Projet MOEMS : Panorama sectoriel du marché des MEMS / MOEMS dans les dispositifs médicaux Préparé pour : Nathalie Rébert AIE-FC

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1 : dans les dispositifs médicaux Préparé pour : Nathalie Rébert AIE-FC Besançon Restitution finale

2 Table des matières

3 L utilisation croissante des microsystèmes au sein des dispositifs médicaux va entrainer de nouvelles opportunités de marché L utilisation de la technologie MEMS/MOEMS dans le secteur du dispositif médical est portée par la tendance globale du marché de la santé. Le marché des MOEMS/MEMS au sein des dispositifs médicaux reste encore peu développé, Cependant la demande est croissante car la technologie répond à des besoins précis exprimés par l environnement médical. Les systèmes de délivrance de médicaments, le maintien à domicile et l industrie du diagnostic in vitro représentent les opportunités de marché les plus importantes pour la technologie en santé. Le développement de microsystèmes innovants constitue le point critique dans la chaine de valeur de la technologie au sein des dispositifs médicaux. Le potentiel économique d un MEMS en santé est uniquement lié à l autorisation de mise sur le marché du dispositif médical pour lequel il est développé. Le développement de MEMS/MOEMS innovants sera plus important pour des applications dans le secteur automobile et l électronique de grande consommation. xxxxxxxxxxxx 3

4 2 Introduction Limites Objectifs du projet Méthodologie Liste des personnes interrogées 4

5 2 Introduction Limites Les informations contenues dans ce document reflètent la situation à la date d écriture. Cette situation est susceptible d évoluer. Toutes les conclusions présentées reflètent un environnement marché et des hypothèses en terme d adoption basées sur des opinions subjectives, qui sont à ce titre sujettes à incertitude et risque. Des évènements inattendus pouvant se produire, il n y a pas de garantie que la situation décrite se déroule comme prévu. Les informations présentées dans ce document ont été développées en interne et/ou obtenues à partir de sources que The MarkeTech Group estime dignes de confiance. Cependant, The MarkeTech Group ne préjuge pas de l exactitude ni de l exhaustivité de telles informations et ne garantit pas les résultats obtenus par l utilisation de telles informations. The MarkeTech Group n est pas tenu de mettre à jour le document après publication. Ce document n est édité que dans un but d information. Il ne doit pas être interprété comme un conseil d investissement ou une offre, invitation, recommandation ou sollicitation à transaction, incluant la vente ou l achat d actions, obligations, instruments financiers ou tout autre investissement. Les données collectées au cours des entretiens sont confidentielles et ne doivent être utilisées qu à des fins analytiques pour le projet, elles ne peuvent pas être réutilisées comme support de communication (ex : reprise de verbatim dans un document commercial). 5

6 2 Introduction Objectif du projet «Comment se segmente et quels sont les opportunités sur le marché des MEMS/MOEMS pour les dispositifs médicaux?» Hiérarchiser les opportunités de marché pour les MEMS/MOEMS au sein de l industrie des dispositifs médicaux Analyser l organisation des marchés ciblés : Les acteurs clés, Les positions sur le marché, La taille et la croissance des marchés. Décrire de la filière : Analyse de type SWOT Les facteurs clés de succès et les barrières, La synthèse des technologies actuelles et des perspectives à venir. Objectif du cahier des charges : Dresser un panorama sectoriel du marché des dispositifs médicaux intégrant des microsystèmes opto-électro-mécaniques communicants (MOEMS). Ce panorama permettra aux entreprises de la région Franche-Comté de mieux appréhender les problématiques et besoins de ce marché. 6

7 2 Introduction Méthodologie d étude L étape 2 s est déroulé sous la forme d une «triade» permettant entre autre de : Comprendre l implication de la technologie MEMS/MOEMS dans le développement de dispositifs médicaux, Valider les acteurs de la filière à interroger dans la suite du projet (étape 3-4) 7

8 2 Introduction Planning de réalisation 8

9 2 Introduction Participants au Brainstorming - étape 2 Type de cible Société Prénom Nom Fonction KOL FISO Eric Pinet Principal Scientist KOL EPFL Peter Ryser Professeur KOL SENSIMED AG Matteo Leonardi Chief Technical Officer Coordonnées

