Jak zachować równowagę między przepuszczalnością gazów a przyleganiem do skóry, nie rezygnując z komfortu noszenia silikonowych wyrobów noszonych na ciele?

Urządzenia noszone zawodzą w rzeczywistości, gdy skóra robi się gorąca, mokra i podrażniona, nawet jeśli elektronika działa. Widziałem, jak dobre projekty traciły zaufanie użytkowników, ponieważ wybór materiału został dokonany zbyt późno.

Aby zachować równowagę między oddychalnością a lepkością, zaczynam od mikroklimatu skóry, następnie wybieram silikonowy system kontrolujący transport gazów i wilgoci, a następnie dopasowuję go do strategii przylegania, która jest odporna na pot, tłuszcz i wielokrotne noszenie.

Kiedyś myślałam, że mogę “naprawić” komfort, zmieniając jedynie siłę klejenia. Potem dowiedziałam się, że komfort to problem systemowy. Zaczyna się na skórze, potem przechodzi przez silikon, a kończy na styku.

Czym jest mikroklimat skóry i dlaczego decyduje on o tym, czy dany produkt jest “oddychający”?

Pod urządzeniem do noszenia gromadzą się gorące punkty i pot, ponieważ skóra jest żywa i ciągle się zmienia. Jeśli powierzchnia jest uszczelniona, uwięzione ciepło i wilgoć mogą szybko unosić się do góry. Wtedy użytkownik odczuwa swędzenie, poślizg, a nawet ból. Widziałem użytkowników, którzy obwiniali urządzenie, ale prawdziwym problemem był mikroklimat.

Mikroklimat skóry to cienka warstwa ciepła, wilgoci i tłuszczu skórnego zamknięta między urządzeniem a skórą, która odpowiada za komfort, poślizg i zapobiega podrażnieniom.

Na co zwracam uwagę w pierwszej kolejności w mikroklimacie

Kiedy recenzuję koncepcję urządzenia ubieralnego, zadaję proste pytania, zanim zacznę mówić o chemii.

• Gdzie się go nosi i jak bardzo ten obszar się poci?
• Czy są jakieś włosy, ruch lub zgięcia, które pompują i odprowadzają wilgoć?
• Czy urządzenie nosi się przez 1 godzinę, 8 godzin czy przez cały dzień i noc?
• Czy urządzenie wymaga uszczelnienia chroniącego przed wodą z zewnątrz?

Prosty sposób na wczesne mapowanie ryzyka

Często korzystam z szybkiej matrycy, dzięki której zespół może dostrzec kompromisy bez konieczności długich spotkań.

Jeśli ryzyko jest wysokie, nie zaczynam od “mocniejszego kleju”. Zaczynam od transportu, miękkości i projektu interfejsu. Wtedy przyczepność staje się łatwiejsza do kontrolowania.

Które z wyborów dotyczących formuły silikonowej zmieniają przepuszczalność gazu w urządzeniach noszonych?

Wiele osób uważa, że silikon jest zawsze oddychający. W praktyce jednak nie jest to prawdą. Silikon charakteryzuje się dobrą przepuszczalnością gazów w porównaniu z wieloma tworzywami sztucznymi, ale rzeczywisty efekt zależy od składu i grubości. Nawet jeśli element jest gruby, nadal może wydawać się szczelny. Jeśli skład jest wypełniony wypełniaczami, przepuszczalność może spaść. Jeśli powierzchnia zostanie poddana obróbce lub powlekaniu, transport może ulec zmianie.

Przepuszczalność gazu w silikonie zależy od struktury polimeru, zawartości wypełniacza, gęstości usieciowania i grubości, dlatego dobór składu i geometrii musi być dokonywany łącznie.

Co porównuję wybierając bazowy system silikonowy

Zazwyczaj porównuję kandydatów na krótkiej liście. Używam prostego języka, aby pasował do projektowania, materiałów i zapewnienia jakości.

Praktyczna zasada, z której korzystam

Jeśli dany element garderoby musi być noszony przez wiele godzin, dążę do cieńszej warstwy silikonu, o ile to możliwe, ale wspieram ją strukturą. Wolę zastosować żebrowanie i inteligentną geometrię niż robić całość grubą. Grubość to najszybszy sposób na utratę oddychalności.

Jaki system przyczepności powinienem wybrać do urządzeń noszonych?

