(предупреждение, в тексте встречаются ошибки).
Пыль – это мельчайшие твердые (органические или неорганические) частицы, которые могут находиться в воздухе в течение длительного времени во взвешенном состоянии. Взвешенные в воздухе твердые частицы представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твёрдые частицы, а дисперсной средой — воздух. Дисперсную систему взвешенных твёрдых частиц в воздухе, т.e. пыль, называют аэрозолью.
В настоящее время не существует современных способов защиты органов дыхания, то, что было создано ранее уже морально устарело и не всегда отвечает современным требованиям, отличаясь лишь дизайном, к ним относится:
— ватно-марлевая повязка;
— респираторы для защиты от пыли;
— фильтрующие противогазы.
Почему не создают ни чего современного для этих целей? – что-то более компактное, удобное, практичное и эфективное.
Из личного опыта, на днях работал в мастерской с фанерой и надышался данной пылью, что просто страсть, одевать маску не стал, так как под ней лицо становится влажным уже в первые минуты работы, а работать 6-8 часов это уже пытка, особенно если брился в этом день раздражение будет Мама не горюй.
Как известно пыль твердых пород древесины опасна тем, что вызывает рак, да еще Отец говорил, что те, кто на заводе работали в макетном цеху с древесиной уже давно покойники, что не может не настораживать.
Так вот, из того что существует ни чего не подходит, нужно что-то локальное, что будет фильтровать воздух поступаемый в нос и при этом не должно закрывать пол лица создавая дискомфорт и неудобство при работе.
Вот такое решение пришло в голову, благо в это время с ребятами в одном из центров дополнительного образования г. Воронежа (параллельно основной работе) мы разрабатывали устройство под рабочим названием «ZiNa», о ней я расскажу чуть позже.
Упростив его, убрав все лишнее и применив для фильтрации специальные быстросменные кассеты с химическими волокнами, обладающими высокой способностью задерживать пыль была разработана следующая модель.
Пояснения по работе думаю, будут лишними, меня интересует Ваше мнение по данному устройству!
А теперь об аппарате «ZiNa».
Концепция будущего устройства «ZiNa» – защита органов дыхания от инфекционного проникновения («ZiNa» – Защитная Индивидуальная НОСадка)
И так, с чего все началось?! – не однократно сталкиваясь с такой проблемой, что в настоящее время современный человек абсолютно беззащитен от различных инфекционных заболеваний переносящих воздушно капельным путем, если например, едешь в автобусе и кто-то рядом болеет и кашляет, то вероятность заражения увеличивается с каждой минутой пребывания в данной инфекционно опасной обстановке (какая бы сильная иммунная система не была, она не в силах противостоять тому инфекционному напору, который нас в данный момент окружает).
Что же делать, как противостоять этому?
Начал перебирать варианты защиты, какие эффективные и доступные средства защиты сейчас существуют? В большинстве случаев пытаются применять медицинские маски, которые абсолютно бесполезны при нахождении рядом с больным человеком, создавая при этом так сказать эффект ложной защищенности, при этом только усугубляя данную ситуацию.
И наверно всё (из известных распространенных защитных устройств), более менее эффективна в данной ситуации маска с фильтрующими патронами, которые применяют, например, при окраски автомобилей, но они довольно громоздкие, не практичные и выглядят не эстетично – отпугивающие.
Еще остаются все возможные лекарственные препараты (предупреждалки), которые направлены в основном на активацию организма, заблаговременно предупреждая его о возможном заражении, заранее ускоряя ответную реакцию, при этом вероятность заболевания остается, но период выздоравливания проходит быстрей, без опасных осложнений. Правда, эффективность данных препаратов не всегда оправдана возможностью своевременного применения.
Hi, ZiNa…
Проанализировав, все возможные варианты, я начал думать и размышлять о возможности защиты. Как и с помощью чего можно обезопасить человека от легко распространяемых инфекций? Как защитить органы дыхания, обеспечив фильтрацию или обеззараживание вдыхаемого воздуха? В итоге пришел к тому, что нужно сделать так, сказать фильтрующую насадку, которая будет обеззараживать воздух поступаемый при вдыхании.
Далее были нарисованы наброски будущего аппарата, после чего в программе AutoCAD была отрисована двухмерная модель будущего аппарата с размещением готовых модулей. Далее была произведена примерка получившего эскиза, его корректировка и подготовка чертежа к созданию трехмерной модели.
Будущая конструкция будет состоять из двух блоков, которые легко собираются перед использованием в единый аппарат.
И так, первый блок, это блок, состоящий из облучателя и элемента питания, а вторая часть это силиконовый блок с системой каналов и клапанов в котором происходит основной процесс – бактериальная дезинфекция вдыхаемого воздуха.
Принцип работы:
Аппарат состоит из двух отдельных блоков:
— силиконовый блок насадки, является каркасообразующей частью с системой разделения потоков (вдыхаемых и выдыхаемых по средством клапанов и раздельных каналов) и зоны бактерицидной дезинфекции;
— блок бактерицидного облучателя состоящего из разъема под элемент питания, элемент бактерицидного облучения и сам элемент питания, в данном случае CR2032, который вставляется непосредственно перед активацией аппарата.
Ход работы:
Аппарат активируется посредством подключения к нему элемента питания CR2032, после чего он начинает функционировать, облучая и обеззараживая воздух, проходящий через камеру бактериальной дезинфекции посредством поступательных дыхательных колебаний, предварительно обеззараживаясь перед поступлением в организм.
Вдыхаемый и выдыхаемый воздух движется по разным каналам, что исключает образование конденсата в камере дезинфекции (выдыхаемый воздух проходит через короткий канал, тем самым ускоряя естественный процесс).
Стоит отметить, что заряда элемента питания CR2032 хватает в среднем до 10 часов непрерывной работы, этого вполне достаточно чтобы пользоваться данным аппаратом продолжительное время, не обременяя себя постоянной заботой о смене элементов питания.
