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Un développeur d'adhésif explique pourquoi il est si difficile d'adhérer à la peau, pourquoi il n'est jamais trop tôt pour explorer les options d'adhésif cutané pour votre appareil portable et les récents jalons de la longévité de l'adhésif adhésif sur la peau.

Les ingénieurs d'appareils portables font des miracles pour extraire plus de performances d'appareils de plus en plus petits. Les progrès de la technologie des capteurs, des batteries et des matériaux ont permis des innovations qui étaient impossibles il y a seulement quelques années. Avec ces progrès, une couche souvent négligée dans les premiers stades du développement du dispositif est l'adhésif adhésif sur la peau.

Demandez à un développeur d'adhésifs sensibles à la pression (PSA) de décrire le substrat idéal et il inclura probablement des mots comme propre et sec. Certains diraient "pas à faible énergie de surface" (LSE). Deux éléments pris pour acquis par la plupart des développeurs sont rigides et cohérents.

Considérez maintenant la liste des défis pour les adhésifs adhésifs : la peau se plie, s'étire et se comprime ; il a une énergie de surface plus faible que le polyéthylène ; vous n'avez aucun contrôle sur sa propreté et sa sécheresse ; et tous ces critères peuvent varier considérablement selon les personnes qui portent votre appareil. Ajoutez à la liste que la peau est un substrat vivant et respirant qui n'aime pas être recouvert et que des traces d'un mauvais matériau peuvent provoquer une réaction allergique. Enfin, considérez les défis liés à la sueur et aux huiles cutanées qui peuvent varier entre modérés et extrêmes.

Il est déjà assez difficile pour un adhésif de rester collé pendant quelques jours dans de telles conditions. On demande aux adhésifs des appareils modernes de durer un mois dans certaines applications, puis de les retirer sans endommager la peau et idéalement sans laisser de résidus.

Les deux causes les plus fréquentes d'échec du PSA collant à la peau sont :

1. Perte lente d'adhérence due à des changements se produisant dans l'adhésif ou à l'interface peau-adhésif en raison de la sueur, des huiles cutanées et des cellules mortes de la peau . L'absorption de sueur ou d'huile par un PSA le rendra plus doux et plus facile à déformer. Le ramollissement dû à la transpiration est généralement un problème à court terme qui culmine peu après une période d'effort. On s'attend à ce que les propriétés adhésives se rétablissent en séchant. Inversement, l'absorption d'huile est susceptible d'avoir un impact cumulatif sur l'adhésif. Les résultats de l'absorption d'huile peuvent être négligeables ou catastrophiques selon l'emplacement sur le corps, le type de peau d'un individu, les exigences imposées au PSA et exactement comment sa rhéologie change en raison de l'huile. Le nez et le front sont des zones notoirement difficiles à adhérer, en grande partie parce que la peau y est susceptible d'être grasse.

Alors que l'huile et la sueur sont transitoires à l'interface peau-PSA et peuvent être absorbées par l'adhésif, la chose la plus évidente qui s'accumule sous un adhésif cutané est les cellules mortes de la peau. Une couche de ces cellules constitue la couche cornée, la couche supérieure de la peau. Au fil du temps, le nombre de cellules mortes de la peau sous l'adhésif augmente et leur cohésion avec les couches inférieures de la peau diminue. Après un temps suffisant, la couche de surface à laquelle le PSA est attaché peut se détacher, emportant l'adhésif avec elle.

2. L'application brutale de la force (alias "Ça s'est fait renverser") . La plus grande menace pour la liaison d'un appareil portable à la peau est, selon sa position sur le corps, soit d'être arraché lors du changement de vêtements, soit d'être délogé par un choc contre un meuble ou un cadre de porte. Ce risque peut être réduit en minimisant le profil du dispositif et/ou en faisant en sorte que le patch adhésif à la peau s'étende au-delà de l'empreinte du dispositif. Pendant ce moment critique où un dispositif est retiré du corps, l'adhésif dans la bordure étendue du patch est mis en mode de rupture par cisaillement. Cette zone d'adhésif relativement grande peut résister au décollement beaucoup mieux que si l'adhésif cutané se termine au bord du dispositif.

