FR2586570A1 - Electrode transparente aux rayons x pour un corps vivant - Google Patents
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Abstract
IL EST DECRIT UNE ELECTRODE POUR UN CORPS VIVANT QUI EST UTILISEE DANS UN DEFIBRILLATEUR OU INSTRUMENT ANALOGUE SANS FAIRE OBSTACLE A L'EXAMEN AUX RAYONS X, LA PARTIE PRINCIPALE DE L'ELECTRODE (DITE "SUBSTRAT D'ELECTRODE") COMPRENANT UNE MATIERE POREUSE COMPOSEE DE CARBONE GRANULAIRE OU FIBREUX, OU UNE MATIERE POREUSE ET FLEXIBLE COMPOSEE DE CARBONE FIBREUX, L'ELECTRODE ETANT AINSI RENDUE TRANSPARENTE AUX RAYONS X.
Description
I1 2586570
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
La présente invention concerne une électrode pour un corps vivant, qui est utilisée avec avantage
comme électrode d'un defibrillateur, d'un électrocardio-
graphe ou analogue. Jusqu'à présent, pour l'exécution de l'examen cardiaque au cathéter, on introduit un cathéter dans un vaisseau sanguin du patient et après introduction d'un agent de contraste dans le coeur par le vaisseau sanguin, on prend une photographie aux rayons X. Toutefois, il existe des cas o le patient est excité et subit des convulsions cardiaques pendant plus
de 15 à 30 secondes pendant l'examen. Lorsque les convul-
sions cardiaques durent longtemps, il en résulte une stagnation du sang provoquant ainsi des lésions aux cellules du cerveau, etc. Par conséquent, un choc sous haute tension de 3000 à 5000 V est administré au coeur
du patient d'ordinaire au moyen d'un défibrillateur.
Le défibrillateur classique a la forme d'une boîte munie d'une poignée à sa partie supérieure, le
choc électrique étant administré par pressage de l'élec-
trode disposée à la face inférieure de la botte sur la
région du coeur du patient.
Toutefois, lors de l'utilisation du défibril-
laveur classique, il est nécessaire d'apposer le Eéf-
brillateur après l'avoir ôté chaque fois que la convul-
sion cardiaque se manifeste chez le patient.
En fait, il est fort gênant d'utiliser le défibrillateur classique et en particulier il existe
un risque d'intervention trop tardive en cas d'urgence.
De surcroît, il existe des cas o une élec-
trode a été appliquée au préalable à la surface du corps
du patient en raison de la nécessité de relever un élec-
trocardiogramme pendant la photographie aux rayons X. Toutefois, comme une électrode classique est faite de
métal et ne transmet pas les rayons X, une telle élec-
trode fait obstacle à la photographie aux rayons X. A la suite des recherches faites par les inventeurs en vue de résoudre les difficultés précitées, il a été découvert que l'électrode complète peut être
rendue transparente aux rayons X en fabriquant le subs-
trat d'électrode au moyen d'une matière poreuse consis-
tant principalement en carbone granulaire ou fibreux ou au moyen d'tne matière poreuse et flexible consistant principalement en carbone fibreux et sur la base de la
découverte ci-dessus, la présente invention a été réa-
lisée. En l'occurence, le but de la présente invention est de procurer une électrode pour un corps vivant, laquelle a été constituée de façon que l'électrode complète soit transparente aux rayons X et ne gêne pas
l'examen aux rayons X en fabriquant le substrat d'élec-
trode en une matière poreuse composée de carbone granu-
laire ou fibreux ou en une matière-poreuse et flexible
composée de carbone fibreux.
EXPOSE DE L'INVENTION
Suivant un premier aspect, la présente inven-
tion a pour objet une électrode pour un corps vivant, laquelle électrode est munie d'un substrat d'électrode qui comprend une matière poreuse composée de car'bone granulaire ou fibreux et est en substance transparente aux rayons X, les pores du substrat d'électrode étant
imprégnés d'une solution d'électrolyte.
