Dénudage de fil laser pour l'assemblage de dispositifs médicaux

Le dénudage des fils au laser permet une précision même sur les fils les plus petits, comme ce fil de cathéter. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Schleuniger Inc.

Les câbles plats micro-coaxiaux, tels que ceux utilisés dans les machines à ultrasons, ont de petits fils flexibles qui s'avèrent difficiles pour les méthodes de dénudage traditionnelles. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Schleuniger Inc.

Le dénudage de fil laser a été développé par la NASA dans les années 1970 dans le cadre du programme de la navette spatiale. La technologie a permis d'utiliser des fils de plus petite taille avec des isolations plus minces, sans risque de dommages pouvant être causés par les méthodes de dénudage mécaniques traditionnelles.

La technologie de dénudage de fils au laser a été commercialisée dans les années 1990, initialement pour une utilisation dans des applications aérospatiales et de défense. Le dénudage de fils au laser s'est considérablement développé lorsque le marché de l'électronique grand public a explosé. Les lasers sont devenus le seul moyen de dénuder les minuscules câbles de données trouvés dans les ordinateurs portables, les téléphones portables et autres produits électroniques grand public. Une autre grande industrie qui a adopté les méthodes de dénudage des fils au laser, et pour cause, est la fabrication de dispositifs médicaux haut de gamme.

L'utilisation de la lumière laser pour retirer les couches d'isolation ou de revêtement des fils électriques, des cathéters et d'autres composants des dispositifs médicaux est désormais la norme, car l'utilisation d'un processus de décapage au laser présente de nombreux avantages. Le plus important est la qualité hautement reproductible inhérente au processus. Lors de l'utilisation d'un laser CO2 pour dénuder l'isolant polymère, d'un fil conducteur par exemple, l'énergie laser est facilement absorbée par l'isolant mais fortement réfléchie par le conducteur métallique sous-jacent. Étant donné que le conducteur réfléchit la lumière laser, il n'y a aucun risque de dommage pendant le processus de dénudage. Avec le dénudage au laser, il n'y a aucune limite quant à la taille d'un fil pouvant être dénudé. De plus, quelle que soit la taille du fil, il n'y a aucun risque d'endommager le conducteur.

Un autre avantage est que les machines à dénuder au laser peuvent dénuder des rubans ronds, ovales, plats ou toute autre forme de fil ou de câble. Les géométries de décapage comprennent le décapage d'extrémité, le décapage de fenêtre, le refendage ou l'ablation complète de la zone. Le processus est convivial. Il n'y a pas de lames à changer ni de consommables à remplacer contrairement aux méthodes de décapage mécanique. Le processus est sans contact, il n'y a donc pas d'éléments d'entretien ou d'usure qui doivent être remplacés fréquemment.

Les machines à dénuder au laser sont également polyvalentes. Il existe de nombreux types de lasers différents sur le marché, chacun ayant une longueur d'onde différente. L'idée est de sélectionner un laser avec une longueur d'onde et une puissance qui sont facilement absorbées par la couche de revêtement externe tout en étant fortement réfléchies par la couche sous-jacente.

Les décapants laser peuvent être utilisés dans un processus semi-automatique où l'opérateur présente le matériau à décaper à la machine. Ceci est généralement utilisé pour le dénudage des extrémités et peut être utilisé pour des extrémités simples ou un lot à la fois. De plus, le dénudeur laser peut également être entièrement intégré à une machine de coupe et de dénudage en aval pour mesurer, couper et dénuder dans un processus entièrement automatique.

Dans la fabrication de dispositifs médicaux, il est important de sélectionner et de traiter correctement les bons fils et câbles. Dans certains cas, cela peut faire la différence entre la vie et la mort pour un patient. Le dénudage des fils au laser peut assurer un traitement de meilleure qualité pour plusieurs applications médicales.

Le câblage du cathéter est utilisé pour guider une sonde ou un dispositif médical vers l'emplacement spécifique du tissu. Les exigences les plus élevées sont placées sur la réduction de la taille du câblage pour améliorer la maniabilité et augmenter la fonctionnalité. Les applications typiques incluent l'ablation par radiofréquence où le cathéter transporte plusieurs conducteurs, un certain nombre de thermocouples et le signal d'ablation RF. Ce câblage fin a tendance à être fabriqué à l'aide d'émail, comme le polyimide, de revêtements ou de fluoropolymères biocompatibles.

Les fils plus petits utilisés dans les cathéters peuvent facilement être entaillés lors de l'utilisation des méthodes de dénudage mécaniques traditionnelles. Cependant, étant donné que le conducteur réfléchit le laser, le dénudage du fil au laser garantit une bande complètement sans entaille.

Les électrodes du stimulateur cardiaque sont flexibles et ressemblent à des ressorts. Ces électrodes posent des défis particuliers à l'ablation au laser en raison de leurs revêtements en fluoropolymère et de leur sensibilité à la chaleur pendant le traitement. Ces défis peuvent être surmontés en sélectionnant le laser et la technique de traitement appropriés, faisant du décapage au laser une option viable.

Les outils électriques médicaux, tels que les perceuses utilisées en chirurgie du cerveau, exigent les plus hauts niveaux de qualité et de fiabilité. Les lasers sont utilisés pour décaper l'émail du câblage utilisé dans les bobinages des moteurs à hautes performances. Le brossage mécanique traditionnel et l'abrasion des enroulements peuvent introduire des particules dangereuses dans le produit final. Le décapage au laser offre une alternative propre.

Un hypotube est un long tube métallique avec des caractéristiques de micro-ingénierie sur toute sa longueur. C'est un composant essentiel des cathéters mini-invasifs, qui sont utilisés en conjonction avec des ballons et des stents pour ouvrir les artères obstruées. La partie ballonnet du cathéter est fixée à la tête de l'hypotube. Ces tubes sont généralement recouverts d'un polymère, tel que le PTFE, l'ETFE ou un composé à base de nylon. Lors de la fabrication d'un cathéter, il est nécessaire de retirer une partie du revêtement extrudé sur le tube. L'enlèvement au laser s'avère populaire par rapport aux méthodes plus traditionnelles à base de lame, principalement en raison de la possibilité d'automatiser le processus.

Les conducteurs simples de petit calibre sont très courants dans les dispositifs médicaux, qu'ils se trouvent dans un dispositif livré par cathéter ou dans un implant cochléaire ou une prothèse auditive. Avec le dénudage au laser, des fils aussi petits que 50 AWG et plus petits peuvent être dénudés sans endommager le conducteur.

Les câbles ruban plats micro-coaxiaux se trouvent dans un certain nombre de dispositifs médicaux, tels que les scanners à ultrasons. Les signaux haute densité et haute fréquence doivent être transmis avec le câblage le plus flexible possible. Le dénudage laser garantit des résultats de qualité lors du dénudage des petits conducteurs dans des rubans micro-coax haute densité.

Le marché de la fabrication de dispositifs médicaux nécessite des processus de haute qualité couplés à des systèmes de câblage complexes et délicats. Le dénudage de fil au laser peut répondre à de nombreux défis de l'industrie et continuera d'être la méthode de choix à mesure que les dispositifs médicaux plus petits et plus délicats continuent d'évoluer.