IT202000015502A1 - Dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d'aria unidirezionale sanificata e metodo di produzione di tale flusso d'aria” - Google Patents

Dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d'aria unidirezionale sanificata e metodo di produzione di tale flusso d'aria” Download PDF

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SCHIAVO ELIA Rodolfo LO
Renato MARIALTO
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Renato MARIALTO
Lucisano Giuseppe
SCHIAVO ELIA Rodolfo LO
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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
?DISPOSITIVO DI EROGAZIONE DI UNA BARRIERA PROTETTIVA A
FLUSSO D?ARIA UNIDIREZIONALE SANIFICATA E METODO DI
PRODUZIONE DI TALE FLUSSO D?ARIA?
Il presente trovato si riferisce a un dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata e al suo metodo di produzione.
Sono noti dispositivi per l?erogazione di una barriera protettiva uomo-uomo a flusso d?aria unidirezionale, per impedire che le goccioline di saliva si trasmettano ad altre persone durante un rapporto di distanza ravvicinato, mediante una conversazione, uno starnuto, un colpo di tosse, ecc..
Tali dispositivi, permettono che le interazioni umane siano sostanzialmente normali evitando per? il reciproco contagio e sono di certo pi? facili da usare e hanno un impatto sociale meno evidente rispetto all?uso di schermi in plexiglass che, fra l?altro, se raggiunti da aerosol e umidit?, non rendono ottimale la visione.
Sono noti dispositivi che riescono ad erogare un flusso di aria in modo unidirezionale, impropriamente detto anche flusso laminare d?aria (detto LAF dall?inglese ?Laminar Air Flow?) poich? presuppone che questa tecnica di immissione di aria in ambiente riesca a creare un flusso in cui le singole particelle si muovono in moto rettilineo (in modo laminare quindi), seguendo appunto delle linee di flusso parallele tra loro. Tale flusso, in realt?, non ? laminare, ma appena dopo l?immissione in ambiente si instaurano dei micro-vortici a bassa turbolenza che accrescono le loro dimensioni lungo il tragitto che, da un punto di vista macroscopico, risulta avere sostanzialmente un?unica direzione e che va a spazzare l?intero volume dell?ambiente che incontra. Se le aree critiche da proteggere sono sufficientemente vicine alla sezione di immissione tali vortici saranno di piccole dimensioni, tali da non generare problematiche di controllo (zone di ristagno).
Il flusso d'aria laminare ? impiegato in diversi settori, tra cui ospedali e laboratori, per combattere la contaminazione biologica aerotrasportata e le sue caratteristiche aerauliche consentono di proteggere le aree di lavoro contro l'inquinamento ambientale aerotrasportato. Solitamente tale flusso ? utilizzato per eseguire una rigorosa protezione di particolari processi produttivi.
Allo stato attuale della tecnica, nel settore odontoiatrico, per forza di cose a rischio di esposizione a innumerevoli microbi ancor pi? durante la recente pandemia da Covid-19 (?Nuovo Coronavirus?), si ? pensato ad applicare il flusso laminare d?aria ad una poltrona odontoiatrica capace di proteggere da aerosol, un vettore ad alto potenziale di trasmissione di germi, batteri e virus.
La poltrona presenta un supporto al quale ? ancorato un braccio flessibile che si pu? sistemare in prossimit? del cavo orale del paziente.
Il braccio termina con due semi-archi collegati, mediante un?alimentazione pneumatica e ad un gruppo idrico. Da uno dei due semi-archi, fuoriesce un flusso d?aria compressa continuo che viene aspirato dalla met? opposta, a sua volta collegata, tramite un semplice accorgimento, con l?aspirazione chirurgica. Si genera cos? una barriera invisibile, una lama d?aria tra paziente e dentista, che elimina l?aerosol, ricco di particelle patogene, raccogliendolo con l?aspirazione chirurgica del riunito dentale.
In questo dispositivo ? pertanto possibile orientare il flusso facendo da schermo tra due persone: la dimensione della barriera, quindi la portata e la velocit? del flusso, sono sufficienti ad evitare la contaminazione di un piano di lavoro e/o di una zona di lavoro da agenti contaminanti in condizioni normali e/o per gravit?.
Tuttavia, tale sistema non ? in grado di resistere alla pressione esercitata dall?aria umida prodotta in seguito ad un colpo di tosse e/o da uno starnuto e il flusso d?aria laminare che determina non rimane impermeabile a sollecitazioni cos? importanti quali quelli derivanti da un colpo di tosse e/o starnuto.
Pertanto, tale dispositivo non ? in grado di creare una separazione reale ed efficace tra persone che operano a distanza ravvicinata.