10 2 Introduction Listes des répondants étape 3-4 Type de cible DM Société Leman Cardiovascular Prénom Nom Benedict Broennimann Fonction President and Chief Executive Officer DM Cepheid Jonathan Siegrist Project manager DM Stiefel Prashant Sawant Principal scientist DM Tecnalia Frédérick Van Meer Managing director R&D CSEM Marta Giazzon R&D R&D CEA-LETI SMART microsystems Jean-Philippe Polizzi Matt Apanius Prod Teledyne Dalsa Stéphane Martel Senior R&D engineer Biomems Microsystem Program Manager Director Coordinateur intégration des procédés Prod Coventor Gerold Schröpfer Program Manager Prod Freescale Stéphane Gervais- Ducouret Directeur marketing pour l activité capteur N/A Coordonnées

11 3 Grands enseignements du marché des MEMS/MOEMS xxx 11

12 L industrie des microsystèmes est principalement portée par les marchés de grande consommation Le secteur automobile constitue le marché ayant entrainé l essor des technologies MEMS/MOEMS. Lors de l apparition de la technologie, le secteur automobile a été le premier à en bénéficier. La demande en fort volume pour cette industrie a considérablement aidée à l émergence de forte capacité de production. Le marché automobile reste aujourd hui l un des marchés les plus consommateurs en microsystèmes. La tendance devrait se poursuivre avec : L augmentation croissante du recours aux équipements électroniques, Le développement soutenu marchés émergeants. L électronique de grande consommation représente le second marché majeur des MEMS/MOEMS. Les besoins en microsystèmes n avaient pas du tout été anticipés à l origine du développement de la technologie. Les principaux marchés porteur de croissance pour les MEMS/MOEMS en électronique grand public sont : La téléphonie mobile, Les tablettes tactiles, Les jeux vidéos. Le développement de nouveaux MEMS/MOEMS conduira probablement prioritairement a de nouvelles applications dans le secteur automobile et l électronique de grande consommation 12

13 Le secteur automobile constitue le marché ayant entrainé l essor des technologies MEMS/MOEMS Applications des microsystèmes en automobile Source : Prospects for MEMS in the automotive industry, Wicht Technologie Consulting Prévision d évolution du marché des capteurs de pression MEMS à usage automobile Source : Frost & Sullivan 2005 Le secteur automobile continue aujourd hui d être un secteur leader en innovation pour les microsystèmes 13

14 Prévision d évolution du marché des capteurs de pression MEMS à usage automobile Source : Frost & Sullivan

15 Applications des microsystèmes en automobile Source : Prospects for MEMS in the automotive industry, Wicht Technologie Consulting 15

16 Prévision d évolution du marché des microsystèmes tous secteurs confondus Source : isuppli MEMS Market Tracker,

17 Malgré des prédictions optimistes, le marché des MOEMS/MEMS au sein des dispositifs médicaux reste encore peu développé A l apparition de la technologie MEMS/MOEMS, les applications industrielles majeures prédites s orientaient vers les secteurs automobile et médical. Le marché de la santé n a pas massivement adopté la technologie contrairement aux prévisions initiales. Aujourd hui, le secteur médical représente l un des marchés les moins développés pour l utilisation de la technologie des MEMS/MOEMS. En 2011, le secteur médical représentait environ 15% du marché total des MEMS. Cependant, des applications des MEMS/MOEMS en santé existent. Le capteur de pression sanguine jetable est l un des exemples de réussites de l intégration de la technologie MEMS en santé à ce jour. Le dispositif se connecte au patient par voie intraveineuse et contrôle la pression sanguine. Le coût unitaire de ce dispositif jetable s élève à environ 2 dollars. Ces dispositifs ont remplacés les premiers capteurs externes de pression sanguine. Coût supérieur à 600 dollars, Besoins de stérilisation avant chaque utilisation. Capteur de pression artérielle jetable xxxx 17

18 Capteurs de pression sanguine à usage unique Un dispositif adapté aux besoins des utilisateurs et plus économiques Sorti en 1982, ce fut l un des premiers dispositif médical à intégrer la technologie MEMS/MOEMS. Le patient peut lui-même mesurer sa pression artérielle, le dispositif est désormais plus petit et à usage unique. Il a substitué des ancien dispositifs de mesure de la pression sanguine en externe qui devait être stérilisé avant chaque utilisation et nécessitait le recours d un soignant. L utilisation de capteurs MEMS à permit de diviser le prix de l appareil par 300! Capteur de pression sanguine jetable Chevy Medical Capteur de pression sanguine jetable Deltran, commercialisé par la firme Utah Medical Products 18

19 Exemples actuels d intégration de la technologie MEMS/MOEMS pour des applications en santé Implants cochléaires Applications Thérapie Micro-pompes Appareils de maintien à domicile Implants rétiniens microélectroniques et lentilles 1er accéléromètres MEMS BioMEMS Capteurs de pression artérielle jetables Appareils intracorporels de mesure de pression Applications Diagnostic Sondes endoscopiques Lab on chip Capteurs de filtration sanguine et de pression artérielle communiquant 19