La bonne nouvelle pour les développeurs d'appareils portables est que nous avons des décennies d'expérience et des familles entières de messages d'intérêt public adhésifs sur lesquels nous appuyer pour tenter de relever les derniers défis présentés par les appareils nécessitant des temps de port d'une à quatre semaines. Les ensembles de matériaux actuels sont bien tolérés par la grande majorité des gens, et des PSA appropriés même pour la peau fragile des très jeunes ou des très vieux sont disponibles.

La recherche d'adhésifs à longue tenue a commencé avec une base solide dans les matériaux, mais le paysage de l'usure à long terme était totalement non cartographié. Lorsque notre équipe a entrepris de fabriquer notre premier adhésif longue tenue pour ce marché, les plus longues études cliniques disponibles sur le PSA collant à la peau n'ont duré que sept jours. De plus, les participants aux études avaient reçu pour instruction de limiter leur activité (pas d'exercice) et de minimiser l'exposition des échantillons à l'eau pendant la douche. De telles limitations dans les cliniques étaient des non-démarreurs pour le marché des appareils, dont les clients ne tolèrent pas les appareils qui limitent leurs activités.

Les grandes questions lors de la poursuite de durées de port supérieures à une semaine étaient principalement liées à la santé de la peau après une occlusion prolongée et à la façon de gérer la sueur et l'huile sur de longues périodes. Il y a six ans, il y avait un tel manque de connaissances concernant l'impact de l'usure soutenue du PSA sur la santé de la peau que nos premiers essais cliniques de 21 jours comprenaient le retrait de la moitié des échantillons au jour 12 pour nous assurer que nous n'endommageons pas la peau des participants à l'étude.

Ces premières études ont éliminé de nombreux bons adhésifs et ont révélé que certains des attributs que nous avons appris sont essentiels à une utilisation à long terme sur la peau. L'un des premiers apprentissages : des valeurs de pelage élevées ne sont pas synonymes de longue durée. Les PSA conçus pour avoir une adhérence très élevée pour des applications critiques telles que la fixation de tubes se sont souvent avérés avoir des temps d'usure de quelques jours seulement. Cette absence de corrélation entre la valeur de pelage et le temps de port était un soulagement étant donné que l'élimination des PSA agressifs peut irriter ou même endommager la peau.

Nous avons parcouru un long chemin dans la quête de PSA plus durables et continuons d'atteindre de nouveaux jalons. Les bandes adhésives récemment lancées ont démontré cliniquement > 90 % de survie sur la peau du dos du bras jusqu'à 28 jours et la capacité de maintenir leur adhérence pendant au moins 12 mois même après le retrait de leur doublure.

Le meilleur moment pour commencer la discussion sur les options d'adhésif est avant d'imprimer le premier boîtier prototype de votre appareil. Vous aurez besoin d'échantillons d'adhésif de transfert et de ruban adhésif à portée de main pour terminer la maquette et commencer à itérer. Vous obtiendrez des conseils d'experts sur les types d'adhésifs qui fonctionneront le mieux avec vos matériaux et vous éviterez peut-être des impasses. Votre fournisseur d'adhésifs médicaux peut recommander des solutions éprouvées en fonction de l'emplacement cible sur le corps et de la durée de port souhaitée. Considérez une variété de bandes avec différents supports. Certains supports présentent des avantages pour l'utilisateur final, d'autres peuvent offrir une meilleure manipulation grâce à la conversion.

Les défis liés à l'adhérence à la peau sont nombreux et se multiplient lorsque de longues durées de port sont souhaitées, mais avec les progrès récents des PSA, l'adhésif cutané ne devrait pas être le composant limitant la durée de vie de votre appareil.

La peau est un organe en constante évolution. Sa complexité en fait un défi lors de la conception d'appareils portables. Lorsque vous concevez des adhésifs et des dispositifs conçus pour coller à la peau, il y a beaucoup de choses à considérer. Commencez votre conception en pensant à la peau.…

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Bret Ludwig a obtenu son doctorat. en science des polymères de la North Dakota State University en 1995 et développe des produits chez 3M depuis plus de 20 ans.