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Aparatos médicos implantables activos (AIMD)

Fabricar AIMD de forma más eficiente con tecnología láser

La fabricación de aparatos médicos implantables es extremadamente complicada, sobre todo por la electrónica tan delicada que tienen en su interior. Le mostramos cómo utilizar la tecnología láser para crear conexiones eléctricas estables y cordones de soldadura estancos al helio que puedan soportar grandes cargas.

¿Cuáles son los retos de la fabricación de implantes médicos?

Los aparatos médicos implantables, como los marcapasos, constan de componentes diminutos y componentes eléctricos sensibles. Tienen que funcionar a la perfección en el cuerpo humano y no deben causar ningún daño. Están sujetos a una gran cantidad de requisitos técnicos y, por lo tanto, plantean grandes exigencias a los procesos e instalaciones de producción: como los componentes utilizados son a menudo muy delicados y los pasos de producción muy complejos, muchos fabricantes confían en el trabajo manual para montar los implantes. Por un lado, esto es problemático porque cada vez es más difícil encontrar empleados cualificados. Por otro lado, dificulta la expansión de la producción, especialmente con plantas de producción adicionales. Además, los fabricantes están obligados a documentar todos los pasos de la producción de forma trazable.

Dado que los aparatos médicos implantables son vitales para muchas personas, es necesario que estén disponibles en cantidad suficiente. Para garantizarlo, las plantas de producción deben funcionar de forma fiable, tener un tiempo de duración de la avería mínimo y permitir un servicio (mantenimiento) rápido. En este contexto, es cada vez más importante que las capacidades y la tecnología de producción puedan ampliarse con los componentes necesarios del sistema de forma modular, de modo que puedan utilizarse de forma flexible para diversos productos.

Algunos ejemplos de implantes activos son los marcapasos, los desfibriladores o los sensores neuronales. Constan de varios componentes (por ejemplo, pilas, cables o circuitos de conmutación) que primero se fabrican de forma individual y luego se ensamblan. Las carcasas de estos implantes deben estar herméticamente cerradas para proteger tanto la electrónica sensible como el cuerpo del paciente.

¿Qué ventajas ofrece la tecnología láser en el desarrollo y la fabricación de aparatos médicos implantables?

Los dispositivos láser ofrecen una solución a numerosas limitaciones y retos técnicos complejos en el desarrollo y la producción de implantes activos. Su uso permite una soldadura 3D precisa y automatizada de los cables. Esto hace posible que se cumplan tolerancias estrictas y que se unan materiales innovadores, como el cristal y la cerámica, en las carcasas de los aparatos. Los dispositivos y las aplicaciones láser ofrecen ventajas significativas sobre los procedimientos de soldadura convencionales a la hora de producir conexiones eléctricas sin pérdidas y cordones de soldadura estables y estancos al helio que puedan soportar al mismo tiempo elevadas cargas mecánicas.

Los láseres garantizan esterilidad y biocompatibilidad

Los láseres son ideales para mecanizar materiales biocompatibles. También crean cordones lisos y estructuras de superficie no porosas a las que no se adhieren los gérmenes. Esto hace más fácil mantener la esterilidad de los productos médicos.

Los láseres consiguen un sellado hermético

Los cordones de soldadura son herméticos al helio. Así, se descartan las fugas en los implantes. Esto protege tanto los componentes internos del aparato como la salud del paciente.

Los láseres crean conexiones eléctricas sin pérdidas

La vida de los pacientes depende en muchos casos del buen funcionamiento de los aparatos implantables. Mediante la soldadura por impulsos láser, se obtienen conexiones eléctricas estables y sin pérdidas que cumplen los requisitos de alta calidad de los productos médicos.

Los láseres le ofrecen una ventaja de calidad

Los innovadores dispositivos láser de TRUMPF cuentan con numerosas funciones para el aseguramiento de la calidad en la tecnología médica, por ejemplo, sensores para la vigilancia del proceso y la inspección visual de la geometría, sistemas de autoaprendizaje e inteligencia artificial.

¿Cómo se puede utilizar el láser en la fabricación de implantes activos?

Soldadura por contacto de electrodos (pila)

La soldadura por láser puede utilizarse para garantizar conexiones eléctricas sin pérdidas dentro de un área de contacto específica.

Las frecuencias e intensidades de repetición de pulsos pueden controlarse, lo que permite soldar por láser a baja temperatura y unir casi todos los materiales metálicos. Esto es especialmente importante para las tarjetas de circuitos impresos flexibles de desfibriladores y marcapasos o para conectar unidades de sensores sensibles. Estos cordones de soldadura pueden soportar altas cargas mecánicas.

Soldadura por conducción térmica a prueba de gas de las carcasas AIMD

Los implantes activos se sueldan a baja temperatura para no dañar los materiales sensibles de su interior. Esto se debe a que los sensores o los componentes de plástico suelen estar muy cerca de la zona de soldadura de los implantes debido a su especial diseño, especialmente cuanto más pequeños y complejos son.

La ventaja de los cordones de soldadura es que son muy finos y suaves y tienen superficies higiénicas y no porosas. Además, están sellados herméticamente, lo que protege tanto al paciente como a los componentes internos del aparato tras su implantación.

Corte por láser de cables de varias hélices

Al cortar cables de varias hélices, el láser garantiza que el recubrimiento de las bobinas individuales permanezca intacto. Esto permite recortar la geometría según sea necesario mediante un corte radial, axial, escalonado o en ángulo recto para prepararla para su posterior procesamiento, por ejemplo, la soldadura por láser de los extremos del cable.

