一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在指纹的方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 102755166 B (45)授权公告日 2014.07.23 CN 102755166 B (21)申请号 201210204857.6 (22)申请日 2012.06.20 A61B 5/117(2006.01) G01N 21/76(2006.01) (73)专利权人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路 388 号 (72)发明人 许林茹 李妍 苏彬 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 周烽 苏彬 . 潜指纹的电化学发光成像分析 .中 国化学会第 28 届学术年会第 9 分会场摘要 集 .2012, 付。

2、强 . 利用胶带提取变压器矽钢片上油手 印 .刑事技术 .2008,( 第 4 期 ), Lianzhe Hu 等 .Applications and trends in electrochemiluminescence.The Royal Society of Chemistry 2010 .2010,第39卷(第 8 期 ), (54) 发明名称 一种基于多种电化学发光体系直接显现潜在 指纹的方法 (57) 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 。

3、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。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 卢晓萍 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)授权公告号 CN 102755166 B CN 102755166 B 1/2 页 2 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。

4、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 或不锈钢片， 对电极为铂环， 参比电极为 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、 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。

5、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， CCD 照相机采集指纹图像 ； 所述反应溶液由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入 0.5-1.0mmol 三联吡啶钌、 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， 恒电位控制仪的电位为 1.13V。 2. 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。

6、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 或不锈钢片， 对电极为铂环， 参比电极为 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、 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。

7、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， CCD 照相机采集指纹图像 ； 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， 恒电位控制仪的电位为 0.8V。 3. 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。

8、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 或不锈钢片， 对电极为铂环， 参比电极为 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、 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。

9、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 权 利 要 求 书 CN 102755166 B 2 2/2 页 3 通电， CCD 照相机采集指纹图像 ； 所述反应溶液由在每升二甲基甲酰胺中加入 1.0mmol 红荧烯、 100mmol 三正丙胺和 0.1mol TBAPF6组成 ； TBAPF6在反应溶液中作为支持电解质， 恒电位控制仪的电位为 2.2V。 权 利 要 求 书 CN 102755166 B 3 1/5 页 4 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 0001 本发明属于潜在指纹。

10、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 0002 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。

11、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。

12、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。 0003 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。

13、发光成像用于指纹显 现还未有报道。 发明内容 0004 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。 0005 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。

14、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 说 明 书 CN 102755166 B 4 2/5 页 5 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， 对电极为铂环， 参比电极为 Ag/AgCl 电极或 Ag 电极 ； 该方法包括以下 步骤 ： 0006 （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 ； 0007 （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。

15、到工作电极上 ； 0008 （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， CCD 照相机采集指纹图像。 0009 进一步地， 所述客体为电脑屏、 光盘、 硬币、 桌面和不锈钢器具。 0010 进一步地， 所述反应溶液由在每升磷酸盐缓冲溶液中加入 0.5-1.0mmol 三联吡啶 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 1.13V。 0011 进一步地， 所述反应溶液由在每升磷。

16、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。 0012 进一步地， 所述反应溶液由在每升二甲基甲酰胺中加入 1.0mmol 红荧烯、 100mmol 三正丙胺和 0.1mol 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。 0013 本发明的有益效果是， 0014 1、 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。

17、二级结构， 二级结构是指纹识别 的主要依据。 0015 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。 0016 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。 0017 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。 0018 5、 该方法不需要昂贵的仪器， 操作过程简单省时。 附图说明 0019 图 1 是电化学发光成像系统示意图 ； 0020 图 2 是电化学反应池的结构示意图 ； 0021 图 。

18、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 ； 0022 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 ； 0023 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 ； 0024 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 ； 说 明 书 CN 102755166 B 5 3/5 页 6 0025 图 7 是放置时间为 7 个月的陈旧指印的电化学发光图像 ； 0026 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。

19、 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，（d） 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 ； 0027 图9中，（a） 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 ； 0028 图中， 电化学反应池 1、 恒电位控制仪 2、 CCD 照相机 3、 底座 4、 池体 5、 凹槽 6、 O 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。

20、施方式 0029 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。 0030 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。 0031 如图1和2所示， 电化学发光成像系统。

21、包括电化学反应池1、 恒电位控制仪2和CCD 照相机 3， 电化学反应池 1 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 O 型 密封圈 7 和螺丝 8 固定在凹槽 6 上， 池体 5 一侧有一小孔 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， 对电极为铂环， 参比电极为 Ag/AgCl 电极或 Ag 电极。电化学反 应池 1 的材质可以为聚四氟乙烯 ； 但不限于此。 0032 本发明的方法包括以下步骤 ： 0033 1、 。

22、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， 再用去离子水彻底冲洗干净， 用氩气吹干。 0034 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。 0035 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 1 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。 0036 反应溶液可以由在。

23、每升磷酸盐缓冲溶液中加入 0.5-1.0mmol 三联吡啶钌、 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 1.13V。 0037 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。 0038 反应溶液也可以由在每升二甲基甲酰胺中加入 1.0mmol 红荧烯、 100mmol 三正丙 说 明 书 CN 102755166 B 6 4/5 页 7 胺和 0.1mol TBAP。

24、F6 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。 0039 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。 0040 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1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。 0041 实施例 1 ： 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 0042 （1） 在洗净的 ITO 电极上按一枚油潜指印。 0。

25、043 （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 1.13V 电位， 用高灵敏 CCD 照相机对图像进行捕获， 得到图 3 所示的电化学发光图像。 0044 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 0045 （1） 在洗净的不锈钢电极上按一枚油潜指印。 0046 （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 1.13V 电位， 用高灵敏 CCD 照相机对图像进。

26、行捕 获， 得到图 4 所示的电化学发光图像。 0047 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 0048 （1） 在洗净的 ITO 电极上按一枚油潜指印。 0049 （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。 0050 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 0051 （1） 在洗净的 ITO 电极上按一枚油潜指印。 00。

27、52 （2） 将 ITO 电极安装在电化学反应池中， 加入 1mM 红荧烯、 100mM 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。 0053 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 0054 （1） 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。 0055 （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 1.13V 电位， 。

28、用高灵敏 CCD 照相机对图像进行捕获， 得到图 7 所示的电化学发光图像。 0056 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 0057 （1） 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。 0058 （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 说 明 书 CN 102755166 B 7 5/5 页 8 的磷酸盐缓冲溶液， 通过三电极体系施加 1.13V 电位， 用高灵敏 CCD 照相机对图像进行。

29、捕 获， 得到图 8 所示的电化学发光图像。 0059 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 0060 （1） 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。 0061 （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 1.13V 电位， 用高灵敏 CCD 照相机对图像进行捕获， 得到图 9 所示的电化学发光图像。 0062 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。 说 明 书 CN 102755166 B 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102755166 B 9 2/3 页 10 图 3图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102755166 B 10 3/3 页 11 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102755166 B 11 。