Brevet FR2585239A1 — publié le 19870130

CALOTTE DE PROTECTION POUR BOITE CRANIENNE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention se rapporte au domaine des protections pour cortex cérébral et a plus spécia- lement pour objet une protection plus légère et plus agréable à porter que les dispositifs de l'art anté- rieur. Certaines personnes présentent des défail- lances de la boîte crânienne, soit par malformation congénitale, soit encore à la suite d'un traumatisme grave. Le cortex cérébral n'est plus alors protégé na- turellement par les os crâniens. En général, ces per- sonnes sont contraintes de porter un casque de type moto, ce qui assure une protection complète, ou encore un casque de cycliste en cuir qui n'assure qu'une pro- tection minimale. Dans tous les cas, il s'agit d'un objet relativement lourd et voyant. Le patient est contraint de porter ce casque en permanence, ce qui lui interdit un grand nombre d'activités sportives ou même sociales. En particulier, dans le cas d'enfants ou d'adolescents, le caractère très voyant de la pro- tection ne contribue pas à un épanouissement normal de la personnalité (complexe d'invalide). La présente invention a justement pour but d'éliminer ces inconvénients en proposant une calotte de protection pour boite crânienne plus légère et plus facile à porter que les casques utilisés à l'heure actuelle. Selon la principale caractéristique de la calotte de protection objet de l'invention, celle-ci étant destinée à recouvrir au moins une partie d'une boîte crânienne, cette calotte comprend, de l'inté- rieur vers l'extérieur: - une première couche en tissu de carbone, - une deuxième couche en tissu de fibre aramide, et - une troisième couche en tissu de carbone. De préférence, l'une au moins de ces cou- ches, et si possible les trois, est imprégnée d'une résine, cette dernière étant de préférence une résine à haute élongation. On peut encore prévoir une plura- Lité de trous dont chacun traverse les trois couches de la calotte. SeLon une autre caractéristique de L'inven- tion, l'épaisseur de cette calotte est inférieure à 1 mm et de préférence inférieure à 0,5 mm, cette épaisseur étant généralement comprise entre 0, 3 et 0,5 mm. L'invention a également pour objet un procé- dé de réalisation d'une caLotte de protection pour boite crânienne. Selon la principale caractéristique de ce procédé, celui-ci comporte les étapes suivantes consistant à: a) réaliser une réplique de la boîte crânienne, b) déposer successivement, sur la réplique de la boite crânienne, une première couche en tissu de carbone, une deuxième couche en fibre aramide, et une troisième couche en tissu de carbone, c) soumettre l'ensemble à un traitement de polyméri- sation, et d) éliminer la réplique de la boite crânienne. Selon une autre caractéristique de ce procé- dé, la réalisation de La réplique de La boîte crânien- ne comprend Les étapes suivantes consistant à: 1) prendre une empreinte de la boite crânienne afin d'obtenir un moule en un premier matériau, ce moule présentant une cavité, 2) couler un deuxième matériau dans cette cavité, 3) laisser durcir le deuxième matériau afin d'obtenir une masse solide, et 4) extraire cette masse solide qui constitue la ré- plique de la boite crânienne. Eventuellement, Le procédé comporte une étape supplémentaire effectuée après L'étape a et avant l'étape b, consistant à placer un film thermostable sur la réplique de la boite crânienne, ce film thermostable étant ultérieurement retiré après l'éta- pe d. IL peut également être avantageux de prévoir une autre étape, effectuée avant l'étape b, consistant à déposer un agent démoulant avant de déposer La premiè- re couche. - Selon une autre caractéristique de ce procé- dé, le traitement de polymérisation est effectué en autoclave à La température de 125 C pendant 24 heures. L'élimination de La réplique de la boite crânienne peut se faire par tous moyens connus, par exemple par des moyens mécaniques ou par dissolution dans un solvant approprié. On peut encore prévoir une étape suppLémen- taire, effectuée après L'étape d, consistant à percer des trous dont chacun traverse les trois couches. Enfin, on peut encore prévoir une autre étape, effec- tuée après l'étape d, consistant à usiner la calotte de protection une fois terminée afin de L'adapter aux dimensions de la zone du crâne que l'on veut protéger. L'invention apparaîtra mieux à la Lecture de La description qui va suivre, donnée à titre d'exempLe purement iLlustratif et nuLLement limitatif, en réfé- rence aux dessins annexés, dans Lesquels: - les figures la à lg sont des vues schéma- tiques illustrant les différentes étapes du procédé de réalisation de La calotte de protection objet de la présente invention, - La figure 2 est une vue schématique en coupe montrant La structure