IT201700015297A1 - Dispositivo antistatico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo antistatico. Per dispositivo antistatico si intende un dispositivo in grado di scaricare cariche elettrostatiche da un corpo e/o impedirne l'accumulo sul corpo. Il dispositivo è stato studiato con particolare riferimento allo scarico di energia elettrostatica da una o più parti del corpo umano o animale, o da corpi inanimati, quali gli oggetti. Il dispositivo è anche adatto a scaricare e/o impedire l'accumulo di altre energie quali ad esempio: energia elettrica, energia magnetica, elettromagnetica, energia a basse frequenze.

Più in generale l'invenzione si rivolge allo scarico di energie indesiderate residue da esposizioni a fenomeni elettrici/magnetici o da tensioni o sovratensioni fisiche.

L'invenzione è nata pensando a molteplici campi di applicazione, dall’ambito di sicurezza del lavoro, a quello dell’utilità tecnica, a quello del benessere fisico.

Nell’ambito della sicurezza del lavoro possiamo immaginare il dispositivo ad uso di personale tecnico, dopo un’esposizione a campi elettromagnetici, che necessitano di scaricare il campo residuo.

Nell’ambito dell’utilità tecnica possiamo immaginare il dispositivo ad uso di oggetti elettronici e non che sono esposti ad un campo elettromagnetico importante e che necessitano di essere scaricati

Nell’ambito del benessere fisico, possiamo immaginare il dispositivo ad uso di persone e animali per scaricare tensioni o sovratensioni di origine fisica in diverse parti del corpo, con un effetto di immediato rilassamento.

La vita moderna ha portato l'uomo ad un quotidiano e continuo contato con l'elettricità e i suoi effetti. E' noto che il contatto con i fenomeni elettromagnetici carica il corpo di energia non ben tollerata, prima tra tutte l'energia elettrostatica, mentre altra energia può essere creata e accumulata dal corpo stesso generando tensioni e sovratensioni degli organi e tessuti.

Ben poca attenzione è stata tuttavia prestata sinora al miglioramento del benessere fisico attraverso lo scarico di questi accumuli di energia. Gli unici dispositivi attualmente disponibili in ambito di sicurezza sono i braccialetti antistatici, costituiti da un braccialetto contenente un’anima di conduttore elettrico, collegato ad un cavo elettrico che termina con una messa a terra.

Tali dispositivi tuttavia hanno una dubbia efficacia, inoltre sono applicabili solo al polso, che non è riconosciuto essere il punto migliore per lo scarico.

Un altro modo comunemente indicato per lo scarico dell’energia accumulata dal corpo è la messa a terra dei piedi. I piedi sono maggiormente adatti del polso allo scarico energetico. Tuttavia per utilizzare questo metodo, occorre che un soggetto poggi i piedi nudi su un pavimento, magari non di legno o di materiale sintetico, per scaricare l’energia elettrostatica.

Questi dispositivi o sistemi, otre a non rivelarsi particolarmente efficaci, non sono applicabili per scaricare parti particolarmente critiche del corpo. Infatti esistono organi più sensibili di altri alle tensioni nervose, quali ad esempio il cervello, sede di ogni attività cognitiva e soggetto più di altri organi ad eventi di stress, il cuore, sede si tensioni emozionali, lo stomaco sede della rabbia, quindi tutti siti adatti a raccogliere alcuni tipi di energia non graditi al benessere fisico.

Uno scopo generale della presente invenzione è quello di superare del tutto o in parte i problemi e limiti della tecnica nota.

Uno scopo preferito dell'invenzione è fornire un dispositivo antistatico più efficace di quelli noti.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo antistatico in grado di liberare un corpo oltre che da energia elettrostatica anche da altri tipi di energia indesiderata, quale ad esempio energia elettrica, energia magnetica o elettromagnetica residua da esposizioni a campi elettrici, magnetici o elettromagnetici e/o energia connessa a tensioni di organi o tessuti fisici del corpo umano o animale.

Un altro scopo preferito è fornire un dispositivo in grado di scaricare energia contemporaneamente da più punti del corpo.

