Brevet FR2526260A1 — publié le 19831104

Bottier étanche à raccordements multiples pour appareil électrique. La présente invention concerne d'une manière générale des bottiers pour appareils électriques et, plus particulièrement, un bottier perfectionné desti- né à un réseau détecteur d'ionisation d'un dispositif d'exploration tomographique à rayons X. On sait que les dispositifs d'exploration tomographiques à rayons X permettent à un médecin d'obtenir, sans introduction d'appareil dans le corps, des informations détaillées relatives à la position et à l'état d'organes et autres tissus à l'intérieur du corps d'un patient, ces informations prenant la forme d'une image radiographique d'une coupe mince ou "tranche" de la région du corps examinée. Dans le procédé tomographique assisté par or- dinateur, un faisceau étroit de rayons X ou de rayons gamma est transmis transversalement à travers une cou- pe de l'anatomie du patient et le faisceau sortant est détecté par des détecteurs de rayonnement à haute résolution Une série de mesures individuelles du rayonnement transmis est effectuée autour du sujet, de façon à obtenir de multiples vues de la "tranche" concernée Grâce à ces vues, de grandes quantités d'informations et de données sont obtenues, en ce qui concerne les différences de contraste radiologi- que dans la coupe concernée Ces informations, cons- tituant des mesures individuelles sous de nombreux angles autour du sujet, fournissent ensuite les en- trées à partir desquelles les coefficients d'atténua- tion des rayons X ou des rayons gamma peuvent être calculés dans un ordinateur, et l'image-de la coupe de l'anatomie du patient peut être effectivement re- construite Ainsi, un dispositif d'exploration tomo- graphique assisté par ordinateur fournit, par recons- truction mathématique, une image de la coupe trans- versale, à partir des informations sur la projection du rayonnement transmis, tout ceci étant bien connu. Un appareil caractéristique, utilisé dans le procédé tomographique décrit ci-dessus, est illustré avec référence initiale à la figure 1 annexée Une source i Qde rayons X fortement collimatés est prévue pour diriger idéalement un ou plusieurs faisceaux très étroits de photons 12 à travers une "tranche" 14 d'un objet 16, qui peut être par exemple le torse ou la tête du patient Un détecteur de rayonnement multicanaux 18 est placé en face de la source de rayons X collimatés, de façon à recevoir le ou les faisceaux de photons 12 qui traversent la tranche 14 concernée, pendant que la source 10 de rayons X col- limatés et le détecteur 18 dans cet exemple effec- tuent un mouvement relatif par rapport au patient, c'est-à-dire un mouvement de rotation dans cet exemple. Pendant la rotation de la source et du détec- teur, chaque élément de détecteur, qui est constitué par des paires adjacentes de plaques d'électrodes 20, forme un canal d'information et correspond au fais- ceau venant de la source de rayons X collimatés. Compte tenu du mouvement de rotation, toutefois, cha- que élément de détecteur fournit une information différente et séparée, relative au degré d'atténua- tion du faisceau de rayons X passant d'un bord à l'autre dans le plan concerné 14 Ces informations sont ensuite envoyées à un circuit externe usuel de traitement de signal, non représenté, comprenant un ordinateur, et dans lequel, au moyen d'algorithmes mathématiques bien connus, l'image dans le plan visé ou la "tranche'14 du patient est reconstruite. Le détecteur de rayonnement multicanaux 18 comprend, de façon caractéristique, une pluralité de plaques d'électrodes 20 empilées ou espacées les unes des autres qui sont disposées, comme représenté, dans une chambre allongée 22 remplie d'un gaz ionisa- ble sous pression Il est bien entendu nécessaire d'extraire les signaux, engendrés par chacune des plaques d'électrodes 20, à l'extérieur du bottier (' i-Dc, 22, pour le raccordement aux circuits de trai- tement de signal, comme décrit plus haut A ce sujet, on a rencontré des difficultés, dans l'art antérieur, pour