I dispositivi indossabili falliscono nel mondo reale quando la pelle diventa calda, bagnata e irritata, anche se i dispositivi elettronici funzionano. Ho visto buoni progetti perdere la fiducia degli utenti perché la scelta del materiale è stata fatta troppo tardi.
Per bilanciare traspirabilità e aderenza, parto dal microclima della pelle, quindi scelgo un sistema in silicone che controlla il trasporto di gas e umidità e lo abbino a una strategia di aderenza che resiste al sudore, all'olio e all'usura ripetuta.
Pensavo di poter "aggiustare" il comfort semplicemente modificando la forza adesiva. Poi ho scoperto che il comfort è un problema di sistema. Inizia dalla pelle, poi si diffonde attraverso il silicone, e infine termina all'interfaccia.
Cos'è il microclima della pelle e perché è questo a determinare se un dispositivo indossabile risulta "traspirante"?
Sotto un dispositivo indossabile si accumulano punti caldi e sudore perché la pelle è viva e in continuo cambiamento. Se la superficie è sigillata, il calore e l'umidità intrappolati possono aumentare rapidamente. L'utente avverte prurito, sensazione di scivolamento e persino dolore. Ho visto utenti dare la colpa al dispositivo, ma il vero problema è il microclima.
Il microclima cutaneo è il sottile strato di calore, umidità e sebo intrappolato tra il dispositivo e la pelle, che controlla il comfort, lo scivolamento e l'irritazione.
Ciò che guardo per primo nel microclima
Quando esamino un concetto indossabile, prima di parlare di chimica pongo domande semplici.
- Dove viene indossato e quanto suda quella zona?
- Ci sono capelli, movimenti o piegature che pompano l'umidità dentro e fuori?
- Il dispositivo viene indossato per 1 ora, 8 ore o tutto il giorno e tutta la notte?
- Il dispositivo deve essere sigillato contro l'acqua proveniente dall'esterno?
Un modo semplice per mappare il rischio in anticipo
Spesso utilizzo una matrice rapida in modo che il team possa vedere i compromessi senza dover organizzare lunghe riunioni.
| Condizioni di usura | Livello di sudore | Livello di movimento | Rischio microclimatico | Guasto tipico |
|---|---|---|---|---|
| Ufficio, abbigliamento corto | Basso | Basso | Basso | Segni minori |
| Uso quotidiano, lunga durata | medio | medio | medio | Scivolamento, sollevamento del bordo |
| Sport, lunga durata | Alto | Alto | Alto | Eruzione cutanea, odore forte, danni alla pelle |
Se il rischio è elevato, non parto da un "adesivo più forte". Parto dal trasporto, dalla morbidezza e dal design dell'interfaccia. In questo modo l'adesione diventa più facile da controllare.
Quali scelte di formulazione del silicone modificano la permeabilità ai gas in un dispositivo indossabile?
Molti pensano che il silicone sia sempre traspirante. Nella pratica, questo non è vero. Il silicone ha una buona permeabilità ai gas rispetto a molte materie plastiche, ma il risultato reale dipende dalla formulazione completa e dallo spessore. Se il pezzo è spesso, può comunque risultare sigillato. Se la formulazione è ricca di cariche, la permeabilità può diminuire. Se la superficie viene trattata o rivestita, il trasporto può cambiare nuovamente.
La permeabilità ai gas nel silicone è controllata dalla struttura del polimero, dal carico di riempimento, dalla densità di reticolazione e dallo spessore, pertanto la formulazione e la geometria devono essere selezionate insieme.
Cosa confronto quando scelgo un sistema di base in silicone
Di solito confronto i candidati in base a una rosa ristretta. Mantengo un linguaggio semplice, in modo che possa essere utilizzato in tutti gli ambiti, dal design ai materiali, fino al controllo qualità.
| Fattore di scelta | Se lo aumento | Ciò che vedo spesso | Cosa può andare storto |
|---|---|---|---|
| Spessore | Barriera più alta | Migliore sensazione di tenuta | Si accumulano calore e sudore |
| Caricamento del riempitivo | Permeabilità inferiore | Maggiore resistenza, costi inferiori | Sensazione di minore "traspirabilità" |
| Densità di reticolazione | Diffusione inferiore | Migliore resistenza all'impostazione | Sensazione più rigida, meno comfort |
| Morbidezza (modulo inferiore) | Migliore conformità | Miglior contatto con la pelle | Più creep, sollevamento del bordo |
Una regola pratica che uso
Se il dispositivo deve essere indossato per molte ore, preferisco uno strato di silicone più sottile, ove possibile, ma lo supporto con una struttura. Preferisco usare nervature di design e geometrie intelligenti piuttosto che rendere l'intero componente spesso. Lo spessore è il modo più rapido per compromettere la traspirabilità.
