Die Auswahl des richtigen medizinischen Klebebands für erfolgreiche elektronische Designs im Gesundheitswesen

Das Gesundheitswesen bietet viele Möglichkeiten für innovative Entwickler, insbesondere im Bereich der tragbaren elektronischen Medizintechnik zur Überwachung oder Diagnose. Sie verbessert nicht nur die Gesundheit, sondern entlastet auch die knappen Ressourcen und Budgets der Krankenhäuser. Allerdings sind die Entwürfe nicht effektiv, wenn die Benutzer die Geräte nicht fest am Körper halten können - oder wollen.

Die ständige Überwachung des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern ist ein Beispiel für den Bedarf an tragbaren Gesundheitslösungen. Die Größe des zukünftigen Marktes der Dauerblutzuckerüberwachung hängt davon ab, wem Sie glauben wollen, aber er wächst, und eine mittlere Schätzung der Analysten von Allied Market Research geht davon aus, dass der derzeitige 1,7-Milliarden-Dollar-Sektor bis 2027 auf 8,8 Milliarden Dollar anwachsen wird, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 22 %

Die Kontrolle des Blutzuckerspiegels ist entscheidend für Diabetiker, um Begleiterkrankungen wie Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Nierenprobleme zu vermeiden. Das herkömmliche Messverfahren besteht darin, mehrmals am Tag in den Finger zu stechen und eine Probe in ein Blutzuckermessgerät einzugeben. Aber das ist unbequem und liefert nur selten Momentaufnahmen von dem, was im Körper passiert.

Die Blutzuckerüberwachung nutzt stattdessen elektronische Geräte, die den Glukosegehalt der Zwischenzellflüssigkeit mit Hilfe einer winzigen, in die Haut eingebetteten Nadel überwachen (Abbildung 1). Die interstitielle Messung ist ein guter Indikator für das, was im Blut passiert.

Abbildung 1: Dauerblutzuckerüberwachungsgeräte überwachen den Blutzuckerspiegel in der Zwischenzellflüssigkeit mit Hilfe einer winzigen, in die Haut eingebetteten Nadel. (Bildquelle: Dexcom)

Bei den Produkten handelt es sich um innovative medizinische Geräte, bei denen die Elektronik nicht nur für die Berechnung und Aufzeichnung der Blutzuckermesswerte zuständig ist, sondern die Informationen auch drahtlos an andere Geräte mit Hilfe von Technologien wie der Nahfeldkommunikation (near field communication, NFC) oder Bluetooth Low Energy (BLE) übertragen werden.

Das Problem der Geräteanbringung

Während die Zuverlässigkeit, die Genauigkeit, der Preis und die Batterielaufzeit des Produkts für den Diabetiker wichtig sind, gibt es einen Punkt, der weitaus wichtiger ist. Gleichzeitig ist er eine heilsame Erinnerung für Entwickler, dass scheinbar unbedeutende Details über den Erfolg eines Produkts entscheiden können.

Ein Diabetiker, der ein Dauerblutzuckerüberwachungsgerät verwendet, muss den Sensor (mit seiner subkutanen Nadel) bis zu einer Woche am Stück tragen. Das heißt, das Wichtigste für ihn ist, dass der Anbringung bequem, praktisch, robust und reaktionsfrei ist. Es spielt keine Rolle, ob das Gerät ein preisgekröntes Produkt mit einem guten Ruf ist; wenn es den Diabetiker irritiert, wird er es nicht tragen.

Dauerblutzuckerüberwachungsgeräte sind kompakte und leichte Sensoren, so dass medizinisches Klebeband eine praktische Möglichkeit ist, sie am Körper zu fixieren. Während die Mechanik einfach ist, bedeutet die Tatsache, dass es sich bei der Haut um ein atmendes, schwitzendes und Zellen absonderndes Substrat handelt, dass die Auswahl des richtigen Klebebandes für die Aufgabe alles andere als einfach ist.

Zu den Faktoren, die die richtige Wahl bestimmen, gehören:

• Flüssigkeitsbeständigkeit: Muss das medizinische Klebeband wasserdicht sein?
• Wiederverwendbarkeit: Lässt sich das Produkt wieder ablösen und neu aufkleben?
• Tragedauer: Wie lange behält das Produkt seine Integrität, wenn es auf den Körper geklebt wird?
• Anpassungsfähigkeit: Wie gut kommt das Produkt mit dem Gerät und den Körperbewegungen zurecht?
• Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (moisture vapor transmission rate, MVTR): Wie gut entweicht der unter dem Klebeband entstehende Schweiß?
• Komfort: Kann das Produkt eine unerwünschte Hautreaktion hervorrufen?

Betrachten wir jeden dieser Punkte am Beispiel des Dauerblutzuckerüberwachungsgeräts.

