Houd biomedische sensoren stevig op hun plaats en verminder fouten met medische beveiligingstapes

Naarmate het Internet of Things (IoT) zich uitbreidt tot medische apparatuur, is er een toename van het aantal en de verscheidenheid van biometrische sensoren die op de menselijke huid moeten worden bevestigd. De verzamelde gegevens worden gebruikt voor het monitoren en diagnosticeren van medische aandoeningen, alsmede voor het bestuderen en verbeteren van de prestaties van professionele atleten en commerciële persoonlijke trainingsprogramma's voor thuisgebruik.

Hoewel speciaal vervaardigd medisch plakband gewoonlijk wordt gebruikt om de sensoren te bevestigen, zijn deze tapes niet "one-size-fits-all". In plaats daarvan moet rekening worden gehouden met verschillende factoren zoals comfort, lucht- en vochtdoorlaatbaarheid, en weerstand tegen vloeistoffen, wat de keuze van de tape nog ingewikkelder maakt. Bovendien moet de tape voor sommige toepassingen snel en gemakkelijk kunnen worden verwijderd en opnieuw aan de huid worden bevestigd om de sensoren te herpositioneren, wat belangrijk kan zijn in noodsituaties. Wat nodig is, is een verscheidenheid aan medische tapes die gemakkelijk van elkaar te onderscheiden zijn, zodat zij op de juiste situatie kunnen worden toegepast.

Dit artikel introduceert een familie medische tapes van 3M, ontworpen voor verschillende hechtsituaties op de menselijke huid. In het artikel worden de toepassingen van vier medische tapes van 3M toegelicht en wordt uitgelegd hoe zij geschikt zijn voor specifieke medische beveiligingstoepassingen. Ook wordt ingegaan op de voordelen van standaardisatie op één familie van medische tapes, waaronder vereenvoudiging van de aankoop, consistentie van de documentatie en gebruiksgemak.

Toepassingen van medische bevestigingstape

Net zoals de beschikbaarheid en ruime keuze aan omgevingssensoren de groei van commerciële IoT en industriële IoT (IIoT) heeft gestimuleerd, stimuleert de beschikbaarheid en verscheidenheid aan biometrische sensoren nieuwe medische sensorapparaten, waaronder medische IoT-apparaten. Biometrische consumentenproducten zoals slimme horloges met hartslagmonitors kunnen gemakkelijk aan een pols worden vastgemaakt, terwijl consumentenhartmonitors rond iemands borst kunnen worden vastgemaakt voor een nog grotere nauwkeurigheid. Deze verbeterde nauwkeurigheid is niet alleen te danken aan het gebruik van een preciezere sensor, maar ook aan de veilige plaatsing van de hartmonitor boven het hart. De nauwkeurigheid van biometrische sensorgegevens houdt rechtstreeks verband met zowel het type sensor als de juiste plaatsing op de huid.

Voor biometrische sensortoepassingen van medische kwaliteit moeten veel sensoren echter worden bevestigd op plaatsen die niet geschikt zijn voor een eenvoudige riem. Bovendien moeten zij voor een betrouwbare biometrische lezing wellicht nauwer en steviger aan het huidoppervlak worden bevestigd. Dit vereist het gebruik van medische bevestigingstape om de sensor op zijn plaats te houden. Zoals te zien is in figuur 1, bestaat de meeste medische fixatietape uit een bedrukbare en beschrijfbare drager die de tape zelf is, een kleefstof om de tape op de huid te bevestigen, en een verwijderbare schutlaag die wordt weggetrokken om de kleefstof bloot te leggen.

Afbeelding 1: Medische beveiligingstapes bestaat gewoonlijk uit een drager (boven) en een kleefstof (midden). Een voering (onderaan) beschermt de lijm en wordt weggetrokken wanneer hij klaar is voor gebruik. (Bron afbeelding: 3M Medical Materials)

De keuze van de drager en de kleefstof bij de vervaardiging van een medische tape bepaalt de gebruikseigenschappen ervan. De situaties waarin medische tape wordt gebruikt zijn niet allemaal dezelfde en voor de juiste keuze en het juiste gebruik van de tape moet rekening worden gehouden met een aantal ergonomische factoren. Deze gecombineerde factoren bepalen de constructie van de rugzijde van de tape en de keuze van de gebruikte kleefstof.

