Les fabricants de systèmes d'ablation par cathéter se lancent dans la course au micro

Plus petit. Plus léger. Innovant.

 

Lorsque l'on s'adresse aux concepteurs de dispositifs médicaux au sujet des exigences de leurs produits, certains termes reviennent fréquemment pour illustrer leur travail. Parmi eux, l'idée de "miniaturisation" est devenue une véritable obsession dans le développement des cathéters de prochaine génération.

 

La capacité à micro-mouler les plastiques et à intégrer des composants électroniques de très petite taille est essentielle pour réduire les dimensions des dispositifs. Cependant, ce sont véritablement les systèmes de dosage des fluides qui ouvrent la voie à l'innovation dans le domaine des cathéters d'ablation de demain.

 

 

Les facteurs de l'industrie

Les fabricants de dispositifs médicaux ont de solides raisons de privilégier la miniaturisation de leurs produits. En effet, des dispositifs plus compacts nécessitent moins d’espace pour le stockage et le transport.

 

Plus crucial encore, la microtechnologie promet de diminuer les coûts en facilitant des procédures moins intrusives et invasives. Cela se traduit par des temps de récupération réduits, ce qui minimiste également la durée des séjours à l'hôpital.

 

Les procédures chirurgicales moins invasives présentent de nombreux avantages, notamment :

 

• Une réduction des traumatismes opératoires
• Moins de risques postopératoires
• Moins de visites cliniques pour les patients

 

Par ailleurs, cette tendance à la miniaturisation dans l'industrie des dispositifs médicaux représente une opportunité économique significative. En 2019, le marché mondial a atteint une valeur de 20,5 milliards de dollars, et les experts prévoient qu'il dépassera 44 milliards de dollars d'ici 2030.

 

Alors que l'industrie évolue vers des dispositifs de plus petite taille, les fabricants de cathéters d'ablation se distinguent en intégrant des technologies de micro-dosage innovantes.

 

 

Qu'est-ce qu'un dispositif d'ablation par cathéter ?

L'ablation par cathéter est une procédure peu invasive visant à traiter les arythmies cardiaques, c'est-à-dire les battements cardiaques rapides. Cette technique implique l'insertion d'un cathéter, un tube fin, dans un vaisseau sanguin jusqu'au cœur du patient. L'ablation consiste à détruire avec précision des tissus anormaux pour restaurer le rythme cardiaque normal.

 

Également désignée sous le nom d'ablation cardiaque ou d'ablation par radiofréquence, cette intervention cible de petites zones de tissu responsables des irrégularités du rythme cardiaque.

 

 

 

 

Pour concevoir des cathéters d'ablation de haute précision et de qualité supérieure, les fabricants de dispositifs médicaux s'appuient sur des technologies de jetting avancées ainsi que sur des techniques de dosage de microfluides.

 

 

 

 

Les caractéristiques des fluides pour le microdosage

La variété de fluides et de viscosités de fluides qui peuvent être microdosés s'étend sur une gamme considérable, englobant :

 

• les adhésifs
• les époxydes
• Ester
• Flux
• Graisses
• Laques
• Huiles
• Silicones
• Pâte à souder
• Acides faibles
• Alcalis faibles

 

Il existe une multitude de formulations de fluides provenant de divers fournisseurs, chacune étant spécifiquement conçue pour différentes techniques d'application.

 

Tout d'abord, le fluide à déposer doit s'écouler aisément à travers les têtes de dépose. La viscosité, qui mesure la résistance d'un fluide à l'écoulement, constitue l'une des principales propriétés rhéologiques pour évaluer la capacité d'un fluide à être déposé efficacement.

 

Une fois que le fluide atteindra le substrat, il est crucial qu'il puisse se restructurer et se stabiliser pour éviter toute diffusion indésirable qui pourrait contaminer les autres composants.

