IT202000003517U1 - Dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell’aria respirata. - Google Patents

Description

Dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata

La presente invenzione concerne un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata.

L?invenzione si riferisce al campo dei dispositivi indossabili di filtrazione dell?aria, finalizzati a rimuovere dall?aria, inspirata ed espirata durante il processo respiratorio, particelle potenzialmente dannose, quali in particolare, le piccole goccioline di liquidi organici potenzialmente vettori di virus come il SARS-Cov-2. Il dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione ? caratterizzato dal fatto di essere a basso costo e molto pi? efficiente delle mascherine usate attualmente allo stesso scopo.

? noto che la prevenzione del contagio di malattie virali come il COVID-19 si basa su sistemi che impediscono agli individui non infetti di entrare in contatto con particelle di liquidi corporei di persone portatrici del virus, o perch? malate o perch? portatrici sane. I liquidi corporei che pi? facilmente possono trasportare il virus sono quelli associati alla respirazione. Per questo motivo, la prevenzione del contagio ? soprattutto basata su sistemi di filtrazione d?aria, in grado di trattenere le eventuali particelle portatrici del virus ed evitare che entrino nel flusso d?aria respirata. Per evitare che una malattia virale contagiosa come il COVID-19 si diffonda all?interno di una popolazione ? quindi essenziale disporre di dispositivi poco costosi, che riducano il contagio associato alla respirazione, operando la filtrazione dell?aria inspirata ed espirata da ogni individuo esposto al rischio o esso stesso eventuale sorgente di contagio.

Secondo la tecnica nota, la soluzione adottata, nella maggioranza dei casi, ? costituita da mascherine confezionate con materiali filtranti ed indossate in modo da coprire naso e bocca e bloccare cos? le eventuali particelle contenenti il virus. Sistemi di filtrazione alternativi alle mascherine sono usati in ambiente ospedaliero, in situazioni particolarmente esposte al contagio, ma sono complesse e costose e non possono essere rese disponibili a tutti. Infatti, in ambito sanitario, anche nei reparti dedicati alle malattie infettive come il COVID-19, per prevenire il contagio la maggioranza degli addetti usa le mascherine.

La soluzione al problema del rischio di contagio costituita dalle mascherine ha molti limiti, derivanti dalla struttura stessa del sistema di filtrazione. Innanzitutto, le mascherine hanno un problema di tenuta, derivante dalla necessit? di aderire efficacemente ad una superficie molto irregolare, come ? il contorno di naso e bocca, per impedire che aria non filtrata venga inspirata o espirata. Problema che, per esempio, diventa particolarmente difficile per individui con barba e baffi. In effetti, a causa del problema di tenuta, una frazione non piccola dell?aria respirata non passa attraverso il filtro della mascherina, costituendo un?inevitabile fonte di possibile contagio. Questa frazione ? solitamente di poche unit? percentuali, ma pu? essere molto pi? alta per mascherine di bassa qualit?, come ad esempio quelle chirurgiche.

Un altro limite del sistema di filtrazione delle mascherine ? conseguenza della necessit? di far passare l?aria attraverso il filtro utilizzando la pressione di inspirazione ed espirazione prodotta durante l?atto respiratorio. Questo fatto, da un lato appesantisce lo sforzo respiratorio, in modo forse sopportabile in condizioni normali ma che pu? diventare molto oneroso per tempi lunghi o se aumenta la frequenza di respirazione, dall?altro costituisce un limite alla differenza di pressione che un filtro pu? richiedere per operare correttamente. Quindi, costituisce un limite all?efficienza stessa della filtrazione ed al cut off della mascherina, cio? alla dimensione della particella pi? piccola che pu? essere trattenuta, che anche per i modelli pi? costosi risulta ben al di sopra di quelle che uno starnuto o un colpo di tosse possono emettere.

Un ulteriore limite delle mascherine ? la scomodit? di indossarle per tempi lunghi, in quanto la necessit? di mantenere una sia pur imperfetta tenuta d?aria impone una certa pressione tra il tessuto e la delicata pelle del viso, che a lungo andare pu? arrossarsi e piagarsi.

In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone di fornire un sistema di protezione dal contagio di malattie come il COVID-19, basato sulla filtrazione dell?aria respirata, che supera i limiti delle mascherine e che, potendosi realizzare industrialmente a basso costo, pu? essere reso disponibile per un uso generalizzato. L?invenzione, in particolare, si propone di superare i limiti di efficienza filtrante delle mascherine con un sistema capace di eliminare quasi completamente dall?aria inspirata ed espirata ogni particella potenzialmente a rischio di trasportare un virus.