Suivant un second aspect, la présente inven-
tion a pour objet une électrode pour un corps vivant, laquelle électrode est munie d'un substrat d'électrode qui comprend une matière flexible et poreuse composée de carbone fibreux et est en substance transparente aux rayons X, les pores du substrat d'électrode étant imprégnés d'une solution d'électrolyte.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés, la figure 1A et la
figure lB sont des vues en coupe verticale de l'élec-
trode d'un défibrillateur conforme à l'exemple de l'in-
vention et plus particulièrement la figure 1A est une vue de l'électrode munie d'un substrat d'électrode qui
comprend la matière poreuse composée de carbone granu-
laire ou fibreux et la figure lB est une vue de l'élec-
trode munie d'un substrat d'électrode qui comprend la
matière poreuse et flexible composée de carbone fibreux.
La figure 2A et la figure 2B sont respectivement des vues de côté et en plan d'une partie principale du substrat d'électrode-du défibrillateur en usage, la
figure 3A est une vue en perspective analytique de la-
jonction de l'électrode et de la partie conductrice suivant l'un des exemples de la présente invention, la figure 3B est une vue en perspective analytique de la jonction de l'électrode et de la partie conductrice suivant un autre exemple de la présente invention, la figure 4 est une vue en coupe verticale de l'électrode suivant un autre exemple de la présente invention, et la
figure 5 est une vue en perspective montrant la flexi-
bilité de la feuille flexible.
DESCRIPTION mDETAILLEE DE L'NmvON
Z Le-s exermples dans -esuels ia présehe n e --
tion est appliquée au cas de l'électrode d'un défibrilla-
teur sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés. Comme le montrent les figures 2A et 2B, le défibrillateur est constitué par un générateur de haute tension 1, une paire d'électrodes 2 et les parties conductrices 3 qui connectent les éléments précités, les électrodes 2 étant posées dans la région du coeur du patient 4 l'une sur la face antérieure et l'autre
sur la face postérieure de la poitrine.
Comme le montrent les figures 1A et lB, chaque électrode est collée directement sur la peau du patient 4 par un adhésif approprié et est en outre immobilisée par une bande 5. Il est nécessaire que
l'électrode du défibrillateur soit fixée avec une fer-
meté particulière parce que l'électrode peut se dégager
du corps vivant sous l'effet du choc de haute tension.
Comme le montrent les figures 1A, lB, 3A et 3B, chacun des substrats d'électrode 20 consiste en une
matière carbonée poreuse en forme de disque d'une super-
ficie d'environ 50 cm2 et d'une épaisseur de 0,1 à 1 mm (ci-après, un tel substrat d'électrode est dit substrat d'électrode poreux) ou en une matière carbonée flexible et poreuse en forme de disque d'une superficie d'environ cm2 et d'une épaisseur de 0,1 à 2 mm (ci-après, un tel substrat d'électrode est dit substrat d'électrode flexible). De plus, les figures 1A et lB indiquent en 7 une éponge annulaire de couverture et en 8 une membrane protectrice appliquée sur la face supérieure
du substrat d'électrode 20.
Comme le montrent les figures 3A et 3B, l'épaisseur (t) du substrat d'électrode 20 n'excède
de préférence pas 10 mm et n'excède pas avantageuse-
ment 2 mm. Le cas o l'épaisseur (t) est supérieure à mm n'est pas favorable parce qu'un tel substrat d'électrode cree une sensation saz-ur le
corps vivant.
En outre, en particulier dans le cas d'un __ _- - d#fibrillateur du faitqu'un courant important est transmis sous une tension élevée de 3000 à 5000 V, la résistance électrique du substrat d'électrode 20 n'est de préférence pas supérieure à 1,0 Q. Au cas o la résistance est trop élevée, il existe un risque de
brûlure par dégagement de chaleur dans l'électrode.
Le substrat d'électrode poreux 20 comprend une matière poreuse en forme de feuille produite (1) par fabrication d'une matière première en feuille à partir de fibres de carbone relativement longues d'une longueur non inférieure à 3 mm suivant un procédé de fabrication du papier, (2) par imprégnation de la matière première
en feuille ainsi obtenue au moyen d'une résine thermo-
durcissable telle qu'une résine phénolique, une résine époxyde, etc., de façon à lier les fibres de carbone entre elles, et (3) par carbonisation de la matière ainsi imprégnée en soumettant celle-ci à la calcination
sous pression réduite ou en atmosphère de gaz inerte.