Научное обоснование:
Ультрафиолетовое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 до 400 нм оптического спектра электромагнитных колебаний. По наиболее характерным реакциям, возникающим при взаимодействии ультрафиолетового излучения с биологическими приемниками, этот диапазон условно разбит на три поддиапазона: УФ-А (315 — 400 нм), УФ-В (280 — 315 нм), УФ-С (100 — 280 нм).
Ультрафиолетовое излучение относят к типу слабоионизирующих излучений, при этом ощутимо образование озона в безопасных очень малых концентрациях.
3О2 + UV = 2О3 (озон)
Малые концентрации озона в воздухе создают ощущение свежести, вдыхание воздуха с концентрацией озона 0,002-0,02 мг/л (в больших концентрациях озон ядовит и вызывает раздражение дыхательных путей, кашель, рвоту, головокружение, усталость).
В ультрафиолетовых бактерицидных излучателях, которые применяют для обеззараживания воздуха в лечебных учреждениях (согласно руководства санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации) считается, что бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение с диапазоном длин волн 205 — 315 нм, которое проявляется в деструктивно-модифицирующих фотохимических повреждениях ДНК клеточного ядра микроорганизма, что приводит к гибели микробной клетки в первом или последующем поколении.
Реакция живой микробной клетки на ультрафиолетовое излучение не одинакова для различных длин волн. Зависимость бактерицидной эффективности от длины волны излучения иногда называют спектром действия.
Установлено, что ход кривой относительной спектральной бактерицидной эффективности для различных видов микроорганизмов практически одинаков.
Более чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки). Менее чувствительны грибы и простейшие микроорганизмы. Наибольшей устойчивостью обладают споровые формы бактерий.
Учитывая тот факт, что наш аппарат локального применения, обеспечивающий непосредственный контакт с кожей человека, а также в связи с тем, что облучаемый объем сравнительно ничтожен, для решения наших целей достаточно будет существенное уменьшение ультрафиолетового облучения до минимально возможного, применяя «мягкий» ультрафиолет поддиапазона: УФ-А.
Таким образом для испытаний принят излучатель из подгруппы ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм), энергии на фотон, 3,10–3,94 эВ.
В заключении стоит сказать, что предлагаемый аппарат защиты органов дыхания от инфекционного проникновения под названием «ZiNa» сейчас смотрится необычно, где то смешно и не серьезно, но возможно в будущем данная футуристическая концепция будет также обыденной и распространенной как, например сотовый телефон.
Комментарии (56)
IronHead
09.01.2018 00:11В ультрафиолетовых бактерицидных излучателях, которые применяют для обеззараживания воздуха в лечебных учреждениях (согласно руководства санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации) считается, что бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение с диапазоном длин волн 205 — 315 нм
при этом согласно той же википедииПри длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.
иными словами — 315 нм это уже та грань, за которой особого эффекта ждать не приходиться. А вы предлагаете взять светодиод со спектромУФ-А (315 — 400 нм),
то есть это будет примерно такой спектр
и им облучать вдыхаемый воздух.
Или у вас есть источник дешевых УФ светодиодов с серединой излучаемого спектра в области 265 нм?
courser
09.01.2018 00:18Даже если бы такие светодиоды были, то мощность просто смешная.
IronHead
09.01.2018 00:24Это уже не влезло в мой первый комментарий, да и жалко так грубо обескрыливать мечты автора
courser
09.01.2018 00:43Автор молодец, что с детьми тех. творчеством занимается, но надо же хоть слегка в теме разобраться, чтобы так не лажать и не пудрить им мозги.
ап. кстати это болезнь многих «стартапов»
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 08:39В чем лажа?
courser
09.01.2018 13:14В вашем нежелании реально разобраться в теории или хотя бы оценить необходимые параметры по описанию существующих средств УФ дезинфекции.
ru1z
09.01.2018 00:25Некто Бреннер утверждает, что 207 нм работает.
Goron_Dekar
09.01.2018 10:54Работает, но поглащается не только бактериями, а всем подряд, аммиаком, кислородом и пр.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 08:16Вы продублировали мой текст, такие светодиоды есть, на сколько дешёвые не знаю, сейчас не об этом речь идёт, пока применяется то что есть в наличии, речь идёт об концепции
IronHead
09.01.2018 08:49+1Хотите, я подкину вам еще пару идей концепций, которые следует проработать. Это все 100% варианты.
- Ракета на топливе из кокосовых орехов (вы знаете сколько орехов пропадает в жарких странах?) Ну и что, что не взлетит и будет сильно дорого, зато какая концепция,
можно лить в уши детям эту байку и они будут творить - Персональный телепорт из пластиковой бутылки и батарейки от полароида (школота не поймет)
- Генератор свободной энергии (посмотрите ролики на ютуб, правительства всех стран скрывают эту технологию от простых людишек, чтобы держать на нефтяной игле)
(сарказм, если что)- Ракета на топливе из кокосовых орехов (вы знаете сколько орехов пропадает в жарких странах?) Ну и что, что не взлетит и будет сильно дорого, зато какая концепция,
courser
09.01.2018 00:16Добавлю ещё, что настоящая УФ дезинфекция потока в реальном времени приведёт к выработке опасных концентраций озона.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 08:35Про озон я тоже писал, не путайте с кварцевой лампой, ультрафиолетовые светодиоды его практически не образуют
olartamonov
09.01.2018 09:27Вам осталось лишь задуматься над вопросом, почему они его не образуют и как это будет связано с работой вашего чудо-устройства.
stalinets
09.01.2018 00:53А давайте сразу по-хардкору, рентгеновской трубкой! Или источником от гамма-дефектоскопа, чтобы МЭД была несколько тысяч рентген в час.
Jamato
09.01.2018 01:14Мне в голову на эту тему почему-то пришло нечто, что больше всего напоминает кальян на спирту.
agat000
09.01.2018 03:20Собственно у вас получилась электронная сигарета. В основе жидкости пропиленгликоль и глицерин — трехатомные спирты, слабые дизенфицирующие вещества. ПГ используют в животноводстве для обеззараживания помещений с цыплятами всякими.
Парильщики как правило не имеют проблем с заражением ОРВИ. А вот с гриппом — как повезет, по себе знаю.
