Håll biomedicinska sensorer stadigt på plats och minska felen med medicinska tejper för fixering

I takt med att sakernas internet (IoT) utökas till medicinska enheter har antalet och variationen av biometriska sensorer som behöver fästas på mänsklig hud ökat. De insamlade uppgifterna används för att övervaka och diagnostisera medicinska tillstånd, samt för att studera och förbättra professionella idrottares prestationer och kommersiella personliga träningsprogram för hemmabruk.

Även om specialtillverkad medicinsk tejp ofta används för att fästa sensorerna, så är dessa tejper inte "universalanpassade". Man måste istället ta hänsyn till olika faktorer såsom bekvämlighet, luft- och fuktgenomsläpplighet samt vätskebeständighet, vilket gör valet av tejp ännu mer komplicerat. I vissa tillämpningar måste tejpen dessutom snabbt och enkelt kunna avlägsnas och fästas på huden igen för att flytta sensorerna, vilket kan vara viktigt i nödsituationer. Vad som behövs är en mängd olika medicinska tejper som är lätta att särskilja så att de kan användas i rätt situation.

Artikeln presenterar en uppsättning medicinska tejper från 3M som är utformade för olika situationer där den fästs på huden på olika sätt. Artikeln förklarar användningen av fyra medicinska tejper från 3M och hur de passar för specifika medicinska fixeringstillämpningar. Den tar även upp fördelarna med att standardisera en uppsättning medicinska tejper, bland annat förenklade inköp, enhetlig dokumentation och användarvänlighet.

Tillämpningar för medicinsk fixeringstejp

På samma sätt som tillgången och det breda urvalet av miljögivare har drivit på tillväxten inom kommersiell IoT och industriell IoT (IIoT), uppmuntrar tillgången och utbudet av biometriska sensorer till nya medicinska avkänningsenheter, inklusive medicinska IoT-apparater. Biometriska produkter för konsumenter, t.ex. smarta klockor med pulsmätare, kan lätt fästas på handleden, medan hjärtmätare för konsumenter kan spännas fast runt bröstet för att ge ännu bättre noggrannhet. Den förbättrade noggrannheten beror inte bara på att vi använder en mer exakt sensor utan också på att hjärtmonitorn placeras på ett säkert sätt över hjärtat. Noggrannheten hos informationen från biometriska sensorer är direkt relaterad till både typen av givare och en korrekt placering på huden.

För biometriska sensorer för medicinskt bruk måste dock många sensorer fästas på ställen där de inte kan fästas med en enkel rem. De kan dessutom behöva sitta tätare och fästa bättre mot hudytan för att få en tillförlitlig biometrisk avläsning. Detta kräver användning av medicinsk fixeringstejp för att hålla sensorn på plats. Som framgår av figur 1 består de flesta medicinska fixeringstejper av en skrivbar baksida som utgör själva○ tejpen, ett häftämne för att fästa tejpen på huden och en avtagbar skyddsremsa som dras av för att exponera häftämnet.

Figur 1: Medicinsk fixeringstejp som vanligtvis består av en baksida (överst) och ett häftämne (mitten). En skyddsremsa (botten) skyddar häftämnet och dras av när tejpen ska användas. (Bildkälla: 3M Medical Materials)

Valet av baksida och häftämne vid tillverkningen av en medicinsk tejp bestämmer dess egenskaper vid användning. Alla situationer där medicinsk fixeringstejp används är inte lika, och för att välja och använda tejpen korrekt måste man ta hänsyn till ett antal ergonomiska faktorer. Dessa kombinerade faktorer avgör hur tejpens baksida är konstruerad och vilket häftämne som används.

Ergonomi för medicinsk fixeringstejp

En viktig aspekt är vätskebeständigheten. Vid långvarig användning kan en medicinsk fixeringstejp bli blöt om man ofta tvättar eller duschar området, vilket leder till bristande vidhäftning och otillförlitliga sensoravläsningar. Om vätskebeständighet är ett krav innebär det ofta att tejpen är tillverkad av polyeten med ett akrylbaserat medicinskt häftämne. Den här konstruktionen är inte bara vätskebeständig utan förhindrar även att vattenånga - vid t.ex. en varm dusch eller i ett område med hög luftfuktighet - tränger igenom tejpen.