réaliser les entrées ou traversées ou les rac- cordements électriques de l'intérieur de la chambre allongée du détecteur à l'extérieur de cette chambre. Par exemple, les détecteurs de rayonnement utilisés dans ce domaine peuvent comporter des cen- taines de paires de plaques d'électrodes très rappro- chées, chaque plaque d'électrode nécessitant un rac- cordement électrique Des entrées très finement usi- nées, comme indiqué schématiquement par le repère 24, sont en général prévues L'usinage de précision né- cessaire pour fabriquer de si nombreuses entrées très rapprochées augmente notablement le prix de la structure du détecteur résultante Compte tenu de ce que le réseau détecteur est placé dans un gaz ionisa- ble sous pression, le risque de fuite de gaz est aug- menté par la présence d'un si grand nombre d'entrées de raccordement En outre, et du fait de la sensibi- lité inhérente de l'extraction du signal de faible amplitude venant des plaques d'électrodes, les nom- breux raccordements individuels nécessaires pour ef- fectuer le branchement électrique, les distances va- riables entre les fils de raccordement individuels et les variations résultantes de la capacité électri- que entre branchements, se combinent souvent pour provoquer des perturbations de signal qui aboutissent à des erreurs de mesure. Comme ces difficultés sont associées à l'en- trée des conducteurs électriques vers le réseau de détection placé à l'intérieur de la chambre étanche, on ne connaît pas d'autres moyens pour effectuer les raccordements nécessaires. Il est donc clair qu'un besoin existe dans ce domaine pour un boîtier de conception améliorée, dans lequel l'entrée des conducteurs ou raccorde- ments électriques est grandement facilitée La pré- sente invention a pour objet un tel boîtier perfec- tionné et, en particulier, un boîtier perfectionné qui évite les difficultés connues associées à l'en- trée de conducteurs dans des détecteurs multicanaux, dans un appareil de tomographie. La présente invention a également pour objet un boîtier perfectionné qui permet d'obtenir une étanchéité effective d'un appareil électrique placé dans une chambre à l'intérieur de ce boîtier, tout en permettant l'entrée des raccordements électriques dans la chambre. L'invention vise également un boîtier perfec- tionné pour un appareil électrique, qui permet d'ef- fectuer économiquement une pluralité de branchements très rapprochés à un appareil placé à l'intérieur du boîtier. D'autres objets et avantages de la présente invention, qui apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la description ci-après, sont obtenus au moyen d'un bottier perfectionné qui comprend au moins deux éléments associés. Ces éléments, après assemblage et juxtaposi- tion l'un à l'autre, définissent une chambre inté- rieure fermée qui peut recevoir un appareil électri- que, par exemple une pluralité de plaques d'électro- des d'un réseau de détecteur tomographique multica- naux Un joint est disposé entre les éléments asso- ciés assemblés du bottier, de manière à assurer l'étanchéité de la chambre intérieure Dans le mode préféré de réalisation de l'invention, le joint com- prend une couche flexible de matière électriquement isolante, par exemple un polymère plastique, dans laquelle une pluralité de bandes électriquement con- ductrices sont contenues, de manière à constituer un corps composite Les bandes électriquement conductri- ces s'étendent entre la chambre intérieure et l'exté- rieur du bottier, dans le joint, et elles servent à définir des moyens pour l'exécution des raccordements extérieurs à l'appareil électrique placé dans la chambre. Avec cette nouvelle construction, la nécessi- usinées té de prévoir des entrées mécaniques/avec précision pour les raccordements électriques est supprimée et les difficultés associées à de telles entrées sont donc évitées En outre, la distance entre les raccor- dements est fixe, dans le procédé suivant la présen- te invention, en ce que les raccordements sont noyés ou contenus d'une autre façon permanente en