Nemridis
09.01.2018 02:07«Дискотечная» УФ лампа изображенная на фото чуть менее чем полностью бесполезна в борьбе с патогенными микроорганизмами.
В медицине применяются специальные лампы с другим спектром, как уже отметили товарищи выше. И они (лампы) имеют ресурс, который заканчивается. Такие лампы подлежат замене через N часов работы. На ламинарных боксах и качественных рециркуляторах стоят счетчики времени работы, сигнализирующие о необходимости замены лампы.
Излучение таких ламп по своим свойствам похуже многих микробов. Посмотрев секунд 20 на красивую фиолетовую плазму в трубке- сутки хочется вырвать себе глаза. Не закрыть, не открыть, на свет на посмотреть. Хуже сварки даже. Я сам попался когда-то по глупости.
Что касается «прищепки» на нос для защиты от пыли- это тупик. Ну даже добьетесь вы устойчивой фильтрации. Какую кубатуру воздуха сможет отфильтровать устройство такого размера, прежде чем забьется фильтр? Каждые 200 вдохов картриджи менять?
Купите лучше хорошую, качественную маску. Или соорудите на рабочем месте мощную вытяжку для пылеудаления. А прищепка с батарейкой это эффект плацебо.
agat000
09.01.2018 03:26Надеюсь участие детей обошлось конструкторской работой? Экспериментов и испытаний на них не проводили?
А насчет неэффективности выпускаемых СИЗ — вы погорячились. Именно неизменность — показатель эффективности. Д`Артаньянством отдает, все специалисты по ОТ и ТБ мира дураки, а вы умный.KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 08:28Если бы все так считали, мы бы до сих пор жили в пещерах, прикрываясь шкурами животных, я за конструктивное общение, давайте эмоции оставим для других статей
DrSavinkov
11.01.2018 00:35+1Хорошо, без эмоций. Статья, как и задумка, слабо проработаны. Не учтен ключевой фактор, такой как количество УФ-излучения на единицу объёма пропускаемого воздуха. Соответственно, эффект разработки — ноль.
Заметка: уважаемый автор неспособен воспринимать критику, если в ней есть эмоциональная компонента. Вывод сделан на основании ответов ув. автора на прочие комментарии.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 09:18Не удивительно, что у нас ни чего не производят, а каждый год ждем, когда выйдет новый айфон, скупаем спинеры и жалуемся что у нас не так, как за бугром. А если кто то пытается вызвать здоровую дискуссию и конструктивный разговор, то сразу все буйно умные становятся, хотя дальше высказывания типа лажа и прочего наши познания увы заканчиваются.
Давайте будем писать только по существу, не тратя ни свое и ни мое время, есть несколько интересных комментариев, на них я отвечу вечером, сейчас просто времени нет.MahMahoritos
09.01.2018 09:44Из соседнего комментария:
Эмоции, эмоции, одни эмоции
Отлично иллюстрирует ВСЕ написанные на данный момент (2018.01.09 06:42 UTC) тобой комментарии — только огрызаешься и даже не пытаешься отвечать на вполне здравые замечания и рекомендации.
Давайте будем писать только по существу, не тратя ни свое и ни мое время
Давайте, только вот лично ты уже написал 6 (100%) комментариев, не содержащих ничего по существу вопроса
roboter
09.01.2018 09:36-1на днях работал в мастерской с фанерой и надышался данной пылью
облучая и обеззараживая воздух
как то странно перепрыгнули с пыли на обеззараживание воздуха.
Вообще хорошо что занимаетесь с детьми, даже если проект окажется провальным, детям окажутся в дальнейшем полезны и навыки проектирования и логика мышления.
Так же претензия к использованию AutoCAD, он больше 2D, лучше проектировать сразу в 3D, SolidWorks, FreeCAD (опен сорс, бесплатен).
geher
09.01.2018 09:37Почему-то мне кажется, что с такой конструкцией человек будет частенько переходить с дыхания через нос на дыхание через рот (я уж точно перейду, причем полностью). И тогда любая, даже самая эффективная, дезинфекция в этом аппарате будет бесполезна.
Что же до различных средств защиты, то у них разное назначение. Отсюда и габариты, а не от морального устаревания.
Обычный противогаз защищает не только органы дыхания, но и всю голову.
Противогаз-маска дополнительно к органам дыхания защищает все лицо.
Респиратор защищает и нос, и рот.
Изолирующий противогаз позволяет дышать в среде, совершенно не приспособленной к дыханию (например, вода со всякой химической дрянью, угарный газ, который проходит почти через любые фильтры, горячий воздух, который и чистым вдыхать опасно, если не хочется обжечь легкие).
А если хочется по минимуму, то везде рекламируют фильтры, которые прямо внутри носа закрепляются.
В сильно запыленном помещении же я предпочел бы респиратор-маску, у которого все лицо закрыто прозрачным щитком, а к коже она касается только вокруг лица (пробовал, удобная штука). А все потому, что не люблю, когда пыль лезет в глаза и оседает на лице.
hdfan2
09.01.2018 10:12Немного не по теме. Вы случайно не тот Манаенков, который Starus изобрёл?
Очень любопытная авторская орфография и пунктуация. Особенно «Мама» и «Отец».KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 15:14Да, было дело)
BigBeaver
09.01.2018 10:26Так вот, из того что существует ни чего не подходит, нужно что то локальное, что будет фильтровать воздух поступаемый в нос и при этом не должно закрывать пол лица создавая дискомфорт и неудобство при работе.
Sorry to break it to you, но уже несколько лет, как есть. Лично знаю людей, кто пользовался — фильтрует вплоть до копоти от керосина. Но надо понимать, что при таких габаритах деградация фильтра будет, мягко говоря, быстрой при любых условиях.
tzlom
09.01.2018 11:46абсолютно беззащитен от различных инфекционных заболеваний переносящих воздушно капельным путем
Прививки решают проблему
Для работы с древисиной — полумаски, тот же 3М делает неплохие, и фильтры долго живут.