Un altro scopo preferito è fornire un dispositivo applicabile allo scarico di energia da qualsiasi parte del corpo.

Un ulteriore scopo preferito è di fornire un dispositivo di facile ed economica realizzazione.

Un altro ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un dispositivo di lunga durata.

Secondo un suo primo aspetto generale la presente invenzione riguarda un dispositivo antistatico, caratterizzato dal fatto che comprende

- mezzi di interfaccia di contatto destinati ad entrare in contatto con almeno un corpo da cui si desidera scaricare cariche elettrostatiche, l'interfaccia comprendendo almeno un elemento di materiale elettricamente conduttore;

- mezzi di accumulo di cariche elettrostatiche in collegamento elettrico con i mezzi di interfaccia e destinati ad accumulare le cariche scaricate dal corpo;

- mezzi di limitazione unidirezionale del flusso di cariche poste tra i mezzi di interfaccia e i mezzi di accumulo destinati ad assicurare un flusso unidirezionale di cariche dai mezzi di interfaccia ai mezzi di accumulo.

Vantaggiosamente le cariche che sono prelevate dal corpo e sono trasferite ai mezzi di accumulo, non sono in grado di tornare indietro grazie all'unidirezionalità, dando così certezza sull'effetto finale.

Preferibilmente i mezzi di accumulo comprendono mezzi di contenimento, ad esempio una scatola, contenenti materiale in grado di assorbire cariche elettrostatiche, e/o un dispositivo elettrico e/o elettromagnetico in grado di assorbire cariche elettrostatiche. In tale maniera vantaggiosamente è possibile dimensionare il volume di materiale o il dispositivo ad assorbire tutte le cariche indesiderate di un corpo o di una sua parte.

Tra i materiali assorbenti preferiti ricordiamo quelli comprendenti: carbone, alluminio, sali e loro soluzioni, ad esempio NaCl.

Secondo alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione i mezzi di contenimento sono di materiale elettricamente isolante e preferibilmente a tenuta stagna, ad esempio secondo lo standard IP66 o superiore. Ciò vantaggiosamente assicura che il materiale interno si trovi nella condizione di poter assorbire le cariche del corpo, senza correre il rischio che sia già stato saturato da cariche provenienti dal contatto con il mondo esterno, come il terreno e/o l'umidità.

Preferibilmente il dispositivo comprende almeno un elemento conduttore immerso nel materiale assorbente ed elettricamente collegato all'interfaccia.

Ad esempio l'elemento conduttore immerso è di forma a spirale.

Tra le forme di attuazione più vantaggiose vi sono quelle in cui le spire si sviluppano in senso orario nel verso di penetrazione del materiale assorbente e sono di diametro crescente in tale verso. Ciò rende il dispositivo particolarmente adatto anche allo scarico di altri tipi di energia perchè il momento generato dalla conduzione energetica è discendente.

Si è rivelato particolarmente efficace il caso in cui il diametro delle spire cresce secondo la legge del rapporto aureo, cioè D1=D2*P, dove D1 è il diametro della spira precedente, D2 è il diametro della spira successiva e P=1,618, le spire inoltre sono preferibilmente realizzate con una treccia di filo di materiale conduttore.

Secondo alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione i mezzi di interfaccia e i mezzi di accumulo sono elettricamente collegati tra loro da almeno una linea elettrica preferibilmente separabile e ricollegabile da/a almeno uno dei due, ad esempio mediante jack. Ciò facilita ad esempio il trasporto e l'immagazzinamento.

