IT202100008099A1 - Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale - Google Patents

Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale Download PDF

Info

Publication number
IT202100008099A1
IT202100008099A1 IT102021000008099A IT202100008099A IT202100008099A1 IT 202100008099 A1 IT202100008099 A1 IT 202100008099A1 IT 102021000008099 A IT102021000008099 A IT 102021000008099A IT 202100008099 A IT202100008099 A IT 202100008099A IT 202100008099 A1 IT202100008099 A1 IT 202100008099A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
filtering
antibacterial
antiviral
filter
filtering device
Prior art date
Application number
IT102021000008099A
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Busso
Original Assignee
Aerpura S R L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerpura S R L filed Critical Aerpura S R L
Priority to IT102021000008099A priority Critical patent/IT202100008099A1/it
Priority to PCT/EP2021/064514 priority patent/WO2022207127A1/en
Publication of IT202100008099A1 publication Critical patent/IT202100008099A1/it

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0013—Modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692—Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0028—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions provided with antibacterial or antifungal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2407—Filter candles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/58—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in parallel
    • B01D46/60—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in parallel arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0258—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0421—Rendering the filter material hydrophilic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0428—Rendering the filter material hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2271/00—Sealings for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2271/02—Gaskets, sealings
    • B01D2271/022—Axial sealings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Description

Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo:
?DISPOSITIVO FILTRANTE ANTIBATTERICO ED ANTIVIRALE?
DESCRIZIONE
Campo di Applicazione
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale.
In generale, la presente invenzione si riferisce a: Apparecchiature in genere per processi di separazione che utilizzano membrane semipermeabili, Moduli tubolari a membrana, con un blocco poroso avente passaggi rivestiti con membrana; Processi di separazione mediante membrane semipermeabili, es. Dialisi, osmosi, ultrafiltrazione; Osmosi inversa; Iperfiltrazione; Nanofiltrazione.
In particolare, la presente invenzione si riferisce a: Dettagli relativi alla preparazione della membrana, Idrofilizzazione, Idrofobizzazione; fabbricazione di oggetti tridimensionali 3D mediante deposizione di additivo, agglomerazione additiva o strati additivi, ad esempio mediante stampa 3D, stereolitografia o sinterizzazione laser selettiva.
Stato della Tecnica
Strategia di filtrazione. Lo stato dell?arte ? rappresentato dal brevetto JP 5 052 741 B2 riguardante un elemento filtrante idrofobo impermeabile e traspirante disposto previa rimozione di una chiusura ermetica ed a tenuta stagna di un?apertura di una porzione di fondo. Per l'idrofobo, viene utilizzato PTFE e materiale selezionato dal gruppo di materiali siliconici. Tra almeno gli elementi filtranti idrofili sono disposti mezzi batterici e / o di sterilizzazione. Il fascio di elementi filtranti idrofili ? avvolto attorno ad una porzione inferiore fissata dalla prima estremit? e dalla seconda estremit? dell'elemento filtrante idrofilo. Un filtro a membrana in cui durante l'uso l'acqua passa attraverso l'elemento filtrante idrofilo verso la parte inferiore ? composto da una parte filtrante idrofila comprendente un fascio di elementi filtranti idrofili ciascuno fissato alla parte inferiore da almeno una prima estremit? in modo che possano passare solo ed almeno alcuni degli elementi filtranti idrofili e idrofobi e / o in modo che l'aria possa passare solo attraverso il filtro a membrana tramite una porzione di filtro idrofobo. Una parte filtrante idrofobica ? prevista in modo che un elemento filtrante idrofobo sia disposto sulla membrana filtrante, in modo che uno spazio cavo sia racchiuso vicino alla parte inferiore. Gli elementi del fascio del filtro sono avvolti a forma di bobina, delimitando almeno una porzione dello spazio cavo della porzione di filtro idrofobico, filtro a membrana. Nel filtro a membrana, mezzi di trattenimento e / o sterilizzazione dei batteri sono compresi tra gli elementi filtranti idrofili e / o idrofobi.
Inoltre, lo stato dell?arte ? rappresentato dalla domanda di brevetto US 2020/0156014 A1 riguardante un ugello rotante avente in particolare due divisori di flusso di massa, in un secondo stadio della cascata, per cui gli elementi di guida del flusso del secondo stadio della cascata sono preferibilmente disposti con un orientamento sfalsato di circa /- 90 ? rispetto all'elemento di guida del flusso di una prima fase della cascata. La disposizione con un orientamento sfalsato di un angolo definito significa quindi una disposizione che viene ruotata di un angolo definito.
