Si vous recherchez des circuits imprimés de qualité, vous avez probablement déjà entendu parler des circuits imprimés médicaux. Mais qu'est-ce qu'un circuit imprimé médical ? Quelles sont ses applications ? Et qu'est-ce qui le distingue des autres types de circuits imprimés ? Dans cet article, nous répondrons à toutes ces questions et bien plus encore ! Nous aborderons les différents types de circuits imprimés médicaux, leurs applications et les avantages qu'ils offrent pour vos projets.
Qu'est-ce qu'un circuit imprimé médical ?
Avant de répondre à cette question, définissons les circuits imprimés (PCB) en général. Un PCB est un type de circuit électronique constitué d'un matériau isolant pris en sandwich entre deux feuilles de conducteurs. Il peut s'agir de cartes flexibles ou rigides, et on les retrouve dans de nombreux équipements électroniques, notamment les ordinateurs, les télécommandes et les calculatrices.
Nous nous concentrerons ici sur les circuits imprimés médicaux (ou PCB médicaux). Il s'agit de tous les types de PCB utilisés dans le secteur médical, notamment pour les moniteurs cardiaques, les stimulateurs cardiaques implantables, les défibrillateurs, les dispositifs d'assistance ventriculaire, les neurostimulateurs, les implants cochléaires, les pompes à perfusion et les pompes à insuline. Ces dispositifs utilisent des circuits de tailles variables pour fonctionner ; ces circuits sont généralement très petits, la plupart ayant la taille d'un ongle ou moins.
Types de PCB médicaux
Il existe de nombreux types différents de circuits imprimés médicaux. Ceux-ci peuvent être globalement classés en deux grandes catégories : les circuits imprimés haute tension et les circuits imprimés basse tension.
1. Circuit imprimé médical haute tension :
Les cartes de circuits imprimés haute tension, utilisées pour surveiller les impulsions électriques ou les chocs d'un défibrillateur, ou encore l'activité cardiaque, fonctionnent sous une tension élevée de 400 à 450 V et un faible courant de l'ordre de 100 à 300 mA. Ces cartes sont plus volumineuses que les autres.
2. Circuit imprimé médical basse tension :
Les cartes électroniques basse tension sont alimentées par une petite source d'énergie, comme des batteries. Elles offrent une autonomie de charge intermittente jusqu'à 10 ans sous des tensions de 3 V, 5 V, 9-12 V et 24 V. Leur taille est inférieure à celle des cartes haute tension. Il existe deux types de circuits basse tension selon leur mécanisme.
Comment les circuits imprimés médicaux sont-ils utilisés ?
Pour comprendre le fonctionnement des circuits imprimés au sein d'un appareil électronique donné, il est nécessaire de posséder quelques connaissances de base sur le fonctionnement de cet appareil. Prenons l'exemple de nombreux dispositifs médicaux qui utilisent un moniteur cardiaque ; parmi eux, le défibrillateur.
Comment fonctionne un défibrillateur ?
Un défibrillateur peut être conçu pour délivrer un choc électrique par l'intermédiaire d'électrodes fixées à la peau afin de rétablir un rythme cardiaque sinusal normal après une perte soudaine de cette fonction vitale due à une fibrillation.
1) Premièrement
Deux patchs munis de fils recouverts de gel. Ils s'insèrent dans les veines de part et d'autre du cœur, au niveau de la partie supérieure du thorax. Ces électrodes enregistrent l'activité électrique de votre cœur. Votre médecin peut ainsi déterminer votre rythme cardiaque et décider si un choc électrique est nécessaire. Des fils conducteurs relient les électrodes pour permettre au courant électrique de circuler dans votre corps.
2) Deuxième
Un écran de surveillance de l'activité cardiaque affichera ces informations au médecin. Il pourra également les enregistrer sur ordinateur pour une analyse ultérieure, si nécessaire.
3) Trois
Les médecins peuvent pratiquer une cardioversion synchronisée ou une défibrillation. Ces interventions utilisent l'électricité du défibrillateur. Dans les deux cas, deux électrodes sont placées sur la peau. Cependant, selon le traitement choisi, un dispositif externe peut également être utilisé.
Applications des circuits imprimés dans l'industrie médicale :
1. Stimulateurs cardiaques :
L'utilisation la plus courante concerne les personnes atteintes de fibrillation auriculaire, une affection caractérisée par des contractions trop rapides des oreillettes (cavités supérieures du cœur) empêchant le sang de remplir les ventricules (cavités inférieures). Ce rythme cardiaque irrégulier peut entraîner une mauvaise circulation sanguine et augmenter le risque d'accident vasculaire cérébral. Un stimulateur cardiaque régule ce rythme accéléré grâce à des impulsions électriques.
