专利名称：一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法
技术领域：
本发明属于潜在指纹显现技术领域，特别涉及到一种基于多种电化学发光体系直接成像原理显现潜在指纹的方法。
背景技术：
指纹由一种叫做摩擦嵴的脊状突起系列组成，具有非常特殊的生理结构和特征体系。指纹在法医鉴定及人身识别方面担任着重要作用，同时广泛应用于日常生活中的安全检验、访问控制、个人认证等领域。所谓潜在指纹，是指人的手指、手掌触摸物体时，由于分泌的汗垢和油脂与物面的相互作用，在物面上留下反映指掌面皮肤乳突线花纹的印痕(分为汗垢和油脂组成的嵴线区域以及凹陷的峪线区域)。这种印痕，在多数情况下不能被目力或仪器直接察见，如同照相感光胶片经过曝光形成潜影一样，需通过显影处理才能显示原有的图像，所以称为潜在指纹。根据显现原理的不同，潜在指纹显现方法主要有三类光学 显现法、化学显现法以及物理吸附法，其基本原理是使用一种光线或物质作用于指纹印痕的汗液物质，使不能看见的汗液指纹变为可见的。传统方法中多要引用一种外源物质来对潜在指纹进行显现，处理过程较为繁琐复杂，同时对样本具有破坏性；另外，目前广泛使用的烟熏法和刷粉法中采用的小粒度粉末对技术人员存在一定的身体损伤。此外，如何对陈旧指纹以及指纹的三级结构(即汗腺孔的位置与形态)进行有效显现，是该技术领域中长期存在的困难。近年来不断有研究者利用各种新技术进行指纹显现及指纹成分的检测，如质谱成像、红外/拉曼成像、扫描电化学显微成像、局部电流成像及免疫标记成像等。尽管指纹显现方法繁多，但是仍然需要一种技术简单、快速、容易操作的方法对指纹进行显现。电化学发光是电化学反应和化学发光相结合的产物，是通过将电能转换成辐射能实现的。由于电化学发光是在电极表面产生的，因此可以反应出电极反应活性，并且具有背景低、时空可控等优点。因此，电化学发光被广泛应用于成像研究，例如观察电极的功能区域、检查电化学活性位点等。同时电化学发光成像也已成功用于制备各种微电化学和微流体系统、筛选代谢物毒性以及检测肿瘤标志物蛋白等。目前，将电化学发光成像用于指纹显现还未有报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法；该方法简单、迅速、容易操作，不具有破坏性，成本低，显现效果明显，可以清晰显现出指纹的整体形貌、纹路细节甚至三级结构，并且可以用于陈旧指印以及不同客体上的指印的显现。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，该方法在电化学发光成像系统上实现；所述电化学发光成像系统包括电化学反应池、恒电位控制仪和CCD照相机，电化学反应池包括底座和池体，底座上具有凹槽，池体中空，通过0型密封圈和螺丝固定在凹槽上；恒电位控制仪包括工作电极、对电极和参比电极，参比电极安放在池体一侧的一小孔内，其中，工作电极为ITO(铟锡氧化物导电玻璃)或不锈钢片，对电极为钼环，参比电极为Ag/AgCl电极或Ag电极；该方法包括以下步骤
(1)电极预处理将工作电极依次在丙酮、乙醇和去离子水中各超声清洗10-20min，再用去离子水彻底冲洗干净，用氩气吹干；
(2)指印样本制备用胶带将客体上的指印提取下来，然后转移到工作电极上；
(3)电化学发光成像将携带指印的工作电极、对电极和参比电极置于电化学反应池中，然后将由电化学发光体和共反应剂组成的反应溶液加入电化学反应池，恒电位控制仪通电，CXD照相机采集指纹图像。进一步地，所述客体为电脑屏、光盘、硬币、桌面和不锈钢器具。进一步地,所述反应溶液由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入0. 5-1. Ommol三联卩比唳 钌、50mmol三正丙胺和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4 ;恒电位控制仪2的电位为I. 