Przyczepność to problem, z którym większość zespołów noszonych czuje się niepewnie. Chcą mocnego połączenia, ale też łatwego zdejmowania. Chcą, żeby działał w pocie, ale też żeby nie powodował podrażnień. To realne konflikty, więc nie twierdzę, że istnieje jedno idealne rozwiązanie.

Wybieram system przylegania na podstawie czasu noszenia, częstotliwości zdejmowania i wrażliwości skóry, a następnie dostosowuję skuteczność odklejania i ścinania do potu i ruchu, zamiast dążyć tylko do większej przyczepności.

Opcja 1: Medyczny klej wrażliwy na nacisk (PSA)

Badania PSA mogą być wiarygodne i przewidywalne, jeśli zostaną odpowiednio zaprojektowane.

• Najlepiej nadaje się do: plastrów jednorazowego użytku, długotrwałego stosowania, kontrolowanego usuwania
• Co mi się podoba: stabilna wydajność, znane metody testowania, dojrzałość łańcucha dostaw
• Ryzyko: złuszczanie się naskórka, jeśli peeling jest zbyt intensywny, oraz pozostałości, jeśli system nie jest odpowiednio dobrany

Opcja 2: Obróbka powierzchni w celu poprawy wiązania

Obróbka powierzchni może być pomocna, gdy silikon musi związać się z inną warstwą lub gdy powłoka musi się przykleić.

• Najlepiej nadaje się do: łączenia silikonu z foliami, poprawy przyczepności powłok, kontroli procesu
• Co mi się podoba: może zwiększyć wytrzymałość wiązania bez zmiany masy silikonowej
• Ryzyko: starzenie się zabiegów, nierównomierne traktowanie i trudne do usunięcia błędy w terenie

Opcja 3: Wielokrotnego użytku systemy z pinezkami lub “ponownym przyklejaniem”

Wielokrotnego użytku pinezki wydają się atrakcyjne dla konsumentów, ale potrzebują uczciwych testów.

• Najlepiej sprawdza się w przypadku: urządzeń, które trzeba wielokrotnie wyjmować i odkładać
• Co mi się podoba: przyjazne dla użytkownika zachowanie, gdy działa
• Ryzyko: zanieczyszczenie skóry potem i olejem, szybkie wypadanie i “brudne uczucie”

Prosta tabela decyzyjna, której używam

Przypominam sobie również, że “mocne” nie zawsze znaczy dobre. Mocne może oznaczać uszkodzenie skóry. Dążę do stabilnego, przewidywalnego usuwania. To często zdobywa zaufanie użytkowników.

Jak pot i tłuszcz skórny zmieniają silikon i przyczepność z biegiem czasu?

Pot to woda i sole. Tłuszcz skórny to mieszanina lipidów. Razem mogą one zmieniać tarcie, zmiękczać niektóre warstwy i zmniejszać przyczepność. Nawet gdy sam silikon jest chemicznie stabilny, interfejs może ulec uszkodzeniu. Widziałem urządzenie do noszenia, które przeszło test laboratoryjny na sucho, a w praktyce szybko uległo uszkodzeniu, ponieważ interfejs stał się śliski.

Pot i tłuszcz skórny atakują powierzchnię styku głównie poprzez zmianę tarcia i zanieczyszczanie klejów, dlatego testy przeprowadzam w realistycznych warunkach wilgotności, soli i oleju, a nie tylko w suchych warunkach.

Na jakie tryby awarii zwracam uwagę

• Podniesienie krawędzi po spoceniu, nawet gdy kontakt ze środkiem wygląda dobrze
• Poślizg podczas ruchu, ponieważ powierzchnia skóry staje się nawilżona
• “Wybielanie” lub zmiękczanie kleju po namoczeniu w wilgoci
• Nagromadzenie się nieprzyjemnych zapachów, ponieważ obszar pozostaje wilgotny i ciepły

Jak ograniczam te ryzyka poprzez projektowanie, nie tylko chemię

• Stosuję zaokrąglone krawędzie i kontroluję ich grubość, aby siła odrywania była niska.
• Unikam ostrych narożników, które powodują koncentrację naprężeń podczas gięcia.
• Planuję ścieżki wentylacyjne i mikroteksturę, gdy pasuje to do produktu.
• Utrzymuję powierzchnię styku na tyle dużą, aby obciążenie było równomiernie rozłożone.

Kiedy wykonuję te kroki, wybór kleju staje się mniej drastyczny. Nie muszę gonić za bardzo mocną przyczepnością, więc ryzyko podrażnień maleje.

Jak projektować ubrania, aby zapewnić długotrwały komfort i jakie czynniki ludzkie mają największe znaczenie?