20 Les barrières à l utilisation des MEMS/MOEMS en santé ne devraient pas empêcher le secteur de poursuivre sa croissance Contrairement à l explosion initialement prédite, la croissance du marché des MEMS en santé a été lente et constante. Cependant Les acteurs interrogés estiment que le secteur médical devrait connaître une croissance soutenue dans les prochaines années. Le marché des MEMS/MOEMS pour l industrie de la santé pourrait doubler d ici à La croissance du marché devra faire face à plusieurs facteurs inhérents au secteur de la santé : Réglementation en évolution vers plus de contraintes (affaire Mediator et prothèse PIP), Evolution des systèmes de santé et diminution globale des remboursements de soins, Problématiques des faibles volumes, Tendance au conservatisme des praticiens de certaines spécialités médicales. Prévision d évolution du marché des microsystèmes pour les applications en santé Source : BioMEMS Report, 2010 La demande est grandissante car la technologie peut répondre à des besoins précis exprimés par l environnement médical: Précision, Sensibilité, Miniaturisation, Efficacité, Sécurité. La réponse à des besoins médicaux non-satisfait représente le plus important facteur d adoption de la technologie en santé. 20

21 Prévision d évolution du marché des microsystèmes pour les applications en santé Source : BioMEMS Report,

22 4 Description globale de la chaine de valeur xxx 22

23 Quatre types d acteurs majeurs évoluent dans la chaine de valeur des microsystèmes appliqués au dispositif médical R&D microsystèmes Laboratoires académiques et privés Demande MEMS «Spécifique» Production des microsystèmes Recherche et développement de nouveaux MEMS pour des applications santé Demande MEMS «Plateforme» Intégration des microsystèmes Intégrateurs Vente des composants MEMS «Spécifique» Caractéristiques du MEMS «Plateforme» Vente du MEMS intégré Industrie du DM «spécialiste MEMS» Industrie du DM «classique» Utilisateurs de microsystèmes Conception, élaboration, assemblage, et production des dispositifs médicaux intégrants des MEMS Mise sur le marché après autorisation Identification de besoins non-satisfait Deux type de marché : OTC, Prescription. Patient Utilisateurs finaux Corps médical Fonderies Production des MEMS : «Plateforme» à grande échelle «Spécifique» à petite échelle En fonction de leur taille et leur positionnement, certaines entreprises sont présentes à plusieurs endroits de la chaîne de valeur de la technologie MEMS en santé 23

24 Les centres R&D sont le maillon le plus amont dans la chaine de valeur des microsystèmes au sein des dispositifs médicaux R&D microsystèmes Recherche et développement de nouveaux MEMS pour des applications santé Laboratoires académiques et privés Les structures de R&D sont souvent mises à contribution pour mettre au point de nouveaux modèles de MEMS/MOEMS répondants à des besoins spécifiques de dispositifs médicaux. Les innovations portent autant sur le microsystème que sur les applications ou les dispositif médicaux. Les centres de R&D reposent fortement sur les institutions publiques pour financer la recherche liée aux microsystèmes spécifiques aux dispositifs médicaux. La mise en place de partenariat public-privé reste la voie privilégiée pour le développement de microsystèmes innovants en santé. Ces collaborations de R&D impliquent universités, industriels des dispositifs médicaux et collectivités publiques. La proximité des centres de R&D de microsystèmes avec l industrie du dispositif médical est un atout majeur dans la mise en place de projets de recherche collaboratifs. 24

25 Les fonderies sont en charge de la fabrication à l échelle industrielle des microsystèmes Les aspects économique sont primordiaux pour les fonderies. La rentabilité d une chaine de fabrication se calcule notamment sur le nombre de composants MEMS/MOEMS produits sur une surface donnée de support (plaque de silicium). L investissement pour la mise en place d une nouvelle chaine de production est important. La décision d investissement s appuie notamment sur des prévisions impliquant de forts volumes de production. Les secteurs de l automobile ou de l électronique de grande consommation apparaissent capables de répondre à ces exigences. Les fonderies sont frileuses pour produire les faibles volumes liés au développement de nouveaux MEMS/MOEMS pour des applications en santé. Cependant la demande croissante en «Lab-on-chip» incite les fonderies à mettre en place des ligne de fabrications de BioMEMS. Les dispositifs médicaux intégrant des microsystèmes «plateformes» n ont pas de difficultés pour s approvisionner car les chaines de production existent. Production des microsystèmes Top 10 mondial des fabricants de microsystèmes en 2008 Source : Yole Développement estimations Fonderies Production des MEMS : «Plateforme» à grande échelle «Spécifique» à petite échelle 25

