Udržujte biomedicínské senzory pevně na svém místě a omezte chyby pomocí náplastí ke zdravotnickému připevnění

S nárůstem využívání internetu věcí (IoT) ve zdravotnických přístrojích roste i počet a rozmanitost biometrických senzorů, které se musí připevňovat na lidskou pokožku. Shromážděná data se používají ke sledování a diagnostikování zdravotních stavů, jakož i ke studiu a zlepšování výkonnosti profesionálních sportovců a při komerčních domácích cvičebních programech.

Přestože se k připevnění senzorů běžně používá speciálně vyrobená náplast ke zdravotnickému připevnění, nejsou tyto náplasti „univerzální“. Místo toho je třeba brát v úvahu různé faktory, jako je pohodlí, prodyšnost vzduchu a propustnost vlhkosti, odolnost vůči tekutinám, což vše složitost výběru náplasti zvyšuje. Kromě toho se u některých aplikací musí dát náplast rychle a snadno odstranit a pak znovu připevnit k pokožce, aby bylo možné přemístit senzory, což může být důležité v nouzových situacích. Je potřeba celá řada různých náplastí, které lze snadno odlišit, aby je bylo možné v příslušné situaci použít.

V tomto článku představujeme řadu náplastí od společnosti 3M určených pro připevnění na lidskou pokožku v různých situacích. Vysvětlujeme zde použití čtyř náplastí 3M a to, jak řeší specifické aplikace zdravotnického připevnění. V článku se rovněž na jedné řadě náplastí zabýváme výhodami standardizace, což zahrnuje zjednodušení nákupu, konzistenci dokumentace a snadné používání.

Aplikace náplastí ke zdravotnickému připevnění

Stejně jako dostupnost a široký výběr environmentálních senzorů urychlily nárůst komerčního IoT i průmyslového IoT (IIoT), tak dostupnost a rozmanitost biometrických senzorů rozšířily nová zdravotnická snímací zařízení, včetně zdravotnických zařízení IoT. Spotřebitelské produkty s biometrickým snímáním, jako jsou chytré hodinky s monitory srdečního tepu, lze snadno připnout na zápěstí, zatímco spotřebitelské monitory srdce lze připevnit kolem hrudníku člověka, aby poskytovaly ještě lepší než deklarovanou přesnost. Tato vylepšená přesnost je dána nejen použitím přesnějšího senzoru, ale také bezpečným umístěním monitoru srdce nad srdce. Přesnost dat biometrických senzorů přímo souvisí s typem senzoru a jeho správným umístěním na kůži.

Pro aplikace biometrického snímání na zdravotnické úrovni však musí být mnoho senzorů připevněno na místa, na kterých je nelze připevnit jednoduše popruhem. Kromě toho může být také nutné, aby byly s povrchem kůže těsněji a bezpečněji spojeny kvůli spolehlivým biometrickým odečtům. To vyžaduje použití náplasti ke zdravotnickému připevnění, aby senzor zůstal na svém místě. Jak je vidět na obrázku 1, většina náplastí ke zdravotnickému připevnění se skládá z potisknutelné a zapisovatelné podkladové vrstvy, což je samotná náplast, lepidla k připevnění náplasti na kůži a odnímatelného ochranného obalu, který se sejme, aby se lepicí vrstva obnažila.

Obrázek 1: Náplast ke zdravotnickému připevnění se obvykle skládá z podkladové vrstvy (nahoře) a lepidla (uprostřed). Ochranný obal (dole) chrání lepidlo a sejme se, aby se náplast připravila k použití. (Zdroj obrázku: společnost 3M Medical Materials)

Výběr podkladové vrstvy a lepidla v konstrukci náplasti určuje její vlastnosti použití. Situace pro použití náplastí ke zdravotnickému připevnění nejsou všechny stejné a správný výběr a použití náplasti vyžaduje zvážení řady ergonomických faktorů. Tyto kombinované faktory určují konstrukci podkladové vrstvy náplasti a výběr použitého lepidla.

Ergonomie náplastí ke zdravotnickému připevnění

Jedním z důležitých hledisek je odolnost proti tekutinám. Při dlouhodobém používání může náplast ke zdravotnickému připevnění zvlhnout v důsledku častého mytí oblasti nebo během sprchování, což vede k nedostatečné přilnavosti a nespolehlivým odečtům ze senzorů. Pokud se požaduje odolnost proti tekutinám, často to zahrnuje podkladovou vrstvu z polyetylenu se zdravotnickým lepidlem na bázi akrylu. Tato konstrukce je nejen odolná vůči tekutinám, ale také brání vodní páře – například v horké sprše nebo v prostorech s vysokou vlhkostí – pronikat náplastí.

