Brevet FR2219497A1 — publié le 19740920

La présente invention concerne un organe conducteur comportant au moins un conducteur électrique. Les organes conducteurs pour la transmission de l'énergie électrique exigent fréquemment une grande flexibilité, soit pour éviter la rupture des conducteurs contenus dans ledit organe sous l'action de flexions répétées et accentuées, soit pour éliminer les entraves à la manipulation. On peut citer, comme exemple d'application exigeant fréquemment la plus grande flexibilité possible des organes conducteurs, la transmission de courants ou de signaux électriques entre les parties d'une machine, ou d'un véhicule, mobiles l'une par rapport à l'autre. Pour obtenir une certaine flexibilité et éviter la rupture des conducteurs électriques on utilisait le plus souvent dans ce cas, jusqu'ici, des câbles ou conducteurs uniques dont la longueur était supérieure à l'intervalle séparant les points à joindre. L'effort de flexion était ainsi réparti sur une plus grande longueur et la durée de service du conducteur en était augmentée. Mais l'inconvénient de ce moyen est que les conducteurs constituent souvent un obstacle et peuvent éventuellement être arrachés par des forces extérieures accidentelles. Un autre exemple d'application exigeant, entre autres conditions, une flexibilité particulièrement élevée des conducteurs utilisés, est dans la transmission de signaux d'appareils médicaux. La première considération est ici de gêner le moins possible le patient par les conducteurs allant de son corps aux appareils de mesure et d'écarter le risque d'arrachage de ces conducteurs à la suite de mouvements brusques du sujet. Dans ce domaine d'application, en outre, l'isolation électrique des conducteurs joue un roule particulièrement important et leur endommagement doit être évité à tout prix. Jusqu'ici, cependant, on avait le plus souvent recours, dans ce domaine, aux mêmes moyens que dans l'exemple précédent, à savoir l'emploi de câbles ou de conducteurs très longs qui, s'ils diminuaient le risque de rupture, étaient souvent fort gênants pour le sujet comme pour le personnel. Un autre in convénient des solutions actuelles est qu'avec l'augmentation des signaux physiologiques à capter, le nombre des conducteurs joignant le sujet aux appareils de mesure croit constamment, du fait également qu'aux conducteurs électriques s'ajoutent des tuyaux pour fluides liquides ou gazeux. Les exemples de domaines d'application de conducteurs électriques exigent une flexibilité particulièrement élevée, tels que ceux-ci, pourraient être multipliés. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés. Elle a pour objet de réaliser un organe conducteur, remarquable par sa très grande flexibilité, et permettant, en particulier en vue de son application aux appareils médicaux, de réunir en un seul organe conducteur plusieurs conducteurs électriques individuels et éventuellement des conducteurs de liquides ou de gaz. Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un organe conducteur constitué essentiellement par une gme-flexible en matériau isolant de l'électricité, au moins un conducteur électrique enroulé en spirale autour de cette åme, et au moins une enveloppe isolant de l'électricité, recouvrant le ou lesdits conducteurs. Dans un mode de réalisation spécialement préféré, ces conducteurs sont constitués par les bandes conductrices déposées par vaporisation ou par galvanoplastie. Dans un autre mode préféré de réalisation, l'âme est creuse et renferme au moins un conduit pour des fluides liquides ou gazeux. Enfin, dans un autre mode de réalisation préféré, les conducteurs électriques sont disposés autour de l'âme, en plusieurs couches séparées les unes des autres par des enveloppes en matière électriquement isolante. L'invention concerne en outre un procédé préféré de fabrication des diverses formes de réalisation de l'organe conducteur selon l'invention. Plusieurs modes préférés de réalisation de l'invention vont être décrits ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un organe conducteur comportant deux fils conducteurs montés isolés l'un de l'autre La figure 2 représente un organe