FR2699785A1 - Dispositif de traitement thermique localisé et procédé de traitement correspondant. - Google Patents
Dispositif de traitement thermique localisé et procédé de traitement correspondant. Download PDFInfo
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Abstract
Un dispositif de traitement thermique localisé à entrée basse impédance et à sortie haute impédance comporte un transformateur (13) élévateur de tension à l'intérieur d'une pièce à main (21) pour alimenter une électrode active unique. Application au traitement thermique de tissus morts ou vivants, durs ou mous, à la coupe localisée ou à l'évaporation localisée de matériaux divers.
Description
wDISPOSIrIF DE TRAITENENT THERMIQUE LOCALISE
ET PROCèDE DE TRAITENENT CORRESPON0ANT#
L'invention est relative à un dispositif de traitement thermique localisé et à un procédé de traitement correspondant.
ET PROCèDE DE TRAITENENT CORRESPON0ANT#
L'invention est relative à un dispositif de traitement thermique localisé et à un procédé de traitement correspondant.
L'invention est particulièrement utile pour les applications odontologiques, en particulier pour l'endodontie clinique et l'endodontie chirurgicale, et notamment la vaporisation endocanalaire de la matière organique intracanalaire et pariétale.
On utilise actuellement à cet effet des dispositifs connus du type laser Nd-YAG, par exemple du type commercialisé sous la dénomination "Laser Endo Technic" par la Société de droit français "Societé Endotechnic France".
Ces dispositifs connus d'une part, sont dangereux pour l'environnement et nécessitent le port de lunette. spéciales de protection et, d'autre part, ne permettent pas à cause de la portée illimitée du faisceau laser de réguler la profondeur de pénétration ou de traitement.
Le document US 4.839.492 (BOUCHIER et LHUISSET)
est relatif à un procédé de coupe ou de traitement de matière, en particulier de tissus vivants au moyen d'un plasma de gaz ionise, ainsi qu'à un dispositif correspondant à plasma pour mettre en oeuvre ledit procédé.
est relatif à un procédé de coupe ou de traitement de matière, en particulier de tissus vivants au moyen d'un plasma de gaz ionise, ainsi qu'à un dispositif correspondant à plasma pour mettre en oeuvre ledit procédé.
Ce dispositif bipolaire biactif connu comprend un manche comportant au moins deux électrodes espacées soumises à des différences de potentiel électrique aptes à produire un arc électrique entre lesdites électrodes, et des moyens pour faire passer au moins un écoulement fluide dans l'espace correspondant audit arc électrique. Les différences de potentiel sont des différences de potentiel alternatif à fréquence moyenne ou haute. Les extrémités des électrodes sont sensiblement en forme de fil ou de pointe et leurs directions respectives forment un angle aigu. Un transformateur élévateur de potentiel est incorpore dans le manche pour produire lesdites différences de potentiel alternatif, tandis que les écoulements de fluide débouchent à l'intérieur dudit angle aigu ou le long d'au moins une desdites électrodes.
Ce dispositif connu fait par exemple partie d'un ensemble du type commercialisé sous l'appellation "Sopha biotron" par la Société de droit français "Sopha
Bioconcept" et comprend une alimentation programmable et commandable apte à délivrer des impulsions successives de durée réduite de l'ordre de dix millisecondes à plusieurs secondes, pour alimenter par un câble à deux conducteurs sous une tension alternative comprise entre 100 V et 500 V à fréquence élevée de l'ordre de 1 MHz ce dispositif à deux électrodes actives en forme de fil.
Bioconcept" et comprend une alimentation programmable et commandable apte à délivrer des impulsions successives de durée réduite de l'ordre de dix millisecondes à plusieurs secondes, pour alimenter par un câble à deux conducteurs sous une tension alternative comprise entre 100 V et 500 V à fréquence élevée de l'ordre de 1 MHz ce dispositif à deux électrodes actives en forme de fil.