position relative fixe, dans le polymère plastique flexible. Ainsi, dans des milieux à faible intensité de signal comme c'est le cas dans un réseau de détection d'ionisation multicanaux, le niveau de "bruit" du si- gnal est réduit, de même que le risque d'erreur dans le comptage du détecteur Il est évident que la sup- pression du besoin d'usinage d'une pluralité d'en- trées, et leur remplacement par un simple corps com- posite flexible servant à la fois de moyen d'étanchéi- té et de branchement électrique, diminue sensiblement le prix du-boîtier, ce qui est un avantage important. Enfin, et de manière à améliorer l'étanchéi- té de la chambre intérieure, un joint torique d'étan- chéité est de préférence disposé dans la surface de contact de chacun des deux éléments principaux asso- ciés du bottier, les joints toriques d'étanchéité des éléments accouplés étant décalés latéralement l'un de l'autre de sorte que, lorsque les éléments associés sont assemblés et juxtaposés, les joints toriques d'étanchéité sont imbriqués Si la chambre intérieure contient un gaz sous pression, comme c'est également le cas avec un détecteur d'ionisation mul- ticanaux, le risque de fuite est encore réduit par cette construction à joints toriques décalés De façon spécifique, chaque joint torique sert à exer- cer une pression contre le joint composite flexible, puis contre la surface associée de l'élément opposé du boîtier Le boîtier lui-même peut être réalisé en toute matière appropriée, de l'aluminium par exemple. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 illustre, en perspective, un dis- positif d'image d'exploration tomographique à rayons X suivant l'art antérieur, cette figure ayant déjà été brièvement décrite ci-dessus; la figure 2 est une vue en perspective écla- tée d'un bottier pour un appareil électrique, tel qu'un détecteur d'ionisation multicanaux, construit conformément à la présente invention; et la figure 3 est une vue en élévation, par- tiellement coupée suivant la ligne 3-3 de la figure 2, illustrant la construction du joint ou des moyens d'étanchéité pour le bottier conforme à la présente invention, à travers lesquels le branchement électri- que est effectué de l'intérieur à l'extérieur de la chambre du bottier. En se référant à nouveau à la figure 1 des dessins annexés, le détecteur 18 comprend, de façon caractéristique, une pluralité de plaques d'électro- des empilées 20 placées côte à côte, les plaques d'électrodes de chaque paire définissant entre elles un compartiment ou une chambre d'ionisation Lorsque le rayrnreren ionisant frappe entre les plaques d'une paire de plaques d'électrodes, un courant de très faible intensité est induit entre ces plaques, étant entendu que les plaques sont excitées par appli- cation à ces plaques d'un potentiel au moyen d'une source extérieure, non représentée Le signal de cou- rant ainsi obtenu à chaque paire de plaques d'élec- trodes est indicatif de l'intensité ou du niveau de rayonnement incident et ce signal est lui-même détec- té et transmis à un circuit de traitement extérieur. Les nombreuses plaques d'électrodes 20 sont bien entendu étroitement enfermées dans la chambre ou le bottier 22 qui est rempli d'un gaz ionisable, par exemple du xénon, sous une pression de 8 à 12 atmosphères. Afin d'appliquer le potentiel électrique né- cessaire aux plaques d'électrodes 20 et de transmet- tre, à partir de ces électrodes, le signal induit obtenu par l'impact du rayonnement ionisant dans l'espace compris entre une paire d'électrodes, il est bien entendu impératif qu'un branchement électri- que soit effectué entre l'extérieur du boîtier 22 de détecteur et chacune des plaques d'électrodes 20 dans l'espace intérieur étanche du boîtier Pour ce- la, et de façon connue dans l'art antérieur, des "entrées" usinées, comme indiqué par le repère 24, sont prévues dans les parois latérales du boîtier 22 du détecteur, chaque entrée constituant un disposi- tif fileté en forme de vis qui contient un conducteur électrique, comme indiqué par le repère 26, disposé entre