Struttura filtro. Lo stato dell?arte ? rappresentato dal brevetto US 7,323,143 B2 riguardante alcune forme di realizzazione di sistemi microfluidici migliorati e metodi per fabbricare sistemi microfluidici migliorati, che contengono uno o pi? livelli di canali microfluidici. I metodi inventivi possono fornire un percorso conveniente per sistemi microfluidici topologicamente complessi e migliorati. I sistemi microfluidici forniti secondo l'invenzione possono includere reti a schiera tridimensionale di percorsi di flusso di fluido in essi inclusi canali che attraversano sopra o sotto altri canali della rete senza intersezione fisica nei punti di incrocio. Le reti microfluidiche dell'invenzione possono essere fabbricate tramite processi di stampaggio di replica, forniti anche dall'invenzione, utilizzando stampi master che includono superfici aventi caratteristiche topologiche formate mediante fotolitografia. Le reti microfluidiche dell'invenzione sono, in alcuni casi, costituite da un singolo strato stampato di replica e, in altri casi, sono costituiti da due, tre o pi? strati stampati di replica che sono stati assemblati per formare la struttura di rete microfluidica complessiva.
Inoltre, lo stato dell?arte ? rappresentato dalla domanda di brevetto US 2019/0358367 A1 riguardante un canale disposto in una posizione e / o orientamenti differenti, incluso ma non limitato a un orientamento centrato o un orientamento sfalsato, un flusso di materiale nel canale incorporato internamente si oppone a una direzione di flusso nell'altro canale.
Manutenzione. Lo stato dell?arte ? rappresentato dal brevetto EP 3 089 813 B1 riguardante l?uso di una membrana composita asimmetrica per pervaporare selettivamente alcol da una miscela di alimentazione di alcol e benzina, la membrana composita asimmetrica comprendendo un substrato poroso comprendente una prima ed una seconda superficie principale opposte ed una pluralit? di pori, ed un polimero di riempimento dei pori disposto in almeno alcuni dei pori in modo da formare uno strato che riveste tutta la prima superficie principale del substrato poroso ed avente uno spessore all'interno del substrato poroso, con la quantit? del polimero di riempimento dei pori adiacente alla prima superficie principale essendo maggiore della quantit? del polimero di riempimento dei pori in corrispondenza o adiacente alla seconda superficie principale, in cui i materiali di partenza per il polimero di riempimento dei pori includono un monomero e / o un oligomero contenente (met) acrilato, e i materiali di partenza per il polimero di riempimento dei pori comprendono anche uno o pi? additivi polimerici che entrano nei pori del substrato poroso con il materiali e quindi formano una rete polimerica compenetrante, l'additivo polimerico essendo selezionato tra acido poliacrilico, acido polimetacrilico, poliacrilammide o suoi copolimeri, ossido di polietilene, alcol polivinilico, poli (etilene-covinil alcol) (EVAL), poli (N-vinilpirrolidone ), e loro miscele o copolimeri, in cui la quantit? dell'additivo polimerico ? nell'intervallo da almeno lo 0,20% in peso fino al 25% in base alla quantit? totale di polimero di riempimento dei pori pi? additivo polimerico, in cui il peso molecolare (media ponderale) dell'additivo polimerico ? compreso tra 1.000 e 500.000, ed in cui il polimero di riempimento dei pori ? pi? permeabile all'alcol rispetto alla benzina ma non solubile in alcool o benzina.
Presentazione dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di combinare le soluzioni note da uno stato della tecnica ampio ma poco collegato tra le diverse branche tecnologiche, in particolare quella della filtrazione per uso medicale rispetto alla manifattura mediante stampa tridimensionale.
Un ulteriore scopo ? quello di adottare la tecnologia di stampa 3D per realizzare un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale.