Ce dispositif connu donne satisfaction, mais présente toutefois plusieurs inconvénients
du fait de la présence de deux électrodes actives, l'espace occupe par le plasma et les électrodes est relativement important : cette caractéristique empêche toute intervention localisée dans un espace de taille correspondant à l'intérieur d'un canal dentaire,
du fait que la pièce à main de ce dispositif connu alimenté par une tension moyenne contient un transformateur élévateur de tension pour produire entre les électrodes actives une tension élevée d'amorçage de 1 'ordre de plusieurs milliers de volts, il se produit des pertes électriques capacitives qui engendrent de légères instabilités de plasma entre les deux électrodes actives.
du fait de la présence de deux électrodes actives, l'espace occupe par le plasma et les électrodes est relativement important : cette caractéristique empêche toute intervention localisée dans un espace de taille correspondant à l'intérieur d'un canal dentaire,
du fait que la pièce à main de ce dispositif connu alimenté par une tension moyenne contient un transformateur élévateur de tension pour produire entre les électrodes actives une tension élevée d'amorçage de 1 'ordre de plusieurs milliers de volts, il se produit des pertes électriques capacitives qui engendrent de légères instabilités de plasma entre les deux électrodes actives.
Ces instabilités admissibles pour la chirurgie ou la coagulation de tissus mous ne sont pas admissibles pour des applications odontologiques localisées.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, de manière à traiter thermiquement et localement des tissus durs, en particulier des dents dépulpées ou à dépulper, dans des conditions économiques et de sécurité améliorées.
L'invention a pour objet un dispositif de traitement thermique localise, du type à alimentation en gaz et à alimentation électrique à basse impédance à une tension alternative inférieure à 500 V et à sortie à haute impédance à une haute tension supérieure à 1000 V, caractérisé en ce que le dispositif comporte un transformateur élévateur de tension à l'intérieur d'une pièce à main pour alimenter une électrode active unique, et en ce que ladite électrode active est intérieure à un canal tubulaire d'amenée de gaz, de manière à engendrer une boule microscopique de plasma pour traiter thermiquement un espace localisé. On entend par "boule microscopique" une boule de plasma inscriptible dans une sphère de diamètre inférieure à un millimètre.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
L'électrode active unique est constituée en un métal réfractaire flexible et le canal tubulaire est constitue en un matériau isolant souple résistant à une température supérieure à 150 C.
L'électrode active unique est constituée en un métal réfractaire flexible et le canal tubulaire est constitue en un matériau isolant souple résistant à une température supérieure à 150 C.
Le canal tubulaire d'amenée de gaz est au moins partiellement rigide et présente une forme de crochet.
Ladite électrode active unique est incluse dans une tête de traitement détachable d'une pièce à main constituant le corps principal du dispositif.
La tête de traitement comporte en outre une électrode non active et ne dépassant pas de la tête de traitement.
L'électrode non active est incluse dans un embout en matériau isolant de la tête de traitement.
Ledit transformateur élévateur de tension comporte un noyau en ferrite ou matériau magnétique analogue à forte résistivité, le circuit primaire du transformateur entoure ledit noyau selon une conformation compacte, et le circuit secondaire du transformateur entoure ledit noyau selon une configuration déployée de spires jointives et non chevauchantes, située à une distance supérieure à une distance prédéterminée dudit circuit primaire et de l'enveloppe extérieure de la pièce à main.
L'invention a également pour objet un procédé d'utilisation d'un dispositif selon l'invention, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes
- placer l'électrode active à proximité immédiate d'un tissu mou environné de tissu dur,
- mettre en marche l'ai imentation en gaz et l'alimentation électrique,
- descendre 7'électrode active jusqu a une profondeur choisie, de manière à évaporer les tissus mous tout au long de la descente de l'électrode active.
- placer l'électrode active à proximité immédiate d'un tissu mou environné de tissu dur,
- mettre en marche l'ai imentation en gaz et l'alimentation électrique,
- descendre 7'électrode active jusqu a une profondeur choisie, de manière à évaporer les tissus mous tout au long de la descente de l'électrode active.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ladite profondeur choisie est inférieure ou égale à une profondeur prédéterminée, de préférence inférieure à 30 mm.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 represente schématiquement un dispositif de l'art antérieur.