 

La capacité d'un fluide à retrouver sa viscosité initiale, après avoir été appliqué, est déterminée par sa thixotropie, c'est-à-dire sa tendance à devenir moins visqueux sous contrainte.

 

Comprendre la thixotropie des fluides destinés au microdosage est donc essentiel pour garantir le succès de cette technique.

 

D'autres paramètres rhéologiques à considérer incluent :

 

• La densité et le poids
• La présence éventuelle de charges abrasives
• Le niveau de sécurité du fluide, notamment s'il est inflammable

 

De plus, le processus de dosage peut également altérer les propriétés du fluide. Par exemple, le réchauffement de l'air dans le système de dosage peut influencer la viscosité, tout comme la pression et la vitesse d’écoulement du fluide.

 

Le stockage du fluide joue également un rôle majeur dans sa rhéologie : est-il conservé à basse température ? Comment est-il réchauffé ? Les propriétés d'un fluide peuvent varier en fonction des températures et de son temps de vieillissement.

 

Enfin, choisir les fluides appropriés et définir les paramètres de dosage optimaux pour chaque application sont des éléments cruciaux pour la mise en œuvre réussie d'un processus de microdosage.

 

 

Tendances en matière de micro-dosage pour les technologies des cathéters

La conception moderne des cathéters révolutionne l'utilisation des matériaux et les capacités de fabrication. Alors que le diamètre des cathéters était autrefois de 2 mm, il atteint désormais 1 mm voire moins.

 

Ces dispositifs innovants sont capables d'introduire des stimulateurs cardiaques dans le corps et offrent également des propriétés variées telles que l'endoprothèse, la valve, la suture et la stimulation. Leur petite taille permet une implantation à proximité des zones où leur action est la plus efficace.

 

Pour assurer le fonctionnement optimal de ces cathéters microtechniques, les fabricants mettent l'accent sur trois aspects majeurs : la capacité, l'évolutivité et la durabilité. Ils tirent parti des technologies de prototypage rapide et de micro-moulage pour atteindre ces objectifs.

 

La finesse des parois d'un microcathéter est essentielle, tout comme la conception des sous-ensembles, qui doit garantir que tous les composants s'imbriquent parfaitement.

 

Les micropointes déposées mesurent entre 300 et 400 microns de diamètre, ce qui correspond à peu près à l'épaisseur de cinq à six cheveux humains. Pour atteindre cette précision microscopique dans le processus de dépôt, il est impératif de recourir à des technologies de dosage de fluides sophistiquées.

 

 

Solutions de dosage des fluides

La fabrication des cathéters d'ablation repose sur des technologies de fabrication d'une précision exceptionnelle. Les solutions de jetting de fluides, en particulier la gamme d'équipements PICO®, offrent une valeur ajoutée significative dans le processus de création de cathéters de haute précision. Ces technologies permettent un dosage précis et contrôlé des fluides, garantissant ainsi la qualité et la fiabilité des dispositifs médicaux.

 

 

Systèmes de jetting PICO pour la production de cathéters d'ablation

Les systèmes de jetting PICO Pµlse® XP accompagnés du contrôleur PICO® Toµch™ XP représentent des solutions idéales pour la fabrication de cathéters d'ablation. Grâce à leur précision et à leur répétabilité exceptionnelles, ces dispositifs intègrent une calibration autorégulatrice unique, optimisant ainsi les performances de jetting d'une valve à l'autre.

 

En particulier, leur capacité de micro-dépôt, pouvant atteindre aussi peu que 0,5 nL avec une application précise à des fréquences allant jusqu'à 1000 Hz, permet aux entreprises de disposer du contrôle minutieux nécessaire à la fabrication de dispositifs médicaux de pointe. Ces caractéristiques, couplées à la possibilité d'ajuster la course au niveau du micron (µm), en font des outils parfaitement adaptés aux applications sophistiquées sans contact, telles que la production de cathéters cardiaques avancés.

