ITUD20000008A1 - Casco atraumatico ad assorbimento d'urto - Google Patents

Description

DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:

" CASCO ATRAUMATICO AD ASSORBIMENTO D'URTO ",

RIASSUNTO

Trattasi di un nuovo tipo di casco avente una conformazione strutturale del guscio particolare, in grado di ridurre considerevolmente gli effetti dannosi alla testa e al collo del trauma. Tale conformazione particolare del guscio sfrutta il principio dell'assorbimento d'urto e/o della dissipazione dell'urto e/o della deviazione dell'urto.

STATO DELLA TECNICA E PROBLEMA DA RISOLVERE

Il casco è un oggetto attualmente composto da un guscio esterno in materiale rigido, relativamente robusto e infrangibile, come policarbonato o vetroresina, e da imbottiture e protezioni interne. Questo semplice schema strutturale assolve a due funzioni principali: guscio rigido e robusto esterno per evitare il contatto diretto tra la testa e l'elemento traumatico e imbottitura interna per attutire l'urto tra la testa e il guscio rìgido. Tale schema ha un importante limite, quando ci sono colpi forti, che diventa anche poi un problema traumatologico: il guscio rigido, non dovendosi rompere nell'impatto, trasmette quasi completamente la forza cinetica ricevuta al cranio, decurtata solo della quota parte assorbita dalle imbottiture, causando una forte concussione o contusione alla testa, con possibilità di ematomi intracranici, danni cerebrali, coma e altre lesioni gravi .

NUOVO TROVATO

Scopo principale del presente trovato è realizzare un casco in grado di superare il limite e il problema sopra descritto, riducendo le forze che si scaricano sulla testa, sulla zona cervicale, sul cranio e diminuendo sensibilmente i conseguenti traumi trasmessi alla testa, e in particolare alle strutture endocraniche, dal casco medesimo, a seguito di incidente.

Altro scopo principale è di studiare delle modalità realizzative che siano praticabili dall'industria, così da rendere facilmente attuabile il dispositivo.

Altro scopo è di predisporre diverse varianti di principio e di modello tali da conformarsi alle diverse esigenze tecniche, economiche e prestazionali del prodotto in relazione alla esigenze della clientela.

Lo scopo principale e altri scopi che più chiaramente appariranno in seguito vengono raggiunti dal nuovo trovato, che consiste in un casco avente il guscio costituito da una struttura parzialmente deformabile, ad assorbimento d'urto e/o a dissipazione d'urto e/o a deviazione d'urto,

così da assorbire e dissolvere e disperdere parte dell'energia cinetica trasmessa dall'impatto, preservando al massimo l'incolumità del capo. La struttura ad assorbimento e/o a dissipazione e/o a deviazione d'energia cinetica può essere messa :

esternamente al guscio rigido primario, che funziona da scocca,

- internamente al guscio rigido o

- essere integrata nel medesimo.

Il materiale costitutivo di tale struttura potrà venire scelto in un ambito molto vasto, come più avanti meglio descriveremo.

La novità del dispositivo riguarda tre princìpi, cui corrispondono diversi e diversificati moduli applicativi, ognuno dei quali ha una sua indipendente azione. Ogni concetto può essere usato sia a sé , sia associato all'altro o agli altri concetti. Ogni principio è comunque già di per sé, anche singolarmente preso, in linea con il raggiungimento degli scopi prefissati.

I tre princìpi sono :

- l'assorbimento d'urto

- la dissipazione d'urto

- la deviazione d'urto.

L'assorbimento d'urto si concretizza con qualsiasi mezzo in grado di assorbire, riducendola, anche parzialmente, l'energia cinetica trasmessa al casco e/o al capo e/o al collo daH'impatto, da urti, da contraccolpi. La dissipazione d'urto si concretizza con qualsiasi mezzo in grado di frammentare la singolarità della forza d'impatto in più forze secondarie, così da trasformarla in più forze minori, meglio se con vettori diversi e con diverse direzioni, la cui intensità unitaria diventa perciò tanto più piccola quanto più numerosa è la frammentazione. La deviazione d'urto si concretizza con qualsiasi mezzo in grado di deviare, anche parzialmente, la forza o le forze dell'impatto, riducendo cosi la quantità scaricata al casco e/o al capo e/o al collo.