26 L intégration de la fonction d un microsystème au sein d un dispositif médical demande des compétences spécifiques Les intégrateurs sont à l interface entre le MEMS en tant que composant et le dispositif médical. L intégration d un microsystème implique souvent des équipes de recherche multidisciplinaires. L objectif principal est l adaptation du microsystème au dispositif médical afin de l optimiser pour une application donnée. Intégration des microsystèmes Les compétences de l intégrateur sont parfois divisées entre plusieurs autres acteurs de la chaine de valeur. Intégrateurs Lors du développement d un dispositif médical incluant un microsystème, les intégrateurs définissent et paramètres les caractéristiques du MEMS/MOEMS en fonction du besoin exprimé: Autonomie et consommation énergétique, Taille du composant, Connectivité avec d autres dispositifs 26

27 L industrie du dispositif médical est à l origine de la décision de l utilisation d un microsystème au sein d un nouveau produit L industrie du DM reste l un des financeurs majeurs de la R&D pour les MEMS/MOEMS innovants. Les investissements nécessaires au développement d un nouveau MEMS rentrent généralement dans l enveloppe budgétaire initialement prévue. Top 10 mondial de l industrie du dispositif médical en 2010 Source : Medical Products Outsourcing Magazine Juillet/Aout Johnson & Johnson (CA : 23.6 M$) 2.Siemens Healthcare (CA : 17.4 M$) 3.GE (CA : 16M$) 4.Medtronic (CA : 14.6 M$) 5.Baxter International (CA : 12.6M$) 6.Philips Healthcare (CA : 11.2 M$) 7.Abbott Laboratories (CA : 8.4 M$) 8.Boston Scientific (CA : 8.2M$) 9.Covidien (CA : 7.8 M$) 10.Becton Dickinson (CA : 7.2 M$) Industrie du DM «spécialiste MEMS» Industrie du DM «classique» Utilisateurs de microsystèmes Conception, élaboration, assemblage, et production des dispositifs médicaux intégrants des MEMS L industrie de DU consent aisément payer plus cher un composant fabriqué en faibles volumes car ce coût sera répercuté sur le produit final. Le prix ne constitue par une barrière pour les praticiens, notamment en chirurgie, à partir du moment où le dispositif simplifie ou améliore la prise en charge du patient. La valeur ajoutée d un dispositif médical réside dans sa capacité à résoudre une problématique médical et pas uniquement à réduire les coûts. 27

28 La chaine de valeur des MEMS/MOEMS au sein des dispositifs médicaux manque de capacité de production à faible volume Historiquement, la technologie est devenu abordable grâce aux forts volume commandés par l industrie automobile. L électronique de grande consommation s inscrit dans cette même démarche et attire aujourd hui massivement les investisseurs. La santé a ainsi été «doublée» par le secteur de l électronique de grande consommation. Les industriels assurant la production des MEMS/MOEMS ont investit dans des outils avec un retour sur investissement calculé sur de forts volumes. Les fabricants se focalisent sur des applications à gros volumes et des composants toujours plus La mise en place d une chaine de production à petit volume pour un composant spécifique n est pas rentable. L industrie du dispositif médical peut ainsi adopter deux stratégies pour l utilisation de la technologie MEMS/MOEMS : Utiliser des microsystèmes disponibles (MEMS et MOEMS «plateformes»), Les outils de production sont existant et le prix unitaire est faible grâce aux volumes assurés par les autres secteurs, Cependant ces microsystèmes restent limités en terme d applications possibles en santé. Développer un MEMS/MOEMS spécifiques à l application santé considéré. Les caractéristiques du composant correspondront exactement au besoin, Cependant les outils de production sont rarement adaptés. La mise en place de plateformes de production de microsystèmes à faible volume faciliterai le développement de la technologie en santé 28

