IT202100002264A1 - Abbattimento dei "covid 19 - droplets" mediante azione combinata di ricircolazione, ionizzazione, fotocatalisi ed uv-c, protetto da radiazioni ionizzanti. - Google Patents

Description

ABBATTIMENTO DEI "COVID 19 - DROPLETS" MEDIANTE AZIONE COMBINATA DI RICIRCOLAZIONE, IONIZZAZIONE, FOTOCATALISI ED UV-C, PROTETTO DA RADIAZIONI IONIZZANTI.

RIASSUNTO

Dispositivo di sterilizzazione aria, in grado di agire sui "droplets" infettivi rilasciati in ambienti chiusi mediante UV-C, costituito da scatola verniciata internamente ed esternamente con TiO2 , e contenente ventola/e di ricircolo aria a portata variabile nonch? dispositivi di ionizzazione e lampade UV-C, dotato di una completa protezione da radiazioni ionizzanti.

Il dispositivo pu? essere usato anche su mezzi pubblici mobili.

Esso ? basato sull'azione contemporanea di:

- UVC, che agisce per danneggiamento dell'RNA del virus contenuto nei droplets, con effetto citotossico cumulativo. Gli UV-C sono adeguatamente schermati per consentire un uso 24/24h in presenza di persone;

- ionizzazione aria, che induce i droplets elettrizzati ad aderire alle pareti o ad aggregarsi e cadere sul pavimento, sottraendoli al volume respirabile;

- effetto fotocatalitico, che agisce per attacco della membrana citoplasmatica e catalizza l'aggregazione dei droplets sulla parete interna ed esterna del dispositivo trattate con TiO<2 , >eliminandoli dal volume respirabile; inoltre supplisce all'uso di filtri facilmente inquinabili ed elimina operazioni manutentive dei medesimi;

- ricircolazione aria.

- sterilizzazione piccoli oggetti mediante uno scomparto con accesso dall'esterno, per azione diretta degli UV-C (eventuale).

ABBATTIMENTO DEI "COVID 19 - DROPLETS" MEDIANTE AZIONE COMBINATA DI RICIRCOLAZIONE, IONIZZAZIONE, FOTOCATALISI ED UV-C, PROTETTO DA RADIAZIONI IONIZZANTI.

RELAZIONE

Premessa

I "droplets" sono tra le maggiori cause di infezione da Covid-19 e quindi la loro inattivazione in ambiente chiuso riduce fortemente la possibilit? di contagio.

Scopo della presente invenzione ? realizzare uno sterilizzatore atto a neutralizzare i "droplets", mediante un'azione sinergica di (1) ricircolo dell'aria, (2) ionizzazione, (3) fotocatalisi, (4) raggi ultravioletti UVC, con adeguata protezione dalle radiazioni ionizzanti.

1. Ricircolo dell'aria: ? uno degli aspetti pi? importanti in ambienti chiusi, perch? in grado di trasportare i "droplets" nel proprio flusso allo scopo di poterli abbattere.

Il dispositivo agir? sulla corrente d'aria con emissione dall'alto verso il basso e presa di ricircolo orientata verso il basso.

Dispositivi di sanificazione che usano il solo ricircolo dell'aria utilizzano normalmente filtri HEPA in grado di trattanere i droplets.

Riteniamo questa soluzione non soddisfacente, perch? i filtri si inquinano facilmente e possono ricircolare aria infetta. Pertanto anzich? i filtri, sfrutteremo le capacit? di abbattimento dei droplets possibile con la ionizzazione e la fotocatalisi.

2. Ionizzazione dell'aria: gli ioni negativi hanno effetti stimolanti e energizzanti sull?organismo e combattono anche la diffusione dei batteri (e della polvere e dei droplets) nell?aria, costringendo le particelle ionizzate ad aderire a pavimento e pareti: gli ioni negativi si legano alle particelle che fluttuano nell?aria ? i droplets, nel caso specifico ? caricandole elettrostaticamente. La conseguenza ultima di questo processo ? che la particella essendo stata caricata elettrostaticamente, non rimarr? sospesa per aria ma si andr? a depositare sulle superfici, cos? ?bloccandosi? alle pareti e/o precipitando sul pavimento.

La ionizzazione quindi sostituisce anche l'uso dei filtri HEPA perch? provvede alla cattura diffusa delle microparticelle, con il vantaggio di non concentrarle su un filtro che diventerebbe fortemente inquinante.