Doplňkovým požadavkem na odolnost proti tekutinám je typická míra vodní páry, která projde přes materiál (MVTR) náplasti. MVTR se typicky uvádí v gramech na metr čtvereční (gm/m²) vlhkosti procházející materiálem po dobu 24 hodin. Zatímco v některých situacích nesmí náplastí projít vůbec žádné tekutiny ani vodní páry (MVTR = ~0), v jiných může být nutné nechat náplastí procházet vlhkost, jako je pot. V druhém případě umožňuje podkladová vrstva z netkané textilie pokožce dýchat a nechat odpařovat pot.

Existují případy použití, kdy musí být náplast snadno přemístitelná, aby bylo možné senzor rychle přemístit nebo umožnit omezené vícenásobné použití u stejného pacienta. Zatímco pro jednorázové náplasti je k dispozici řada lepidel, snadné sejmutí a opětovné bezpečné připevnění senzoru umožňují zdravotnická lepidla na bázi silikonu.

Vždy je důležité pohodlí náplasti, zejména u náplastí s delší dobou nošení. Nejpohodlnější je obvykle náplast z netkaných vláken s alespoň malou mírou MVTR, avšak polyetylenová náplast může být pohodlná jen někdy v závislosti na konstrukci a umístění. Pohodlí náplasti souvisí také s tloušťkou podkladové vrstvy a dobou používání náplasti. Náplast s delší dobou nošení musí být pohodlná po dobu až jednoho týdne, aniž by způsobovala pacientovi nepohodlí, a tenčí podkladový materiál přitom může poskytnout větší flexibilitu a pohodlí.

Náplasti 3M ke zdravotnickému připevnění

K řešení těchto různých aplikací vyrábí společnost 3M Medical Materials řadu různých náplastí ke zdravotnickému připevnění. Tyto upevňovací náplasti zohledňují různé výše popsané ergonomické faktory. Protože lze navíc tyto náplasti standardizovat a jsou k dispozici od jednoho dodavatele, zjednodušuje společnost 3M správu zásob a poskytuje konzistentní dokumentaci mezi produkty, což může zjednodušit nákup a omezit chyby.

Pro aplikace s delší dobou nošení vyrábí společnost 3M netkanou náplast pro delší dobu nošení 3M-4077 (obrázek 2). Náplast 3M 4077 4" X 10YD (obrázek 1) má oblíbenou velikost 10,1 cm × 9,1 m (4 palce × 10 yardů) a bílou netkanou polyuretanovou podkladovou vrstvu o tloušťce 0,16 mm. Využívá akrylové lepidlo pro delší dobu nošení, díky kterému je náplast i při dlouhodobém připevnění velmi pohodlná. Její míra MVTR je specifikována na přibližně 185 gm/m² a je do určité míry odolná vůči tekutinám, což pokožce umožňuje dýchat až po 14 dní doporučeného používání.

Obrázek 2: Náplast 3M 4077 ke zdravotnickému připevnění se doporučuje pro delší dobu nošení až 14 dní. Dodává se v pohodlné roli, která má průměr do 20 cm (8 palců). (Zdroj obrázku: společnost 3M Medical Materials)

Náplast 3M 4077 ke zdravotnickému připevnění není přemístitelná a doporučuje se pouze k jednorázovému použití, díky čemuž je tato náplast využitelná pro biometrické senzory s delší dobou nošení, které se po jedné aplikaci vyřadí.

Stejně jako všechny zde probírané náplasti se i náplast 3M 4077 dodává kvůli snadnému použití v roli. Role má průměr do 20 cm (8 palců) a lze ji snadno skladovat v lékařské ordinaci nebo na pohotovosti.

Pro aplikace náplastí ke zdravotnickému připevnění, ve kterých musí být pokožce umožněno dýchat, musí mít náplast vysokou míru MVTR. Pro tyto aplikace nabízí společnosti 3M náplast 3M 1530 4" X 10YD. Tato náplast měří 10,1 cm × 9,1 m (4 palce × 10 yardů), má bílý netkaný podkladový materiál z umělého hedvábí o tloušťce 0,14 mm a dodává se s chirurgickým akrylátovým zdravotnickým lepidlem. Tato konstrukce má za následek velmi vysokou míru MVTR 4 200 gm/m2. Není přemístitelná a není odolná vůči tekutinám, takže není vhodná pro většinu spotřebitelských biometrických aplikací. Díky vysoké míře MVTR a dobrému komfortu je náplast určena pro chirurgické aplikace a dlouhodobé monitorování při hospitalizaci. Lze ji snadno přetrhnout rukou – což je výhodou v nouzových zdravotních situacích, ve kterých mají události rychlý vývoj.