По поводу самодельного рециркулятора — имеет право на жизнь, но его нужно затемнить, длительная экспозиция ультрафиолетом не самое желательное явление, у кабинетов где производят кварцевание даже ставят лампу-индикатор процесса, чтобы лишний раз не заглядывали. Да и ПВХ тоже УФ не любит.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 12:51Сейчас обед, отвечу на несколько комментариев.
По поводу, того что фильтр очень быстро забьется, конструкция его должна быть такая чтобы он не аккумулировал пыль, а отсекал ее проникновение, тут нужно менять сам принцип работы, как вариант можно применить принцип работы циклонов.
Далее, по поводу того чтобы бактерий фильтровать, ну не знаю, боюсь данная микро фильтрация сильно сократит скорость всасывания воздуха при этом, будет так сказать трудно дышать, будет сбиваться дыхание и прочее, облучение тут имеет преимущество, хотя в вашем случае не нужно будет думать об элементах питания.
По поводу того, нужно обязательно закрывать и рот, соглашусь, это не удобно при выполнении работы, постоянно задеваешь, кожа под маской чешется и прочее, если аппарат не будет создавать излишних усилий при вдыхании, автоматически пропадет необходимость открывать рот, для компенсации нехватка воздуха.
Огромное спасибо за фото про внутриносовой фильтр (ранее такой не видел), ну и за фото с колокольчиками тоже спасибо, кстати, данный фильтр если бы я предложил это была бы ересь, а если его делает 3М, то гуд, ну сейчас не об этом.
По поводу компактного фильтра, у него много недочетов, во-первых он одноразовый, во-вторых он не способен справляться с конденсатом, который образуется при дыхании (работая в прохладном помещении), моментально залепит всю фильтрующую поверхность и придется дышать ртом, и из-за того что он глубоко располагается, вся при носовая слизистая будет поражена, а так, то что нужно.
Несколько комментариев у меня весят неактивные (видимы только мне), но из-за низкого моего рейтинга я их уже не могу одобрить, так что без обид.
courser
09.01.2018 13:36Советую съезжать с темы с детьми что это прототип и макет устройства будущего и тп, чтобы потом не было стыдно.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 14:22Стыдно должно быть такое советовать, время покажет кто был прав, возможно я не прав, сейчас рано об этом говорить, в любом случае ни что нас не учит так как поражение, я об этом не переживают, опыт сам не приходит его нарабатывают.
Oberon812
10.01.2018 07:36+1Время учит только тех, кто учится сам. Вы вот, к примеру, могли бы подучить пунктуацию, а то кровью плакать приходится при чтении.
u010602
09.01.2018 18:24+1Идея хорошая, но не новая, и дальше концепта пойти не может. Это футуристическая мечта. В сайфай сериалах и фильмах — такого полно. По сути задача этого проекта — произвести устройство для такого фильма, оно будет там где надо, оно будет светить синим цветом, оно будет выглядеть как работающее. Будет оно работать? Нет не будет. Почему? Если коротко — потому что нет математического обоснования его эффективности. Это как магнитный организатор топлива, нанопротект для работы двигателя без масла и тому подобная гомеопатия. Отсюда скепсис. Так что ваша статья — это эмоции, вернее полет фантазии, тут нет науки и нет инженерии, есть мечта, есть вера. Так что и ответы вам соответствующие. А то выходит вы не хотите сами делать расчеты, а просите это делать комментаторов.
Вы сказали «будет работать», вам ответили «нет не будет». Все симметрично, ваши возмущения не имеют под собой оснований.
Я лично расчетов не делал, но у меня есть такой принцип «если нет побочных действий то нет и эффекта». И люди и бактерии одинаково реагируют на УФ излучение. Если ваш девайс полностью безопасен для человека — то он полностью безопасен и для вирусов. Если убивает вирусы — то опасен для человека. Все просто. У любой магии есть цена, если нашли что-то бесплатное — значит с вероятностью в 99.99999% вы ошиблись, нужно проводить расчеты и убедиться что не ошиблись. Если же бросаться на все бесплатное — то можно бесконечно долго обманывать себя и других, в итоге сесть в тюрьму или лечь в канавку в лесу, огорчив инвесторов.
Вторая проблема — источники питания, сейчас все уперлось в источники питания. Чем меньше устройство — тем хуже у него с питанием, мощных акб нет к сожалению.
Третья проблема — сопли, вы не учли выделения из носа. Они есть всегда, особенно на холоде. А еще сопли бывают разные, и это не вода. А еще люди чихают и кашляют. Я это все проверил на носовых затычках что вам уже показывали. От аллергии они бесполезны, на них натекают сопли и они перестают пропускать воздух. А при чихе улетают под стол и выглядят мерзко.
Кроме того природа сталкивается с вирусами в воздухе намного дольше — чем вы. Она уже придумала практически все — что можно придумать. Наша носоглотка это по сути камера для защиты легких, там и увлажнение и обеззараживание и фильтрация. Волосы в носу например здорово задерживают пыль, а липкие сопли на огромной площади слизистой — улавливают мельчайшие частицы. Все это само очищается. Вы не сможете сделать это функционал более эффективно, а значит ваше устройство однозначно будет больше, чем носоглотка человека. Исходите из этого. Вполне возможно что можно сделать систему фильтрации по вашему методу — но это скорее будет рюкзак за спиной, чем колокольчик в носу.
Далее замечания относительно самой статьи. Стиль изложения не располагает. Структуры фактически нет, просто поток сознания. Сами части статьи не согласованы между собой. Вначале введение про фильтрацию от пыли и органических соединений. Потом резкий переход на концепт внутриносового фильтра. Потом реализация квартирного фильтра. Какая связь между ними? Возможно хронологически у вас так шел процесс, но в статье нужно выдержать структуру.
1) постановка проблемы
2) описание возможных решений
3) выбор решения с обоснованием (почему вы взялись именно за обеззараживание)
4) проведение расчетов решения (какая мощность излучения нужна, какой поток воздуха, какая его скорость, экспозиция, спектр и тд)
5) описание методов контроля (как вы определяете что ваш фильтр работает?)