Un ulteriore scopo ? quello di realizzare un dispositivo geometricamente modulare per poter definire e controllare un compromesso tra la capacit? di filtrazione e l?energia fluidodinamica necessaria per spostare la massa fluida carica di particelle di contaminante.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
Descrizione dei disegni
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la FIG. 1 mostra uno schema degli elementi essenziali di una realizzazione del dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo la presente invenzione;
la FIG. 2, mostra una vista frontale di un componente fondamentale di una realizzazione del dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo la presente invenzione;
La FIG. 3 mostra una vista prospettica del componente della figura precedente;
La FIG. 4 mostra una vista prospettica esplosa presa dalla figura precedente; e
le FIGG. 5, 6, 7, mostrano degli schemi della disposizione spaziale di un elemento fondamentale di una realizzazione del dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo la presente invenzione.
Descrizione di forme di realizzazione
Facendo riferimento alla FIG. 1, ? possibile notare che un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale attraversato da aria contaminata, comprende almeno una struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui 1 delimitata da una superficie laterale in ingresso 1in ed una superficie laterale in uscita 1out.
Vantaggiosamente, almeno un pre-filtro biologico 2 ? collocato in una sede 3. La sede 3 ? situata a monte della superficie laterale in ingresso 1in in una zona di caduta e di raccolta di una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
Tale almeno un pre-filtro biologico 2 ? costituito da una compressa di materiale idrofilo assorbente a carboni attivi capace di assorbire e trattenere una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
Secondo una configurazione di filtrazione spinta, almeno un dispositivo di filtrazione HEPA ? dislocato in uno spazio a valle della superficie laterale in uscita 1out, non raffigurato.
Eventualmente, almeno una lampada germicida 4 ? fissata ed alimentata elettricamente tramite un telaio 5 in uno spazio a monte della superficie laterale in ingresso 1in.
Mezzi di supporto 6 e di tenuta ermetica 7 vengono installati per separare efficacemente uno spazio a valle della superficie laterale in uscita 1out rispetto allo spazio a monte della superficie laterale in ingresso 1in.
Facendo riferimento alle FIGG. 2, 3, 4, la struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui 1 ? racchiusa tra un coperchio 8 della sede 3 ed una base flangiata 9.
Preferibilmente, ? prevista una guarnizione di tenuta ermetica 10, 11, a contatto del modulo filtrante adiacente al coperchio 8 e del modulo filtrante adiacente alla base flangiata 9, ed una guarnizione di tenuta ermetica 12 tra i moduli filtranti contigui della struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui 1.
Ciascun modulo di della struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui 1 ? costituito da una struttura tridimensionale ricavata da stampa 3D conformata con una pluralit? di microfori disposti in modo sfasato, per poter parametrizzare un cammino di filtrazione dalla superficie laterale in ingresso 1in alla superficie laterale in uscita 1out.
I microfori di ciascun modulo filtrante della pluralit? di moduli filtranti contigui 1 sono dei rettangoli, mentre ciascun modulo filtrante della pluralit? di moduli filtranti contigui 6 ? orientato ortogonalmente rispetto al modulo adiacente.
Facendo riferimento alle FIGG. 5, 6, 7, il rapporto tra lo spazio pieno e quello dei microfori permette di realizzare degli interstizi 13 per confinare una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
Ciascun modulo filtrante di detta pluralit? di moduli filtranti contigui 1 ? realizzato tramite un processo di stampa 3d con una mescola di materiale con una base di graphene in quantit? compresa tra 2% e 5%.
Secondo una prima variante, la mescola di materiale comprende acido polilattico, altri materiali e graphene nanoplatelets, il graphene aggiunto allo 0.5%, 2%, 5% in peso.
Secondo una ulteriore variante, il graphene ? presente sotto forma di ossido.
Esempi
Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale. L?obiettivo ? la realizzazione di un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale con certificazione Covid19 destinato al mercato medicale, dove c?? prossimit? fra paziente e medico, dentista, oculista, ortopedico.
Una prima applicazione riguardante il settore dentale vede il dispositivo oggetto di invenzione inserito in bracci aspiranti, sistemi di aspirazione in prossimit? del paziente o del medico dell?aerosol generato dall?azione delle frese dei trapani, apparecchi ultrasuoni, o delle docce d?acqua durante le attivit? di cura. Questi sistemi sono generalmente collegati ad impianti, distinti dagli impianti di aspirazione generici, con filtrazioni Hepa a valle.
Un dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale presenta le seguenti caratteristiche distinte in strategia di filtrazione, struttura del filtro, manutenzione.