Quale sistema di adesione dovrei scegliere per i dispositivi indossabili?
L'adesione è il punto debole della maggior parte dei team che si occupano di dispositivi indossabili. Vogliono un legame forte, ma vogliono anche una rimozione pulita. Vogliono che funzioni anche con il sudore, ma vogliono anche una bassa irritazione. Questi sono conflitti reali, quindi non pretendo che ci sia una risposta perfetta.
Scelgo il sistema di adesione in base al tempo di utilizzo, alla frequenza di rimozione e alla sensibilità della pelle, quindi adatto le prestazioni di distacco e taglio al sudore e al movimento, anziché cercare solo una maggiore aderenza.
Opzione 1: Adesivo medico sensibile alla pressione (PSA)
Gli annunci di servizio pubblico (PSA) medici possono essere affidabili e prevedibili se progettati correttamente.
- Ideale per: cerotti monouso, lunga durata, rimozione controllata
- Cosa mi piace: prestazioni stabili, metodi di test noti, maturità della catena di fornitura
- Rischio: distacco della pelle se il peeling è troppo elevato e residui se il sistema non è abbinato
Opzione 2: Trattamento superficiale per migliorare l'adesione
Il trattamento superficiale può essere utile quando il silicone deve legarsi a un altro strato o quando un rivestimento deve aderire.
- Ideale per: incollaggio del silicone alle pellicole, miglioramento dell'adesione del rivestimento, controllo del processo
- Ciò che mi piace: può aumentare la forza di legame senza cambiare il silicone di massa
- Rischio: invecchiamento del trattamento, trattamento non uniforme e guasti sul campo difficili da risolvere
Opzione 3: Sistemi di fissaggio riutilizzabili o “re-stick”
Le puntine riutilizzabili sembrano attraenti per i dispositivi indossabili destinati ai consumatori, ma necessitano di test accurati.
- Ideale per: dispositivi che devono essere rimossi e riposizionati più volte
- Cosa mi piace: comportamento intuitivo quando funziona
- Rischio: contaminazione da sudore e sebo della pelle, rapida perdita di aderenza e “sensazione di sporco”
Una semplice tabella decisionale che utilizzo
| Comportamento dell'utente | La mia direzione predefinita |
|---|---|
| Indossato una volta, poi smaltito | PSA medico con obiettivi di peeling sicuri per la pelle |
| Indossato tutto il giorno, rimosso di notte | PSA medico o design ibrido con peeling controllato |
| Rimosso molte volte al giorno | Tack riutilizzabile solo se i test di contaminazione superano |
| Target per pelli molto sensibili | Peeling inferiore, area più ampia, supporto in silicone più morbido |
Mi ricordo anche che "forte" non è sempre sinonimo di "buono". Forte può significare danni alla pelle. Il mio obiettivo è una rimozione stabile e prevedibile. Questo spesso mi fa guadagnare la fiducia dell'utente.
In che modo il sudore e il sebo della pelle modificano il silicone e l'adesione nel tempo?
Il sudore è composto da acqua e sali. Il sebo della pelle è un mix di lipidi. Insieme possono modificare l'attrito, ammorbidire alcuni strati e ridurre l'adesione. Anche quando il silicone stesso è chimicamente stabile, l'interfaccia può comunque cedere. Ho visto un dispositivo indossabile superare un test di laboratorio a secco e cedere rapidamente nell'uso reale perché l'interfaccia diventava scivolosa.
Il sudore e il sebo della pelle attaccano principalmente l'interfaccia modificando l'attrito e contaminando gli adesivi, quindi eseguo i test con un'esposizione realistica a umidità, sale e olio anziché solo a condizioni asciutte.
Quali modalità di errore osservo
- Sollevamento dei bordi dopo la sudorazione, anche quando il contatto centrale sembra buono
- Scivolamento durante il movimento perché la superficie della pelle diventa lubrificata
- “Sbiancamento” o ammorbidimento dell’adesivo dopo l’immersione in umidità
- Accumulo di odori perché la zona rimane umida e calda
Come riduco questi rischi con la progettazione, non solo con la chimica
- Utilizzo bordi arrotondati e uno spessore dei bordi controllato in modo che le forze di distacco rimangano basse.
- Evito gli angoli acuti che concentrano lo stress durante la piegatura.
- Pianifico i percorsi di ventilazione e le microtexture quando sono adatti al prodotto.