I tre concetti con i relativi mezzi realizzativi possono trovare utile associazione tra loro e molteplice forma di combinazione, ottenendosi un ulteriore vantaggio sinergico ai fini della riduzione delle conseguenze dell'impatto. Il nuovo trovato si comporta come un dissipatore di energia cinetica, diminuendo la forza e l'accelerazione impressi al capo dal trauma.

Vediamo alcuni esempi realizzativi, indicativi di pratiche applicazioni, ma non limitativi della portata del trovato.

Un primo esempio applicativo di dispositivo a struttura deformabile esterna è costituito da uno strato di materiale deformabile, a resistenza programmata, applicato esternamente al guscio rigido primario, che funziona da scocca: in questo modo, durante l'impatto, il materiale esterno riceve e smorza l'urto, deformandosi, prima che venga colpito il guscio rigido. Lo strato esterno può rivestire completamente tutto il casco o solo alcune aree più critiche;'diversamente, lo spessore di tale strato potrà essere uniforme o aumentato nei punti più critici o statisticamente più sollecitati .

Un secondo esempio applicativo interessa la struttura del guscio rigido, fatta a spessori stratificati concentrici di resistenza variata: quello più esterno ha la minima resistenza, che aumenta verso gli spessori più interni, fino alla massima resistenza di quello più interno. Tra i vari spessori potranno essere opportunamente inseriti sottili strati di materiale elastico in grado di rallentare la progressione dell'urto verso l'interno e in grado di consentire la spazialità sufficiente per disarticolare la progressione dell'urto da uno strato all'altro,

Un terzo esempio applicativo è costituito da un doppio guscio rigido con materiale deformabile nell'intercapedine.

Un quarto esempio applicativo dove si evidenzia, in particolare, la deviazione d'urto è costituito dall'utilizzo di uno strato composto da palline, o altro materiale granulare, indicativamente ma non limitativamente delle dimensioni da 0,5 a 5 mm, indeformabili e/o deformabili , a coefficienti di resistenza differenziati. Tale strato di piccole palline , in una modalità esecutiva, si trova nell'intercapedine tra il guscio rigido e un secondo guscio esterno di contenimento, in grado di rompersi durante un impatto. H guscio esterno è realizzato in modo da non rompersi per piccoli urti, come ad esempio lo sbattimento accidentale del casco durante la sua manipolazione, mentre è programmato per rompersi subito al di sopra di certe sollecitazioni impattanti, come avviene durante un sinistro reale. Quest'ultima particolarità vale come possibilità anche per gli altri esempi applicativi, dove ci si riferisce terminologicamente a "guscio di contenimento" o a "guscio frangibile" o a "guscio esterno". La rottura del guscio esterno espone contestualmente al contatto dell'elemento impattante le palline, che, rotolando, deviano subito la linea della forza verso la direzione di minore resistenza. Lo scopo è duplice : da un lato l'ottenere la deviazione della forza dell'impatto per effetto del momento angolare, che viene cambiato a causa della rotondità della superfìcie della singola piccola pallina che è anche instabile, perché libera di muoversi (non avendo più la segregazione spaziale del guscio esterno integro, di contenimento) ; dall'altro lato c'è lo scopo di ottenere anche una progressione nelle resistenze diversificate offerte all'energia cinetica, così da avere una barriera che aumenta man mano che avviene la compressione. Le palline hanno tipologia diversa: quelle indeformabili servono, come abbiamo visto, per la deviazione angolare, mentre quelle deformabili servono per l'assorbimento deH'urto. Vantaggiosamente potranno essere presenti palline a diversa sezione, sia deformabili che indeformabili, mescolate tra loro, cosi da creare il duplice effetto sinergico di deviazione angolare e assorbimento d'urto differenziato. In particolare quest'ultimo aspetto potrà essere materialmente realizzato sia con variazioni del modulo di elasticità o deformabilità strutturale delle palline, sia con il diverso dimensionamento delle palline. L'esposizione e contatto delle palline con la superfìcie o l'elemento d'impatto produce la liberazione dei vettori angolari delle forze impresse anche per la forte riduzione o l'annullamento dell'attrìto del contatto, è noto che se una forza, come in un impatto, viene imbrigliata in una direzione fìssa, mantenuta anche dall'attrito dei due corpi che frizionano l'uno sull'altro, essa scaricherà l'intera propria intensità nel punto d'impatto, viceversa, se tale forza, nel punto d'impatto, trova una o più palline, con attrito intorn allo zero, il punto d'impatto viene contestualmente spostato per instabilità e rotolamento delle palline medesime, con deviazione, diminuzione, dispersione dell'intensità impattante. Esiste un solo caso statistico, nell'ambito di centinaia di milioni di possibilità, che la deviazione da rotolamento non avvenga e ciò può accadere solo se tutta la forza impattante è esattamente perpendicolare alla pallina e cioè coassiale con il suo asse perpendicolare e coassiale anche con l'asse perpendicolare del guscio interno del casco, in condizioni di assoluta immobilità, come dire mettere in equilibrio uno spillo, di punta , sopra una pallina, che sta sopra una seconda palla, con tutto il sistema immobile.