Un circuit imprimé est utilisé dans un stimulateur cardiaque pour surveiller l'activité cardiaque et permettre aux médecins de décider, le cas échéant, du moment opportun pour administrer un choc électrique afin de rétablir un rythme cardiaque normal. Ce type de circuit imprimé médical est plus petit que les circuits imprimés haute tension, tout en ayant une fonction similaire.
2. Défibrillateurs :
Un défibrillateur détecte les arythmies et est utilisé pour rétablir un rythme cardiaque sinusal normal par un choc électrique. Cette procédure permet de restaurer un rythme cardiaque régulier et d'assurer une circulation sanguine adéquate dans tout le corps. Une carte électronique médicale est utilisée dans le défibrillateur pour surveiller les impulsions électriques de l'activité cardiaque. Cela permet au médecin de déterminer le moment opportun pour administrer un choc électrique afin de rétablir un rythme cardiaque normal. Ce type de carte électronique médicale est plus petit que les cartes électroniques haute tension.
3. Appareils respiratoires :
Un respirateur est utilisé pour aider les patients incapables de respirer par eux-mêmes en raison de lésions ou de pathologies pulmonaires. Un circuit imprimé médical est intégré au respirateur pour surveiller la fréquence respiratoire du patient et permettre au médecin de déterminer s'il est nécessaire d'augmenter le débit d'air ou de corriger une éventuelle insuffisance respiratoire.
4. Moniteurs de soins à domicile :
Un moniteur de soins à domicile est un appareil électronique essentiel utilisé pour surveiller les signes vitaux d'un patient. Cet équipement permet aux patients alités de recevoir des soins médicaux adaptés dans le confort de leur foyer. Il évite également aux proches et aux aidants de se déplacer jusqu'aux cliniques et aux urgences.
Une carte électronique médicale est utilisée dans ce type d'équipement car elle permet de détecter les changements de respiration, de fréquence cardiaque, de pression artérielle, de mouvements corporels, de convulsions ; d'alerter les autres via une sirène intégrée ; et d'enregistrer les données pour un examen ultérieur par un médecin.
5. Fauteuils roulants :
Les fauteuils roulants sont des appareils électroniques de base utilisés par les médecins et les ambulanciers pour aider les personnes à se déplacer ou à se transporter sans avoir à utiliser leurs mains.
Une carte électronique est utilisée dans ce type d'équipement car elle facilite l'assistance au déplacement en détectant la vitesse de marche, en alertant les autres grâce à une sirène intégrée, voire en enregistrant des données pour une analyse ultérieure par un médecin.
6. Pompes à nutrition numérique :
Ce type de circuit imprimé médical est utilisé pour aider les parents à nourrir leurs enfants trop jeunes ou souffrant de problèmes de santé les empêchant de s'alimenter seuls ou d'être nourris par une autre personne. La pompe libère les aliments par un tube directement dans leur estomac, sans intervention humaine. Les bébés ne pouvant avaler de grandes quantités d'aliments en une seule fois, les médecins privilégient souvent les pompes aux sondes d'alimentation. Ce procédé permet de prévenir les risques d'étouffement et les problèmes liés à une mauvaise connexion entre la sonde et le tube digestif. Le circuit imprimé de ce type d'appareil surveille la fréquence respiratoire, le rythme cardiaque, la pression artérielle, les mouvements de l'enfant, les convulsions ; il alerte les autres grâce à une sirène intégrée et enregistre les données pour une analyse ultérieure par le médecin.
7. Équipements de télémétrie médicale / Systèmes de surveillance télémétrique :
Un dispositif de télémétrie est un système de surveillance. Il transmet des informations sur l'état d'un patient, de sa chambre au poste de soins infirmiers, permettant ainsi au personnel soignant de l'évaluer immédiatement. Ce système repose sur un ensemble d'unités connectées. Il comprend un ou plusieurs capteurs qui surveillent l'état du patient. Un émetteur renvoie les résultats de la surveillance au poste de soins infirmiers, ainsi que les affiche sur un écran. De cette manière, les médecins et les infirmiers peuvent être informés immédiatement de toute anomalie de l'état du patient.
8. Appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM) :
Un appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM) est utilisé par les médecins et autres professionnels de santé pour obtenir des images haute résolution de l'intérieur du corps. Ce type d'équipement intègre une carte électronique (PCB) qui facilite le positionnement, la stabilisation et le maintien du patient ; guide ce dernier jusqu'à la position adéquate pour l'examen ; et enregistre les données relatives à ses mouvements et à son positionnement en vue d'analyses ultérieures. Elle alerte également le personnel soignant, grâce à une sirène intégrée, en cas de modification des signes vitaux ou du rythme respiratoire du patient.