conducteur comporte tant deux bandes conductrices isolées l'une de l'autre, réalisées par dépot galvanoplastique ou par vaporisation, et un conduit à l'intérieur de l'!me du conducteur pour le passage de liquides ou de gaz; La figure 3 est une coupe transversale d'un conducteur selon I'invention, comportant deux couches de bandes conductrices superposées;; La figure- 4 est une coupe transversale semblable, dans le cas d'une âme creuse et de deux fils conducteurs montés isolés l'un de l'autre; La figure 5 est un dispositif de mise en place des fils conducteurs; La figure 6 est un dispositif de mise en place de l'enveloppe extérieure; et La figure 7 représente schématiquement,- de façon simplifiée, un dispositif de réalisation des bandes conductrices par procédé photochimique. Sur la figure 1, représentant en perspective une portion d'un organe conducteur dont ltenveloppe extérieure a été partiellement enlevée, on voit deux fils conducteurs 2, 3 enroulés hélicoldalement autour d'une me 1. L'âme est cylindrique et faite d'une matière flexible, synthétique ou artificielle de préférence, telle que du caoutchouc silicone ou un-polyamide. Le diamètre de l' me est déterminé, entre autres facteurs, par le nombre des fils conducteurs, isolés les uns des autres, qu'elle doit porter, et de l'intervalle devant séparer les spires, ce dernier déterminant la flexibilité du conducteur. Les fils conducteurs sont, en règle générale, en cuivre ou tous métaux y compris les métaux précieux. Pour réaliser une bonne isolation électrique, ils peuvent, ainsi que les surfaces de l'âmes qu'ils ne recouvrent pas, être recouverts d'un produit filmogène isolant électriquement déposé après bobinage des fils. Une enveloppe extérieure 4, recouvrant les fils conducteurs, assure l'isolation électrique, la- protection mécanique, et l'immobilisation des fils dans leur position. Elle est également faite d'un matériau flexible, de préférence en matière synthétique ou artificielle, telle que du caoutchouc silicone, une résine époxide, etc..., et présente une surface cylindrique. Son épaisseur doit être suffisante pour que les fils conducteurs ne puissent pas faire saillie extérieurement. L'avantage principal d'un organe conducteur ainsi conformé est que sa flexibilité n'est influencée que très faiblement par l'élasticité des fils conducteurs. En pratique, cette flexibilité est déterminée par le matériau utilisé pour l'âme 2 et pour l'enveloppe extérieure 4. Outre la flexibilité le tout présente également une certaine capacité d'élongation longitudinale, en particulier quand l'âme et l'enveloppe sont faites de caoutchouc silicone. C'est là une propriété supplémentaire précieuse de ltorganeoconducteur selon l'invention, qui ne possèdent pas les conducteurs -ou câbles classiques. La figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention utilisant, comme âme 5, un tuyau en matière flexible. L'intérieur 6 du tuyau sert de conduit pour des liquides ou des gaz. Les matériaux constitutifs du tuyau 5 pourront être, comme pour l'âme de l'exemple de la figure 1, divers matériaux flexibies, de préférence des matières synthétiques ou artificielles. Sur la paroi extérieure du tuyau 5 servant d'ame, sont placées plusieurs bandes conductrices planes, dans le cas présent deux, 7 et 8, tracées hélicoidalement. La réalisation de ces bandes conductrices sera décrite plus loin. Ces bandes conductrices sont recouvertes d'une enveloppe extérieure 9, éventuellement avec interposition d'un produit filmogène isolant, la matière constitutive de ladite enveloppe étant, ici aussi, celle déjà mentionnée. Un organe conducteur tel que celui représenté à la figure 2 permet à la transmission simultanée d'un liquide ou d'un gaz et de plusieurs signaux électriques. Cette combinaison de circuits de transmission est souvent indispensable, par exemple dans la technique médicale, dans laquelle, ainsi qu'on l'a dit au début, tous les conducteurs étaient jusqu'ici disposés séparément les uns à côté des autres. Par contraste le présent organe conducteur présente les grands avantages d'une meilleure flexibilité, d'une capacité d'élongation, d'un maniement plus facile, d'une moindre