Biofysiikka

Joe Bryan, kun suosittu ja arvostettu korkean koulun rehtori pieni Texas kaupunki, on ollut vankilassa yli 30 vuotta. Hän istuu 99 vuoden tuomiota vaimonsa ampumisesta ja murhasta vuonna 1985. Todisteita raskauttavia hänet mukana paikkoja uhrin verta löytyi käsi-held soihtu., Eräs todistaja, joka arvioitiin verikuvaanalyysin oikeuslääketieteellisen tekniikan asiantuntijaksi (BPA), tulkitsi näiden kohtien asettavan Bryanin lähelle vaimoaan, kun häntä ammuttiin – todistajanlausunto, joka oli Bryanin tuomion eturintamassa. Se ohitti tasapainottavaa näyttöä siitä, että hän oli itse asiassa konferenssissa 120 kilometrin päässä – alibi, joka teki siitä lähes mahdotonta hän on ampunut vaimonsa, koska hän olisi joutunut jättämään tapahtuman, matkustaa kotiin, murhan ja palata konferenssi tietyn ajanjakson sisällä. Bryan pysyy syyttömänä tähän päivään asti.,

Näyttöä, kuten tämä, joka perustuu fyysinen käyttäytyminen veren syntyy rikospaikalla, on juuret myöhään 19th-luvun Euroopassa. Se tuli näkyvästi yhdysvalloissa aikana kuuluisa Sam Sheppard murhan oikeudenkäynti vuonna 1955, ja on ollut tärkeä rooli muissa murha-tutkimuksissa, koska – kuten jalkapallon pelaaja ja näyttelijä O J Simpsonin (1994-1995, syyttömäksi) ja musiikin tuottaja Phil Spector (2007-2009, oikeudenkäynnin tuomiosta syyllistynyt).,

Poliisin tutkijat käyttävät BPA työskennellä taaksepäin verta rikospaikalla, joiden avulla ne voivat rekonstruoida paikoissa ja toimia, ihmiset ja aseet mukana. Jäljet ovat tippuu, tahroja, ja roiskeet, jotka on luotu, kun tippa verta säteillä vaikutus luodin tai tylpällä esineellä, kunnes he kohtaavat pinnan ja värjää se. Mutta mukaan hätkähdyttävä 2009 raportin Yhdysvaltain National Academy of Sciences (NAS), joka edelleen resonoi tänään, BPA puuttuu tieteellistä kurinalaisuutta ja pätevää akkreditointia sen harjoittajat., Tämä on vakava huolenaihe, koska BPA tulokset on tuomittu ihmisiä myöhemmin osoittautunut viaton, kuten monet uskovat, Bryan olla; ja koska luottamuksen puute BPA analyysi voi sallia, että syyllinen vapaaksi. Tämän seurauksena on tullut välttämättömäksi arvioida uudelleen fysiikkaa BPA: n takana.

vaikka Yhdysvallat johtaa maailmaa aseomistuksessa – aseita on 120 / 100 ihmistä, ja 64% Yhdysvaltain henkirikoksista liittyy aseisiin-muissakin maissa ammuskelua on paljon., Esimerkiksi 30% henkirikokset Kanadassa liity aseita, kun tusinaa kansat, mukaan lukien Brasilia, ylittää yhdysvalloissa niiden määrä ase kuolemia per 100 000 ihmistä. Tehdyn tieteellisen pätevyyden BPA voisi siis olla kansainvälinen vaikutus tekemisissä maailman 250,000 vuosittainen ase-liittyvät kuolemat auttamalla luokitella niitä, kuten henkirikoksia tai itsemurhia, ja edellisessä tapauksessa, mahdollisesti tuoda syylliset oikeuden eteen.,

Verinen käyttäytyminen

kannalta fysiikan, BPA jälleenrakennus on monimutkainen ongelma, virtausmekaniikka, joka liittyy tracing käyttäytymistä verta, eri voimien ja ympäristön olosuhteet. Haaste vaikeutuu, koska veri on monimutkainen neste, joka sisältää sekä nestettä (plasmaa) että kiinteitä (verisoluja) komponentteja. Lisäksi veren ominaisuudet – kuten sen pH tai punasolujen määrä-vaihtelevat henkilöittäin.

mutta tämä työ on muutakin kuin akateemista harjoitusta., Sillä voi olla myös todellisia vaikutuksia, Alicia Carriquiry Iowan osavaltionyliopistosta Yhdysvalloista kertoo. Koska tilastotieteilijä ja johtaja Center for Tilastot ja Sovelluksia Todisteita (CSAFE) – jota rahoittaa YHDYSVALTAIN National Institute of Standards and Technology (NIST) – Carriquiry on laaja näkymä forensic science. ”BPA on yksi niistä aloista, joilla tieteellä on paljon sanottavaa”, hän sanoo., ”Toisin kuin muut oikeuslääketieteen tieteenalojen, BPA meillä on fyysinen ja neste-dynaamiset mallit, joka voi auttaa vastaamaan kysymyksiin kuten ne, joilla rata, lähtöpaikka ja vastaavat.”