Secondo una caratteristica generale preferibile dell'invenzione i mezzi di interfaccia comprendono una pluralità di elementi di materiale elettricamente conduttore posti a definire una pluralità di zone di scarico elettricamente distinte tra loro ed elettricamente collegate ai mezzi di accumulo;

- mezzi di limitazione unidirezionale del flusso di cariche poste tra ciascuna zona e i mezzi di accumulo, dove ciascuna zona è collegata ai mezzi di accumulo attraverso linee elettriche distinte tra loro almeno tra ciascuna zona e i mezzi di limitazione unidirezionale. Ciò permette vantaggiosamente di scaricare varie parti del corpo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati e data a titolo indicativo e non limitativo. In tali disegni:

- la figura 1 rappresenta schematicamente una prima forma di attuazione della presente invenzione;

- la figura 2, rappresenta schematicamente una seconda forma di attuazione della presente invenzione;

- la figura 3 mostra schematicamente una spira secondo la seguente invenzione, e

- La figura 4 mostra schematicamente una treccia per realizzare un spira preferita secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, è illustrato un dispositivo antistatico secondo la presente invenzione indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 1.

Esso comprende, Mezzi di interfaccia 5 destinati ad entrare in contatto con almeno un corpo da scaricare elettricamente, mezzi di accumulo di cariche elettriche 10, e mezzi di limitazione unidirezionale 15 del flusso di cariche posti tra questi due.

L'interfaccia 5 è preferibilmente adatta per ricevere in appoggio su di essa il corpo da scaricare, o una sua parte, o per essere appoggiato su di esso. Ad esempio i mezzi di interfaccia possono comprendere un cuscino, un tappeto, un materasso, ecc. Nell'esempio illustrato in figura 1 essi hanno la forma di un cuscino stratificato, dove all'interno è posto almeno un elemento elettricamente conduttivo 20. Il cuscino comprende una superficie 22 destinata a ricevere in appoggio il corpo da scaricare. Tra detta superficie 22 e l'elemento conduttore 20 è posto uno strato di materiale elettricamente inerte 24. Per materiale elettricamente inerte si intende un materiale non conduttore ma che consente il passaggio di cariche attraverso di esso per differenze di potenziale basse, in particolare dell'ordine di grandezza corrispondente a permettere il passaggio delle cariche da scaricare. Ad esempio il materiale è cotone, aria, ecopelle, pelle, ecc.

In aggiunta o in alternativa, l'elemento elettricamente conduttivo può essere anche un rivestimento del cuscino, come ad esempio un tessuto o un materiale simile contenente carbonio o fili metallici.

L'elemento elettricamente conduttivo può essere anche una piastra, preferibilmente in metallo o carbonio, oppure una rete o un foglio di carbonio.

Le caratteristiche illustrate sopra per il cuscino sono applicabili a qualsiasi altra forma dei mezzi di interfaccia, siano essi rigidi o cedevoli.

L'elemento elettricamente conduttivo è elettricamente collegato ai mezzi di accumulo 10.

I mezzi di accumulo 10 comprendono una scatola 30 in materiale elettricamente isolante, ad esempio un materiale polimerico.

La scatola 30 può preferibilmente essere aperta e richiusa mediante mezzi di chiusura stagna 32, preferibilmente con standard IP66 o superiore. Essi comprendono ad esempio un coperchio 33. Ciò rende possibile accedere al suo interno per l'eventuale sostituzione del suo contenuto, e cioè il materiale in grado di assorbire cariche elettrostatiche 35, che preferibilmente si trova allo stato di polvere, grani, cristalli o pezzi. Tra i materiali assorbenti 35 preferiti ci sono: il carbone, l'alluminio, i sali o loro soluzioni ad esempio NaCl.

Almeno un elemento elettricamente conduttore 40 è destinato a ricevere la carica elettrica dai mezzi di interfaccia ed è annegato nel materiale assorbente 35. L'elemento conduttore annegato 40, è nudo, cioè non è rivestito da elementi di protezione, ma è a diretto contatto elettrico con il materiale assorbente 35.

Nel caso di materiali assorbenti 35 solidi, diametri di particelle piccoli, come ad esempio le polveri, sono da preferirsi in quanti aumentano la superficie di contatto, e quindi di scambio, con il conduttore annegato 40.

