內窺鏡下L形開鎖器痕跡檢驗的研究

朱紅慧，明小剛，婁 巖

（1.南京森林警察學院，江蘇 南京 210046；2.南京市公安局 刑事科學技術研究所，江蘇 南京 210001）

L形開鎖器是替代鑰匙開鎖（也稱技術開鎖）的一種工具，目前利用其作案的案件一直呈上升趨勢，因缺乏相關的痕跡檢驗方法，開鎖器痕跡利用率一直很低。L形開鎖器因外形類似L形而得名。開鎖時將其沿鎖芯孔槽伸入鎖孔內，用L形的頭部頂壓彈子，同時結合一個附件撥片給鎖芯施加扭轉力矩，實現開鎖，并在鎖芯相關部件上留下痕跡。鎖芯內部結構復雜，痕跡位置深，無法通過肉眼或普通顯微鏡直接觀察?，F有的痕跡檢驗方法是通過拆解鎖具，分解鎖芯的各部件，利用普通顯微鏡對分布于鎖芯部件上的痕跡進行觀察，但對于遺留在鎖芯鑰匙槽上的痕跡無法直接用顯微鏡進行觀察。上述方法帶有一定的盲目性，部分痕跡在鎖具解剖過程中易遭到破壞，有時還因操作不甚弄錯彈子的位置而使檢驗結果失去價值。

內窺鏡具有進入窄小工作通道，達到較為深的部位，將視野深在部位的結構放大，對無法進入的區域進行檢查與觀測的優點。內窺鏡技術已在臨床醫學的探查、診斷、手術治療和工業無損檢測中得到了廣泛的應用。在刑事技術領域中的利用，尤其是利用內窺鏡對技術開鎖痕跡進行檢驗未見報導。本研究擬通過對內窺鏡的調查分析，確定適用內窺鏡的選擇方法，在對鎖芯結構進行解剖分析的基礎上，利用拆解鎖具的方法（以下簡稱“拆解法”）和內窺鏡觀察的方法（以下簡稱“內窺鏡法”）對遺留在鎖芯中的痕跡進行觀察，通過對兩種方法檢驗結果的比較，探索、驗證內窺鏡條件下檢驗技術開鎖痕跡的可行性。

1 內窺鏡的種類、結構、工作原理及適用選擇

內窺鏡有工業和醫用之區別，但無論是工業內窺鏡還是醫用內窺鏡從制造原理上可分為硬管鏡、纖維鏡和電子鏡三種。硬管內窺鏡由工作鏡管、目鏡、光源接口三部分組成。工作鏡管由外鏡管、內鏡管、光學鏡片、光導纖維四部分組成，光學鏡片是由許多柱狀透鏡組成并在內鏡管內形成光學系統，光導纖維在內、外鏡管之間負責照明光的傳輸[1]。通過文獻分析得知，硬管內窺鏡的鏡管長度為50～150 mm，鏡頭直徑為5～0.5mm[2]，可伸入細小設備內部進行直接觀察。若將硬管式內窺鏡中的傳象透鏡系統換成傳象光纖束，外套管換成彈簧導管，利用光纖束既可傳象、又柔軟可彎曲的特性，便制成了在一定程度上可以任意彎曲的纖維鏡（又叫柔性內窺鏡）[3]。柔性內窺鏡的鏡管長度為1000～10000mm，鏡頭直徑為 1～8mm[2]，適合在管道中使用，能隨意拐彎，讓視距延長。電子內窺鏡是一種集光、機、電等高精尖技術于一體的電子光學儀器，是繼硬管鏡和光導纖維內鏡之后的第三代內窺鏡。其主要由內窺鏡（endoscopy）、電視信息系統中心（video information system center）和電視監視器（television monitor）三個主要部分組成[4]。它的成像主要依賴于連接鏡身的微型圖像傳感器（CCD），CCD就像是一臺微型攝像機，將攝取的圖像傳送到圖像處理器處理后，在電視監視器的屏幕上顯示圖像，用于觀察、分析且可供多人同時觀看、研究，有利于案件的討論和分析，也有利于開鎖痕跡的實驗教學。