13V。进一步地,所述反应溶液由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入5mmol鲁米诺、0. 5mol过氧化氢和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4 ;恒电位控制仪2的电位为0. 8V。进一步地，所述反应溶液由在每升二甲基甲酰胺中加入I. Ommol红突烯、IOOmmol三正丙胺和0. Imol TBAPF6组成；氯化钠和TBAPF6在反应溶液中作为支持电解质；恒电位控制仪2的电位为2. 2V。本发明的有益效果是，
I、该方法基于电化学发光原理显现潜在指纹，可以避免背景光的影响，使显现出的指纹图像更加显著清晰，可以观察到指纹的细节特征即二级结构，二级结构是指纹识别的主要依据。2、与常规方法相比，该方法不需要繁琐复杂的样本预处理或后处理，对样本无损伤。3、该方法不需要引入外源物质对指纹纹路进行增强显现，因此指纹汗腺孔不被破坏，可以观察到指纹的三级结构，三级结构可以有力地辅助指纹识别，尤其对于识别残缺指纹具有重要作用。4、与烟熏法或刷粉法相比，该方法可以避免粉尘对技术人员的伤害。5、该方法不需要昂贵的仪器，操作过程简单省时。
图I是电化学发光成像系统示意 图2是电化学反应池的结构示意 图3是三联吡啶钌/三正丙胺体系中、ITO电极上的潜在指纹的电化学发光图像；
图4是三联吡啶钌/三正丙胺体系中、不锈钢电极上的潜在指纹的电化学发光图像； 图5是鲁米诺/过氧化氢体系中、ITO电极上的潜在指纹的电化学发光图像；
图6是红荧烯/三正丙胺体系中、ITO电极上的潜在指纹的电化学发光图像；
图7是放置时间为7个月的陈旧指印的电化学发光图像；图8中，(a)为将潜在指纹从电脑屏转移到不锈钢电极上得到的的电化学发光图像，(b)为将潜在指纹从光盘转移到不锈钢电极上得到的的电化学发光图像，(C)为将潜在指纹从实验台转移到不锈钢电极上得到的的电化学发光图像，Cd)为将潜在指纹从硬币转移到不锈钢电极上得到的的电化学发光图像；
图9中，Ca)为将潜在指纹从不锈钢转移到ITO电极上得到的电化学发光图像，(b)为将潜在指纹从硬币转移到ITO电极上得到的电化学发光图像；
图中，电化学反应池I、恒电位控制仪2、CXD照相机3、底座4、池体5、凹槽6、0型密封圈7、螺丝8、小孔9、工作电极10、对电极11、参比电极12。
具体实施例方式本发明的原理是当一枚指印转移到工作电极上后，电极表面被指印分为两部分， 由汗垢和油垢组成的嵴线区域和空白的峪线区域。指印嵴线中的有机脂肪酸等物质会抑制电极表面的局部电化学活性，阻止电化学发光反应的产生。相比之下，在空白的峪线区域，由于电子转移可以顺利进行，电化学发光反应可以由三联吡啶钌与三正丙胺通过共反应剂机理进行，从而产生发光。因此由电化学发光引起的嵴线和峪线的可视对比，可以反映出指纹的整体形貌和细节特征。本发明基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法在电化学发光成像系统上实现。如图I和2所示，电化学发光成像系统包括电化学反应池I、恒电位控制仪2和CXD照相机3，电化学反应池I包括底座4和池体5，底座4上具有凹槽6，池体5中空，通过0型密封圈7和螺丝8固定在凹槽6上，池体5—侧有一小孔9。恒电位控制仪2包括工作电极10、对电极11和参比电极12，参比电极12安放在小孔9内，其中，工作电极为ITO (铟锡氧化物导电玻璃)或不锈钢片，对电极为钼环，参比电极为Ag/AgCl电极或Ag电极。电化学反应池I的材质可以为聚四氟乙烯；但不限于此。本发明的方法包括以下步骤