gêne et d'un moindre en combrement. Des exemples d'emploi avantageux de l'organe conducteur en question seront décrits plus loin. La figure 3 représente une coupe transversale d'un organe conducteur comportant une pluralité (six dans le cas présent) de conducteurs individuels disposés dans- deux couches -coaxiales superposées. Autour d'une âme 10 sont superposées, de l'intérieur à ltextérieur, les couches ci-après: un premier groupe de conducteurs 11 enroulés hélicoidalement autour de l'âme, une couche intermédiaire 12, un second groupe de conducteurs 13 enroulés hélicodalement autour de la surface extérieure de la couche intermédiaire, et une enveloppe extérieure 14. L'âme 10, la couche intermédiaire 12 et ltenveloppe extérieure 14 sont faites, comme dans les exemples précédents, d'une matière flexible, de préférence une matière synthétique ou artificielle.En raison de son plus grand diamètre, la couche intermédiaire 12 peut porter un plus grand nombre de bandes conductrices que l'âme 10. La figure 4 montre un tuyau à deux couches, correspondant à 11 exemple de la figure 2, mais comportant au lieu des bandes conductrices, plusieurs fils 17 (dans le cas présent , deux) bobinés hélicoidalement entre les deux couches 15 et 16. Ici aussi, l'espace interne 78 sert au transport de liquides ou de gaz. Bien entendu, d'autres possibilités de réalisation peuvent être imaginées, à côté de celles représentées aux figures 1 à 4. C'est ainsi que dans les modes en forme de tuyaux, c'est-à-dire dans les organes conducteurs comportant un conduit pour des liquides ou des gaz à l'intérieur de l'âme cette dernière pourra être consituée par plusieurs tuyaux ou comporter plusieurs cavités ou canaux parallèles. On pourrait ainsi réaliser la transmission indépendante d'un ou plusieurs liquides ou gaz, en plus d'un ou plusieurs signaux électriques, dans un seul organe conducteur. On pourrait également, dans le mode de réalisation en forme de tuyau, c'est-à-dire comportant un espace creux, prévoir une disposition des conducteurs électri ques en plusieurs couches, comme dans 11 exemple de la figure 3. La fabrication des organes conducteurs selon l'invention est presque semblable pour les modes de réalisation avec fils et avec bandes conductrices, bien que des procédés différents soient évidemment employés pour la pose des conducteurs. La figure 5 représente un dispositif approprié à la pose de deux fils conducteurs sur une âme tubulaire. Un mécanisme d'entrainement,non représenté , est renfermé dans un bottier 19; il comporte un moteur électrique et des engrenages mettant en mouvement un mandrin de serrage 20 et une vismère 21, en général à plusieurs vitesses. A une certaine distance du bottier 19 se trouve un second bottier 22, rigidement associé au boîtier 19, par exemple par des glissières 23, 24. Dans un autre mode de réalisation, les deux bottiers pourraient être fixés, à distance l'un de l'autre, sur une table ou sur un banc. Le bottier 22 contient un palier pour la vis-mère 21 et un second mandrin de serrage 25, invisible sur la figure, placé exactement dans le même axe que le premier. L'âme 26 de l'organe conducteur en cours de fabrication est montée entre les deux bottiers 19 et 22 et serrée au moyen des deux mandrins de serrage 20 et 25. Quand on doit fabriquer des organes conducteurs d'une longueur déterminée, les bottiers 19 et 22 peuvent être montés à distance fixe l'un de l'autre. Mais on peut parfaitement monter le boîtier 22 mobile par rapport au bottier 19 de façon à pouvoir adapter l'intervalle séparant les deux boîtiers à la longueur désirée de l'organe conducteur à réaliser. Lorsque l'âme doit être constituée par un tuyau de matière élastique, telle que du caoutchouc au silicone, ce tuyau ne peut pas être monté seul mais doit être enfilé sur un fil d'acier de diamètre correspondant au diamètre intérieur du tuyau. On peut également maintenir le tuyau entre deux guides rapprochés lorsque sa section est faible ou que les longueurs à fabriquer sont importantes. Entre les deux boîtiers 19 et 22 se trouve un troisième boîtier 27 coulissant à la manière d'un chariot de machine-outil sur la glissière 23 et