6) создание концептуального стенда (это ваш квартирный уф дуйчик) с проверкой ваших расчетов при помощи измерительных средств из пункта 5
7) постановка задачи по миниатюризации
8) повторение расчетов
9) ПОПЫТКА подбора элементной базы под расчет
10) И ТОЛЬКО ПОТОМ дизайн, работа с принтером и бумагой и прототипированием
Отдельный вопрос про моральную сторону вопроса, а именно привлечение детей к изобретательскому процессу. Лично я считаю это аморальным. Т.к. ваш проект может окончиться неудачей, а молодой изобретатель не сможет пережить неудачу, скорее всего вы отобьете желание что-либо делать у детей, они будут думать что все кругом туфта. С детьми нужно изобретать то — что уже изобретено, но дети о нем еще не в курсе. Чтоб они прочувствовали успех и процесс достижения успеха, попутно принимали разные самостоятельные инженерные решения. Но это лично мое мнение. Детей не должно быть в шоу бизе, в стартапах, в шахтах и тд. Детский труд и детские травмы(психологические и физические) это аморально.
IronHead
09.01.2018 19:58Зато дети (детские кружки и лаборатории) очень хорошо привлекают инвесторов, готовых давать деньги даже на фильтры петрика и прочую гомеопатию. А где инвесторы — там и стартаперы…
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 22:13-1Спасибо за комментарий.
По поводу будет работать или нет, без лабораторных испытаний тут ни кто точно не скажет, чисто теоретически, работать будет, это не эмоции, это описано в статье, с ссылкой на норматив и информация по светодиодам способным давать данное излучение.
Далее, вирусы и бактерии прибор будет убивать в специальной камере (об этом я писал, само излучение на кожу попадать не будет), так что оно будет для человека безвредно.
По источнику питания я тоже писал, если учесть, сколько потребляет светодиод и предложенный элемент питания, то его хватит до 10 часов работы (расчет, а не предположение).
Про выделения из носа я тоже писал, так сказать конденсат будет отводиться по отдельным коротким каналам (они по бокам, показаны стрелочками наружу), исключая попадание его в камеру дезинфекции.
Далее Вы себе противоречите, тем, что ни чего придумывать не нужно наш нос и так превосходно выполняет свои функции, при этом косвенно исключая все созданные маски для защиты, как от пыли так и от вирусов, не соглашусь, нет пределу совершенству, Вы сами себя ограничиваете, свои возможности.
Потом, по поводу структуры, полностью с Вами соглашусь, ее просто нет, так как в таких спартанских условиях она писалась, что хорошо что и так получилось (приношу извинения всем читающим, за некую кадамбурность), в принципе функцию она свою выполнила, кто хотел тот понял, получил обратную связь как из личных сообщений, так и читая данные комментарии, жаль что карма с рейтингом упала, но не беда, больше здесь публиковаться не планировал.
Ну а последнее меня просто шокировало, «Отдельный вопрос про моральную сторону вопроса, а именно привлечение детей к изобретательскому процессу» — очень странное суждение, исходя из этого и в школу ходить, не стоит, чтобы не переживали неудачу с которой постоянно будут сталкиваться при обучении, намного этичней подсадить ребенка на компьютерные игры, телевизор и прочее.
В свое время я сам ходил в дом пионеров, где используя «детский труд» мы делали корабли (пилили, строгали, работали с эпоксидной смолой, паяли, красили – все от начала до конца), и кровь и занозы и ушибы были, а куда без них мы ведь делали реальные вещи, а не фантики перекладывали и меня там многому научили (за что своему преподавателю я очень благодарен, да кто-то уходил, считая что это тяжело и не интересно), как минимум, как работать руками и ни у кого даже мысли в голове не было как у Вас.
А сейчас что? Дети ничего не умеют и не стремятся, да что дети и многие взрослые, нам везде говорят что ни нужно, ни чего уметь, сломалось, купи новый – общество потребителей, что тут говорить, а те дети, что ко мне ходят, могут уже самостоятельно пройти весь этап создания, от мысли, идеи, через наброски, чертежи, до готового макета, проделывают работу, которую не каждый взрослый сможет сделать.
Занятия не обязательные по выходным, но родители ребят возят со всего города (хотя могли бы отдыхать), что не может подтверждать правильность проводимой работы.
Аморально это когда дети сидят в подъезде и пьют пиво, а Вы мимо проходя делаете вид что этого не видите, при этом ни как, не пытаясь изменить данную ситуацию.u010602
10.01.2018 02:34Тогда я попробую провести свои расчеты. На просторах интернета я нашел вот такой пример с длиной волны 250 нм (UVC)
Эффективность работы УФ-стерилизатора по уничтожению микроорганизмов измеряется в мкВт*с/см2 и называется летальной дозой. Для различных типов организмов летальные дозы могут весьма сильно отличаться. Например, большинство бактерий уничтожаются при летальной дозе 4000-20000 мкВт*с/см2. Одноклеточным водорослям требуется 20000-40000 мкВт*с/см2. Грибам — 45000-50000 мкВт*с/см2. Многие вирусы требуют не более 10000 мкВт*с/см2, но есть и такие, которым требуется летальная доза на порядок больше, например 440000 мкВт*с/см2 для вируса табачной мозаики. Также плохо дело обстоит со спорами бактерий, здесь значения дозировки также могут достигать 300000-3500000 мкВт*с/см2. Еще хуже дело с простейшими. Если, например, амебам достаточно дозы в 50000-100000 мкВт*с/см2, то для эффективного уничтожения бродяжек ихтиофтириуса требуется 400000 мкВт*с/см2, а для уничтожения бродяжек криптокариона — порядка 800000 мкВт*с/см2. Впрочем, на практике для расчетов обычно применяют усредненные и несколько заниженные значения: 12000 мкВт*с/см2 для бактерий и вирусов, 25000 мкВт*с/см2 для водорослей и 60000 мкВт*с/см2 для одноклеточных животных и грибов.
Дыхательный объем (ДО)-количество воздуха, поступающего в легкие за один спокойный вдох (500 мл)
Средний человек делает 16-20 вдохов в минуту.
Берем самый мощный UVC диод s8d25d, он потребляет 156 мВт и излучает 200 мкВт нужного нам света.
