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Procédé pour façonner et appliquer des appareils orthopédiques au moyen d'un bandage imprégné d'une matière plastique vulcanisable par la lumière ultraviolette.
La présente invention concerne des appareils ortho- pédiques et plus spécialement des appareils moulés,de même que des procédés pour les appliquer.
On sait depuis longtemps que les appareils orthopédi- ques moulés convenant pour la réduction des fractures osseuses et pour le traitement dautres états requérant l'immobilisation des. membres peuvent être formés de manière avantageuse par des matières plastiques éventuellement armées. Les appareils moulés
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en matière plastique offront de nombreux avantages sur ceux faits de matières plus courantes telles que le plâtre. De manière géné- rale, un appareil moule en matière plastique est imperméable à l'eau et léger, présente un rapport solidité:poids élevé et est sensiblement transparent aux rayons X, ce qui permet l'examen dos membres par radiographie après la mise en place.
Toutefois, auparavant, l'utilisation des matières plastiques pour los appa- relis orthopédiques moulés était limitée par la difficulté d'ap- pliquer la matière plastique sur le membre. Les appareils moulés en matière plastique ont été formés jusque présent,en générale au moyen de tissu imprégné de matière plastique appliqué sur le membre,tandis que la matière plastique se trouve à l'état liquide ou semi-liquide.
Un procédé qui a été proposé pour la confection d'ap. pareils moulés en matière plastique in situ fait intervenir la réticulation à la température ambiante grâce à l'utilisation de polyesters, de résines acryliques, de résines époxydes ou de rési- nes d'uréthanne qu'on peut catalyser par apport et mélange de certains agents catalytiques ou copolymères. La résine additionnée de catalyseur peut être utilisée ensuite pour l'imprégnation du tissu. Toutefois, le tissu ainsi imprégné doit être appliqué sur le membre dans les quelques minutes, parce que la gélification est rapide.
Le procédé est commode dans certains cas,mais requiert beaucoup d'habileté et de temps pour le dosage et le mélange des constituants et pour Inapplication de la résine poisseuse aux le tissu, L'application de cette masse humide sur le corps pour la confection de l'appareil moulé est difficile et incommode éga- lement. De plus, de nombreuses matières propres à former une résine sont toxiques lorsqu'elles se trouvent à l'état liquide.
Leur utilisation n'est donc pas commode et est en fait inaccep- table pour le médecin.
Une autre solution envisagée pour la confection des
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appareils moulés en matière plastique consiste à faire inter- venir la catalyse préalable et à utiliser des résines dites de stade "B', où le système a été amené dans un état où le tissu imprégné a une durée de conservation utile raisonnable. Par chauffage, on peut amonor la réaction et la polymérisation à leur terme. Ainsi, le tissu imprégné d'une résine sèche qui a été amenée à l'état "B" peut être appliqué facilement sur le membre atteint. dépendante l'importance du chauffage et la durée nécessaire pour que les résines existantes se durcissent complètement rendent le système impossible à appliqer, en paie ticulier pour de patients sensibles.
La présente invention a donc pour but de procurer une technique de confection d'appareils orthopédiques et en parti- culier d'appareils moulés faits de matière plastique légère ne requérant pas de chauffage ou d'application de bandages humides.
. L'invention a pour objet un procédé pour confectionner un appareil orthopédique sur un membre,suivant lequel on enveloppe le membre d'un tissu imprégné d'une matière organique vulcanisa- ble par le rayonnement ultraviolet, puis on vulcanise cette matière par exposition au rayonnement ultraviolet pour obtenir un appareil dur. Le procédé de l'invention se prête particulière- ment à Inapplication des appareils orthopédiques moulés simples, mais peut être appliqué avec avantage aussi dans le cas d'autres appareils comme l'appareil de Pouliquen.
L'invention a également pour objet le tissu imprégné d'une matière organique vulcanisable par le rayonnement ultra-' violét permettant l'application du procédé de l'invention.
Le tissu imprégné se trouve de préférence à l'étamt sensiblement sec.
La matière organique vulcanisable par le rayonnement ultraviolet peut être appliquée de diverses manières sur le tissu.
Par exemple, le tissu peut être simplement immergé dans une
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solution du polymère, puis mis à sécher avant Inapplication sur le membre. En variante, le tissu peut être immorgé dans le poly- mre et appliqué immédiatement sur le membre ou bien imprégné au préalable et conservé dans des paquets ou récipients appropriés avant Inapplication sur-le membre. Le tissu lui-même peut être fait de toue matière fibreuse pouvant s'imprégner du polymère.