Perustavanlaatuinen tiede on, kuitenkin, ole hyvin soveltaa bisfenoli a: n mukaan vuoden 2009 NAS raportin, jonka otsikkona oli Vahvistaa Oikeuslääketiede yhdysvalloissa. Puheenjohtajina toimivat ansioitunut YHDYSVALTAIN liittovaltion tuomari ja akateeminen tilastotieteilijä, se sisälsi osallistujien merkityksellisiä tieteenaloja, kuten fysiikka., Yleensä, lukuun ottamatta DNA-analyysi, raportissa todettiin puutteita lähes joka oikeuslääketieteen tekniikka – mukaan lukien analyysi hiukset, kuidut, sormenjäljet ja jälkiä. ”Rikosteknisen todistusaineiston tulkinta ei aina perustu tieteellisiin tutkimuksiin sen pätevyyden selvittämiseksi”, se totesi. ”Tämä on vakava ongelma.”Erillinen raportti, vuonna 2016 YHDYSVALTAIN presidentin Neuvonantajien Neuvoston Tiede-ja Teknologia – kirjoittanut johtaja Office of Science and Technology Policy yhdessä paneelissa tutkijat – kaikui tämä kritiikki.,

Varten BPA erityisesti NAS-raportissa todettiin, monimutkaisia fluid dynamics ja osoitti, että BPA analyytikot pitäisi ymmärtää fysiikan mukana. Mutta ei tiukka koulutus vaatimukset sertifiointia BPA asiantuntija – heidät on koulutettu vain seurata pakattu menettelyt – raportissa todettiin, että ”mielipiteitä veritahra kuvio analyytikot ovat enemmän subjektiivinen kuin tieteellistä-liittyvät epävarmuustekijät ovat valtavat.,”Vuonna 2018 Texas Forensic Science Komissio on tehnyt samanlaisia johtopäätöksiä Bryan tapauksessa, jossa tulkinta BPA todisteita ”epätarkka” ja ”tieteellisesti unsupportable”.

vielä oikein käytettynä BPA voi antaa arvokkaita vihjeitä ampumaolosuhteiden ymmärtämiseksi. Esimerkiksi, tippaa verta, että lakko lattian kulmassa luo joukon elliptinen tahroja, joiden leveys-pituus-suhde antaa vaikutus kulma (kuva 1). BPA: n analyytikot on koulutettu vetämään suoralinjaiset liikeradat, jotka seuraavat kunkin ellipsin pitkää ulottuvuutta kyseisessä iskukulmassa., Nämä polut lähentyvät toisiaan ja antavat paikan, josta veri on peräisin. Vaikka tämä oikein antaa projektio lattialle sijainti ampumahaava, straight-line menettely yliarvioi korkeus haavan, koska totta polkuja omalla painollaan ovat paraabelien muutettu ilmanvastus. Virhe on tyypillisesti sen verran suuri, että uhri voidaan väärin asettaa seisomaan istumisen sijaan.,

Tämä on yksi vakiintuneista BPA-menetelmistä, joita syvempi fysikaalinen analyysi voi parantaa. Vuonna 2011 fyysikot Christopher Varney ja Fred Gittes Washington State University laittaa ammuksen-motion yhtälöt, kuten painovoima ja vedä, muotoon, joka käyttää kaikki tiedot luonnostaan joukko roiskeita veritahroja (Olen. J. Phys. 79 838)., He huomasivat, että tontti vaikutus kulmia tahroja vastaan käänteinen niiden vaakasuora etäisyys pystysuora akseli vaikutus antaa tulokseksi korkeus, edellyttäen, että käynnistää kulmia pisarat eivät ole liian laajalti. Testi, että spattered viskoosi verta korvike, tutkijat käyttivät tätä lähestymistapaa laskea todellinen käynnistää, korkeus 88 cm: n sisällä 8%. Vertailun vuoksi lineaariset liikeradat yliarvioi käynnistää korkeus 100%.,

