تفشل الأجهزة القابلة للارتداء في الواقع العملي عندما ترتفع درجة حرارة الجلد أو يتبلل أو يتهيج، حتى لو كانت الإلكترونيات تعمل. لقد رأيت تصاميم جيدة تفقد ثقة المستخدمين بسبب اختيار المواد في وقت متأخر جدًا.
لتحقيق التوازن بين التهوية والالتصاق، أبدأ من المناخ الدقيق للبشرة، ثم أختار نظام سيليكون يتحكم في نقل الغاز والرطوبة، وأطابقه مع استراتيجية التصاق تصمد أمام العرق والزيوت والاستخدام المتكرر.
كنتُ أعتقد سابقاً أنني أستطيع "تحسين" الراحة بمجرد تغيير قوة المادة اللاصقة. ثم أدركتُ أن الراحة مشكلةٌ نظامية. تبدأ من الجلد، ثم تنتقل عبر السيليكون، ثم تنتهي عند نقطة التماس.
ما هو المناخ الدقيق للجلد ولماذا يحدد ما إذا كان الجهاز القابل للارتداء "يسمح بالتهوية"؟
تتراكم البقع الساخنة والعرق تحت الأجهزة القابلة للارتداء لأن الجلد حيوي ومتغير باستمرار. إذا كان السطح مغلقًا، يمكن للحرارة والرطوبة المحتبسة أن ترتفع بسرعة. عندها يشعر المستخدم بالحكة والانزلاق وحتى الألم. رأيت بعض المستخدمين يلومون الجهاز، لكن المشكلة الحقيقية تكمن في المناخ المحلي المحيط.
المناخ الدقيق للجلد هو الطبقة الرقيقة من الحرارة والرطوبة وزيت الجلد المحصورة بين الجهاز والجلد، وهو يتحكم في الراحة والانزلاق والتهيج.
أول ما أنظر إليه هو المناخ المحلي
عندما أراجع مفهومًا للأجهزة القابلة للارتداء، أطرح أسئلة بسيطة قبل أن أتحدث عن الكيمياء.
- أين يتم ارتداؤه، وكمية العرق في تلك المنطقة؟
- هل هناك شعر، أو حركة، أو انحناء يؤدي إلى ضخ الرطوبة إلى الداخل والخارج؟
- هل يتم ارتداء الجهاز لمدة ساعة واحدة، أو 8 ساعات، أو طوال اليوم والليل؟
- هل يحتاج الجهاز إلى إحكام إغلاقه لمنع تسرب الماء من الخارج؟
طريقة بسيطة لتحديد المخاطر مبكراً
أستخدم غالبًا مصفوفة سريعة حتى يتمكن الفريق من رؤية المفاضلات دون الحاجة إلى اجتماع طويل.
| حالة الاستخدام | مستوى التعرق | مستوى الحركة | مخاطر المناخ المحلي | الفشل النموذجي |
|---|---|---|---|---|
| مكتب، ملابس قصيرة | قليل | قليل | قليل | علامات طفيفة |
| للاستخدام اليومي، يدوم طويلاً | واسطة | واسطة | واسطة | انزلاق، رفع الحافة |
| ملابس رياضية، تدوم طويلاً | عالي | عالي | عالي | طفح جلدي، رائحة نفاذة، تلف الجلد |
إذا كان الخطر مرتفعاً، لا أبدأ بـ "مادة لاصقة أقوى". بل أبدأ بالنقل، والمرونة، وتصميم الواجهة. عندها يصبح التحكم في الالتصاق أسهل.
ما هي خيارات تركيبات السيليكون التي تغير نفاذية الغاز في الأجهزة القابلة للارتداء؟
يعتقد الكثيرون أن السيليكون يسمح بمرور الهواء دائمًا، وهذا غير صحيح عمليًا. صحيح أن السيليكون يتمتع بنفاذية غازية جيدة مقارنةً بالعديد من أنواع البلاستيك، إلا أن النتيجة الفعلية تعتمد على التركيبة الكاملة وسماكة المادة. فإذا كانت المادة سميكة، قد تبدو محكمة الإغلاق. أما إذا كانت التركيبة غنية بالمواد المالئة، فقد تنخفض النفاذية. وإذا عولج السطح أو طُلي، فقد تتغير النفاذية مرة أخرى.
يتم التحكم في نفاذية الغاز في السيليكون من خلال بنية البوليمر، وحمل الحشو، وكثافة التشابك، والسمك، لذلك يجب اختيار التركيبة والهندسة معًا.