Считает скорость движения воздуха. 500 см3 за 3 с через две ноздри, это 83 см3/с. При диаметре ноздри в 2см, имеем площадь сечения 3.14 см2, а значит скорость движения потока 26 см/с.
Если разделить среднюю летальную дозу 12000 мкВт*с/см2 для бактерий и вирусов, на мощность излучения нашего диода 200 мкВт, получим 60 с/см2.
Это значит, нам нужна экспозиция в 60с на каждый 1 см2 обеззараживаемой поверхности, в нашем случае сечение ноздри 3.14, а значит время экспозиции 189 с.
Посчитаем сколько пройдет воздух за это время. 189с * 26 см/с = 4914 см = 49 м
Итого нам нужен шланг длинной в 49 метров! Вдоль которого стоят диоды и дают полную мощность.
Чисто теоретически допустим что для создания равномерного светового поля, диоды будем ставить каждые 4.9см, нам потребуется около 1000 диодов, при потреблении в 156 мВт на один, получим мощность установки 156 Вт. Такую мощность ни один элемент отдать не сможет, при напряжении 5В, это 31А.
Возможно я что-то напутал в расчетах, это вполне возможно, я вообще эту тему первый раз вижу. Проверим себя через другие источники.
Берем серийный фильтр. 22 м3/ч при 30 мДж/см2 при мощности лампы в 130 Вт.
Производительность дыхания: 0.5л * 0.001 м3/л * 20 с-1 * 3600 с\ч = 36 м3\ч
Экстраполируем мощность лампы: 130вт * 36 м3/ч \ 22 м3/ч = 213 Вт для ртутной лампы
Наши расчеты дали 156 Вт для диодов. Ну плюс минус угадали. Может ошиблись в пару раз, но не не на порядок. 100вт или 200вт — особо роли не играет, батареек все еще не хватит.
Идем дальше — продуть 50 метров шланга та еще задача. Считаем в интернете. Но для начала переделаем воздуховод в более широкий, не 2см как ноздря, а 12см, как большой комп вентилятор. Не уверен, но думаю что количество диодов не изменится, а длинна сократится в 6 раз, до 8.2м. Результат расчетов — 0.145 Па/м, это 1.2 Па потери давления. Смотри график производительности типичного 120мм вентилятора, да он нам подходит, при давлении 0.2 mmH2O он обеспечивает поток более 50CFM, а нам нужно 22. Значит сможем снизить обороты и шум. Потребление типичного вентилятора около 0.15А при напряжении 12В, это еще 2вт.
Итого что мы имеем? Установку мощностью в 100-200вт, с вентилятором, 100 диодов, с воздуховодом диаметром 12см и длинной 8м. Ну пожалуй если быть настоящим инженером, а не мной, то можно подобрать оптимальные характеристики и упаковать все это в обычный рюкзак, включая литиевые аккумулятор, ДЦ-ДС преобразователь, электронику.
Но останется вопрос с озоном, не хочу его считать, но он точно будет и его будет дофига, выше ПДК.
По существу все, далее по тексту вашего комментария.
1) Конденсат это не сопли, сопли густые вязкие и клейкие. Они плевать хотели на ваши планы по их эвакуации через короткое сопло, они залепят ноздрю полностью, как паутина человека паука.
2) Я не говорю что человек лучше. Я говорю что он эффективнее любого возможного вашего решения. Вы можете сделать систему которая будет лучше фильтровать, но не можете сделать эффективнее чем у нас от природы. А значит габариты ВСЕГДА больше, чем у природы. Это константа на данном уровне науки. Если ваша идея меньше чем биологическая система — значит у вас ошибка в предположения, что-то упустили. И дело не в вашей идее, а в элементной базе. Просто наши инструменты очень крупные, на данный момент.
3) В школе и кружках не привлекают детей к авантюрам. Там дают то — что гарантированно приведет к успеху. В кружках дети делают и паяют то — что однозначно получится, если не накосячить. И делают по шаблону, одинаковое по всей стране. Просто для ребенка это ЕЩЕ не известно, он думаю что он изобретает, на самом деле он ПОВТОРЯЕТ путь, заранее подобранный успешный путь.
Вы же совсем другое делаете. Вы вовлекаете ребенка в эксперимент с неизвестным для вас исходом. Это по моему мнению аморально.
4) Под травмой я понимал необратимые изменения в психике или организме ребенка, а не мелкие неприятности. Заносы, синяки и временные переживания — это не травма, не верите — попробуйте засудить за этой кого-либо.
5) Дети с пивом это так-же аморально, не понимаю к чему это. Да ваше занятие лучше чем пиво бухать, но все еще нарушает мои моральные принципы.
6) Кружки и тд это хорошо, но это не значит что в них можно делать что угодно, есть границы. А то звучит как «ну и что, что мы сделали электрический стул для бездомных котов, зато паять научились!». Дети не должны тешить ваше эго, ни кто не говорит что вам должно быть интересно то, что они делают, вы там учитель, а не ученик. Это для детей все ново, интересно и есть прогресс, а для учителя это повторение того, что он и так знает причем досконально.
Потому я лично считаю что вы не наставник и не учитель в кружке. Вы руководитель конструкторского бюро, просто работают на вас дети, а спонсируют вас их родители. Это меня наталкивает на мысль что у вас есть нереализованные амбиции, возможно вам стоит пойти на работу в настоящее КБ, с настоящими инженерами задачами и расчетами. Ибо на данный момент вы скорее всего занимаетесь компенсацией за счет детей, что как-то не очень здОрово и здорОво.
А с детьми паяйте настоящий бытовой фильтр, озонатор, стерилизатор для аквариума. И купите себе измеритель концентрации озона в первую очередь, а то вас посадить могут за несоблюдение санитарных норм в дошкольных учреждениях. Найдет один ребенок с сухостью слизистой, надышится озоном, получит ожог, родители взбесятся и напишут на вас заяву, и все — привет ответ.
В общем с одной стороны успехов вам и в изобретательской деятельности, и в преподавательской. Просто а) не совмещайте эти две деятельности б) относитесь серьезнее ко всему. Меньше романтики — больше расчетов и техники безопасности.KidsAnimationDesk2 Автор
11.01.2018 17:20Спасибо за проделанную работу!