Ett kompletterande krav till vätskebeständigheten är tejpens typiska ånggenomtränglighet (MVTR). MVTR anges vanligtvis i gram per kvadratmeter (gm/m²) fukt som materialet släpper igenom under en 24-timmarsperiod. I vissa situationer får inga vätskor eller någon vattenånga passera tejpen alls (MVTR = ~0), men i andra situationer kan det vara nödvändigt att låta fukt, som t.ex. svett, passera genom tejpen. I det senare fallet är det en baksida av fiberduk som gör att huden kan andas och låter svetten avdunsta.

Det finns vissa fall där en tejp måste vara lätt att flytta så att sensorn snabbt kan flyttas eller användas ett begränsat antal gånger på samma patient. Det finns en mängd olika häftämnen för engångstejper, men med silikonbaserade medicinska häftämnen kan sensorn lätt tas bort och fästas på ett säkert sätt igen.

Tejpens bekvämlighet är alltid viktig, i synnerhet när det gäller tejper som används under lång tid. Tejper av fiberduk med åtminstone en måttlig MVTR är vanligtvis de mest bekväma, även om polyetentejp kan vara ganska bekväm beroende på konstruktion och placering. Tejpens bekvämlighet beror även på baksidans tjocklek och den tidsperiod som en tejp används. Tejp för långvarig användning måste vara bekväm i upp till en vecka utan att orsaka obehag för patienten, och en tunnare baksida kan ge mer flexibilitet och komfort.

Medicinska fixeringstejper från 3M

För att hantera dessa olika tillämpningar tillverkar 3M Medical Materials en mängd olika medicinska tejper. Dessa fixeringstejper tar hänsyn till de olika ergonomiska faktorer som diskuterats ovan. Eftersom tejperna dessutom kan standardiseras och finns tillgängliga från en enda leverantör, förenklar 3M dessutom lagerhanteringen och tillhandahåller konsekvent dokumentation mellan produkterna, vilket kan förenkla inköp och minska felfrekvensen.

För appliceringar med långvarig användning tillverkar 3M sin tejp 3M-4077 av fiberduk, för långvarig användning (figur 2). 3M 4077 4" X 10YD (figur 1) är en populär storlek på 10,16 cm x 9,1 m med en vit baksida av polyuretan som är 0,16 mm tjock. Den använder ett häftämne av akryl för långvarig användning, vilket gör den mycket bekväm vid långvarig användning. Dess MVTR är specificerad till ~185 gm/m² och är en aning vätskebeständig, vilket låter huden andas i upp till 14 dagar vid rekommenderad användning.

Figur 2: Den medicinska fixeringstejpen 3M 4077 rekommenderas för långvarig användning i upp till 14 dagar. Den levereras i en praktisk rulle som är mindre än 8 tum i diameter. (Bildkälla: 3M Medical Materials)

Den medicinska fixeringstejpen 3M 4077 går inte att placera om och rekommenderas endast för engångsbruk, vilket gör att tejpen kan användas för biometriska sensorer med lång livslängd som kasseras efter en applicering.

På samma sätt som övriga tejper som diskuteras här, levereras 3M 4077 i en rulle för att underlätta användningen. Rullen är mindre än 8 tum i diameter och kan lätt förvaras på en medicinsk avdelning eller i ett akutrum.

För appliceringar av medicinsk fixeringstejp där huden måste få andas, måste tejpen ha en hög MVTR. För dessa tillämpningar erbjuder 3M 3M 1530 4" X 10YD. Tejpen har måtten 10,16 cm x 9,1 m med en baksida av 0,14 mm vit fiberduk av acetat och levereras med ett medicinskt häftämne av akrylat av kirurgisk klass. Konstruktionen medför en mycket hög MVTR på 4 200 gm/m². Den går inte att placera om och har ingen vätskebeständighet, vilket gör den olämplig för de flesta biometriska konsumenttillämpningar. Med sin höga MVTR och goda bekvämlighetsnivå är tejpen specificerad för kirurgiska tillämpningar och utökad övervakning av patienter inom sluten vård. Den är enkel att riva av för hand, vilket är en fördel i akuta medicinska situationer där händelserna förlöper snabbt.