Vuonna 2015 Nick Laan, University of Amsterdam ja Alankomaiden Rikosteknisen Instituutin, ja kollegat sen sijaan käytetään nesteen ominaisuuksia verta löytää korkeus ampumahaava (Tieteellisiä Raportteja 5 11461). Aiemmin työ oli johdettu yhtälö liittyvät iskunopeus neste pisara verta sen määrä ja vaikutus kulma ja leveys kuivatut tahra se tuotti määritettynä tiedossa kapillaari ja viskoosi käytös verta. Tätä menetelmää soveltaakseen tutkijat loivat kontrolloiduissa olosuhteissa ihmisverestä roiskeita., Kunkin 40 erillistä veritahroja, ne määritetään sen leveys ja vaikutus kulma, ja, käyttäen kaupallista 3D-pinta-skanneri, mitattu määrä tahra, josta he löysivät määrä alkuperäisen pudota. Nämä parametrit tuotti iskunopeus, antaa tarpeeksi tietoa ratkaise liikeyhtälöt alle painovoima ilmanvastus. Kunkin pudotuksen lähtökorkeuden tulokset olivat keskimäärin 58,5 cm, vain 8% aidon 63,7 cm korkeuden alapuolella. Samaan aikaan suoraviivainen menetelmä antoi 91,1 cm – paljon suurempi 42% virhe.,

luodin matka

Nämä kaksi paperit ja muut analysoida käyttäytymistä veren laskee, kun ne on muodostettu, parantaa standardi ei sisällä BPA: ta. Mutta mekaaninen insinöörit ja nesteen dynamicists Alexander Yarin ja Patrick Comiskey päässä University of Illinois at Chicago, yhdessä Daniel Attinger Iowa State, ovat menneet pidemmälle. He ovat mallintaneet koko prosessin luodista kehoon lopulliseen veritahrakuvioon.,

Vuodesta 2016 nämä tutkijat ovat kehittäneet nesteen dynaamiset teoriat laukaus takaisin roiskeita ja eteenpäin roiskeita, jossa veren tippaa matkustaa vastaavasti vastaan ja suunta luoti ja näyttää erilaisia ominaisuuksia. Back-spatter analyysi-suoritetaan sekä säännöllisesti (Phys. Rev. Fluids 1 043201) ja tylppänokkainen (Phys. Rev. Fluids 2 073906) bullets – perustuu tunnettuun Rayleigh-Taylorin epävakauteen., Tällöin kahden eri tiheydellä olevan nesteen – tässä, veren ja ilman-väliseen rajapintaan nähden kohtisuorassa oleva kiihtyvyys aiheuttaa kasvavaa turbulenssia ja nesteiden sekoittumista. (Yksi merkittävä esimerkki epävakaus on upea säikeet nähnyt laajenee Crab Nebula, jossa kaksi nestettä sisältävät materiaalia ulos Rapu on ensimmäinen supernova räjähdys, ja plasman relativistinen varautuneita hiukkasia powered by Rapu on keski-pulsar.,) Samaan aikaan, eteenpäin roiskeita, joita aiheutuu, kun luoti poistuu kehon jälkeen useita häiritsevä kohtaamisia veren ja kudosten, oli käsitelty eri tavalla. Sen analyysissä käytettiin perkolaatioteoriaa, joka kuvaa saatavilla olevia polkuja satunnaisesti järjestettyjen klustereiden kautta.

sekä erilaisia roiskeita, tutkijat laskettu, numerot, koot ja dynaamiset ominaisuudet tippaa verta tuottamat luoti; silloin määritellään niiden liikeradat alle painovoima ja ilmanvastus., Lopuksi ryhmä löysi syntyneiden tahrojen määrän, niiden alueet, iskukulmat ja jakautumisen etäisyyden suhteen (kuva 2).

Nämä lasketut tulokset veren roiskeita jakaumat sopivat kohtuullisen hyvin tiedoilla, jotka on saatu ampumalla luoteja sienet tai muovista vaahto liottaa sian verta takaisin roiskeita, ja veren täytetty säiliö eteenpäin roiskeita. Vaikka tutkijat toteavat, että kokeita tarvitaan lisää, niiden tulokset ovat merkittäviä askeleita kohti todellista, fysiikkaan perustuvaa roiskeiden teoriaa., Heidän työnsä viittaa myös uusia suuntia tutkimuksen, kuten miten ilmastointi toteutetaan yhdessä tippaa verta lennon, joka vaikuttaa heidän liikeratoihin, ja vaikutus lämpötilan veren viskositeetti.

teoreettinen tähänastiset tulokset osoittavat, arvo fluid dynamics lähestymistapaa, mutta myös, että sen monimutkaisuus voi lisätä epävarmuutta analyysiin, esimerkiksi muuttujan ominaisuuksia veren ja veren tahroja., Lämpötilan lisäksi veren viskositeetti riippuu myös punasolujen prosenttiosuudesta, joka vaihtelee yksilöittäin ja voi vaikuttaa Laanin ja kollegoiden käyttämiin lähestymistapoihin. Mitä enemmän, pinnan ominaisuuksia, että veren lasku iskee voi muuttaa, miten se leviää ja vaikuttaa tahra se jättää. Sekoittavia elementtejä, kuten nämä olisi otettava huomioon täysimääräisesti voimassa BPA, joka kuljettaa paino tuomioistuimessa, ja voi rajoittaa väitteitä siitä, mitä BPA voi lopullisesti näyttää. Tehtävää on varmasti vielä paljon.,