entratné, en outre par la vis-mère 21 de façon que la rotation de cette dernière provoque la translation du bottier 27. Le bottier 27 renferme une ou plusieurs bobines de fil métallique qui sera bobiné sur l'âme 26. Sur le coté du boitier 27 tourné vers l'ame 26 se trouvent plusieurs (dans le cas présent, deux) orifices par lesquels sortent les fils conducteurs. Le fonctionnement du dispositif est facile à comprendre. Au début de l'opération de bobinage, le bottier 27 est situé immédiatement contre le bottier 19. Les deux fils sont fixés à l'âme et le moteur contenu dans le bottier 19 est mis en marche. Le mécanisme contenu dans le bottier 19 communique au mandrin de serrage 20 et, par conséquent, à l'âme 26 ainsi qutà la vis-mère 21, des vitesses telles que les fils se bobineront en spirales régulières sur l'âme 26. Si l'on désire faire varier le pas des spires, on pourra le faire au moyen d'un dispositif approprié de réglage du rapport des deux vitesses de rotation, disposé dans le mécanisme. Après bobinage des fils, un produit filmogène isolant pourra être déposé, puis l'enveloppe extérieure (ou, en cas d'organe conducteur multi-couches, la couche intermédiaire suivante) sera mise en place. La figure 6 représente un dispostif approprié à ce but. Ce dispositif présente une certaine analogie avec celui utilisé pour le bobinage des fils en ce qu'il comporte un premier bottier 29 équipé d'un mécanisme d'entraînement, tel qu'un moteur et un train d'engrenage, et un second bottier 30 pourvu de paliers correspondants, monté à distance du premier, entre lesquels se trouve un chariot mobile 32 mû par une vismère 31. Contrairement au dispositif de la figure 5, celui de la figure 6 est vertical, ctest-à-dire que les deux bottiers 29 et 30 sont fixés, à distance l'un de l'autre, à une plaque verticale 33. Le chariot 32 coulisse sur deux glissières cylindriques 34, 35 et est déplacé régulièrement vers le haut ou vers le bas tar la vis-mère 31, comme on l'a déjà décrit. En outre, les bottiers 29 et 30 possèdent chacun deux mandrins de serrage se faisant face deux à deux, mis en mouvement par le mécanisme d'entratnement, et dont seuls les mandrins inférieurs 36 et 37 sont visibles sur la figure. Ici aussi, les mandrins de serrage servent à maintenir les âmes entourées de fil conducteur, dans exemple représenté les deux âmes 38 et 39. Le chariot 32 comporte des alésages coaxiaux aux mandrins de serrage, par lesquels passent les âmes. Le diamètre de ces alésages est très faiblement supérieur au diamètre extérieur des âmes. A la partie supérieure du chariot 72 sont disposés, concentriquement aux alésages, deux pots 40 et 41, dont le fond est bien entendu percé des mêmes alésages que le plateau du chariot 32. Les pots 40 et 1 servent à recevoir la matière constitutive de l'enveloppe extérieure. Le fonctionnement de ce dispositif est également facile à comprendre. Au début d'une opération d'enduction, le chariot 32 est placé à l'extrémité supérieure, au voisinage du boîtier 30. Après avoir monté dans les mandrins de serrage les âmes 38 et 39 à enrober, on remplit chacun des pots 40 et 41 d'une quantité de matière suffisante à l'enduction complète du conducteur-tout en maintenant l'épaisseur de l'enrobage constante. On met alors en marche le mécanisme d'entratnement contenu dans le boîtier 29, lequel fait tourner la vis-mère 31 et les mandrins de serrage 36 et 37, et par conséquent les âmes 38, et 39. La rotation de la vis-mère 31 fait coulisser lentement le chariot 32 vers le bas. La vitesse est réglée de façon que les âmes 38 et 39 prennent l'épaisseur de matière de revêtement désirée.La rotation régulière des âmes ellesmêmes s'est révélée favorable, car elle permet d'obtenir une plus grande régularité de l'épaisseur de la couche et de la surface. Contrairement au dispositif de la figure 5, celui de la figure 6 s'applique évidemment à la réalisation d'un revêtement non seulement sur des organes conducteurs entourés de spires de fil conducteur, mais aussi sur des organes conducteurs pourvus de bandes conductrices. Pour la réalisation des bandes conductrices sur l'âme, le procédé ci-après s'est révélé approprié La totalité