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WO2025108874A1 - Guide de navigation déformable à basse tension - Google Patents

Guide de navigation déformable à basse tension Download PDF

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Publication number
WO2025108874A1
WO2025108874A1 PCT/EP2024/082663 EP2024082663W WO2025108874A1 WO 2025108874 A1 WO2025108874 A1 WO 2025108874A1 EP 2024082663 W EP2024082663 W EP 2024082663W WO 2025108874 A1 WO2025108874 A1 WO 2025108874A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
active
navigation guide
electrodes
guide according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/082663
Other languages
English (en)
Inventor
Mohammed Benwadih
David Alincant
Simon TOINET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of WO2025108874A1 publication Critical patent/WO2025108874A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
    • A61M25/0133—Tip steering devices
    • A61M25/0158—Tip steering devices with magnetic or electrical means, e.g. by using piezo materials, electroactive polymers, magnetic materials or by heating of shape memory materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/0043—Catheters; Hollow probes characterised by structural features
    • A61M2025/0058—Catheters; Hollow probes characterised by structural features having an electroactive polymer material, e.g. for steering purposes, for control of flexibility, for locking, for opening or closing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/09—Guide wires
    • A61M2025/09175—Guide wires having specific characteristics at the distal tip
    • A61M2025/09183—Guide wires having specific characteristics at the distal tip having tools at the distal tip

Definitions

  • a guide connects the target artery with the outside: it allows, for example, to route a balloon catheter and a stent in the case of a stenosis.
  • the catheters are chosen according to the shape of the artery: curved, S-shaped, etc.
  • the catheters may be catheters referenced under the names 'Head Hunter 1', 'Cobra 1', 'Simmons Sidewinder 2', 'Vertebral', 'Berenstein', 'Multipurpose A'.
  • a navigation guide comprising a substrate covered by an active block.
  • a voltage is applied to the active block, it mechanically deforms and bends the substrate.
  • the device can be either straight or curved in one direction, which is not not favorable to navigation in an element in the channels have a complex geometry (including passages where the device must be oriented in one direction then in the other).
  • the tensions applied to modify the shape of the end still remain too high.
  • a fluid circuit successively comprising a distal portion, a central portion and a proximal portion.
  • the distal portion comprises a substrate covered by at least one active block comprising at least two organic electroactive layers, first electrodes and second electrodes, each organic electroactive layer being arranged between a first electrode and a second electrode.
  • the substrate has a length/width ratio of between 2 and 150, preferably between 5 and 100, and even more preferably 50 and 100.
  • the distal portion forms an angle ⁇ of between 20 and 360°, preferably between 20° and 250°, relative to the proximal portion, in the absence of voltage applied to the active block.
  • the active block comprises at least 5 organic electroactive layers, preferably between 7 and 15 organic electroactive layers.
  • the substrate has a thickness of between 15 and 75 ⁇ m, preferably between 20 and 50 ⁇ m.
  • the substrate is made of polyimide.
  • each electroactive layer is made of PVDF or one of its copolymers, such as P(VDF-TrFE).
  • the first electrodes and the second electrodes are made of an electrically conductive polymer, preferably PEDOT-PSS.
  • the organic electroactive layers have a thickness of between 2 and 15 ⁇ m, preferably between 3 and 15 ⁇ m, and even more preferably between 3 and 6 ⁇ m, and even more preferably between 3 and 4 ⁇ m.
  • the substrate has a thickness of between 20 and 50 ⁇ m
  • the active block comprises between 8 and 12 layers. B23048PCT ⁇ DD23477 YG electroactive, each electroactive layer having a thickness of between 3 and 4 ⁇ m.
  • the guide comprises between 2 and 5 active blocks arranged on the same face of the substrate, the active blocks possibly being identical or different.
  • the guide comprises between 2 and 5 active blocks, a portion of the active blocks being arranged on a first face of the substrate and another portion of the active blocks being arranged on a second face of the substrate, the active blocks possibly being identical or different.
  • the active blocks are covered by an encapsulation layer made of a polymer material, for example, PDMS, PMMA, PVDF or one of its derivatives.
  • a method of using a navigation guide comprising the following steps: - providing a navigation guide successively comprising a distal portion, a central portion and a proximal portion, the distal portion comprising a substrate covered by at least one active block comprising at least two organic electroactive layers, first electrodes and second electrodes, each organic electroactive layer being arranged between a first electrode and a second electrode, the substrate having a length/width ratio of between 2 and 150, preferably between 5 and 100, and even more preferably 50 and 100, the distal portion forming an angle ⁇ of between 20 and 360°, preferably between 20° and 250°, relative to the proximal portion, in the absence of voltage applied to the active block, - applying a voltage, preferably between 50 and 500 V, even more preferably between 100 V and 150 V, to the B23048PCT ⁇ DD23477 YG organic electroactive layers 103, whereby the angle ⁇ between the distal portion and the proximal portion decrease
  • Figure 1 shows, schematically and in section, a navigation guide according to a particular embodiment of the invention - the different parts are not to scale
  • Figure 2A shows, schematically and in section, a substrate covered by an active block, according to another particular embodiment of the invention
  • Figure 2B shows, schematically and in section, a substrate covered by several active blocks, according to another particular embodiment of the invention
  • Figure 3 shows, schematically and in section, the distal end of a navigation guide, curved in the absence of applied voltage, according to another particular embodiment of the invention
  • Figure 4A, Figure 4B, Figure 4C, Figure 4D, Figure 4E and Figure 4F are photographic images showing the mechanical deformation of a substrate (25 mm x 2.5 mm), in the absence of applied voltage (0V) and as a function of different applied voltages (
  • the device can nevertheless be used for any type of navigation in a fluid, for example for navigation in various branched systems (plumbing pipe or air conditioning circuit for example) or as a remotely controllable switch.
  • the navigation guide comprises 3 main parts: the distal part 1 (also called the end), the transition zone 2 (also called the central part or central core) and the proximal part 3 (also called the body).
  • the guide makes it possible to navigate in the vessels thanks to the distal end 1 which is orientable under the action of an electric field.
  • the distal end 1 comprises a substrate 10 covered by at least one active block ( Figures 2A and 2B).
  • the substrate 10 comprises a first main face 10a and a second main face 10b.
  • the active block 11 is a multilayer active block: it comprises several active layers.
  • the active block 11 comprises at least two electroactive layers 103, first electrodes 101 and second electrodes 102.
  • the first electrodes 101 and the second electrodes 102 are B23048PCT ⁇ DD23477 YG positioned on either side of each electroactive layer 1 03.
  • the active block 11 is formed of an electroactive stack.
  • the multilayer active block ends with an electroactive layer, the latter acts as an encapsulation layer and protects the upper electrode.
  • the navigation guide is fundamentally distinguished from the prior art by the presence of at least one multilayer active block, electrically activatable, on one of the faces of the substrate 10.
  • the distal part 1 thus obtained is curved when no voltage is applied (figure 3). In other words, the distal part 1 forms an angle ⁇ of between 20 and 360°, preferably between 20 and 250°, even more preferably between 20° and 200° and even more preferably between 50° and 200°, with the body of the guide 3 .
  • a voltage is applied to the active block 11 (i.e.
  • the latter is mechanically deformed, creating tension and compression zones on the faces 10a, 10b of the substrate 10, which leads to a reduction in the angle ⁇ between the distal part 1 and the body of the guide 3.
  • the angle ⁇ can decrease until it reaches a zero or even negative value (i.e. the sample bends in the other direction) for certain voltages and for certain dimensions of the substrate 10 of the distal part 1.
  • This type of reverse control is particularly advantageous since the voltages applied to straighten the distal part 1 are relatively low (typically between 50V and 200V).
  • the voltages involved are lower than those used in conventional devices for which the application of a voltage makes it possible to bend the end B23048PCT ⁇ DD23477 YG distal, in other words to move the distal end from a straight position to a curved position.
  • the substrate 10 is a flexible substrate, that is to say that it can deform when the piezoelectric stack is subjected to a tension. The material is chosen so as to allow reversible deformation.
  • the substrate 10 is, for example, made of a polymer such as polyimide (PI) or poly(ethylene naphthalate) (PEN). It can also be made of polyarylate (PAR).