un circuit de traitement de signal à l'exté- rieur du boîtier et une plaque d'électrode 20 parti- culière, par exemple Etant donné le grand nombre de plaques d'électrodes très rapprochées dans un détecteur habituel, on peut facilement supposer les difficultés rencontrées dans la fabrication d'une pluralité d'entrées mécaniques très rapprochées, de construction usuelle Les tolérances sont bien enten- du très étroites pour les nombreuses opérations d'usi- nage qui sont nécessaires et ceci augmente sensible- ment le prix final du produit. D'autre part, les conducteurs qui passent dans chaque "entrée" 24, comme représenté en 26, ne sont pas fixés l'un par rapport à l'autre et par rap- port à l'espacement entre de tels conducteurs Par suite, un bruit indésirable peut être capté par le circuit et une information erronée peut être engen- drée En outre, le grand nombre d'entrées 24 requi- ses engendre un fort risque de fuite du gaz sous pression contenu dans la chambre intérieure. La présente invention évite ces difficultés, en ce qu'elle procure un boîtier perfectionné qui permet d'effectuer le raccordement électrique entre la chambre intérieure et l'extérieur du boîtier, de façon simple, et qui supprime la nécessité d'entrées usuelles De façon spécifique, on se reporte mainte- nant à la figure 2 des dessins annexés, qui est une vue éclatée d'un boîtier construit conformément à la présente invention. Le bottier comprend au moins deux éléments associés, tels que l'élément inférieur allongé 28 et l'élément supérieur ou couvercle 30, ces deux élé- ments associés définissant, après assemblage et jux- taposition l'un à l'autre, une chambre intérieure fermée qui peut recevoir pratiquement tout appareil électrique Pour la facilité de l'explication, une pluralité d'électrodes 20, constituant un réseau dé- tecteur d'ionisation multicanaux, sont représentées comme constituant l'appareil électrique Le bottier, comprenant les deux éléments inférieur et supérieur 28 et 30, peut être réalisé pratiquement en toute matière appropriée, de l'aluminium par exemple. Puisque le bottier, après assemblage, défi- nit une chambre intérieure fermée qui peut contenir - une atmosphère sous pression (ou, en variante, une atmosphère sous vide), un joint doit nécessairement être placé entre les éléments associés assemblés 28 et 30 du bottier, pour obtenir une étanchéité de la chambre intérieure Pour cela, un joint approprié, désigné par le repère 32, est prévu et il comprend une couche flexible d'une matière électriquement isolante, par exemple un polyimide ou un autre poly- mère approprié, dans laquelle une pluralité de ban- des électriquement conductrices sont contenues Ces bandes sont désignées sur la figure 2 par le repère 34 et sont illustrées comme étant noyées dans une plaque 36 en forme de languette un peu élargie ou agrandie d'un substrat de polymère 32. Dans le mode préféré de réalisation de l'invention, comme représenté sur la figure 3, le joint 32 comprend un substrat inférieur 36 en poly- mère flexible, par exemple celui dénommé "Kapton", d'une épaisseur de 0, 08 mm, comportant une feuille 38 de circuit imprimé en cuivre de 0,04 mm, fixée au polymère par collage, de manière à constituer un composite flexible La feuille de revêtement peut en- suite être attaquée, ou traitée d'une autre façon, pour obtenir un circuit imprimé représenté par la pluralité de bandes conductrices 34, visibles à la fois sur les figures 2 et 3 Finalement, une feuille de recouvrement 40 en polyimide est liée par collage sur le substrat, pour compléter l'ensemble. Le polymère flexible sert à effectuer une étanchéité entre les deux éléments associés 28 et 30 du bottier, les conducteurs électriques 34 qui tra- versent cette étanchéité permettant un raccordement facile de l'extérieur du bottier à un appareil élec- trique placé à l'intérieur Comme représenté, les éléments supérieur et inférieur 30 et 28 du bottier sont prévus pour être boulonnés ou fixés l'un à l'au- tre d'une autre façon, par exemple au moyen d'un dis- positif de