Medische bevestigingstape ergonomie

Een belangrijke overweging is de vloeistofweerstand. Bij langdurig gebruik kan een medische bevestigingstape nat worden als gevolg van veelvuldig wassen van het gebied of tijdens het douchen, waardoor de hechting onvoldoende wordt, wat leidt tot onbetrouwbare sensormetingen. Als vloeistofbestendigheid een vereiste is, wordt vaak een tape gebruikt van polyethyleen met een medische kleefstof op acrylbasis. Deze constructie is niet alleen bestand tegen vloeistoffen, maar voorkomt ook dat waterdamp - zoals in een warme douche of een ruimte met een hoge vochtigheidsgraad - in de tape doordringt.

Een aanvullende eis naast vloeistofbestendigheid is de typische vochtdampdoorlatendheid (MVTR) van de tape. MVTR wordt gewoonlijk gespecificeerd in gram per vierkante meter (gm/m²) vocht dat over een periode van 24 uur door het materiaal wordt doorgelaten. In sommige situaties mogen geen vloeistoffen of waterdamp langs de kleefband passeren (MVTR = ~0), maar in andere situaties kan het nodig zijn vocht, zoals transpiratie, door de kleefband te laten passeren. Bij deze laatste zorgt een niet-geweven textieltape ervoor dat de huid kan ademen en de transpiratie kan verdampen.

In sommige gevallen moet het lint gemakkelijk herpositioneerbaar zijn, zodat de sensor snel kan worden verplaatst of beperkt meervoudig gebruik bij dezelfde patiënt mogelijk is. Voor tapes voor eenmalig gebruik zijn diverse kleefstoffen beschikbaar, maar met medische kleefstoffen op siliconenbasis kan de sensor gemakkelijk worden verwijderd en weer veilig worden bevestigd.

Het comfort van de tape is altijd belangrijk, vooral voor tapes die lang meegaan. Niet-geweven vezelband met ten minste een matige MVTR is gewoonlijk het meest comfortabel, hoewel polyethyleenband enigszins comfortabel kan zijn, afhankelijk van de constructie en de plaatsing. Het comfort van de tape hangt ook samen met de dikte van de drager en de gebruiksduur. Extended wear tape moet tot een week comfortabel zitten zonder ongemak voor de patiënt te veroorzaken, en dunnere backing-materialen kunnen meer flexibiliteit en comfort bieden.

3M medische bevestigingstapes

Om aan deze verschillende toepassingen tegemoet te komen, vervaardigt 3M Medical Materials een groot aantal verschillende medische beveiligingstapes. Deze beveiligingstapes houden rekening met de verschillende ergonomische factoren die hierboven zijn besproken. Omdat deze tapes gestandaardiseerd kunnen worden en verkrijgbaar zijn bij één leverancier, vereenvoudigt 3M bovendien het voorraadbeheer en zorgt het voor consistente documentatie tussen producten, wat de inkoop kan vereenvoudigen en het aantal fouten kan verminderen.

Voor toepassingen met langdurige slijtage vervaardigt 3M de 3M-4077 nonwoven tape met langdurige slijtage (figuur 2). De 3M 4077 4" X 10YD (Afbeelding 1) is een populaire maat van 4 inches (in.) x 10 yards (yds) met een witte nonwoven polyurethaan rug die 0,16 millimeter (mm) dik is. Het maakt gebruik van een langdurig te gebruiken acrylkleefstof, waardoor het zeer comfortabel is voor langdurig gebruik. Het MVTR is gespecificeerd op ~185 g/m² en is enigszins vloeistofbestendig, zodat de huid tot 14 dagen na het aanbevolen gebruik kan ademen.

Afbeelding 2: De 3M 4077 medische beveiligingstapes wordt aanbevolen voor langdurig dragen tot 14 dagen. Het wordt geleverd op een handige rol met een diameter van minder dan 8 inch. (Bron afbeelding: 3M Medical Materials)

De 3M 4077 medische beveiligingstapes is niet herpositioneerbaar en wordt aanbevolen voor eenmalig gebruik, waardoor deze tape geschikt is voor biometrische sensoren met lange draagtijd die na één keer aanbrengen worden weggegooid.

Zoals alle hier besproken tapes wordt ook de 3M 4077 op een rol geleverd, wat het gebruik vergemakkelijkt. De rol heeft een diameter van minder dan 8 mm en kan gemakkelijk worden opgeborgen in een medische ruimte of in de spoedeisende hulp.

Voor medische beveiligingstapestoepassingen waarbij de huid moet kunnen ademen, moet de tape een hoge MVTR hebben. Voor deze toepassingen biedt 3M de 3M 1530 4" X 10YD. Deze tape meet 4 in. x 10 yds met een 0,14 mm witte niet-geweven rayon rugmateriaal en wordt geleverd met een chirurgisch-grade acrylaat medische kleefstof. Deze constructie resulteert in een zeer hoog MVTR-gehalte van 4200 g/m². Het kan niet worden verplaatst en is niet bestand tegen vloeistoffen, waardoor het ongeschikt is voor de meeste biometrische toepassingen voor consumenten. Dankzij de hoge MVTR en het goede comfortniveau wordt de band gespecificeerd voor chirurgische toepassingen en voor langdurige bewaking in een ziekenhuis. Het is gemakkelijk met de hand te scheuren - een voordeel in medische noodsituaties waar de gebeurtenissen snel vorderen.

