Brevet FR2690282A1 — publié le 19931022

Élément de connecteur pour liaison électrique à un boîtier, notamment pour la connexion en milieu organique humide d'un faisceau d'électrodes implantées telles que des électro des cochléaires à un boîtier processeur électronique L'invention concerne les connexions électriques effectuées notamment en milieu humide, telles que les liaisons réalisées au moyen de connecteurs biomédicaux implantables. L'invention sera plus particulièrement décrite dans le cas de la connexion à un boîtier de prothèse cochléaire, mais cette application n'est aucunement limitative de l'invention, dont les enseignements peuvent être appliqués à d'autres types de connexions, qu'elles soient d'ailleurs à usage biomédical ou non. Toutefois, comme on le verra, l'invention est particulièrement bien adaptée au caractère très spécifique de la connectique biomédicale, qui est soumise à des contraintes sévères tenant tant à l'environnement d'utilisation (bloc opératoire) qu'à ltenvironnement fonctionnel (système implanté, donc fonctionnant au sein d'un tissu vivant). Plus précisément l'invention concerne un élément de connecteur comportant un corps en forme générale de couvercle venant coiffer un boîtier, par exempIe un boîtier processeur électronique. Ce couvercle porte un certain nombre d'éléments de contact, ci-après appelés bornes , venant en contact avec des éléments de contact homologues du boîtier, ci-après appelés plots , ces bornes étant reliées à des fils respectifs d'un faisceau aboutissant à diverses électrodes implantées telles que des électrodes cochléaires. Une fois le couvercle monté sur le boîtier, bornes et plots viennent en contact et l'ensemble boîtier-couvercle constitue un bloc parfaitement étanche vis-à-vis du milieu extérieur. En effet, il est indispensable d'isoler totalement les éléments électriques de l'environnement afin de les protéger des fluides organiques qui pourraient corroder les pièces métalliques ou le connecteur par action directe, osmose, etc. ; d'autre part, les fluides biologiques étant des électrolytes, il est indispensable d'éviter toute infil tration dans le système, une telle infiltration pouvant entraîner un dysfonctionnement électrique et des fuites de courant dans le corps susceptibles de détruire de façon irréversible les tissus avoisinants. ll a été déjà proposé dans le FR-A-2 540 299, un connecteur en forme de couvercle rigide destiné à être monté sur un boîtier électronique afin de réaliser une série de connexions électriques à ce dernier. La solution proposée par cette antériorité consiste à utiliser un disque de matériau souple portant une série de contacts intercalaires prenant place entre bornes et plots, ce disque porte-contacts étant comprimé lors de la mise en place du couvercle sur le boîtier de manière à exercer par réaction une pression d'appui entre contacts et plots. Cette configuration, si elle permet d'assurer un bon contact avec les plots, n'assure cependant pas une étanchéité renforcée et laisse subsister le risque de fuites électriques au cas où des traces de liquide viendraient à être enfermées entre boîtier et couvercle lors de la fermeture de l'ensemble. L'un des buts de la présente invention est de proposer un connecteur amélioré qui, outre la simplicité de montage (simple emboîtement d'un couvercle sur un boîtier) procure une étanchéité renforcée, à la fois des diverses bornes entre elles et des bornes par rapport au milieu extérieur. L'élément de connecteur de l'invention est du type précité divulgué par le FR-A-2 540 299, c'est-à-dire du type comportant un corps en forme générale de couvercle venant coiffer le boîtier avec lequel doit être établie la liaison et étant muni, sur sa face interne, d'une pluralité de bornes coopérant avec des plots de connexion du boîtier situés en vis-à-vis, ces bornes étant montées sur le corps de manière que la mise en place du couvercle sur le boîtier vienne comprimer des moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots. Selon l'invention, les bornes sont portées par une structure comportant : une plaque porte-bornes, rigide et isolante, propre à loger les bornes en positionnant celles-ci en vis-à-vis des plots avec lesquels elles viendront coopérer et à porter les fils de liaison de ces bornes à un câble s'étendant à partir du couvercle ; une première couche élastique, isolante, disposée entre le fond du couvercle et la plaque porte-bornes, propre à assurer, à l'interface structure-couvercle, une étanchéité entre les bornes et entre les fils de liaison, et entre le fond de couvercle et ces bornes ou fils ; et une seconde couche élastique, isolante, disposée entre la face de la plaque porte-bornes opposée au fond du couvercle et la face du boîtier portant les plots, cette seconde couche comportant des ouvertures au droit de chaque borne pour permettre le contact entre borne et plot et étant propre à assurer, à l'interface structure-boîtier, une étanchéité entre les bornes et entre les plots, et