Questi ed altri risultati sono ottenuti secondo la presente invenzione proponendo un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata, a basso costo, in cui l?aria ? mossa attraverso opportuni filtri da una piccola ventola a batteria. Tale ventola consente di costruire un dispositivo capace di filtrare con alta efficienza la totalit? dell?aria respirata, superando tutti i limiti del sistema di protezione costituito dalle mascherine.

Secondo il dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata della presente invenzione ? la ventola, non la persona, che fornisce la differenza di pressione che spinge l?aria attraverso i filtri; questo permette di allontanare i filtri dal viso e posizionarli in modo tale da assicurare la filtrazione della totalit? dell?aria, sia inspirata che espirata, durante l?atto respiratorio. La ventola, inoltre, fornendo all?aria una spinta superiore a quella fornita dall?atto respiratorio, consente di utilizzare filtri molto pi? efficaci di quelli usati nelle mascherine, con efficienza di filtrazione e cut off tipici dei migliori sistemi di purificazione dell?aria.

Inoltre, la ventola, stabilendo all?interno del dispositivo di protezione individuale una leggera sovrappressione rispetto all?esterno, consente di impedire che l?aria esterna possa entrare all?interno del dispositivo senza passare attraverso il sistema di filtrazione.

Ai fini della presente invenzione, il termine tenuta ? quindi utilizzato per indicare un grado di separazione tra l?interno e l?esterno del dispositivo di protezione individuale sufficiente ad evitare che l?aria esterna possa entrare all?interno del dispositivo senza passare attraverso il sistema di filtrazione.

Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata che permetta di superare i limiti dei dispositivi di protezione individuale secondo la tecnica nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti.

Ulteriore scopo dell?invenzione ? che detto dispositivo di protezione individuale possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti, sia per quanto riguarda i costi di produzione che per quanto concerne i costi di gestione.

Non ultimo scopo dell?invenzione ? quello di proporre un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata che sia semplice, sicuro ed affidabile.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata comprendente un involucro, una visiera e mezzi di tenuta, configurati per essere indossati sulla testa di un utilizzatore e definire un?area chiusa intorno ad almeno una parte anteriore della testa dell?utilizzatore, detta parte anteriore comprendendo almeno bocca, naso e occhi dell?utilizzatore, in cui il dispositivo di protezione comprende un dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata di aria, collegato a mezzi di alimentazione.

Preferibilmente, secondo l?invenzione, detto dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata di aria comprende una ventola di aspirazione e un filtro di ingresso e pu? comprendere ulteriormente un filtro di uscita di aria.

In particolare, secondo la presente invenzione, detti mezzi di tenuta possono comprendere una membrana collegata a tenuta a detto involucro e atta ad essere fatta aderire al collo dell?utilizzatore e/o una bordatura di materiale flessibile, configurata per adattarsi al collo o al viso dell?utilizzatore o in alternativa comprendono mezzi di accoppiamento ad un indumento di protezione individuale.

Inoltre, sempre secondo l?invenzione, detto involucro pu? comprendere un elemento di raccordo tra detto involucro e detti mezzi di tenuta.

Preferibilmente, secondo la presente invenzione, detto dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata di aria comprende un filtro HEPA.

Risulta evidente l?efficacia del dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata della presente invenzione, che consente, rispetto ai sistemi secondo la tecnica nota, realizzati dalle mascherine, numerosi e importanti vantaggi nel migliorare la protezione di una popolazione dal contagio di malattie come il COVID-19.

In particolare, il dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo la presente invenzione consente di perseguire una maggiore efficacia di filtrazione, ovvero della percentuale del flusso d?aria respirata che viene effettivamente filtrata, che ? virtualmente pari al 100%, rispetto a valori massimi del 95% tipicamente ottenibili con le mascherine.

Inoltre, il dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata della presente invenzione ha la capacit? di trattenere particelle di dimensioni anche pari a frazioni di micron, utilizzando filtri HEPA, a fronte di un cut off dei filtri delle mascherine di qualche micron.