La figure 1 represente schématiquement un dispositif de l'art antérieur.
La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention.
La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe partielle agrandie d'un dispositif selon l'invention
Les figures 4 à 6 représentent schématiquement plusieurs modes de réalisation de transformateur pour dispositif selon l'invention.
Les figures 4 à 6 représentent schématiquement plusieurs modes de réalisation de transformateur pour dispositif selon l'invention.
En référence à la figure 1, un ensemble connu comporte une alimentation contenue dans un boîtier 1 un connecteur bipolaire 2 pour alimenter par un cordon blindé 3 bipolaire, un dispositif 4 sous une tension alternative comprise entre 100 et 400 V à une fréquence de l'ordre du
MHz.
MHz.
Le dispositif 4 conformé pour être tenu à la main contient un transformateur élévateur de tension pour alimenter conformément à l'enseignement du brevet américain
US 4.839.492 (BOUCHIER et LHUISSET) deux électrodes actives 6 et 7 générant un plasma s en forme de pointe entre les deux électrodes 6 et 7.
US 4.839.492 (BOUCHIER et LHUISSET) deux électrodes actives 6 et 7 générant un plasma s en forme de pointe entre les deux électrodes 6 et 7.
En référence à la figure 2, un dispositif 10 selon l'invention est alimenté par deux conducteurs il et 12 reliés à un bottier d'alimentation non représenté similaire à celui de la figure 1.
Les conducteurs Il et 12 sont reliés à un transformateur 13 élévateur de tension de manière à produire une haute tension alternative comprise entre 1000 et 6000 V à une fréquence comprise entre plusieurs centaines de kHz et plusieurs MHz entre deux conducteurs de sortie 14 et 15, selon une configuration dite "bipolaire flottant" en raison du fait qu'aucun des conducteurs 14 et 15 n'est relié directement à la terre.
Les conducteurs 14 et 15 présentent une faible section et son fixés à une structure, rigide selon une configuration minimisant les capacités entre les conducteurs et l'opérateur.
Les conducteurs 14 et 15 sont avantageusement gainés par des tubes isolants. D'autres tubes 16 et 17 sont prévus pour l'amenée d'un gaz G refroidissant et générateur de plasma.
Les conducteurs 14 et 15 sont contenus dans cet exemple directement dans les tubes 16, 17 d'amenée de gaz G refroidissant et générateur de plasma. Les tubes 16, 17 sont réalisés en matériau isolant relativement rigide, réfractaire ou non tel que de l'alumine, de la silice, du polytétrafluoroéthylène (PTFE), une matière plastique du genre silicone ou analogue.
L'ensemble est, après montage des composants électriques précités, moulé dans une extrémité en silicone 18 et recouvert deux demi-coquilles 19, 20 en matière plastique isolante auto-extinguible du type silicone ou équivalent à faible constante diélectrique, avant d'être enfilé dans une pièce à main 21 extérieure en matière plastique isolante, autoextinguible et présentant une bonne rigidité mécanique, telle que par exemple du polyéthylène téréphtalate ou du polybutylène téréphtalate.
La pièce à main 21 se visse ou s'embout hermétiquement avec un bouchon ou embout isolant 22 contenant un manchon isolant 23 en caoutchouc ou matériau solidaire du cordon d'alimentation non représenté.
De préférence, les conducteurs 11 et 12 d'alimentation du bobinage primaire du transformateur 13 présentent un faible diamètre, inférieur à 0,3 mm ; les conducteurs 14 et 15 de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur 13 présentent un diamètre inférieur ou égal à 0,15 mm ; et le transformateur 13 est du type à circuit magnétique en ferrite sensiblement en forme de tore, de manière à séparer les enroulements correspondants par une distance géométrique supérieure à un centimètre et de manière à éviter les couplages capacitifs notables entre les deux enroulements et les instabilités de plasma en résultant.
L'invention permet, grâce à cette disposition, de réduire notablement les pertes capacitives du dispositif selon l'invention, qui sont environ dix fois inférieures aux pertes capacitives des dispositifs de l'art antérieur.