ما أقارنه عند اختيار نظام السيليكون الأساسي
أقارن عادةً بين المرشحين في قائمة مختصرة. وأحرص على تبسيط اللغة لتكون قابلة للتطبيق في مجالات التصميم والمواد وضمان الجودة.
| عامل الاختيار | إذا قمت بزيادته | ما أراه غالباً | ما الذي يمكن أن يحدث خطأً؟ |
|---|---|---|---|
| سماكة | حاجز أعلى | شعور أفضل بالختم | تراكم الحرارة والعرق |
| تحميل الحشو | نفاذية أقل | قوة أفضل، تكلفة أقل | شعور أقل "بالتهوية" |
| كثافة الروابط المتقاطعة | انخفاض الانتشار | مقاومة ضبط أفضل | شعور أكثر صلابة، راحة أقل |
| الليونة (معامل المرونة المنخفض) | تحسين الامتثال | تلامس أفضل مع الجلد | مزيد من الزحف، ورفع الحافة |
قاعدة عملية أستخدمها
إذا كان لا بد من ارتداء الجهاز القابل للارتداء لساعات طويلة، فأنا أفضّل استخدام طبقة سيليكون أرقّ كلما أمكن، مع دعمها بهيكل داعم. كما أفضّل استخدام أضلاع تصميمية وهندسة ذكية بدلاً من جعل القطعة بأكملها سميكة. فالسماكة الزائدة هي أسرع طريقة لفقدان التهوية.
أي نظام لاصق يجب أن أختار للأجهزة القابلة للارتداء؟
تُشكّل خاصية الالتصاق نقطة ضعفٍ رئيسية لدى معظم فرق تطوير الأجهزة القابلة للارتداء. فهم يرغبون في التصاق قوي، وفي الوقت نفسه يرغبون في إزالة سهلة ونظيفة. كما يرغبون في أن تعمل هذه الأجهزة بكفاءة حتى مع التعرّق، وفي الوقت نفسه يرغبون في تقليل التهيج. هذه تحديات حقيقية، لذا لا أدّعي وجود حلٍّ مثاليٍّ واحد.
أختار نظام الالتصاق بناءً على مدة الارتداء، وتكرار الإزالة، وحساسية الجلد، ثم أقوم بضبط أداء التقشير والقص للتعرق والحركة بدلاً من مجرد السعي وراء قوة التصاق أعلى.
الخيار 1: لاصق طبي حساس للضغط (PSA)
يمكن أن تكون الإعلانات الطبية ذات الأهمية العلمية موثوقة وقابلة للتنبؤ إذا كان تصميمها صحيحًا.
- الأفضل لـ: لصقات للاستخدام لمرة واحدة، وارتداء طويل الأمد، وإزالة مُتحكَّم بها
- ما يعجبني: الأداء المستقر، وأساليب الاختبار المعروفة، ونضج سلسلة التوريد
- المخاطر: تقشر الجلد إذا كان التقشير شديدًا، وبقايا إذا لم يكن النظام متوافقًا.
الخيار الثاني: معالجة السطح لتحسين الترابط
يمكن أن تساعد المعالجة السطحية عندما يحتاج السيليكون إلى الالتصاق بطبقة أخرى، أو عندما يجب أن يلتصق الطلاء.
- الأفضل لـ: ربط السيليكون بالأغشية، وتحسين التصاق الطلاء، والتحكم في العمليات
- ما يعجبني: أنه يزيد من قوة الترابط دون تغيير حجم السيليكون الأساسي.
- المخاطر: تقادم العلاج، وعدم انتظام العلاج، وأعطال ميدانية يصعب تشخيصها
الخيار الثالث: نظام التثبيت القابل لإعادة الاستخدام أو نظام "إعادة التثبيت"
تبدو الدبابيس القابلة لإعادة الاستخدام جذابة للأجهزة القابلة للارتداء للمستهلكين، لكنها تحتاج إلى اختبار نزيه.
- الأفضل لـ: الأجهزة التي يجب إزالتها وإعادة تركيبها عدة مرات
- ما يعجبني: سهولة الاستخدام عندما يعمل.