laboratoriosta crime scene

Koska tiede BPA edetessä, rinnakkainen haaste on muuntaa sen tulokset osaksi uusia, käytännöllisiä ja avoimia menettelyjä murhasta tutkimuksia ja oikeussalissa esityksiä. Mutta BPA harjoittajia ei ole täysin tyytyväinen näihin muutoksiin, jotka uhkaavat järkyttää vakiintuneita alalla-menettelyt, reaktio havaittiin myös muualla oikeuslääketieteellisessä laitoksessa., Kuitenkin, sanoo Carriquiry, sillä monet aiheista forensic science ”olemme onnistuneet tekemään tärkeää jalansijaa ja perusti joitakin merkityksellisiä kumppanuuksia oikeuslääketieteen asiantuntijoita, jotka meitä nähdä keinona tehdä omaansa enemmän objektiivisia ja ”tieteellinen””. Yhteistyökumppaneita ovat muun muassa Houstonin oikeuslääketieteellinen keskus ja Los Angelesin poliisilaitos.

Nyt, tuella CSAFE ja muut YHDYSVALTAIN liittovaltion virastojen, tutkijat työskentelevät nimenomaan vahvistaa yhteyksiä BPA ja fluid dynamics yhteisöjen ja antaa ammattilaisten kanssa hyödyllisiä tuloksia., Esimerkiksi, Attinger ja co-kirjoittajat ovat kirjoittaneet opetusohjelma paperin, jossa he keskustelevat voimia pelata in fluid dynamics, ja miten ne määrittävät käyttäytymistä tippaa verta rikospaikalla (Forensic Science International 231 375). Attinger on myös julkaistu kaavioita perustuu fluid dynamics, jotka tekevät siitä yksinkertainen tutkijat alan arvio suurin etäisyys, että veripisara on matkustanut (Forensic Science International 298 97).,

3 Verta ja luoteja laboratoriossa

esimerkki veren takaisin roiskeita kortilla kohde, valmistettu tutkijat Iowa State University käyttämällä set-up kuvassa 4 esitetään. Luodinreikä näkyy keskikuvan vasemmassa yläkulmassa.,

toisessa vaivaa, Attinger tiimi on julkaistu back-roiskeet malleja ihmisen veri valmistettu laboratoriossa, jonka laukaus (kuva 3), jossa tiukka valvonta aseita ja ammuksia käytetään ja fyysinen järjestely (Tiedot Lyhyesti 22 269); ja toinen joukko verta malleja tuotetaan tylpät (Tiedot Lyhyesti 18 648). Nämä tarjoavat korkean resoluution kuvia veren tahroja syntyy alle vaihtelevia ehtoja, koulutus-ja tutkimuskäyttöön (kuva 4)., Yksi hanke, Hal Perä University of California–Irvine, tilastotieteilijä ja co-johtaja CSAFE, tutkii kuvia erottuva ominaisuuksia, jotka harjoittajat voisivat käyttää erotella mahdollisia lähteitä havaittu roiskeet. Muissa etsinnöissä BPA: n tutkijat esittelevät puheita ja koulutustilaisuuksia myös ammattijärjestöissä.

4 lavastettu kohtaus

kokeellinen set-up käyttää Daniel Attinger ja kollegoiden Iowa tutkia back-roiskeet veren tahroja.

Valitettavasti, laajaa käyttöönottoa tiukempi BPA harjoittelua ja koulutusta ei tule nopeasti tai automaattisesti poistaa menneisyyden puutteita, joka tuotti epäluotettavia todisteita ja vääriä syytöksiä. Ei myöskään ole todennäköistä, että BPA-todisteiden hyväksymisen oikeudelliset vaatimukset muuttuvat niin pian, että se vaikuttaisi Joe Bryanin tulevaan vetoomukseen uudesta oikeudenkäynnistä., Pyyntö evättiin vuonna 2018, mutta hänen asianajajansa valmistelevat nyt viimeistä ponnistusta Texasin rikostuomioistuimessa. Bryan on kuitenkin lähes 80-vuotias. Vaikka uusi oikeudenkäynti hyväksyttäisiin, se ei ehkä tule ajoissa tekemään hänelle mitään hyvää.

Mitä ikinä se tulos, laaja kattavuus Bryan tapauksessa yhdessä NAS-raportti ja muita arviointeja BPA on löytänyt sen ongelmia ja motivoituneita kehitykseen kohti parempaa fysiikkaa verta kuvioita., Tämä voi ainakin varmistaa, että tulevaisuudessa verinäytteet on tehokkaampaa tunnistaa todelliset syylliset ilman epäoikeudenmukaisesti tuomitaan viattomia ihmisiä.