För tillämpningar där det krävs hög bekvämlighet och flexibilitet erbjuder 3M den kirurgiska tejpen 3M 9836 4" X 10YD av polyuretanfilm med ett medicinskt häftämne av akryl. Tejpens standardstorlek är 10,16 cm x 9,1 m. Baksidan är tillverkad av en polyuretanfilm med en tjocklek på endast 0,03 mm och är det den tunnaste tejpen här, vilket ger flexibilitet och komfort. Den är vattenbeständig och andas någorlunda med ~450 gm/m², vilket ger en bra kompromiss mellan andningsförmåga och vattenbeständighet. Tejpens tunna, bekväma baksida, flexibilitet, rimliga andningsförmåga och vattenbeständighet kan göra den användbar vid applicering av sensorer på ett barn där sensorn och tejpen måste tåla en viss vridning - vilket är extra viktigt för en patient som kanske inte kan ge en effektiv verbal feedback om hur bekväm sensorns fastsättning är.

För vissa övervakningstillämpningar med sensorer måste sensorn kunna flyttas om för flera användningsområden och även kunna fästa ett medicinskt instrument mot patientens hud. I dessa tillämpningar är dubbelhäftande tejp som 3M 2477P 4" X 10YD mycket användbar (figur 3). Tejpen är 10,16 cm x 9,1 m och har en mycket tunn baksida på 0,04 mm av termoplastisk elastomer (TPE) med häftämne på båda sidor (lager C). TPE är genomskinligt, vilket gör det möjligt att se sensorn och huden för att underlätta korrekt placering. På ena sidan finns ett medicinskt häftämne av silikonakrylat (lager B) som är utformat för att försiktigt tas bort, flyttas och åter fästas på huden för att fästa en biometrisk sensor. På baksidan av TPE-underlaget finns ett akrylbaserat häftämne (lager D). Det andra häftämnet kan fästas på en medicinsk biometrisk sensorenhet i miniatyrformat.

Figur 3: Skikten på den dubbelhäftande medicinska fixeringstejpen 3M 2477P 4 x 10 YD innehåller ett häftämne av silikonakrylat på ena sidan (lager B) och ett akrylbaserat häftämne (lager D) på den andra. (Bildkälla: 3M Medical Materials)

Denna unika medicinska fixeringstejp kan tjäna två syften. För det första kan den fungera som fixering både för sensorn och den medicinska biometriska registreringsenheten. Det ger ett kompakt biometriskt registreringssystem utan långa kablar. Den biometriska sensorenheten kan vara en mycket lätt inbäddad dator som drivs av ett CR2032-batteri. Den kan registrera sensoravläsningen i ett flashminne eller skicka sensoravläsningen via Bluetooth eller WiFi till en dator eller mobil enhet. Detta är även användbart för att ta fram prototyper av kommersiella biometriska sensorer som baseras på en frimärksstor enkortsdator (SBC).

För det andra kan denna tejp användas som en fristående medicinsk tejp. Sidan med häftämnet av silikon kan användas för omplaceringsbara eller återanvändningsbara biometriska sensorer. Det gör att biometriska sensorer för idrottare kan användas och återanvändas varje dag. Tejpen har måttlig vätskebeständighet med en MVTR på 400 g/m² - vilket är bra för kortvarig användning.

Specifikationerna för 3M-2477P rekommenderar inte att det akrylbaserade häftämnet används mot huden.

Sammanfattning

Alla tillämpningar för fixering av biometriska sensorer är inte likadana, så det finns ett stort urval av medicinska fixeringstejper. Användningsförhållandena för medicinsk tejp, inklusive ergonomin i situationen, avgör vilka material som används för baksidan och häftämnet. Att ha en standardleverantör av medicinsk tejp förenklar inköp och lagerhållning, minskar antalet fel och ger enhetlig dokumentation.