- المخاطر: تلوث العرق وزيوت الجلد، وانخفاض سريع في اللزوجة، و"شعور بالقذارة".“
جدول قرار بسيط أستخدمه
| سلوك المستخدم | اتجاهي الافتراضي |
|---|---|
| تم ارتداؤه مرة واحدة، ثم تم التخلص منه | مادة PSA طبية مع أهداف تقشير آمنة للبشرة |
| يتم ارتداؤها طوال اليوم، وخلعها في الليل | تصميم طبي PSA أو تصميم هجين مع تقشير متحكم فيه |
| تتم إزالتها عدة مرات في اليوم | لا يمكن إعادة استخدام اللجام إلا إذا اجتاز اختبارات التلوث |
| هدف للبشرة الحساسة للغاية | تقشير أقل، مساحة أكبر، دعامة سيليكون أكثر نعومة |
أذكّر نفسي أيضاً بأنّ "القوة" ليست دائماً جيدة، فقد تُلحق الضرر بالبشرة. أسعى إلى إزالة ثابتة ومتوقعة، وهذا ما يكسبني ثقة المستخدمين في أغلب الأحيان.
كيف يؤثر العرق وزيت الجلد على السيليكون والالتصاق بمرور الوقت؟
العرق عبارة عن ماء وأملاح. أما زيت البشرة فهو مزيج من الدهون. معًا، يُمكنهما تغيير الاحتكاك، وتليين بعض الطبقات، وتقليل الالتصاق. حتى عندما يكون السيليكون نفسه مستقرًا كيميائيًا، قد تتعطل منطقة التلامس. لقد رأيتُ جهازًا قابلًا للارتداء يجتاز اختبارًا معمليًا جافًا، ولكنه يتعطل بسرعة عند الاستخدام الفعلي لأن منطقة التلامس أصبحت زلقة.
يؤثر العرق وزيت الجلد بشكل أساسي على السطح البيني عن طريق تغيير الاحتكاك وتلويث المواد اللاصقة، لذلك أقوم بالاختبار في ظل ظروف واقعية من الرطوبة والملح والزيت بدلاً من الظروف الجافة فقط.
ما هي أنماط الفشل التي أراقبها
- ارتفاع الحافة بعد التعرق، حتى عندما تبدو نقطة التلامس المركزية جيدة
- الانزلاق أثناء الحركة لأن سطح الجلد يصبح زلقًا
- تبييض أو تليين المادة اللاصقة بعد نقعها في الرطوبة
- تراكم الروائح الكريهة بسبب بقاء المنطقة رطبة ودافئة
كيف يمكنني تقليل هذه المخاطر من خلال التصميم، وليس فقط من خلال الكيمياء؟
- أستخدم حوافًا مستديرة وسمكًا محددًا للحواف بحيث تبقى قوى التقشير منخفضة.
- أتجنب الزوايا الحادة التي تركز الضغط أثناء الانحناء.
- أخطط لمسارات التهوية والنسيج الدقيق عندما يكون ذلك مناسبًا للمنتج.
- أحرص على أن تكون مساحة التلامس كبيرة بما يكفي لتوزيع الحمل.
عندما أتبع هذه الخطوات، يصبح اختيار المادة اللاصقة أقل تعقيداً. لا أحتاج إلى استخدام مادة لاصقة ذات قوة التصاق عالية جداً، وبالتالي يقل خطر تهيج الجلد.
كيف أصمم ملابس مريحة للارتداء لفترات طويلة، وما هي العوامل البشرية الأكثر أهمية؟
الراحة لا تقتصر على النعومة فقط، بل تشمل أيضاً الإحساس بالحرارة والرطوبة، وكيفية تحرك الجهاز مع الجسم. وقد تعلمت ذلك من تعليقات المستخدمين التي بدت عاطفية، لكنها في الواقع كانت جسدية. فقد وصف المستخدمون الجهاز بأنه "خانق" أو "ضيق". وهذا يعني عادةً أن الجهاز يحبس الحرارة، أو أنه يشد الجلد أثناء الحركة.
تعتمد الراحة التي توفرها الملابس لفترات طويلة على إدارة الحرارة والرطوبة، وانخفاض إجهاد الجلد أثناء الحركة، وهندسة تتجنب نقاط الضغط، لذلك أتعامل مع جزء السيليكون كعنصر من عناصر العوامل البشرية.
فحوصات العوامل البشرية التي أجريها
- رسم خرائط الضغط: أبحث عن مناطق ضغط عالية صغيرة بالقرب من الحواف.
- فحص الحركة: أقوم بثني الجهاز وتدويره في مكان ارتدائه الفعلي.