Un quinto esempio realizzativo prevede l'impiego di uno strato di palline elastiche compresse , mantenute tra il guscio infrangibile interno e il guscio frangibile esterno. Ogni pallina elastica contiene aria o gas, anche liquidi, compressi, o altri sistemi idonei. Il mantenimento del volume ridotto delle palline è dato dalla resistenza offerta dall'integrità del guscio esterno; quando questo si rompe, in quel punto le palline si dilatano e si estroflettono, interponendosi e contrastando l'elemento impattante.

Un sesto esempio realizzativo è un casco che funziona come un air-bag. Tra il guscio interno infrangibile e il guscio esterno frangibile viene posizionato un contenitore gonfiabile a espansione istantanea. L'espansione del cuscino d'aria , sempre attivata dalla rottura o sollecitazione critica (in questo secondo caso anche mediante l'utilizzo di un sensore d'urto) del guscio esterno, avviene per detonazione similmente ai sistemi automobilistici o per dilatazione da gonfiatura istantanea di gas già presenti precompressi entro il cuscino . Il cuscino d'aria , in assetto gonfiato, potrà avere diverse forme, considerato che quelle maggiormente protettive ricopriranno nel modo più ampio la superficie esterna del casco, e del collo; Andando nel particolare di una preferenziale modalità realizzativa, troviamo che il cuscino d'aria ha una superficie concava solidale e fissata stabilmente (anche con cuscino in assetto gonfiato) alla superfìcie esterna del guscio rigido, cui rimane attaccata e conformata durante l'azionamento, mentre la seconda superficie del cuscino, più esterna, compressa, in condizioni di quiescenza, contro la superfìcie interna del guscio di contenimento, si espande sfericamente, una volta liberata da tale guscio .

Un settimo esempio realizzativo è costituito dall'utilizzo di strutture ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione di energia poste internamente rispetto al guscio rigido, esattamente tra quest'ultimo e l'imbottitura: quest'ultima variante pur essendo cineticamente e traumatologicamente meno efficace delle precedenti, presenta il vantaggio di una semplificazione produttiva in quanto può utilizzare i gusci per casco già esistenti.

Un ottavo esempio realizzativo prevede l'utilizzo di appendici fissate esternamente al casco, come ad esempio punte o rilievi, posizionati su due , tre o più punti strategici, cosi da intercettare per primi l'area d'impatto, riducendone la forza prima del contatto con il casco medesimo. Tali appendici saranno studiate aerodinamicamente in modo da non creare rumori o turbolenze o fastidi, ma anzi cosi da favorire l'aerodinamicità del casco.

Un nono esempio applicativo, ben esplicativo del concetto della dissipazione d'urto, che chiameremo a letto fluido, prevede l'impiego di uno strato liquido, meglio se a viscosità e capacità lubrificante elevate, come intercapedine tra il guscio esterno di contenimento, preferenzialmente elastico, e il guscio interno rigido strutturale. In modo privilegiato saranno presenti dei punti di minore resistenza sul guscio esterno, tali da consentirne la rottura controllata e la fuoriuscita quantitativamente controllata del liquido per suo aumento pressorio. Pur essendo il liquido non comprimibile e quindi un ottimo trasmettitore di pressione, nel caso specifico esso si comporta da deviatore e dissipatore della forza impattante , con riduzione della medesima per frazionamento e scarico in punti diversi e lontani da quello impattante, attraverso i punti di minore resistenza, esemplificativamente rappresentati da valvole o cappucci a pressione.