 

 

 

 

Solutions de valves à contact pour la production de cathéters

Les valves à aiguille jouent un rôle essentiel dans le dépôt de lignes de fluides délicates et de micropoints sur divers substrats. La fabrication de cathéters d'ablation exige souvent des micropoints d’un diamètre de 150 µm (0,15 mm). Les valves xQR41 MicroDot™ sont spécialement conçues pour réaliser des dépôts dans des espaces restreints et à des angles complexes.

 

Contrairement aux systèmes de jetting PICO, qui fonctionnent sans contact, ces valves à contact doivent interagir avec la surface de dépôt pour appliquer les fluides. Bien qu'elles soient généralement plus lentes que leurs homologues sans contact, elles n'en demeurent pas moins fiables et précises.

 

Pour des applications nécessitant des dépôts allant jusqu’à des fractions de microlitre, les valves 741MD MicroDot se caractérisent par un contrôle et un fonctionnement pneumatiques. Les fabricants de cathéters optent souvent pour cette solution, car elle permet de déposer des micropoints homogènes d’un diamètre de 0,18 mm, tout en étant insensible aux bulles d’air piégées dans les fluides et en garantissant une fermeture sans goutte.

 

 

 

 

Pour les besoins spécifiques de micro-pulvérisation, les valves 787MS MicroSpray sont un choix privilégié parmi les fabricants de cathéters d'ablation. Ces valves de pulvérisation standard, de petit calibre, permettent d’appliquer un modèle de pulvérisation précis et uniforme, jusqu’à 30 % plus petit que les valves standards. Elles produisent des jets d’un diamètre variant de 3,3 mm (0,13") à 19 mm (0,75").

 

De même, les valves de pulvérisation 781Mini délivrent le niveau de précision requis pour la fabrication de cathéters d'ablation. Elles permettent un contrôle rigoureux de la pulvérisation, même dans des motifs aussi étroits que 1 mm (0,04") de largeur, offrant ainsi des modèles de pulvérisation uniformes, une meilleure précision et une définition des bords optimale.

 

 

 

 

Solutions manuelles de dosage de fluides pour la production de cathéters

L'automatisation des mouvements précis requis pour la fabrication de cathéters d'ablation avancés se révèle souvent difficile, nécessitant l'intervention de professionnels hautement qualifiés pour réaliser ces opérations délicates sur de petites pièces.

 

Pour l'application manuelle des fluides de dépôt, l'UltimusPlus™ s'impose comme une solution très appréciée. Les doseurs UltimusPlus I-II proposent une configuration et un fonctionnement simplifiés, tout en offrant un contrôle avancé des paramètres de dépôt sur un écran tactile intuitif.

 

 

 

 

Pour répondre aux exigences relatives aux lignes et aux points fins, les fabricants se tournent vers les pointes chanfreinées Optimum 33 ga. Celles-ci sont idéales pour réaliser des dépôts entre des surfaces délicates ou pour exécuter des dépôts micro-précis et répétables.

 

Grâce à leur conception de taille 33 ga, ces pointes permettent de déposer de manière constante des lignes de fluides d'une largeur de 0,10 mm (0,004"). Lorsqu'elles sont associées aux seringues Optimum, ces pointes garantissent la pureté, la protection contre la contamination et l'absence de charge statique, des critères essentiels pour la fabrication de dispositifs médicaux de haute qualité.

 

 

Défis de la production de microdosage

Alors que les ingénieurs parviennent à concevoir de nouveaux cathéters d'ablation, d'autres secteurs de l'industrie des sciences de la vie cherchent à reproduire ces réussites. Il est de plus en plus fréquent de voir l'émergence de dispositifs implantables plus petits, destinés à la gestion des rythmes cardiaques, de la douleur et de la pression artérielle.