- سلوك الإزالة: أراقب كيف يقوم المستخدمون بإزالته، وليس كيف أقوم أنا بإزالته.
- فحص علامات الجلد: أتحقق من الاحمرار بعد 30 دقيقة، ثم بعد ارتدائه لفترة أطول.
عاداتي في تصميم الراحة
أحرص على أن يكون الجهاز القابل للارتداء مرنًا في اتجاه حركة الجسم، كما أحرص على تقليل تفاوت الصلابة. فإذا كانت منطقة ما صلبة وأخرى لينة، فإن الجلد يتعرض للإجهاد عند الحد الفاصل. وأتجنب أيضًا الحواف السميكة التي تعمل كحاجز مانع للتسرب. وإذا احتجت إلى مانع للتسرب، فأقوم بذلك في مناطق محددة، وليس على كامل المنطقة.
ما هي أفضل طرق التحقق التي تثبت قابلية التهوية والالتصاق لتصميمات السيليكون القابلة للارتداء؟
إذا كان هدف المنتج هو الاستخدام الفعلي، فيجب أن تحاكي خطة الاختبار هذا الاستخدام. ما زلت أستخدم الاختبارات القياسية، لكنني لا أكتفي بذلك. أقوم ببناء مجموعة اختبارات تربط بيانات المواد بنتائج المستخدمين. هذا يساعدني على شرح المفاضلات للفريق، كما يساعدني على تجنب المفاجآت.
أقوم بالتحقق من صحة الأجهزة القابلة للارتداء المصنوعة من السيليكون من خلال مزيج من اختبارات الرقعة، والتقشير والقص تحت الرطوبة، ودورات التمدد مع التعرض لدرجة الحرارة والعرق، لأن اختبارات الحالة الواحدة تغفل حالات فشل الواجهة.
1) اختبار الحساسية (توافق الجلد)
أستخدم اختبار الحساسية على منطقة صغيرة من الجلد للتحقق من خطر تهيج الجلد. كما أستخدمه لمقارنة تصميمات مختلفة. حتى التغييرات الطفيفة في الشكل الهندسي قد تؤثر على درجة الاحمرار. أسجل وقت ومكان وطريقة إزالة المنتج.
2) قوة التقشير وإمكانية الإزالة المتكررة
قوة التقشير ليست مجرد رقم واحد. أقيسها بعد التعرض للرطوبة والعرق. كما أقيسها بعد دورات متكررة من وضع المنتج وإزالته إذا كان قابلاً لإعادة الاستخدام. أسجل كمية البقايا وشعور المستخدم، وليس فقط قوة التقشير.
3) تمارين التمدد أثناء ركوب الدراجات ومحاكاة الحركة
تنثني الملابس القابلة للارتداء. أقوم بتشغيل دورات تمديد تتناسب مع الاستخدام المتوقع. كما أقوم بتشغيلها في درجات حرارة ورطوبة مختلفة لأن ليونة السيليكون وخصائصه اللاصقة قد تتغير مع الحرارة.
4) الإجهاد الناتج عن درجة الحرارة والرطوبة
أقوم بتخزين المنتج في بيئة حارة ورطبة، ثم أختبر قوة الالتصاق مرة أخرى. أفعل ذلك لأن بعض معالجات الأسطح وطبقات المواد اللاصقة قد تتغير بمرور الوقت. وقد لا تظهر علامات التقادم إلا عند شحن المنتج.
خريطة التحقق الأساسية التي أعجبتني
| امتحان | ما الذي يجيب عنه؟ | لماذا هذا مهم |
|---|---|---|
| اختبار الرقعة | هل سيتفاعل الجلد؟ | يمنع انقطاع اتصال المستخدم |
| قشّر بعد الترطيب | هل سيرتفع؟ | سلوك عرق حقيقي |
| القص تحت الحمل | هل سينزلق؟ | ثبات الحركة |
| ركوب الدراجات الهوائية مع تمارين التمدد | هل ستنهار الحواف؟ | ارتداء طويل الأمد |
| شيخوخة | هل سيتغير ذلك لاحقاً؟ | ثقة في مدة الصلاحية |
خاتمة
أقوم بموازنة نفاذية الغاز والتصاق الجلد من خلال البدء من المناخ الدقيق للجلد، ثم اختيار السيليكون والهندسة معًا، ثم التحقق من صحة الواجهة تحت تأثير العرق والحرارة والحركة.