綜上所述，用于開鎖痕觀察的內窺鏡選擇關鍵是窺鏡的款式和鏡頭直徑必須與鎖芯的結構相匹配。內窺鏡鏡頭的外直徑必須小于鎖芯鑰匙槽的寬度（鎖芯鑰匙槽的寬度一般在2.5mm以下），基于鑰匙槽的結構特點，技術開鎖痕跡檢驗應選擇硬性直桿式硬管內窺鏡，且管徑以小于1 mm為宜。本研究選擇了直徑為1 mm和0.5 mm的ITI微型工業直桿式硬管內窺鏡ITI。此鏡可以通過目鏡與攝像頭拆卸切換，實現硬管鏡和電子鏡的雙重性功能，通過相互可以置換的前視套筒和側視套筒實現物鏡的直視和斜視觀察。

2 材料和方法

2.1 材 料

ITI12400微型直桿式硬管內窺鏡（美國ITI公司）、三維視頻體視顯微鏡（日本HIROX公司）、KH-300V/KH-300VD軟件、實驗鎖具、L形開鎖器、解鎖工具。

2.2 方法

（1）首先選取插芯門鎖、球形門鎖、彈子掛鎖各28把（總共84把鎖具）、將三種鎖具平均分成兩組編號A、B，其中A組用原配鑰匙進行約500次模擬使用實驗，B組作為空白對照樣本。

（2）利用L形開鎖器對A組的各種鎖具進行開鎖實驗后，再平均分成兩組編號為A-1和A-2，將B組各種鎖具平均分成兩組編號為B-1和B-2。

（3）對A-1和B-1的各種鎖具按自然順序編號后，用解鎖工具進行拆解，分解鎖芯中的彈子、彈簧等部件，將拆解的部件按照鎖具的結構順序按放在橡皮泥上，用KH-300V/KH-300VD軟件拍照記錄，利用體視顯微鏡對遺留在鎖芯各部件上的加工痕跡、使用痕跡、L形開鎖器痕跡進行觀察，對兩組鎖具的痕跡進行比較。

（4）用內窺鏡對A-1和B-1的鎖芯結構進行分析研究，探尋內窺鏡的檢驗工作通道；用內窺鏡按照⑶的觀察順序對A-2和B-2組鎖具各部件上的不同痕跡進行觀察，對兩種檢驗痕跡方法所得的結果進行比較。

（5）歸納總結內窺鏡檢驗L形開鎖器痕跡的方法。

3 結果

3.1 鎖芯的解剖結構

圖1 鎖芯結構與孔型槽形態

通過實驗發現，鎖芯為圓柱形，沿圓柱的直徑開有軸向貫通的孔槽（這就是通常所說的鑰匙槽），孔槽使圓柱形鎖芯呈縱向開口狀，開口的寬度與原配鑰匙的脊背相等[5]?？撞蹆炔坑砂枷莺屯蛊饍刹糠纸Y構組成，凸起的部分稱之為方筋，凹陷的部分叫匙槽，方筋和匙槽將鎖芯的內部分割成大小不等的多個狹長空間。不同款式的鎖具其孔槽的形態和方筋的數量各不相同，從鎖芯的外端面可以區分孔槽的形態和觀察到方筋的數量，常見的孔槽的形態有直線形、折線形、和曲線形等多種形式（見圖1）[6]。其中，凸齒鑰匙開啟的鎖具多為折線形和直線形，平板凹齒鑰匙開啟的鎖具有直線形和曲線形兩種類型（以下就以此為兩種類型鎖具的代稱），本研究選擇了這兩種類型的孔槽鎖具作為研究的對象。假如沿鎖芯圓柱的直徑作一條直線，并將這條直線作為孔槽截面的長軸，那么長軸的垂線則為孔槽截面的短軸，凸齒鑰匙開啟的鎖具其圓頭彈子則徑向排列于孔槽的里側，并與孔槽的長軸平行，彈子球面朝向孔槽的開口方向，這種類型鎖具的孔槽內一般有1～3條方筋，其中必有一條阻擋于彈子球面的前方。平板凹齒鑰匙開啟的鎖具圓頭彈子則徑向排列于孔槽的三分之一處，并與孔槽的短軸平行，圓頭彈子球面朝向孔槽臂，在孔槽內一般有2～4條方筋，且必有兩條分列于圓頭彈子的左右兩側。