Inoltre, l?aria compressa che va a formare il flusso laminare non ? aria sanificata e, giacch? non interagisce con un sistema di purificazione dell?aria, c?? il forte rischio che aria contaminata possa ricircolare nell?ambiente, con tutte le conseguenze del caso.
Il compito che si propone il trovato ? di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati in tipi noti di dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata che consenta di ottenere una barriera protettiva d?aria, permettendo la purificazione degli ambienti di lavoro ad elevata turnazione, quali studi professionali, negozi, biglietterie, studi medici o sportelli pubblici.
Nell'ambito del compito suddetto, uno scopo che si propone il trovato ? che il flusso laminare d?aria sia impermeabile al getto d?aria umida (droplet) emesso attraverso conversazione, starnuto o colpo di tosse, senza che tale lama d?aria non interferisca con le attivit? di lavoro in corso. Un altro scopo che si propone il trovato ? dato dal fatto che il dispositivo di erogazione sia comodo da usare, compatto e trasportabile, mobile o ad installazione libera, in maniera da poter orientare facilmente la lama d?aria nello spazio, senza risultare invasivo, e a basso impatto visivo.
Un altro scopo del trovato ? che il dispositivo sia in grado di filtrare, purificare l?aria di un locale e di rendere disponibile una portata d?aria supplementare capace di creare, attraverso un erogatore, un flusso di aria unidirezionale di dimensioni specifiche
Un altro scopo del dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria ? che esso sia in grado di filtrare, purificare l?aria di un locale e di rendere disponibile una portata d?aria supplementare capace di creare, attraverso un erogatore, un flusso di aria unidirezionale di dimensioni specifiche.
Non ultimo scopo del trovato ? di realizzare un dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata, con mezzi facilmente reperibili in commercio e usando materiali d?impiego comune, in modo che il dispositivo sia economicamente concorrenziale.
Questo compito, nonch? questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata, secondo il trovato, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o pi? delle unite rivendicazioni. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili differenti forme di realizzazione dell'invenzione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva del dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui:
la figura 1 rappresenta una soluzione realizzativa del dispositivo 1, in vista prospettica;
la figura 2 rappresenta una variante del dispositivo 1 inserito in un ambiente A, in vista prospettica;
la figura 3 rappresenta una soluzione alternativa del dispositivo 1 inserito in un ambiente A, in vista prospettica;
la figura 4a riporta in una tabella il calcolo dello spessore efficace del flusso d?aria F per la schermatura delle goccioline di liquido (droplet), nel caso di uno starnuto o colpo di tosse;
la figura 4b riporta in tabella i valori della portata del flusso d?aria F in funzione delle dimensioni del getto di efflusso e della velocit? richiesta. Con riferimento alle citate figure, ? mostrata una forma di realizzazione preferita di un dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata, secondo il trovato, che ? individuato nella sua globalit? con il riferimento 1 e che comprende, su un?intelaiatura portante 2:
mezzi di prelievo dell?aria dall?ambiente A esterno (rispetto all?ambiente interno all?intelaiatura 2 del dispositivo 1), quale un aspiratore opportunamente tarato e dimensionato;
mezzi di filtrazione dell?aria prelevata atti a produrre aria filtrata all?interno del dispositivo 1, ad esempio pre-filtri, filtri intermedi e filtro HEPA14;
mezzi di purificazione dell?aria filtrata, come l?esposizione a radiazione ultravioletta germicida, ad esempio usando UVc con elettrostatica e UVc ad effetto combinato, e di distruzione di flagelli e/o batteri e/o virus fino ad una dimensione di 5 nm, in modo da produrre aria purificata (sanificazione del filtro elettrostatico con radiazione UVc per mezzo di una gabbia carica positivamente e trattata con UVc);
mezzi di raccolta, espulsione e smaltimento di polveri, sostanze nocive, contaminanti e spore in modo da produrre aria sanificata;
mezzi di immissione dell?aria sanificata nell?ambiente A atti a dirigere almeno una prima parte dell?aria sanificata verso almeno un diffusore unidirezionale 7. Tale diffusore 7 presenta una forma longilinea in modo da generare almeno un flusso d?aria sanificata F unidirezionale sostanzialmente laminare.
I Richiedenti hanno calcolato che, per avere un flusso d?aria F adeguatamente dimensionato alla forza di starnuti o colpi di tosse, il dimensionamento dei mezzi di immissione dovr? essere tale che la prima parte dell?aria sanificata vL sia sostanzialmente compresa tra 2 e 10 m/s, estremi inclusi, preferibilmente tra 3 e 6 m/s, estremi inclusi, e ancor pi? preferibilmente tra 4 e 5 m/s estremi inclusi. Inoltre, al contempo, lo spessore s del flusso d?aria sanificata F, che ? inversamente proporzionale al quadrato della velocit? del flusso d?aria sanificata F, dovr? essere sostanzialmente compreso tra 0,013 e 0,331 m, estremi inclusi, preferibilmente compreso tra 0,033 e 0,123 m, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compreso tra 0,053 e 0,083 m.