  • the substrate 10 has a small thickness, typically between 15 and 75 ⁇ m, preferably between 20 and 50 ⁇ m, for example 25 ⁇ m. With such thicknesses, the substrate can be easily deformed while still allowing the electroactive stack(s) to be supported and/or navigation in the target fluid circuit.
  • the substrate 10 has a length, for example, between 10 and 30 mm, preferably between 15 and 25 mm, in particular for a device having a single electroactive block. For navigation in plumbing or air conditioning circuits, the dimensions will be adapted to those of the pipes/circuits.
  • the substrate 10 has a width, for example, between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.2 and 3 mm.
  • the length/width ratio is preferably between 2 and 150, even more preferably between 5 and 100, for example between 50 and 100. The higher the ratio, the lower the tension required to deform the substrate 10 of the distal portion 1 will be.
  • the distal part 1 comprises two ends: a first end is in contact with the central part and B23048PCT ⁇ DD23477 YG a second end is free. In other words, it is not connected to other elements.
  • the substrate 10 is covered by several portions of PN active blocks (at least two), each portion of PN active blocks comprising at least one active block 11.
  • the active blocks 11 can be actuated independently of each other.
  • the guide can comprise between 2 and 5 portions of active blocks. By between X and Y, it is meant here and subsequently that the terminals are included.
  • a portion of PN active blocks can comprise a single active block.
  • the active blocks 11 of the different PN portions can be arranged on the same side of the substrate 10. This makes it possible to increase the angle between the distal part and the central part.
  • the active blocks 11 of the different PN portions can be arranged, randomly or regularly, on the two faces 10a, 10b of the substrate 10.
  • a portion of active PN blocks can comprise two active blocks 11. The active blocks 11 are arranged on either side of the substrate 10, on each of the faces 10a and 10b.
  • a PN portion then comprises two active blocks 11 arranged opposite one another (figure 2B).
  • the end of the guide is thus orientable in two directions: the bending can be done indifferently in one direction or the other. Even if a portion of active PN blocks can be activated in both directions, it is possible to connect or activate only one of the two sides depending on the use of the guide.
  • B23048PCT ⁇ DD23477 YG [0061]
  • the presence of several portions of active PN blocks can make it possible, by applying a voltage to the active blocks, to straighten the distal part 1 more easily relative to the body of the guide 3 and/or to obtain several deformation configurations of the distal part 1.
  • the actuated length is adjustable.
  • each active block 11 is preferably between 50 V and 1000 V, and preferably between 50 V and 200 V. Such voltages are sufficient to straighten the distal part. Such voltages correspond to voltages between 10 MV/m and 330 MV/m and preferably between 10 MV/m and 70 MV/m.
  • the portion of active blocks closest to the second end of the distal part 1 is at a distance lm of 0 to 2 cm from the end of the distal part and, even more preferably, at a distance of 0.5 to 1.5 cm from the end of the distal part. This distance lm is also called dead length.
  • the distance li between two consecutive portions of active blocks PN and PN-1 is, for example, between 0.1 and 5 mm, preferably between 0.5 and 2 mm.
  • the distal part 1 has a length L preferably between 1 and 7 cm, and preferably between 1 and 4 cm.
  • the length L corresponds to the sum of the lengths of the different active blocks, the different inter-active block distances and the extreme length.
  • Each active block 11 has a length, for example, between 0.5 and 3 cm, preferably between 1.5 and 2.5 cm.
  • Each active block 11 has, for example, a width of between 0.1 mm and 1 cm, preferably between 0.2 mm and 3 mm. With such widths, it is possible to perform arterial navigation.
  • the different active blocks 11 may have identical or different dimensions, an identical or different number of electroactive layers.
  • the device comprises three portions of active blocks P1, P2 and P3, each portion of active blocks having an active block 11 arranged on either side of the flexible substrate 10.
  • the first portion of active blocks P1 comprises active blocks 11 having an electroactive layer 103
  • the second portion P2 of active blocks comprises active blocks 11 having 4 electroactive layers
  • the third portion P3 of active blocks comprises active blocks 11 having two electroactive layers.
  • the dimensions (length and thickness in particular) of the active blocks 11 are different here.
  • the active blocks 11 comprise between 2 and 15 electroactive layers 103, and even more preferably between 5 and 15 layers 103 and even more preferably between 8 and 12 electroactive layers 103.
  • the active block 11 comprises several electroactive layers 103
  • the active block 11 is formed from a stack comprising an alternation of electroactive layers 103 and electrodes 101, 102.
  • Electroactive materials are materials that deform under the application of an electric field.
  • piezoelectric materials such as PVDF-TrFE
  • electroactive materials There are other classes of electroactive materials, for example, electrostrictive materials (such as PVDF-TrFE-CTFE).
  • each electroactive layer 103 is an organic electroactive layer.
  • Each electroactive layer preferably comprises a polymer matrix made of PVDF, a PVDF copolymer, or a PVDF terpolymer. It may be a copolymer of vinylidene fluoride and at least one other monomer copolymerizable with VDF.
  • the copolymer comprises at least 50 mol%, preferably at least 70 wt%, even more preferably at least 80 mol% of VDF.
  • the copolymerizable monomer(s) are, for example, chosen from chlorotrifluoroethylene (CTFE), chlorofluoroethylene (CFE), hexafluoropropylene (HFP), trifluoroethylene (VF 3 ), methyl methacrylate (MMA), tetrafluoroethylene (TFE), and perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE).
  • CTFE chlorotrifluoroethylene
  • CFE chlorofluoroethylene
  • HFP hexafluoropropylene
  • VF 3 trifluoroethylene
  • MMA methyl methacrylate
  • TFE tetrafluoroethylene
  • PMVE perfluoro(alkyl vinyl) ethers
  • the copolymer is a copolymer of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) PVDF / TrFe, also denoted P(VDF-TrFe) or
  • each organic electroactive layer 103 may be a composite material.
  • the layer may comprise, in addition to the polymer matrix, ferroelectric particles and, optionally, PEDOT:PSS particles in order to increase the relative permittivity of the material and thus improve its electrical behavior.
  • the ferroelectric particles are made of BaTiO 3 (BTO), PZT (lead zirconate titanoate), AlN, ZnO, or even SBN (Sr-Ba-Nb oxide) or SBT (Sr-Ba-Ti oxide).
  • BTO BaTiO 3
  • PZT lead zirconate titanoate
  • AlN AlN
  • ZnO or even SBN (Sr-Ba-Nb oxide) or SBT (Sr-Ba-Ti oxide).
  • SBN Sr-Ba-Nb oxide
  • SBT Sr-Ba-Ti oxide
  • the layer has a certain stiffness, which makes it possible to efficiently transform the electrical pulse into mechanical displacement.
  • the electrodes 101, 102 have, for example, a thickness of between 0.1 and 3 ⁇ m, preferably between 1.5 and 2.5 ⁇ m.
  • the electrodes 101, 102 are made of an electrically conductive polymer, preferably PEDOT-PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
  • PEDOT-PSS poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
  • the materials forming the different active blocks 11 may be identical or different. Preferably, they are identical. Even more preferably, each active block 11 comprises electrodes 101, 102 made of PEDOT-PSS and an electroactive layer made of P(VDF-TrFe), the assembly being optionally covered by an encapsulation layer.
  • the navigation guide depending on the desired shape, it is possible not to apply a voltage, or to apply one or more different voltages to the active blocks 11.
  • each of the parts of the navigation guide comprises a substrate for supporting different elements (electrical tracks, electrical wires, active blocks).
  • the body of the guide may be composed of wires, possibly coated in a polymer material.
  • the proximal part 3 also called body
  • the transition zone 2 also called central core
  • each comprise a substrate.
  • the substrate of the proximal part 3 and the substrate of the transition zone 2 may be identical or different.
  • These substrates are preferably made of a polymer such as PEN or PI.
  • the thickness of these substrates is, for example, between 25 and 250 ⁇ m.
  • the substrate 10 of the distal part 1 is thinner than those of the central 2 and proximal 3 parts in order to be able to be deformed more easily.
  • the substrate 10 of the distal part 1 can have the same thickness as those of the central 2 and proximal 3 parts.
  • Electrical connection means are arranged so as to route the signal to the active blocks 11 positioned at the distal part 1.
  • Several solutions can be envisaged for routing the electrical signal in the body 3 of the navigation guide and/or in the core 2 of the navigation guide.
  • connection is made by means of electrical wires (i.e. electrically conductive wires).