Non ci sono particolari limitazioni riguardo alla forma del conduttore annegato 40, tuttavia sono state condotte alcune prove pratiche per individuare alcune forme di attuazione di particolare efficacia:

Forma A: Il conduttore annegato 40 è un singolo filo conduttore rettilineo, ad esempio di rame. Si è riscontrato che accoppiando il dispositivo antistatico 1 ad un corpo con un accumulo di cariche elettrostatiche, esso svolge regolarmente il suo compito, cioè le cariche sono trasferite ed imprigionate nel materiale assorbente 35.

Forma B: Il conduttore annegato 40 comprende una spirale (figura 3) realizzata con un singolo filo di materiale conduttore, ad esempio di rame. La spirale ha una pluralità di spire tutte avvolte in senso orario nel verso di penetrazione del materiale assorbente, che preferibilmente è discendente.

Questa soluzione si basa sul principio della creazione di un momento di energia discendente cioè tale per cui il momento generato dalla conduzione energetica porti verso il materiale assorbente, non viceversa. Questa forma si è verificata più efficace della prima.

Le spire sono preferibilmente di diametro crescente nel verso di penetrazione, e più preferibilmente il loro diametro cresce secondo un rapporto aureo, cioè secondo la formula D2 = D1*P dove D2 = diametro della spira successiva, D1 = diametro della spira precedente, P = 1,618. La spirale può avere un vertice comprendente un gambo di filo rettilineo diretto secondo l'asse della spira. Il rapporto aureo può essere approssimato fino al 10% o per rientrare nella sequenza numerica della serie di Fibonacci. Ad esempio se la prima spira ha D1= 30mm, si ha D1*1,618=48,54mm, per cui D2 è approssimato al numero di Fibonacci più vicino a 48,54 cioè 50.

Le spire ad esempio sono tre, di diametro rispettivamente di 30, 50 e 80 mm.

Forma C: Differisce dalla forma B per il fatto che la spirale 40 è realizzata con una treccia 42 di fili di materiale elettricamente conduttore (figura 4), ad esempio rame. Secondo una forma di attuazione particolarmente preferita la treccia è in filo di rame del diametro di 1 mm.

L'efficacia di questa forma è stata paragonabile alla forma B, evidenziando pertanto la validità dell'applicazione del rapporto aureo.

In aggiunta o in alternativa al materiale assorbente 35 e al conduttore annegato 40, è possibile utilizzare un dispositivo elettrico in grado di assorbire la carica ed eventualmente dissiparla, come ad esempio un dissipatore a resistenza elettrica, un accumulatore a condensatori, ecc.

I mezzi di limitazione unidirezionale 15 sono posti in un qualunque punto lungo il collegamento elettrico tra l'elemento conduttore 20 e il materiale assorbente 35, a monte di detto materiale conduttore, e impediscono il ritorno di carica all'elemento conduttore 20. La carica rimane pertanto imprigionata nel materiale assorbente 35 all'interno della scatola. I mezzi di limitazione unidirezionale 15, secondo una forma particolarmente pratica, possono ad esempio essere alloggiati nella o sulla scatola 30, essendo pertanto integrati nei mezzi di assorbimento 10. I mezzi di limitazione 15 ad esempio comprendono un diodo o un circuito equivalente.

Il collegamento elettrico tra i mezzi di interfaccia 5 e mezzi di assorbimento 10 è preferibilmente realizzato mediante una linea elettrica 50, comprendente ad esempio un cavo collegato a detti elementi alle proprie estremità. Ad almeno una di dette estremità, preferibilmente ad entrambe, il cavo 50 comprende almeno un elemento connettore 52 per essere accoppiabile e disaccoppiabile rispetto ai mezzi di interfaccia e/o ai mezzi di assorbimento 10. L'elemento connettore 52 realizza ad esempio un innesto a jack. La connessione preferibilmente è elettricamente e/o elettromagneticamente isolata rispetto all'ambiente esterno per evitare correnti o campi parassiti.

Con riferimento alla figura 2 è mostrata una seconda forma di attuazione dove elementi uguali o simili alla precedente sono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Il dispositivo antistatico di figura 2 è indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 101 e comprende mezzi di interfaccia 5 suddivisi in una pluralità di zone 6.

