Hold biomedisinske sensorer godt på plass og reduser feil med medisinsk festetape

Av Bill Giovino

Bidrag fra Digi-Keys nordamerikanske redaktører

Etter hvert som tingenes Internett (IoT) utvides til medisinsk utstyr, vil vi se en økning i antallet og variasjonene av biometriske sensorer som må festes til menneskehud. De innsamlede dataene brukes til å overvåke og diagnostisere medisinske tilstander, samt studere og forbedre ytelsen til profesjonelle idrettsutøvere og kommersielle personlige treningsprogrammer som brukes i hjemmet.

Selv om spesialprodusert medisinsk festetape vanligvis brukes til å feste sensorene, er ikke disse tapene ment for alle typer bruk. I stedet må det tas hensyn til ulike faktorer som komfort, luft- og fuktgjennomtrengelighet og motstandsdyktighet mot væske, noe som gjør valg av tape mer komplisert. For visse bruksområder må tapen også kunne fjernes raskt og enkelt og deretter festes på huden igjen for å omplassere sensorene, noe som kan være viktig i nødssituasjoner. Det som trengs er en rekke forskjellige medisinske taper som er lette å differensiere fra hverandre, slik at de kan brukes i den aktuelle situasjonen.

Denne artikkelen introduserer en familie medisinske taper fra 3M som er utviklet for ulike situasjoner som involverer festing til menneskehud. Artikkelen forklarer bruken av fire medisinske tapetyper fra 3M og hvordan de håndterer bestemte bruksområder for medisinsk festing. Den ser også på fordelene av å standardisere én familie med medisinsk tape, som omfatter forenkling av kjøpsprosessen, konsistens i dokumentasjonen og brukervennlighet.

Bruksområder for medisinsk festetape

Akkurat som tilgjengeligheten og det brede utvalget av miljøsensorer har ansporet til vekst innen kommersiell IoT samt industriell IoT (IIoT), oppmuntrer tilgjengeligheten og variasjonen av biometriske sensorer til nye medisinske sensorer, deriblant medisinsk IoT-utstyr. Forbrukerorienterte biometriske sensorprodukter som smartklokker med pulsmålere kan enkelt festes til et håndledd, og pulsmålere kan festes rundt brystet til en person for å gi enda bedre nøyaktighet. Denne forbedrede nøyaktigheten skyldes ikke bare bruken av mer nøyaktige sensorer, men også sikker plassering av pulsmåleren over hjertet. Nøyaktigheten til biometriske sensordata er direkte relatert til både sensortype og riktig plassering på huden.

For biometriske sensorprodukter av medisinsk kvalitet, må imidlertid mange sensorer festes til steder som ikke er egnet for en vanlig stropp. I tillegg kan det også hende de må være festet til hudoverflaten på en strammere og sikrere måte for å kunne gi en pålitelig biometrisk avlesning. Her er bruk av medisinsk festetape nødvendig for å holde sensoren på plass. Som vist på figur 1, omfatter de fleste medisinske festetaper en trykklar bakside som er selve tapen, et lim for å feste tapen til huden og et avtakbart dekkpapir som trekkes av for å eksponere limet.

Skjema over medisinsk festetape omfatter vanligvis en bakside (øverst) og et lim (midten)Figur 1: Medisinsk festetape omfatter vanligvis en bakside (øverst) og et lim (midten). Et dekkpapir (nederst) beskytter limet og trekkes bort når det er klart til bruk. (Bildekilde: 3M Medical Materials)

Valget av bakside og lim i konstruksjonen av en medisinsk tape fastsetter bruksegenskapene. Situasjonene som involverer medisinsk festetape er ikke alltid de samme, så riktig valg og bruk av tapen innebærer å ta hensyn til en rekke ergonomiske faktorer. Disse kombinerte faktorene dikterer konstruksjonen av tapens bakside og valget av lim som skal brukes.

Ergonomi for medisinsk festetape

En viktig betraktning er motstandsdyktighet mot væske. Medisinske festetaper kan bli våte under langvarig bruk på grunn av hyppig vask av området eller dusjing, noe som resulterer i manglende heft, som igjen fører til upålitelige sensoravlesninger. Hvis motstandsdyktighet mot væske er et krav, innebærer dette ofte en tapebakside som er laget av polyetylen med et akrylbasert lim av medisinsk kvalitet. Denne konstruksjonen er ikke bare motstandsdyktig mot væsker, men forhindrer også at vanndamp – for eksempel fra en varm dusj eller et område med høy luftfuktighet – trenger gjennom tapen.