Довольно полезная информация, надо будет ее внимательно проанализировать, сейчас пока ни чего сказать не могу.
Что бросилось в глаза то что, например, в китайском аналоге маски с вентилятором, он явно меньше (диаметром где-то 5-6 см) при этом он проталкивает воздушный поток через фильтр. Конечно, можно сделать так, что мощности ядерного реактора не будет хватать на Ваши предлагаемые решения. Тема создавалась для обсуждения возможных вариантов решений данного вопроса.
По озону вопрос спорный, в одних источниках он вырабатывается, но в очень малых количествах (не критично), другие утверждают, что светодиоды его вообще не образуют из за конструктивной особенности.
Если человек болен (ему любая маска противопоказана, будет их по всему лицу размазывать), аппарат рассчитан для здорового человека и рассчитан на образование естественного конденсата, который образуется при дыхании.
По поводу габаритов не соглашусь, думаю можно сделать очень компактный (нужно пробовать, анализировать, размышлять, экспериментировать), Ваша проблема в том, что Вы не ищите путей решения данной задачи, а прикладываете все свои усилия, чтобы показать, что так сделать не возможно, тем самым ограничивая себя, загоняя в в свои же рамки.
Например, может, стоит использовать ультрафиолет ни как основной источник дезинфекции, а как катализатор, который будет усиливать действие другого компонента (как вариант — эфирные масла), или подумать об увеличении времени облучения, за счет все возможных ловушек и карманов, а может, стоит вообще отказаться от ультрафиолета, применяя для дезинфекции к примеру ультразвук. Возможных вариантов много, нужно анализируя выбрать более менее реальный и попробовать его развить. В любом случае нужно перебирать варианты.
Вы предлагаете классическое обучение в школе, дети и так учатся по данной системе 6 дней в неделю, да еще и единственный выходной тратить на Ваше предложение, будет обратный эффект, моментально потеряют всякий интерес и перестанут ходить.
Дети далеко не глупые и не надо пытаться их надурачить, пытаясь открыть колесо заново.
У нас все по серьезному (мини КБ), ребенок с детства учится быть ответственным, усидчивым, зная, что решение поставленные задач зависит только от него, от того будет результат или нет, тоже зависит только от него, при этом стоит учесть что этого ни кто еще не делал, что также подстегивает на раскрытие внутреннего потенциала, на поиск решений, возможность себя раскрыть в новом качестве.
Дети – прирожденные изобретатели. Им близок и понятен язык условности, на котором строятся все наши фантазии и ограничивать их от этого не стоит. За время проработки проекта, ребенок может побывать в роли автора — первооткрывателя, критика, конструктора, художника, главного инженера и руководителя. Знакомясь с такой деятельностью, они получают много новой необыкновенно интересной информации. Это прекрасный механизм для развития творческих способностей ребенка, а также возможность определить, к какому виду деятельности ребенок имеет больше склонности или способности.
Необходимо уже со школы знакомить детей с реальным производством, показывать на практике технологические процессы с привязкой к школьной программе, давать возможность в нем участвовать (при желании ребенка), чтобы ребята знали и представляли где можно реально применять те знания, что получают в школе и для чего они нужны сразу, закрепляя теорию с практикой. Только тогда будет покрыта нехватка в инженерных кадрах.
Тему про обучение продолжать не буду, так как она забивает основную тему статьи.u010602
11.01.2018 18:09+1Ни чего вентилятор в китайской маске не проталкивает. Я чулки на вентиляторы в ПК натягивал еще в школе. Если недостаточно натянуть, то поток будет нулевым. Проверенно на личном опыте. Можете и сами проверить. Более того расчет гидродинамического сопротивления вентиляционных установок это область с отличным уровнем проработки, куча методичек, куча инженеров и онлайн калькуляторов. Спорить не хочу — берите и считайте.
Достаточно мощное УФ излучение будет генерировать озон, это происходит в верхних слоях атмосферы. Кварцевые лампы генерируют озона больше, за счет катализатора — кварца. Потому избежать озона не выйдет.
Я не брал на себя роль «решателя» этой проблемы, и не хочу. Я критикую ваши идеи, это может быть вам не приятно, но менее правым я не перестаю быть от этого. Что касается решения этой проблемы — я не считаю что ее нужно решать вообще. Ходить с фильтром на лице сильно хуже, чем фильтровать воздух в помещении. Это все давно прописано в строительных и санитарных нормативах. Аналогично в производственных помещениях должны быть пылеуловители и вытяжки.
Дети какие угодно — только не эмоционально зрелые, именно потому их защищают от секса и алкоголя до достижения зрелости. Не половой — а личностной. От крупных провалов их так-же нужно защищать, а то они ломаются. Дети вообще все делают эмоциональнее и энергичнее чем взрослые, когда я был подростком мне и алкоголь больше нравился и секс и изобретать. Понимаете к чему я веду? То что правильно и то что получается\хочется\интересно — это разные категории.
В школах детей учат не по классической схеме их учат по схеме «в школе работа отличная, только дети мешают», т.е. ни кто их там особо не учит, им читают за зарплату то что сказали отчитать и все. Кружки зачастую это просто правильное образование за деньги.
Ни чего реального в вашей методологии нету. Инженеры так не работают. У вас подпольная лаборатория Кулибина, в КБ у каждого свой кусок и куча нормативных документов и постановка задачи сверху, и тонны расчетов, тонны чертежей и моделей. А у вас «херак-херак и в продакшин» а там посмотри заработало или нет. Эдакий эмпирический прогресс. Численные методы решения изобретательских задач. Представляю как ваши ученики обламаются в реальных КБ, где рутина рутина рутина. А может даже и универ не закончат, т.к. будут включать Дартаньяна и спорить с профессурой.KidsAnimationDesk2 Автор
11.01.2018 21:43Я сам инженер и мне рассказывать не надо как работают в проектной организации.
Один специалист, ни когда все не делает (он просто физически это не осилит, или затянет весь процесс на долгие месяцы).