Strategia di filtrazione. Una parte idrofuga ed antibatterica consente di trattenere le goccioline di aerosol che trasportano il contaminante batterico e virale. La propriet? antibatterica del nanomateriale a base di graphene ? batteriostatica perci? non consente la crescita batterica. La mescola ? realizzata in modo da ottenere un equilibrio fra costi e prestazioni. Sono previste percentuali di graphene comprese tra 2% e 5%. Per le applicazioni pi? spinte ? previsto l?uso di ossido di graphene.
Parte idrofila: compressa in tessuto altamente assorbente.
Parte carboni attivi: compressa in tessuto. Tessuto filtrante PM: impiego di tessuto non tessuto filtrante H13-H14 per taglio particelle 0,03 ? 0,01 millesimi di millimetro. Un filtro realizzato con tale tessuto filtrante PM permette di integrare l?azione di un pre-filtro biologico con azione sui PM pi? fini che possono trasportare contaminanti biologici e di integrare l?azione su residui in % di aerosol eventualmente non trattato dal pre-filtro. Esternamente al filtro viene collocata una membrana.
Struttura del filtro. Filtro a cartuccia, dimensioni in millimetri, 60/90 x 100/120.
Stampa 3D. Filtro: pi? layer stampati 3D con disegno rettangolare dei fori da 50 millesimi di millimetro che consentano, con orientamento ortogonale degli strati, di ottenere la dimensione dei fori ottimale per una efficace filtrazione, ma allo stesso tempo consentano il passaggio dell?aria e contengano la perdita di pressione generata dal filtro. Il limite dei 50 millesimi di millimetro ? imposto dalle stampanti 3D. La mescola ? antibatterica, antivirale ed idrofuga perci? l?aerosol scivola sulla parete, depositandosi sulla compressa idrofila (manutenzione frequente). La mescola non permette la crescita del materiale biologico aerotrasportato (test in corso 76% batteri e virus eliminati. I filtri convenzionali anche di maggiore efficienza di filtrazione, per esempio, 99%, non eliminano i contaminanti biologici, a causa di una ostruzione rapida dei canali causata dalle goccioline, inoltre essendo privi di carica antivirale mantengono crescita batterica. I virus sono trasportati dall?aerosol che viene fermato (sono in corso test ma ci attendiamo che oltre il 90-99% dell?aerosol sia bloccato). Il posizionamento dei layer realizza delle piccole stanze/interstizi in cui le goccioline trasportate siano forzate a urtare la mescola di materiale antibatterico ed antivirale neutralizzandolo. ? possibile che interverremo per aumentare la dimensioni dei fori (ad oggi 50 micron) per applicazioni che consentano meno prestazioni di filtrazione (ambienti civili) e ventilazione con perdite di carico inferiori.
Elementi modulari di circa 5 millimetri in modo da definire in base al comportamento del filtro stesso nel braccio aspirante, la lunghezza come aumento della superficie filtrante e riduzione perdita di carico.
La progettazione del filtro ? stata concepita per consentire l?impiego di stampanti a basso costo.
Filtro a cartuccia: periodica definita in periodi mensili. Manutenzione con sterilizzazione del filtro in soluzione di etanolo al 60%, con estrazione cartuccia dal braccio aspirante.
Compressa idrofila e a carboni attivi: giornaliera, usa e getta.
Filtro H13 H14 ? long life molto alta (grazie al pre-filtro biologico in graphene).
Impiego anche in ambito civile, in ambiente soggetto ad assembramento di persone, con elevato rischio di trasmissione infezioni, per esempio, ristorazione, taxi.
Uso del dispositivo abbinato ad un ventilatore.
Applicazione nel mercato dentale.
Tra gli elementi filtranti stampati ? stato
progettato un anello elastico su misura per
garantire la perfetta tenuta tra le parti.
Caratteristiche meccaniche del filtro a base di
graphene. Sono state realizzate diverse mescole di
acido polilattico (PLA) e graphene nanoplatetes
(graphene composto a pi? di un singolo strato
atomico). Il graphene ? aggiunto allo 0.5%, 2%, 5%
in peso. Si ? misurata sia in trazione che in
compressione un aumento della resistenza del filtro.
I valori misurati di modulo elastico sono riportati
nelle seguenti tabelle. Si pu? notare come sia in
trazione che in compressione la resistenza del
materiale aumenta circa del 30-35%.