Grâce à cette réduction notable des pertes capacitives, le dispositif selon l'invention assure le fonctionnement dans des conditions de stabilité améliorées de la tête à deux électrodes actives de l'art antérieur, mais permet également l'utilisation d'une tête monoélectrode de dimensions réduites selon l'invention.
Le dispositif selon l'invention peut avantageusement contenir un moyen d'éclairage non représenté de la zone de traitement ou d'opération chirurgicale, comportant par exemple au moins une fibre optique pour conduire la lumière et un embout d'extrémité approprié pour diriger la lumière vers la zone à éclairer.
En référence à la figure 3, une tête de traitement 30 est enfichable sur le dispositif de la figure 2 au moyen de deux conducteurs maies 31, 32 en acier inoxydable ou analogue destinés à être enfichés avec des logements femelles correspondants pour assurer la continuité électrique et l'alimentation en haute tension alternative de deux électrodes 33, 34.
L'électrode 33 n'est pas active et en dépasse pas de l'embout en matériau isolant 35 du genre céramique ou analogue, tandis que l'électrode 34 constituée par un fil fin de métal réfractaire tel que du tungstène est emmanché en continuité électrique avec l'extrémité 32a du conducteur 32 dans un manchon tubulaire 36 en matériau isolant. Le manchon tubulaire 36 est rendu relativement rigide du fait qu'il entoure un tube en acier inoxydable en forme de crochet.
Le manchon tubulaire 36 présentant une forme de crochet est relié à un tube souple 37 isolant réalisé en matériau fin et non combustible du genre polyimide ou polytétrafluoroéthylène, dans lequel on introduit par des moyens connus un gaz sous pression, de préférence un gaz neutre tel que l'azote, l'argon ou le gaz carbonique, ou tout simplement de l'air.
La jonction du tube souple 37 avec le manchon tubulaire 36 relativement rigide est effectué au moyen d'une bague de fixation 38 en alumine ou par insertion directe du tube souple 37 dans le manchon tubulaire 36,
La tête 30 du dispositif reliée à la pièce à main et alimentée en gaz et en haute tension par celle-ci, est représentée en position de traitement sur une dent 39.
La tête 30 du dispositif reliée à la pièce à main et alimentée en gaz et en haute tension par celle-ci, est représentée en position de traitement sur une dent 39.
Le tube souple 37 est engagé progressivement dans le canal de la dent 40 jusqu'à 1 'extrémité inférieure ou jusqu'au voisinage de l'apex de la dent.
Tout au long de la descente de l'électrode active 34 à l'intérieur de la dent, la microboule de plasma formée en tête de l'électrode active évapore instantanément les parties molles intérieures à la dent 39 sans endommager les tissus durs, ni échauffer la zone à traiter en raison de la f-aiblesse de courants de conduction à travers la dent 3 traiter ou une autre zone du corps du patient.
Ainsi, grâce à l'invention, des opérations chirurgicales ou de traitement localisé exigeant une grande précision géométrique sont effectuées selon une profondeur de pénétration contrlable, contrairement aux techniques de l'art antérieur dans lesquelles l'utilisation d'un laser ne rendait possible que le contrôle d'énergie consommée, mais non la profondeur d'intervention.
En référence aux figures 4 à 6, trois modes de réalisation électrique différents de l'invention comportent chacun une alimentation électrique basse impédance d'un transformateur élévateur de tension pour alimenter en haute tension une électrode active de traitement thermique, d'intervention chirurgicale ou d'opération analogue.
Sur la figure 4, le circuit primaire 100 d'un transformateur élévateur de tension apte à être monté dans un dispositif de la figure 2 est constitué par enroulement continu dans une configuration d'une vingtaine de spires 101 conductrices jointives autour d'un assemblage de trois tores 102, 103, 104 magnétiques empilés l'un sur l'autre.
Le circuit secondaire 105 du transformateur est constitué par enroulement d'une à plusieurs centaines de spires jointives 106 mais non chevauchantes autour de l'assemblage de tores 102 à 104 précités.
L'enroulement secondaire est réalisé, de manière à séparer les conducteurs d'arrivée et les spires d'enroulement primaire des conducteurs de sortie et des spires d'enroulement secondaire d'une distance supérieure à une distance predéterminee, de préférence supérieure à un centimètre.