  • the wires are, for example, B23048PCT ⁇ DD23477 YG in an electrically insulating sheath.
  • the wires may be braided or positioned concentrically.
  • connection is made by means of electrical tracks (i.e. electrically conductive tracks).
  • the tracks may be printed on the substrate.
  • the tracks may be arranged on a single face of the substrate or on both faces of the substrate.
  • the tracks may be made of a metal (gold or silver for example) or of an electrically conductive polymer material.
  • the electrically conductive polymer material is PEDOT:PSS.
  • the particles advantageously have a largest dimension of less than 300 nm to avoid increasing the roughness.
  • Several configurations are possible in order to connect the electrical tracks and/or the electrical wires.
  • the electrical tracks and/or the electrical wires can be connected to the lower electrode of an active block by means of an electrically conductive glue (of the charged epoxy type for example) or by means of soldering.
  • an electrically conductive plate (for example made of metal, in particular copper) can be positioned on the substrate, on the one hand glued or soldered to the lower electrode and, on the other hand, glued or soldered to the electrical wire or to the electrical track.
  • B23048PCT ⁇ DD23477 YG [0098]
  • mechanical systems such as staples or rivets can be used to connect the electrode of the active block to the wire or track.
  • the various connections can be covered with a cap.
  • the cap can comprise nanoparticles. The cap makes it possible to plug any holes and/or to avoid breakdown phenomena.
  • the central core 2 can be a polymer layer.
  • the polymer can be identical to or different from the polymer of the substrate. It can also be a metallized polymer layer.
  • the polymer layers can be deposited by bonding. Welding can also be implemented.
  • the additional layer is a dielectric layer, for example printed by screen printing. It can also be a metal sheet.
  • the sheet can have a thickness of between 10 and 1000 ⁇ m, preferably between 10 and 100 ⁇ m.
  • the sheet can be made of zinc or aluminum.
  • connection of the electrodes 101 to each other and of the electrodes 102 to each other can be shared in order to divide the number of electrical tracks/electrical wires. This makes it possible to reduce the size due to the connections, and thus reduce the width of the substrate.
  • the distal end 1 is covered by an encapsulation layer.
  • the encapsulation layer coats the different portions of active blocks.
  • the encapsulation layer can be made of a polymer material, for example, an epoxy, polydimethylsiloxane (PDMS), B23048PCT ⁇ DD23477 YG poly(methyl methacrylate) (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF) or one of its derivatives.
  • the distal end 1, the central core 2 and at least a part of the body 3 are covered by the encapsulation layer.
  • the encapsulation can be carried out by dipping, by thermal evaporation or by spraying a solution. The encapsulation step is advantageously carried out once the electrical connections have been made.
  • Radiopaque elements can be added to the device, for example, on the flexible substrate or on the encapsulation layer, between the portions of active blocks, in order to be able to ensure visual tracking of navigation in the target system.
  • the elements are, for example, in the form of crosses, squares or dots.
  • the navigation guide has a length that can be, for example, up to 180 cm or even 300 cm.
  • the distal part 1 can be produced in the following way: [0108] a) depositing at least one electrically conductive zone on a substrate 10, to form a first electrode 101, [0109] b) forming an electroactive layer 103 on the electrically conductive zone, [0110] c) forming a second electrode 102 on the electroactive layer 103. [0111] During step b), the layer of electroactive material can be deposited by spin coating. Other types of localized deposition can be used such as screen printing, spraying, dispensing or even deposition B23048PCT ⁇ DD23477 YG by inkjet. Preferably, the electroactive layer is deposited by screen printing.
  • the thickness deposited is between 1 and 20 ⁇ m. It is possible to superimpose several layers by screen printing until the final thickness desired for the electroactive layer 103.
  • between 1 and 10 layers will be deposited, preferably at least five layers and, preferably, ten layers of composites intercalated between two electrodes 101, 102, according to the following sequence: N x (electrode 101 / composite 103 / electrode 102). The number of layers deposited depends on the dielectric thickness.
  • Steps a), b) and c) are repeated to form the stack, step a) being repeated, not on the substrate, but on the underlying electroactive layer.
  • the method also comprises a step of crystallization of the electroactive layer, to improve its performance.
  • This irradiation is for example carried out with UV flash light, with a flash duration, or pulse, of between approximately 500 ⁇ s and 2 ms, a fluence (energy delivered per unit area) of between approximately 15 J/cm2 and 25 J/cm2, and with light of wavelength of between approximately 200 nm and 380 nm.
  • the number of flashes, or pulses, of UV light carried out during this irradiation varies according to the thickness over which the material must be crystallized.
  • the irradiation can be implemented with a fluence equal to approximately 17 J/cm2, a pulse duration equal to approximately 2 ms and a number of pulses equal to 5.
  • the material having possibly undergone a previous crystallization, is then subjected to annealing, for example, carried out at approximately 130°C for approximately 60 min, to finalize B23048PCT ⁇ DD23477 YG the total crystallization of the material. Annealing can be done at ambient pressure or at low pressure.
  • the crystallization of the material can therefore be carried out in two stages: firstly, irradiation by UV light pulse to properly crystallize the second face of the material layer in order to increase its thermal conductivity, then a thermal annealing completing the crystallization for the rest of the material not crystallized by the previous irradiation.
  • a polarization step of the material is carried out before its use. This step can be carried out, for example, by applying a direct electric voltage to its terminals, via the electrodes, in order to improve the coefficient of this material. This polarization is carried out only once for the entire lifetime of the material.
  • This polarization by direct current can be done at ambient temperature or hot (up to approximately 100°C).
  • a DC voltage up to approximately 150V/ ⁇ m or even 200V/ ⁇ m of layer thickness for a duration, for example, of between a few seconds and a few minutes.
  • a voltage of 120V/ ⁇ m will be applied for 20s.
  • a DC voltage for example, of between approximately 50V/ ⁇ m and 80V/ ⁇ m can be applied to the dielectric layer for a duration, for example, of between approximately 1 min and 5 min.
  • the temperature is then lowered until it reaches room temperature, and then the electric field applied to the material, via the applied DC voltage, is stopped.
  • Such polarizations allow PVDF to reach remanent polarization values of 8 ⁇ C/cm 2 .
  • B23048PCT ⁇ DD23477 YG [0118] The molecules inside the layer remain oriented in this way, even when the material is no longer subjected to this electric field.
  • the material can be polarized in this way by applying an initial polarization voltage to the terminals of the electrodes.
  • a thickness of piezoelectric material between 3 and 4 ⁇ m will preferably be chosen in order to promote the polarization of the piezoelectric material of this capacity, and the level of the electric voltage applied between the electrodes to achieve the initial polarization of the piezoelectric material (when the piezoelectric material must be initially polarized).
  • Annealing is advantageously carried out at the end of the process, or between the different stages.
  • the annealing is, for example, at a temperature between 100°C and 150°C, preferably around 100°C to remove residual traces of solvent and/or finalize the crystallization of the piezoelectric material.
  • the annealing can be carried out under vacuum. For example, it is a vacuum of the order of 1 mbar.
  • the duration of the annealing, for 1 mbar, can be at least 1 minute, preferably 3 minutes.
  • contact reconnections are advantageously made so as to connect the active blocks 11 of the distal part 1 to the core 2 and to the proximal part 3 of the navigation guide.
  • contact reconnections are advantageously made so as to connect the active blocks 11 of the distal part 1 to the core 2 and to the proximal part 3 of the navigation guide.
  • Various embodiments and variants have been described. The person skilled in the art will understand that certain characteristics of these various embodiments and variants could be combined, and other variants will appear to the person skilled in the art. [0123] Finally, the practical implementation of the described embodiments and variants is within the reach of the B23048PCT ⁇ DD23477 YG person skilled in the art from the functional indications given above.
  • each device comprises a substrate covered by an active block type stack.
  • the substrate is made of polyimide. It has a thickness of 25 ⁇ m.
  • the stack comprises 10 layers of P(VDF-TrFE) each 3.3 ⁇ m thick.
  • the electrodes are made of PEDOT:PSS. They have a thickness of 1.5 ⁇ m.
  • the first device comprises a substrate with dimensions 25 x 2.5 mm2. In the absence of applied voltage, it is curved ( Figure 4A). When a voltage is applied, the substrate is mechanically deformed: the curvature is reduced.
  • the substrate is flat 10 (i.e. it is no longer curved) when the applied voltage is 500V ( Figure 4F).