entre le boîtier et ces bornes ou plots. De préférence, la première couche élastique est une couche d'un matériau élastomère polymélisable ou réticulable injecté par un Oli- fice du couvercle dans l'espace compris entre le fond du couvercle et la plaque porte-bornes préalablement mise en place. Dans un premier mode de réalisation, les bornes sont des bornes élastiquement déformables et solidarisées à la plaque porte-bornes, ces bornes constituant elles-mêmes lesdits moyens élastiques exer çant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots ; les bornes peuvent notamment comporter chacune une partie rigide solidaire de la plaque porte-bornes, prolongée par une partie libre élastiquement déformable. Dans un deuxième mode de réalisation, les bornes sont des bornes essentiellement indéformables et mobiles axialement dans la plaque porte-bornes de manière à venir comprimer la première couche élastique, la première couche élastique constituant lesdits moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots. Dans un troisième mode de réalisation, les bornes sont des bornes essentiellement indéformables et solidarisées à la plaque portebornes, une troisième couche élastique étant intercalée entre cette plaque porte-bornes et la seconde couche élastique, de manière à constituer lesdits moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots. On va maintenant décrire diverses formes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés. Sur toutes les figures, les mêmes références numériques désignent des éléments fonctionnellement semblables. La figure 1 représente, schématiquement, un ensemble formé d'un boîtier et d'un élément de connecteur selon l'invention vu en coupe latérale. Les figures 2 à 4 illustrent, en plan, diverses configurations possibles des plots de contact du boîtier. Les figures 5 à 20 illustrent treize formes de mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 21 et 22 illustrent deux formes de mise en oeuvre d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 23 à 25 illustrent deux formes de mise en oeuvre d'un troisième mode de réalisation de l'invention. 0 Sur la figure 1, la référence 10 désigne, de façon générale, le boîtier électronique avec lequel doit être établie une liaison, ce boîtier étant, dans la forme illustrée, un boîtier plat circulaire contenant des circuits électroniques appropriés à l'usage recherché, par exemple un circuit générateur de signaux d'excitation d'électrodes cochléaires dans le cas précité d'une prothèse cochléaire pour le traitement des surdités profondes. Ce boîtier 10 comporte, en partie supérieure, une série de plots de connexion saillants 11. Ces divers plots de contact peuvent être configurés sur le boîtier de diverses manières, illustrées figures 2 à 4: répartis en périphérie du boîtier sur un arc de cercle, sur deux arcs de cercle symétriques diamétralement opposés, groupés au centre du boîtier, etc. Dans le cas des prothèses cochléaires, le nombre de points de connexion est élevé (typiquement 15 à 20 points de connexion, et même parfois plus) et il est indispensable de soigner particulièrement la qualité des connexions électriques : faible résistance de contact, fiabilité maximale, protection contre les risques d'oxydation et découplage entre liaisons. Ces connexions sont réalisées par mise en place d'un élément de connecteur en forme de couvercle 20 venant se fixer sur le boîtier. Cette fixation peut être soit directe (les matériaux du couvercle et du boîtier ayant une forme et une plasticité assurant leur maintien une fois réunis) soit obtenue par des moyens rapportés tels que des systèmes à vis/écrou, etc., tous moyens en eux-mêmes connus. Bien entendu, il est prévu des moyens détrompeurs (non représentés) pour ajuster la position relative du couvercle sur le boîtier. Le bord périphérique du couvercle 20 vient se placer dans un épaulement 12 du boîtier, et l'étanchéfté entre couvercle et boîtier est assurée à cet endroit grâce à une gorge périphérique 13 du boîtier portant un joint torique 14. Le couvercle 20 porte une série de bornes 30, homologues des plots Il du boîtier. De façon caractéristique de l'invention, ces bornes 30 sont portées par une structure (dont diverses formes possibles de réalisation seront détaillées plus avant en référence aux figures 5 à 25) comportant essentiellement une plaque rigide 40, une première couche élastique 60, prise en sandwich entre la plaque rigide 40 et le fond du couvercle 20, et une seconde couche élastique 50, prise en sandwich entre la face supérieure du boîtier 10 et la plaque rigide 40. Chacune des bornes 30 est reliée à un fil de liaison respectif 70, également supporté par la plaque rigide 40, les divers fils étant réunis en un faisceau 71 émergeant latéralement du couvercle et alimentant les électrodes implantées distantes (ou recevant des signaux de celle-ci). De préférence, le montage du couvercle se fait par mise en place au fond du corps de couvercle 20 d'un ensemble constitué de la plaque