29 Le potentiel économique d un MEMS en santé est uniquement lié à l autorisation de mise sur le marché du dispositif médical Le processus peut être long et le risque de ne pas aboutir est plus fort que pour d autres secteurs. Les études cliniques démontrant l amélioration du rapport risque/bénéfice pour le patient est nécessaire pour assurer l adoption du produit par le système de santé. La mise sur le marché d un dispositif médical est plus aisée en Europe qu aux USA. Le marquage CE est un prérequis pour une validation par l EMA, La FDA aux Etats-Unis exige souvent plus de données cliniques avant approbation. Les volumes en microsystèmes pour un dispositif médical apparaissent souvent plus faibles que les marché de grande consommation et l automobile. Plus les volumes sont faibles, moins les marges des fonderies sont importantes. Cependant le prix d un dispositif médical n est pas obligatoirement une barrière à son adoption par l utilisateur final. L industrie du DM consent à payer des composants plus chers car ce prix sera répercuté sur le prix de vente du dispositif. La valeur ajoutée des MEMS/MOEMS en santé prend rarement le prix du composant en compte. L amélioration de la prise ne charge du patient reste le critère majeur analysé par le secteur de la santé. Le risque associé à des volumes faibles peut empêcher certains industriels des microsystèmes à investir dans le développement de dispositifs médicaux 29

30 Le développement de microsystèmes innovants constitue le point critique à l utilisation de la technologie en santé Les projets de R&D liés à des microsystèmes spécifiques pour des applications en santé sont fortement dépendants de l accès à des financements. Une part non négligeable des fonds alloués au développement de nouveaux MEMS/MOEMS en santé sont perçus via des appels d offres publiques. La mise en place de partenariat public-privé reste la voie privilégiée pour le développement de microsystèmes innovants en santé. Ces collaborations de R&D impliquent universités, industriels des dispositifs médicaux et collectivités publiques. Le développement de MEMS innovants en santé demande des outils de production spécifiques à faible volume. Les fonderies restent réticentes à investir dans des chaines de production de ce type. Alors qu elles sont plus enclines à soutenir le développement de MEMS innovant pour l automobile ou la téléphonie. Le risque d échec augmente lorsque le développement d un nouveau dispositif médical est associé au développement d un MEMS/MOEMS innovant 30

31 6 xxx xxx 31

32 Certains domaines clés devraient porter la croissance du marché des microsystèmes en santé dans les prochaines années L utilisation des MEMS au sein des dispositifs médicaux est porté principalement par la tendance globale du marché de la santé Les besoins médicaux non-satisfait sont particulièrement demandeurs. Certains besoins ne pourront être comblés que par les microsystèmes. La technologie n apparait pas avoir de concurrence frontale, Les nanotechnologies ne sont ainsi pas considérées comme concurrentes car les applications de cette technologies sont spécifiques et différentes de celles des microsystèmes. Les meilleurs opportunités de marché pour les microsystèmes en santé se situent dans le diagnostic et les dispositifs médicaux Le diagnostic est aujourd hui le principal intégrateur de la technologie en santé, L utilisation des MEMS/MOEMS va augmenter avec l apparition de solution de type «Lab-on-Chip» qui optimisent la rapidité et l efficacité des tests biologiques. Les dispositifs médicaux dans leur ensemble et particulièrement : Les systèmes de délivrance de médicaments, Cette tendance sera également poussée par l expiration de nombreux brevets d exploitation de produits pharmaceutiques car le développemetn de nouvelles formulations pharmaceutiques permettent d étendre la protection des brevets et leur durée de vie. Les dispositifs médicaux librement disponibles en pharmacie (Gamme OTC, grande consommation), Tests de grossesse, Thermomètres Appareil de contrôle de la glycémie Les dispositifs de maintien à domicile des patients, Bracelets anti-chutes, Systèmes de contrôle de paramètres vitaux Les dispositifs chirurgicaux. Le domaine recherche des appareils les moins invasifs possibles tout en améliorant leur sensibilité. 32

33 Prévision du taux de croissance moyen annuel du marché des MEMS pour les applications en santé entre 2009 et 2015 Source : BioMEMS Report,

34 Les composants de types capteurs seront les principaux MEMS/MOEMS utilisés pour des applications en santé Il existe déjà de nombreux dispositifs médicaux utilisant des capteurs MEMS/MOEMS. Les différents capteurs MEMS/MOEMS se répartissent entre :* Les accéléromètres (25,6% du marché), Les gyroscopes (26,2% du marché), Les capteurs de pression (48,2% du marché) Parmi les différents dispositifs médicaux en développement utilisant ce type de composant, se trouvent notamment : Appareils de maintien à domicile, Détecteurs de chute, Dispositifs de mesure de constantes physiologiques Glucomètres, Dispositifs jetables non invasif de mesure de la pression artérielle L apparition de nouveaux microsystèmes dans d autres secteurs pourrait également conduire à des utilisations en santé pour de nouvelles applications *Source : MEMS sensors market geared for growth, Février