Un ulteriore, notevole vantaggio del dispositivo di protezione della presente invenzione ? la contemporanea protezione delle mucose oculari dal rischio di contagio, a fronte delle mascherine della tecnica nota, che presentano la necessit? di indossare speciali occhiali protettivi aggiuntivi. Occhiali che, se pur necessari, la maggior parte della popolazione non indossa, aumentando il rischio del contagio.

Ulteriori vantaggi del dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione sono: la comodit? d?uso del sistema filtrante, che lascia naso e bocca liberi, al contrario del fastidioso contatto con la mascherina e che conseguentemente non costituisce alcun impedimento alla respirazione, anche in condizioni di aumento della frequenza respiratoria.

In particolare, il dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata della presente invenzione ha un?efficacia indipendente dalla eventuale presenza di barba o baffi.

Infine, il dispositivo di protezione della presente invenzione consente una significativa diminuzione della criticit? del distanziamento interpersonale come pratica di profilassi anti contagio, stante l?elevato grado di protezione garantito, nonch? la possibilit? di avere applicazioni per la protezione da rischi diversi da quelli associati al contagio da malattie infettive, come il rischio di respirare polveri sottili in ambiente lavorativo, o particolarmente inquinato, o quelli associati all?esposizione ad allergeni, per persone sensibili.

La presente invenzione verr? ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo delle forme preferita di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista schematica laterale in sezione di un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, - la figura 2 mostra una vista schematica di un particolare del dispositivo della figura 1,

- la figura 3 mostra una vista schematica laterale in sezione di un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione,

- la figura 4 mostra una vista schematica dall?alto in sezione del dispositivo della figura 3,

- la figura 5 mostra una vista schematica di un particolare del dispositivo della figura 3,

- la figura 6 mostra una vista schematica laterale in sezione di un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione, e

- la figura 7 mostra una vista schematica dall?alto in sezione del dispositivo della figura 6.

Facendo riferimento preliminarmente alle figure 1-2, un dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione comprendente un involucro 10 configurato per essere indossato sulla testa di un utilizzatore e definire un?area chiusa A intorno alla testa dell?utilizzatore. In particolare, detto involucro 10 pu? essere realizzato con film plastici impermeabili all?aria.

In corrispondenza della parte anteriore della testa dell?utilizzatore, in particolar modo in corrispondenza degli occhi, il dispositivo comprende una visiera 11 di materiale trasparente.

Per garantire la tenuta dell?area chiusa A definita dall?involucro 10 rispetto all?esterno, il dispositivo comprende mezzi di tenuta, in particolare una membrana 12 di tessuto, aderente all?involucro 10 e, eventualmente, alla visiera 11 e atta ad essere avvolta attorno al collo dell?utilizzatore. In una forma di realizzazione alternativa, non mostrata, la tenuta tra l?area chiusa A e l?esterno ? garantita dal collegamento tra l?involucro 10 e un indumento di protezione individuale indossato dall?utilizzatore.

La caratteristica peculiare del dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo la presente invenzione ? costituita dalla presenza di un dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata 13 di aria, collegato a mezzi di alimentazione 14, quali in particolare una batteria, che preferibilmente ? una batteria ricaricabile alloggiata all?interno del dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata 13 di aria. La figura 1 mostra anche un filtro di uscita 15, attraverso il quale l?aria contenuta nell?area chiusa A pu? ritornare all?esterno.

Facendo riferimento alle figure 3-5, in accordo con una seconda forma di realizzazione del dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata secondo la presente invenzione ? previsto un elemento di raccordo 18 tra l?involucro 10 e i mezzi di tenuta, in particolare la membrana 12 di tessuto. L?elemento di raccordo 18 pu? essere sufficientemente robusto da sostenere il dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata 13 di aria. In questo modo, l?accesso al dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata 13 di aria risulta pi? agevole, come anche una sua eventuale sostituzione. Inoltre, secondo questa forma di realizzazione si riducono molto le dimensioni della membrana 12 di tessuto, che risulta in questo modo maggiormente protetta rispetto ad un possibile deterioramento indesiderato.