Le zone 6, nell'esempio illustrato, sono caratterizzate dall'avere ciascuna un proprio elemento conduttore 20, ad esempio una piastra.

Preferibilmente i mezzi di interfaccia sono a forma di letto e le zone sono definite in maniera da poter supportare almeno una tra: tesa, torace, bacino, piedi, di un utente disteso. Più preferibilmente sono presenti almeno due o tre di dette zone.

Le zone 6 sono elettricamente collegate ai mezzi di accumulo 10 con l'interposizione dei mezzi di limitazione unidirezionale 15. L'esempio vuole mostrare che vari tipi di collegamento sono possibili. Ad esempio ciascuna zona 6 può essere collegata ad una propria scatola 30 e viceversa, oppure più zone 6 possono essere collegate alla stessa scatola 30. In questo secondo caso, le linee 50 di collegamento tra le zone 6 e il materiale assorbente 35 sono totalmente distinte tra loro almeno a monte dei mezzi di limitazione unidirezionale 15.

Si osserva che, oltre alle cariche elettrostatiche, il dispositivo è in grado di scaricare anche altri tipi di energia residua da sovraesposizione, quali ad esempio energia elettrica, magnetica ed elettromagnetica, nonché tensioni e sovratensioni del corpo umano e animale.

Naturalmente, le forme di attuazione e le varianti sin qui descritte ed illustrate sono a puro scopo esemplificativo ed un tecnico del ramo, per soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tra cui ad esempio la combinazione di dette forme di attuazione e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo antistatico, caratterizzato dal fatto che comprende - mezzi di interfaccia di contatto (5) destinati ad entrare in contatto con almeno un corpo da cui si desidera scaricare cariche elettrostatiche, l'interfaccia comprendendo almeno un elemento di materiale elettricamente conduttore (20); - mezzi di accumulo di cariche elettrostatiche (10) in collegamento elettrico con i mezzi di interfaccia (5) e destinati ad accumulare le cariche scaricate dal corpo; - mezzi di limitazione unidirezionale del flusso di cariche (15) poste tra i mezzi di interfaccia (5) e i mezzi di accumulo (10) destinati ad assicurare un flusso unidirezionale di cariche dai mezzi di interfaccia (5) ai mezzi di accumulo (10).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di accumulo (10) comprendono mezzi di contenimento (30) contenenti materiale in grado di assorbire cariche elettrostatiche (35) e/o un dispositivo elettrico e/o elettromagnetico in grado di assorbire cariche elettrostatiche.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il materiale assorbente (35) comprende almeno uno tra: carbone, alluminio, sali e loro soluzioni.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi di contenimento (30) sono di materiale elettricamente isolante e preferibilmente a tenuta stagna.
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un elemento conduttore (40) immerso nel materiale assorbente (35) ed elettricamente collegato ai mezzi di interfaccia (5).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'elemento conduttore immerso è di forma a spirale (40).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che le spire (40) si sviluppano in senso orario nel verso di penetrazione del materiale assorbente (35) e sono di diametro crescente in tale verso.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il diametro delle spire (40) cresce secondo la legge del rapporto aureo, cioè D1=D2*P, dove D1 è il diametro della spira precedente, D2 è il diametro della spira successiva e P=1,618, le spire inoltre sono preferibilmente realizzate con una treccia di filo di materiale conduttore (42).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di interfaccia (5) e i mezzi di accumulo (10) sono elettricamente collegati tra loro da almeno una linea elettrica (50) preferibilmente separabile e ricollegabile da/a almeno uno dei due.
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi di interfaccia (5) comprendono una pluralità di elementi di materiale elettricamente conduttore (20) posti a definire una pluralità di zone (6) di scarico elettricamente distinte tra loro ed elettricamente collegate ai mezzi di accumulo (10); - mezzi di limitazione unidirezionale del flusso di cariche (15) poste tra ciascuna zona (6) e i mezzi di accumulo (10), dove ciascuna zona è collegata ai mezzi di accumulo attraverso linee elettriche (50) distinte tra loro almeno tra ciascuna zona e i mezzi di limitazione unidirezionale.