35 Taille et évolution de l utilisation des technologies MEMS/MOEMS tout secteurs confondus Segments MEMS à forte croissance Marché 2008 (millions de $) Est. marché 2012 (millions de $) Taux de croissance moyen annuel Applications principales en santé Accéléromètres % Maintien à domicile Gyroscopes % Maintien à domicile Microfluidique % Diagnostic In Vitro Segments de marché MEMS émergeants les plus prometteurs RF MEMS % Appareil chirurgicaux Microphones SI % Prothèses auditives MOEMS % Drug Delivery et prothèses optiques Microbolomètres % Mesure de paramètres physiologiques Source : MEMS Market and Industry Trends : What are the remaining growth areas? 2009 Les MOEMS représentent une faible part de l ensemble des microsystèmes. Leur utilisation reste aujourd hui marginale au sein des dispositifs médicaux et seuls quelques outils intégrant des MOEMS sont commercialisés. Spectrophotomètre, Lecteurs de codes-barres Cependant les MOEMS constituent l un des segments émergeants les plus prometteurs. xxxx 35

36 Le «Drug Delivery» et le «MAD» constituent les meilleures opportunités de marché pour les microsystèmes en DM santé Les technologies de délivrances des médicaments devraient répondre aux besoins du personnel de santé pour un nombre important de patients. Ce type de dispositif améliore : Le dosage des médicaments en fonction du patient (personnalisation du traitement), L observance au traitement, Le confort du patient. De nombreux pays développés s orientent vers le maintien à domicile des patients pour limiter les dépenses de santé. Le «Home care» est un champ d application visant un large public et représente donc un marché de type grande consommation. Les solutions de télémédecine et de télésanté se développent ainsi fortement. L utilisation des MEMS/ MOEMS permet la mise au point de dispositifs sans fil et de faibles consommation d énergie. Le patient accède ainsi à des outils qui n étaient auparavant pas existant ou uniquement disponibles dans les établissements de soins. Détecteurs de chute utilisant des gyroscopes et accéléromètres, Glucomètres innovants et autres dispositifs de suivi des paramètres physiologiques, Implant cochléaire L utilisation des microsystèmes sur ces segments en santé profitera également de l évolution globale vers la personnalisation des soins. Les capteurs MEMS/MOEMS en «Drug Delivery» et «MAD» permettent d envisager une prise en charge des patients de façon personnalisée. La tendance globale en santé publique devrait donc favoriser ce type de technologie permettant de réduire les dépenses de santé. Les nouveaux systèmes de délivrance de médicaments et le maintien à domicile constituent les marchés d avenir pour les MEMS/MOEMS au sein des dispositifs médicaux. 36

37 Exemples d utilisation des microsystèmes pour la délivrance de médicament Inhaleur Respimat (MicroParts) Microréservoir sur puce (MicroCHIPS) Pompe à insuline (Debiotech) Dispositif d injection (Eveon) Drug delivery systems MEMS utilisé Systèmes conventionnels Avantage conféré par le MEMS Utilisation thérapeutique Sociétés impliquées Vaporisateur/ Inhalateurs Plaque de silicone avec embout à haute précision Inhalateurs manuels classiques Meilleure inhalation Meilleure infiltration dans les poumons Asthme, bronchopneumopathie chronique obstructive, autres maladies respiratoires Microaiguilles Microaiguilles creuses et pleines Aiguilles et seringues métalliques ou en polymères Absence de douleur Précision des doses Vaccination et traitements cosmétiques Micropompes portables Actionneurs Pompes mécaniques Miniaturisation Précision Diabètes Microréservoirs implantables Microréservoirs Pompes d aiguilles et de seringues Substitution aux injections Longévité Encombrement Diabètes, ostéoporose, cancer Dispositifs d injection automatique Capteurs de fluide et micro pompes Injecteur à jet Permet injections intramusculaires et intraveineuses Précision Economie Polyarthrite rhumatoïde, sclérose multiple, oncologie Source : Market status and outlook for MEMS in drug delivery, MEMS Industry Group 37

38 Opportunités de marché et maturité des dispositifs médicaux de délivrance de médicaments utilisant les technologies MEMS Taille de la cible (nombre de patients et utilisateurs potentiels) 1 milliard Microaiguilles de vaccination en silicone et à surface solide (NanoPass, Debiotech, Valeritas ) 100 millions 50 millions Gamme de DM implantable pour l ostéoporose (MicroCHIPS) Pompes à insuline portable (Debiotech) Embout MEMS de pulvérisateurs de produits pour l asthme (microparts) 1 million Stylo injecteur de médicament utilisant des micropompes (EVEON) Micro aiguilles pour la cosmétique (NanoPass) Maturité Preuve de concept Test préclinique Test clinique Marquage CE Approbation Europe et Asie Approbation FDA (USA) La vaccination et les pathologies chroniques apparaissent comme les secteurs à fort potentiel pour les microsystèmes au sein du «Drug Delivery» source: 38