d'une telle caLotte pLacée sur une boite crânienne, et - la figure 3 est une vue schématique mon- trant comment on peut placer une perruque afin de ca- moufLer cette calotte de protection. La réalisation d'une teLle calotte est illustrée aux figures la à lg. Sur la figure la, on voit que L'on commence par réaliser une empreinte de la boite crânienne 2 en réalisant, en tout matériau approprié, une calotte provisoire 4 présentant une face externe 6 et une face interne 8. La figure lb montre que l'on place ensuite la calotte provisoire 4 dans une masse 10 d'un premier matériau, la face ex- terne 6 de la calotte provisoire 4 étant en contact avec ce matériau tandis que la face interne 8 est tournée vers le haut, définissant ainsi une cavité 9. Pour réaliser la réplique du crâne, on coute dans la cavité 9 une masse 12 d'un matériau approprié, par exemple du plâtre (figure lc), et on Laisse durcir ce deuxième matériau afin d'obtenir une masse solide 12. Cette masse solide est ensuite extraite du moule 10 et constitue une réplique exacte de la boite crânienne 2. La figure ld montre que L'opération suivante consiste à placer un film thermostable, par exemple un film vinylique 14, sur La réplique 12 de la boîte crânien- ne. Le rôle de ce film thermostable sera expliqué plus loin dans la suite de La présente description. L'étape suivante, illustrée à la figure le, consiste à placer successivement les trois couches mentionnées ci- dessus et qui sont destinées à réaliser la caLotte de protection 16. La constitution de cette calotte sera expliquée ci-dessous en référence à la figure 2. Une fois que les trois couches formant la calotte 16 sont déposées, on place l'ensemble dans un four 18 (figure 1f) o il subit un traitement de poLymérisation, qui peut être un traitement en autoclave à la température de 1250C pendant 24 heures. Apres cuisson, L'ensemble est extrait du four et on éLimine la réplique 12 de La boite crânienne, soit par une opération mécanique, soit par dissolution dans un solvant. On retire ensui- te le film thermostable et, si on Le désire, on perce un certain nombre de trous 20 dans la calotte 16-(fi- gure lg). La présence des trous 20 permet les échanges thermiques naturels de la peau et évite une sudation trop importante. Il est b noter que la calotte de protection 16 subit un Léger retrait dû au traitement de polymé- risation dans le four 18. C'est pour tenir compte de ce retrait qu'on place le film thermostable 14 illus- tré à la figure ld afin qu'après retrait, Les dimen- sions de la caLotte de protection 16 correspondent exactement à celles de la boite crânienne. La structure de cette calotte apparaît mieux sur La figure 2 o L'on voit qu'elle se compose, de L'intérieur vers L'extérieur, de trois couches, à savoir: - une première couche 17 en tissu de carbone, - une deuxième couche 19 en tissu de fibre aramide, et - une troisième couche 21 en tissu de carbone. De préférence, les trois couches sont impré- gnées d'une résine à très haute élongation. On peut utiliser à cette fin une résine époxy à laquelle est incorporé un ester et ayant les caractéristiques suivantes à une température de 20 C: Module d'Young Contrainte à Allongement la rupture à la rupture (MPa) (MPa) (%) Traction 20 5,6 60 Compression 85 49,0 65 Une telLe résine peut être obtenue par exem- ple en mélangeant 42,9% en poids du produit HYCAR CTBN de La société GOODRICH importé en France par La socié- té POLYPLASTIQUE, 25,9% en poids du produit EPIKOTE de la société SHELL CHIMIE, 30,2% d'anhydride dodécanyl succinique et 1% d'octoate d'étain. Cette résine, qui est liquide avant polymérisation, se polymérise par un traitement de 24 heures à une température de l'ordre de 120 à 125'C. On imprègne les trois couches consti- tuant la calotte lorsque la résine est encore liquide, puis on met la calotte pendant 24 heures dans un four à 120 ou 125 C afin de polymériser la résine. A titre d'essai, on a réalisé une série de protections de ce type, dans lesquelles les couches 17 et 21 étaient en tissu de carbone TORAY T300 1 000 filaments tandis que la deuxième couche 19 était en tissu de fibre aramide KEVLAR satin. Chacune des trois couches était imprégnée de la résine à très haute élongation mentionnée ci-dessus. Le carbone donne la rigidité et la résistance de la protection. Le KEVLAR donne une bonne résistance à l'impact et un grand pouvoir amortisseur. Quant à la résine haute éLonga- tion utilisée, c'est une résine époxy qui permet d'ob- tenir des déformations de flexion très grandes, limi- tant ainsi les risques de détérioration de la protec- tion lorsque le patient la met ou l'enlève. On voit encore sur la figure 2 que la calot- te 16 est percée d'un certain nombre de trous 20 afin de permettre les échanges thermiques entre la peau du crâne et l'air ambiant