Design and development of a UV spectrophotometer based on LED illumination

The thesis explores the design and construction of a UV spectrophotometer prototype for SPF evaluation, targeting sunscreen products. This study, driven by industry demands, seeks to develop a cost-effective device that can perform SPF assessments with accuracy comparable to commercial spectrophotometers but suitable for broader, non-laboratory use. Initial sections provide a foundational understanding of SPF, detailing both in vivo and in vitro evaluation methods and relevant regulatory standards. A comprehensive market analysis follows, highlighting competitor devices and patents, which helped shape the prototype’s unique design. Key design choices include using UV LEDs to ensure a focused wavelength range and a custom sample-holder to maintain consistency in testing conditions. Prototype construction, testing, and calibration against a Jasco spectrophotometer are discussed in detail. The testing phase involved a series of performance checks using sunscreen samples, with findings suggesting the prototype’s potential for reliable SPF assessments. The thesis concludes with an evaluation of the prototype's accuracy, reliability, and areas for future improvement, particularly in refining measurement precision and sample-handling mechanisms. This work represents a significant step toward accessible SPF evaluation technology for both commercial and research applications.

La tesi esplora la progettazione e costruzione di un prototipo di spettrofotometro UV per la valutazione dell'SPF, con particolare attenzione ai prodotti solari. Questo studio, guidato dalle esigenze del settore, mira a sviluppare un dispositivo economico in grado di effettuare valutazioni dell'SPF con una precisione paragonabile a quella degli spettrofotometri commerciali, ma adatto a un utilizzo più ampio, al di fuori del laboratorio. Le sezioni iniziali forniscono una comprensione di base dell'SPF, descrivendo sia i metodi di valutazione in vivo che in vitro e gli standard normativi rilevanti. Segue un'analisi completa del mercato, evidenziando i dispositivi concorrenti e i brevetti che hanno contribuito a plasmare il design unico del prototipo. Le scelte di design chiave includono l'uso di LED UV per garantire un intervallo di lunghezze d'onda mirato e un supporto campione personalizzato per mantenere la coerenza nelle condizioni di test. La costruzione, i test e la calibrazione del prototipo rispetto a uno spettrofotometro Jasco sono discussi in dettaglio. La fase di test ha coinvolto una serie di verifiche prestazionali utilizzando campioni di crema solare, con risultati che suggeriscono il potenziale del prototipo per valutazioni affidabili dell'SPF. La tesi si conclude con una valutazione della precisione e dell'affidabilità del prototipo e con suggerimenti per futuri miglioramenti, in particolare nel perfezionamento della precisione di misurazione e dei meccanismi di manipolazione dei campioni. Questo lavoro rappresenta un passo significativo verso una tecnologia di valutazione dell'SPF accessibile per applicazioni commerciali e di ricerca.