39 L industrie du Diagnostic In Vitro (IVD) est également une opportunité majeure pour les MEMS/MOEMS en santé Aujourd hui, entre 60 et 70% des décisions médicales font intervenir le résultat d un test de diagnostic in vitro. La réalisation de ces tests de diagnostic in vitro nécessite instrumentation que l industrie IVD se charge de : Concevoir Développer, Validation scientifique et clinique, Validation réglementaire. Fabriquer, Commercialiser. L intégration des technologies MEMS/MOEMS au sein de ces instruments permettra d augmenter considérablement les actes de biologie délocalisées. Le lecteur de glycémie reste l un des meilleurs exemples. Industriels du diagnostic in vitro en 2009 (Parts de marché et CA mondial, total = 42 M$) 1 : Roche Diagnostics (20% - 8,4 M$) 2 : Abbott (12% - 5 M$) 3 : Siemens Diagnostics (11% - 4,6 M$) 4 : Ortho-Clinical Diagnostics - J&J (9% - 3,8 M$) 5 : Beckman Coulter (7% - 3 M$) 6 : biomérieux (3% - 1,3M$) 7 : Bayer (3% - 1,3M$) 8 : Alere (3% - 1,3M$) 9 : Becton Dickinson (3% - 1,3M$) xxxx 39

40 Exemples d utilisation des MEMS/MOEMS au sein de l industrie du diagnostic in vitro : «Lab-on-Chip» Analyse des différentes souches de la grippe Détection de pathogènes alimentaires Dispositif «Lab-On-Chip» VERECHIP Concept «Lab-on-Chip» Genotyper Source : An integrated microfluidic device for influenza and other genetic analyses. Pal R et al. Lab Chip Oct;5(10): Les «Lab-on-Chip» sont des biopuces qui permettent : D analyser de petites quantités de fluides et tissus biologiques, En quelques secondes. Les tests sont réalisés à l'intérieur ou à la surface des canaux. 40

41 Les applications en santé de la technologie MEMS permettront l amélioration des dispositifs de diagnostic et de thérapie Drug Delivery automatisée Echafauds réparation osseuses Applications Thérapie La première décennie du XXIème siècle voit l utilisation des MEMS pour le développement de nombreux nouveaux dispositifs médicaux Drug Delivery in Vivo DM de thérapie cellulaire et génique Dispositifs de correction de motricité DM implantables permanents 1er accéléromètres MEMS BioMEMS Transducteurs nouvelle génération Capteurs de pression artérielle jetables Puces informatives individuelles Systèmes de mesures non invasifs Appareil de biopsie micro-invasifs Lab on chip Lab-on-chip nouvelle génération Robots intelligents biocompatibles Applications Diagnostic Imagerie moléculaire Imagerie multimodale miniaturisée Micro dispositifs d imagerie haute résolution Détection de signature cancérigène Imagerie sans fil faible consommation Mesure de l élasticité cellulaire Packaging biocompatibles Textiles électroniques de confort 41

42 7 Conclusion xxx 42

43 Analyse SWOT des MEMS/MOEMS utilisés pour des applications médicales FORCES Réponse aux besoins de miniaturisation, précision et autonomie des dispositifs médicaux, Technologie sans concurrence frontale, Source d innovation en santé. OPPORTUNITES Demande croissante en DM miniaturisé et mini-invasifs, Marché du «Drug Delivery» en forte croissance, Développement des outils diagnostic pour la biologie délocalisée, Tendance globale des systèmes de santé vers le maintien à domicile des patients. MEMS/MOEMS en santé FAIBLESSES Faible volume associé au secteur de la santé, Développement de MEMS spécifiques à la santé long, risqué et couteux, Biocompatibilité pour les DM implantables. MENACES Nouveaux marchés de grande consommation émergents, Problématique du remboursement et de la cotation des actes intégrant des dispositifs médicaux. xxxx 43

44 L utilisation croissante des microsystèmes au sein des dispositifs médicaux va entrainer de nouvelles opportunités de marché L utilisation de la technologie MEMS/MOEMS dans le secteur du dispositif médical est portée par la tendance globale du marché de la santé. Le marché des MOEMS/MEMS au sein des dispositifs médicaux reste encore peu développé, Cependant la demande est croissante car la technologie répond à des besoins précis exprimés par l environnement médical. Les systèmes de délivrance de médicaments, le maintien à domicile et l industrie du diagnostic in vitro représentent les opportunités de marché les plus importantes pour la technologie en santé. Le développement de microsystèmes innovants constitue le point critique dans la chaine de valeur de la technologie au sein des dispositifs médicaux. Le potentiel économique d un MEMS en santé est uniquement lié à l autorisation de mise sur le marché du dispositif médical pour lequel il est développé. Le développement de MEMS/MOEMS innovants sera plus important pour des applications dans le secteur automobile et l électronique de grande consommation. xxxxxxxxxxxx 44