Das richtige Band sichert die Wirksamkeit des Geräts

Diabetiker möchten nicht, dass ein Blutzuckerüberwachungsgerät ihr tägliches Leben einschränkt; das bedeutet, dass sie den Sensor auch in der Dusche oder im Schwimmbad tragen möchten. Dies stellt eine große Herausforderung für das Klebeband dar und erfordert in der Regel einen starken Klebstoff, wie z. B. bei der Acrylat-Produktlinie 1776 von 3M (Abbildung 2).

Abbildung 2: Ein starker Klebstoff wie beim 1776 ermöglicht es den Trägern, aktiv zu bleiben, einschließlich Schwimmen und Duschen. (Bildquelle: 3M)

Außerdem möchte der Patient, dass das Überwachungsgerät lange Zeit an Ort und Stelle bleibt, ohne sich zu bewegen, sobald es an einer bequemen Stelle angebracht ist. Wenn es unbequem ist, z. B. weil das Produkt mit dem Bund der Kleidung kollidiert, wird der Patient es wahrscheinlich abnehmen, anpassen und erneut anbringen wollen.

Flüssigkeitsresistenz, Abnutzungsdauer und Repositionierbarkeit sind ein Kompromiss, denn für die ersten beiden Punkte ist ein starker Klebstoff erforderlich, während für den letzten Punkt ein weniger aggressiver Klebstoff ausreicht, der sich nicht so leicht ablösen lässt - vor allem in den ersten Tagen, wenn der Klebstoff am stärksten ist. Und während dies bei Dauerblutzuckerüberwachungsgeräten, die in der Regel an Bereichen mit robuster Haut wie den Oberschenkeln, Armen und dem Bauch getragen werden, weniger ein Problem darstellt, müssen einige medizinische Geräte über längere Zeit an empfindlichen Hautpartien wie dem Gesicht haften. Für diese Anwendung benötigen sie noch sanftere Klebstoffe, die sich ohne Gefahr von Hautrissen ablösen lassen.

Die Haut ist sehr elastisch, medizinische Sensoren sind es hingegen nicht. Das macht die Klebeschnittstelle zwischen Haut und Gerät anfällig für ein Versagen aufgrund mechanischer Belastung. Eine Lösung besteht darin, dass das Klebeband den Sensor überlappt, um einen Spielraum für Bewegungen zu schaffen. Das erfordert zwar größere Bandabschnitte, senkt aber die Fehlerhäufigkeit erheblich.

Bei widerstandsfähiger Haut und bei Geräten mit langer Tragedauer werden Acrylklebebänder empfohlen. Bei Geräten, die auf empfindlicher Haut getragen werden, verhindern druckempfindliche Silikonklebstoffe (pressure-sensitive adhesives, PSAs) wie beim 2477P von 3M jedoch ein Trauma der Haut und eignen sich gut für wiederholte Anwendungen oder die Neupositionierung eines medizinischen Geräts.

Die MVTR hängt sowohl von der Klebstoffschicht als auch vom Bandträger ab. Wenn der Schweiß nicht entweichen kann, beschleunigt er das Versagen der Klebeverbindung. Aber selbst die Wahl eines Klebebandes mit hoher MVTR ist möglicherweise nicht die Lösung, wenn es unter dem medizinischen Gerät angebracht ist, da der Schweiß nicht durch den Sensor dringen kann. Eine Lösung ist die Verwendung von Klebebändern mit Vliesträger, da diese den Wasserdampf dazu anregen, an den Seiten des Bandes zu entweichen, anstatt nur an der Oberfläche.

Eine Lösung besteht darin, ein Standardprodukt für Patienten mit weniger empfindlicher Haut und eine hypoallergene Version für die empfindlichere Haut zu verwenden. Papierklebebänder mit Acrylatklebstoffen sind eine gute Wahl für hypoallergene Anwendungen.

Fazit

Komplexe elektronische Geräte lösen zunehmend medizinische Überwachungs- und Diagnoseprobleme, aber sie müssen so an der Hautoberfläche fixiert werden, dass sie für den Träger angenehm zu tragen sind. Wird nicht sorgfältig auf die Art des Klebebands und des Klebstoffs geachtet, kann es sein, dass das Gerät nicht lange genug an Ort und Stelle bleibt, um seine Aufgabe zu erfüllen, oder dass die Träger es aufgrund von Unbehagen einfach entfernen.

Der Anbieter von medizinischen Klebebändern 3M ist seit mehr als fünf Jahrzehnten in diesem Geschäft tätig und ist eine gute Anlaufstelle, wenn es darum geht, die Komplexität der Produktauswahl zu bewältigen. Wie gezeigt, kann das Unternehmen Produkte aus einer breiten Palette von Klebstoff-, Träger- und Bandkonstruktionsoptionen liefern, um die Kompromisse für eine bestimmte Anwendung zu erfüllen. Und wenn eine bestimmte Stanzform oder Breiten/Längen benötigt werden, kann DigiKey ein Angebot für diese sekundären Dienstleistungen unterbreiten. Hier finden Sie eine praktische Tabelle mit einer Zusammenfassung der medizinischen Klebebandoptionen von 3M.