On qualifie "d'imprégnation" l'état dans lequel le polymère se trouve en mélange intime avec les fibres ou fils du tissu et les enveloppe sans que la matière plastique soit nécessairement absorbée dans une mesure quelconque par les fibres elles-mêmes.
Le tissu peut être tissé ou non, mais en général il doit avoir une structure tricotée relativement ouverte et la solution du polymère doit pénétrer dans les espaces entre les diverses fibres du tissu, après quoi le polymère doit s'unir fermement au tissu lors de son durcissement par exposition au rayonnement ultraviolet, Le tissu lui-même est fait, de préférence, de coton, de fibres synthétiques ou de fibres de verre. Cependant., la nature du tissu choisi dépend beaucoup de l'application envisagée,
L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'une matière organique déterminée,, qui est vulcanisable par le rayon- nement ultraviolet.
Ces matières offrent l'avantage qu'aucun cata- lyseur chimique supplémentaire n'est nécessaire et que l'amorçage de la vulcanisation ne fait pas intervenir de températures élevées.
Ainsi., de nombreux polymères jusqu'à présent impropres à la con- fection d'appareils orthopédiques peuvent être utilisés confor- mément à l'invention. L'utilisation d'accélérateurs et/ou de catalyseurs n'est pas essentielle, mais ces agents peuvent être incorporés à certaines compositions pour accélérer la vulcanisa- tion de la résine lors de l'exposition au rayonnement ultraviolet.
En tout cas, les résines vulcanisables par le rayonnement ultra- violet qu'on utilise suivant l'invention forment rapidement à la température ambinante un produit rigide et/ou dur et léger, ce
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qui évit la nécessité d'un chauffage, de même que des tempéra- tures élevées irritantes pour le corps.
Des matières organiques vulcanisables par le rayonne- ment ultraviolet qu'on peut utiliser suivant l'invention sont, par exemple, les matières subissant la polymérisation photocata- lytique comme les matières à non-saturation éthylénique qui peu- vent être polymérisées par photocatalyse. Dans le cas de ces matières, l'amorçage de la polymérisation est une réaction de premier ordre résultant de l'activation de la double liaison et les doubles liaisons terminales éventuelles sont activées pro- gressivement. En général, l'amorçage de la polymérisation est proportionnel à la concentration en monomère, de même qu'à la racine carrée de l'intensité lumineuse.
Les matières organiques préférées aux fins de l'inven- tion comprennent un constituant monomère à non-saturation thy- lénique capable de dissoudre des quantités mineures d'un photo- initiateur qui est actif en lumière ultraviolette. L'utilisation de substances monomères telles que le styrène seul, n'est toute- . fois en général pas commode, en raison de leur faible viscosité, du retrait élevé au cours de la polymérisation, de l'odeur nui- sible et d'une solidité insuffisante. Pour ces raisons et d'autres, une substance de haut poids moléculaire, par exemple une résine de polyester compatible, est associée avec le monomère pour la formation d'une solution qui peut être un solide ou un liquide visqueux.
'Des matières organiques appropriées qui sont vulcani- sables par le rayonnement ultraviolet sont, par exemple, des polyesters non saturés non aniliniques (c'est-à-dire sensiblement exempts d'anilines) et exempts de catalyseur qu'on trouve dans le commerce, associés par exemple à un monomère à non-saturation éthylénique. terminale compatible constituant le second réactif, (par exemple un monomère vinylique, acrylique ou allylique) comme
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du styrène, du métnacrylate de méthyle ou du cyanurato do triallylo. Le monomère ost pris on central à raison do 5 à 50% du poids du polyester avec 0,002 à 5% d'un photoinitiateur.
Il convient de citer., en particulier, comme matières organquos vulcanisables par le rayonnement ultraviolet (a) une résino comprenant un polymère méthacrylique en solution dans un méthacrylate monomère et contenant un photoinitiateur et (b) une résine comprenant un polyester non saturé à environ 30% en poids de styrène et environ 1% en poids de benzolne.