45 8 Annexes Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMSxxx Liste des documents du livrable x xxx 45

46 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Appareils intracorporels de mesure de pression D abords développés pour l automobile ils ont ensuite été transposés au corps humain pour la mesure de la pression de différents fluides et le monitoring de certains organes: Diagnostic et monitoring de dysfonctionnements cardiaques Monitoring des pressions intracrânienne et intraoculaire. Mesure des gradients de pression dans le système circulatoire Mesure de pression intervertébrale Ces capteurs peuvent être implantables ou bien jetables Capteur de pression pour mesures de pression In Vivo (FISO TECHNOLOGIES) Appareil pour la mesure de la pression intra-utérine (MEASUREMENT SPECIALTIES) 46

47 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Implants cochléaires Pour ces dispositifs, l utilisation des MEMS permet une meilleure restitution du son ainsi qu une diminution de la consommation d énergie de l implant, donc une plus longue autonomie et une meilleure fiabilité. Cette technologie optimise également la miniaturisation de l appareil et son implantation intracrânienne. MEMS conçu pour être intégré à un implant cochléaire, mis au point en 2006 par une étudiante en thèse d ingénierie électrique du Center For Wireless Integrated Microsystems 47

48 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Sondes endoscopiques Les MEMS répondent entièrement aux besoins de miniaturisation et de précision exprimés en chirurgie. Les perspectives d évolution concernant ces outils vont permettre de situer un sonde avec une exactitude augmentée à l échelle cellulaire. Des apports considérables en imagerie A l heure actuelle, ces sondes sont utilisées en chirurgie ophtalmique, en radiologie et en cardiologie interventionnelle où elles rendent possible l obtention d image OCT (Optical Coherence Tomography). Sonde endoscopique mise au point par l institut de microélectronique de Singapore et intégrant un MEMS miroir Tomographie par cohérence optique d une extrémité d un doigt 48

49 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Micropompes Aujourd hui, il existe des outils de délivrance de médicaments implantables à longue durée. Selon les conditions, environnementales (ph, concentration, ); le microsystème sera activé et libérera la substance thérapeutique directement dans la circulation sanguine ou bien au niveau de l organe cible, évitant ainsi toute dégradation gastrique. L avantage procuré est l optimisation de la compliance et de l efficacité médicamenteuse. Pillule intelligente implantable conçue par la société ChipRx. A gauche: schéma d auto-régulation thérapeutique réactive Source : Application of Micro- and Nano-Electromechanical Devices to Drug Delivery, Staples et al., 2005 Microdispositif en In Vivo incorporant une micropompe et libérant du Bleu de comassie 49

50 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Implants rétiniens microélectroniques et lentilles L utilisation des MEMS/MOEMS dans le cas de traitements de troubles de la vision a permis la mise au point d appareil de correction et d amélioration de la vision chez les personnes atteintes de dégénérescence maculaire liées à l âge ou de rétinite pigmentaire. Schéma de fonctionnement d un implant rétinien basé sur la technologie MEMS Source : MEMS-based Retinal Implants, M.B. Schubert et al. 50

51 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Lab-on-chip Ces biopuces permettent en quelques secondes de tester de petites quantités de fluides et tissus biologiques. Toutes les réactions se produisent à l'intérieur ou en surface des canaux. Les LoC possèdent une cartouche autonome et jetable qui supporte la puce et réduit fortement les contaminations croisées des manipulations à plusieurs étapes. Dispositif Lab-On-Chip VERECHIP codeveloppé par Veredus Labs et ST Microelectronic, il est capable de détecter 10 pathogènes alimentaires. Concept Lab-On-Chip Genotyper, qui à terme distinguera les différentes souches de la grippe. Source : An integrated microfluidic device for influenza and other genetic analyses, Pal et al.,

52 X Dispositifs médicaux intégrant la technologie MEMS/MOEMS Appareils de maintien à domicile Les détecteurs de chutes pour personnes âgées dépendantes sont notamment pourvus d accélérateurs et de gyroscopes MEMS. Ces outils font parties des appareils de consommation de masse sur lesquels les MEMS vont s appuyer pour porter de le marché des dispositifs médicaux. 52

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