表皮新陈代谢对指纹汗孔位置特征的影响研究*

梁 娜 王有民 曹吉明

(陕西警官职业学院 陕西西安 710021)

1研究背景

目前世界各国认定指纹同一性时，往往是依据指纹的细节特征做出的判断。但是绝大多数案件现场留下的指纹都是变形的、模糊的、残缺的，这样的指纹细节特征少，经常达不到同一认定的细节特征数量要求，仅仅依靠指纹细节特征很难做出充分的认定。甚至现在越来越多的案件现场，遗留下来的是指纹的无特征区域，也就是说在一定范围内，在指纹没有变形的正常条件下，形成的指纹中没有细节特征点的区域，即无起点、终点、分歧、结合、小眼、小棒、小勾、小桥、小点9种细节特征，国外文献中称之为“Open Field”开放区域，[1]这样的指纹更不可能依据细节特征做出同一认定。

利用指纹的纹型特征、系统、三角、细节特征等做出同一认定有困难时，更多的指纹工作者就把研究方向放在了指纹更为微观的领域，例如：指纹汗孔、细点线、纹线宽窄等。指纹微观细节特征是国内指纹特征分类的一种，即国外指纹学论著中所说的三级特征。其发生发展于1912年法国著名侦查学家埃德蒙·洛卡德(Edmond Locard)的有关指纹比对检验的观点，即利用汗孔印的形态大小、纹线宽窄等指纹微观细节特征进行指纹的鉴定工作。指纹三级特征中，包括了指纹汗孔、纹线边缘形态、纹线宽窄、细点线等，这些三级特征具有非普遍性，也就是说并非所有人、所有手指均会出现各类三级特征。其中，汗孔、纹线宽窄等是每个人每根手指都会出现的三级特征；而细点线，有些学者提出的纹线中空特征等并不是每个人都会出现，例如细点线特征会随着年龄的增大出现的几率也会增大。

在上述的细节特征种类中，又以指纹汗孔的关注度最高，受到指纹研究者的青睐，并从多方面进行研究。1912年洛卡德公开发表了他对于利用汗孔进行指纹鉴定的看法，认为汗孔具有多样性且具备持久不变的稳定；认为20～40个汗孔足以认定人的身份，这是最早追溯到有关指纹三级特征的应用。随后各国指纹学家就开始了对汗孔多方面的研究。1918年，Wentworth和Wilder在《人身认定》一书中总结了洛卡德关于汗孔特征的理论，指出汗孔特征包括汗孔的大小(直径)、形态、在脊线上的位置、数量分布特征等。[2]

目前国内指纹研究者对汗孔的认识有以下成果：①指纹汗孔大小的分类，直径在50-100 um的为小孔型汗孔；直径在100～200 um的为中孔型汗孔；直径在200-250 um的为大孔型汗孔。②汗孔形状的分类，根据汗孔形状可分为圆形汗孔、椭圆形汗孔、三角形汗孔、四边形汗孔和不规则汗孔五类。③汗孔的位置不同，有分布于乳突纹线中心的汗孔和分布于乳突纹线边缘的汗孔两类。[3]本文将着重研究指纹汗孔在乳突纹线脊线上的位置这一特征。

手指上几乎所有的汗孔都分布在乳突纹线上，乳突纹线又会因摩擦、受伤等外界条件和角质层脱落等皮肤自然代谢而发生变化。从皮肤正常的新陈代谢这一角度，人体皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成，与指纹形态特征有关的结构主要包括表皮、真皮和汗腺。汗孔为汗腺导管的开口，汗腺导管在表皮内呈螺旋走行特征，表皮角质层细胞不断脱落，基底层细胞通过增殖、变化不断移至角质层进行置换补充，使表皮维持一定厚度，这一新陈代谢的周期为28天。[4]当前，现有指纹汗孔的研究都是处于一种静态的研究，也就是提取某一固定时刻捺印人的样本，对其反映出的汗孔特征进行研究；在表皮代谢周期内，汗腺导管的螺旋走行特征会不会对汗孔的位置特征产生影响是本文研究的重点。为了对指纹汗孔特征进行动态观测，在一个表皮代谢周期内，文章通过实验对手指指纹汗孔进行连续性观察和分析，试图找出其发展变化规律。

2材料与方法

2.1实验准备

2.1.1实验器材 数码显微镜(KEYENCE VHX-S650E)；ZHY-V高分子掌纹捺印盒及配套油墨；美国柯达Kodak高光面照片纸；实验室便携精准电子秤(量程：0～3kg，精度：1g)；清洁用酒精、药棉若干。

2.1.2实验对象 通过预实验选取18～22岁男女青年各10人，要求指纹纹线清晰，反映性好，汗孔辨识度高，手指无脱皮及其他外伤。将捺印人员分成两组，男女各一组，编号为男性1-10号，女性1-10号，每个捺印人员固定右手食指作为实验对象。