Des initiateurs photochimiques appelés également par- fois photocatalyseurs qui conviennent pour les systèmes de rési- nes vulcanisables par le rayonnement ultraviolet qu'on utilise suivant 1'invention sont, par exemple, la benzolne, l'azobisiso- butyronitrile, la 2,2'-dihydroxy-4,4'-diméthoxybenzophénone et la 2,4-dihydroxybenzophénene. Par exemple, l'addition de benzolne en quantités atteignant à peine 0,5% à du styrène monomère n'af- fecte pas appréciablement la durée de conservation utile lorsque le produit est conservé à l'abri de la lumière. Cependant, lors de l'exposition à une lumière ultraviolette d'une intensité modé- rée, la vitesse de polymérisation atteint environ le décuple de la vitesse de polymérisation du styrène ne contenant pas de photo- initiateur.
D'autres systèmes vulcanisables par la lumière ultra- violette qu'on peut utiliser aux fins de l'invention sont, par exemple, les colloïdes durcissables sensibilisés par l'iodoforme) décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 1,587.274 et les systèmes de diènes aliphatiques et d'huiles non saturées à longue chaîne sensibilisées par des métaux carbonyle, décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 1.891.203. Les pro- duits contenant de l'iodoforme ou d'autres bactéricides offrent l'avantage de Inapplication d'un antiseptique sur le tissu imprégné.
De nombreux autres systèmes de polymères vulcanisables par le
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rayonnement ultraviolet sont connus et conviennent aux fins de l'invention.
Toute lumière dont l'énergie est suffisamment élevée par quantum ou dont la longueur d'onde est suffisamment courte permet d'amorcer directement la polymérisation. Pour des raisons pratiques concernant la nature des sources d'énergie facilement disponibles et en vue d'une polymérisation rapide après que le tissu imprégné ait été appliqué sur le membre blessé, il est désirable d'utiliser un initiateur photochimique qui agit comme agent absorbant et qui libère des radicaux libres sous l'effet de la lumière ultraviolette d'une longueur d'onde d'environ.
3600 A. De la lumière convenable contenant une émission à 3600 # provient de diverses sources comme des lampes à décharge à vapeur de mercure, des lampes solaires, des lampes fluorescentes conte- nant des agents fluorescents spéciaux, outre le soleil.
Le tissu imprégné du système de résine vulcanisable par exposition au rayonnement ultraviolet peut se présenter sous la forme d'une feuille continue ou de rubans plus ou moins longs.
Par exemple, le tissu imprégné peut avoir une largeur d'environ 5 cm et,après imprégnation, il peut être envidé jusqu'au moment de l'utilisation pour la confection de l'appareil. Lors de l'ap- plication du tissu sur le membre, le rouleau est dévidé autour du membre de façon que les bandes se superposent en avançant d'environ 2,5 cm par tour. Lorsque le membre est complètement enveloppé du tissu imprégné, il est exposé brièvement, à savoir pendant 5 minutes à 30 minutes, au rayonnement ul traviolet.
En variante, avant d'enveloppes le membre au moyen du tissu imprégné, on peut le recouvrir d'une gaine et/ou d'une feuille do matière plastique, par exemple de polyéthylène.
Ensuite, lorsque le polymère est vulcanisé, la gaine peut être laissée en place ou de préférence extraite de l'appareil moulé, do manière à le débarrasser d'une matière susceptible d'immobi-
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liser l'humidité de façon. permanente au contact do la poau, co qui pourrait provoquer do l'infection ot/ou do l'irritation.
L'élimination do la gaine est facilitée par la présence do la couche intermédiaire de matière plastique empêchant l'adhérence de l'appareil moulé à la gaine.
Les exemples suivants dans lesquels les parties et pourcentages sont en poids, sauf indication contraire, illustrent l'invention.
EXEMPLE 1.-. Résine A
On prépare de la manière suivante un polyester rigide pour application générale.
On introduit dans une cuve prévue pour la préparation des résines alkydes et munie d'un dispositif de chauffage, d'un agitateur à turbine, d'une admission de gaz, d'un condenseur à reflux et d'un système de régulation thermique :
EMI8.1
<tb> Anhydride <SEP> phtalique <SEP> 35,07 <SEP> parties
<tb>
<tb> Propylèneglycol <SEP> 41,71 <SEP> parties
<tb>
et on chauffe le mélange à 232 C jusqu'à ce que son indice diacide soit de 15. On ajoute alors 23,22 parties d'anhydride maléique par petites fractions et par refroidissement on maintient dans la cuvo une température de 204 C qu'on entretient pendant 4 heures* On laisse la température tomber alors à 93 C.
