L’électronique imprimée pour la santé
L’électronique imprimée est source d’innovation en santé. Elle répond aux enjeux des fonctions attendues pour les dispositifs médicaux : finesse, légèreté, solidité, flexibilité, conformabilité, … C’est une nouvelle génération de dispositifs électroniques adaptés au confort et à l’usage quotidien des patients. L’institut développe, structure et anime l’écosystème Électronique imprimée – santé en créant des synergies entre les attentes des praticiens hospitaliers en matière de dispositifs médicaux, l’expertise technologique et scientifique de laboratoires partenaires et le savoir-faire d’industriels de l’électronique et de l’IOT.
L'électronique imprimée
Cette technologie ne se substitue pas à l’électronique mais arrive en complément pour un certain nombre d’applications. L’électronique imprimée est un domaine multidisciplinaire qui fait appel à différentes compétences en chimie, physique, électronique. Cette combinaison de nouveaux matériaux et de techniques de production sur grande surface ouvre un large éventail de fonctions électroniques fabriquées et intégrées à un faible coût.
Les fonctions électroniques simples ou complexes sont réalisées avec des matériaux organiques ou inorganiques imprimés sur des substrats flexibles ou rigides. Le cahier des charges de chaque produit définit les procédés d’impression, les formulations d’encres fonctionnelles et les substrats associés.
Dans le secteur santé, les perspectives de fonctions électroniques disponibles sur des supports souples, légers, minces sont multiples et prévoient une croissance exponentielle.
Les dispositifs médicaux
Nombre de produits connectés en électronique imprimée se développent actuellement pour réaliser des dispositifs fins, flexibles, légers, facilement intégrables dans les outils existants et recyclables. Diverses propriétés leurs sont apportées : extrême sensibilité aux déformations, vibrations, sensations d’énergie ou de froid. Ces dispositifs ne nécessitent qu’une faible consommation d’énergie compatible avec des applications nomades. En outre, ces dispositifs peuvent générer leur propre énergie à partir des vibrations ou de la chaleur ambiante.
Plus d’information :
benoit.piro@printupinstitute.fr
Vincent.noel@printupinstitute.fr
LES ATOUTS DE L’ÉLECTRONIQUE IMPRIMÉE
L‘électronique organique est une électronique grande surface, souple, à faible coût et nombre de fonctions. L’électronique organique ou imprimée présente de nombreux atouts :
Taille des circuits : il est possible de réaliser des fonctions électroniques distribuées sur de grandes surfaces : surfaces lumineuses homogènes de plusieurs dm², matrices de capteurs sur des surfaces du dm² au m².
Nature des substrats utilisables : la conformabilité et la flexibilité des substrats nous laissent imaginer de nouvelles applications et de nouveaux modes d’intégration des fonctions électroniques aux produits finaux avec les procédés d’impression actuels.
Légèreté et solidité : ces avantages majeurs sont une conséquence des substrats plastiques utilisés. La robustesse mécanique des circuits plastiques est un atout majeur, en particulier pour les applications nomades.
Facilité de fabrication et auto-assemblage : les semi-conducteurs organiques sont plus faciles et plus économiques à fabriquer, que ce soit en laboratoire ou en phase industrielle. Le génie chimique met au point des molécules qui s’auto-assemblent et les techniques d’impression produisent déjà un fort rendement.
Légèreté et solidité : ces avantages majeurs sont une conséquence des substrats plastiques utilisés. La robustesse mécanique des circuits plastiques est un atout majeur, en particulier pour les applications nomades.
Ces méthodes de fabrication tranchent avec les processus onéreux et complexes des technologies inorganiques qui impliquent des infrastructures colossales (salles blanches) et de très hautes températures de chauffe.
Les investissements et les coûts sont infiniment plus faibles que dans la filière silicium : alors que l’investissement pour une usine silicium sur plaquettes de 300 mm (technologies 45nm ou 32nm) se chiffre encore à plus de 3 milliards de dollars, le coût d’une usine d’électronique organique peut être estimé entre 100 et 200 millions de dollars. Ainsi, si les performances entre une puce silicium et un circuit organique restent difficilement comparables, le rapport coût/performance rend l’option organique pertinente pour des circuits de grande dimension.
Cette technologie se révèle ainsi particulièrement accessible à des PME. Enfin, grâce aux outils d’impression, les temps de cycle entre la conception et la fabrication sont très courts (de l’ordre du mois), ce qui répond aux besoins de « customisation » croissants des produits et applications.
Une technologie environnementale
L’électronique imprimée laisse une faible empreinte carbone dans le développement de dispositifs médicaux. Le procédé de fabrication s’appuie sur des solutions employées à température et air ambiants. Les processus de production reposent sur des dépôts additifs de matériaux de très faible épaisseur et comportent un nombre réduit d’étapes. Cette industrie fait généralement appel à des salles propres peu consommatrices d’énergie électrique et d’eau. En outre, l’électronique imprimée utilise des substrats non toxiques tels le plastique (potentiellement recyclé), le papier, des substrats de verre ou autres matériaux.
L’approche globale des acteurs de l’électronique imprimée en matière d’écoconception est l’introduction de l’économie circulaire dès la conception du produit.
En production, l’électronique organique économise l’extraction de métaux rares (platine, etc.) et de grandes quantités d’eau utilisées dans la micro-électronique classique. Grâce à leur faible coût et à leur facilité de fabrication, l’industrie voit dans les semi-conducteurs organiques la possibilité de produire des dispositifs électroniques jetables tels que les antennes RFID, les batteries flexibles ou les capteurs.
La diminution de la consommation de matières, d’énergie, d’eau passe également par une diminution des rebuts et donc une meilleure maîtrise du procédé de fabrication.
L‘électronique imprimée, une filière d’avenir
Actuellement, le marché de la santé est en attente d’outils de diagnostic performants. L’électronique imprimée, technologie avec une faible consommation d’énergie et de matière et intégrable facilement dans les objets connectés, répond parfaitement à ces attentes.
Les marchés en perspective
Autotests Point Of Care
CAGR 4%/an *
Patchs cutanés
CAGR 15%/an *
Capteurs connectés
CAGR 15%/an *
RFID, NFC
* Grand View Research ** Fortune Business Insignt