CONCENTRAZIONE MODULO ELASTICO
0% Graphene 2.6 GPa 0.5% Graphene 2.7 GPa 2% Graphene 3.2 GPa 5% Graphene 3.5 GPa
TAB1. Modulo elastico in compressione
CONCENTRAZIONE MODULO ELASTICO
0% Graphene 2.9 GPa 0.5% Graphene 3.0 GPa 2% Graphene 3.2 GPa 5% Graphene 3.5 GPa
TAB2. Modulo elastico in trazione
Caratteristiche morfologiche del filtro a base
di graphene. Per verificare che le fessure del filtro fossero di circa 50um abbiamo eseguito esperimenti di microscopia elettronica a scansione (SEM). Le fessure prodotto sono risultate effettivamente di circa 50um. Come si pu? vedere da questo dettaglio di microscopia elettronica la fessura la tra struttura fabbricata superiormente e quella fabbricata inferiormente lascia una fessura di circa 50um. Dati i limiti della precisione della stampa 3D in alcuni punti la fessura pu? risultare leggermente diversa, comunque molto inferiore ai 100um. Per evitare comunque che ci siano zone con un filtraggio errato dovuto ad un difetto locale, la struttura del filtro ? stata progettata e realizzata come una lunghissima ripetizione delle fessure filtranti (si veda schema in Fig.3) in modo tale che, anche se una zona dovesse presentare un difetto, resterebbero altra fessure a valle a ripetere la stessa procedura di filtraggio. Inoltre la ripetizione di fessure filtranti realizza una serie di spazi vuoti capaci di contenere, data la natura idrofoba del materiale, una grande quantit? di liquidi.
Caratteristiche fototermiche del filtro a base di graphene per sterilizzazione con luce infrarossa (NIR). Abbiamo verificato che illuminando con luce infrarossa a bassa potenzia il graphene era in grado di trasformare infrarossa (lunghezza d?onda 808nm) la luce in calore. Facilmente si pu? arrivare a temperature ben superiori a 100 gradi, temperatura a cui muore la quasi totalit? di batteri noti. Anche un protocollo di esposizione per 5 minuti ad una luce infrarossa di circa a 1w/cm^2 permette di arrivare a temperature superiori a 70 gradi, temperature che provocano la morte immediata del E. Coli e S. Aureus. ? quindi possibile l?applicazione di luce infrarossa a bassa potenza per poter sterilizzare il filtro.
Sviluppo di filtri cilindrici con stampa 3D antibatterici a base di graphene.
Test antibatterici da contatto con E. Coli e S. Aureus. In accordo con le procedure standard ISO 2019 ? stata valutata la morte da contatto del E. Coli e del S. Aureus. Come si puo notare l?effetto di riduzioen della carica batterica sembra essere efficace sia per i batteri gram che per i gram-.
Nel range delle concentrazioni analizzate si arriva fino ad un 75% di riduzione della carica batterica anche dopo solo 2 ore di contatto.
CONCENTRAZIONE Mortalit?
0% Graphene 0%
0.5% Graphene 59%
2% Graphene 66%
5% Graphene 75%
Tab.3 percentuale di S. Aureus morti per contatto con il materiale del filtro CONCENTRAZIONE Mortalit?
0% Graphene 0%
0.5% Graphene 30%
2% Graphene 40%
5% Graphene 66%
Tab.4 percentuale di E. Coli morti per contatto con il materiale del filtro Sviluppo di filtri cilindrici con stampa 3D antivirali, Sars-Cov-2, a base di graphene.
Test antivirali su Sars-Cov-2 da contatto. In accordo con le procedure standard ISO 18184: 2019 ? stata valutata la morte da contatto del virus Sarscov-2. Nel range delle concentrazioni analizzate si arriva fino ad un 73% di riduzione della carica virale.
Il filtro biologico agisce sull?aerosol, ossia sul mezzo di trasporto dei contaminanti biologici, grazie alle propriet? della mescola di nanomateriale a base di graphene, antibatterico ed idrofobico, bloccando ed eliminando in alta percentuale virus e batteri che si depositano sulla superficie del filtro. L?eventuale impiego della lampada UV consente di aumentare la riduzione batterica e virale del sistema di filtrazione.
L?eventuale impiego di filtrazione ultrafine HEPA permette di aumentare la propria efficienza di filtrazione per la riduzione della presenza di aerosol nel flusso dell?aria, consentendo di bloccare le residuali particelle ultrafini di particolato.