Dans un mode de réalisation avantageux, le matériau constituant les tores est une ferrite de résistivité élevée, par exemple du type 4C6 commercialisé par la
Société de droit français "RADIO TECHNIQUE COMPELEC", tandis que le diamètre du conducteur primaire est de l'ordre de deux dixièmes de millimètre et le diamètre du conducteur secondaire de l'ordre du dixième de millimètre et que l'enroulement du conducteur secondaire est réalisé de manière à couvrir une surface inférieure à celle d'un demi-tore, située en position diamétralement opposée 3 celle de l'enroulement primaire 100.
Société de droit français "RADIO TECHNIQUE COMPELEC", tandis que le diamètre du conducteur primaire est de l'ordre de deux dixièmes de millimètre et le diamètre du conducteur secondaire de l'ordre du dixième de millimètre et que l'enroulement du conducteur secondaire est réalisé de manière à couvrir une surface inférieure à celle d'un demi-tore, située en position diamétralement opposée 3 celle de l'enroulement primaire 100.
Après réalisation des deux enroulements primaire et secondaire, l'ensemble du transformateur est revêtu d'un isolant du genre polyuréthanne ou analogue avec interposition éventuelle de protections en Mylar (marque déposée) ou en polyimide tel que du Kapton (marque déposée) : cette isolation est connue des spécialistes et en sera pas décrite de manière plus détaillée.
Sur la figure 5, le circuit primaire 110 de forme rectangulaire constitué par bobinage ramassé de spires conductrices jointives 111 est supporté par un support isolant, de manière à présenter une branche coaxiale à l'axe du tore en ferrite 112, deux branches latérales et une branche extérieure espacées du tore 112 d'une distance de l'ordre du centimètre.
Dans cette configuration, le circuit secondaire 113 est avantageusement bobiné sur une surface inférieure à celle correspondant à trois quarts de tore, située en position diamétralement opposée à celle du plan intérieur à l'enroulement primaire 110.
Cette disposition présente l'avantage selon lequel le circuit secondaire comporte un plus grand nombre de spires 114 secondaires jointives et non chevauchantes, ce qui permet d'obtenir un rapport de transformation plus élevé que dans le cas de la figure 4.
Sur la figure 6, un transformateur de forme allongée comporte un circuit primaire 120 constitue par bobinage de deux parties ramassées 121, 122 comportant chacune une dizaine de spires conductrices primaires aux extrémités d'un cylindre A de matériau isolant, de manière à séparer les deux parties 121, 122 d'une distance prédéterminée supérieure au diamètre du cylindre A de matériau isolant.
Les bornes de branchements 123, 124 des conducteurs d'alimentation sont situées d'un même côté du circuit primaire, un passage isolant 125 étant prévu pour la protection du conducteur rectiligne reliant la borne 124 au bobinage d'extrémité 122.
A l'intérieur du circuit primaire 120, un circuit secondaire 130 représenté avant introduction complète est constitué également par bobinage, sur un cylindre isolant
B, de spires conductrices en deux épaisseurs séparées par une feuille 131 épaisse de matériau isolant du genre polyamide ou analogue, de manière à ce que les bornes de sortie 132, 133 du circuit secondaire soient situées à l'opposé des bornes 123, 124 du circuit primaire.
B, de spires conductrices en deux épaisseurs séparées par une feuille 131 épaisse de matériau isolant du genre polyamide ou analogue, de manière à ce que les bornes de sortie 132, 133 du circuit secondaire soient situées à l'opposé des bornes 123, 124 du circuit primaire.
Le circuit secondaire 130, recouvert d'un matériau thermoretractable 134 avant d'être mis en place à l'intérieur du circuit primaire 120 dans lequel il est maintenu espace par des brides d'extrémité 135, 136, contient un barreau cylindrique 137 de ferrite allongé et placé coaxialement à l'axe 138 commun au cylindre A du circuit primaire 120, au cylindre B du circuit primaire 130.