Vantaggiosamente, al fine di garantire la sanificazione ottimale dell?ambiente A, sono previsti mezzi di immissione ausiliari dell?aria sanificata nell?ambiente A atti a dirigere almeno una seconda parte dell?aria sanificata verso almeno un diffusore pluridirezionale 6.
I diffusori 7 e 6 possono lavorare contestualmente o indipendentemente l?uno dall?altro.
Il filtraggio di batteri fino a 5nm ? pi? che sufficiente per impedire il contagio dei virus pi? comuni e schermare flagelli e batteri pi? diffusi.
A titolo meramente esemplificativo, difatti, si riportano in seguito le dimensioni medie di alcuni elementi organici:
? virus range dimensioni 20-400 nm
? Covid19 diametro medio 60-140 nm
? virus HIV diametro medio 90 nm
? flagello batterico diametro medio 20 nm
? elica DNA 2 nm diametro
Inoltre, dato che i virus, come per esempio il Covid19, sono veicolati attraverso altre sostanze, nel caso specifico del Covid19 attraverso le goccioline d?acqua presenti nell?aria emessa da un colpo di tosse e/o da uno starnuto, il rischio di contagio ? del tutto eliminato: le dimensioni delle goccioline d?acqua sono infatti notevolmente maggiori di quelle del suo ospite. Si tenga presente che la dimensione del diametro geometrico di una gocciolina d?acqua di un aerosol di nebbia o foschia ? superiore a 2000 nm.
I Richiedenti hanno intuito che il sistema deve essere in grado di generare un flusso d?aria laminare sanificato e di aspirare aria dall?ambiente A per successivamente filtrarla e purificarla, con una filtrazione meccanica fino a 300nm con filtro Hepa14. I successivi trattamenti a cui viene sottoposta l?aria all?interno del sistema di purificazione, quale ionizzazione, cattura elettrostatica e UVc, consentono di uccidere ed eliminare in modo efficace batteri, effetti patogeni, spore ed altri microrganismi fino ad una dimensione di 5nm (0,005 ?m).
A tale proposito, il sistema di filtrazione e purificazione dell?aria ? composto da moduli funzionali fluidici alcuni dei quali alimentati elettricamente, sensorizzati e controllati da un sistema di controllo digitale. Vantaggiosamente, un?interfaccia HMI permette all?utilizzatore la programmazione, il settaggio dei parametri ed il comando delle unit? funzionali.
Strutturalmente, nella sua conformazione minimale, il dispositivo 1 comprende una base 3 connessa ad almeno un braccio statico 5, il quale presenta un?estremit? 5A a cui il diffusore unidirezionale 7 ? girevolmente connesso.
Preferibilmente, la base 3 ? dotata di rotelle 3A ed ? quindi mobile su un qualsiasi piano, ad esempio il terreno 9.
Il braccio statico 5 pu? vantaggiosamente essere ruotato intorno alla direzione di sviluppo 10 di un?asta verticale 4 interposta tra lo stesso braccio 5 e la base 3 (mobile o fissa che sia).
Vantaggiosamente, anche il diffusore unidirezionale 7 pu? essere ruotabile intorno alla prima estremit? 5A del braccio statico 5.
Con riferimento alla figura 1, una prima soluzione realizzativa prevede che il dispositivo 1 comprenda, su un?intelaiatura 2, una base mobile 3 sulla quale ? montata un?asta verticale 4. L?asta 4 si sviluppa preferibilmente lungo una direzione sostanzialmente normale al terreno 9 stesso. ? inoltre previsto un braccio statico 5 collegato all?asta verticale 4 per mezzo di bracci secondari 5? e 5? e snodi 11. Il braccio 5 presenta un?estremit? 5A a cui il diffusore unidirezionale 7 ? girevolmente connesso e pu? essere ruotato intorno alla direzione di sviluppo 10 dell?asta verticale 4. Allo stesso modo, anche il diffusore unidirezionale 7 ? a sua volta atto ad essere ruotato intorno alla prima estremit? 5A del braccio statico 5.
In questo caso, al suo termine superiore (ossia l?estremit? pi? lontana dal terreno) l?asta 4 presenta un collare girevole 8 che permette alla serie di bracci 5, 5? e 5? di ruotare completamente intorno alla direzione 10.
Praticamente, il diffusore 7 gode di almeno sei gradi di libert? e pu? quindi muoversi praticamente in qualsiasi posizione, favorendo quindi il suo posizionamento e la creazione di un flusso d?aria laminare F adeguato ad ogni esigenza.