Voor toepassingen waarbij een hoge mate van comfort en flexibiliteit vereist is, biedt 3M de 3M 9836 4" X 10YD chirurgische tape van polyurethaanfilm met een acrylaat medische kleefstof. De tape is in de standaard maat 4 in x 10 yds. De achterkant is van polyurethaanfolie en met een dikte van slechts 0,03 mm is dit de dunste tape hier, wat zorgt voor flexibiliteit en comfort. Het is waterafstotend en redelijk ademend met ~450 gm/m², een goed compromis tussen ademend vermogen en waterafstotendheid. De dunne, comfortabele achterkant, de flexibiliteit, het redelijke ademend vermogen en de waterbestendigheid van deze tape kunnen hem geschikt maken voor het bevestigen van sensoren bij een kind, waarbij de sensor en de bevestigingstape enige draaiing moeten kunnen weerstaan - vooral belangrijk bij een patiënt die niet in staat is om effectieve verbale feedback te geven over het comfort van de bevestiging van de sensor.

Voor sommige toepassingen van sensorbewaking moet de sensor verplaatsbaar zijn voor meervoudig gebruik, en moet hij tevens een medisch instrument op de huid van de patiënt bevestigen. Bij deze toepassingen is dubbel gecoate tape zoals de 3M 2477P 4" X 10YD zeer nuttig (Afbeelding 3). De tape is 4 in. x 10 yds met een zeer dunne thermoplastisch elastomeer (TPE) rug van 0,04 mm, met kleefstof aan beide zijden (laag C). Het TPE is doorzichtig, zodat de sensor en de huid goed te zien zijn voor een juiste plaatsing. Aan één zijde bevindt zich een medisch kleefmiddel op basis van siliconenacrylaat (laag B) dat is ontworpen om voorzichtig te worden verwijderd en opnieuw op de huid te worden aangebracht om een biometrische sensor vast te zetten. Op de achterzijde van de TPE-rug bevindt zich een kleefstof op acrylbasis (laag D). Deze tweede kleefstof kan stevig worden bevestigd aan een miniatuur medisch biometrisch sensorapparaat.

Afbeelding 3: De lagen van de dubbelzijdige 3M 2477P 4 x 10 YD medical securement tape bevatten een siliconenacrylaatlijm aan de ene kant (laag B) en een lijm op acrylbasis (laag D) aan de andere kant. (Bron afbeelding: 3M medical Materials)

Deze unieke medische bevestigingstape kan twee doelen dienen. Ten eerste kan het dienen als beveiliging voor zowel de sensor als het medische biometrische registratieapparaat. Hierdoor ontstaat een compact biometrisch opnamesysteem zonder lange draden. De biometrische sensor kan een zeer lichte embedded computer zijn die wordt gevoed door een CR2032-batterij. Het kan de sensorwaarden in een flashgeheugen opslaan of de sensorwaarden via Bluetooth of Wi-Fi naar een computer of mobiel toestel sturen. Dit is ook nuttig voor het maken van prototypes van commerciële biometrische sensorapparatuur op basis van single-board computers (SBC's) ter grootte van een postzegel.

Ten tweede kan deze tape worden gebruikt als een op zichzelf staande medische tape. De siliconen kleefzijde kan worden gebruikt voor herpositioneerbare of herbruikbare biometrische sensoren. Hierdoor kunnen biometrische sensoren voor atleten dagelijks worden gebruikt en hergebruikt. De tape heeft een matige weerstand tegen vloeistoffen en heeft een MVTR van 400 g/m²-goed voor kortstondig gebruik.

De 3M-2477P-specificaties bevelen niet aan dat de lijm op acrylaatbasis tegen de huid wordt gebruikt.

Conclusie

Niet alle toepassingen voor de beveiliging van biometrische sensoren zijn hetzelfde, en daarom bestaat er een ruime keuze aan medische beveiligingstapes. De gebruiksomstandigheden van medische tape, met inbegrip van de ergonomie van de situatie, zijn bepalend voor de materialen die voor de drager en de kleefstof worden gebruikt. Standaardisatie bij één leverancier voor medische tape vereenvoudigt de inkoop en inventarisatie, vermindert fouten en zorgt voor consistente documentatie.