Вот например как у нас (если в вкратце), один (главный инженер) принимает решения и делает грубые расчеты, далее предварительные решения передаются расчетчику, он создает математическую модель, рассчитывает и оформляет отчет, после проверки полученных результатов они либо корректируются, либо отдаются в работу чертежникам, просчитывается и осмечивается, после проверяется и корректируется, далее инженерный проект проходит гос. экспертизу, корректируется и после разрабатывается рабочая документация которая затем передается для дальнейшего строительства.
У нас с ребятами все попроще но суть в общем не меняется, ни чего плохого в этом не вижу, все прозрачно и открыто, родители могут присутствовать, наблюдая за процессом обучения, к тому же занятия бесплатны.
На эту тем спорить больше не хочу, уж простите.
fido25080205
09.01.2018 21:17Это крайне странная идея — микроорганизмы достаточно крупные объекты, зачем вообще пытаться их убить, когда можно отфильтровать? И, если фильтр не задерживает бактерии, то как он защищает от более мелких частиц?
Про работу в дерево- и проче-обравбатывающей промышленности… не использовать СИЗ оттого, что морда лица преет — гхм… Ну а промышленность выпускает немало средств защиты для производства, обекспечивающих должный комфорт — забор воздуха со спины, где он чище, чем в рабочей зоне, подача воздуха в маску под давлением, когда сопротивлените фильтра берет на себя компрессор, удобная полнолицевая маска. Кому надо — просто покупает…
dupidu
09.01.2018 21:17Автор посмотрите например Xiaomi Pear Fresh Air Mask вполне себе работоспособный вариант, в отличии от затычек в нос. Китайцы давно двигаются в этом направлении из-за сильной загрязненностью в городах, поэтому у них также есть и другие разработки в данной теме.
KidsAnimationDesk2 Автор
09.01.2018 22:29Посмотрел, смотрится очень стильно, по современному, но опять же контакт с кожей и конденсат внутри маски, который будет образовываться при дыхании.
u010602
10.01.2018 04:06Вы не правы, конденсат возможно избежать. Есть такие СИПАП-аппараты, используемые для лечения храпа и апноэ. Есть также системы искусственной вентиляции легких для лежачих. Есть водолазные костюмы и скафандры. Во всех есть методы и системы борьбы с конденсатом. Простейший вариант — подогрев поверхности. Более сложный вариант подогрев всей поверхности и охлаждение в одном месте, где и будет конденсироваться влага, там ее можно собирать и отводить. Возможно есть и другие решения. Можно встроить гидрогель например.
Но тут нужно задачу для начала поставить правильно. Если задача фильтровать вирусы и бактерии — то нужен НЕРА фильтр, а через него не подышишь. Если задача фильтровать пыль в рабочей зоне — то нужен дешевый фильтр и дешевое решение. Есть цельные маски на все лицо, они не контактируют с лицом, у них воздух с влагой выходит через клапан сразу, а фильтр можно повесить на пояс или на затылок. Остается добавить подогрев стекла и все.KidsAnimationDesk2 Автор
11.01.2018 21:16Основа задумки, фильтр должен быть сверх компактным и был многоразового использования, чтобы легко поместился например в кармане рубашки (защита от инфекций и от пыли).
А может концентрировать UV излучение в одну точку, небольшой площади, через которое будет проходить весь воздушный поток, что думаете?fido25080205
11.01.2018 21:33Думаю, что «одна точка» — будет убивать братьев наших меньших, однако сопротивление — примерно как при дыхании через соломинку, т.е. клиент или выдернет это из носа или задохнется :-)
Дарю идею — трубка выходит из-за уха и уходит в нос, сам аппарат на затылке, достаточно крупный, но не сильно заметен, фильтрует воздух и подает его в трубку. Крепится ремнями-резинками, как батпак налобника.KidsAnimationDesk2 Автор
11.01.2018 21:55Спасибо за подарок.
Честно говоря мы об этом думали, правда немного другое (крепление по принципу слухового аппарата с трубочкой), думаю это будет как то не совсем эстетично, будет ассоциация с оборудованием для инвалидов, я об этом подумаю (как запасной вариант), но он мне не очень нравится, хочется меньше.
u010602
12.01.2018 01:07Если взять мои расчеты выше, то там есть «летальная доза» для вирусов, она универсальная в мкВт*с/см2, это значит что уменьшая время экспозиции в секундах — нужно увеличивать мощность. Пропорционально. Т.е. мощность излучателя будет все в тех-же пределах — 100-200вт электрической мощности. Просто в одной точке. Диоды и ЛЛ это не смогут обеспечить, можно смотреть в сторону УФ лазеров и хитрой зеркальной камеры. Уменьшать сечение в см2 не стоит, если заузить ноздрю — то дышать будет очень не комфортно, а при резком выдохе аппарат улетит.
Если размер камеры сделать 1см длинной, то воздух будет пролетать ее за 1\30 долю секунды. Далее по формулам выходит нужно 1.2Вт УФ излучения. Такие лазеры есть, но они по размеру примерно как 3л банка. Чья-то научная статья на тему УФ лазера в стерилизации. Но у них размер пока что большой, а мощность в 1000 раз меньше необходимой.
Мечты про сверхкомпактность — я уже комментировал. Современная наука это не позволит сделать по определению. Ждите наностркутуры, наноматериалы, и сверхъемкие источники энергии.
И не забывайте про озон, в который раз говорю. От столь интенсивного потока в малом объеме — там наверное сплошной озон и будет идти. А еще будут гореть все частички пыли, и многие газы будут или распадаться или вступать в хим реакции. Вирусы умрут — но химический состав воздух будет ахтунг.
courser
Абсолютная ересь. Мощности cr2032 не хватит для дезинфекции вдыхаемого потока даже в фантастическом романе.
Курите литературу по УФ дезинфекции. Ключевые слова — экспозиция, спектр.
KidsAnimationDesk2 Автор
Абсолютная ересь что человек в космос полетел и что земля круглая, давайте без эмоций и по существу
courser
По существу уже всё написано — мощность ниже достаточной на три-четыре порядка, по скромным оценкам. Спектр — вообще не тот что нужен.