圖片：植物解剖學之父Nehemiah Grew其實也是世界最早系統化研究指紋的科學家
作者：嚴融怡
指紋是鑑識科學的重要項目，自美國的查理斯‧諾里斯(Charles Norris)與亞歷山大‧蓋特勒(Alexander Gettler)等人致力發展毒物學與環境跡證的採集鑑定工作以來，也使得早期的法醫學與環境科學有一部分的分析手法在起源上是相同(同源)的，或至少是相互有所關聯的。指紋的不同種鑑定方式同樣運用到環境分析化學的一些技巧。
指紋是靈長類動物以及無尾熊(又稱為樹袋熊或考拉)手指末端指腹上以凹凸皮膚所形成的紋路，也指這類紋路在物體表面上留下的印痕。指紋的最初演化應該是為了便於爬樹與抓握物品以增加摩擦力。具有指紋的動物在接觸過物品後也會在物品上留下指紋。在人類社會，這些印痕經常作為犯罪學、法醫學等重要的呈堂證供。廣義的指紋還包括了手掌紋、腳紋、腳掌紋等等，這些印痕是皮膚分泌的皮脂物質，其中內含98.5%是水，其他則為1%的有機物與0.5%的無機物等等。
圖片：十九世紀George Perry的無尾熊插畫。無尾熊是目前除了靈長類以外，唯一具有手部指紋系統的動物。
除了極少數皮紋病（adermatoglyphia）患者沒有指紋，這可能和基因SMARCAD1的突變有關。指紋伴隨大多數人的一輩子。指紋形狀與DNA有關，但至今DNA分析卻無法重建指紋紋樣。指紋在法醫上比DNA要更精準，因為DNA無法分辨雙胞胎，但是世界上沒有兩個人具有完全相同的指紋，即使是同卵雙胞胎的指紋也因為兩人受環境的影響而有差異，只是差異情形比普通人要小而已。人在母體內四個月的時候，指紋就已全部形成，指紋雖然會隨個人發育而成長，但是紋路及形狀卻從出生到老死都保持不變。十九世紀末，德國人類學家威爾氏(Will's)與英國學者賀須爾氏(Hexuershi)都先後留下指紋，經過二十年後再來進行比對，結果確認指紋幾乎不受時間影響而改變。這個永久不變的特性，加上其獨一無二的特點，使得指紋在刑案偵辦上極具準確性。
圖片：Edward Richard Henry建立了現代指紋辨識系統
指紋用作判案依據其實早在古代中國的戰國時代(距今兩千五百多年前)就已經被司法用以作為犯罪蒐證。唐朝時期指紋已作為文書契約的重要依據；宋朝時期手印則普遍作為刑事訴種的重要物證。近代以來首次針對指紋的脊線、谷線進行系統研究的是十七世紀的植物解剖學之父內米亞‧格魯(Nehemiah Grew)。1891年，阿根廷警官Juan Vucetich在阿根廷首創世界上第一個罪犯指紋檔。1892年，Fancis Galton在其《指紋》(Finger Prints)一書中發表了對指紋更為詳細的分析、鑑定和法醫學上的運用。1901年英籍長年在孟加拉擔任警務的Edward Richard Henry開發了第一套指紋分類系統，用以避免罪犯隱瞞過去的犯罪前科。緊接著在1905年的一起謀殺案上，指紋被正式用來作為定罪的證據後，此後指紋辨識系統便被許多國家運用於辨認罪犯並協助定罪。1967年9月英國倫敦的了國際皮紋學研究會議當中確認了指紋的分類法。並將指紋分成三大類十一種基本類型。1960年代美國聯邦調查局(FBI)研發指紋辨識的電腦系統，透過電腦分析，可辨認出高達數千萬個指紋圖形。而後活體指紋辨識系統於1990年代出現，由機器掃描指紋並轉換成數位化圖像，並以電腦進行特徵辨識和圖像分類判讀，以確認使用者身分。此後這一技術也逐漸發展為3C產品如手機或電腦的指紋追蹤辨識系統。目前，我國所採用的指紋制度和世界各國統一標準一致，均採用英國學者E.R.Henry的現代指紋法(Henry System分類整理法)，將指紋分為二部八類，若指紋上有13個特徵點重合，就可確認為本人。
指紋採集的方式有相當多，常見的指紋採集操作方式包括：
1.碘薰蒸法：將優碘或碘酒加熱，使其產生紫色的碘蒸氣，碘蒸氣接觸到紙面或布面的指紋上會和指紋的油漬相溶，並顯現出指紋痕跡，可用膠帶或其他黏貼物加以固定樣本，或拍照存底。
