Hold biomedicinske sensorer solidt på plads og reducer fejl med medicinske sikringstape

Efterhånden som IoT (Internet of Things) udvides til at omfatte medicinsk udstyr, er der sket en stigning i antallet og variationen af biometriske sensorer, der skal fastgøres på menneskers hud. De indsamlede data bruges til at overvåge og diagnosticere medicinske tilstande samt til at undersøge og forbedre professionelle atleters præstationer og kommercielle personlige træningsprogrammer i hjemmet.

Selv om der almindeligvis anvendes specialfremstillet medicinsk sikringstape til at fastgøre sensorerne, er disse tapes ikke "one-size-fits-all". I stedet skal der tages hensyn til forskellige faktorer såsom komfort, luft- og fugtgennemtrængelighed og modstandsdygtighed over for væsker, hvilket alt sammen gør valget af tape mere kompliceret. Desuden skal tapen i visse anvendelser hurtigt og nemt kunne fjernes og fastgøres på huden igen for at flytte sensorerne, hvilket kan være vigtigt i nødsituationer. Der er behov for en række forskellige medicinske tapes, som er lette at differentiere, så de kan anvendes i den rette situation.

I denne artikel præsenteres en familie af medicinske tapes fra 3M, der er udviklet til forskellige situationer, hvor tapen skal fastgøres forskellige steder på huden.. Artiklen forklarer brugen af fire medicinske 3M-tapes, og hvordan de anvendes til specifikke medicinske sikringsanvendelser. Den ser også på fordelene ved at standardisere på én familie af medicinsk tape, herunder forenkling af indkøb, ensartet dokumentation og brugervenlighed.

Anvendelse af medicinsk sikringstape

Ligesom tilgængeligheden og det store udvalg af miljøsensorer har ansporet væksten i kommercielt IoT og industrielt IoT (IIoT), tilskynder tilgængeligheden og udvalget af biometriske sensorer til nye medicinske sensorer, herunder medicinske IoT-enheder. Biometriske produkter til forbrugernes biometriske sensorer, f.eks. smarte ure med pulsmåler, kan let fastgøres til håndleddet, mens forbrugernes pulsmåler kan fastgøres til brystet for at opnå endnu bedre præcision. Denne forbedrede nøjagtighed skyldes ikke kun, at der anvendes en mere præcis sensor, men også at hjertemonitoren er placeret sikkert over hjertet. Præcisionen af biometriske sensordata er direkte relateret til både sensortypen og den korrekte placering på huden.

Men i forbindelse med biometriske sensorer i medicinsk kvalitet skal mange sensorer fastgøres på steder, hvor der ikke kan anvendes en simpel rem. Desuden skal de måske også være tættere og mere sikkert koblet til hudoverfladen for at opnå en pålidelig biometrisk aflæsning. Dette kræver brug af medicinsk tape for at holde sensoren på plads. Som det fremgår af figur 1, består de fleste medicinske sikringstape af en trykklar og beskrivelig bagside, som er selve tapen, et klæbemiddel til at fastgøre tapen til huden og en aftagelig foring, der trækkes af for at blotlægge klæbemidlet.

Figur 1: Medicinsk sikringstape består normalt af en bagside (øverst) og et klæbemiddel (i midten). En foring (i bunden) beskytter klæbemidlet og trækkes væk, når det er klar til brug. (Billedkilde: 3M Medical Materials)

Valget af bagside og klæbemiddel i konstruktionen af en medicinsk tape er afgørende for dens anvendelsesegenskaber. Situationen med medicinsk sikringstape er ikke alle ens, og korrekt valg og brug af tapen kræver, at man tager hensyn til en række ergonomiske faktorer. Disse kombinerede faktorer dikterer opbygningen af tapens bagside og valget af det anvendte klæbemiddel.

Ergonomi af medicinsk sikringstape

En vigtig faktor er væskemodstand. Ved langvarig brug kan en medicinsk sikringstape blive våd på grund af hyppig vask af området eller under et brusebad, hvilket resulterer i manglende vedhæftning, hvilket kan føre til upålidelige sensoraflæsninger. Hvis væskeresistens er et krav, er der ofte tale om en tape med bagside af polyethylen med et akrylbaseret medicinsk klæbemiddel. Denne konstruktion er ikke kun modstandsdygtig over for væsker, men forhindrer også vanddamp, i at trænge ind i tapen - f.eks. i et varmt brusebad eller i et område med høj luftfugtighed.