9. Équipement de médecine nucléaire :
Les appareils de médecine nucléaire utilisent des médicaments contenant de faibles quantités de substances radioactives pour créer des images. Cela permet l'observation au microscope lors d'examens médicaux tels que les scintigraphies osseuses, les tomodensitométries, les angiographies, les tests de la fonction cardiaque et les scintigraphies d'organes.
Les circuits imprimés médicaux intégrés à ces dispositifs permettent aux professionnels de santé de surveiller les signes vitaux des patients. Ce processus permet de détecter les variations subtiles de ces signes. Ainsi, les infirmières peuvent mieux suivre l'état du patient pendant l'intervention.
10. Aides à la mobilité des patients :
Les médecins et autres professionnels de santé utilisent des dispositifs électroniques primaires comme aides à la mobilité des patients. Ils permettent aux personnes de se déplacer lorsqu'elles sont incapables de marcher seules.
Une carte électronique est utilisée dans ce type d'équipement car elle facilite l'assistance au déplacement en détectant le rythme de marche de la personne et en informant les autres via une sirène intégrée en cas de changement des signes vitaux du patient.
11. Systèmes de positionnement et de stabilisation du patient :
Les systèmes de positionnement et de stabilisation des patients utilisent des dispositifs de contention ou des coussins pour immobiliser les patients pendant les traitements médicaux, notamment les grands brûlés et les personnes souffrant de certaines affections cardiaques. Une carte électronique de contrôle (PCB) est utilisée dans ce type d'équipement car elle facilite l'assistance aux mouvements en fournissant des informations sur la position des dispositifs de contention et en alertant les autres en cas de changement des signes vitaux du patient grâce à une sirène intégrée.
12. Systèmes de soutien aux patients :
Les systèmes de maintien du patient sont des dispositifs médicaux utilisés pour soulever, transporter, transférer ou maintenir un patient en place lorsqu'il est incapable de le faire lui-même. Une carte électronique est utilisée dans ce type d'équipement car elle facilite le positionnement du patient lors des transferts et alerte le personnel soignant grâce à une sirène intégrée en cas de modification des signes vitaux ou du rythme respiratoire. Ainsi, les infirmiers et les médecins peuvent surveiller plusieurs patients simultanément au lieu de les faire venir un par un dans les salles de consultation.
13. Équipements médicaux pharmaceutiques :
Un dispositif médical d'administration de médicaments permet de distribuer, d'identifier ou de doser les médicaments. Il délivre la dose exacte au patient. Il facilite l'identification des patients grâce à la reconnaissance du code-barres imprimé sur l'emballage. Ce dispositif médical aide les infirmières et les autres professionnels de santé en affichant le nom du médicament. Il leur permet ainsi de suivre plus facilement plusieurs patients simultanément.
14. Systèmes de réchauffement des patients :
Les systèmes de réchauffement des patients utilisent des couvertures chauffantes, des coussins chauffants, des matelas à faible perte d'air et d'autres équipements électriques pour réguler la température corporelle. Une carte électronique de qualité médicale peut être utilisée dans ce type d'équipement car elle facilite le positionnement du patient lors des transferts et alerte le personnel en cas de variation de ses signes vitaux grâce à une sirène intégrée. Ainsi, les infirmières et les médecins peuvent surveiller plusieurs patients simultanément, au lieu de les faire venir un par un dans les salles de consultation.
15. La boîte à gants médicaux :
La boîte à gants médicale permet aux professionnels de santé d'éliminer les substances dangereuses des patients lors de soins en espaces confinés. Ce type d'équipement utilise une carte électronique de qualité médicale qui régule la vitesse des ventilateurs en fonction des conditions ambiantes. En cas de changement d'atmosphère, une sirène intégrée alerte le personnel soignant ou les infirmiers et médecins via un appareil personnel. Ainsi, il est beaucoup plus facile pour les infirmiers et les médecins de surveiller plusieurs patients simultanément, au lieu de les faire venir un par un dans les salles de consultation.
Circuits imprimés rigides-flexibles pour l'industrie médicale :
Ces types de circuits imprimés peuvent être installés dans des dispositifs médicaux utilisant des hautes tensions pour surveiller leurs composants électriques. Les circuits imprimés de qualité médicale sont souvent composés d'une combinaison de circuits rigides et flexibles afin de supporter un fonctionnement entre 100 V CA et 1 kV CC.
Outre les certifications de sécurité relatives au volume isolé et à l'inflammabilité, ces circuits imprimés rigides-flexibles doivent également résister aux produits chimiques présents dans de nombreux agents de nettoyage couramment utilisés dans les hôpitaux et autres établissements de santé pour l'entretien quotidien. De plus, ces types de cartes peuvent nécessiter des revêtements protecteurs supplémentaires sur les circuits en cuivre exposés. Exemples : systèmes de réchauffement des patients, équipements médicaux pharmaceutiques et systèmes d'assistance aux patients.