Krev 4: Pasivní krevní skvrny – místo činu

Cíl: Jak vědci analyzují krevní skvrny?

Cíl: Studenti budou schopni:
1) Pochopit, jak molekulární složení kapaliny ovlivňuje její viskozitu, povrchové napětí a hustotu.
2) Vysvětlit, jak fyzikální vlastnosti krve ovlivňují obrazce, které vytváří při nárazu.
3) Vysvětlit, jak krev ovlivňuje obrazce, které vytváří při nárazu.
4) Vysvětlit, jak krev ovlivňuje povrchové napětí a hustotu. Diskutujte o tom, jak různé povrchy ovlivňují vzhled krevních skvrn.
4) Pracujte ve skupinách a zkoumejte, jak výška a úhel dopadu ovlivňují vzhled krevních skvrn
vzorů.
Motivace: Ukažte studentům různé kapaliny – mléko, vodu, krev, kukuřičný sirup atd. — a nechte je předpovědět, která kapalina bude po nakloněné ploše stékat nejrychleji. Diskutujte o viskozitě (odporu kapaliny při proudění).
Kolik kapek každé kapaliny lze umístit na penál, aniž by přetekly? Diskutujte o povrchovém napětí.
Podklady:
Blood is considered to be a fluid. A fluid is a substance with no fixed shape and is subject to external pressure. A fluid can be either a liquid or a gas. A liquid is a fluid that has a fixed volume while a gas is afluid that can expand indefinitely.

Viscosity: Viscosity is defined as a fluid’s resistance to flow. The more viscous a substance is, the more slowly it will flow. The SI unit for viscosity is the Pascal second. Fluid viscosity is compared to water that has a viscosity of one. Blood is thicker than water and is viscous primarily due to the cellular component. The viscosity of some common substances, including blood:

Liquid Viscosity (mP·s-1)
Milk (25oC) 3
Blood (37oC) 3-4
Glycerin (20oC) 1420
Mercury (15oC) 1.55
Water (20oC) 1.0
Water (100oC) 0.28

Surface tension: Surface tension is the force that pulls the surface molecules towards the interior of a liquid, decreasing the surface area and causing the liquid to resist penetration or separation. Surface tension is the tendency of the surface of a liquid to contract to the smallest area possible. The fluid is able to do this as the cohesive forces are stronger on the surface of liquids as there are no neighbouring molecules above. V důsledku toho jsou mezi molekulami a jejich nejbližšími sousedy na povrchu silnější přitažlivé síly; síla povrchového napětí ve skutečnosti působí směrem vzhůru. Povrchové napětí je jako pružný film na povrchu.
Povrchové napětí je důležité při analýze krevních skvrn, protože;
gravitační síla musí překonat povrchové napětí krve, aby mohla kapka krve spadnout, a kapky krve zůstávají při pohybu vzduchem díky povrchovému napětí neporušené.

Hustota:

Hustota je definována jako hmotnost na jednotku objemu. Hustota vody je 1000 kg/m3. Hustota krve je úměrná celkové koncentraci bílkovin nebo buněčné složky krve a je jen v malé míře ovlivněna dalšími ionty, plyny atd. rozpuštěnými v plazmě. Hustota krevní plazmy je přibližně 1025 kg/m3 a hustota krevních buněk cirkulujících v krvi je přibližně 11 25 kg/m3. Průměrná hustota plné krve člověka je přibližně 1060 kg/m3.

Kapičky krve: Působení síly na hmotu krve způsobí, že se hmota rozpadne na kapičky. Jak se kapka krve pohybuje vzduchem, zachovává si díky povrchovému napětí kulovitý tvar. Menší kapky (o průměru 1 mm a méně) jsou téměř dokonalé koule, zatímco větší kapky kmitají v důsledku řady dalších sil působících na kapku. Kapky se při pohybu „nerozpadají“; aby se kapky dále rozdělily, musela by na ně působit jiná síla. Oscilace obecně nemají žádný vliv na výsledný vzor rozstřiku, s výjimkou případů, kdy je skvrn jen několik a jsou přítomny na povrchu vzdáleném méně než 100 cm od zdroje.
Vliv: Když kapka krve dopadne na vodorovný povrch pod úhlem 90 stupňů, vytvoří kruhovou skvrnu. Pokud je struktura povrchu hladká, například sklo nebo leštěná dlaždice, povrchové napětí udrží kapku v kruhovém vzoru. Povrch v podstatě ovlivňuje odtok. Povrchové napětí zajišťuje, že se kapka zhroutí rovnoměrně, avšak hladký povrch znamená, že odtok okraje je rovnoměrný.

Směr: Vyšetřovatelé na místě činu mohou určit směr, kterým se kapka krve pohybovala, protože kapky dopadají na povrch shodným způsobem. Kapka se bude pohybovat stále po stejné dráze, po které se pohybovala před dopadem na povrch. Při dopadu na povrch se krev v kapce během fáze zhroucení pohybuje směrem ven a vytváří buď eliptickou, nebo kruhovou skvrnu. Dlouhá osa skvrny (hlavní osa) udává směr, kterým se kapka pohybovala před kontaktem s přijímacím povrchem, a tedy směr, ze kterého přišla.

Analýza vzoru krvavé skvrny: Místa činu, na kterých došlo ke krveprolití, často obsahují množství informací v podobě krevních skvrn. Vzor, velikost, tvar a umístění těchto skvrn mohou být velmi užitečné při rekonstrukci událostí, ke kterým došlo.

Kategorie krvavých skvrn

1. Skvrny od krve. Pasivní
a. vzniklé působením samotné gravitační síly
b. dílčí (kapky, kapající obrazce, kaluže, sraženiny)
c. vytékající nebo tryskající z těla, kapající z prstu nebo paže, kapky z nože

2. Přenosové
a. mokrý krvavý povrch se dostane do kontaktu s druhotným povrchem
b. otření, šmouha, přejetí nebo rozmazání
c. příklady, šmouha od prstu, otření ruky o oděv, otisk boty, vzor tkaní na kalhotách

3. Vystříknutí krve
a. když je obnažený zdroj krve vystaven působení nebo síle větší než gravitace
b. Vnitřní činnost (vyprchaná krev) NEBO vnější síla (bodnutí, bití, výstřel)
c. dělí se na
– tepenný výron/výtrysk
– odlévané skvrny: krev se uvolňuje z předmětu nesoucího krev v pohybu
– nárazový rozstřik: zdroj krve obdrží úder nebo sílu, což má za následek náhodné
rozptýlení menších kapek

Přehled lekcí:
Důkazy krevními stříkanci hrály klíčovou roli při forenzní analýze. Jak ovlivňuje výška, rychlost a směr stříkání tvar krevních skvrn?
Cvičení 1: Krev se uvolňuje jako jednotlivé kapky z různých výšek a měří se průměr výsledné skvrny. Studenti vykreslí graf závislosti výšky, ze které byla krev upuštěna, na průměru kapky. Tento graf lze použít k předpovědi výšky, ze které kapka krve vznikla, pokud je znám pouze průměr cákance a velikost kapky. V jaké výšce se průměr kapky přestává zvětšovat? Proč k tomu dochází?
Cvičení 2: Studenti kápnou více kapek krve z více výšek. Jak ovlivňuje výška vzhled kapek? Opakujte na různých površích. Jak ovlivňuje struktura povrchu vzhled kapek?

.