2.1.3实验环境 指纹捺印实验室，室温25℃，室内湿度50%。

2.2实验方法

2.2.1实验期限 在连续的30d之内，每2d在相同的时间段捺印指纹一次。

2.2.2实验过程 每次实验前0.5h将室内温度、湿度调整至规定的数值，捺印人员对手部进行清洁后，保持手部干燥。男女两组分别逐人对右手食指指头捺印，捺印时将捺印盒放置于电子秤上刻度归零，按照预实验时所测定的个人最佳刻度值范围蘸取油墨，之后取走捺印盒，再将柯达相纸放置于电子秤上刻度归零，以最佳捺印力得到捺印样本。按照同样方法，提取每人右手食指指头捺印样本10个。

取得的样本使用数码显微镜(KEYENCE VHX-S650E)放大50倍进行观察，每个捺印人员确定一个特征明显、辨识度高的汗孔作为观察对象，选取每人10个样本中捺印效果最好的一个样本进行标注、测量、记录。

具体测量方法如下：选择两个距离被测量汗孔较近的细节特征点(起点、终点的顶点或分歧点、结合点)，两个细节特征点分别连接汗孔中心，形成一个以汗孔中心点为顶点的夹角，测量样本中的夹角数值进行记录。

3实验结果

通过连续一个月(2018年11月12日-12月11日)的取样、标记、测量，发现每个捺印人员测量的夹角数值均有变化，只是变化程度有差异。下表为实验中所记录的实验数据，每个捺印人员手指指腹皮肤一个代谢周期内的最大角度、最小角度、差值以及出现最大值与最小值之间的间隔天数，具体数值见表1。

表1 夹角最大值、最小值、差值及间隔天数测量数据统计表

从表1可以看出，每个捺印人员夹角角度都有变化，为了分析这种数值变化所代表的意义，尤其是对汗孔在乳突纹线脊线上的位置是否有影响，挑选出女性捺印人员角度变化最细微的女1号的两张极值图片(图1为最小角度，图2为最大角度)和变化最明显的女2号的两张极值图片(图3为最小角度，图4为最大角度)进行分析。

图1(女1号夹角最小值) 图2(女1号夹角最大值)

图3(女2号夹角最小值) 图4(女2号夹角最大值)

女1号两个极值之间相差3.43度，从图片上观察汗孔位置在此期间的变化不大，汗孔一直处于乳突纹线的中间；女2号两个极值之间相差15.29度，从图片中明显观察到汗孔位置有较大变化，图3中汗孔位置处于乳突纹线的中间，图4中汗孔已移动至乳突纹线的边缘。

以同样的方法对男性捺印人员角度变化最细微的男3号和变化最明显的男10号的极值图片进行分析。男性捺印人员中，男3号的差值最小2.01度，从图片观察汗孔位置在此期间的变化不大，汗孔一直处于乳突纹线的中间；男10差值最大17.44度，从图片中观察到汗孔始终处在乳突纹线中间，导致角度数值变化大的原因是汗孔距所在纹线顶端有较大的位移。基于该研究观测的是汗孔在乳突纹线中间与边缘的位置变化，对纵向位移变化不做深入的分析。反而是男9号的汗孔位移由图5乳突纹线中间移动到了图6乳突纹线的边缘。

图5(男9号夹角最小值) 图6(男9号夹角最大值)

4讨论

4.1指纹汗孔研究现状

4.1.1皮肤新陈代谢会影响指纹汗孔在纹线中间与边缘的位置变化 实验发现，由于手掌皮肤表面新陈代谢的影响，人的同一个指纹汗孔在乳突纹线中间或边缘的位置不是固定不变的，即有时会在纹线中间，有时会在纹线边缘。在指纹汗孔放大50倍的情况下，已肉眼可见这种明显的变化，放大倍数增大，变化可能更为剧烈。

4.1.2男女性在出现极值变化的间隔天数上有差异 男女性在出现极值变化的间隔天数不同。女性出现极致变化的间隔天数比较短，最大值与最小值间隔在3d以内的占到了70%。而男性最大值与最小值间隔在7d以上的占到了80%。

3.2完善与改进

该研究尽量避免一些外界因素对指纹汗孔位置特征的影响，诸如对实验环境温度、适度的控制。为了保证测量数据的准确性，每一个捺印人员都选取右手食指指腹上的指纹汗孔进行观察，因为同一手指在平时生活中的摩擦程度基本相同。实验期间尽量避免捺印人员从事对指纹纹线影响较大的工作。尽管合理的控制了部分必要条件，但是仍然存在以下的不完备之处：

(1)持续一个月的取样时间段内，采取的是每两天捺印一次的方法，可能导致实验中一些监测数据的细微变化不能更好的反映。另外，指纹图片放大后对测量点的选取也会存在一定的误差。对捺印人员数量的选择也会对数据结果产生一定的影响。

(2)该实验选取的捺印人员年龄段比较单一，均为18～22岁的男女青年。 不同年龄段的捺印人员，汗孔的变化规律是否一样，也需要通过进一步的研究证实。

(3)实验之前，研究团队也进行了多项预实验，提取样本的材料也进行了多方面的选择，最后之所以选择柯达相纸作为提取样本的材料，是因为此种材料更便于指纹汗孔的观察。而这也正好成为该研究的不完备之处，缺乏多种样本形式之间的比较研究。现场留有手印的的客体复杂，多种多样，不同的承痕客体、不同的显现方法以及目前普遍采用的电子指纹采集仪器，对汗孔的位置有没有影响，有待深入研究。