2.氰基丙烯酸酯薰蒸法：將氰基丙烯酸酯加熱變成蒸氣，在殘餘水分及陰離子的催化下，會產生聚合反應，使白色指紋顯現。這個方法也可適用於凹凸不平的表面採證指紋。在日本警界所使用的方法，主要是用電熱容器加熱盛裝三秒膠，然後再將蒸氣吹向疑似會有指紋的地方。也可以使用剪刀或斜口鉗將注射器剪開一個小口，再將三秒膠裝入，然後以鋁箔膠帶封住，之後以噴槍加熱內部液體，再將注射器輕輕吹出氣體對準具有指紋的部位。但上述加熱方法容易產生對人體不好的氰基丙烯酸酯蒸氣。也可以直接使用少許三秒膠塗抹在一平面上，然後將待測物具有指紋按壓的一面騰空於三秒膠塗面兩公分處約一分鐘，使其蒸氣沾附上指紋的油脂，便可顯現出指紋印痕。
圖片：簡易的三秒膠騰空薰蒸法採集指紋
3.乾粉法(粉末法)：此法相當古老。是利用指紋會吸附粉末的原理，在指紋上覆蓋粉末。之後再取走，帶到實驗室做進一步的鑑識。在最近帶胡適國小創思組的環境實驗課程當中，我們是直接讓同學以手指頭先搓一搓頭髮之後，再按壓玻璃杯，然後撒上美祿巧克力牛奶粉末，之後再用嘴巴輕輕吹掉粉末，或是以水彩筆輕輕刷掉多餘的粉末。便可顯現指紋痕跡。之後還可將指紋固定在膠帶上。真正鑑識科學常用的粉末是植物炭黑、鋁粉，有時還會在指紋粉末加入螢光或磷光藥劑，再以雷射或多波域光源照射並配合濾鏡以利於辨識印痕。
圖片：以美祿巧克力乾粉法採集到的指紋。
4.磁性粉末法：粉末法的方式其實有很多變革，包括二十世紀中晚期鑑識科學所發展出的毛刷筆(比水彩筆要更均勻)以及磁性筆搭配磁性粉末(可避免毛刷筆的粉塵飛揚缺點)等等。
5.寧希德林(茚三酮)浸染法：寧希德林是一種有機化合物，被廣泛用於檢測氨、一級和二級胺，特別是胺基酸。寧希德林會與它們反應產生深藍色或紫色的呈色物質，被稱為羅曼紫（Ruhemann's purple）。這項反應可運用於鑑定指紋。適用於吸水性物體(如紙張、毛巾等指紋採集)。 隨著科技的進步，未來這方面的採證應該還會有更多日新月異的方法。
參考引用資料：
1.陳乃綺編著。2017。Penny老師教你玩創意科學。麥田出版。
2.陳用佛、鄒濬智、沈聖文編著。2013。破案關鍵：指紋、毛髮、血液、DNA，犯罪現場中不可不知的鑑識科學。獨立作家出版。
3.早稻田大學本庄高等學院實驗開發班(影森徹、荻野剛、笠木卓哉、中川基)編著。陳朕疆翻譯。2019。比教科書有趣的14個科學實驗II。台灣東販股份有限公司出版。
4.Jim Wiese原著。陳偉民翻譯。李承龍審定。2019。鑑識科學好好玩(Detective Science: 40 Crime-Solving, Case-Breaking, Crook-Catching Activities for Kids)。小麥田出版。
5.保密解鎖，「指」給你用–手機指紋辨識系統─科技大觀園 https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sZVO.htm
6.指紋無所遁形─科技大觀園 https://www.youtube.com/watch?v=t3GFm4QF60U
7.指紋的秘密 【下課花路米 469】─公視兒少 https://www.youtube.com/watch?v=YtcBpgs8XQ0
8.指紋─維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/指紋
9.影像處理期末計畫─人體指紋特徵的辨識研究─臺大生物機電工程學系網頁。 http://nova.bime.ntu.edu.tw/~ttlin/Course01/examples/c1project_example07-1.htm
10.Edward Henry -Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Edward_Henry
11.Nehemiah Grew -Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Nehemiah_Grew