Spesso le tre modalità, fisicamente e teoricamente distinte, dell'assorbimento, della dissipazione, della deviazione dell'urto, si trovano variamente presenti e combinate nei diversi esempi realizzativi, specie se esaminati durante la microsequenza temporale dell'attimo dell'impatto.

In conclusione, tramite le caratteristiche del casco atraumatico sopra descrìtte, possiamo affermare di aver raggiunto tutti gli scopi prefìssati, in particolare la riduzione della trasmissione del trauma al capo e al collo mediante dispositivi di assorbimento, dispersione, deviazione cinetica; altro scopo raggiunto è la relativa facilità e semplicità della realizzabilità industriale; altro scopo ancora raggiunto è l'ottenimento di molteplici modelli differenziati per le diverse esigenze tecniche, economiche, prestazionali dell'utenza.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Casco atraumatico in grado di ridurre la trasmissione della forza cinetica e/o di contraccolpo d'urto rispetto alla testa e/o al collo, attraverso l'utilizzo di principi e di mezzi attuativi specifici, diversi dalli mbottitura, che pure può rimanere, e aggiuntivi rispetto ad essa.
2. 2. Casco atraumatico ad assorbimento d'urto; la forza d'impatto viene diminuita attraverso il principio e mezzi attuativi specifici dell'assorbimento.
3. 3. Casco atraumatico a dissipazione d'urto; la forza d’impatto viene diminuita attraverso il principio e i mezzi attuativi specifici della dissipazione.
4. 4. Casco atraumatico a deviazione d'urto; la forza d'impatto viene diminuita attraverso il principio e i mezzi attuativi specifici della deviazione .
5. 5. Casco protettivo per moto, auto, bicicletta, paracadutismo, navigazione, lavoro, o altri usi, costituito da uno o più strati di materiale a dissipazione e/o ad assorbimento e/o a deviazione d'urto.
6. 6. Casco costituito dall'associazione di uno o più strati di materiale dissipante e/o assorbente e/o 7. deviarne l'urto e da uno o più strati di materiale tradizionale rigido, come plastiche (poli carbonato) o vetroresine e da imbottiture interne. 8. Casco avente l'azione atraumatica esplicata dalla deformabilità programmata del materiale impiegato. 9. Casco atraumatico avente la parte protettiva ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione d'urto esterna al guscio rigido del casco. 10. Casco atraumatico avente un secondo guscio esterno di protezione e contenimento dello strato ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione d'urto, in grado di proteggere quest'ultimo dalle manipolazioni ordinarie e di rompersi invece in caso di trauma o sollecitazioni maggiori. 11. Casco atraumatico avente la parte protettiva ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione d'urto nello spessore del guscio rigido, realizzandosi così una struttura composita o complessa del medesimo. 12. Casco atraumatico avente la parte protettiva ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione d'urto dentro il guscio rigido, associata o interposta alla consueta imbottitura, o sostitutiva di essa. 13. Casco atraumatico avente la parte protettiva ad assorbimento e/o dissipazione e/o deviazione d'urto sotto forma di palline, di unica o diversa dimensione, di unica o diversa consistenza, di unico o diverso modulo di elasticità. 14. Casco atraumatico avente il materiale protettivo di natura microalveolare, a resistenza predeterminata. 15. Casco atraumatico avente la parte protettiva di natura elastica. 16. Casco atraumatico avente parti o forme sporgenti dalla superficie esterna, come protuberanze o punte, in grado di intercettare e smorzare impatto prima del contatto con il guscio rigido. 17. Casco , come al punto 1, avente il materiale protettivo ad assorbimento e/ dissipazione e/o deviazione d'urto in forma di strato continuo o di aree localizzate. 18. Casco atraumatico contenente palline espandibili in caso d'impatto, in quanto precompresse entro il guscio esterno di contenimento. 19. Casco atraumatico contenente un air-bag o un cuscino d'aria/gas riposto, in grado di aprirsi in caso d'impatto, in caso d'incidente o a determinati valori limite di sollecitazione cranica predeterminabili. 20. Casco atraumatico contenente uno strato liquido in grado di spostare, frazionare e scaricare la forza impattante in punti diversi predeterminati di minore resistenza, come valvole pressorie. 21 . Casco atraumatico avente una o più delle caratteristiche descritte ai punti precedenti.