Come effetto collaterale la ionizzazione rende l'aria pi? pura e pi? respirabile, perch? induce rilassamento, riduzione dei disturbi legati all?ansia, miglior assimilazione dell?ossigeno e conseguente migliorie sul livello di ossigeno del sangue (che aiuta anche la pressione e di conseguenza anche l?apparato cardiovascolare), migliore capacit? di termoregolazione, etc. : effetti questi particolarmente apprezzabili in zone "critiche" (sale di aspetto, aree "a rischio", ambienti affollati, aree ospedaliere operative, etc.).

- fotocatalisi indotta dai raggi UVC sul catalizzatore TiO2 che provoca la formazione di radicali liberi fortemente reattivi, che vanno ad attaccare i principali agenti inquinanti: anidride carbonica (CO2), ossidi di zolfo (SOx), ossidi di azoto (NOx), monossido di carbonio (CO), idrocarburi policiclici aromatici (IPA), composti organici volatili COV: Tricloroetilene (C2HCl3), Acetone (C3H6O), 1-Butanolo (C4H10O), Butanale (C4H8O), m-Xilene (C8H10), 1,3-Butadiene (C4H6), Toluene (C6H5CH3), Formaldeide (CH2O).

L?azione fotocatalitica delle nanoparticelle di TiO2 permette di decomporre i COV in sostanze innocue come CO2 e acqua ed impedisce la proliferazione di microorganismi e di biofouling.

Pu? ritenersi quindi che l'effetto della fotocatalisi sostituisca efficacemente l'uso dei filtri, catalizzando la concentrazione e la caduta delle microparticelle per il loro aumento di massa; inoltre la superficie catalizzata ? "autopulente" e quindi non accumula particelle infettive, al contrario dei filtri che divengono ricettacolo di virus e batteri.

Un notevole effetto collaterale della fotocatalisi ? che l?elevato potere ossidante dei radicali provoca dei danni alla parete cellulare esterna dei microorganismi che entrano in contatto con la superficie fotocatalitica: senza pi? protezione dall?ambiente esterno vengono successivamente attaccate le membrane citoplasmatiche interne causando un deflusso dei fluidi intracellulari che porta la cellula verso una rapida morte. Nel ns. caso la fotocatalisi agisce sulla superficie esterna tensioattiva del droplet rendendo accessibile il virus ed il suo RNA all'azione degli UV-C.

- sterilizzazione con raggi UV-C: agiscono sul DNA del virus impedendone la riproduzione e quindi inattivandolo, per fusione fotochimica di due basi pirimidiniche adiacenti che danneggia l' RNA del virus impedendone la capacit? di replicarsi.

Il ricircolo dell'aria nel dispositivo fa s? che i virus vengano irradiati pi? volte con un effetto citotossico cumulativo che ? proporzionale ai ricambi d'aria dell'ambiente.

Le radiazioni ionizzanti sono, per definizione, radiazioni elettromagnetiche o corpuscolari dotate di sufficiente energia per ?ionizzare? la materia che attraversano, ovvero strappare elettroni ad atomi o molecole. L?effetto di questa ionizzazione ? di rompere i legami atomici e molecolari, degradando le macromolecole che costituiscono la base dell?organismo umano. Le radiazioni ionizzanti possono essere costituite o da particelle sub-atomiche ( es. particelle alfa, beta, neutroni) che si muovono con velocit? elevate, spesso prossime alla velocit? della luce (radiazioni corpuscolari), o da radiazioni elettromagnetiche, costituite da fotoni che si propagano alla velocit? della luce (raggi X e raggi gamma).

Considerato che le energie di soglia dei processi di ionizzazione sono di alcuni eV (elettroni-Volt), le radiazioni elettromagnetiche in grado di produrre ionizzazione nella materia sono unicamente i raggi ultravioletti di alta frequenza (UV-C), i raggi X ed i raggi Gamma.

Gli UVC sono fortemente pericolosi dal punto di vista somatico e genetico (neoplasie) e sono classificati dallo IARC nel "GRUPPO 1 - Cancerogeni certi per l'uomo".

Quindi il dispositivo di emissione degli UV-C sar? adeguatamente schermato contro l'irraggiamento da radiazioni ionizzanti, mediante una adeguata "trappola".

Infine le lampade UV-C adottate dovranno essere ad "emissione zero" di Ozono O3, che anche in quantit? relativamente basse pu? causare dolore toracico, tosse, respiro corto e irritazione alla gola e ai polmoni, pu? peggiorare malattie respiratorie croniche come l'asma e compromettere la capacit? del corpo di combattere le infezioni respiratorie.

Requisiti del dispositivo.