Et supplerende krav til væskemodstand er tapens typiske fugttransmissionshastighed (MVTR). MVTR angives typisk i gram pr. kvadratmeter (gm/m²) af den fugt, der kan trænge igennem materialet i løbet af en 24-timers periode. Mens der i nogle situationer ikke må passere nogen væsker eller vanddamp overhovedet gennem tapen (MVTR = ~0), kan det i andre situationer være nødvendigt at lade fugt, f.eks. sved, passere gennem tapen. I sidstnævnte giver en tape af ikke-vævet stof bagsiden huden mulighed for at ånde, og sved kan fordampe.

Der er nogle anvendelsestilfælde, hvor et tape let skal kunne omplaceres, så sensoren hurtigt kan flyttes, eller hvor det er muligt at anvende det flere gange på den samme patient. Der findes en række forskellige klæbemidler til tape til engangsbrug, men med silikonebaserede medicinske klæbemidler kan sensoren nemt fjernes og fastgøres sikkert igen.

Tapens komfort er altid vigtig, især når det gælder tape med lang levetid. Fibertape med mindst en moderat MVTR er normalt den mest behagelige, selv om polyethylentape kan være noget behageligt, afhængigt af konstruktion og placering. Tapens komfort afhænger også af tykkelsen på bagsiden og af, hvor længe tapen bruges. Tape til længerevarende brug skal være behageligt i op til en uge uden at forårsage ubehag hos patienten, og tyndere underlagsmateriale kan give større fleksibilitet og komfort.

3M medicinsk sikringstape

For at imødekomme disse forskellige anvendelser fremstiller 3M Medical Materials en række forskellige medicinske sikringstape. Disse fastgørelsestapes tager hensyn til de forskellige ergonomiske faktorer, der er nævnt ovenfor. Fordi disse tapes kan standardiseres og er tilgængelig fra én leverandør, forenkler 3M desuden lagerstyring og giver ensartet dokumentation mellem produkterne, hvilket kan forenkle indkøb og reducere fejl.

Til applikationer med længerevarende slid fremstiller 3M deres 3M-4077 ikke-vævet tape (Figur 2). 3M 4077 4" X 10YD (Figur 1) er en populær størrelse på 4 tommer (in.) x 10 yards (yds) med et hvidt underlag af ikke-vævet polyurethan, der er 0,16 millimeter (mm) tykt. Den bruger et akrylklæbemiddel med lang levetid, hvilket gør den meget behagelig ved længere tids brug. Dens MVTR er specificeret til ~185 gm/m² og er delvis væskeafvisende, så huden kan ånde i op til 14 dage under anbefalet brug.

Figur 2: 3M 4077 medicinsk sikringstape anbefales til længerevarende brug i op til 14 dage. Den leveres i en praktisk rulle, der er mindre end 8 tommer i diameter. (Billedkilde: 3M Medical Materials)

3M 4077 medicinsk sikringstape kan ikke genplaceres og anbefales kun til engangsbrug, hvilket gør denne tape anvendelig til biometriske sensorer med lang levetid, der kasseres efter én påføring.

Som alle de tapes, der er beskrevet her, leveres 3M 4077 i en rulle for at gøre det nemt at bruge den. Rullen er mindre end 8 tommer i diameter og kan nemt opbevares i en lægeafdeling eller på en skadestue.

Til medicinsk sikringstape, hvor huden skal have mulighed for at ånde, skal tapen have en høj MVTR. Til disse formål tilbyder 3M 1530 4" X 10YD. Dette tape måler 4" x 10 yds med et 0,14 mm hvidt ikke-vævet underlag af rayon og leveres med et medicinsk akrylatklæbemiddel af kirurgisk kvalitet. Denne konstruktion resulterer i en meget høj MVTR-værdi på 4200 gm/m². Det kan ikke genplaceres og er ikke modstandsdygtigt over for væsker, hvilket gør det uegnet til de fleste biometriske forbrugerapplikationer. Med sin høje MVTR og gode komfort er tapen specificeret til kirurgiske anvendelser og udvidet overvågning af indlagte patienter. Den er let at rive i hånden - en fordel i akutte medicinske situationer, hvor begivenhederne skrider hurtigt frem.