3.2 內窺鏡觀察鎖具痕跡的方法與結果

由于鎖芯復雜的結構，擬觀察的痕跡處于鎖芯不同的空間，因此，利用內窺鏡對遺留在鎖芯中的L形開鎖器痕跡進行觀察時，要根據痕跡所處的位置選擇不同的工作路徑和角度，分別進行操作觀察。

3.2.1 圓頭彈子球面痕跡的觀察

將內窺鏡的各部件按照實驗室的使用方式進行連接、安裝（ITI12400微型直桿式硬管內窺鏡有實驗室和現場兩種觀察模式，即在攝像頭和目鏡之間切換），將側視套管裝配于鏡頭的外側。根據鎖芯孔槽的不同形態，確定內窺鏡進入鎖芯觀察痕跡的工作通道。凸齒鑰匙開啟的鎖具，內窺鏡從圓頭彈子球面前端外側的匙槽與方筋交界處進入，平板凹齒鑰匙開啟的鎖具，內窺鏡從位于圓頭彈子上方的匙槽左右直角處進入。窺鏡從既定的工作通道插入孔槽后，保持鏡管緊貼孔槽壁并移動鏡頭，直至在視頻上看見圓頭彈子球面的影像，通過旋轉內窺鏡的側視套管調整鏡頭的角度尋找到位于圓頭彈子球面上的痕跡，旋轉窺鏡焦距控制圈，調整焦距使圖像達到清晰，用KH-300V/KH-300VD軟件記錄觀察到的痕跡（見圖2）。

圖2 內窺鏡下彈子球面痕跡

3.2.2 圓頭彈子柱面痕跡的觀察

凸齒鑰匙開啟的鎖具，彈子柱面與匙槽壁之間的距離較?。ㄒ话阈∮? mm），應選擇用0.5 mm的內窺鏡進行柱面痕跡的觀察。具體操作方法：鏡管從彈子球面前方的方筋直角處進入孔槽，調整鏡頭的觀察角度，或沿彈子柱面與孔槽壁之間的空隙插入孔槽，并移動鏡頭至理想的觀察角度，注意與彈子柱面保持距離，否則可能造成內窺鏡鏡頭的損壞。平板凹齒鑰匙開啟的鎖具彈子柱面與兩側孔槽壁的間隙較大（一般在2～2.5mm），遠大于內窺鏡鏡頭直徑，彈子柱面痕跡的觀察用1mm的內窺鏡分別從圓頭彈子兩側的匙槽進入，可以平移鏡頭從多個角度觀察到彈子兩側柱面上的痕跡（見圖3）。