De plus, dans le substrat d'électrode poreux 20, un certain nombre de pores d'un diamètre d'environ 80 à gm sont ménagés et ces pores ont été imprégnés d'une
solution d'électrolyte gélifiée, par exemple de la solu-
tion physiologique salée, etc. De plus, le substrat d'électrode poreux 20 peut être constitué par une plaque de substrat moulée
carbonée n'ayant guère de flexibilité.
Une telle plaque de substrat moulée peut être
obtenue (1) par mélange de carbone fibreux d'une lon-
gueur n'excédant pas 3 mm ou du carbone granulaire d'un diamètre n'excédant pas 1 mm avec des particules d'une résine thermodurcissable telle qu'une résine phénolique, une résine époxyde, etc., (2) par moulage du mélange résuLtant, par exemple à une temperature de 140 à M5CC sous une pression de 50 kg/cm2 au manomètre, et (3) par calcination et carbonisation de la matière ainsi moulée sous pression réduite ou en atmosphère de gaz inerte à
une température non inférieure à 1500 C.
La plaque de substrat moulée ainsi obtenue
contient à peu près uniformément des pores d'un diamè-
tre de 20 à 80 gm conférant une porosité de 40 à 90%.
Par conséquent, au cas o les pores sont imprégnés de la solution d'électrolyte, par exemple de solution physiologique salée ou autre, la surface de contact entre les pores et la solution d'électrolyte devient deux fois plus grande que dans l'exemple précité de la
matière en feuille poreuse.
Le substrat d'électrode flexible 20 est
composé d'une matière carbonée flexible et poreuse pro-
duite (1) par exposition préalable de fibres de carbone relativement longues d'une longueur non inférieure à 1 mm à un traitement thermique à une température non inférieure à 1500 C et de préférence non inférieure à 2000 C, (2) par façonnage des fibres de carbone ainsi traitées en une matière première semblable à du papier suivantan procédé de fabrication du papier, (3) par imprégnation de la matière semblable à une feuille de
papier-insi obtenue au moyen d'une résine thermodurcis-
sable-telle qu'une résine phénolique, une résine époxydé, étc.-, comme liant, de façon à associer les filaments de carbone les uns aux autres, et (4) par
calcination et carbonisation de la matière ainsi impré-
gnée sous pression réduite ou en atmosphère de gaz inerte. Dans le substrat d'électrode flexible 20 ainsi obtenu, un certain nombre de pores d'un diamètre de 20 à 120 gm sont ménagés presque uniformément avec une porosité de 40 à 90% et les pores sont imprégnés d'une solution d'électrolyte gélifiée comme de la solution
3 physiclo$ique salée.
Avant de produire de la matière semblable à une feuille de papier qui est utilisée pour produire le substrat d'électrode flexible à partir des fibres de carbone, il est nécessaire de soumettre préalablement les filaments de carbone à un traitement à température
élevée pour inactiver la surface des fibres de carbone.
La raison est exposée ci-après.
Dans le substrat d'électrode flexible 20, après qu'il a été carbonisé, un certain nombre de fibres de carbone qui se recoupent mutuellement sont immobilisées à chacun des points d'intersection par des fragments de carbone issus de l'agent liant. Dans une
telle situation, lorsque la surface des fibres de car-
bone est rendue inactive, les fibres de carbone et les fragments de carbone issus de l'agent liant glissent librement les uns par rapport aux autres et dès lors
une flexibilité modérée est conférée au substrat d'élec-
trode dans son ensemble.
En outre, au cas o on utilise des fibres de
carbone assemblées en faisceaux par un agent aggluti-
nant, l'agent agglutinant que portent les fibres de carbone est éliminé par lavage au moyen d'un solvant
tel que l'acétone, entre autres, et les fibres de car-
bone ainsi lavées sont soumises au traitement thermique à une température élevée pour l'inactivation de la
surface des fibres de carbone.