Un secondo esempio mostra il diffusore 1 che presenta solo un braccio statico connesso direttamente all?asta 4. La base 3 ? anche in questo caso mobile sul terreno 9 dell?ambiente A (fig.2).
Un?altra variante prevede invece che la base 3 sia fissata al soffitto dell?ambiente A.
L?aria viene prelevata dall?ambiente A e filtrata con diversi tipi di filtri in cascata (pre-filtro, filtro assoluto HEPA14 e a carboni attivi). La fase successiva si compone di due azioni che, a regime avvengono simultaneamente mediante un filtro elettrostatico in sinergia con radiazioni UVc: in questa fase l?aria, precedentemente filtrata e carica negativamente (anioni), viene fatta passare in un filtro caricato positivamente per la cattura delle sostanze nocive pericolose da distruggere tramite UVc, e quindi da espellere.
A valle di questo processo di sanificazione l?aria ? elettrificata e caricata negativamente (formazione di anioni) per essere poi, tramite il ventilatore, immessa nell?ambiente A attraverso le due linee di utilizzo (due servizi) appena visti: la diffusione nell?ambiente A attraverso un diffusore pluridirezionale 6, di tipo tradizionale, e tramite un diffusore unidirezionale 6 che genera una lama d?aria schermante (flusso F).
Le alimentazioni elettriche riguardano i moduli fluidici (ventilatore VP e VAP e ionizzatore) e il modulo di filtraggio elettrostatico. I sensori di flusso permettono la misura delle portate di aria alle linee funzionali A e B (altri sensori di flusso potrebbero essere utilizzati a monte e valle dei filtri per verificarne il buon funzionamento e suggerirne la sostituzione, seppure la durata dei filtri sia gi? nota in letteratura). Le misure vengono acquisite dal sistema di controllo che elabora i segnali di potenza per il controllo dei ventilatori/aspiratori e la regolazione della valvola che, su richiesta dell?utente, viene regolata per dare priorit? alla linea del diffusore unidirezionale 7, per poi riportarla esclusivamente al diffusore 6 al termine della richiesta del servizio a regime decisamente pi? basso.
Una variante esecutiva prevede che il diffusore unidirezionale 7 sia atto a generare una serie di flussi d?aria sanificata F unidirezionali sostanzialmente laminari, ossia due o tre lame di qualche centimetro di spessore parallele tra di loro, e che operano in sequenza, in modo da ?assorbire? le perdite di pressione parziali di pressione tra una lama d?aria e l?altra, cos? da favorire la perdita di velocit? del droplet.
Un?altra soluzione realizzativa, presenta almeno un diffusore unidirezionale ausiliario, anch?esso atto a generare un rispettivo flusso d?aria sanificata unidirezionale ausiliario, sostanzialmente laminare, atto ad operare in maniera sinergica con detto flusso d?aria sanificata F ma posizionato in un punto diverso, ad esempio una pi? vicina al medico eventualmente integrata al suo casco e una fronte paziente.
? stato condotto uno studio dell?emissione globale (naso e bocca) dello starnuto e del colpo di tosse con l?impiego di telecamere ad alta frequenza. L?analisi dei dati mostra che la velocit? dello starnuto ha un valore massimo di 6-7 m/s ad una distanza di circa 50 cm dopo meno di 30 ms.
La velocit? dello starnuto ? in un range molto ampio e pu? arrivare fino a 28.8 m/s alla sorgente.
Starnuto e colpo di tosse hanno una velocit? che dipende molto dalle condizioni delle vie aeree: naso chiuso, bocca chiusa, ecc.
Sono state condotte delle simulazioni numeriche volte a valutare velocit? e portate degli starnuti in diverse condizioni di pressione delle vie aeree interne. Queste simulazioni mostrano che nel caso peggiore (naso chiuso ed emissione dalla bocca) la velocit? media in corrispondenza della bocca pu? arrivare a 50 m/s, ma gi? dopo un centesimo di secondo, a pochi millimetri dalla bocca le velocit? massime sono mediamente pari a circa 7 m/s per lo starnuto e quasi 5 m/s per il colpo di tosse.