Pro aplikace, kde je vyžadován vysoký stupeň pohodlí a flexibility, poskytuje společnost 3M chirurgickou náplast 3M 9836 4" X 10YD s polyuretanovou fólií a akrylovým zdravotnickým lepidlem. Náplast má standardní velikost 10,1 cm × 9,1 m (4 palce × 10 yardů). Podkladovou vrstvou je polyuretanová fólie a s tloušťkou pouhých 0,03 mm je tato náplast nejtenčí náplastí, která přitom poskytuje flexibilitu a pohodlí. Je voděodolná a přiměřeně prodyšná s mírou přibližně 450 gm/m², což nabízí dobrý kompromis mezi prodyšností a voděodolností. Tenká pohodlná podkladová vrstva této náplasti, její flexibilita, přiměřená prodyšnost a voděodolnost z ní činí vhodný výrobek pro připevnění senzorů k dítěti, kde senzor a připevňovací náplast musí vydržet určité kroucení, což je zvláště důležité u pacienta, který nemusí být schopen poskytnout efektivní verbální zpětnou vazbu ohledně komfortu připevnění senzoru.

U některých aplikací monitorování pomocí senzorů musí být senzor přemístitelný pro více použití a musí také na kůži pacienta zajišťovat lékařský nástroj. V těchto aplikacích je velmi užitečná náplast s dvojitým potahem, jako je 3M 2477P 4" X 10YD (obrázek 3). Náplast měří 10,1 cm × 9,1 m (4 palce × 10 yardů), má velmi tenkou podkladovou vrstvu z termoplastického elastomeru (TPE) 0,04 mm a lepidlo na obou stranách (vrstva C). TPE je průsvitný, což umožňuje pohodlný pohled na senzor a kůži a napomáhá to při správném umístění. Na jedné straně je zdravotnické lepidlo ze silikonakrylátu (vrstva B), které je navrženo tak, aby se jemně odstraňovalo a přemísťovalo na kůži k připevnění biometrického senzoru. Na zadní straně podkladové vrstvy TPE je lepidlo na bázi akrylu (vrstva D). Toto druhé lepidlo se může bezpečně přichytit k miniaturnímu zdravotnickému biometrickému senzorovému zařízení.

Obrázek 3: Vrstvy oboustranné náplasti 3M 2477P 4" x 10 YD pro zdravotnické připevnění zahrnují silikonakrylátové lepidlo na jedné straně (vrstva B) a lepidlo na bázi akrylu (vrstva D) na straně druhé. (Zdroj obrázku: společnost 3M Medical Materials)

Tato jedinečná náplast ke zdravotnickému připevnění může sloužit ke dvěma účelům. Zaprvé může sloužit jako zajištění senzoru i lékařského biometrického záznamového zařízení. To poskytuje kompaktní biometrický záznamový systém bez dlouhých kabelů. Biometrickým senzorovým zařízením může být velmi lehký vestavěný počítač napájený baterií CR2032. Mohl by zaznamenávat údaje ze senzoru do flash paměti nebo odesílat údaje ze senzorů přes Bluetooth nebo Wi-Fi do počítače nebo mobilního zařízení. To je také užitečné pro prototypování komerčních biometrických senzorových zařízení založených na jednodeskových počítačích (SBC) velikosti poštovních známek.

Zadruhé lze tuto náplast použít jako samostatnou náplast. Silikonovou lepicí stranu lze použít pro přemístitelné nebo opakovaně použitelné biometrické senzory. To umožňuje denně používat a opětovně využívat biometrické senzory pro sportovce. Náplast má střední odolnost vůči tekutinám a MVTR 400 gm/m² a je vhodná pro krátkodobé používání.

Díky vlastnostem náplasti 3M-2477P se na kůži nedoporučuje používat lepidlo na bázi akrylu.

Závěr

Aplikace připevnění biometrických senzorů jsou velmi různorodé, proto existuje široký výběr náplastí ke zdravotnickému připevnění. Materiály použité pro podkladovou vrstvu a lepidlo určují podmínky používání zdravotnických náplastí, včetně ergonomie situace. Standardizace jednoho dodavatele zdravotnických náplastí zjednodušuje nákup a správu zásob, snižuje chyby a zajišťuje konzistenci dokumentace.