Il dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale attraversato da aria contaminata, oggetto di invenzione, si presta per essere realizzato con materiale riciclabile, per esempio, plastica derivata da mais, barbabietola.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI
1. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale attraversato da aria contaminata, comprendente almeno una struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui (1) delimitata da una superficie laterale in ingresso (1in) ed una superficie laterale in uscita (1out), detto dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un pre-filtro biologico (2) collocato in una sede (3), detta sede (3) situata a monte della superficie laterale in ingresso (1in) in una zona di caduta e di raccolta di una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
2. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto almeno un prefiltro biologico (2) ? costituito da una compressa di materiale idrofilo assorbente a carboni attivi capace di assorbire e trattenere una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
3. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di filtrazione HEPA dislocato in uno spazio a valle della superficie laterale in uscita (1out).
4. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una lampada germicida (4) fissata ed alimentata elettricamente tramite un telaio (5) in uno spazio a monte della superficie laterale in ingresso (1in).
5. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di supporto (6) e di tenuta ermetica (7) per separare efficacemente uno spazio a valle della superficie laterale in uscita (1out) rispetto allo spazio a monte della superficie laterale in ingresso (1in).
6. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui (1) ? racchiusa tra un coperchio (8) di detta sede (3) ed una base flangiata (9).
7. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere una guarnizione di tenuta ermetica (10), (11) a contatto del modulo filtrante adiacente al coperchio (8) e del modulo filtrante adiacente alla base flangiata (9), ed una guarnizione di tenuta ermetica (12) tra i moduli filtranti contigui di detta almeno una struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui (1).
8. Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun modulo di detta struttura a colonna di una pluralit? di moduli filtranti contigui (1) ? costituito da una struttura tridimensionale ricavata da stampa 3D conformata con una pluralit? di microfori disposti in modo sfasato, per poter parametrizzare un cammino di filtrazione da detta superficie laterale in ingresso (1in) a detta superficie laterale in uscita (1out).
9. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che i microfori di ciascun modulo filtrante di detta pluralit? di moduli filtranti contigui (1) sono dei rettangoli, mentre ciascun modulo filtrante di detta pluralit? di moduli filtranti contigui (6) ? orientato ortogonalmente rispetto al modulo adiacente.
10. Dispositivo secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra lo spazio pieno e quello dei microfori permette di realizzare degli interstizi (13) per confinare una quantit? di particelle fini di contaminanti biologici e / o residui di aerosol rilasciata dall?aria contaminata.
11. Dispositivo secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun modulo filtrante di detta pluralit? di moduli filtranti contigui (1) ? realizzato tramite un processo di stampa 3d con una mescola di materiale con una base di graphene in quantit? compresa tra 2% e 5%.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la mescola di materiale comprende acido polilattico altri materiali e graphene nanoplatelets, il graphene aggiunto allo 0.5%, 2%, 5% in peso.
13. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la base di graphene ? presente sotto forma di ossido.
IT102021000008099A 2021-04-01 2021-04-01 Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale IT202100008099A1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000008099A IT202100008099A1 (it) 2021-04-01 2021-04-01 Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale
PCT/EP2021/064514 WO2022207127A1 (en) 2021-04-01 2021-05-31 Antibacterial and antiviral filtering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000008099A IT202100008099A1 (it) 2021-04-01 2021-04-01 Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT202100008099A1 true IT202100008099A1 (it) 2021-07-01

Family