  • the second device comprises a substrate with dimensions 20 x 0.25mm2. In the absence of applied voltage, it is curved ( Figure 5A). When a voltage is applied, the substrate is mechanically deformed: the curvature is reduced. The higher the applied voltage, the more the substrate flattens ( Figures 5B, 5C, 5D). The substrate is almost flat (i.e. it is no longer curved) when the applied voltage is 150V ( Figure 5D).
  • the geometry of the substrate 10 has an influence on the stress distribution.

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Abstract

Guide de navigation déformable à basse tension La présente description concerne un guide de navigation pour un circuit fluidique comprenant successivement une partie distale (1), une partie centrale (2) et une partie proximale (3). La partie distale (1) comprenant un substrat recouvert par un bloc actif comprenant au moins deux couches électroactives organiques, des premières électrodes et des deuxièmes électrodes, chaque couche électroactive organique étant disposée entre une première électrode et une deuxième électrode, le substrat ayant un rapport longueur / largeur compris entre 2 et 150, la partie distale (1) formant un angle α compris entre 20 et 360° par rapport à la partie proximale (3), en l'absence de tension appliquée au bloc actif.

Description

B23048PCT ‐ DD23477 YG  DESCRIPTION TITRE : Guide de navigation déformable à basse tension La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français numéro FR 23/12868 déposée le 22 Novembre 2023, intitulée « Dispositif de navigation universel », qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi. Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs pour la navigation dans un fluide, par exemple les dispositifs pour la navigation artérielle (chirurgie endovasculaire), ou encore pour la navigation dans des systèmes ramifiés comme les conduits de plomberie ou les circuits d’air conditionné. Technique antérieure [0002] Dans le cadre de la chirurgie endovasculaire, afin d’atteindre un vaisseau sanguin cible (comme une artère par exemple), les chirurgiens utilisent des guides pour naviguer dans le circuit artériel. [0003] Un guide relie l’artère cible avec l’extérieur : il permet, par exemple, d’acheminer un cathéter à ballonnet et un stent dans le cas d’une sténose. [0004] Cependant, comme ils ne sont pas orientables, ils doivent être introduits à l’aide de cathéters d’angiographie sélective préformés. Les cathéters sont choisis en fonction de la forme de l’artère : courbée, en S, etc. A titre illustratif, les cathéters peuvent être des cathéters référencés sous les noms ‘Head Hunter 1’, ‘Cobra 1’, ‘Simmons Sidewinder 2’, ‘Vertebral’, ‘Berenstein’, ‘Multipurpose A’. B23048PCT ‐ DD23477 YG  Il n’y a pas de guide de navigation universel : un cathéter correspond à une forme. [0005] Afin de remédier à cet inconvénient, des dispositifs comprenant un bloc actif à base de polymère électro-actif a été modélisé. Par exemple l’article de Q. Jacquemin et al. (« Design of a new electroactive polymer based continuum actuator for endoscopic surgical robots” 2020, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)), le bloc actif de l’actionneur est positionné sur un substrat en PEN de 25µm d’épaisseur, les électrodes sont en PEDOT :PSS et la couche de polymère électroactive de 6µm est en P(VDF-TrFE-CTFE). En appliquant des tensions supérieures à 50V/µm, il est possible de courber le dispositif. La longueur du dispositif est de 5 cm et sa largeur de 4 mm. [0006] Ainsi, il serait possible de fabriquer un guide de navigation comprenant un substrat recouvert par un bloc actif. Lorsqu’une tension est appliquée sur le bloc actif, celui-ci se déforme mécaniquement et fait courber le substrat. [0007] Cependant, de tels dispositifs sont encore trop volumineux pour la navigation artérielle. De plus, le dispositif peut être soit droit soit courbé dans un seul sens, ce qui n’est pas favorable à la navigation dans un élément dans les canaux ont une géométrie complexe (avec notamment des passages où le dispositif doit être orienté dans un sens puis dans l’autre). [0008] Finalement, les tensions appliquées pour modifier la forme de l’extrémité restent encore trop élevées. Résumé de l'invention [0009] Il existe un besoin d’avoir un dispositif dont la forme peut être modifiée à faible tension, le dispositif devant être miniaturisable pour pouvoir naviguer dans des vaisseaux sanguins. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0010] Ce but est atteint par un circuit fluidique comprenant successivement une partie distale, une partie centrale et une partie proximale. La partie distale comprend un substrat recouvert par au moins un bloc actif comprenant au moins deux couches électroactives organiques, des premières électrodes et des deuxièmes électrodes, chaque couche électroactive organique étant disposée entre une première électrode et une deuxième électrode. Le substrat a un rapport longueur / largeur compris entre 2 et 150, préférentiellement entre 5 et 100, et encore plus préférentiellement 50 et 100. La partie distale forme un angle α compris entre 20 et 360°, de préférence entre 20° et 250°, par rapport à la partie proximale, en l’absence de tension appliquée au bloc actif. [0011] Avantageusement, le bloc actif comprend au moins 5 couches électroactives organiques, de préférence entre 7 et 15 couches électroactives organiques. [0012] Avantageusement, le substrat a une épaisseur comprise entre 15 et 75 µm, de préférence entre 20 et 50 µm. [0013] Avantageusement, le substrat est en polyimide. [0014] Avantageusement, chaque couche électroactive est en PVDF ou un de ses copolymères, tel que le P(VDF-TrFE). [0015] Avantageusement, les premières électrodes et les deuxièmes électrodes sont en un polymère électriquement conducteur, de préférence du PEDOT-PSS. [0016] Avantageusement, les couches électroactives organiques ont une épaisseur comprise entre 2 et 15 µm, de préférence entre 3 et 15 µm, et encore plus préférentiellement entre 3 et 6 µm, et de manière encore plus préférentielle entre 3 et 4 µm. [0017] Avantageusement, le substrat a une épaisseur comprise entre 20 et 50µm, le bloc actif comprend entre 8 et 12 couches B23048PCT ‐ DD23477 YG  électroactives, chaque couche électroactive ayant une épaisseur comprise entre 3 et 4 µm. [0018] Avantageusement, le guide comprend entre 2 et 5 blocs actifs disposés sur une même face du substrat, les blocs actifs pouvant être identiques ou différents. [0019] Avantageusement, le guide comprend entre 2 et 5 blocs actifs, une partie des blocs actifs étant disposés sur une première face du substrat et une autre partie des blocs actifs étant disposés sur une deuxième face du substrat, les blocs actifs pouvant être identiques ou différents. [0020] Avantageusement, les blocs actifs sont recouverts par une couche d’encapsulation en un matériau polymère, par exemple, du PDMS, du PMMA, du PVDF ou un de ses dérivés. [0021] Ce but est également atteint par un procédé d’utilisation d’un guide de navigation comprenant les étapes suivantes : - fournir un guide de navigation comprenant successivement une partie distale, une partie centrale et une partie proximale, la partie distale comprenant un substrat recouvert par au moins un bloc actif comprenant au moins deux couches électroactives organiques, des premières électrodes et des deuxièmes électrodes, chaque couche électroactive organique étant disposée entre une première électrode et une deuxième électrode, le substrat ayant un rapport longueur / largeur compris entre 2 et 150, préférentiellement entre 5 et 100, et encore plus préférentiellement 50 et 100, la partie distale formant un angle α compris entre 20 et 360°, de préférence entre 20° et 250°, par rapport à la partie proximale, en l’absence de tension appliquée au bloc actif, - appliquer une tension, de préférence entre 50 et 500 V, encore plus préférentiellement entre 100 V et 150 V, aux B23048PCT ‐ DD23477 YG  couches électroactives organiques 103, moyennant quoi l’angle α entre la partie distale et la partie proximale diminue jusqu’à une valeur comprise entre 0 et 50°, voire jusqu’à une valeur négative. Brève description des dessins [0022] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0023] la figure 1 représente, de manière schématique et en coupe, un guide de navigation selon un mode de réalisation particulier de l’invention - les différentes parties ne sont pas à l’échelle ; [0024] la figure 2A représente, de manière schématique et en coupe, un substrat recouvert par un bloc actif, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention ; [0025] la