圖3 內窺鏡下彈子柱面痕跡

3.2.3 孔槽壁上痕跡的觀察

通過拆解法研究發現，L形開鎖器開鎖時除了在彈子球面上集中留下痕跡外，還會在與球面相毗鄰的部件上留下痕跡。因此，在利用內窺鏡進行L形開鎖器痕跡檢驗時，有必要先確定孔槽內部的結構與圓頭彈子之間的位置關系。彈子著生于彈子孔，彈子孔口是檢驗孔槽壁痕跡的第一個標志，其表面時常留有L形開鎖器的痕跡。具體操作方法：在觀察柱面痕跡時，向彈子基部平移鏡頭或調整鏡頭角度就可以實現該處痕跡的觀察。通常在圓頭彈子的正前方或左右兩側有方筋的阻檔，這是孔槽壁痕跡檢驗的第二個標志。方筋在內窺鏡下表現為當鏡頭向前移動時可見一側有鐵軌樣凸起，側視觀察凸起頂端，有時可見凹陷狀痕跡。內窺鏡檢驗孔槽壁痕跡的第三個標志是與圓頭彈子球面相對的匙槽壁，檢驗此部位痕跡的具體方法：在觀察彈子球面痕跡時，將內窺鏡旋轉180°就能觀察到匙槽壁上的加工痕跡或散落其間的L形開鎖器痕跡（見圖4）。

圖4 內窺鏡下孔槽壁上痕跡

4 討論

4.1 內窺鏡工作通道的選擇與進入

進行內窺鏡下L形開鎖器痕跡的觀察，正確選擇工作通道至關重要。研究發現，因不同鎖具鎖芯結構存在著差異，內窺鏡下痕跡觀察工作通道不盡相同。例如：凸齒鑰匙開啟的鎖具，圓頭彈子位于孔槽一側，彈子球面前端空間相對較大，球面前端的匙槽與方筋交界處可作為內窺鏡工作通道，柱面周圍空間相對較小，只能將柱面與四周的空隙作為工作通道；平板凹齒鑰匙開啟的鎖具，圓頭彈子位于孔槽三分之一處，彈子球面緊挨孔槽壁，其間的空隙是彈子球面痕跡觀察通道，柱面兩側是鑰匙槽的位置所在，左右兩側匙槽直角處是其痕跡觀察的天然工作通道。因此，在進行痕跡觀察前，首先通過鎖芯外端面的形態辨別鎖芯孔槽的類型，確定鎖芯孔槽的類別，根據鎖芯孔槽的結構特點判斷圓頭彈子在孔槽中所處的位置及彈子球面的朝向，再根據上述的結構條件確定內窺鏡的工作路徑。通過解剖鎖具實驗發現，鎖芯匙槽與圓頭彈子之間多有方筋阻隔，阻截了內窺鏡直達彈子表面的視野。因此，內窺鏡的工作通道的選擇應遵循與圓頭彈子相同或相鄰的空間，使內窺鏡視野能夠直達觀察目標的原則。

內窺鏡進入工作通道的方法是進行鎖芯痕跡觀察的又一個關鍵，我們通過實驗總結出兩種操作方法：（1）移動內窺鏡法，即通過旋轉工作手輪移動內窺鏡，將窺鏡探針式鏡頭按照既定的工作通道漸漸插入孔槽，同時保持窺鏡鏡頭緊貼孔槽壁向前移動，探尋遺留在各部件上的痕跡。（2）移動鎖具法，即通過移動鎖具，將鏡頭一次插入到鎖芯的盡頭，調整內窺鏡的工作距離后，再操作內窺鏡的移動工作手輪，使內窺鏡反方向逐漸朝鎖孔外移動，觀察各部件上的痕跡。前一種方法存在因旋轉工作手輪不甚而損壞鏡頭的潛在危險，后一種方法在操作上相對更安全。

4.2 內窺鏡下檢驗技術開鎖痕跡的可行性

實驗發現，鑰匙最小厚度為1.5 mm，而內窺鏡鏡頭最小直徑為0.5mm，給內窺鏡條件下檢驗鎖芯中的痕跡提供了充分的條件。內窺鏡檢驗法借用鑰匙的工作路徑，且自帶光源和攝像系統，痕跡經放大后傳至顯示屏，相當于將深在而狹小的視野放大、變淺，實現對鎖芯內部空間的顯露，使檢驗操作更容易，同時內窺鏡檢驗保持了痕跡之間的位置不變。