On mélange alors
EMI8.2
<tb> Styrène <SEP> monomère <SEP> 45,74 <SEP> parties
<tb>
<tb> Para-t-butylcatéchol <SEP> 0,13 <SEP> partie
<tb>
et on ajoute le mélange au contenu de la cuve sous vive agitation.
On ajoute ensuite et on dissout Bonzolne 1,0 partie.
On refroidit ensuite le contenu de la cuve et on le verso dans un récipient métallique.
EXEMPLE 2.- Résine B
On prépare un polyester flexible comme dans l'exemple 1
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au moyen des constituants suivants :
EMI9.1
<tb> Anhydride <SEP> phtàlique <SEP> 23,65 <SEP> parties
<tb>
<tb> Acide <SEP> adipique <SEP> 5,81 <SEP> parties
<tb>
<tb> Anhydride <SEP> maléique <SEP> 19,64 <SEP> parties
<tb>
EMI9.2
Di éthylène8lycol 50,90 parties, Au terme de la réaction et après refroidissement, on mélange Cyanurate de triallyle . monombre 46,50 parties
Hydroquinone 0,04 partie et on ajoute le mélange à la charge, puis on y ajoute encore Azobisisobutyronitrile 0,5 partie après quoi, on verse le contenu de la cuve dans un récipient de conservation en acier.
EMI9.3
FIXTIULE 1.
-
On combine un polyester vendu sous le nom de Laminac
4123 (American Cyanamide) avec 1% en poids de catalyseur UV50
Sunlight de la U.S. Peroxygen et on le conserve dans un récipient à 1'abri de la lumière.
EMI9.4
EXEIvIPLE A..-
On combine le polyester vendu sous le nom de Plaskon 942 (Allied Chemical Co. ) avec 0,5% de 2,4-dihydroxybenzophénohe et on conserve le mélange dans un récipient métallique.
EXEMPLE 5.-
On mélange le polyester vendu sous le nom de Polylite 31000 (Reichhold Chemical) avec 0,5% de benzolne en solution dans du styrène monomère et on conserve le mélange dans un réci- pient clos à l'abri de la lumière.
EXEMPLE 6.-
On coule une certaine quantité de la résine A,préparée comme dans l'exemple 1, dans un moule ouvert d'une profondeur de 3,2 mm destiné à la confection d'éprouvettes en forme d'haltères pour essai de traction. On expose le contenu fluide du moule à
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la lumière d'une lampe à arc au mercure HA4 de la Général Electric montra à une distance de 30,5 cm. On constate qu'en 30 minutes, le contenu du moule se solidifie sous l'effet du rayonnement . ultraviolet émanant de la lampe. Dans un essai similaire exécuté sans lumière ultraviolette, la polymérisation est nulle même après 24 heures.
Les résultats des essais de traction sont les suivante
EMI10.1
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 457 <SEP> kg/cm2
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> flexion <SEP> 1125 <SEP> kg/c2m
<tb>
<tb> Allongement <SEP> % <SEP> 1,5
<tb>
EXEMPLE 7.-
On prépare un mélange 50/50 de la résine A de l'exemple 1 et de la résine B de l'exemple 2 et on vulcanise le mélange sous la lumière d'une lampe à arc au mercure dans des moules pour éprouvettes destinées à tressai de traction. Les résultats des essais sont les suivants :
EMI10.2
<tb> Résistanco <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 288 <SEP> kg/cm2
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> tlexion <SEP> 562 <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb> Allongement <SEP> % <SEP> 6,8.
<tb>
EXEMPLE 8.-
On sature de résine A un ruban de tissu de fibres de verre de 194,5 g/m2 en armure 57 x 30 d'une épaisseur de 0,140 mm, et on fait passer le tissu dans une calandre pour exprimer l'excès de résine. La quantité de résine fixée est de 40% en poids. On enroule le tissu sur un mandrin extensible et on l'expose à la lumière d'une lampe ultraviolette General Electrie UA-2 de 250 watts à une distance de 30,5 cm. Après 20 minutes, on retire la lampe et on examine le tissu de fibres de verre imprégné de résine. Ce tissu forme alors un produit rigide se passant de sup- port, qui n'est pas sensiblement échauffé.
Le tube obtenu n'ap- paraît pas poisseux et lors de l'extraction du mandrin, il peut supporter un effort considérable malgré son faible poids.