figure 2B représente, de manière schématique et en coupe, un substrat recouvert par plusieurs blocs actifs, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention ; [0026] la figure 3 représente, de manière schématique et en coupe, l’extrémité distale d’un guide de navigation, courbée en l’absence de tension appliquée, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention ; [0027] la figure 4A, la figure 4B, la figure 4C, la figure 4D, la figure 4E et la figure 4F sont des clichés photographiques montrant la déformation mécanique d’un substrat (25 mm x 2,5 mm), en l’absence de tension appliquée (0V) et en fonction différentes tensions appliquées (de 100V à 500V), en commande inverse, selon d’autres modes de réalisation particulier de l’invention ; [0028] la figure 5A, la figure 5B, la figure 5C et la figure 5D sont des clichés photographiques montrant la déformation B23048PCT ‐ DD23477 YG  mécanique d’un substrat (20 mm x 0,25 mm) en l’absence de tension appliquée (0V) et en fonction différentes tensions appliquées (de 50V à 150V), en commande inverse, selon d’autres modes de réalisation particulier de l’invention ; [0029] la figure 6 est un graphique représentant le déplacement de l’extrémité d’un substrat en fonction de la tension appliquée pour plusieurs largeurs de substrats (de 0,25 mm à 1,5 mm), en commande classique, à titre comparatif ; le déplacement est mesuré par rapport à la position du substrat en absence de tension appliquée (‘delta rel’). Description des modes de réalisation [0030] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. [0031] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. [0032] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0033] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des B23048PCT ‐ DD23477 YG  qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0034] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. [0035] Par la suite, nous allons plus particulièrement décrire les dispositifs pour la navigation artérielle, le dispositif peut néanmoins servir pour tout type de navigation dans un fluide, par exemple pour la navigation dans des systèmes ramifiés divers (conduit de plomberie ou circuit d’air conditionné par exemple) ou encore comme interrupteur commandable à distance. [0036] Nous allons maintenant décrire plus en détail le guide de navigation en faisant référence aux figures annexées. [0037] Comme représenté sur la figure 1, le guide de navigation comprend 3 parties principales : la partie distale 1 (aussi appelée extrémité), la zone de transition 2 (aussi appelée partie centrale ou âme centrale) et la partie proximale 3 (aussi appelée corps). [0038] Le guide permet de naviguer dans les vaisseaux grâce à l’extrémité distale 1 qui est orientable sous l’action d’un champ électrique. [0039] L’extrémité distale 1 comprend un substrat 10 recouvert par au moins un bloc actif (figures 2A et 2B). [0040] Le substrat 10 comprend une première face principale 10a et une deuxième face principale 10b. [0041] Le bloc actif 11 est un bloc actif multicouche : il comprend plusieurs couches actives. Le bloc actif 11 comprend au moins deux couches électroactives 103, des premières électrodes 101 et des deuxièmes électrodes 102. Les premières électrodes 101 et les deuxièmes électrodes 102 sont B23048PCT ‐ DD23477 YG  positionnées de part et d’autre de chaque couche électroactive 103. Le bloc actif 11 est formé d’un empilement électroactif. [0042] Dans le cas où le bloc actif multicouche se termine par une couche électroactive, celle-ci joue le rôle de couche d’encapsulation et protège l’électrode supérieure. [0043] Ainsi, le guide de navigation se distingue fondamentalement de l’art antérieur par la présence d’au moins un bloc actif multicouche, activable électriquement, sur une des faces du substrat 10. [0044] La partie distale 1 ainsi obtenue est courbe lorsqu’aucune tension n’est appliquée (figure 3). Autrement dit, la partie distale 1 forme un angle α compris entre 20 et 360°, de préférence entre 20 et 250°, encore plus préférentiellement entre 20° et 200° et de manière encore plus préférentielle entre 50° et 200°, avec le corps du guide 3. Lorsqu’une tension est appliquée sur le bloc actif 11 (i.e. sur les couches électroactives organiques 103), celui-ci est déformé mécaniquement, créant des zones de tension et de compression sur les faces 10a, 10b du substrat 10, ce qui conduit à une diminution de l’angle α entre la partie distale 1 et le corps du guide 3. L’angle α peut diminuer jusqu’à atteindre une valeur nulle voire négative (c’est—à-dire que l’échantillon se courbe dans l’autre sens) pour certaines tensions et pour certaines dimensions du substrat 10 de la partie distale 1. [0045] Ce type de commande inversée est particulièrement avantageux puisque les tensions appliquées pour redresser la partie distale 1 sont relativement faibles (typiquement entre 50V et 200V). [0046] Les tensions mises en jeu sont plus faibles que celles utilisées dans des dispositifs classiques pour lesquels l’application d’une tension permet de courber l’extrémité B23048PCT ‐ DD23477 YG  distale, autrement dit de faire passer l’extrémité distale d’une position droite à une position courbée. [0047] Le substrat 10 est un substrat flexible, c’est-à-dire qu’il peut se déformer, lorsque l’empilement piézoélectrique est soumis à une tension. Le matériau est choisi de manière à permettre une déformation réversible. [0048] Le substrat 10 est, par exemple, en un polymère tel que le polyimide (PI) ou en poly(naphtalate d'éthylène) (PEN). Il peut également être en polyarylate (PAR). [0049] Le substrat 10 présente une faible épaisseur, typiquement comprise entre 15 et 75 µm, de préférence entre 20 et 50 µm, par exemple 25 µm. Avec de telles épaisseurs, le substrat peut être facilement déformé tout en permettant de supporter le ou les empilements électroactifs et/ou de permettre une navigation dans le circuit fluidique cible. [0050] Pour la navigation artérielle, le substrat 10 présente une longueur par exemple comprise entre 10 et 30 mm, de préférence entre 15 et 25 mm, notamment pour un dispositif ayant un seul bloc électroactif. Pour la navigation dans des plomberies ou circuits d’air conditionné, les dimensions seront adaptées à celles des tuyaux/circuits. [0051] Le substrat 10 présente une largeur, par exemple, comprise entre 0,1mm et 5 mm, de préférence entre 0,2 et 3 mm. [0052] Le rapport longueur/largeur est, de préférence, comprise entre 2 et 150, encore plus préférentiellement entre 5 et 100, par exemple entre 50 et 100. Plus le rapport est élevé, plus la tension nécessaire pour déformer le substrat 10 de la partie distale 1 sera faible. [0053] La partie distale 1 comprend deux extrémités : une première extrémité est en contact avec la partie centrale et B23048PCT ‐ DD23477 YG  une deuxième extrémité est libre. Autrement dit, elle n’est pas reliée à d’autres éléments. [0054] Selon une variante de réalisation, représentée sur la figure 2B, le substrat 10 est recouvert par plusieurs portions de blocs actifs PN (au moins deux), chaque portion de blocs actifs PN comprenant au moins un bloc actif 11. Les blocs actifs 11 peuvent être actionnés indépendamment les uns des autres. [0055] Le guide peut comprendre entre 2 et 5 portions de blocs actifs. Par entre X et Y, on entend ici et par la suite que les bornes sont incluses. [0056] Selon un mode de réalisation, une portion de blocs actifs PN peut comprendre un seul bloc actif. [0057] Les blocs actifs 11 des différentes portions PN peuvent être disposés d’un même côté du substrat 10. Cela permet d’augmenter l’angle entre la partie distale et la partie centrale. [0058] Les blocs actifs 11 des différentes portions PN peuvent être disposés, de manière aléatoire ou de manière régulière, sur les deux faces 10a, 10b du substrat 10. [0059] Selon un autre mode de réalisation, une portion de blocs actifs PN peut comprendre deux blocs actifs 11. Les blocs actifs 11 sont disposés de part et d’autre du substrat 10, sur chacune des faces 10a et 10b. Une portion PN comprend alors deux blocs actifs 11 disposés en regard l’un de l’autre (figure 2B). [0060] L’extrémité du guide est ainsi orientable dans deux sens : la flexion peut se faire indifféremment dans un sens ou dans l’autre. Même si une portion de blocs actifs PN est activable dans les deux sens, il est possible de ne connecter ou d’activer qu’un seul des deux côtés en fonction de l’utilisation du guide. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0061] La présence de plusieurs portions de blocs actifs PN peut permettre, en appliquant une tension aux blocs actifs, de redresser plus facilement la partie distale 1 par rapport au corps du guide 3 et/ou d’obtenir plusieurs configurations de déformation de la partie distale 1. La longueur actionnée est modulable. Ceci peut être particulièrement avantageux, lorsqu’il est nécessaire de naviguer dans un système fluidique complexe présentant des zones courbes et des zones droites. [0062] La tension appliquée à chaque bloc actif 11 est, de préférence, comprise entre 50 V et 1000V, et de préférence entre 50V et 200V. De telles tensions sont suffisantes pour redresser la partie distale. De telles tensions correspondent à des tensions comprises entre 10 MV/m et 330 MV/m et de préférence entre 10 MV/m et 70 MV/m. [0063] De préférence, la portion de blocs actifs la plus proche de la deuxième extrémité de la partie distale 1 est à une distance lm de 0 à 2 cm du bout de la partie distale et, encore plus préférentiellement, à une distance de 0,5 à 1,5 cm du bout de la partie distale. Cette distance lm est aussi appelée longueur morte. [0064] La distance li entre deux portions consécutives de blocs actifs PN et PN-1 est, par exemple, comprise entre 0,1 et 5 mm, de préférence entre 0,5 et 2 mm. [0065] La partie distale 1 a une longueur L comprise, de préférence, entre 1 à 7 cm, et de préférence entre 1 et 4 cm. [0066] La longueur L correspond à la somme des longueurs des différents blocs actifs, des différentes distances inter- blocs actifs et de la longueur extrême. [0067] Chaque bloc actif 11 a une longueur, par exemple, comprise entre 0,5 et 3 cm, de préférence entre 1,5 et 2,5 cm. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0068] Chaque bloc actif 11 a, par exemple, une largeur comprise entre 0,1 mm et 1cm, de préférence entre 0,2 mm et 3 mm. Avec de telles largeurs, il est possible de réaliser une navigation artérielle. [0069] Les différents blocs actifs 11 peuvent avoir des dimensions identiques ou des dimensions différentes, un nombre de couches électroactives identique ou différent. [0070] Par exemple, comme représenté sur la figure 2B, le dispositif comprend trois portions de blocs actifs P1, P2 et P3, chaque portion de blocs actifs ayant un bloc actif 11 disposé de part et d’autre du substrat 10 flexible. La première portion de blocs actifs P1 comprend des blocs actifs 11 ayant une couche électroactive 103, la deuxième portion P2 de blocs actifs comprend des blocs actifs 11 ayant 4 couches électroactives, et la troisième portion P3 de blocs actifs comprend des blocs actifs 11 ayant deux couches électroactives. Les dimensions (longueur et épaisseur notamment) des blocs actifs 11 sont ici différentes. [0071] De préférence, les blocs actifs 11 comprennent entre 2 et 15 couches électroactives 103, et encore plus préférentiellement entre 5 et 15 couches 103 et de manière encore plus préférentielle entre 8 et 12 couches électroactives 103. Lorsque le bloc actif 11 comprend plusieurs couches électroactives 103, le bloc actif 11 est formé d’un empilement comprenant une alternance de couches électroactives 103 et d’électrodes 101, 102. L’empilement commence par une première électrode 101 et se termine par une deuxième électrode 102, excepté dans le cas où une couche de diélectrique comme encapsulation. [0072] Chaque couche électroactive 103 a une épaisseur, par exemple, comprise entre 3 et 15 µm, de préférence entre 3 et 5 µm. Avec de telles épaisseurs, les tensions appliquées peuvent être relativement faibles. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0073] Les matériaux électroactifs sont des matériaux qui se déforment sous l’application d’un champ électrique. En particulier les matériaux piézoélectriques (comme le PVDF- TrFE) sont des matériaux électro actifs. Il y a d’autres classes de matériaux électro actifs, par exemple les matériaux électrostrictifs (comme le PVDF-TrFE-CTFE). [0074] De préférence, chaque couche électroactive 103 est une couche électroactive organique. Chaque couche électroactive comprend, de préférence, une matrice polymérique en PVDF, en un copolymère de PVDF ou en un terpolymère de PVDF. Il peut s’agir d’un copolymère du fluorure de vinylidène et d'au moins un autre monomère copolymérisable avec le VDF. Avantageusement, le copolymère comprend au moins 50% en mole, de préférence au moins 70% en poids, encore plus préférentiellement au moins 80% en mole de VDF. [0075] A titre illustratif, le ou les monomères copolymérisables sont, par exemple, choisi parmi le chlorotrifluoroéthylène (CTFE), le chlorofluoroéthylène (CFE), l'hexafluoropropylène (HFP), le trifluoroéthylène (VF3), le méthacrylate de méthyle (MMA), le tétrafluoroéthylène (TFE), et les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE). [0076] Par exemple, le copolymère est un copolymère de poly(fluorure de vinylidène-trifluoroéthylène) PVDF / TrFe, aussi noté P(VDF-TrFe) ou de PVDF-CTFE. [0077] Il peut également s’agir d’un terpolymère. On choisira par exemple un terpolymère de PVDF/TRFE/CTFE ou PVDF/TRFE/CFE. De tels matériaux sont des matériaux dits électrostrictifs. [0078] Selon une autre variante de réalisation, le polymère n’est pas un polymère ferroélectrique : il peut s’agir de PVDF-HFP. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0079] Chaque couche électroactive organique 103 peut être un matériau composite. Par exemple, la couche peut comprendre, en plus de la matrice polymérique, des particules ferroélectriques et, éventuellement, des particules de PEDOT:PSS afin d’augmenter la permittivité relative du matériau et ainsi améliorer son comportement électrique. [0080] Par exemple, les particules ferroélectriques sont en BaTiO3 (BTO), PZT (titano-zirconate de plomb, ou « Lead Zirconate Titanate » en anglais), AlN, ZnO, ou encore en SBN (oxyde de Sr-Ba-Nb) ou SBT (oxyde de Sr-Ba-Ti). De telles particules sont par exemple utilisées avec une matrice réticulable de type époxy. Ainsi, la couche présente une certaine raideur, ce qui permet de transformer efficacement l’impulsion électrique en déplacement mécanique. [0081] Les électrodes 101, 102 ont, par exemple, une épaisseur comprise entre 0,1 et 3µm, de préférence entre 1,5 et 2,5 µm. [0082] De préférence, les électrodes 101, 102 sont en un polymère électriquement conducteur, de préférence, du PEDOT- PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène). [0083] Les matériaux formant les différents blocs actifs 11 peuvent être identiques ou différents. De préférence, ils sont identiques. Encore plus préférentiellement, chaque bloc actif 11 comprend des électrodes 101, 102 en PEDOT-PSS et une couche électroactive en P(VDF-TrFe), l’ensemble étant éventuellement recouvert par une couche d’encapsulation. [0084] Lors de l’utilisation du guide de navigation, en fonction de la forme recherchée, il est possible de ne pas appliquer de tension, ou d’appliquer une ou plusieurs tensions différentes sur les blocs actifs 11. Avec un tel dispositif, il est possible d’avoir une extrémité courbée dans un sens ou B23048PCT ‐ DD23477 YG  dans l’autre, une forme droite ou une extrémité en forme de S. [0085] Selon un mode de réalisation, chacune des parties du guide de navigation comprend un substrat permettant de supporter différents éléments (pistes électriques, fils électriques, blocs actifs). [0086] De préférence, le corps du guide peut être composé de fils, éventuellement enrobé dans un matériau polymère. [0087] Dans le cas où des pistes électriques sont utilisées, la partie proximale 3 (aussi appelée corps) et la zone de transition 2 (aussi appelée âme centrale) comprennent chacune un substrat. Le substrat de la partie proximale 3 et le substrat de la zone de transition 2 peuvent être identiques ou différents. Ces substrats sont, de préférence, en polymère tel que PEN ou PI. L’épaisseur de ces substrats est, par exemple, comprise entre 25 et 250µm. [0088] Le substrat 10 de la partie distale 1 est plus fin que ceux des parties centrale 2 et proximale 3 afin de pouvoir être déformé plus facilement. Selon une autre variante de réalisation, le substrat 10 de la partie distale 1 peut avoir la même épaisseur que ceux des parties centrale 2 et proximale 3. [0089] Des moyens de connexion électrique sont disposés de manière à acheminer le signal jusqu’aux blocs actifs 11 positionnés au niveau de la partie distale 1. [0090] Plusieurs solutions peuvent être envisagées pour acheminer le signal électrique dans le corps 3 du guide de navigation et/ou dans l’âme 2 du guide de navigation. [0091] Selon une première variante de réalisation, la connexion est réalisée au moyen de fils électriques (i.e. de fils électriquement conducteurs). Les fils sont, par exemple, B23048PCT ‐ DD23477 YG  