繊維分析

大きなサンプルと小さなサンプルでの繊維分析の仕組み

繊維分析は、世界中の法執行機関が捜査中に証拠を入手するために使用する繊維を識別および検査する方法です。また、法執行機関は繊維分析を使用して、容疑者を犯罪現場に配置することもできます。繊維の転移は、被害者または容疑者との密接な接触中に発生する可能性があります。繊維の転移は、侵入者の繊維が絡まった侵入の際にも発生する可能性があります。^{[ 1 ] [ 2 ]}繊維証拠は微量証拠の一種であり、非常に小さく、時には顕微鏡でしか見えない可能性があることを意味します。^{[ 3 ]}この方法は、 DNAほど信頼性が高くないため、通常、捜査で実際に犯罪者を特定するために使用されません。^{[ 1 ]}

繊維分析には、公式に定められた手順はありません。最も一般的な繊維分析は、縦断的および横断的なサンプルの顕微鏡検査です。これは繊維分析を行う最も一般的な方法ですが、他にも方法があります。例えば、燃焼法や溶解度法などがあります。これらの方法は、繊維の正体を明らかにするために最も一般的に使用されています。大学の研究室では、必要な溶媒が不足していることがよくあるため、繊維分析は通常行われません。^{[ 2 ]}

方法

走査型電子顕微鏡

SEMオープンサンプルチャンバー

走査型電子顕微鏡（SEM）は、走査型電子顕微鏡と呼ばれる装置を用いた写真撮影法であり、光ではなく電子を用いて像を形成します。光学顕微鏡の代わりにSEMを使用することには多くの利点があります。SEMを使用するには、試料の広い範囲に一度に焦点を当てることができる深い被写界深度が必要です。 ^{[ 4 ]}

原子間力顕微鏡

市販のAFM装置

原子間力顕微鏡法は、試料を微視的レベルで分析・評価できる装置である原子間力顕微鏡を用いて行われる手法です。この装置を用いることで、分析者は100μmから1μm未満という非常に正確な分解能で表面特性を観察することができます。^{[ 5 ]}

比較顕微鏡

比較顕微鏡は、分析者が繊維の一般的な特性を調べるためによく用いられます。この手法は、一般的に、現場から採取した既知のサンプルと、可能性のある発生源を比較する場合にのみ有用です。分析者は比較顕微鏡で繊維の断面を観察し、ほつれ、切れ目、条線、縮れ、色、太さ、繊維全体の形状などの特性を調べます。比較顕微鏡では、2つのサンプルを同時に観察することができます。^{[ 3 ]}

染料

繊維には多くの種類の染料や色素が使用されています。分析者がサンプルを絞り込むのを支援するため、米国繊維化学者協会は、繊維に使用されるすべての染料と色素を含む色彩索引を作成しています。これにより、分析者はサンプルを既知のデータと比較し、その発生源を特定することができます。^{[ 6 ]}

分析者にとって、繊維に使用できる染料の種類を知ることも重要です。最も一般的に使用される染料のリストを以下に示します。^{[ 3 ]}これらの染料の種類は、繊維への適用方法によって決まります。^{[ 6 ]}

• 酸性染料：塩基性条件下で使用すると、繊維の官能基がプロトン化され、染料の官能基と結合します。^{[ 6 ]}
• 塩基性染料：酸性条件で使用すると、繊維の官能基が脱プロトン化され、染料の官能基と結合します。^{[ 6 ]}
• アゾ染料：ジアゾ塩とカップリング剤を使って繊維を染色します。^{[ 6 ]}
• 直接染料：熱と電解質を使って染料を塗布する。^{[ 6 ]}
• 分散染料：ファンデルワールス力と水素結合により繊維を染色します。^{[ 6 ]}
• 金属化染料：染料と繊維の間に金属錯体が形成される。^{[ 6 ]}
• 硫化染料：染料は還元され、その後繊維と結合して酸化され、染料は不溶性になります。^{[ 6 ]}
• バット染料：硫化染料と同様のプロセスで、染料は酸化されると繊維に溶けなくなります。^{[ 6 ]}

参考文献

1. ラムズランド、キャサリン. 「Trace Evidence」 . TruTV. 2012年10月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年4月5日閲覧。
2. A. Katz, David. 「繊維分析に関する研究」(PDF) . Chymist.com . 2011年4月5日閲覧。
3. Farah, Shady; Kunduru, Konda Reddy; Tsach, Tsadok; Bentolila, Alfonso; Domb, Abraham J. (2015年4月30日). 「合成繊維の法医学的比較」 . Polymers for Advanced Technologies . 26 (7): 785– 796. doi : 10.1002/pat.3540 . ISSN 1042-7147 . 
4. 「SEMとは何か？」アイオワ州立大学。2011年7月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月5日閲覧。
5. 「原子間力顕微鏡：AFMの理解と使用のためのガイド」（PDF）テキサス州立大学。2011年7月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2011年4月6日閲覧。
6. Goodpaster, John V.; Liszewski, Elisa A. (2009年8月1日). 「染色繊維の法医学的分析」 .分析・生分析化学. 394 (8): 2009– 2018. doi : 10.1007/ s00216-009-2885-7 . ISSN 1618-2650 . PMID 19543886. S2CID 33680156 .