rigide 40 (plaque porte-bornes) et des bornes et fils supportés par celle-ci (le faisceau 71 étant enfilé par un orifice latéral), puis injection par un ou plusieurs orifices appropriés 61 d'un élastomère de silicone constituant, après polymérisation ou réticulation, la pre mière couche élastique 60, puis enfin tapissage du fond de l'ensem- ble ainsi obtenu par une feuille de silicone élastomère constituant la seconde couche élastique 50, solidaire de la plaque rigide 40. Les figures 5 à 20 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Les diverses formes de mise en oeuvre de ce premier mode de réalisation présentent la caractéristique commune, outre la structure précitée en trois couches 40, 50, 60 (une couche rigide porte-bornes entre deux couches élastiques), de comporter des bornes 30 dont la structure propre les rend élastiquement déformable, ces bornes étant rendues solidaires de la plaque rigide porte-bornes 40. En ce qui concerne les matériaux, le couvercle 20 peut être réalisé en PSU ou PTFE, notamment lorsque l'on recherche une bonne biocompatibilité. La plaque rigide porte-bornes 40 peut être réalisée en PSU, et les couches élastiques 50 et 60 en un silicone élastomère, le matériau injectable de la couche 60 étant par exemple un silicone réticulable à froid. Les bornes peuvent être notamment réalisées en alliage de platine, de titane ou de cobalt ou en un acier inoxydable (alliage Phynox, alliage MP35N, etc.). La liaison du fil 70 à la borne 30 est réalisée par une technique connue éprouvée telle que soudure électrique, soudure par laser, etc. Dans la forme de mise en oeuvre de la figure 5, la borne 30 comporte essentiellement deux capots creux conducteurs 301, 302 dont l'un, 301, présente une forme de semelle-collerette solidarisée à la plaque porte-bornes 40 et prolongée vers l'avant (c'est-à-dire vers le bas, avec les conventions de la figure) par une partie cylindrique évasée à son extrémité. L'autre capot, 302, recouvre le premier et il est resserré à l'avant sur celui-ci, l'ensemble emprisonnant une lamelle intermédiaire conductrice 303. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 301 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 302 sert de zone de contact axial avec le plot 11 et l'élément 303 assure le rôle d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 6, la borne 30 est constituée de deux plaquettes conductrices 304, 305 soudées aux deux extrémités d'un ressort 306 dans la direction axiale d'élasticité de ce dernier. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 304 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 305 sert de zone de contact axial avec le plot 11 et l'élément 306 assure le rôle d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 7, la borne 30 est constituée d'une plaquette 307 sur laquelle est soudé en périphérie un ressort 309 en forme de W, dont la partie centrale vient en contact avec une bille 308. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 307 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 308 sert de zone de contact axial avec le plot 11 et l'élément 309 assure le rôle d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 8, la borne 30 est constituée d'une plaquette 310 sur laquelle est soudée en périphérie une lamelle 311 en forme de Q au dos aplati. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 310 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 311 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 9, la borne 30 est constituée d'une pastille 312 sur laquelle est soudée latéralement une plaquette 313 rabattue d'environ 30 par rapport à la face avant de la pastille. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 312 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 313 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante des figures 10 et 11, la borne 30 est constitué d'une simple lamelle bombée 314 retenue à l'intérieur de la plaque porte-bornes 40, elle-même constituée de trois feuilles superposées 41, 42 et 43 (représentées en vue éclatée figure 11). La lamelle 314 est introduite dans une fente 44 de la feuille centrale 42 débouchant dans un trou 45 ; cette feuille 42 est flanquée à l'avant de la feuille isolante rigide 43 comportant un trou de guidage 46 du plot Il et à l'arrière de la feuille rigide isolante 41 pourvue d'un orifice 47 servant au passage du fil 70. L'élément 314 joue le rôle de la borne, son extrados servant de zone de contact avec le plot 11, et son intrados servant à la liaison par soudage au fil 70. Sa faible épaisseur et sa forme bombée lui permettent une déformation élastique exerçant une pression de contact à la connexion. La pièce 42 sert au positionnement et au maintien de la lamelle 314 avec sa fente, et de passage pour le plot de connexion par son trou 45. La pièce 43 sert, par son trou 46 de diamètre légèrement supérieur au diamètre du plot 11, d'élément de guidage de ce dernier; elle maintient en outre par l'avant la lamelle 314, l'axe du trou 46 étant décalé par rapport à l'axe du trou 45 de la pièce 42 de façon à ne permettre le frottement du plot 11 que sur l'extrados de la lamelle 314 sans écraser ni déloger celle-ci. L'élément 41 sert de passage pour le fil et de butée anière pour la lamelle 314. Dans la variante des figures 12 et 13, la borne 30 est constituée d'une plaquette 315 sur laquelle est soudée une autre plaquette 316 (représentée isolément figure 13) dans laquelle est découpée une patte saillante, conformée avec un profil en forme de S couché. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 315 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 316 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 14, la borne 30 est constituée d'une plaquette 317 sur laquelle est soudée une lamelle 318 en forme de C. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 317 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 318 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 15, la borne 30 est constituée d'une simple lamelle 319 en forme de J couché, dont l'extrados de la partie courbe, élastiquement déformable, vient en contact avec le plot 11. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par la hampe du J et le fil 70 est soudé à cette même hampe. L'extrémité libre arrondie du J sert à la fois d'élément de contact latéral avec le plot il et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante des figures 16 et 17, la borne 30 est constituée d'un disque 320 épais (5/10 mm) percé d'un trou dans lequel est soudée un fil cylindrique 321 courbé en forme de J, le plot 11 venant en contact avec la hampe du J. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 320 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 321 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 18, la borne 30 est constituée d'une plaquette 322 sur laquelle est soudée un anneau cylindrique 323 s'étendant dans un plan perpendiculaire à celui de la plaquette 322 et venant en contact avec le plot 11. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 322 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 323 sert à la fois d'élément de contact axial avec le plot 11 et d'élément élastique exerçant une pression de contact à la connexion. Une autre exécution possible de la variante de la figure 18 est illustrée figure 18a : un second anneau 323' est imbriqué avec le premier anneau 323 (les vues en plan et en élévation des figures 18b et 18c illustrent plus en détail la configuration de l'imbrication) et soudé à celui-ci en deux points, perpendiculairement au support et au premier anneau; ce second anneau augmente la rigidité du contact et assure une redondance, d'où une connexion plus sûre. Dans la variante de la figure 19, la borne 30 est constituée d'une plaquette 324 sur laquelle sont soudées deux couronnes ovales 325, 326 s'étendant de manière à former un dièdre entre les faces duquel viendra s'insérer le plot 11. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 324 et le fil 70 est soudé à ce même élément. Les éléments 325, 326 servent à la fois d'éléments de contact latéral (au moins deux points de contact) avec le plot 11 et d'éléments élastiques exerçant une pression de contact à la connexion. Dans la variante de la figure 20, la borne 30 est constituée d'une plaquette 327 sur laquelle est soudée une éponge métallique 328 elle-même constituée d'un fil métallique vrillé ramassé à bouts jointifs. La borne est solidarisée à la plaque porte-bornes par l'élément 327 et le fil 70 est soudé à ce même élément. L'élément 328 sert à la fois d'élément de contact avec le plot 11 et d'élément élastique exer çant une pression de contact à la connexion. Les figures 21 et 22 illustrent une deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la forme de mise en oeuvre de la figure 21, la borne 30 est constitué d'un bouton à collerette 329 disposé dans un logement de la plaque porte-bornes 40, mais non solidarisé à cette dernière qui n'a pour fonction que de le guider en direction axiale. En partie arrière, le bouton 329 s'appuie sur la couche élastique 60 qu'il vient comprimer lors de la venue en contact avec le plot 11 du boîtier. Le fil 70 est soudé au dos du bouton 329. Le bouton peut être réalisé par divers procédés classiques (décolletage, frappe, etc.), sa forme pouvant varier en fonction de la méthode choisie. On voit que, dans ce mode de réalisation, c'est la couche élastique arrière 60 qui assu re la fonction d'organe élastique exerçant par réaction une pression d'appui entre la borne 30 et le plot 11, ces deux éléments étant es sentiellement indéformables. Dans la forme de mise en oeuvre de la figure 22, la borne 30 est constituée d'une simple plaquette 330 s'appuyant à l'arrière sur la couche élastique 60 et reposant en face avant, sans solidarisation, au fond d'un lamage de la plaque porte-bornes 40. Le fil 70 est soudé au dos de la plaquette 330. Lorsque l'on réalise la connexion, le plot 11 vient appuyer contre la face libre de la plaquette 