dans une gaine électriquement isolante. Les fils peuvent être tressés ou positionnés de manière concentrique. [0092] Selon une autre variante de réalisation, la connexion est réalisée au moyen de pistes électriques (i.e. de pistes électriquement conductrices). Les pistes peuvent être imprimées sur le substrat. Les pistes peuvent être disposées sur une seule face du substrat ou sur les deux faces du substrat. [0093] Les pistes peuvent être en un métal (or ou argent par exemple) ou en un matériau polymère électriquement conducteur. Par exemple, le matériau polymère électriquement conducteur est du PEDOT :PSS. Il peut également s’agir d’un polymère dans lequel sont dispersées des particules électriquement conductrices, par exemple des particules de carbone ou d’or. Les particules ont, avantageusement, une plus grande dimension inférieure à 300 nm pour éviter d’augmenter la rugosité. [0094] Plusieurs configurations sont envisageables, afin de connecter les pistes électriques et/ou les fils électriques. [0095] Par exemple, il est possible de recouvrir une partie de l’électrode inférieure (celle en contact avec le substrat) par une des pistes électriques. [0096] Les pistes électriques et/ou les fils électriques peuvent être connectés à l’électrode inférieure d’un bloc actif au moyen d’une colle électriquement conductrice (de type époxy chargé par exemple) ou au moyen d’une soudure. [0097] Eventuellement, une plaque électriquement conductrice (par exemple en métal, notamment en cuivre) peut être positionnée sur le substrat, d’une part collée ou soudée à l’électrode inférieure et, d’autre part, collée ou soudée au fil électrique ou à la piste électrique. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0098] Selon une autre variante de réalisation, des systèmes mécaniques comme des agrafes ou des rivets peuvent être utilisés pour connecter l’électrode du bloc actif au fil ou à la piste. [0099] Les différentes connexions peuvent être recouverte d’un capot. En particulier, il est possible d’utiliser un capot électriquement conducteur. Par exemple, le capot peut comprendre des nanoparticules. Le capot permet de boucher d’éventuels trous et/ou d’éviter les phénomènes de claquage. [0100] Il est également possible d’augmenter la raideur de l’âme centrale 2 en ajoutant localement une couche additionnelle sur le substrat. Par exemple, il peut s’agir d’une couche de polymère. Le polymère peut être identique ou différent du polymère du substrat. Il peut également s’agir d’une couche de polymère métallisée. Les couches de polymère peuvent être déposées par collage. Une soudure peut aussi être mise en œuvre. Alternativement, la couche additionnelle est une couche diélectrique, par exemple imprimée par sérigraphie. Il peut également s’agir d’un feuillet métallique. Le feuillet peut avoir une épaisseur comprise entre 10 et 1000µm, de préférence entre 10 et 100µm. Le feuillet peut être en zinc ou en aluminium. [0101] La connexion des électrodes 101 entre elles et des électrodes 102 entre elles peut être mutualisée afin de diviser le nombre de pistes électriques/fils électriques. Ceci permet de diminuer l’encombrement dû aux connexions, et ainsi diminuer la largeur du substrat. [0102] De préférence, l’extrémité distale 1 est recouverte par une couche d’encapsulation. La couche d’encapsulation enrobe les différentes portions de blocs actifs. La couche d’encapsulation peut être en un matériau polymère, par exemple, un époxy, du polydiméthylsiloxane (PDMS), du B23048PCT ‐ DD23477 YG  poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), du polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou un de ses dérivés. [0103] Encore plus préférentiellement, l’extrémité distale 1, l’âme centrale 2 et au moins une partie du corps 3 sont recouverts par la couche d’encapsulation. [0104] L’encapsulation peut être réalisée par trempage, par évaporation thermique ou par pulvérisation (‘spray’) d’une solution. L’étape d’encapsulation est, avantageusement, réalisée une fois que les connexions électriques ont été réalisées. [0105] Des éléments radio-opaques peuvent être ajoutés sur le dispositif, par exemple, sur le substrat flexible ou sur la couche d’encapsulation, entre les portions de blocs actifs, afin de pouvoir assurer un suivi visuel de la navigation dans le système cible. Les éléments sont, par exemple, sous la forme de croix, carrés ou points. [0106] Le guide de navigation a une longueur pouvant aller, par exemple, jusqu’à 180 cm voire 300 cm. [0107] La partie distale 1 peut être réalisée de la façon suivante : [0108] a) déposer au moins une zone électriquement conductrice sur un substrat 10, pour former une première électrode 101, [0109] b) former une couche électroactive 103 sur la zone électriquement conductrice, [0110] c) former une deuxième électrode 102 sur la couche électroactive 103. [0111] Lors de l’étape b), la couche en matériau électroactif peut être déposée par « spin coating » (dépôt à la tournette). D’autres types de dépôts localisés peuvent être utilisés comme la sérigraphie, la pulvérisation, la dispense ou même le dépôt B23048PCT ‐ DD23477 YG  par jet d’encre. De préférence, la couche électroactive est déposée par sérigraphie. En une passe, l’épaisseur déposée est comprise entre 1 et 20µm. Il est possible de superposer plusieurs couches par sérigraphie jusqu’à l’épaisseur finale désirée pour la couche électroactive 103. [0112] Pour les blocs actifs 11, on déposera, avantageusement, entre 1 et 10 couches, de préférence au minimum cinq couches et, de manière préférentielle, dix couches de composites intercalées entre deux électrodes 101, 102, selon la séquence suivante : N x (électrode 101 / composite 103 / électrode 102). Le nombre de couches déposées dépend de l’épaisseur de diélectrique. [0113] Les étapes a), b) et c) sont répétées pour former l’empilement, l’étape a) étant réitérée, non pas sur le substrat, mais sur la couche électroactive sous-jacente. [0114] Le procédé comporte également une étape de cristallisation de la couche électroactive, pour améliorer ses performances. Cette irradiation est par exemple mise en œuvre avec une lumière flash UV, avec une durée du flash, ou de l’impulsion, comprise entre environ 500 µs à 2 ms, une fluence (énergie délivrée par unité d’aire) comprise entre environ 15 J/cm² et 25 J/cm², et avec une lumière de longueur d’onde comprise entre environ 200 nm et 380 nm. Le nombre de flashs, ou impulsions, de lumière UV réalisés lors de cette irradiation varie en fonction de l’épaisseur sur laquelle le matériau doit être cristallisé. Par exemple, pour une épaisseur de P(VDF-TrFe) égale à environ 2 µm, l’irradiation peut être mise en œuvre avec une fluence égale à environ 17 J/cm², une durée d’impulsion égale à environ 2 ms et un nombre d’impulsions égal à 5. [0115] Le matériau, ayant éventuellement subi une précédente cristallisation, est ensuite soumis à un recuit, par exemple, réalisé à environ 130°C pendant environ 60 min, pour finaliser B23048PCT ‐ DD23477 YG  la cristallisation totale du matériau. Le recuit peut être fait à pression ambiante ou à basse pression. [0116] La cristallisation du matériau peut donc être réalisée en deux temps : tout d’abord l’irradiation par impulsion lumineuse UV pour bien cristalliser la seconde face de la couche en matériau afin d’augmenter sa conductivité thermique, puis un recuit thermique achevant la cristallisation pour le reste de matériau non cristallisé par la précédente irradiation. [0117] Lorsque le matériau est un copolymère à base de P(VDF- TrFe), une étape de polarisation du matériau est réalisée avant son utilisation. Cette étape peut être réalisée, par exemple, en appliquant une tension électrique continue à ses bornes, via les électrodes, afin d’améliorer le coefficient de ce matériau. Cette polarisation est réalisée une seule fois pour toute la durée de vie du matériau. Cette polarisation par courant continue peut se faire à une température ambiante ou à chaud (jusqu’à environ 100°C). Lorsque la polarisation est réalisée à une température ambiante, il est possible d’appliquer une tension continue jusqu’à environ 150V/µm voire 200V/µm d’épaisseur de la couche pendant une durée par exemple comprise entre quelques secondes et quelques minutes. Par exemple, on appliquera une tension de 120V/µm pendant 20s. Lorsque la polarisation est réalisée à chaud, par exemple à une température d’environ 90°C, une tension continue par exemple comprise entre environ 50 V/µm et 80 V/µm peut être appliquée sur la couche diélectrique pendant une durée par exemple comprise entre environ 1 min et 5 min. La température est ensuite abaissée