Pertanto, per il dimensionamento del dispositivo 1 ? stato assunta una velocit? massima nel caso dello starnuto di 7 m/s, pari a 25,2 Km/h.
vs = 7 m/s = 25,2 Km/h
La portata d?aria causata dallo starnuto o colpo di tosse Qs pu? essere approssimativamente calcolata con la seguente formula:
Qs = ??R^2?Cs?vs
Laddove:
R ? il raggio della circonferenza di base del cono d?aria generato dallo starnuto ad una distanza di 50 cm,
vs ? la velocit? dello starnuto,
Cs ? un coefficiente che tiene conto della direzione dello starnuto (Cs = 0,5-0,6 per direzione orizzontale; Cs = 0,25-0,36 per carico diagonale). Se assumiamo:
R = 0.25 m; Cs = 0.50; vs = 7 m/s, avremo una portata massima di starnuto Qs o colpo di tosse:
Qs = ??R^2?Cs?vs = ??[0.25]<2>?0,50?10 ? 0.687 m^3/s = 2474 m^3/h Ad una distanza di circa 50 cm dalla bocca, la velocit? ? di circa 7 m/s ed il flusso di aria umida dello starnuto o colpo di tosse sviluppa una pressione che in prima approssimazione pu? essere calcolata dalla formula empirica:
p = 0.613?v<2>
Il coefficiente 0.613 ? calcolato sulla base dei valori tipici della densit? dell'aria e dell'accelerazione gravitazionale. Dopo meno di 50 ms dall?inizio dello starnuto, i 7 m/s di velocit? determinano una pressione di:
p = 0.613?v<2 >? 30 Pa
Questa ? una stima della pressione esercitata dal flusso di starnuto o colpo di tosse sulla lama d?aria protettiva. Tale pressione ? esercitata su una superficie che si pu? stimare circolare di raggio 25 cm circa.
Tali stime preliminari non tengono per? conto dell?elevato contenuto di liquido contenuto nell?espirazione violenta di uno starnuto o colpo di tosse e le stime vanno adattate tenendo conto del contenuto di acqua e delle goccioline in sospensione nell?espettorazione.
Il materiale che si allontana attraverso le vie respiratorie ? costituito da una quantit? pi? o meno grande di gocce e goccioline di diametro variabile da frazioni di 1 ?m fino a 100-1000 ?m sotto forma di aerosol.
Con ogni starnuto si eliminano in media 20.000 goccioline di diametro inferiore a 100 ?m.
Con ogni colpo di tosse si allontanano da 10 a 100 goccioline bronchiali, di diametro nettamente inferiore alle precedenti. Con il parlare si liberano gocce di diametro superiore a 100 ?m va con velocit? decisamente bassi tali da far prevalere la forza gravitazionale che le portano quindi a precipitare immediatamente. Nel caso in cui l?aerosol provenga da soggetti colpiti da infezione delle prime vie aeree, esso contiene anche i relativi agenti patogeni.
Il destino di queste goccioline e la loro capacit? di agire come veicolo d?infezione cambia in base alla loro dimensione alla loro permanenza nell'aria, e alle condizioni di temperatura, luce e umidit?.
Le goccioline pi? piccole, di diametro inferiore a 100-150 ?m, nell'aria vanno incontro in brevissimo tempo ad una rapida disidratazione; sono cos? destinate ad evaporare in un tempo inferiore ai 2-3 secondi, che ? il tempo richiesto per raggiungere il terreno dalle goccioline emesse con uno starnuto da un individuo di altezza media e in posizione eretta.
I residui del materiale disciolto nelle goccioline sono in grado di rimanere in sospensione nell?aria come particelle, che prendono il nome di nuclei delle goccioline o ?droplet-nuclei?.
A differenza delle goccioline, i droplet-nuclei rimangono nell'atmosfera per un tempo molto pi? lungo, per ore o addirittura per giorni, a causa del loro peso irrilevante sul quale la gravit? agisce assai modestamente; essi, trasportati dai movimenti dell'aria, si spostano a distanze ragguardevoli diffondendo il contagio anche in ambienti diversi da quello della sorgente di emissione. Per tale motivo sar? utile la presenza di anioni nell?area che catturano gli agenti e li portano a precipitare.
Le goccioline presenti all?interno del flusso di portata Qs, alla velocit? massima scelta vg e con massa mg devono poter essere schermate dalla lama d?aria F, e quindi abbattute dalla pressione del flusso d?aria che contrasta quella esercitata dallo starnuto/colpo di tosse.
Perch? questa condizione sia verificata ? necessario che la lama d?aria prodotta abbia uno spessore minimo adeguato il cui valore dipende, oltre che dai parametri di velocit? della gocciolina, dai parametri caratteristici del flusso unidirezionale della lama d?aria. Alla luce di quanto sopra esposto, sviluppando la legge di moto della gocciolina soggetto al flusso della lama si ricava l?equazione relative alla determinazione dello spessore della barriera d?aria protettiva:
smin=0,544?Dg??g?(vg/vL )<2>
Dove vg ? la velocit? della gocciolina fissata a 7 m/s; vL ? la velocit? del flusso della lama d?aria; Dg ? il diametro della gocciolina fissata a 50 ?m (circa il 90% della popolazione di goccioline ? inferiori di 0,05 mm) e ?g ? la densit? della gocciolina stimata in 993 Kg/m<3>.