fixation approprié 42 comme illustré à titre d'exemple. Puisqu'une feuille ou couche souple de cir- cuit imprimé est en fait utilisée à la fois pour les fonctions d'étanchéité et de raccordement électrique, la technologie associée à la fabrication de telles cartes de circuit imprimé, comprenant des procédés d'attaque photographique, peut être utilisée pour obtenir pratiquement toute configuration de conduc- teurs ou de raccordements dans le substrat de poly- mère Ainsi, il est relativement simple d'obtenir un raccordement à plusieurs centaines de dispositifs électriques intérieurs différents, par exemple à chaque plaque 20 d'un réseau de détection, et ces raccordements multiples n'ont pas d'effet nuisible sur l'efficacité du joint 32 pour créer une étanchéi- té correcte, grâce à la souplesse du substrat de po- lymère En outre, et même dans un milieu à fort rayonnement tel que celui qui existe dans un réseau de détection multicanaux, aucune détérioration sensi- ble de la matière du substrat de polymère n'a été constatée pendant son fonctionnement. Afin d'améliorer la fonction d'étanchéité remplie par le joint 32, un joint annulaire d'étan- chéité est disposé dans la surface de contact de cha- cun des deux éléments associés 28 et 30 du bottier. Le joint annulaire d'étanchéité dans le couvercle supérieur 30 est désigné par le repère 44 et il est disposé du côté inférieur de la surface, comme repré- senté sur la figure 2 Le joint annulaire d'étanchéi- té 46 est disposé dans la surface de contact de l'élé- ment inférieur allongé 28 du bottier, comme cela est représenté Les joints annulaires d'étanchéité placés dans les surfaces de contact en regard respectives des éléments associés 30 et 28, sont décalés latéra- lement l'un de l'autre, les deux joints d'étanchéité étant disposés du côté intérieur des trous de passa- ge de boulons Lorsque les éléments associés 28 et sont assemblés et juxtaposés, les joints toriques d'étanchéité sont par conséquent imbriqués On a constaté que cette imbrication améliore beaucoup les caractéristiques d'étanchéité du joint 32, en ce que chaque joint d'étanchéité exerce une pression contre une surface continue de l'élément associé opposé, à travers la matière du joint souple. On voit que les principes de la présente in- vention s'appliquent pratiquement à tout bottier étan- che dans lequel un raccordement électrique doit être effectué de l'extérieur du boîtier à l'appareil élec- trique placé dans le boîtier D'autre part, et bien que des polymères particuliers aient été décrits comme utilisables pour la fabrication du joint, on peut utiliser des matières fonctionnellement équiva- lentes Ces matières doivent présenter les propriétés d'une surface extérieure lisse et non poreuse et avoir également une souplesse appropriée, afin de servir de joint d'étanchéité tout en permettant à des bandes électriquement conductrices d'être noyées ou contenues d'une autre façon dans la matière. On voit que les objectifs indiqués au début de cette spécification ont bien été atteints. REVENDICATIONS 1 Bottier pour appareil électrique, compre- nant au moins deux éléments associés ( 28, 30) qui constituent, après assemblage et juxtaposition l'un à l'autre, une chambre intérieure fermée ( 22) qui peut recevoir l'appareil électrique, caractérisé en ce qu'un joint ( 32) est disposé entre les éléments associés assemblés du bottier pour obtenir une étan- chéité de la chambre intérieure, et en ce que des conducteurs électriques ( 34) sont disposés dans le joint et s'étendent entre la chambre intérieure et l'extérieur du boîtier, ces conducteurs électriques définissant des moyens pour effectuer des raccorde- vents électriques extérieurs à l'appareil électrique placé dans la chambre. 2 Boîtier suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le joint ( 32) est constitué d'une couche flexible ( 36) de matière électriquement iso- lante, dans laquelle une pluralité de bandes ( 34) électriquement conductrices sont contenues. 