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EXEMPLE 9..-
On imprègne un ruban tissé en fibres do verre de 135,6 g/m2,d'uno largeur de 50,8 mmau moyen d'une solution de la résine de l'exemple 3 dans de l'acétone. On fait passer le ruban dans une calandre, puis dans de l'air chaud pour chas- ser le solvant. La concentration en résine du tissu est alors de 34%. On enroule le ruban légèrement poisseux sur un noyau cylin- drique en disposant un ruban en polyéthylène entre chaque cou- che successive pour constituer une séparation. On introduit le noyau portant l'enroulement dans un sac on matière plastique imperméable et on le conserve à -1 C pendant deux mois.
On laisse le ruban se réchauffer alors jusqu'à la température ambiante et on l'envide en spirale sur un mandrin flexible.
Par exposition à la lumière ultraviolette d'une lampe solaire à une distance de 20,3 cm, on obtient un produit rigide adapté à son support flexible. L'examen montre que le produit fini est rigide, non poisseux, léser et très résistant.
EXEMPLE 10. -
On dévide un rouleau de ruban de Nylon pliable d'une largeur de 38,1 mm et d'une épaisseur de 0,127 mm et on le fait passer de façon continue dans une cuve sur des cylindres submer- gés. La cuve est remplie d'une solution à 85% du système rési-
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neux de 1-loDraniple .4 dans la diIaéthy1cétone. La cuve est surmontée d'une calandre qui élimine l'excès de résine du ruban lors du passage de ce dernier. Une tour verticale à circulation d'air chaud permet le séchage du ruban avant son envidage sur des supports avec un ruban intermédiaire de papier aux silicones sépa- rant les diverses couches.
On conserve alors les supports dans des sacs en poly- 6thylène dont l'air a été remplacé par de l'azote sec avant le scellace. On consorve les sacs dans dos récipients opaques scellés, une moitié des sacs étant conservée à 2 C et l'autre moitié à 21 C.
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A intervalles de quelques semaines, on ouvre l'un des récipients ot on expose un morceau du ruban dévidé à de la lumière ultra- -violette,de manière à apprécier la stabilité du système lors de la conservation. La conservation à la température ambiante donne de bons résultats pendant plus de trois mois et la conservation au froid' pendant au moins neuf mois.
EXEMPLE. 11.-
Au moyen du systbmo de résine de l'exemple 5, on imprè- gne comme dans l'exemple 10, divers bandages do coton tissé en biais.
Après avoir choisi un sujet pour l'essai orthopédique, on protège son avant-bras au moyen d'une gaine. Par-dessus colle-ci on disposa et on immobilise un coussin en polyuréthanne expansé flexible souple d'une épaisseur de 12,7 mm. On enveloppe le poly- uréthanne expansé d'une feuille de polyéthylène d'une épaisseur de 51 microns. On dispose alors les bandages de coton imprègnes au préalable dans la région recouverte du bras de manière à obte- nir une coquille d'une épaisseur moyenne de 2,54 mm.
On utilise ensuite une lampe à rayonnement ultraviolet de typo médical pour l'irradiation de la surface du bandage à une distance de 30,5 cm, Dans les 30 minutes, le bandage devient dur en surface, rigide et très léger. Le sujet n'éprouve aucun inconvénient par déga- gement de chaleur ou de vapeurs.Une radiographie à 'travers l'ap- pareil n'indique aucune entrave à la propagation des rayons X et montre que l'examen radiographique est possible lorsque l'ap- pareil moulé se trouve on place.
La technique de l'invention permet de confectionner un appareil orthopédique auquel peuvent être attaches, par exemple, des boulons, des pinces ou tout autro accessoire d'ancrage muni ou non de filet. Ces accessoires permettent d'excrcer un effort de traction ou de levage comme dans les appareils à extension ou à effet thérapeutique. Les apparoils qu'on peut confectionner
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conformément à l'invnetion peuvent s'appliquor non seulement en médecine humaine,mais également en médecine vétérinaire.
Les appareils moulés peuvent être enlevés suivant les procédés classiques pour les plàtres, par exemple au moyer. d'une scie vibrante.
REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'application d'un appareil orthopé- dique à un membre, caractérisé en ce qu'on enveloppe le membre d'un tissu imprégné d'une matière organique vulcanisable par le rayonnement ultraviolet et n vulcanise la matière organique par exposition à un rayonnement ultraviolet pour obtenir un appareil dur.