Come si pu? notare, lo spessore della lama ? direttamente proporzionale alle dimensioni, densit? e velocit? della gocciolina e inversamente proporzionale alla velocit? del flusso d?aria della lama.
La tabella di figura 4a mostra i valori di spessore della lama in funzione della velocit? del flusso che serve per garantire l?efficacia della schermatura vs droplet spinti dalla forza di uno starnuto/colpo di tosse. Con una velocit? massima di 10 m/s, per esempio, lo spessore efficace deve essere pari a 1,3 cm; mentre lo spessore di circa 33 cm deve essere garantito se la velocit? del flusso ? pari a 2 m/s.
Per garantire l?efficacia della protezione della lama, il regime del flusso d?aria F deve essere unidirezionale per tutta la profondit? richiesta. Circa il valore della velocit? dell?aria umida in uscita dalla lama, considerando una profondit? richiesta di 1 metro, si ritiene di poter fissare il valore di velocit? non inferiore a 10 m/s, tenendo conto la tabella di figura 4a, lo spessore della lama dovr? essere non inferiore a 1.3 cm, in corrispondenza della quale, come si pu? osservare dalla tabella successiva, illustrata in figura 4b, sar? necessario garantire una portata d?aria minima pari a circa 330 m<3>/h.
In pratica, quindi, il flusso d?aria sanificata F presenta uno spessore s inversamente proporzionale al quadrato della velocit? del flusso d?aria sanificata F, sostanzialmente compreso tra 0,5 e 35,0 cm, estremi inclusi, preferibilmente compreso tra 1,0 e 33,1 cm, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compreso tra 1,3 e 8,3 cm, estremi inclusi.
La portata volumica della lama d?aria pu? essere calcolata noti i valori della sezione del getto e della velocit? dell?aria richiesta alla lama per garantire la profondit? richiesta.
QF = L?s?vL
Fissati, per esempio, i valori di larghezza della lama (L=0.7m), della profondit? di penetrazione (H=1m) e della velocit? richiesta (v=10 m/s), e spessore (s=0.013 m) la portata della lama sar?:
QF = L?s?vL = 0.7?0.013?10 = 0.091 m<3>/s La tabella di figura 4b mostra alcuni valori indicativi di portata d?aria in funzione della velocit? e dello spessore della lama:
Pertanto, il flusso d?aria sanificata F presenta una portata QF direttamente proporzionale alla velocit? dell?aria sanificata che costituisce lo stesso flusso d?aria sanificata F. Tale portata QF ? sostanzialmente compresa tra 0,050 e 0,500 m3/sec, estremi inclusi, preferibilmente compresa tra 0,090 e 0,465 m3/sec, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compresa tra 0,090 e 0,240 m3/sec, estremi inclusi.
Vantaggiosamente, ? previsto un sistema di puntamento luminoso (o altri mezzi similari) atto a delimitare l?area di flusso della lama d?aria sanificata F, in modo da delimitare l?area di azione della barriera protettiva, affinch? essa non investa le persone P1 e P2 presenti nell?ambiente A.
Inoltre, il dispositivo 1 sar? dotato di mezzi sensori per un sistema di controllo e regolazione delle portate d?aria, nonch? dei dispositivi di sicurezza necessari per apparecchiature di questo genere, oltre che di un sistema di aspirazione localizzato a valle del flusso d?aria.
Preferibilmente, sono previsti mezzi di monitoraggio della qualit? dell?aria dell?ambiente A, anche indiretti, quali la misurazione del tasso di anidride carbonica dal quale si possono dedurre i livelli di rischio o di allarme.
Il metodo di produzione di un flusso d?aria sanificata sostanzialmente laminare comprende le successioni di fasi che consistono nel:
- prelevare aria dall?ambiente A esterno (ambulatorio medico, ambiente di lavoro, ecc.),
- filtrare l?aria prelevata attraverso un?azione meccanica (pre-filtri, filtri intermedi e filtro HEPA14) in maniera da produrre aria filtrata,
- purificare l?aria filtrata (UVc con elettrostatica e contemporaneamente UVc ad effetto combinato) e distruggere flagelli e/o batteri e/o virus fino ad una dimensione di 5 nm (sanificazione con filtro elettrostatico, in gabbia carica positivamente e trattata con radiazioni UVc), in modo da produrre aria purificata,
- raccogliere espellere e smaltire polveri, sostanze nocive, contaminanti e spore in modo da produrre aria sanificata;
- immettere almeno una prima parte di aria sanificata nell?ambiente A dirigendola verso almeno un diffusore unidirezionale 7 mediante mezzi di immissione.