通過研究發現，L形開鎖器開鎖時因L形頭部對彈子球面反復壓撥、拉劃：（1）會在圓頭彈子的球面留下擦劃或印壓痕跡，會因為開鎖器進出鑰匙孔槽或在鎖孔內來回運動；（2）會在彈子柱面上留下刮擦痕跡；（3）會在平頭彈子柱面留下剪切痕跡；（4）會在彈子孔口附近留下擦劃痕跡；（5）會在鑰匙槽上留下印壓或擦劃痕跡。其中，（1）、（2）、（3） 痕跡利用顯微鏡可以直接觀察，（4）、（5）則必須通過鋸解鎖芯才能實現觀察，操作較為復雜。利用內窺鏡進行上述痕跡的觀察除平頭彈子柱面上的痕跡外，均可實現鏡下的直接觀察，操作較為方便，同時也有利于案件的討論和實驗教學。根據84把鎖具實驗結果歸納發現，內窺鏡檢驗法在痕跡的形態、類型、遺留部位的判斷與拆解法的差異無顯著性。內窺鏡下觀察痕跡的范圍可達到傳統方法的檢驗效果（見表1～3）。

研究發現，L形開鎖器開鎖時圓頭彈子球面是其主要的攻擊目標。因此，圓頭彈子球面上遺留的是主要痕跡，與其相鄰部件上的痕跡則是在攻擊彈子球面時附帶形成的痕跡。這些痕跡與主痕跡之間的相互位置關系，一方面，可以反映開鎖工具在鎖芯中的運動軌跡，形成L形開鎖器固有的痕跡組合特征；另一方面，也反映不同人操作工具的習慣特征，這兩種特征只有在保持痕跡原始的位置關系的條件下才能存在。拆解法必須將疑有痕跡的各部件分解后進行分別檢驗，使單個痕跡能夠得到充分的分析檢驗，這種檢驗操作方法不僅使原有部件的位置關系發生了變化，痕跡原有的方向、角度和相互之間的位置關系也因此發生了改變，難以進行痕跡原始位置關系的重建，客觀上造成了對上述兩種組合特征的破壞（實踐中只能依據痕跡所處的部件，結合鎖芯的結構分析推斷痕跡組合特征與工具運動軌跡之間的關系）。內窺鏡檢驗法則因其對鎖具內部痕跡的無損傷檢驗，避免了對痕跡組合特征和習慣特征的影響。

表1 84把鎖具實驗結果

表2 拆解法與內窺鏡法對鎖芯不同部位上痕跡觀察效果的比較

表3 拆解法與內窺鏡法對鎖芯不同部位上痕跡種類辨別效果的比較

5 結論

通過研究證明，彈子鎖鎖芯的結構與內窺鏡設備的發展水平具備了內窺鏡檢驗開鎖痕跡的物質條件?？偨Y實驗研究結果，內窺鏡檢驗開鎖痕跡的方法是：選擇適合的內窺鏡鏡頭，根據鎖芯的款式確定內窺鏡檢驗開鎖痕跡的工作通道，從移動內窺鏡法和移動鎖具法兩種操作方法中，選擇合適的進入工作通道的方式，實現對開鎖痕跡的觀察。內窺鏡下可以觀察到圓頭彈子球面和柱面上的痕跡、位于彈子孔孔口附近的痕跡以及遺留在孔槽壁上的痕跡。當然，內窺鏡檢驗法作為開鎖痕跡檢驗提供的一種新方法，目前還處于摸索階段，存在很多問題。如由于內窺鏡直徑較小，鏡頭的通光量受限，痕跡圖像的明亮程度不夠，目前的內窺鏡顯像系統是單眼圖像，顯現的目標圖像缺乏立體感，內窺鏡下觀察時，對于被方筋阻擋的痕跡以及位于平頭彈子柱子面上剪切痕跡如何觀察，還有待于進一步研究。

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