Теоретическая часть

  Наиболее распространенной формой рака среди молодых людей является рак кожи. От вредного воздействия ультрафиолетового излучения (УФ) кожу может защищать солнцезащитная одежда. Солнцезащитные свойства измеряются с помощью коэффициента защиты от солнца (SPF- Sun Protection Factor). Коэффициент SPF характеризует интервал времени, в течении которого мы можем пребывать на солнце, прежде чем начнет появляться загар. К примеру, человек в солнцезащитной одежде с коэффициентом SPF, равным 10, может находиться на солнце в десять раз дольше, чем человек без солнцезащитной одежды. Значения SPF являются ориентировочными, поскольку солнечные ожоги в значительной степени зависят также от типа кожи, количества нанесенного крема от загара и вида деятельности человека. Существует множество различных видов кремов от загара, которые обладают различной степенью защиты. Защитные свойства кремов от загара обозначают солнцезащитным коэффициентом SPF, который колеблется от 0 до 50 и выше. Но действительно ли крем с коэффициентом SPF 50 в два раза лучше защищает о действия солнца по сравнению с кремом с коэффициентом SPF 25? В нашем исследовательском проекте мы провели эксперименты, которые помогли ответить на этот вопрос.

На рисунке 1 показано местоположение УФ-лучей в электромагнитном спектре. Полоса ультрафиолетового излучения разделяется на 3 типа, которые называются ультрафиолетовыми лучами спектра А, спектра В, спектра С. Наиболее вредные лучи из трех указанных: УФ-лучи спектра С- поглащаются атмосферой и не достигают поверхности Земли, УФ-лучи спектра В могут стать причиной множества проблем кожи, например, солнечных ожогов или нескольких форм рака кожи, УФ-лучи спектра А проникают внутрь кожи, становятся причиной загара, вызывают появление морщин и некоторые формы рака кожи[5]( Таблица 1)

 

 

Таблица 1

 

Radio	Радиоволны
IR	ИК-излучение
Visible	Видимое излучение
UV	УФ-излучение
x-Rays	Рентгеновские лучи
UVA	Ультрафиолетовые лучи спектра A
UVB	Ультрафиолетовые лучи спектра B
UVC	Ультрафиолетовые лучи спектра C
400 nm, 100 nm, 400 nm, 320 nm, 290 nm, 100 nm	400 нм, 100 нм, 400 нм, 320 нм, 290 нм, 100 нм

 

    

 

 

Прежде чем приступить к конструированию робототизированного устройства и проведению лабораторных исследований мы провели анкетирование респондентов различного возрастного контингента и профессиональной принадлежности на тему: «Анализ взаимосвязи между ультрафиолетовым излучением и коэффициентом SPF» (Приложение I). Обработав данные 25 анкет мы пришли к выводу, что и взрослое население от 24до 46 лет и молодое поколение до 14 лет загорают однозначно, однако солнцезащитными средствами от загара пользуются гораздо чаще молодое поколение 40% респондентов, против 12%. На вопрос способствует ли солнце раку кожи положительно ответили у взрослого населения ответили только 12%, когда как молодое поколение ответилио-48%. Все Результата опроса зафиксированы в Приложении I, таблица1.

 

 

Техническая часть

3.1. Оборудование и материалы: компьютер; две картонные карточки размером; интеллектуальный блок NXT 2.0; программное обеспечение MINDSTORMS Edu NXT 2/0; адаптер датчика VERNIER NXT№; датчик UVB VERNIER; различные солнцезащитные средства; полиэтиленовая пленка.

3.2.  Конструирование роботизированного устройства [3]

  При конструировании устройства мы применили метод инженерного проектирования, который включает в себя следующие этапы: определили цель проектирования и ограничения; выдвинули потенциальное решение; проанализировали целесообразность решений; выбрали подходящее решение и собрали робототизированное устройство; испытали и оценили его функциональность; внесли необходимые изменения и повторили тестирование.

Этапы сборки модели 1.0 (Приложение VII рис.1):

1. сконструировали опорную 4-колёсную тележку;

2. закрепили держатель датчика УФB между двумя двигателями опорной тележки, установили датчик UVB Vernier между четырьмя осями (датчик  расположен строго вертикально);

3. зафиксировали положение датчика УФB с помощью двух резинок из учебного комплекта MINDSTORMS NXT, обмотав ими верхние и нижние пары осей;

4.  подсоединили к датчику UVB адаптер Vernier NXT, затем подсоединили адаптер к порту 1 блока NXT;

5. установили навес на такой высоте, чтобы робот мог под ним свободно перемещаться;

6. из дополнительных деталей LEGO собрали вертикальную опору.