I、电极预处理将工作电极10依次在丙酮、乙醇和去离子水中各超声清洗10-20min，再用去尚子水彻底冲洗干净，用IS气吹干。2、指印样本制备用胶带将不同客体上的指印提取下来，然后用适中力度转移到工作电极10上；客体包括但不限于电脑屏、光盘、硬币、桌面和不锈钢器具。3、电化学发光成像将携带指印的工作电极10、对电极11和参比电极12置于电化学反应池I中，然后将由电化学发光体和共反应剂组成的反应溶液加入电化学反应池1，恒电位控制仪2通电，CCD照相机3采集指纹图像。反应溶液可以由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入0. 5-1. Ommol三联卩比唳钌、50mmol三正丙胺和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4。恒电位控制仪2的电位为I. 13V。反应溶液也可以由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入5mmol鲁米诺、0. 5mol过氧化氢和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4。恒电位控制仪2的电位为0. 8V。反应溶液也可以由在每升二甲基甲酰胺中加入I. Ommol红突烯、IOOmmol三正丙胺和0. Imol TBAPF6组成。氯化钠和TBAPF6在反应溶液中作为支持电解质。恒电位控制仪2的电位为2. 2V。下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。本发明是基于电化学发光成像原理显现潜在指纹，将承载有一枚指印的ITO或不锈钢安装在如图2所示的电化学反应池中，按照图I所示组装成三电极体系，通过施加一定的电位，电极表面产生的电化学发光会被上方的高灵敏CCD照相机捕获，由此得到指印图像。实施例I :利用三联吡啶钌/三正丙胺体系对ITO上的潜在指纹进行电化学发光成像
(I)在洗净的ITO电极上按一枚油潜指印。(2)将ITO电极安装在电化学反应池中，加入0. 5mM三联吡啶钌、50mM三正丙胺的 磷酸盐缓冲溶液，通过三电极体系施加I. 13V电位，用高灵敏C⑶照相机对图像进行捕获，得到图3所示的电化学发光图像。实施例2 :利用三联吡啶钌/三正丙胺体系对不锈钢上的潜在指纹进行电化学发光成像
(I)在洗净的不锈钢电极上按一枚油潜指印。(2)将不锈钢电极安装在电化学反应池中，加入0. 5mM三联吡啶钌、50mM三正丙胺的磷酸盐缓冲溶液，通过三电极体系施加I. 13V电位，用高灵敏CXD照相机对图像进行捕获，得到图4所示的电化学发光图像。实施例3 :利用鲁米诺/过氧化氢体系对ITO上的潜在指纹进行电化学发光成像 (I)在洗净的ITO电极上按一枚油潜指印。(2)将ITO电极安装在电化学反应池中，加入5mM鲁米诺、0. 5M过氧化氢的磷酸盐缓冲液溶液，通过三电极体系施加0. 8V电位，用高灵敏CCD照相机对图像进行捕获，得到图5所示的电化学发光图像。实施例4 :利用红荧烯/三正丙胺体系对ITO上的潜在指纹进行电化学发光成像 (I)在洗净的ITO电极上按一枚油潜指印。(2)将ITO电极安装在电化学反应池中，加入ImM红荧烯、IOOmM三正丙胺的二甲基甲酰胺溶液，通过三电极体系施加2. 2V电位，用高灵敏CCD照相机对图像进行捕获，得到图6所示的电化学发光图像。实施例5 :利用三联吡啶钌/三正丙胺体系对ITO上的陈旧潜在指纹进行电化学发光成像
(I)在洗净的ITO电极上按一枚油潜指印，在室内环境下放置7个月。(2)将ITO电极安装在电化学反应池中，加入0. 5mM三联吡啶钌、50mM三正丙胺的磷酸盐缓冲溶液，通过三电极体系施加I. 13V电位，用高灵敏C⑶照相机对图像进行捕获，得到图7所示的电化学发光图像。实施例6 :其他客体上的指印样本向不锈钢电极的转移及电化学发光成像
(I)在多种客体上(a :电脑屏，b :光盘，c :实验台，d :硬币)分别按一枚油潜指印，然后用双面胶粘附下来，再压覆在洗净的不锈钢电极上。(2)将不锈钢电极安装在电化学反应池中，加入0. 5mM三联吡啶钌、50mM三正丙胺的磷酸盐缓冲溶液，通过三电极体系施加I. 13V电位，用高灵敏CXD照相机对图像进行捕获，得到图8所示的电化学发光图像。实施例7 :其他客体上的指印样本向ITO电极的转移及电化学发光成像