Til anvendelser, hvor der kræves en høj grad af komfort og fleksibilitet, tilbyder 3M den kirurgiske tape af polyurethanfilm 3M 9836 4" X 10YD med et medicinsk akrylklæbemiddel. Tapen er i standardstørrelsen 4" x 10 yds. Bagsiden er en polyurethanfilm og er med en tykkelse på kun 0,03 mm den tyndeste tape her, hvilket giver fleksibilitet og komfort. Det er vandafvisende og rimeligt åndbart med ~450 gm/m², hvilket giver et godt kompromis mellem åndbarhed og vandafvisende egenskaber. Denne tapes tynde, komfortable bagside, fleksibilitet, rimelige mulighed for at ånd og vandafvisende egenskaber kan gøre den anvendelig til fastgørelse af sensorer på et barn, hvor sensoren og fastgørelsestapen skal kunne tåle en vis vridning - især vigtigt med en patient, der måske ikke er i stand til at give effektiv verbal feedback om komforten ved fastgørelsen af sensoren.

I nogle sensorovervågningsapplikationer skal sensoren kunne flyttes til flere forskellige anvendelser og skal også kunne fastgøre et medicinsk instrument til patientens hud. I disse applikationer er dobbeltbelagt tape som 3M 2477P 4" X 10YD meget nyttigt (Figur 3). Tapen måler 4 tommer x 10 yds med en meget tynd 0,04 mm thermoplastisk elastomer (TPE) bagside med klæbemiddel på begge sider (lag C). TPE'en er gennemsigtig, hvilket giver et godt overblik over sensoren og huden for at hjælpe med korrekt placering. På den ene side er der et medicinsk silikoneakrylatklæbemiddel (lag B), der er designet til forsigtigt at blive fjernet og genplaceret på huden for at fastgøre en biometrisk sensor. På bagsiden af TPE-underlaget er der et akrylbaseret klæbemiddel (lag D). Dette andet klæbemiddel kan fastgøres sikkert til en medicinsk biometrisk miniature-sensor.

Figur 3: Lagene i den dobbeltsidede 3M 2477P 4 x 10 YD medicinsk sikringstape omfatter et silikoneakrylatklæbemiddel på den ene side (lag B) og et akrylbaseret klæbemiddel (lag D) på den anden side. (Billedkilde: 3M Medical Materials)

Denne unikke medicinske sikringstape kan tjene to formål. For det første kan den tjene som sikring af både sensoren og den medicinske biometriske registreringsenhed. Dette giver et kompakt biometrisk registreringssystem uden lange ledninger. Den biometriske sensorenhed kan være en meget let indlejret computer, der drives af et CR2032-batteri. Den kan registrere sensoraflæsningen i flash-hukommelsen eller sende sensoraflæsningerne via Bluetooth eller Wi-Fi til en computer eller mobilenhed. Dette er også nyttigt til prototyper af kommercielle biometriske sensorenheder baseret på singleboard-computere (SBC'er) på størrelse med et frimærke.

For det andet kan dette tape bruges som et selvstændigt medicinsk tape. Silikoneklæbesiden kan bruges til biometriske sensorer, der kan genplaceres eller genbruges. Dette gør det muligt at bruge og genbruge biometriske sensorer til atleter dagligt. Tapen har en moderat modstandsdygtighed over for væsker og har en MVTR på 400 gm/m² - god til kortvarig brug.

Specifikationerne for 3M-2477P anbefaler ikke, at det akrylbaserede klæbemiddel anvendes mod huden.

Konklusion

Ikke alle biometriske sensorsikringsapplikationer er ens, så der findes et bredt udvalg af medicinske sikringstape. Brugsbetingelserne for medicinsk tape, herunder ergonomien i situationen, er afgørende for de materialer, der anvendes til bagsiden og klæbemidlet. Standardisering af medicinsk tape hos én leverandør forenkler indkøb og lagerbeholdning, reducerer fejl og giver ensartethed i dokumentationen.