Đây là những xét nghiệm phổ biến nhất do phòng thí nghiệm pháp y thực hiện trong cuộc điều tra đốt phá:

Khoảng không tĩnh làm nóng mẫu, làm cho cặn tách ra ngoài và bốc hơi vào phần trên, hay còn gọi là "khoảng không phía trước" của vật chứa. Phần cặn đó sau đó được bơm vào một máy sắc ký khí, nơi nó được chia nhỏ ra để phân tích cấu trúc hóa học của nó.
Khoảng trống thụ động làm nóng mẫu và cặn bám vào dải cacbon trong hộp chứa. Sau đó, cặn thu được sẽ được đưa vào máy quay phim / khối phổ kế khí để phân tích.
Không gian động tạo bọt khí nitơ lỏng xuyên qua mẫu và giữ cặn vào bẫy hấp thụ. Các hợp chất bị mắc kẹt sau đó được phân tích bằng phương pháp sắc ký khí.

Làm thế nào để các kỹ thuật viên phân tích các bằng chứng sinh học như máu , tinh dịch hoặc các loại dầu do dấu vân tay để lại ? Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu.

Điều tra giết người

Mario Villafuerte / Getty Images
Một nhà phân tích pháp y giữ
các mẫu DNA.

Những cảnh giết người có thể tạo ra vô số bằng chứng, từ vỏ sò cho đến máu và tóc của con người. Các nhà điều tra thu thập tất cả bằng chứng này và các kỹ thuật viên pháp y phân tích nó theo nhiều cách khác nhau, dựa trên loại bằng chứng:

Bã đạn : Khi súng được bắn, cặn sẽ thoát ra khỏi súng phía sau viên đạn. Dấu vết của chất cặn này có thể dính trên tay của người sử dụng vũ khí hoặc trên nạn nhân. Cảnh sát sử dụng băng dính hoặc miếng gạc để lấy chất cặn bã ra khỏi tay của kẻ tình nghi là kẻ xả súng. Sau đó, kỹ thuật viên pháp y sử dụng kính hiển vi điện tử quét để kiểm tra mẫu. Do các nguyên tố trong thuốc súng có một dấu hiệu tia X duy nhất nên việc kiểm tra dưới kính hiển vi điện tử có thể giúp xác định liệu chất đó có thực sự là dư lượng thuốc súng hay không. Các kỹ thuật viên cũng sẽ sử dụng dithiooxamide (DTO) , natri rhodizonate hoặc xét nghiệm Greiss để phát hiện sự hiện diện của các hóa chất tạo ra khi súng được bắn.

Sợi : Phép đo / quang phổ hồng ngoại xác định các chất bằng cách cho bức xạ hồng ngoại đi qua chúng và sau đó phát hiện lượng bức xạ mà chúng hấp thụ. Nó có thể xác định cấu trúc và thành phần hóa học của các chất khác nhau như đất, sơn hoặc sợi. Với kỹ thuật này, các kỹ thuật viên pháp y có thể khớp các sợi vải được tìm thấy trên cơ thể nạn nhân với các sợi vải trong quần áo hoặc đồ nội thất.

Dấu vân tay : Việc lấy dấu vân tay dựa trên mô hình độc đáo của các đường vòng, hình cung và đường ngoằn ngoèo trên đầu ngón tay của mỗi người. Có hai loại dấu vân tay. Các bản in có thể nhìn thấy được thực hiện trên thẻ hoặc trên một loại bề mặt tạo ấn tượng, chẳng hạn như máu hoặc bụi bẩn. Các dấu vân tay tiềm ẩn được tạo ra khi mồ hôi, dầu và các chất khác trên da tái tạo các dấu vân tay trên kính, vũ khí giết người hoặc bất kỳ bề mặt nào khác mà hung thủ đã chạm vào. Những bản in này không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng có thể nhìn thấy được bằng cách sử dụng bột tối, tia laser hoặc các nguồn sáng khác.

Một phương pháp mà phòng thí nghiệm pháp y sử dụng để làm cho các bản in tiềm ẩn có thể nhìn thấy được là sử dụng cyanocrylate - thành phần tương tự trong superglue. Khi nó được làm nóng bên trong một buồng bốc khói, cyanocrylate giải phóng một hơi tương tác với các axit amin trong một dấu vân tay tiềm ẩn, tạo ra một bản in màu trắng. Các kỹ thuật viên cũng có thể sử dụng một công cụ giống như cây đũa phép để làm nóng hỗn hợp cyanocrylate và sắc tố huỳnh quang. Sau đó, công cụ này sẽ giải phóng khí trên các bản in tiềm ẩn, để sửa chữa và làm ố chúng trên giấy. Các hóa chất khác phản ứng với dầu trong dấu vân tay để lộ ra các dấu vân tay tiềm ẩn bao gồm bạc nitrat (hóa chất trong phim đen trắng), iốt , ninhydrin và kẽm clorua .

Dịch cơ thể : Một số xét nghiệm được sử dụng để phân tích máu, tinh dịch, nước bọt và các chất dịch cơ thể khác:

Tinh dịch: Để kiểm tra một mẫu để xem nó có chứa tinh dịch hay không, các kỹ thuật viên sử dụng acid phosphatase , một loại enzym có trong tinh dịch. Nếu xét nghiệm chuyển sang màu tím trong vòng một phút, đó là dương tính với tinh dịch. Để xác nhận kết quả, kỹ thuật viên xem các phiến kính nhuộm màu của mẫu dưới kính hiển vi. Vết bẩn làm cho đầu của tinh trùng có màu đỏ và đuôi có màu xanh lục (đó là lý do tại sao xét nghiệm được gọi là "vết cây thông Noel").
Máu: xét nghiệm Kastle-Meyer sử dụng một chất gọi là phenolphthalein , bình thường không màu, nhưng chuyển sang màu hồng khi có máu. Một thử nghiệm khác cho máu là luminal , được phun khắp phòng để phát hiện ngay cả những giọt máu nhỏ nhất.
Nước bọt: Xét nghiệm phadebas amylase được sử dụng để phát hiện a-amylase , một loại enzym trong nước bọt của con người. Nếu có amylase, thuốc nhuộm màu xanh lam sẽ được giải phóng.

Phân tích DNA : DNA là dấu vân tay di truyền duy nhất giúp phân biệt người này với người khác. Không có hai người chia sẻ cùng một DNA (ngoại trừ các cặp song sinh giống hệt nhau). Ngày nay, các nhà khoa học pháp y có thể xác định một người chỉ từ một vài tế bào mô hoặc máu nhỏ bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là phản ứng chuỗi polymerase (PCR) . Kỹ thuật này có thể tạo ra hàng triệu bản sao DNA từ một mẫu vật liệu di truyền nhỏ.

Cách thức hoạt động của các kỹ thuật phòng thí nghiệm pháp y

Lịch sử pháp y

Thử nghiệm thuốc pháp y

Phân tích sơn pháp y và điều tra đốt phá

Điều tra giết người

Nhiều thông tin hơn