Esta tecnología no produce ningún distribuidor de polvo que puedan dañar el aislamiento. Además, no hay impacto térmico ni desgaste. El proceso está automatizado. Por lo tanto, también requiere menos tiempo y reajustes en comparación con los métodos de fabricación convencionales.

Estructurado y ablación por láser como preparación de la superficie

Con la tecnología láser, puede preparar los componentes de los aparatos médicos para su adhesión estructurando sus superficies. Por ejemplo, la rugosidad de los cabezales de los electrodos puede optimizarse con el láser para que se adhieran perfectamente durante el pegado.

Además, el láser permite limpiar superficies, eliminar recubrimientos y eliminar desniveles, por ejemplo, de ETFE, PTFE, PFA, poliuretano o parileno en cambiadores de calor o carcasas de aparatos.

Soldadura por puntos láser de componentes

Un electrodo o cable suele constar de varias piezas. Con los puntos de soldadura por puntos cortos, estas piezas individuales pueden fijarse en la posición correcta entre sí antes de soldar el grupo de módulos.

Solo a través de este proceso de montaje se pueden garantizar tolerancias geométricas estrictas sin deformación. Además, esto también simplifica el montaje, ya que las piezas se mantienen unidas sin necesidad de aplicar gran fuerza.

Ablación para reducir el grosor de las paredes

La ablación se utiliza para reducir el grosor de las paredes de las mangueras de polímero con el fin de conseguir una mayor flexibilidad local y, por tanto, los mejores caudales posibles.

Las aplicaciones típicas son las mangueras de varios lúmenes. para catéteres y endoscopios

Marcado por láser de los números de serie

El innovador marcado por láser permite realizar marcas con contrastes fuertes, permanentes y que no se corroen, que son fáciles de leer en una amplia variedad de materiales.

Esto permite poner números de lote secuenciales y designaciones de serie a aparatos y piezas individuales para una identificación y seguimiento más rápidos y sencillos en la fabricación y la logística.

Creación de patrones individuales

Cuando los componentes de los aparatos requieren patrones especiales, es habitual punzonarlos o grabarlos mediante procesos químicos. Estos procesos son muy exigentes desde el punto de vista técnico y conllevan una gran cantidad de tiempo y gastos.

El micromecanizado de materiales con el láser y la ablación son alternativas eficaces que ofrecen resultados precisos de forma fiable. El corte por láser no requiere más que una modificación de programa en el software de mando. A continuación, podrá realizar de forma rápida y precisa cualquier número de repeticiones con la máxima calidad.

Aplicaciones del láser en el campo de la electrónica

Cuando se cortan sensores con materiales portadores de polímeros, como las tarjetas de circuitos impresos (PCB) flexibles, el láser ofrece la mayor libertad geométrica. Esta flexibilidad es la que permite plegar las tarjetas de circuitos impresos y colocarlas en pequeñas carcasas compactas, como la electrónica de los marcapasos o las unidades de cámaras y de sensores de los endoscopios flexibles. El mismo láser que se utiliza aquí para cortar también puede utilizarse para marcar por láser los números de serie, entre otras cosas.

Descubra cómo nuestro cliente Miethke fabrica sus implantes neuroquirúrgicos con los láseres de TRUMPF

Si se quiere producir con buena calidad, se debe adquirir buena calidad que sea capaz de dar resultados de calidad. Y por ello, hemos acudido directamente a TRUMPF.

Jörg Knebel
Director del departamento de gestión de calidad, Christoph Miethke GmbH & Co. KG

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Tenemos la solución adecuada para fabricar su aparato médico implantable

Como proveedor líder mundial de láseres industriales, conocemos los retos a los que se enfrenta y le garantizamos que encontraremos la solución adecuada para el desarrollo y la producción de su producto médico.

Láser de pulsos cortos

Los láseres de pulsos cortos tienen una duración de pulso en el rango de los nanosegundos y pueden utilizarse en numerosos procesos de trabajo en la industria. Le ofrecen una flexibilidad inigualable para procesos como la soldadura, el corte, el taladrado, el marcado, la ablación o la limpieza.

Láser de pulsos ultracortos

Ya sea para para el estructurado, el corte, el taladrado o la ablación de material, los láseres de pulsos ultracortos son un útil indispensable para la microfabricación en la tecnología médica. Una de sus características especiales de funcionamiento: no transfieren casi nada de calor al material (procesamiento en frío).

Sistemas multiejes automatizados

En la fabricación 3D, se suelen utilizar sistemas multiejes automatizados para el corte, la soldadura o el tratamiento de superficies. Estos sistemas pueden combinarse y configurarse con láseres de fibra, láseres de disco y láseres de pulsos ultracortos.

Láser de marcado

Encuentre el láser de marcado perfecto que se adapte a sus necesidades: solo tiene que responder a unas preguntas sobre su aplicación y nuestro buscador de productos le mostrará qué láser de marcado es el adecuado para usted.

Unidad de sensores y programa

La unidad de sensores de TRUMPF regula y controla la calidad de sus procesos según sus predeterminaciones. Las soluciones de programas modulares permiten, entre otras cosas, crear y aplicar códigos UDI correctos a partir de sus bases de datos.

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Desarrollo de productos médicos con TRUMPF

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