Vantaggiosamente, la prima parte di aria sanificata ? immessa nell?ambiente A in modo tale che la sua velocit? vL sia sostanzialmente compresa tra 2 e 10 m/s, estremi inclusi, preferibilmente tra 3 e 6 m/s, estremi inclusi, e ancor pi? preferibilmente, tra 4 e 5 m/s estremi inclusi. Inoltre, lo spessore s del flusso d?aria sanificata F dovr? essere inversamente proporzionale al quadrato della velocit? del flusso d?aria sanificata F e sostanzialmente compreso tra 0,013 e 0,331 m, estremi inclusi, preferibilmente compreso tra 0,033 e 0,123 m, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compreso tra 0,053 e 0,083 m.
Vantaggiosamente, ? prevista la fase di immettere almeno una seconda parte di aria sanificata nell?ambiente A dirigendola verso almeno un diffusore pluridirezionale 6 mediante mezzi di immissione ausiliaria.
Vantaggiosamente, l?aria prelevata viene pre-filtrata e assume cos? una carica negativa; successivamente viene passata per un filtro caricato positivamente che cattura e quindi espelle le sostanze nocive presenti in detta aria pre-filtrata, in modo da generare detta aria sanificata, e, di seguito, la stessa aria sanificata ? elettrificata mediante mezzi di elettrificazione, in maniera da ottenere aria sanificata caricata da immettere nell?ambiente A.
Preferibilmente, preventivamente si abbattono gli odori ambientali mediante filtrazione meccanica dell?aria pre-filtrata (filtri al carbonio).
Da quanto sopra descritto si vede quindi come il trovato raggiunga il compito e gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che viene realizzato un dispositivo di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata, che permetta di ottenere la purificazione degli ambienti di lavoro ad elevata turnazione, quali studi professionali, negozi, biglietterie, studi medici o sportelli pubblici.
In particolare, la realizzazione del flusso laminare unidirezionale (o della serie di flussi) realizza una barriera d?aria impermeabile al getto d?aria umida (droplet) emesso attraverso conversazione, starnuto o colpo di tosse. Tale lamina, caratterizzata da un basso livello di permeabilit?, costituisce una barriera di protezione tra pi? persone (cliente/professionista, cliente/commessa, paziente/medico) durante una comune attivit? di interazione, allo scopo di evitare che uno stranuto e/o colpo di tosse emesso dalla prima persona possa investire la seconda persona.
Con il sistema di puntamento, viene impedito a tale lama d?aria di interferire con le persone e le attivit? lavorative in corso.
Un altro vantaggio del trovato ? dato dal fatto che, con la base mobile e l?ampia gamma di modulazione del diffusore, che ? orientabile in qualsivoglia maniera nello spazio, il dispositivo ? comodo da usare, compatto e trasportabile, senza risultare invasivo e a basso impatto visivo.
Un altro vantaggio del dispositivo siffatto ? che esso ? in grado di filtrare, purificare l?aria di un locale e di rendere disponibile una portata d?aria sanificata supplementare capace di creare, attraverso un erogatore, un flusso di aria unidirezionale di dimensioni specifiche.
Un altro vantaggio del dispositivo di erogazione ? che esso trova applicazione in molte attivit? lavorative: studi professionali, biglietterie, esercizi commerciali, studi medici, sportelli pubblici, scuole, ovunque vi sia una interazione a distanza ravvicinata tra persone. Inoltre, sar? possibile prevedere soluzioni ad hoc per specifiche applicazioni (notaio, avvocato, oculista, ortopedico, commercialista, barbiere/parrucchiere, sportello posta/banca, ecc.) che terranno conto delle diverse esigenze tecniche richieste da ciascuna specifica attivit? di lavoro. Per ciascuna soluzione sviluppata saranno previsti degli specifici sistemi di aspirazione.
Non ultimo, l'uso di mezzi facilmente reperibili in commercio e l'impiego di materiali comuni, rendono il dispositivo economicamente concorrenziale. Il trovato cos? concepito ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali impiegati, nonch? le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze, purch? coerenti con lo scopo realizzativo.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI
1) Un dispositivo (1) di erogazione di una barriera protettiva a flusso d?aria unidirezionale sanificata comprendente, su un?intelaiatura portante (2): mezzi di prelievo dell?aria dall?ambiente (A) esterno;
mezzi di filtrazione dell?aria prelevata atti a produrre aria filtrata all?interno del dispositivo (1);
mezzi di purificazione dell?aria filtrata e di distruzione di flagelli e/o batteri e/o virus in modo da produrre aria purificata;
mezzi di raccolta, espulsione e smaltimento di polveri, sostanze nocive, contaminanti e spore in modo da produrre aria sanificata;
mezzi di immissione dell?aria sanificata nell?ambiente (A) atti a dirigere almeno una prima parte di detta aria sanificata verso almeno un diffusore unidirezionale (7) presentante una forma longilinea, in modo da generare almeno un flusso d?aria sanificata (F) unidirezionale sostanzialmente laminare.
2) Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di immissione sono tali che detta prima parte di detta aria sanificata vL ? sostanzialmente compresa tra 2 e 10 m/s, estremi inclusi, preferibilmente tra 3 e 6 m/s, estremi inclusi, e ancor pi? preferibilmente tra 4 e 5 m/s estremi inclusi, e lo spessore s di detto flusso d?aria sanificata (F) ? inversamente proporzionale al quadrato della velocit? del flusso d?aria sanificata (F) ed ? sostanzialmente compreso tra 0,013 e 0,331 m, estremi inclusi, preferibilmente compreso tra 0,033 e 0,123 m, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compreso tra 0,053 e 0,083 m.
3) Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente mezzi di immissione ausiliari dell?aria sanificata nell?ambiente (A) atti a dirigere almeno una seconda parte di detta aria sanificata verso almeno un diffusore pluridirezionale (6).
4) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente una base (3) connessa ad almeno un braccio statico (5) presentante un?estremit? (5A) a cui detto diffusore unidirezionale (7) ? girevolmente connesso, detto braccio statico (5) essendo atto ad essere ruotato intorno alla direzione di sviluppo (10) di un?asta verticale (4) interposta tra detto braccio statico (5) e detta base (3).
5) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di filtrazione comprendono:
almeno un pre-filtro, di produzione di aria pre-filtrata, posizionato a monte di un filtro caricato positivamente atto a catturare sostanze nocive presenti nell?aria pre-filtrata, in modo da generare detta aria sanificata;
mezzi di elettrificazione dell?aria sanificata a valle di detto filtro caricato positivamente, in maniera da ottenere aria sanificata caricata negativamente prima di essere immessa nell?ambiente (A).
6) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto diffusore unidirezionale (7) ? atto a generare una serie di flussi d?aria sanificata (F) unidirezionali, sostanzialmente laminari, sostanzialmente paralleli tra di loro e operanti in sequenza.
7) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un diffusore unidirezionale ausiliario, anch?esso atto a generare un rispettivo flusso d?aria sanificata unidirezionale ausiliario, sostanzialmente laminare, atto ad operare in maniera sinergica con detto flusso d?aria sanificata (F) ma posizionato in un punto diverso.
8) Dispositivo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sistema di puntamento luminoso atto a delimitare l?area di flusso di detto flusso d?aria sanificata (F), in modo da evitare ostacoli presenti nell?ambiente (A).
9) Metodo di produzione di un flusso d?aria sanificata sostanzialmente laminare che comprende le successioni di fasi che consistono nel:
- prelevare aria dall?ambiente (A) esterno,
- filtrare l?aria prelevata in maniera da produrre aria filtrata,
- purificare l?aria filtrata e distruggere flagelli e/o batteri e/o virus in modo da produrre aria purificata,
- l?aria prelevata viene pre-filtrata assumendo una carica negativa e successivamente passata per un filtro caricato positivamente che cattura e quindi espelle le sostanze nocive presenti in detta aria pre-filtrata, in modo da generare detta aria sanificata, e, di seguito,
- detta aria sanificata ? elettrificata mediante mezzi di elettrificazione, in maniera da ottenere aria sanificata caricata da immettere nell?ambiente (A).
- raccogliere espellere e smaltire polveri, sostanze nocive, contaminanti e spore in modo da produrre aria sanificata;
- immettere almeno una prima parte di aria sanificata nell?ambiente (A) dirigendola verso almeno un diffusore unidirezionale (7) mediante mezzi di immissione.
10) Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta prima parte di aria sanificata ? immessa nell?ambiente (A) in modo tale che la sua velocit? vL ? sostanzialmente compresa tra 2 e 10 m/s, estremi inclusi, preferibilmente tra 3 e 6 m/s, estremi inclusi, e ancor pi? preferibilmente tra 4 e 5 m/s estremi inclusi, e lo spessore s di detto flusso d?aria sanificata (F) ? inversamente proporzionale al quadrato della velocit? del flusso d?aria sanificata (F) ed ? sostanzialmente compreso tra 0,013 e 0,331 m, estremi inclusi, preferibilmente compreso tra 0,033 e 0,123 m, estremi inclusi, ancor pi? preferibilmente compreso tra 0,053 e 0,083 m.
11) Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni 9 e 10, comprendete la fase di immettere almeno una seconda parte di aria sanificata nell?ambiente (A) dirigendola verso almeno un diffusore pluridirezionale (6) mediante mezzi di immissione ausiliaria.
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