de la surface de l'âme est métallisée. Ceci peut se réaliser par galvanisation ou vaporisation sous vide. Le choix du métal et de l'épaisseur de la couche dépendent de la résistance électrique prévue pour les bandes con ductrices et des conditions préétablies de torsion et de flexibilité de l'organe conducteur. On devra, en outre, tenir compte de la capacité adhésive. Après nettoyage poussé de la surface métallique au moyen d'un solvant ou, si les matières employées le permettent, au moyen d'ultra-sons, et après un traitement chimique préalable, une résine photosensible est déposée par immersion dans un bain ou par pulvérisation sur la surface. Les résines appropriées peuvent être aussi bien du type négatif, c'est-àdire celles dont les surfaces exposées sont insolubles dans un révélateur, que du type positif, de comportement inverse. La couche photosensible sert à former un masque (ou cache) pour l'attache chimique subséquente des surfaces isolantes entre les diverses bandes conductrices. Le dispositif qui s'est révélé approprié à une exposition adéquate de la résine photo-sensible correspond exactement au dispositif de bobinage des fils conducteurs représenté à la figure 5, à l'exception du boStier-chariot 27, remplacé par un dispositif d'exposition représenté schématiquement à la figure 7. Une âme tubulaire 42 est placée sur un fil d'acier 43 monté dans les mandrins de serrage 20 et 25 (figure 5) cette âme est recouverte d'une couche métallique 44 et d'une résine photo-sensible 45. Le dispositif d'exposition (ou d'éclairement) déplacé par la vis-mère 21, remplaçant le bottier-chariot 27, se compose essentiellement d'un boîtier à la surface, tournée vers l'âme 42, duquel débouchent plusieurs lignes d'éclairage 48 espacées les unes des autres d' intervalles prédéterminés. Dans le boîtier du dispositif 47, les lignes d'éclairage se réunissent en un faisceau conduisant à une source fixe de lumière ultra-violette 49. L'écart mutuel mentionné des lignes d'éclairage 48 détermine l'écart entre spires des bandes conductrices. Pour effectuer l'exposition, l'âme 42, de même que la vis-mère 21, sont mises en rotation à des vitesses prédéterminées et, en règle générale, différentes, le bottier se déplaçant donc régulièrement parallèlement à l'axe de l'âme 42 et éclairant des bandes hélicoïdales sur la couche photosensible 45. Comme dans le cas du bobinage des fils conducteurs, le pas des spires peut, ici aussi, être influencé en réglant les vitesses de rotation. En cas de réalisation simultanée de "n" bandes conductrices, ltécart entre les diverses spires sera donné par le facteur 2glu. n Le gros avantage de l'emploi de lignes d'éclairage sur les autres procédés est que les faisceaux lumineux sont pratiquement parallèles et permettent un éclairement bien net et précis. La précision de l'éclairement dépend ess-entiel- lement, pour le reste, de la distance séparant les extrémités des lignes d'éclairage 48 de la surface photosensible 46. Il est évident que d'autres procédés d'exposition de la couche photosensible pourront être employés pourvu qu'ils soient appropriés à la réalisation de bandes suffisamment nettes. Après l'exposition, la couche photosensible est développée et la résine non polymérisée est éliminée. Le métal est ensuite attaqué chimiquement sur ses surfaces exposées et la résine résiduelle éliminée. L'âme pourvue de bandes conductrices hélicoïdales ainsi obtenue est recouverte d'une enveloppe extérieure de la même façon que celle entourée de fils conducteurs, ce qui peut se faire, par exemple, avec le dispositif représenté à la figure 6. Les organes conducteurs selon l'invention peuvent s'appliquer avantageusement dans tous les cas où l'on doit transmettre plusieurs signaux électriques, éventuellement en même temps que des liquides et/ou des gaz. On peut citer, à titre d'exemples, les do-maines d'application suivants : installations de mesure de pressions, vitesses, températures, etc...; système hydrauliques, en particulier pour la commande de soupapes, etc... ; appareils médicaux, en particulier cathéters à fonctions simultanées multiples, sondes, etc... ; appareils de chimie analytique ou de