สเปกโตรเมทรีมวลในนิติวิทยาศาสตร์

แมสสเปกโตรเมทรี - เทคนิคการวิเคราะห์ที่วัดอัตราส่วนมวลต่อประจุของไอออน และเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดสําหรับนักพิษวิทยาในการระบุและวิเคราะห์สารในวิทยาศาสตร์นิติเวช

ในชุมชนนิติวิทยาศาสตร์ มีการประกาศว่าเป็น "มาตรฐานระดับโกลด์" และ "การทดสอบเกือบสากล" สําหรับการแยกและประเมินสารที่ไม่รู้จัก ดังนั้น การใช้งานที่กว้างขวางที่สุดจึงเป็นการวิเคราะห์ยา (รวมถึงเมตาบอไลต์ยาและอุปกรณ์ต่อพ่วงยา)

แม้ว่าเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลจะมีการใช้งานมานานกว่าห้าทศวรรษแล้ว แต่ก็ยังคงเป็นเครื่องมือที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์ยาทางนิติเวช ตามข้อมูลของสํานักงานยุติธรรม การระบุยายังคงเป็นคําขอหลักฐานที่ส่งบ่อยที่สุดไปยังห้องปฏิบัติการนิติเวช และเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลมีบทบาทสําคัญในกระบวนการนี้

อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลถูกนํามาใช้อย่างกว้างขวางในปัจจุบัน แต่ก็มีการพัฒนาอย่างมากนับตั้งแต่แนวคิดของเครื่อง อันที่จริงแล้ว พวกเขาไม่ได้กลายเป็นของตัวเองจนกระทั่งในทศวรรษ 1950 และต่อไป

• ในช่วงกลางทศวรรษ 1940 เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลมีขนาดใหญ่เกินไป มีราคาแพง และใช้งานได้ยาก บางเครื่องถูกปรับแต่งในระดับที่เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานไม่รู้วิธีใช้ และเพื่อแย่ลง บางเครื่องมาพร้อมกับคําแนะนํา (คู่มือหรือคําแนะนํา) ไม่ว่าอย่างไร ทําให้การตีความผลลัพธ์เป็นเรื่องยาก!
• ปัญหาบางอย่างเหล่านี้ไม่ได้รับการแก้ไขจนกว่าจะถึงกลางทศวรรษ 1950 ในทศวรรษ 1950 John H. Beynon และ Fred W. McLafferty ได้มีส่วนร่วมในการเปิดตัว "การวัดมวลสารอินทรีย์" ซึ่งให้คําแนะนําเพิ่มเติมแก่ผู้ใช้อุปกรณ์ จากนั้นในปี 1959 และต่อมา กลุ่มของ Klaus Biemann และ Carl Djerassi ช่วยขยายขีดความสามารถของเครื่องวัดมวล ทําให้สามารถวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติและสารสกัดจากพืช (รวมถึงอัลคาลอยด์ กัญชา และโคเคน)
• ในปี 1968 R. J. Martin และ T. G. Alexander ใช้การสเปกโตรเมทรีมวลความละเอียดสูง (HRMS) และ "รูปแบบการแตกร้าว" เพื่อช่วยระบุฮาลูซิโนเจนไดเมธิลทริปทามีน (DMT) ในตัวอย่างกรณีศึกษา การวิเคราะห์ปัญหานี้จําเป็นต้องใช้โครงการวิจัยขนาดใหญ่เมื่อไม่กี่ปีก่อน แต่กลายเป็นปัญหาของการออกกําลังกายที่เรียบง่าย
• ในปี ค.ศ. 1971 นักพิษวิทยาและนักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไขกรณีการให้ยาเกินจํานวนหลายร้อยกรณีโดยใช้เทคนิคแก๊สโครมาโตกราฟีแมสสเปกโตรเมทรี (GC-MS) และการค้นหาฐานข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ กลุ่มที่สถาบันสุขภาพแห่งชาติได้ใช้วิธีการนี้ รวมถึงการวิเคราะห์ซีรัมในเลือดและปริมาณในกระเพาะอาหาร เพื่อปรับขนาดกระบวนการอย่างรวดเร็ว
• ไม่กี่ปีต่อมา ( 1973 ) ทีมงานสวีเดนได้พัฒนาการสอบวิเคราะห์ GC-MS สําหรับเตตระไฮโดรแคนนาบินอลในเลือดมนุษย์ที่มีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับว่ามีใครสูบบุหรี่ "ครึ่งพันล้านกรัม" หรือไม่ แมสสเปกโตรเมทรีมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ
• ไม่นานหลังจากนั้น ในปี 1977 ข้อมูลแมสสเปกโตรเมทรีจากสํานักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA) ได้รับการยอมรับเป็นหลักฐานในกรณีที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับสารกําจัดศัตรูพืชในเนื้อเยื่อสัตว์ ในปีถัดไป ผู้พิพากษาตัดสินว่าจะอนุญาตให้ผลการทดสอบแมสสเปกโตรเมทรีเป็นหลักฐานในคดีการฆาตกรรม 

ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วจนถึงปัจจุบัน และมวลสเปกโตรเมทรีได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นเทคโนโลยีที่ดีที่สุดสําหรับการวิเคราะห์สารที่ไม่รู้จัก และหลายสิบ (ระหว่างทศวรรษ 1940 และปลายทศวรรษ 1970) ได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ซึ่งบางส่วนไม่ได้รวมอยู่ในบล็อกนี้