(I)在多种客体上(a :不锈钢，b :硬币)分别按一枚油潜指印，然后用双面胶粘附下来，再压覆在洗净的ITO电极上。(2)将ITO电极安装在电化学反应池中，加入0. 5mM三联吡啶钌、50mM三正丙胺的磷酸盐缓冲溶液，通过三电极体系施加I. 13V电位，用高灵敏C⑶照相机对图像进行捕获，得到图9所示的电化学发光图像。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，该方法在电化学发光成像系统上实现；所述电化学发光成像系统包括电化学反应池、恒电位控制仪和CCD照相机，电化学反应池包括底座和池体，底座上具有凹槽，池体中空，通过O型密封圈和螺丝固定在凹槽上；恒电位控制仪包括工作电极、对电极和參比电极，參比电极安放在池体ー侧的ー小孔内，其中，工作电极为ITO (铟锡氧化物导电玻璃)或不锈钢片，对电极为钼环，參比电极为Ag/AgCl电极或Ag电极；其特征在于,该方法包括以下步骤 (1)电极预处理将工作电极依次在丙酮、こ醇和去离子水中各超声清洗10-20min，再用去离子水彻底冲洗干净，用氩气吹干； (2)指印样本制备用胶带将客体上的指印提取下来，然后转移到工作电极上； (3)电化学发光成像将携带指印的工作电极、对电极和參比电极置于电化学反应池中，然后将由电化学发光体和共反应剂组成的反应溶液加入电化学反应池，恒电位控制仪通电，CXD照相机采集指纹图像。
2.根据权利要求I所述基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，其特征在于，所述客体包括但不限于电脑屏、光盘、硬币、桌面和不锈钢器具。
3.根据权利要求I所述基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，其特征在于，所述反应溶液可以由在姆升磷酸盐缓冲溶液中加入0. 5-1. Ommol三联卩比唳钌、50mmol三正丙胺和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4 ;恒电位控制仪2的电位为I.13V。
4.根据权利要求I所述基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，其特征在于，所述反应溶液也可以由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入5mmol鲁米诺、0. 5mol过氧化氢和0. 15mol氯化钠组成，磷酸盐缓冲溶液的pH为7. 4 ;恒电位控制仪2的电位为0. 8V。
5.根据权利要求I所述基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，其特征在于，所述反应溶液也可以由在每升ニ甲基甲酰胺中加入I. Ommol红荧烯、IOOmmol三正丙胺和0. Imol TBAPF6组成；氯化钠和TBAPF6在反应溶液中作为支持电解质；恒电位控制仪2的电位为2. 2V。
全文摘要
本发明公开了一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法，该方法以三联吡啶钌及三正丙胺为电化学发光反应体系，通过选择性地控制电极表面电化学发光的产生与否，来对电极上承载的指纹进行显现。该方法简单、快速，对样本无破坏性、无需进行前处理或后处理；既可用于新鲜指印样本，也可用于陈旧样本；同时适用于其他电化学发光反应体系，并能用于多种客体上指纹的显现。
文档编号A61B5/117GK102755166SQ20121020485
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者李妍, 苏彬, 许林茹 申请人:浙江大学