Et supplerende krav for motstandsdyktighet mot væske er tapens typiske fuktighetsdamp-overføringshastighet (MVTR – moisture vapor transmission rate). MVTR angis vanligvis i gram per kvadratmeter (gm/m²) fuktighet som tillates gjennom materialet over en 24-timers periode. Selv om det i visse situasjoner ikke er tillatt at væsker eller vanndamp trenger gjennom tapen i det hele tatt (MVTR = ~0), kan det i andre situasjoner være nødvendig at fuktighet, for eksempel fra svette, får lov til å trenge gjennom tapen. I sistnevnte tilfelle gir en tekstiltape-bakside av fiberstoff huden mulighet til å puste, og svetten kan fordampe.

Det er noen brukstilfeller der en tape må være lett å omplassere, slik at sensoren raskt kan flyttes til et annet sted eller begrenset flerbruk på samme pasient er mulig. Selv om en rekke limtyper er tilgjengelige for engangsbruk, gjør silikonbasert medisinsk lim at sensoren enkelt kan fjernes og festes skikkelig på plass igjen.

Komforten til tapen er alltid viktig, spesielt for tape ment for langvarig bruk. Fiberstofftape med minst en moderat MVTR er vanligvis den mest komfortable, men polyetylentape kan også være ganske komfortabel, avhengig av konstruksjon og plassering. Tapekomfort er også relatert til tykkelsen til baksiden og hvor lenge tapen skal brukes. Tape for utstrakt bruk må være behagelig i opptil en uke uten å forårsake ubehag for pasienten, og et tynnere baksidemateriale kan gi mer fleksibilitet og komfort.

Medisinske festetaper fra 3M

For å håndtere disse ulike brukstilfellene produserer 3M Medical Materials en rekke forskjellige medisinske festetaper. Disse festetapene tar hensyn til de ulike ergonomiske faktorene vi tok for oss ovenfor. Og fordi disse tapene kan standardiseres og er tilgjengelige fra én enkelt leverandør, forenkler 3M lagerstyring og tilbyr konsekvent dokumentasjon på tvers av produkter, noe som kan forenkle kjøpsprosessen og redusere feil.

3M produserer 3M-4077-fiberstofftape for langtidsbruk for bruksområder som krever langvarig bruk (figur 2). 3M 4077 4” X 10YD (figur 1) er en populær størrelse på 10,1 cm (4 tommer) x 9,1 meter (10 yard) med en hvit fiberstoff-polyuretan-bakside som er 0,16 millimeter (mm) tykk. Den bruker et utvidet akryllim, noe som gjør den svært komfortabel for langvarig bruk. Dens MVTR er spesifisert til ~185 gm/m², så den er ganske væskebestandig, noe som gjør at huden kan puste i opptil 14 dager under anbefalt bruk.

Bilde av 3M 4077 medisinsk festetapeFigur 2: 3M 4077 medisinsk festetape anbefales for langvarig bruk i opptil 14 dager. Den kommer i en praktisk rull som er mindre enn 20 cm (8 tommer) i diameter. (Bildekilde: 3M Medical Materials)

3M 4077 medisinsk festetape kan ikke reposisjoneres og er kun anbefalt for engangsbruk, noe som gjør denne tapen egnet for biometriske sensorer for langtidsbruk som skal kastes etter én påføring.

I likhet med de andre tapene som er omtalt her, kommer 3M 4077 i en brukervennlig rull. Rullen er mindre enn 20 cm (8 tommer) i diameter og kan enkelt oppbevares på en klinikk eller et akuttmottak.

Den medisinske festetapen må ha en høy MVTR i tilfeller hvor huden må være i stand til å puste. 3M tilbyr for disse tilfellene 3M 1530 4" X 10YD. Denne tapen måler 10,1 cm (4 tommer) x 9,1 meter (10 yard), og kommer med et 0,14 mm hvitt fiberstoff-rayon-materiale på baksiden og et kirurgisk akrylatmedisinsk lim. Denne konstruksjonen resulterer i en svært høy MVTR på 4200 gm/m². Den kan ikke reposisjoneres og den er ikke motstandsdyktig mot væsker, noe som gjør den uegnet for de fleste biometriske bruksområder for forbrukere. Med sin høye MVTR og gode komfortnivå, er tapen spesifisert for kirurgiske bruksområder og langvarig overvåking av innlagte pasienter. Den er lett å rive for hånd, noe som er en fordel i akuttmedisinske situasjoner hvor ting utvikler seg raskt.