Da quanto suesposto, consegue che il dispositivo di sterilizzazione dovr? essere dotato dei seguenti requisiti:

- buona capacit? di ricircolo: sar? ottenuta mediante ventilatore di aspirazione aria di portata adeguata;

- flusso di corrente d'aria dall'alto verso il basso: nei dispositivi portatili verr? ottenuta mediante alettatura a persiana dell' emissione aria: l'aria entrante sar? aspirata dal basso e quella uscente verr? proiettata verso il basso, in modo da garantire un flusso circolare.

Nei dispositivi fissi la circolazione avverr? mediante griglie di emissione orientate ed aspirazione dal basso.

- capacit? di ionizzare l'aria trattata: verr? ottenuta mediante uso di ionizzatori elettrici ad ioni negativi, in aggiunta alla ionizzazione prodotta dagli UV-C;

- effetto fotocatalitico sui droplets: verr? realizzata mediante il trattamento interno del dispositivo con verniciatura fotocatalitica a base di TiO2;

- sterilizzazione mediante UV-C: si adotteranno lampade di alta potenza e basso consumo (60-100W a diodi) e piccoli spessori (2-3 cm) del flusso d'aria da trattare; inoltre, essendo l'efficacia degli UVC proporzionale al tempo di contatto con i raggi, il flusso dell'aria sulle lampade verr? massimizzato con un percorso a serpentina per assicurare il maggior tempo di contatto possibile. La sterilizzazione ad UV-C verr? effettuata all'interno di una apposita "trappola a setti" del tipo a labirinto, per impedire la fuoriuscita di radiazioni ionizzanti; le pareti interne saranno lucide per ottenere infinite riflessioni che massimizzano l'azione degli UV-C sul flusso d'aria;

- una camera di sterilizzazione nel dispositivo portatile: per piccoli oggetti direttamente per azione dei raggi UV-C ? stata prevista con un cassetto accessibile dall'esterno, e costituisce un "plus" operativo per la sterilizzazione (ad es.) di hi-phone, occhiali, portafogli, penne, strumenti chirurgici, etc.

Considerata l'alta viralit? e l'indice di mortalit? del Sars-Cov-2 nonch? la necessit? di ridurre costantemente la carica virale in ambienti facilmente contaminabili (terapie intensive, ospedali, sale di attesa, scuole, uffici, negozi, centri benessere, palestre, mezzi di trasporto pubblico, etc.) il dispositivo offre un'alta possibilit? di contenimento della pandemia.

Descrizione del dispositivo

Si premette che ? oggetto del presente brevetto qualunque dispositivo in grado di garantire:

1. sterilizzazione dell'aria mediante azione contemporanea di un flusso di ricircolo d'aria mediante ventilatore;

2. realizzazione di un flusso della corrente d'aria proveniente dall'alto con ripresa dal basso;

3. ionizzazione per azione di appositi ionizzatori:

4. fotocatalisi per azione degli UV-C su uno strato di Ossido di Titanio TiO<2 >;

6. totale schermatura delle radiazioni ionizzanti verso l'esterno.

Esso potr? essere realizzato in differenti allestimenti.

Il Dis. 1 riporta un esempio di dispositivo, rappresentato da un tipo portatile con maniglia, che - si ribadisce - potr? per? essere realizzato di qualsiasi forma specie e dimensione sia nella conformazione che nel tipo di componenti, purch? questi adempiano alla medesima funzione.

Esso potr? anche essere installato in locali ovvero a soffitto su mezzi mobili (autoveicoli, ambulanze, bus, vagoni ferroviari, aerei, etc.) tramite un eventuale inverter esterno 12Vcc/220V se necessario. Con riferimento al Dis.1, abbiamo:

1. contenitore in lamiera di acciaio di adeguato spessore;

2. ingresso aria di ricircolo mediante alettature a persiana riviolte verso il basso;

3. camera di soffiaggio

4. camera di calma uscita aria sterilizzata;

5. alettature uscita aria per convogliamento verso il basso;

6. camera di sterilizzazione UVC cvon trappola radiazioni ionizzanti a labirinto;

7. setto di separazione per immissione aria mediante il (15);

8. setto inversione flusso di aria, per massimizzazione percorso di contatto aria/UVC

9. setto di separazione con inversione direzione aria;

10. staffetta portalampade;

11. portalampada preferibilmente di tipo ceramico;

12. lampada UVC ad emissione laterale e superiore;

13. ionizzatore

14. cassetto di sterilizzazione piccoli oggetti;

15. ventilatore;

16. motore del ventilatore controllato da (17);

17. dimmer regolazione velocit? del ventilatore;

18. interruttori lampade (funzionamento singolo o doppio);

19. maniglia opzionale.