Infine, facendo riferimento alle figure 6 e 7, secondo una terza forma di realizzazione del dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione, l?involucro 10?, la visiera 11? e i mezzi di tenuta 12? definiscono un?area chiusa A circoscritta alla parte anteriore della testa dell?utilizzatore, in particolare un?area che comprende almeno la bocca, il naso e gli occhi dell?utilizzatore. In questo caso, l?involucro 10? deve essere sostenuto da una fascia 19, vantaggiosamente una fascia elastica, che cinge la testa dell?utilizzatore e comprime delicatamente l?involucro 10? e la visiera 11? sul viso dell?utilizzatore. Secondo questa forma di realizzazione, i mezzi di tenuta sono costituiti da una bordatura 12? di materiale flessibile, atto ad adattarsi al viso dell?utilizzatore.

In generale, secondo tutte le forme di realizzazione mostrate, il dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata 13 di aria ? costituito da una ventola 16 che aspira aria dall?esterno e la dirige nell?area chiusa A e da un filtro di ingresso 17 dell?aria esterna. Convenientemente, il filtro di ingresso 17 ? disposto sull?aspirazione della ventola 16. La ventola deve soddisfare specifiche di funzionamento stringenti. Infatti, oltre a dover garantire una portata d?aria sufficiente alle esigenze della respirazione, la ventola 16 deve anche assicurare la prevalenza necessaria a superare le perdite di carico che il flusso d?aria incontra lungo il suo percorso dall?ingresso all?uscita dell?area chiusa A, in particolare le perdite di carico associate al passaggio attraverso il filtro di ingresso 17 e il filtro di uscita 15.

La sperimentazione condotta ha mostrato che la potenza necessaria alla ventola 16 per il suo funzionamento nel dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione, anche utilizzando filtri 17 molto efficienti, che soddisfano gli standard HEPA (High-Efficiency Particulate Air), ? di pochi Watt. Ventole 16 in grado di soddisfare le specifiche richieste sono disponibili commercialmente a basso costo.

Un aspetto importante della presente invenzione consta del fatto che, per effetto della prevalenza della ventola 16, nell?area chiusa A si forma una leggera sovrappressione, che ? in grado di ostacolare l?ingresso all?interno dell?area chiusa A di aria non filtrata (ovvero che non ? entrata attraversando il filtro 16).

In alcuni casi, la filtrazione dell?aria in uscita dal dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione non ? necessaria. Ci? ? vero, ad esempio, all?interno di ambienti in cui tutti i presenti a rischio di contagio sono protetti, come in particolare all?interno di molti reparti ospedalieri. In questi casi, il dispositivo di protezione individuale secondo la presente invenzione pu? essere realizzato senza filtro di uscita 15. In questa pi? semplice configurazione, la tenuta dell?area chiusa A diventa meno critica, in quanto non ? necessario che tutta l?aria respirata passi attraverso il filtro d?uscita 15. I mezzi di tenuta 12, 12? devono solamente prevenire l?inspirazione di aria non filtrata, per cui il dispositivo di protezione risulta pi? semplice da realizzare.

La presente invenzione ? stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma ? da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1) Dispositivo di protezione individuale mediante filtrazione dell?aria respirata comprendente un involucro (10, 10?), una visiera (11, 11?) e mezzi di tenuta (12, 12?), configurati per essere indossati sulla testa di un utilizzatore e definire un?area chiusa (A) intorno ad almeno una parte anteriore della testa dell?utilizzatore, detta parte anteriore comprendendo almeno bocca, naso e occhi dell?utilizzatore, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata (13) di aria, collegato a mezzi di alimentazione (14).

2) Dispositivo di protezione individuale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata (13) di aria comprende una ventola (16) di aspirazione e un filtro (17) di ingresso.

3) Dispositivo di protezione individuale secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente un filtro di uscita (15) di aria.

4) Dispositivo di protezione individuale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di tenuta (12, 12?) comprendono una membrana (12) collegata a tenuta a detto involucro (10, 10?) e atta ad essere fatta aderire al collo dell?utilizzatore.

5) Dispositivo di protezione individuale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di tenuta (12, 12?) comprendono una bordatura (12?) di materiale flessibile, configurato per adattarsi al collo o al viso dell?utilizzatore.

6) Dispositivo di protezione individuale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di tenuta (12, 12?) comprendono mezzi di accoppiamento ad un indumento di protezione individuale.

7) Dispositivo di protezione individuale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro (10) comprende un elemento di raccordo (18) tra detto involucro (10) e detti mezzi di tenuta (12, 12?).

8) Dispositivo di protezione individuale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo automatico di filtrazione e immissione forzata (13) di aria comprende un filtro HEPA.