For bruksområder der det kreves en høy grad av komfort og fleksibilitet, tilbyr 3M 3M 9836 4" X 10YD, som er en kirurgisk tape av polyuretanfilm med akrylmedisinsk lim. Tapen kommer i standardstørrelsen, 10,1 cm (4 tommer) x 9,1 meter (10 yard). Baksiden er laget av polyuretanfilm, og med en tykkelse på bare 0,03 mm er dette den tynneste tapen her, noe som gir både fleksibilitet og komfort. Den er vannbestandig og relativt pustende, ~450 gm/m², noe som gir et godt kompromiss mellom pusteevne og vannmotstand. Med denne tapens tynne og komfortable bakside, fleksibilitet, relative pusteegenskaper og motstandsdyktighet mot vann, er den godt egnet til å feste sensorer til et barn der sensoren og festetapen må være i stand til å tåle noen vridninger – noe som er spesielt viktig for pasienter som kanskje ikke er i stand til å gi effektiv verbal tilbakemelding om komforten av sensorfestet.

For noen sensorovervåkingsløsninger må sensoren kunne flyttes og brukes flere ganger, og den må også være i stand til å feste et medisinsk instrument til pasientens hud. Dobbelsidig tape, som 3M 2477P 4" X 10YD, er svært nyttig for disse bruksområdene (figur 3). Tapen måler 10,1 cm (4 tommer) x 9,1 meter (10 yard) og har en svært tynn bakside av termoplastisk elastomer (TPE) på 0,04 mm, med lim på begge sider (lag C). TPE er gjennomsiktig, så den gir en praktisk oversikt av sensoren og huden for å hjelpe til med riktig plassering. På den ene siden er et medisinsk lim av silikonakrylat (lag B) som er laget slik at det kan fjernes forsiktig og reposisjoneres på huden for å feste en biometrisk sensor. På den andre siden av TPE-baksiden er et akrylbasert lim (lag D). Dette andre limet kan festes sikkert til en medisinsk biometrisk miniatyr-sensorenhet.

Skjema over lagene til den dobbeltsidige medisinske festetapen 3M 2477P 4 x 10 YDFigur 3: Lagene til den dobbeltsidige 3M 2477P 4 x 10 YD medisinske festetapen inkluderer et silikonakrylatlim på den ene siden (lag B) og et akrylbasert lim (lag D) på den andre. (Bildekilde: 3M Medical Materials)

Denne unike medisinske festetapen kan tjene to formål. For det første kan den fungere som en festeanordning for både sensoren og det medisinske biometriske opptaksutstyret. Dette resulterer i et kompakt biometrisk opptakssystem uten lange ledninger. Den biometriske sensorenheten kan være en svært lett innebygd datamaskin drevet av et CR2032-batteri. Den kan registrere sensoravlesningen i flashminnet eller sende sensoravlesningene via Bluetooth eller Wi-Fi til en datamaskin eller mobilenhet. Dette er også nyttig når det gjelder å lage prototyper av kommersielle biometriske sensorenheter basert på frimerkestore enkeltkortdatamaskiner (SBC – single-board computers).

For det andre kan denne tapen brukes som en frittstående medisinsk tape. Silikonlimsiden kan brukes for reposisjonerbare eller gjenbrukbare biometriske sensorer. Dette gjør at biometriske sensorer for idrettsutøvere kan brukes og gjenbrukes på et daglig basis. Tapen har moderat motstandsdyktighet mot væske og har en MVTR på 400 gm/m², noe som er bra for kortvarig bruk.

Spesifikasjonene for 3M-2477P anbefaler ikke at det akrylbaserte limet brukes mot huden.

Konklusjon

Ikke alle bruksområder for biometrisk sensorfesting er de samme, så det finnes et bredt utvalg av medisinske festetaper. Bruken av medisinsk tape, som omfatter de ergonomiske hensynene som må tas for situasjonen, fastsetter hvilke materialer som skal brukes til baksiden og limet. Standardisering for én leverandør av medisinsk tape forenkler kjøpsprosessen og lagerbeholdning, reduserer feil og gir mer konsekvent dokumentasjon.

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of Digi-Key Electronics or official policies of Digi-Key Electronics.

Om skribenten

Bill Giovino

Bill Giovino is an Electronics Engineer with a BSEE from Syracuse University, and is one of the few people to successfully jump from design engineer, to field applications engineer, to technology marketing.

For over 25 years Bill has enjoyed promoting new technologies in front of technical and non-technical audiences alike for many companies including STMicroelectronics, Intel, and Maxim Integrated. While at STMicroelectronics, Bill helped spearhead the company’s early successes in the microcontroller industry. At Infineon Bill orchestrated the company’s first microcontroller design wins in U.S. automotive. As a marketing consultant for his company CPU Technologies, Bill has helped many companies turn underperforming products into success stories.

Bill was an early adopter of the Internet of Things, including putting the first full TCP/IP stack on a microcontroller. Bill is devoted to the message of “Sales Through Education” and the increasing importance of clear, well written communications in promoting products online. He is moderator of the popular LinkedIn Semiconductor Sales & Marketing Group and speaks B2E fluently.

Om denne utgiveren

Digi-Keys nordamerikanske redaktører