Come intuitivamente si comprende, l'aria viene aspirata dal basso attraverso la griglia a persiana (2) ed immessa nella camera di soffiaggio (3) dove il ventilatore (15) provvede a canalizzarla nella camera di sterilizzazione (6) attraverso un'apertura praticata nel setto (7) per il passaggio della bocca di mandata.

Nerlla camera di sterilizzazione UV-C l'aria compie un percorso a labirinto per massimizzare il contatto con le lampade UVC (12). Le facce interne dei setti (7,8,9) sono di metallo trattato "a specchio" per ottenere il massimo numero di riflessioni dei raggi UV-C.

Un altro effetto del labirinto ? massimizzare il tempo di contatto dell'aria con le lampade UV-C.

Un ulteriore scopo del percorso a labirinto ? costituire una trappola per le radiazioni ionizzante che non potranno cos? essere emesse all'esterno.

Nella camera di sterilizzazione sono anche presenti gli ionizzatori (13).

L'interno del contenitore (1) ? verniciato con composti a base di TiO<2 >per ottenere l'effetto fotocatalitico.

Dopo il percorso nel labirinto l'aria trattata viene immessa attraverso il setto (9) nella camera di calma (4) dalla quale viene soffiata verso il basso mediante le alettature a 45? (5).

Il cassettino (14) estraibile dalla parete esterna pu? contenere piccoli oggetti che verranno direttamente sterilizzati ad UV-C, e costituisce un "plus" del dispositivo.

Un possibile diverso allestimento, funzionalizzato quale plafoniera a soffitto per mezzi di trasporto, ? rappresentato in Fig.2,

Esso ? pensato per l'installazione a soffitto in locali ovvero su mezzi mobili (autoveicoli, ambulanze, autopulman, autobus urbani, vagoni ferroviari, aerei, etc.) tramite un eventuale inverter esterno 12Vcc/220V se necessario.

Con riferimento alla Fig.2 la numerazione indica:

1. involucro esterno da installare a soffitto;

2. bocchetta di aspirazione conformata come un diffusore schermato;

3. camera di calma aria infetta aspirata;

4. camera espulsione aria trattata;

5. feritoie di espulsione;

6. ventilatore di espulsione aria (dimmerabile);

7. setto di supporto ventilatore;

8. setto di supporto lampade UV-C sterilizzanti;

9. batteria di lampade UV-C;

10. ionizzatori.

Il funzionamento ? intuitivo:

l'aria inquinata viene aspirata dalla bocchetta schermata (2) nella camera di calma (3) - trattata internamente con rivestimento di TiO2 - per azione dei ventilatori (6) regolabili con dimmer. Le lampade UV-C (9) provvedono alla sterilizzazione nonch? all'attivazione della funzione catalitica del TiO<2 >. Nella camera (3) inoltre l'aria viene fortemente ionizzata per azione degli ionizzatori (10). I ventilatori (6) espellono l'aria trattata nei compartimenti (4) dai quali essa viene soffiata all'esterno attraverso le feritoie (5). Il ciclo dell'aria proviene dall'alto con ripresa dal basso.

Innovazioni

Le innovazioni del dispositivo sono le seguenti:

a. possibilit? di montare lampade UVC di qualsiasi forma, potenza e dimensione (a filamento, a scarica, a diodi) con attacco "edison" /E27 o altra base di alimentazione comunque solidale alla scatola; le radiazioni ionizzanti dovute all'azione degli UV-C viene totalmente schermata mediante un percorso a labirinto o setti di intercettazione;

b. trattamento a specchio (o con vernice bianca riflettente al TiO<2 >) della camera di irraggiamento o per massimizzare le riflessioni della luce UVC;

c. trattamento fotocatalitico mediante TiO2 di tutta la parte interna della camera di irraggiamento, tale da offrire la massima superficie reagente fotocatalitica all'azione degli UVC:

d. rottura della pellicola superficiale citoplasmatica del droplet con esposizione agli UV-C dei virus interni, che vengono cos? inattivati;

e. ionizzazione dell'aria in sostituzione e miglioramento di eventuali sistemi di filtraggio (es.:filtri HEPA);

f. portata regolabile del ventilatore mediante dimmer, allo scopo di regolare il numero di ricambi d'aria orari per ottenere il migliore effetto citotossico cumulativo;

g. accensione separata della lampade UVC per regolarne la potenza operativa;

h. eventuale cassetto per l'introduzione nella camera di sterilizzazione per piccoli oggetti (HiPhone, portafoglio, occhiali, strumenti chirurgici, chiavi, etc.), solo nel tipo di cui al Dis.1. Ricerche di anteriorit?