- Mantengo l'area di contatto sufficientemente ampia in modo che il carico sia condiviso.
Quando seguo questi passaggi, la scelta dell'adesivo diventa meno estrema. Non ho bisogno di puntare su un'aderenza molto elevata, quindi il rischio di irritazioni diminuisce.
Come posso progettare un capo comodo da indossare a lungo e quali sono i fattori umani più importanti?
Il comfort non è solo morbidezza. Il comfort è anche la sensazione di calore, di umidità e il modo in cui il dispositivo si muove con il corpo. L'ho imparato dai feedback degli utenti che sembravano "emotivi", ma in realtà erano fisici. Le persone dicevano che il dispositivo indossabile risultava "soffocante" o "stretto". Di solito significava che il dispositivo intrappolava il calore o tirava la pelle durante il movimento.
Il comfort a lungo termine dipende dalla gestione termica e dell'umidità, dal basso stress della pelle durante il movimento e da una geometria che evita punti di pressione, quindi considero la parte in silicone come una componente legata ai fattori umani.
Controlli dei fattori umani che eseguo
- Mappatura della pressione: cerco piccole zone di alta pressione vicino ai bordi.
- Controllo del movimento: piego e ruoto il dispositivo nel punto in cui è effettivamente usurato.
- Comportamento di rimozione: osservo come gli utenti lo staccano, non come lo stacco io.
- Controllo dei segni sulla pelle: controllo il rossore dopo 30 minuti e poi dopo un uso più prolungato.
Le mie abitudini di progettazione del comfort
Cerco di mantenere il dispositivo indossabile flessibile nella direzione del movimento del corpo. Riduco anche i gradienti di rigidità. Se un'area è rigida e l'altra è morbida, la pelle subisce stress al confine. Evito anche "labbra" spesse che agiscono come una guarnizione. Se ho bisogno di una sigillatura, la metto in zone mirate, non su tutta l'area.
Quali metodi di convalida dimostrano al meglio la traspirabilità e l'aderenza dei design in silicone indossabili?
Se l'obiettivo del prodotto è l'usura nel mondo reale, allora il piano di test deve essere coerente con l'usura nel mondo reale. Utilizzo ancora test standard, ma non mi fermo qui. Creo uno stack di test che collega i dati sui materiali ai risultati utente. Questo mi aiuta a spiegare i compromessi al team e mi aiuta anche a evitare sorprese.
Convalido i dispositivi indossabili in silicone con una combinazione di test di patch, distacco e taglio in condizioni di umidità e cicli di allungamento con esposizione a temperatura e sudore, perché i test a condizione singola non rilevano i guasti dell'interfaccia.
1) Patch test (compatibilità cutanea)
Utilizzo il patch test per verificare il rischio di irritazione. Lo uso anche per confrontare varianti di design. Anche piccole modifiche alla geometria possono modificare il rossore. Tengo traccia del tempo, della posizione e del metodo di rimozione.
2) Resistenza al distacco e rimozione ripetuta
La resistenza al distacco non è un numero fisso. La misuro dopo l'immersione in acqua e dopo l'esposizione al sudore. La misuro anche dopo ripetuti cicli di applicazione e rimozione se il prodotto è riutilizzabile. Registro i residui e la sensazione percepita dall'utente, non solo la forza.
3) Simulazione di stretching e movimento
I dispositivi indossabili si piegano. Eseguo cicli di allungamento adatti all'uso previsto. Inoltre, utilizzo cicli con temperature e umidità diverse, perché la morbidezza del silicone e il comportamento adesivo possono cambiare con il calore.
4) Stress da temperatura e umidità
Eseguo la conservazione caldo-umida e poi verifico nuovamente l'adesione. Lo faccio perché alcuni trattamenti di interfaccia e strati adesivi possono cambiare nel tempo. L'invecchiamento può essere silenzioso fino alla spedizione del prodotto.
Una mappa di convalida di base che mi piace
| Test | Cosa risponde | Perché è importante |
|---|---|---|
| Test di patch | La pelle reagirà? | Previene l'abbandono dell'utente |
| Sbucciare dopo l'umidità | Si solleverà? | Comportamento del sudore reale |
| Taglio sotto carico | Scivolerà? | Stabilità del movimento |
| Ciclismo di allungamento | I bordi cederanno? | usura a lungo termine |
| Invecchiamento | Cambierà in seguito? | Fiducia nella durata di conservazione |
Conclusione
Per bilanciare la permeabilità ai gas e l'adesione alla pelle, parto dal microclima cutaneo, quindi scelgo insieme silicone e geometria, quindi convalido l'interfaccia sotto sudore, calore e movimento.