ในปี 1959 Joseph Nicol - ช่างเทคนิคอาวุธปืนที่ห้องปฏิบัติการอาชญากรรมของตํารวจชิคาโก - แนะนําว่าห้องปฏิบัติการอาชญากรรมที่มหาวิทยาลัยขนาดใหญ่หรือบริษัทน้ํามันสามารถใช้การทดสอบ GC-MS สําหรับกรณีอาสันที่มีความสําคัญสูง

การทดสอบครั้งแรกที่ใช้เพื่อพิจารณาว่ามีใครใช้ปืนโดย GSR หรือไม่คือ "การทดสอบพาราฟิน การทดสอบนี้เกี่ยวข้องกับการเทขี้ผึ้งพาราฟินร้อนลงบนมือของผู้สงสัย และดําเนินการทดสอบสีบนขี้ผึ้งที่เย็นลง

ไม่จําเป็นต้องพูดเลยว่าการทดสอบนั้นทั้งเจ็บปวดและไม่น่าเชื่อถือ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวิธีการทางเลือก - ป้อนแมสสเปกโตรเมทรี - รวมถึงการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอน (NAA), สเปกโตรสโคปีการดูดกลืนอะตอมของเตาหลอมกราไฟต์ (GFA AS), GC-MS, พลาสมาแบบอินดัคทีฟคู่ควบ (ICP-MS), โครมาโทกราฟีของเหลว-แมสสเปกโตรเมทรีแบบคู่ (LC-MS/MS, และ DESI MS/MS

ในช่วงทศวรรษ 1980 GC-MS ได้รับการยอมรับให้ใช้ในกรณี GSR แต่สมาคมทดสอบและวัสดุแห่งสหรัฐอเมริกา (ASTM) ได้พัฒนามาตรฐานขึ้นในปี 1994 ที่แนะนําให้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กทรอนิกส์แบบสแกน/สเปกโตรสโคปีเอ็กซ์เรย์กระจายพลังงาน (SEM-EDS) เพื่อตรวจหาการมีอยู่ของตะกั่ว แอนติโมเนียม และแบเรียมในอนุภาคสัณฐานวิทยาที่เหมาะสม SEM-EDS ยังคงเป็นตัวเลือกหลักสําหรับ GSR

การใช้งานแมสสเปกโทรเมตรีในช่วงแรกๆ ในการวิเคราะห์ปริมาณเล็กน้อย เส้นใย และเส้นผม ถูกจํากัดเนื่องจากสามารถตรวจจับสิ่งเจือปนในระดับเล็กน้อยได้เท่านั้น เนื่องจากความเข้มข้นต่ําขององค์ประกอบอนินทรีย์ในเส้นผมมนุษย์ จึงสามารถศึกษาได้เฉพาะองค์ประกอบที่มีมากที่สุดเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1950 จนถึงช่วงต้นทศวรรษที่ 60 วิธีการสเปกโตรสโคปี เช่น การดูดกลืนอะตอมของเปลวไฟ (FAA) ช่วยให้สามารถตรวจจับโลหะปริมาณมากได้ เช่น เหล็ก ทองแดง และแม้แต่ปรอทและตะกั่วในกรณีที่เป็นพิษ

การวัดมวลด้วยโพรบวัดปริมาณไอออน (IMSS) พบว่าเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้ถัดไป แต่ในท้ายที่สุดการนําไปใช้กับเส้นผมมนุษย์นั้นไม่เป็นไปตามเกณฑ์ของเวลานั้น เนื่องจาก 1) ไม่ได้รับการยอมรับจากชุมชนวิทยาศาสตร์ และ 2) ผลลัพธ์ไม่น่าเชื่อถือหรือแม่นยําเพียงพอ

ต่อมาคือการแนะนําสเปกโตรเมทรีมวลของไพโรไลซิส (Py-MS) Pyrolysis-GC-MS (Pyr-GC-MS) ถูกนํามาใช้ในชุมชนนิติวิทยาศาสตร์โดย Saferstein และคณะ และ Hughes และคณะ ในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเส้นใยและโพลิเมอร์สังเคราะห์ในปี 1977 อันที่จริงแล้ว Pyr-GC-MS ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องแล็บปริมาณน้อยในปัจจุบันเพื่อศึกษาเส้นใยและโพลิเมอร์ ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงความถูกต้องและประสิทธิภาพ 

แมสสเปกโตรเมทรีมีประวัติอันยาวนานและน่าสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชุมชนกฎหมาย/นิติวิทยาศาสตร์ ซึ่งสามารถให้หลักฐานที่เชื่อถือได้มากที่สุดในบางกรณี แมสสเปกโตรเมทรีได้พัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และจะยังคงก้าวหน้าต่อไปอย่างไม่ต้องสงสัย

แนวโน้มในปัจจุบันคือการนําเสนอขั้นตอนและโซลูชันที่เป็นมาตรฐานในเครื่องมือที่ให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ ผู้ปฏิบัติงานของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลไม่จําเป็นต้องได้รับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ แต่ให้ข้อมูลที่ไม่สามารถตีความแตกต่างกันได้ในหลักสูตรทางกฎหมาย