La flexibilité du substrat d'électrode flexi-
ble 20 est de préférence telle que, comme illustré à la figure 5, la matière de carbone flexible et poreuse 6 constituant le substrat d'électrode n'ait pas une valeur supérieure à 200 pour le rapport (D/d), o D est le diamètre de la courbure juste avant la rupture de la matière 6 lorsque celle-ci est fléchie jusqu'à rupture (diamètre de courbure minimum) et d est l'épaisseur de
la matire 6. Darns le cas o le râppc {D/-) es. su-
rieur à 200, la flexibilité nécessaire n'existe pas et comme l'aptitude à la conformation et l'adhérence étroite au corps vivant sont affaiblies, l'électrode devient susceptible de se détacher du corps vivant sous l'effet du choc électrique de haute tension, etc.
Pour améliorer l'affinité du substrat d'élec-
trode pour le corps vivant et simultanément améliorer l'adhérence du substrat d'électrode au corps vivant, et améliorer son effet tampon à l'égard du choc de haute tension, une matière tampon 21 telle qu'une éponge imprégnée de solution physiologique salée, etc., est -''e!menz dlspt$.se entre le s-ustrat d'électrcde poreux 20 et le corps vivant, comme illustré à la figure 1A et est de préférence disposée entre le substrat
d'électrode flexible 20 et le corps vivant, comme illus-
tré à la figure lB.
De plus, la partie conductrice 3 du défibril-
lateur est de préférence formée d'une feuille de gra-
phite flexible, au moins dans la région située au voisi-
nage de l'électrode 2.
Une telle feuille de graphite flexible peut tre produite par moulage sous haute pression du graphite en particules expansées qui s'obtient par traitement de
particules de graphite au moyen d'acide sulfurique concen-
tré à 98% et, par exemple, elle peut être le GRAFOIL
(fabriqué par la société Union Carbide Corporation).
Un exemple de la partie conductrice 3 composée
de GRAFOIL est illustré à la figure 3A.
Comme le GRAFOILO peut être moulé en une forme
quelconque par poinçonnage à froid, il se prête éminem-
ment à la fabrication sur une grande échelle et, simul-
tanément, la résistance de contact entre la partie conductrice 3 et le substrat d'électrode 20 peut être
réduite jusqu'à une valeur négligeable.
Le collage du substrat d'électrode 20 sur la partie conductrice 3 peut être exécuté au moyen d'un adhésif conducteur de l'électricité préparé par mélange de microparticules de carbone, par exemple de noir de carbone, avec une résine thermodurcissable. Comme résine thermodurcissable à utiliser à cet effet, on peut citer une résine phénolique, une résine époxyde, etc. La quantité de microparticules de carbone dans le mélange
est de préférence de 30 à 90% du poids du mélange.
Dans le cas o la quantité de microparticu-
les de carbone dans le mélange est inférieure à 30% en poids, la conductivité électrique nécessaire ne peut être atteinte et, d'autre part, lorsque la quantité de microparticules de carbone dans le mélange excède 90%
en poids, la solidité du collage devient trop faible.
Comme adhésif conducteur de l'électricité, un
mélange préparé par addition de microparticules de car-
bone telles que du noir de carbone à une résine caout-
chouc peut être utilisé. La résine de type caoutchouc qui convient à cet effet peut être du caoutchouc brut naturel ou du caoutchouc brut synthétique. De plus, la quantité de microparticules de carbone dans le mélange est de préférence de 30 à 90% du poids du mélange, pour les mêmes raisons que ci-dessus. Suivant le procédé
indiqué ci-dessus, la solidité du collage est relative-
ment faible, mais elle permet de-donner de la souplesse
à l'assemblage.
En outre, comme autre procédé pour assembler le substrat d'électrode 20 à la partie conductrice 3, on peut citer le suivant. En l'occurence, en premier
lieu, le substrat d'électrode 20 et la partie conduc-
trice 3 sont assemblés au moyen d'un adhésif préparé en mélangeant des microparticules de carbone, par
exemple de noir de carbone, avec une résine thermodur-
cissable, puis l'assemblage est calciné et carbonisé 3 sous pression réduite ou en atmosphere de gaz inerte à une température non inférieure à 1000 C. Suivant le procédé indiqué ci-dessus, la résistance électrique de l'assemblage peut être réduite jusqu'à une valeur négligeable. Comme résine thermodurcissable à utiliser dans le procédé indiqué ci-dessus, on peut citer une
résine phénolique, une résine époxyde, etc. La quan-
tité de microparticules de carbone dans le mélange n'est
de préférence pas supérieure à 90% du poids du mélange.