3.3. Программирование [3]

Программа для снятия показаний датчика UVB написана на графическом языке NXT-G и создана с помощью программного обеспечения MINDSTORMS

Программа, использованная для создания устройства, работает с тем расчётом, что наиболее эффективное солнцезащитное средство пропустит наименьшее количество УФ-лучей, а, следовательно, робот определит его как «самое тенистое» место.

В программе запустили устройство регистрации данных. Для этого нажали кнопку Switch to NXT Data  Logging (переключаемся на программу NXT Data Logging), расположенную в верхнем левом углу. Загрузили файл UV Data.log, чтобы на основе полученных данных нарисовать график (Приложение II).

Исследовательская часть

4.1. Подготовка к проведению лабораторной работы:   взяли 3  различных крема от загара; в таблицу 2 записали значения SPF, названия торговых марок, примечания и цену за один тюбик; подготовили карточки к проведению испытания; покрыли карточки полиэтиленовой плёнкой; нанесли на карточки кремы от загара. [8]

  4.2. Выбор метода сбора данных

Мы выбрали метод, при котором  блок NXT должен быть подключён к компьютеру во время сбора данных. Данный метод используют в том случае, если имеется переносной компьютер либо если компьютер стоит возле большого открытого окна, в которое ярко светит солнце. В настоящее время года - зима, поэтому снимать показания с УФ- лучами крайне тяжело,  вместо солнечных лучей мы применили кварцевый прибор «Облучатель 12 МО».

 4.3 Методика измерения

1. Подготовили блок NXT к сбору данных.

2. Запустили программу NXT 2.0 Data Logging.

3. Выбрали программу Start New Experiment (начать новый эксперимент) и после этого нажали кнопку GO (начать).

4. Настроили программу на проведение эксперимента.

5. Использовали тень, падающую от датчика UVB, чтобы правильно настроить его положение, при этом прямо на кварц (солнце) смотреть не надо.

6. Потренировались правильно держать один из кругов с образцом крема над щупом датчика UVB, при этом сторона, покрытая солнцезащитным кремом, должна быть направлена наружу, противоположно от датчика. Крем ни в коем случае не должен касаться датчика UVB.

7. Подготовившись к сбору данных, нажали кнопку Download and Run (pагрузить и запустить). Начав сбор данных, включили секундомер.

8. Через каждые 15 секунд помещали над щупом датчика UVB новый образец крема. Начали с образца с надписью «контрольное значение», на котором крема нет. Сбор данных автоматически прекратится через 90 секунд, когда были подставлены все 3 образца.

9. Проанализировали сбор данных[5]

 

 

Данные наблюдений

Таблица 2

Период взятия замеров (сек.)	Коэфф. SPF, ука­занный на этикетке	UVB (мВт/м2)	Торговая марка	Примечания на этикетке (напр., водостойкий)	Цена за 1 тюбик (руб)
0 – 15	0 (контрольное значение)	742, 3	-	-	-
15 – 30	10	36, 2	«Чистая линия»	Водостойкий	150
30 – 45	30	19, 1	«Фаберлик»	Не содержит масла	250
45 – 60	50	18, 5	«Мэри Кей»	Темный загар	300

 Примеры наблюдений зафиксировали в таблицу

4.5. Обработка данных

Сделали скриншот   графика значений SPF как функции интенсивности УФ-излучения спектра B (в мВт/м²) (Приложение III). Изучили полученный график и описали его форму в зависимости от того, как менялась интенсивность УФ-излучения спектра B при различных коэффициентах SPF.

Выводы:

1. Интенсивность UVB-излучения резко падает в случае применения солнцезащитного крема с SPF равным 10. Кремы с более высоким SPF демонстрируют дальнейшее плавное снижение интенсивности UVB-излучения.

2. В случае применения солнцезащитного крема с SPF, превышающим 30, интенсивность UVB-излучения резко не падает.

3. Ни цена, ни другие факторы, кроме SPF, не влияют на интенсивность UVB-излучения.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: