Các thiết bị đeo thông minh sẽ gặp trục trặc trong thực tế khi da bị nóng, ẩm và kích ứng, ngay cả khi các linh kiện điện tử vẫn hoạt động. Tôi đã từng chứng kiến những thiết kế tốt bị người dùng đánh mất lòng tin vì việc lựa chọn chất liệu được thực hiện quá muộn.
Để cân bằng giữa khả năng thoáng khí và độ bám dính, tôi bắt đầu từ vi khí hậu của da, sau đó chọn một hệ thống silicone kiểm soát sự vận chuyển khí và độ ẩm, và kết hợp nó với một chiến lược bám dính có thể chịu được mồ hôi, dầu và sự hao mòn nhiều lần.
Tôi từng nghĩ mình có thể "khắc phục" sự thoải mái chỉ bằng cách thay đổi độ bám dính. Sau đó, tôi nhận ra rằng sự thoải mái là một vấn đề của hệ thống. Nó bắt đầu từ da, rồi lan qua lớp silicon, và cuối cùng kết thúc ở lớp tiếp xúc.
Môi trường vi khí hậu của da là gì và tại sao nó quyết định liệu một thiết bị đeo có tạo cảm giác "thoáng khí" hay không?
Các điểm nóng và mồ hôi tích tụ dưới thiết bị đeo được là do da là một hệ thống sống động và luôn thay đổi. Nếu bề mặt bị bịt kín, nhiệt và độ ẩm bị giữ lại có thể tăng lên nhanh chóng. Khi đó, người dùng sẽ cảm thấy ngứa ngáy, trơn trượt, thậm chí đau nhức. Tôi đã thấy nhiều người dùng đổ lỗi cho thiết bị, nhưng vấn đề thực sự là do vi khí hậu bên trong thiết bị.
Vi khí hậu da là lớp mỏng nhiệt, độ ẩm và dầu tự nhiên bị giữ lại giữa thiết bị và da, và nó kiểm soát sự thoải mái, độ trơn trượt và kích ứng.
Điều đầu tiên tôi quan tâm trong vi khí hậu là gì?
Khi đánh giá một ý tưởng về thiết bị đeo được, tôi thường đặt những câu hỏi đơn giản trước khi nói về mặt hóa học.
- Nó được đeo ở vị trí nào và vùng đó ra mồ hôi nhiều như thế nào?
- Có phải do tóc, chuyển động hay tư thế cúi người nào đó khiến hơi ẩm được bơm vào và ra không?
- Thiết bị được đeo trong 1 giờ, 8 giờ, hay cả ngày lẫn đêm?
- Thiết bị này có cần được bịt kín để chống nước từ bên ngoài không?
Một cách đơn giản để tôi đánh giá rủi ro từ sớm.
Tôi thường sử dụng một ma trận đơn giản để cả nhóm có thể thấy được sự đánh đổi mà không cần phải tổ chức một cuộc họp dài.
| Tình trạng hao mòn | Mức độ mồ hôi | Mức độ chuyển động | Rủi ro vi khí hậu | Lỗi điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Văn phòng, trang phục ngắn | Thấp | Thấp | Thấp | Dấu hiệu nhỏ |
| Sử dụng hàng ngày, bền lâu. | Trung bình | Trung bình | Trung bình | Trượt, nâng mép |
| Thể thao, mặc lâu dài | Cao | Cao | Cao | Phát ban, mùi hôi khó chịu, tổn thương da |
Nếu rủi ro cao, tôi không bắt đầu bằng "chất kết dính mạnh hơn". Tôi bắt đầu với vận chuyển, độ mềm và thiết kế giao diện. Khi đó, việc kiểm soát độ bám dính sẽ dễ dàng hơn.
Những lựa chọn về công thức silicon nào làm thay đổi khả năng thấm khí trong thiết bị đeo được?
Nhiều người cho rằng silicone luôn có khả năng thoáng khí. Trên thực tế, điều đó không đúng. Silicone có khả năng thấm khí tốt so với nhiều loại nhựa khác, nhưng kết quả thực tế phụ thuộc vào thành phần và độ dày của vật liệu. Nếu vật liệu dày, nó vẫn có thể tạo cảm giác kín. Nếu thành phần chứa nhiều chất độn, khả năng thấm khí có thể giảm. Nếu bề mặt được xử lý hoặc phủ lớp bảo vệ, khả năng thoáng khí cũng có thể thay đổi.
Khả năng thấm khí trong silicone được kiểm soát bởi cấu trúc polymer, hàm lượng chất độn, mật độ liên kết ngang và độ dày, do đó công thức và hình dạng phải được lựa chọn đồng thời.
Tôi so sánh những gì khi lựa chọn hệ thống silicon cơ bản.
Tôi thường so sánh các ứng viên trong danh sách rút gọn. Tôi sử dụng ngôn ngữ đơn giản để có thể áp dụng được cho cả thiết kế, tài liệu và kiểm thử chất lượng.
| Yếu tố lựa chọn | Nếu tôi tăng nó lên | Điều tôi thường thấy | Điều gì có thể xảy ra sai sót? |
|---|---|---|---|
| độ dày | Rào cản cao hơn | Cảm giác niêm phong tốt hơn | Nhiệt độ và mồ hôi tích tụ |
| Nạp liệu | Độ thấm thấp hơn | Độ bền cao hơn, chi phí thấp hơn. | Cảm giác kém "thoáng khí" hơn |
| Mật độ liên kết chéo | Khuếch tán thấp hơn | Khả năng kháng cự được thiết lập tốt hơn | Cảm giác cứng hơn, kém thoải mái hơn. |
| Độ mềm (mô đun đàn hồi thấp) | Sự phù hợp tốt hơn | Tiếp xúc da tốt hơn | Hiện tượng biến dạng dẻo nhiều hơn, mép bị nâng lên. |
Một nguyên tắc thực tế tôi thường dùng
Nếu thiết bị đeo phải được sử dụng trong nhiều giờ liền, tôi sẽ ưu tiên lớp silicon mỏng hơn nếu có thể, nhưng vẫn đảm bảo độ chắc chắn. Tôi thích sử dụng các đường gân thiết kế và hình dạng thông minh hơn là làm cho toàn bộ sản phẩm dày lên. Độ dày là cách nhanh nhất để làm giảm khả năng thoáng khí.
Tôi nên chọn hệ thống kết dính nào cho thiết bị đeo được?
Độ bám dính là điểm mà hầu hết các nhóm phát triển thiết bị đeo được đều gặp khó khăn. Họ muốn một liên kết chắc chắn, nhưng cũng muốn dễ dàng tháo gỡ. Họ muốn nó hoạt động tốt trong môi trường có mồ hôi, nhưng cũng muốn giảm thiểu kích ứng. Đây là những mâu thuẫn thực tế, vì vậy tôi không cho rằng có một giải pháp hoàn hảo duy nhất.
Tôi lựa chọn hệ thống bám dính dựa trên thời gian sử dụng, tần suất tháo gỡ và độ nhạy cảm của da, sau đó điều chỉnh hiệu suất bóc tách và cắt để phù hợp với mồ hôi và vận động thay vì chỉ theo đuổi độ bám dính cao hơn.
Phương án 1: Keo dán y tế nhạy áp (PSA)
Các xét nghiệm PSA y tế có thể đáng tin cậy và dễ dự đoán nếu được thiết kế đúng cách.
- Thích hợp nhất cho: miếng dán dùng một lần, sử dụng lâu dài, dễ dàng tháo gỡ.
- Những điểm tôi thích: hiệu năng ổn định, phương pháp kiểm thử đã được kiểm chứng, chuỗi cung ứng hoàn thiện.
- Rủi ro: bong tróc da nếu độ lột da quá cao, và để lại cặn nếu hệ thống không phù hợp.
Phương án 2: Xử lý bề mặt để cải thiện khả năng liên kết
Xử lý bề mặt có thể hữu ích khi silicone cần liên kết với một lớp khác, hoặc khi một lớp phủ cần bám dính.
- Thích hợp nhất cho: liên kết silicone với màng phim, cải thiện độ bám dính của lớp phủ, kiểm soát quy trình.
- Điều tôi thích: nó có thể tăng cường độ bám dính mà không cần thay đổi lượng silicone nguyên chất.
- Rủi ro: quá trình xử lý bị lão hóa, xử lý không đồng đều và các lỗi khó khắc phục trong quá trình vận hành.
Phương án 3: Keo dán tái sử dụng hoặc hệ thống “dán lại”
Ghim cài tái sử dụng trông có vẻ hấp dẫn đối với các thiết bị đeo thông minh dành cho người tiêu dùng, nhưng cần phải có những thử nghiệm trung thực.
- Thích hợp nhất cho: các thiết bị cần phải tháo ra và lắp lại nhiều lần
- Điều tôi thích: giao diện thân thiện với người dùng khi hoạt động bình thường.
- Rủi ro: nhiễm bẩn do mồ hôi và dầu trên da, độ bám dính giảm nhanh và cảm giác "bẩn".“
Một bảng quyết định đơn giản mà tôi sử dụng.
| Hành vi người dùng | Hướng mặc định của tôi |
|---|---|
| Chỉ mặc một lần rồi vứt bỏ. | PSA y tế với mục tiêu lột da an toàn. |
| Đeo cả ngày, tháo ra vào ban đêm. | PSA y tế hoặc thiết kế lai với khả năng bóc tách được kiểm soát |
| Được gỡ bỏ nhiều lần mỗi ngày | Chỉ được phép tái sử dụng đinh ghim nếu đạt yêu cầu kiểm tra độ sạch. |
| Sản phẩm dành cho da rất nhạy cảm | Lớp vỏ phía dưới mỏng hơn, diện tích lớn hơn, lớp silicon mềm mại hơn. |
Tôi cũng tự nhắc nhở mình rằng "mạnh" không phải lúc nào cũng tốt. Mạnh có thể gây tổn thương da. Tôi hướng đến việc tẩy rửa ổn định và dễ dự đoán. Điều đó thường giúp tôi lấy được lòng tin của người dùng.
Mồ hôi và dầu trên da ảnh hưởng đến silicone và độ bám dính như thế nào theo thời gian?
Mồ hôi là nước cộng với muối. Dầu trên da là hỗn hợp các lipid. Cả hai kết hợp với nhau có thể làm thay đổi ma sát, làm mềm một số lớp và giảm độ bám dính. Ngay cả khi bản thân silicone ổn định về mặt hóa học, giao diện vẫn có thể bị hỏng. Tôi đã từng thấy một thiết bị đeo được vượt qua bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm khô nhưng nhanh chóng bị hỏng trong quá trình sử dụng thực tế vì giao diện trở nên trơn trượt.
Mồ hôi và dầu trên da chủ yếu tấn công bề mặt tiếp xúc bằng cách thay đổi ma sát và làm ô nhiễm chất kết dính, vì vậy tôi tiến hành thử nghiệm với độ ẩm, muối và dầu thực tế thay vì chỉ trong điều kiện khô ráo.
Tôi theo dõi những kiểu lỗi nào?
- Viền mép bị bong tróc sau khi đổ mồ hôi, ngay cả khi phần tiếp xúc ở giữa trông vẫn ổn.
- Hiện tượng trượt xảy ra trong quá trình chuyển động do bề mặt da trở nên trơn trượt.
- Keo dán bị "trắng" hoặc mềm đi sau khi ngấm độ ẩm.
- Mùi hôi tích tụ do khu vực đó luôn ẩm ướt và ấm áp.
Tôi giảm thiểu những rủi ro này bằng thiết kế, chứ không chỉ bằng hóa học.
- Tôi sử dụng các cạnh được bo tròn và độ dày cạnh được kiểm soát để lực bóc tách luôn ở mức thấp.
- Tôi tránh những góc nhọn vì chúng tập trung ứng suất khi uốn cong.
- Tôi lên kế hoạch cho các đường thông gió và kết cấu vi mô khi nó phù hợp với sản phẩm.
- Tôi giữ diện tích tiếp xúc đủ lớn để tải trọng được phân bổ đều.
Khi thực hiện các bước này, việc lựa chọn chất kết dính trở nên bớt khắt khe hơn. Tôi không cần phải tìm kiếm độ bám dính quá cao, do đó nguy cơ kích ứng giảm xuống.
Tôi nên thiết kế như thế nào để mang lại sự thoải mái khi mặc trong thời gian dài, và những yếu tố nào của con người là quan trọng nhất?
Sự thoải mái không chỉ đến từ độ mềm mại. Sự thoải mái còn đến từ cảm giác ấm áp, độ ẩm và cách thiết bị chuyển động theo cơ thể. Tôi đã học được điều này từ phản hồi của người dùng, nghe có vẻ "cảm tính", nhưng thực chất lại là cảm giác vật lý. Mọi người nói rằng thiết bị đeo tạo cảm giác "bí bách" hoặc "chật chội". Điều đó thường có nghĩa là thiết bị giữ nhiệt hoặc kéo căng da khi vận động.
Sự thoải mái khi sử dụng lâu dài phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, giảm thiểu áp lực lên da khi vận động, và thiết kế tránh các điểm gây áp lực, vì vậy tôi coi phần silicon như một yếu tố về yếu tố con người.
Tôi thực hiện các kiểm tra yếu tố con người.
- Lập bản đồ áp suất: Tôi tìm kiếm các vùng áp suất cao nhỏ gần các cạnh.
- Kiểm tra chuyển động: Tôi uốn cong và xoay thiết bị ở vị trí đeo thực tế.
- Hành vi gỡ bỏ: Tôi quan sát cách người dùng gỡ bỏ, chứ không phải cách tôi gỡ bỏ.
- Kiểm tra vết mẩn đỏ trên da: Tôi kiểm tra sau 30 phút, sau đó kiểm tra lại sau khi để sản phẩm trên da lâu hơn.
Thói quen thiết kế thoải mái của tôi
Tôi cố gắng giữ cho thiết bị đeo được có độ đàn hồi theo hướng chuyển động của cơ thể. Tôi cũng giảm thiểu sự chênh lệch độ cứng. Nếu một vùng cứng và vùng khác mềm, da sẽ chịu áp lực ở ranh giới. Tôi cũng tránh những "viền" dày hoạt động như một lớp bịt kín. Nếu cần bịt kín, tôi chỉ làm ở những vùng cụ thể, chứ không phải trên toàn bộ diện tích.
Phương pháp kiểm định nào chứng minh tốt nhất khả năng thoáng khí và độ bám dính cho các thiết kế silicon dùng được trên cơ thể?
Nếu mục tiêu của sản phẩm là thử nghiệm độ bền trong điều kiện sử dụng thực tế, thì kế hoạch thử nghiệm phải phản ánh điều kiện sử dụng thực tế. Tôi vẫn sử dụng các bài kiểm tra tiêu chuẩn, nhưng tôi không dừng lại ở đó. Tôi xây dựng một hệ thống kiểm thử kết nối dữ liệu vật liệu với kết quả sử dụng của người dùng. Điều đó giúp tôi giải thích các sự đánh đổi cho nhóm và cũng giúp tôi tránh những bất ngờ không mong muốn.
Tôi kiểm định độ bền của các thiết bị đeo bằng silicon bằng cách kết hợp thử nghiệm dán, thử nghiệm bóc tách và cắt dưới điều kiện độ ẩm, và thử nghiệm kéo giãn theo chu kỳ với sự tiếp xúc với nhiệt độ và mồ hôi, bởi vì các thử nghiệm đơn điều kiện thường bỏ sót các lỗi ở giao diện.
1) Thử nghiệm dị ứng da (kiểm tra độ tương thích với da)
Tôi sử dụng phương pháp thử nghiệm trên một vùng da nhỏ để kiểm tra nguy cơ kích ứng. Tôi cũng dùng nó để so sánh các biến thể thiết kế. Ngay cả những thay đổi nhỏ về hình dạng cũng có thể làm thay đổi độ đỏ da. Tôi ghi lại thời gian, vị trí và phương pháp loại bỏ sản phẩm.
2) Độ bền bóc tách và lặp lại quá trình bóc tách
Độ bền bóc tách không chỉ là một con số. Tôi đo nó sau khi sản phẩm ngấm độ ẩm và sau khi tiếp xúc với mồ hôi. Tôi cũng đo nó sau nhiều chu kỳ thoa và tẩy nếu sản phẩm có thể tái sử dụng. Tôi ghi lại lượng cặn bám và cảm nhận của người dùng, không chỉ lực bóc tách.
3) Đạp xe giãn cơ và mô phỏng chuyển động
Các thiết bị đeo được có thể uốn cong. Tôi chạy các chu kỳ kéo giãn phù hợp với mục đích sử dụng dự kiến. Tôi cũng chạy các chu kỳ ở nhiệt độ và độ ẩm khác nhau vì độ mềm của silicone và đặc tính kết dính có thể thay đổi theo nhiệt độ.
4) Căng thẳng do nhiệt độ và độ ẩm
Tôi tiến hành bảo quản trong điều kiện nóng ẩm, sau đó kiểm tra lại độ bám dính. Tôi làm vậy vì một số lớp xử lý bề mặt và lớp keo có thể thay đổi theo thời gian. Quá trình lão hóa có thể diễn ra âm thầm cho đến khi sản phẩm được vận chuyển.
Tôi thích một bản đồ xác thực cơ bản.
| Bài kiểm tra | Câu trả lời cho câu hỏi đó là gì | Tại sao nó quan trọng |
|---|---|---|
| Kiểm tra dị ứng | Da có bị phản ứng không? | Ngăn chặn tình trạng người dùng bỏ ngang. |
| Bóc sau khi hết độ ẩm | Liệu nó có nhấc lên được không? | Hành vi đổ mồ hôi thực sự |
| Lực cắt dưới tải trọng | Liệu nó có trượt không? | sự ổn định chuyển động |
| Đạp xe giãn cơ | Liệu các cạnh có bị hỏng không? | Sự hao mòn lâu dài |
| Lão hóa | Liệu sau này mọi chuyện sẽ thay đổi? | Sự tự tin về thời hạn sử dụng |
Phần kết luận
Tôi cân bằng khả năng thấm khí và độ bám dính của da bằng cách bắt đầu từ vi khí hậu của da, sau đó lựa chọn chất liệu silicone và hình dạng phù hợp, rồi kiểm tra độ bám dính của lớp giao diện dưới tác động của mồ hôi, nhiệt độ và chuyển động.