3 Bottier suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que la matière électrique isolante est une matière plastique polymérisée. 4 Bottier suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le joint est constitué par un pro- duit composite flexible comprenant un substrat de polymère ( 36) sur lequel est disposée une couche ( 38) électriquement conductrice formant les conducteurs individuels, et une couche de recouvrement ( 40) cons- tituée par un film de polymère lié par collage audit composite. Bottier suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que la couche électriquement conductri- ce est constituée par un circuit imprimé. 6 Boîtier suivant la revendication 1, com- prenant un joint torique d'étanchéité ( 44, 46) dispo- sé dans la surface de contact de chacun des deux élé- ments associés ( 28, 30) du boîtier, caractérisé en ce que le joint est interposé entre les éléments asso- ciés et comprend une couche flexible de matière élec- triquement isolante dans laquelle sont contenues des bandes électriquement conductrices. 7 Bottier suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que les joints toriques d'étanchéité- ( 44, 46), placés sur les surfaces de contact respec- tives des éléments associés, sont décalés latérale- ment l'un de l'autre de façon à ce que, lorsque les éléments associés sont assemblés et juxtaposés, les joints toriques d'étanchéité soient décalés. 8 Appareil de visualisation du type dans le- quel un faisceau de photons émis par une source de rayonnement est dirigé à travers un objet et est par- tiellement atténué et absorbé par ledit objet, l'in- tensité du faisceau sortant étant ensuite mesurée dans un détecteur d'ionisation multicanaux du type comportant une pluralité de plaques d'électrodes ( 20) espacées, placées dans un bottier ( 22) rempli d'un gaz ionisable, caractérisé en ce que le boîtier cons- titué par au moins deux éléments associés ( 28, 30) délimitant, après assemblage et juxtaposition l'un à l'autre, une chambre intérieure fermée, comprend un joint ( 32) disposé entre lesdits éléments associés de manière à obtenir une étanchéité de ladite chambre intérieure, et des conducteurs électriques ( 34) dis- posés dans le joint et s'étendant entre la chambre intérieure et l'extérieur du boîtier, ces conduc- teurs électriques définissant des moyens pour effec- tuer des raccordements électriques extérieurs à l'ap- pareil électrique placé dans la chambre. 9 Bottier suivant la revendication 8, carac- térisé en ce que le joint ( 32) est constitué d'une couche flexible ( 36) de matière électriquement iso- lante, dans laquelle une pluralité de bandes ( 34) électriquement conductrices sont contenues. Bottier suivant la revendication 9, ca- ractérisé en ce que la matière électriquement isolan- te est une matière plastique polymérisée. 7 " Boîtier suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que le joint est constitué par un pro- duit composite flexible comprenant un substrat de polymère ( 36) sur lequel est disposée une couche ( 38) électriquement conductrice formant les conducteurs individuels, et une couche de recouvrement ( 40) cons- tituée par un film de polymère lié par collage audit composite. 12 Bottier suivant la revendication 11, ca- ractérisé en ce que la couche électriquement conduc- trice est constituée par un circuit imprimé. 13 Boîtier suivant la revendication 8, com- prenant un joint torique d'étanchéité ( 44,46) dispo- sé dans la surface de contact de chacun des deux élé- ments associés ( 28, 30) du boîtier, caractérisé en ce que le joint est interposé entre les éléments asso- ciés et comprend une couche flexible de matière élec- triquement isolante dans laquelle sont contenues des bandes électriquement conductrices. 14 Bottier suivant la revendication 13, ca- ractérisé en ce que les joints toriques d'étanchéité ( 44, 46), placés sur les surfaces de contact respec- tives des éléments associés, sont décalés latérale- l'un de l'autre ment/de façon a ce que, lorsque les éléments associés sont assemblés et juxtaposés, les joints toriques d'étanchéité soient décalés.