ID=76325491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102021000008099A IT202100008099A1 (it) 2021-04-01 2021-04-01 Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale

Country Status (2)

Country Link
IT (1) IT202100008099A1 (it)
WO (1) WO2022207127A1 (it)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002074409A1 (en) * 2001-03-21 2002-09-26 Heco Filtration A/S A filter system
US7323143B2 (en) 2000-05-25 2008-01-29 President And Fellows Of Harvard College Microfluidic systems including three-dimensionally arrayed channel networks
JP5052741B2 (ja) 2003-05-02 2012-10-17 ノーリット、プロセス、テクノロジーズ、ホールディング、ベスローテン、フェンノートシャップ 脱気付膜フィルタ及びその製造方法
GB2537098A (en) * 2015-03-18 2016-10-12 Team Green Ltd Air filter connector
KR20180047424A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 정종현 원통형 필터를 포함하는 집진기
EP3089813B1 (en) 2013-12-30 2019-03-27 3M Innovative Properties Company Use of an asymmetric composite membrane for pervaporation and cartridge comprising said membrane
US20190330064A1 (en) * 2016-11-06 2019-10-31 William Marsh Rice University Methods of fabricating laser-induced graphene and compositions thereof
US20190358367A1 (en) 2018-05-25 2019-11-28 The General Hospital Corporation Additive manufacture of complex implantable living devices
US20200156014A1 (en) 2017-05-11 2020-05-21 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Spinneret, Device Having A Spinneret, Method For Producing A Hollow Fiber Or Hollow Fiber Membrane By Means Of A Spinneret And Filter
CN111991945A (zh) * 2020-08-12 2020-11-27 浙江聚英环保科技有限公司 一种吊装式车间烟尘废气净化装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323143B2 (en) 2000-05-25 2008-01-29 President And Fellows Of Harvard College Microfluidic systems including three-dimensionally arrayed channel networks
WO2002074409A1 (en) * 2001-03-21 2002-09-26 Heco Filtration A/S A filter system
JP5052741B2 (ja) 2003-05-02 2012-10-17 ノーリット、プロセス、テクノロジーズ、ホールディング、ベスローテン、フェンノートシャップ 脱気付膜フィルタ及びその製造方法
EP3089813B1 (en) 2013-12-30 2019-03-27 3M Innovative Properties Company Use of an asymmetric composite membrane for pervaporation and cartridge comprising said membrane
GB2537098A (en) * 2015-03-18 2016-10-12 Team Green Ltd Air filter connector
KR20180047424A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 정종현 원통형 필터를 포함하는 집진기
US20190330064A1 (en) * 2016-11-06 2019-10-31 William Marsh Rice University Methods of fabricating laser-induced graphene and compositions thereof
US20200156014A1 (en) 2017-05-11 2020-05-21 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Spinneret, Device Having A Spinneret, Method For Producing A Hollow Fiber Or Hollow Fiber Membrane By Means Of A Spinneret And Filter
US20190358367A1 (en) 2018-05-25 2019-11-28 The General Hospital Corporation Additive manufacture of complex implantable living devices
CN111991945A (zh) * 2020-08-12 2020-11-27 浙江聚英环保科技有限公司 一种吊装式车间烟尘废气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022207127A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Remanan et al. Recent advances in preparation of porous polymeric membranes by unique techniques and mitigation of fouling through surface modification
Zhang et al. Anti-deformed polyacrylonitrile/polysulfone composite membrane with binary structures for effective air filtration
KR101828603B1 (ko) 저 용출 항균물질 공급원을 갖는 미세다공성 여과기를 사용하는 여과 방법
CN108601496B (zh) 用于从空气和流体中分离颗粒的装置、方法和系统
EP3357559B1 (en) Reverse osmosis filter module
JP2017148805A (ja) 分離膜、分離膜エレメントおよび分離膜の製造方法
US10118130B2 (en) Two-dimensional membrane structures having flow passages
TW201138938A (en) Hollow fibre liquid filter
CN109562329B (zh) 用预制片材制成的膜支撑体
Elsaid et al. Membrane processes for environmental remediation of nanomaterials: Potentials and challenges
IT202100008099A1 (it) Dispositivo filtrante antibatterico ed antivirale
JP5278884B2 (ja) マニホールドプレートおよびマニホールドプレートを含む流体処理装置
CN107469246B (zh) 鼻塞式呼吸器
JP2022051537A (ja) 分岐型フィルタ及び使用方法
JP2015071159A (ja) 分離膜エレメント
JP5564220B2 (ja) 三次元構造体を含む複合構造体および該構造体を使用したフィルタ
JP2010269258A (ja) 平膜孔拡散分離方法およびその装置
WO2017211215A1 (zh) 流体处理装置及其制备方法
CN114502262A (zh) 用于生物反应器的膜结构
WO2016126253A1 (en) Nano-pore arrays for bio-medical, environmental, and industrial sorting, filtering, monitoring, or dispensing
JP2003181227A (ja) フィルタカートリッジ
JP2023554604A (ja) 濾過のための電界紡糸繊維を支持する印刷構造体
Wong et al. Hierarchical isoporous membrane filters for simultaneous reduction of pressure drop and efficient removal of nanoscale airborne contaminants
JPWO2015152390A1 (ja) 袋状浄水装置
KR20160041688A (ko) 공기 처리 필터