Lorsque la quantité de microparticules de carbone dans le mélange est trop importante, il existe un risque de
baisse de la solidité du collage.
En conséquence du mode de construction décrit
ci-dessus, l'électrode 2 comprenant la partie conduc-
trice 3 est sensiblement transparente aux rayons X. Dès
lors, l'électrode ne fait pas obstacle à la photogra-
phie aux rayons X et elle peut toujours être appliquée sur le corps vivant pendant l'examen aux rayons X. De plus, on peut utiliser pour la partie conductrice 3 des fibres de carbone mais, dans ce cas, l'assemblage de la partie conductrice et du substrat d'électrode est relativement difficile et s'accompagne d'inconvénients dus à une augmentation de la résistance
électrique et au grand volume de la partie conductrice.
La partie conductrice 3 précitée formée de GRAFOIL
résout toutes les difficultés indiquées ci-dessus.
La figure 3B illustre un exemple dans lequel l'assemblage par collage ou calcination de la partie conductrice 3 et du substrat d'électrode 20 est exécuté sur toute la face du substrat d'électrode 20 opposée à la face qui vient au contact du corps vivant. En l'occurence, l'exemple ci-dessus de la figure 3B est celui o la forme de la surface d'assemblage de la partie conductrice 3 est la même que la forme de la surface du substrat d'électrode 20. Dans un tel mode de constructicn, la surface d'assemblage eEt grande, de sorte que la solidité du collage est élevée et que la
résistance de contact est faible.
La figure 4 donne un autre exemple conforme
à l'invention. Dans l'exemple de la figure 4, l'élec-
trode est constituée de façon que plusieurs blocs de 1 1 substrat d'électrode 22 adhèrent à une feuille de graphite flexible 30. Par subdivision du substrat d'électrode en plusieurs blocs, la surface de l'électrode en regard du
corps vivant acquiert une structure qui fléchit librement.
De plus, les blocs 22 du substrat d'électrode poreux peuvent être faits de la même matière que l'électrode précitée. De surcrolt, la feuille de graphite flexible 30
peut également servir de partie conductrice.
Bien que des exemples dans lesquels l'inven-
tion est appliquée à un défibrillateur aient été donnés ci-dessus, la présente invention peut être appliquée aussi dans le cas d'électrode d'un électrocardiographe et l'électrode conforme à l'invention peut être utilisée
tant pour un défibrillateur que pour un électrocardiogra-
phe. De plus, l'invention est applicable à une électrode du type transparent aux rayons X pour un corps vivant qui est utilisée pour mesurer un électroencéphalogramme, etc. Du fait que suivant l'invention, le substrat d'électrode est formé principalement de carbone granulaire ou fibreux, ce qui rend l'électrode dans son ensemble en substance transparente aux rayons X, l'électrode ne fait pas obstacle à la photographie aux rayons X, même lorsque l'électrode reste en place sur le corps vivant. Par conséquent, l'électrode conforme à l'invention peut être utilisée comme électrode pour un électrocardiographe ou
un défibrillateur de type en service ininterrompu pen-
dant l'examen aux rayons X. De surcroît, au cas o la feuille de carbone pore.se et flexible sert de surface d'électrode verant 32 directe-ent au contact du corps lrant, la surface de contact de l'électrode peut s'infléchir librement. Par conséquent, l'adhérence intime de l'électrode avec le corps vivant est excellente et l'électrode ne se détache pas sous l'effet du choc, entre autres, même lorsque
l'électrode conforme à la présente invention sert d'élec-
trode dans un défibrillateur.
Claims (14)
1. Electrode pour un corps vivant, laquelle électrode est munie d'un substrat d'électrode qui
comprend une matière poreuse composée de carbone granu-
laire ou fibreux et est sensiblement transparente aux
rayons X, les pores du substrat d'électrode étant impré-
gnés d'une solution d'électrolyte.
2. Electrode pour un corps vivant suivant la
revendication 1, dans laquelle la matière poreuse compo-
sée de carbone fibreux est flexible.
3. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 1, dans laquelle le substrat d'électrode est muni d'une partie conductrice comprenant une feuille
de graphite flexible.
4. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 3, dans laquelle la partie conductrice est collée sur le substrat d'électrode au moyen d'un adhésif
conducteur de l'électricité préparé par mélange de micro-
particules de carbone avec une résine thermodurcissable
ou une.résine caoutchouteuse.
5. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 3, dans laquelle après le collage de la _--_ _-partie conductrice sur le substrat d'électrode au moyen d'un adhésif conducteur de l'électricité préparé par mélange de microparticules de carbone avec une résine thermodurcissable, l'assemblage ainsi formé est calciné et consolidé sous pression réduite ou en atmosphère de
gaz inerte.
6.:Electrode pour un cors vva s u. a 3C revendication 4 ou 5, dans laquelle l'assemblage calciné et consolidé entre le substrat d'électrode et la partie conductrice s'étend à toute la surface du substrat d'électrode. 7. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 1, dans laquelle le substrat d'électrode est fait de plusieurs blocs et les blocs sont connectés
entre eux par une feuille de graphite flexible.
8. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 1, dans laquelle une matière tampon poreuse spongieuse imprégnée d'une solution d'électrolyte est
disposée sur une face du substrat d'électrode.
9. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 1, dans laquelle le substrat d'électrode comprenant une matière en feuille poreuse est obtenu (1) par façonnage d'une matière première semblable à du papier à partir de fibres de carbone d'une longueur non inférieure à 3 mm par un procédé de fabrication du papier, (2) par liaison des fibres de carbone entre elles en imprégnant la matière première semblable au
papier ainsi obtenue au moyen d'une résine thermodur-
cissable, et (3) par calcination de la matière ainsi
imprégnée sous pression réduite ou en atmosphère inerte.
10. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 1, dans laquelle le substrat d'électrode comprenant une plaque de défibrillateur moulée poreuse est obtenu (1) par moulage à chaud d'un mélange de carbone fibreux d'une longueur n'excédant pas 3 mm ou de carbone granulaire d'un diamètre n'excédant pas 1 mm et de particules d'une résine thermodurcissable et (2) par calcination de la matière ainsi moulée sous
pression réduite ou en atmosphère de gaz inerte.
i1. Electrode pour un corps vivant suivant la revendcation 10, dans laquelle le substrat d'électrode cc-renc -rescue rifcrmémernt des pres d'un damte de 20 a Eú m avec une porosité de 40 à 90% et 'es
pores sont imprégnés de la solution d'électrolyte.
12. Electrode pour un corps vivant suivant la
revendication 9 ou 10, dans laquelle la résine thermo-
durcissable est une résine phénolique ou une résine
époxyde.
13. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 2, dans laquelle le substrat d'électrode composé d'une matière de carbone flexible et poreuse est obtenu (1) par façonnage d'une matière première semblable à une feuille de papier à partir de carbone fibreux d'une longueur non inférieure à 1 mm, dont la surface est inactivée par traitement préalable à une température élevée, suivant un procédé de fabrication du papier, (2) par imprégnation de la matière première semblable à du papier ainsi obtenue au moyen d'une résine thermodurcissable, et (3) par calcination de la matière ainsi imprégnée sous pression réduite ou en
atmosphère de gaz inerte.
14. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 13, dans laquelle le carbone fibreux est préalablement soumis à un traitement thermique à une
température non inférieure à 1500 C.
15. Electrode pour un corps vivant suivant la revendication 13 ou 14, dans laquelle du carbone fibreux assemblé en faisceaux par un agent agglutinant est lavé au moyen d'un solvant pour éliminer au préalable du carbone fibreux l'agent agglutinant, et le carbone fibreux ainsi lavé est ensuite soumis au traitement thermique. 16. Electrode pour un corps vivant suivant la
revendication 13, dans laquelle la résine thermodurcis-
sable est une résine phénolique ou une résine époxyde.
17. Electrode pour un corps vivant sivar.t la revendication 13, dans laquelle le substrat d'électrode 33 contier rese urnforrma-ent -es pra s 'un damtre de 20 à 120 Dm avec une porosité de 40 à 90% et les
pores sont imprégnés de la solution d'électrolyte.
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Family Applications (1)
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