Komfort to nie tylko miękkość. Komfort to również odczucie ciepła, wilgoci i sposobu, w jaki urządzenie porusza się wraz z ciałem. Dowiedziałem się tego z opinii użytkowników, które brzmiały “emocjonalnie”, ale w rzeczywistości były fizyczne. Ludzie mówili, że urządzenie było “duszne” lub “ciasne”. Zazwyczaj oznaczało to, że urządzenie zatrzymywało ciepło lub naciągało skórę podczas ruchu.

Długotrwały komfort noszenia zależy od zarządzania ciepłem i wilgocią, niskiego obciążenia skóry podczas ruchu oraz geometrii, która eliminuje punkty ucisku, dlatego traktuję silikonową część jako element zależny od czynnika ludzkiego.

Sprawdzanie czynników ludzkich, które przeprowadzam

• Mapowanie ciśnienia: szukam małych stref wysokiego ciśnienia w pobliżu krawędzi.
• Kontrola ruchu: zginam i przekręcam urządzenie w miejscu rzeczywistego zużycia.
• Zachowanie przy usuwaniu: Obserwuję, w jaki sposób użytkownicy odklejają produkt, a nie jak ja to robię.
• Kontrola znamion skórnych: sprawdzam zaczerwienienie po 30 minutach, a następnie po dłuższym noszeniu.

Moje nawyki związane z projektowaniem komfortu

Staram się, aby urządzenie do noszenia było elastyczne w kierunku ruchu ciała. Zmniejszam również gradienty sztywności. Jeśli jeden obszar jest sztywny, a drugi miękki, skóra odczuwa nacisk na granicy. Unikam również grubych “warg”, które działają jak uszczelnienie. Jeśli potrzebuję uszczelnienia, robię to w wybranych strefach, a nie na całym obszarze.

Które metody walidacji najlepiej sprawdzają oddychalność i przyczepność silikonowych elementów do noszenia?

Jeśli celem produktu jest zużycie w warunkach rzeczywistych, plan testów musi odzwierciedlać zużycie w warunkach rzeczywistych. Nadal stosuję standardowe testy, ale na tym nie poprzestaję. Buduję stos testów, który łączy dane dotyczące materiałów z wynikami użytkowników. To pomaga mi wyjaśnić zespołowi kompromisy i uniknąć niespodzianek.

Sprawdzam noszone na ciele wyroby z silikonu, stosując kombinację testów płatkowych, testów odrywania i ścinania w warunkach wilgoci oraz cyklicznego rozciągania w warunkach ekspozycji na temperaturę i pot, ponieważ testy w pojedynczych warunkach nie wychwytują usterek interfejsu.

1) Test płatkowy (kompatybilność ze skórą)

Stosuję testy płatkowe, aby sprawdzić ryzyko podrażnienia. Używam ich również do porównywania wariantów wzorów. Nawet drobne zmiany w geometrii mogą zmienić zaczerwienienie. Śledzę czas, miejsce i metodę usuwania.

2) Wytrzymałość na odrywanie i ponowne usuwanie

Siła odrywania to nie tylko jedna wartość. Mierzę ją po namoczeniu w wilgoci i po ekspozycji na pot. Mierzę ją również po wielokrotnych cyklach nakładania i zdejmowania, jeśli produkt jest wielokrotnego użytku. Rejestruję pozostałości i odczucia użytkownika, a nie tylko siłę.

3) Symulacja cykli rozciągania i ruchu

Urządzenia do noszenia się wyginają. Wykonuję cykle rozciągania dostosowane do przewidywanego użytkowania. Cykle wykonuję również w zależności od temperatury i wilgotności, ponieważ miękkość silikonu i właściwości klejące mogą się zmieniać pod wpływem ciepła.

4) Stres temperaturowy i wilgotnościowy

Przechowuję w warunkach wysokiej wilgotności i wysokiej temperatury, a następnie ponownie testuję przyczepność. Robię to, ponieważ niektóre warstwy uszczelniające i klejące mogą z czasem ulec zmianie. Proces starzenia może przebiegać bezobsługowo do momentu wysyłki produktu.

Podstawowa mapa walidacyjna, która mi się podoba

Wniosek

Utrzymuję równowagę między przepuszczalnością gazów a przyleganiem do skóry, zaczynając od mikroklimatu skóry, następnie dobieram silikon i geometrię, a na koniec sprawdzam interfejs pod wpływem potu, ciepła i ruchu.