 

Ces applications partagent avec la fabrication de cathéters d'ablation le défi constant de réaliser des dépôts de fluides de plus en plus minuscules. Pour ces innovations, les exigences se dirigent vers des dépôts d'un volume nanolitré, voire inférieurs. C'est un changement significatif dans le processus de fabrication, qui évolue des microlitres aux nanolitres, avec des tailles de dépôt spécifiques atteignant 4 nanolitres.

 

 

 

 

Le jetting ouvre de nouvelles perspectives en matière de fabrication, bien que la dépose par contact demeure une méthode fiable et largement utilisée. Cette approche exploite les propriétés de la tension superficielle pour réaliser des dépôts répétables et précis.

 

Dans sa configuration la plus simple, la dépose par contact libère un point de fluide qui se transforme en une minuscule gouttelette à l'extrémité de la pointe. La tension superficielle maintient cette gouttelette dans une forme uniforme, et elle est déposée sur le substrat par simple contact.

 

Malgré son efficacité et sa popularité, cette méthode présente certaines limitations. La tension superficielle de chaque fluide influence directement la taille des gouttelettes, tandis que les caractéristiques du substrat peuvent également affecter cette taille. De plus, la dépose par contact nécessite une précision extrême lors du positionnement sur l'axe Z, en plus des axes X et Y.

 

Pour des conceptions nécessitant des lignes et des points fins, le jetting se présente comme une solution de fabrication idéale. En éliminant les problèmes liés à la tension superficielle des fluides d'assemblage, le jetting tire parti de la force d'application, ce qui permet d'éviter les contraintes de tension superficielle.

 

 

L'avenir de la microdépose

Nous sommes désormais à l'aube de l'ère du microdosage. Toutefois, il reste à déterminer quels acteurs, comment et quels segments de l'industrie des sciences de la vie choisiront de tirer parti de cette technologie innovante pour le dosage des fluides.

 

En ce qui concerne la fabrication de dispositifs médicaux, comme les cathéters, la situation apparaît plus claire. Face à une demande mondiale en constante augmentation, il est impératif de développer des solutions de fabrication plus efficaces. Les systèmes automatisés doivent intégrer des capacités de microdosage de fluides pour répondre à cette exigence.

 

Les micro-applications exigent des processus plus reproductibles et des temps de cycle réduits.

 

Pour la fabrication des cathéters d'ablation, le succès des futures technologies micro nécessite non seulement de coller les électrodes, mais aussi de positionner stratégiquement les pâtes à souder. L'application de pâte époxy pour protéger les composants électroniques et leur manipulation représente un défi significatif qui doit être relevé. Les fabricants de cathéters ont donc un besoin pressant de solutions fiables permettant de déposer de manière précise et répétable des microquantités de liquide sur des surfaces.

 

 

Conclusion

La course vers le microdosage est en marche et s'accélère rapidement. Des entreprises telles que Nordson EFD ont développé des technologies innovantes pour soutenir des secteurs tels que celui des cathéters d'ablation, en réduisant la taille des dépôts de fluides. Il est essentiel de poursuivre cet effort en visant des dépôts encore plus réduits.

 

Un effort considérable est en cours pour concevoir des cathéters plus petits et plus spécialisés. Les avancées dans la technologie du jetting offriront la possibilité de fabriquer des cathéters peu invasifs d'une précision accrue. Dans un avenir proche, les technologies de dosage précises, capable de créer de fines lignes et de petits points à l'échelle du micron, seront essentielles. Ces innovations joueront un rôle déterminant dans l'orientation et les résultats des développements à venir dans ce domaine.

 

[i] Are You Ready for the Miniaturization Revolution in Electronics? (mclpcb.com)

 

 

Resources

 

Système de jetting PICO XP

 

Valves MicroDot xQR41

 

Valves MicroDot 741MD

 

Valves MicroSpray 787MS

 

Valves de pulvérisation 781Mini

 

Doseurs UltimusPlus

 

Aiguilles chanfreinées Optimum

 

Aiguille de dépose MicroDot

 

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