synthèse. On donne ci-après deux exemples sélectionnés d'application de l'appareil selon l'invention au domaine médical. Pour un cathéter destiné à l'opération dite de thermodilution, on réalise un organe conducteur contenant un canal pour l'injection d'un liquide et les conducteurs électriques -indispensables à la mesure d'une température. Par un choix approprié de la matière synthétique constitutive, un-tel cathéter est en mesure de supporter une pression interne très élevéé. Ce cathéter, approprié à la méthode de thermodilution, comporte à faible distance de la pointe et due préférence au fond d'une cavité ou d'une échancrure, un capteur sensible à la température, raccordé aux fils conducteurs ou aux bandes conductrices du cathéter. Plus loin de la pointe sont prévus en général plusieurs orifices de sortie de liquide à injecter, conduisant de l'espace intérieur du cathéter vers l'extérieur. A l'autre extrémité du cathéter une pompe appropriée est raccordée au conduit de liquide, tandis que les conducteurs électriques sont raccordés à un appareil de mesure. Un autre exemple sera fourni tar un conducteur pour électrode ventouse, telle qu'une électrode de scalp pour observations cardiaques foetales. Le conducteur approprié comportera, également dans ce cas, une âme tubulaire dont l'espace intérieur est relié d'une part à l'électrode et, d'autre part, à une pompe aspirante. L'enveloppe de l'organe conducteur sera parcourue par exemple par deux conducteurs reliés, d'une part aux contacts électriques de l'électrode, et d'autre part, à un appareil de mesure. Quand on met la pompe en marche, l'électrode se colle au point d'application, ce qui procure un mode de fixation de l'électrode très peu gênant pour le sujet. REVENDICATIONS 1) Organe conducteur comportant au moins un-conducteur électrique, caractérisé par une âme flexible en matière isolant de l'électricité, au moins un conducteur électrique disposé hélicoidalement autour de ladite âme, et au moins une enveloppe isolant de l'électricité, re-couvrant le ou lesdits conducteurs. 2) Organe conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les conducteurs sont constitués par un fil conducteur enroulé en spiral autour de l'âme. 3) Organe conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les conducteurs sont constitués par des bandes conductrices métalliques minces. 4) Organe conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme est creuse et contient, dans sa partie interne, au moins un conduit pour des agents fluides. 5) Organe conducteur selon une des revendications là 3, caractérisé en ce que les conducteurs sont disposés en plusieurs couches superposées, séparées par des couches isolantes. 6) Procédé de réalisation d'un organe conducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une âme en matière flexible, isolant de l'électricité, est revêtue d'une couche conductrice métallique, qu'une ou plusieurs bandes hélicoIdales sont gravées à partir de cette couche, et qu'une couche de revêtement isolant de l'électricité est ensuite déposée sur l'organe ainsi préparé. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un masque en résine photosensible est produit sur la surface métallisée en vue de la gravure desdites bandes. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'exposition en forme hélicoïdale de la résine photo- sensible nécessaire à la production du masque est réalisée au moyen d'une ou plusieurs lignes d'éclairage disposées à distance l'une de l'autre, se déplaçant linéairement par rapport à l'âme métallisée mise en rotation régulière et parallèlement à son axe, et raccordées à une source de lumière, ou réciproquement, les lignes d'éclairage peuvent être animées d'un mouvement de rotation régulier autour d'un axe confondu avec celui de l'âme métallisée qui se déplace linéairement le long de cet axe. 9) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour le dépôt de la couche de revêtement, l'âme équipée des conducteurs est passée verticalement à travers un récipient contenant la matière de revêtement, disposé concentriquement à ladite âme et' dont le fond est pourvu d'un orifice adapté au diamètre de ladite âme.