Selon l'invention, les dispositions des transformateurs des figures 4 à 6 ne produisent aucun effet capacitif notable à des hautes fréquences de l'ordre de MHz entre le dispositif de l'invention et la main de l'opérateur ou du chirurgien ni de perturbations susceptibles d'en résulter. Pour renforcer cet effet, le circuit secondaire d'un transformateur selon l'invention est avantageusement éloigné de l'enveloppe extérieure de la pièce à main d'une distance prédéterminée supérieure à trois millimètres.
Il en résulte que la boule microscopique de plasma obtenue par l'invention au moyen d'une électrode active unique lors d'un fonctionnement en mode bipolaire présente une stabilité et des dimensions géométriques aptes permettre son utilisation pour des opérations chirurgicales, médicales ou autres opérations exigeant une haute précision.
Bien que décrite en référence à des modes de réalisation particuliers, l'invention n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute réalisation de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et dans l'esprit de l'invention, dans lesquelles un dispositif à entrée basse impédance et sortie haute impédance présente une électrode active unique en régi me bipolaire pour générer une boule microscopique de plasma à une haute tension supérieure à 1000 V et à une fréquence voisine du
MHz.
MHz.
Claims (7)
1) Dispositif de traitement thermique localisé, du type à alimentation en gaz et alimentation électrique à basse impédance à une tension alternative Inférieure à 500
V et à sortie à haute impédance à une haute tension supérieure à 1000 V, caractérisé en ce que le dispositif comporte un transformateur (13, fig 4-5-6) élévateur de tension à l'intérieur d'une pièce à main (21) pour alimenter une électrode (34) active unique, et en ce que ladite électrode active (34) est intérieure à un canal tubulaire (36, 37) d'amenée de gaz, de manière à engendrer une boule microscopique de plasma pour traiter thermiquement un espace localisé.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (34) active unique est constituée en un métal réfractaire flexible et en ce que le canal tubulaire (37) est constitué en un matériau isolant souple résistant à une température supérieure à 1500 C.
3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le canal tubulaire (36) d'amenée de gaz est au moins partiellement rigide et présente une forme de crochet.
4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite électrode active (34) unique est incluse dans une tête de traitement (30) détachable d'une pièce à main (21) constituant le corps principal du dispositif.
5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de traitement (30) comporte en outre une électrode (33) non active et ne dépassant pas de la tête de traitement (30).
6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électrode non active (33) est incluse dans un embout (35) en matériau isolant de la tête de traitement (30).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit transformateur (13, fig 4-5-6) élévateur de tension comporte un noyau en ferrite (102, 103, 104, 112, 137) ou materiau magnetique analogue à forte resistivité, en ce que le circuit primaire (100, 110, 120) du transformateur entoure ledit noyau (102, 104, 112, 137) selon une conformation compacte, et en ce que le circuit secondaire (105, 113, 130) du transformateur entoure ledit noyau (102, 104, 112, 1373 selon une configuration déployée de spires jointives (106, 114) et non chevauchantes, située à une distance supérieure à une distance prédéterminée dudit circuit primaire (100, 110, 120) et de l'enveloppe extérieure de la pièce à main (21).
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|---|---|---|---|
| FR9215369A FR2699785B1 (fr) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Dispositif de traitement thermique localisé et procédé de traitement correspondant. |
| PCT/FR1994/000244 WO1995024111A1 (fr) | 1992-12-21 | 1994-03-04 | Dispositif de traitement thermique localise et procede de traitement correspondant |
| AU62101/94A AU6210194A (en) | 1992-12-21 | 1994-03-04 | Local heat treatment device and corresponding treatment method |
Applications Claiming Priority (2)
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| FR2699785A1 true FR2699785A1 (fr) | 1994-06-24 |
| FR2699785B1 FR2699785B1 (fr) | 1995-04-28 |
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|---|---|---|---|
| FR9215369A Expired - Fee Related FR2699785B1 (fr) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Dispositif de traitement thermique localisé et procédé de traitement correspondant. |
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|---|---|
| AU (1) | AU6210194A (fr) |
| FR (1) | FR2699785B1 (fr) |
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