330, qui s'éloigne du fond du lamage de la plaquette 40 et comprime la cou che élastique 60. Les figures 23 à 25 illustrent un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans la forme de mise en oeuvre de la figure 23, la borne 30 est constituée d'un élément femelle 331 à collerette conique disposé dans un logement conique homologue de la plaque porte-bornes 40 et prolongé en partie avant par un organe de contact percé et fendu formant des bras légèrement resserrés. Ce e mode de réalisation ne prévoit pas de couche élastique mais propose un contact fendu dont les branches sont resserrées et emprisonnent le contact mâle. La couche 80 est une couche rigide. Le contact est latéralement élasti que. Dans la forme de mise en oeuvre des figures 24 et 25, la borne 30 est constituée d'une bague chanfreinée ouverte conductrice 332 (représentée isolément figure 25, à gauche) ou d'une couronne torique ouverte conductrice 333 (figure 25, à droite), présentant donc une élasticité radiale mais étant indéformable axialement. Cet élément 332 ou 333 est logé avec jeu axial entre deux feuilles 41 et 43 de la plaque porte-bornes 40. Ici encore, il n'est pas prévu de couche élastique mais un contact fendu dont les branches sont resserrées et emprisonnent le contact mâle. La couche 80 est une couche rigide. Le contact est latéralement élastique. De plus, cette forme de mise en oeuvre particulière présente, par rapport à la précédente, un jeu axial du contact. REVENDICATIONS 1. Un élément de connecteur pour la réalisation, en un milieu humide tel qu'un milieu organique, d'une liaison électrique à un boîtier, notamment pour la connexion d'un faisceau d'électrodes implantées telles que des électrodes cochléaires à un boîtier processeur électronique, cet élément comportant un corps en forme générale de couvercle (20) venant coiffer le boîtier (10) avec lequel doit être établie la liaison et étant muni, sur sa face interne, d'une pluralité de bornes (30) coopérant avec des plots de connexion (11) du boîtier situés en vis-à-vis, ces bornes étant montées sur le corps de manière que la mise en place du couvercle sur le boîtier vienne comprimer des moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots, élément de connecteur caractérisé en ce que les bornes sont portées par une structure comportant: - une plaque porte-bornes (40), rigide et isolante, propre à loger les bornes en positionnant celles-ci en vis-à-vis des plots avec lesquels elles viendront coopérer et à porter les fils (70) de liai son de ces bornes à un câble (71) s'étendant à partir du cou vercle, - une première couche élastique (60), isolante, disposée entre le fond du couvercle et la plaque porte-bornes, propre à assurer, à l'interface structure-couvercle, une étanchéité entre les bor nes et entre les fils de liaison, et entre le fond de couvercle et ces bornes ou fils, et - une seconde couche élastique (50), isolante, disposée entre la face de la plaque porte-bornes opposée au fond du couvercle et la face du boîtier portant les plots, cette seconde couche com portant des ouvertures au droit de chaque borne pour permet tre le contact entre borne et plot et étant propre à assurer, à l'interface structure-boîtier, une étanchéité entre les bornes et entre les plots, et entre le boîtier et ces bornes ou plots. 2. L'élément de connecteur de la revendication 1, dans lequel la première couche élastique (60) est une couche d'un matériau élastomère polymérisable ou réticulable injecté par un orifice (61) du couvercle dans l'espace compris entre le fond du couvercle et la plaque porte-bornes préalablement mise en place. 3. L'élément de connecteur de la revendication 1, dans lequel les bornes sont des bornes élastiquement déformables (301, 302, 303 304, 305, 306 ; 307, 308, 309 ; 310, 311 ; 312, 313 ; 314; 315, 316 317, 318 ; 319 ; 320, 321 ; 322, 323 ; 324, 325, 326 ; 327, 328) et solidarisées à la plaque porte-bornes, ces bornes constituant elles-mêmes lesdits moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots. 4. L'élément de connecteur de la revendication 3, dans lequel les bornes comportent chacune une partie rigide (301 ; 304 ; 307 ; 310 312 ; 315 ; 317 ; 320 ; 322 ; 324 ; 327) solidaire de la plaque porteborne s, prolongée par une partie libre élastiquement déformable (302, 303 ;305, 306 ; 308, 309 ; 311 ; 313 ; 316 ; 318 ; 321 ; 323 ; 325, 326 ; 328). 5. L'élément de connecteur de la revendication 1, dans lequel les bornes sont des bornes essentiellement indéformables (329 ; 330) et mobiles axialement dans la plaque porte-bornes de manière à venir comprimer la première couche élastique, la première couche élastique constituant lesdits moyens élastiques exerçant par réaction une pression d'appui entre bornes et plots. 6. L'élément de connecteur de la revendication 1, dans lequel les bornes sont des bornes essentiellement indéformables en direction verticale mais élastiquement déformables en direction transversale (331 ; 332 ; 333) et solidarisées à la plaque porte-bornes.