E' stata effettuata un'accurata ricerca sui dispositivi di sterilizzazione dell'aria attualmente in commercio. Essa ha evidenziato che:

- nessun dispositivo usa la contemporanea combinazione dei 4 sistemi UV-C/ fotocatalisi/ ionizzazione/ ricircolazione;

- In alcuni dispositivi l'effetto fotocatalitico ? ottenuto mediante placche o corone circolari o mediante filtri trattati fotocataliticamente, anzich? per trattamento di tutta la superficie interna soggetta ad UV-C; in tal caso la superficie reagente ? ovviamente molto minore;

- quasi tutti i dipositivi esaminati contengono sistemi di filtraggio aria HEPA (a ns. avviso autoinquinanti);

- in generale nessun dispositivo presenta regolazione della portata d'aria e del numero di lampade UVC funzionanti;

- non vi sono dispositivi che sterilizzano l'aria ambiente e sono nel contempo dotati di una (eventuale) camera di sterilizzazione per piccoli oggetti.

Il dispositivo proposto deve quindi a tutti gli effetti considerarsi innovativo.

Claims (1)

1. ABBATTIMENTO DEI "COVID 19 - DROPLETS" MEDIANTE AZIONE COMBINATA DI RICIRCOLAZIONE, IONIZZAZIONE, FOTOCATALISI ED UV-C, PROTETTO DA RADIAZIONI IONIZZANTI.: RIVENDICAZIONI

   1. dispositivo di sanificazione ambientale per l'inattivazione dei "Covid-19-droplets" basato sull'effetto combinato di ricircolazione aria, luce UV-C, fotocatalisi, ionizzazione, mediante progressivo abbattimento (per continuo ricircolo) della carica virale dei droplets e loro attecchimento a pareti e pavimento, usabile in ambienti chiusi e su mezzi pubblici.

   2. dispositivo di cui alla rivendicazione (1) adattabile a qualsiasi tipo di lampade UV-C , a qualsiasi variante estetica e4 modello, a qualsiasi ventilatore;

   3. dispositivo di cui alle rivendicazioni (1,2) nel quale i raggi UV-C sono opportunamente schermati con "trappole a setti" al fine di poter essere utilizzato 24/24h in presenza di persone;

   4. dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-3) nel quale ? massimizzato o rallentato il percorso dell'aria a contatto con gli UV-C, aumentando l'efficacia della sterilizzazione dell'aria ad ogni successivo passaggio;

   5. dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-4) nel quale le pareti della camera di sterilizzazione UV-C sono tali da rendere massime le riflessioni e quindi l'efficacia dei raggi (trattamento con TiO<2 >bianco); 6. dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-5) ad effetto fotocatalitico mediante verniciatura a base di TiO2 che provoca la rottura della parete esterna tensioattiva del droplet, e quindi della membrana cellulare. Senza pi? protezione dall?ambiente esterno vengono successivamente attaccate le membrane citoplasmatiche interne causando un deflusso dei fluidi intracellulari che porta la cellula verso una rapida morte. Nel ns. caso l'effetto fotocatalitico agisce rompendo la superficie esterna tensioattiva dei droplets rendendo accessibile il virus ed il suo RNA all'azione degli UV-C e quindi i virus restano direttamente direttamente esposti all'azione inibente sul RNA effettuata dai raggi UV-C;

   7. dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-6) dotato di ionizzatori che emettono ioni negativi trascinati nel flusso d'aria sterilizzato dagli UV-C, i quali provocano l'aggregazione dei droplets (parzialmente o totalmente trattati) e la loro aderenza a pareti e pavimento, sottraendoli cos? al volume di aria respirabile ambientale;

   8. Dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-7) nel quale la ionizzazione dell'aria quale effetto collaterale induce rilassamento, riduzione dei disturbi legati all?ansia, miglior assimilazione dell?ossigeno e conseguente migliorie sul livello di ossigeno del sangue (che aiuta anche la pressione e di conseguenza anche l?apparato cardiovascolare), migliore capacit? di termoregolazione, effetti comunque apprezzabili in tutti i volumi che sono generalmente trattati; 9. Dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-8) nel quale il sistema di ionizzazione e di fotocatalisi ? sostitutivo di altri sistemi di filtrazione dell'aria (anche avanzato, come ad es.: filtri HEPA) in quanto potenzialmente infettante per accumulo di virus/batteri;

   10. Dispositivo di cui alle rivendicazioni (1-9) dotato di eventuale "camera di sterilizzazione" integrata per piccoli oggetti, costituita da un piccolo volume dedicato interno al dispositivo ed irradiato direttamente dagli UVC, accessibile dall'esterno mediante un cassetto.