et d'éviter une sudation trop importante. La calotte de protection objet de l'inven- tion présente de nombreux avantages dont le principal est qu'elle est légère et agréable à porter. En effet, les calottes qui ont été réalisées ont des épaisseurs variant de 3 à 5/10e de millimètre et un poids variant de 30 à 60 grammes environ. Cette calotte épouse par- faitement la forme de la boîte crânienne et se porte directement sur la peau grâce à sa souplesse. De plus, les matériaux qui la composent donnent, comme on vient de le voir, de très hautes performances mécaniques. D'autre part, comme on peut Le voir sur La figure 3, une perruque 22 peut être implantée directement sur la calotte 16, ce qui rend cette dernière totalement ifn- visible et élimine tous les complexes qui pourraient affecter un individu obligé de porter cette protec- tion. La forme de cette calotte, ainsi que sa très grande légèreté, La rend supportable pendant de lon- gues périodes d'autant plus que ta présence des trous 20 permet les échanges thermiques naturels de la peau et évite une sudation trop importante. REVENDICATIONS 1. Calotte de protection destinée à recou- vrir au moins une partie d'une boite crânienne (2), caractérisée en ce qu'eLe comprend, de L'intérieur vers L'extérieur: - une première couche (17) en tissu de carbone, - une deuxième couche (19) en tissu de fibre aramide, et - une troisième couche (21) en tissu de carbone. 2. Calotte de protection selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que L'une au moins des trois couches (17, 19, 21) est imprégnée d'une résine. 3. Calotte de protection selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que la résine est une rési- ne à haute élongation. 4. Calotte de protection selon L'une quel- conque des revendication 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluraLité de trous (20) dont chacun traverse les trois couches (17, 19, 21). 5. Calotte de protection selon L'une queL- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que son épaisseur est inférieure ou égale à 1 mm. 6. Calotte de protection selon la revendica- tion 5, caractérisée en ce que son épaisseur est infé- rieure ou égaLe à 0,5 mm. 7. Calotte de protection selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce que son épaisseur est com- prise entre 0,3 et 0,5 mm. 8. Procédé de réaLisation d'une caLotte de protection pour boite crânienne, caractérisé en ce qu'iL comprend les étapes suivantes consistant à: a) réaLiser une répLique (12) de La boite crânienne (2), b) déposer successivement, sur la réplique (12) de La boite. crânienne (2), une première couche (17) en tissu de carbone, une deuxième couche (19) en fibre aramide et une troisième couche (21) en tissu de carbone, c) soumettre L'ensemble à un traitement de polymérisa- tion, et d) éliminer la réplique (12) de la boite crânienne. 9. Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que la réalisation de la réplique (12) de la boite crânienne (2) comprend les étapes suivantes consistant à: 1) prendre une empreinte de la boite crânienne (2) afin d'obtenir un moule (10) en un premier matériau et présentant une cavité (9), 2)couler un deuxième matériau dans cette cavité (9), 3) laisser durcir le deuxième matériau, afin d'obtenir une masse solide (12), et 4) extraire cette masse solide qui constitue la répli- que (12) de la boite crânienne (2). 10. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire, effectuée après l'étape a et avant l'étape b., consistant à placer un film thermo- stable (14) sur la réplique (12) de la boite crânienne (2), ce film thermostable (14) étant ensuite retiré après l'étape d. 11. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire, effectuée avant l'étape b, consistant à déposer un agent démoulant avant de dépo- ser la première couche (17). 12. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 11, caractérisé en ce que le traite- ment de polymérisation est effectué en autoclave à la. température de 125 C pendant 24 heures. 13. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'élimina- tion de la réplique (12) de la boîte crânienne (2) se fait par des moyens mécaniques. 14. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 12, caractérisé en ce que L'élimina- tion de la réplique (12) de la boite crânienne (2) se fait par dissolution dans un solvant. 15. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'it comporte une étape supplémentaire, effectuée après l'étape d, consistant à percer des trous (20) dont chacun traver- se les trois couches (17, 19, 21). 16. Procédé selon L'une quelconque des re- vendications 8 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire, effectuée après l'étape d, consistant à usiner la calotte de protection (16) pour adapter ses dimensions en fonction de la zone à proté- ger.