jusqu’à atteindre la température ambiante, puis le champ électrique appliqué sur le matériau, via la tension continue appliquée, est stoppé. De telles polarisations permettent au PVDF d’atteindre des valeurs de polarisation rémanentes de 8 µC/cm2. B23048PCT ‐ DD23477 YG  [0118] Les molécules à l’intérieur de la couche restent orientées ainsi, même lorsque le matériau n’est plus soumis à ce champ électrique. Le matériau peut être ainsi polarisé en appliquant une tension de polarisation initiale aux bornes des électrodes. On choisira, de préférence, une épaisseur de matériau piézoélectrique entre 3 et 4 µm afin de favoriser la polarisation du matériau piézoélectrique de cette capacité, et le niveau de la tension électrique appliquée entre les électrodes pour réaliser la polarisation initiale du matériau piézoélectrique (lorsque le matériau piézoélectrique doit être initialement polarisé). [0119] On réalise avantageusement un recuit, à la fin du procédé, ou entre les différentes étapes. Le recuit est, par exemple, à une température comprise entre 100°C et 150°C, de préférence autour de 100°C pour enlever les traces résiduelles de solvant et/ou finaliser la cristallisation du matériau piézoélectrique. [0120] Le recuit peut être réalisé sous vide. Par exemple, il s’agit d’un vide de l’ordre du mbar. La durée du recuit, pour 1mbar, peut être d’au moins 1 minute, préférentiellement 3 minutes. [0121] A l’issue du procédé, on réalise avantageusement des reprises de contact de manière à relier les blocs actifs 11 de la partie distale 1 à l’âme 2 et à la partie proximale 3 du guide de navigation. [0122] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. [0123] Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la B23048PCT ‐ DD23477 YG  personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. [0124] Exemples illustratifs et non limitatifs de différents modes de réalisation [0125] Dans un premier temps, deux dispositifs ont été fabriqués. Chaque dispositif comprend un substrat recouvert par un empilement de type bloc actif. Le substrat est en polyimide. Il a une épaisseur de 25µm. L’empilement comprend 10 couches de P(VDF-TrFE) de 3,3 µm d’épaisseur chacune. Les électrodes sont en PEDOT :PSS. Elles ont une épaisseur de 1,5µm. [0126] Le premier dispositif comprend un substrat de dimensions 25 x 2,5mm². En l’absence de tension appliquée, il est courbé (figure 4A). Lorsqu’une tension est appliquée, le substrat est déformé mécaniquement : la courbure se réduit. Plus la tension appliquée est élevée plus le substrat s’aplanit (figures 4B, 4C, 4D, 4E et 4F). Le substrat est plan 10 (i.e. il n’est plus courbé) lorsque la tension appliquée est de 500V (figure 4F). [0127] Le deuxième dispositif comprend un substrat de dimensions 20 x 0,25mm². En l’absence de tension appliquée, il est courbé (figure 5A). Lorsqu’une tension est appliquée, le substrat est déformé mécaniquement : la courbure se réduit. Plus la tension appliquée est élevée plus le substrat s’aplanit (figures 5B, 5C, 5D). Le substrat est quasiment plan (i.e. il n’est plus courbé) lorsque la tension appliquée est de 150V (figure 5D). [0128] La géométrie du substrat 10 a une influence sur la répartition des contraintes. Lorsque le dispositif est très élancé (i.e. le rapport longueur/largeur est élevée), les contraintes se concentrent préférentiellement dans le sens de B23048PCT ‐ DD23477 YG  la longueur, et moins de tension est nécessaire pour mettre le dispositif à plat. [0129] Il est à noter que cette tendance est valable uniquement en commande inverse (autrement dit quand l’application d’une tension permet de redresser le substrat). En commande dite classique, lorsque la tension appliquée permet de courber le substrat, plus le dispositif est large (moins le rapport longueur / largeur est faible) et plus la tension nécessaire pour le courber est faible (figure 6). Le substrat utilisé dans cet exemple comparatif est recouvert par un bloc actif de 3cm de long.

Claims

B23048PCT ‐ DD23477 YG  REVENDICATIONS 1. Guide de navigation pour un circuit fluidique comprenant successivement une partie distale (1), une partie centrale (2) et une partie proximale (3), La partie distale (1) comprenant un substrat (10) ayant une première face principale (10a) et une deuxième face principale (10b), une des faces principales (10a, 10b) étant recouverte par au moins un bloc actif (11) comprenant au moins deux couches électroactives organiques (103), des premières électrodes (101) et des deuxièmes électrodes (102), chaque couche électroactive organique (103) étant disposée entre une première électrode (101) et une deuxième électrode (102), le substrat (10) ayant un rapport longueur / largeur compris entre 2 et 150, préférentiellement entre 5 et 100, et encore plus préférentiellement 50 et 100, la partie distale (1) formant un angle α compris entre 20 et 360°, de préférence entre 20° et 250°, par rapport à la partie proximale (3), en l’absence de tension appliquée au bloc actif (11). 2. Guide de navigation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc actif (11) comprend au moins 5 couches électroactives organiques (103), de préférence entre 7 et 15 couches électroactives organiques (103). 3. Guide de navigation selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (10) a une épaisseur comprise entre 15 et 75 µm, de préférence entre 20 et 50 µm. 4. Guide de navigation selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat (10) est en polyimide. 5. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque B23048PCT ‐ DD23477 YG  couche électroactive (103) est en PVDF ou un de ses copolymères, tel que le P(VDF-TrFE). 6. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières électrodes (101) et les deuxièmes électrodes (102) sont en un polymère électriquement conducteur, de préférence du PEDOT-PSS. 7. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches électroactives organiques (103) ont une épaisseur comprise entre 2 et 15 µm, de préférence entre 3 et 15 µm, et encore plus préférentiellement entre 3 et 6 µm, et de manière encore plus préférentielle entre 3 et 4 µm. 8. Guide selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (10) a une épaisseur comprise entre 20 et 50µm, le bloc actif (11) comprend entre 8 et 12 couches électroactives (103), chaque couche électroactive (103) ayant une épaisseur comprise entre 3 et 4 µm. 9. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le guide comprend entre 2 et 5 blocs actifs (11) disposés sur une même face du substrat (10), les blocs actifs (11) pouvant être identiques ou différents. 10. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le guide comprend entre 2 et 5 blocs actifs (11), une partie des blocs actifs étant disposés sur une première face (10a) du substrat (10) et une autre partie des blocs actifs étant disposés sur une deuxième face (10b) du substrat (10), les blocs actifs (11) pouvant être identiques ou différents. B23048PCT ‐ DD23477 YG  11. Guide de navigation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les blocs actifs (11) sont recouverts par une couche d’encapsulation en un matériau polymère, par exemple, du PDMS, du PMMA, du PVDF ou un de ses dérivés. 12. Procédé d’utilisation d’un guide de navigation comprenant les étapes suivantes : – fournir un guide de navigation comprenant successivement une partie distale (1), une partie centrale (2) et une partie proximale (3), la partie distale (1) comprenant un substrat (10) ayant une première face principale (10a) et une deuxième face principale (10b), une des faces principales (10a, 10b) étant recouverte par au moins un bloc actif (11) comprenant au moins deux couches électroactives organiques (103), des premières électrodes (101) et des deuxièmes électrodes (102), chaque couche électroactive organique (103) étant disposée entre une première électrode (101) et une deuxième électrode(102), le substrat (10) ayant un rapport longueur / largeur compris entre 2 et 150, préférentiellement entre 5 et 100, et encore plus préférentiellement 50 et 100, la partie distale (1) formant un angle α compris entre 20 et 360°, de préférence entre 20° et 250°, par rapport à la à la partie proximale (3), en l’absence de tension appliquée au bloc actif (11). - Appliquer une tension, de préférence entre 50 et 500 V, encore plus préférentiellement entre 100 V et 150 V, aux couches électroactives organiques (103), moyennant quoi l’angle α entre la partie distale (1) et la partie proximale B23048PCT ‐ DD23477 YG  (3) diminue jusqu’à une valeur comprise entre 0 et 50°, voire jusqu’à une valeur négative.
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