의료용 고정 테이프로 생체 의료용 센서를 단단히 고정하여 오류 방지

사물 인터넷(IoT)이 의료기기로 확장됨에 따라 인간의 피부에 부착해야 하는 생체 인식 센서의 수와 종류가 늘어나고 있습니다. 수집된 데이터는 프로 운동선수 및 상업용 개인 운동 프로그램의 연구와 향상뿐만 아니라 의학적 상태 모니터링과 진단에 사용됩니다.

일반적으로 특수 제작된 의료용 고정 테이프는 센서를 고정하는 데 사용되지만, 이 테이프는 "어디에나 잘 맞는" 테이프는 아닙니다 편안함, 공기 및 수분 투과성, 유체에 대한 저항성 등 다양한 요소를 고려해야 하고 이 모든 요소가 테이프 선택을 복잡하게 만듭니다. 또한 어떤 응용 분야에서는 테이프를 빠르고 간단하게 제거하고 피부에 다시 부착하여 센서의 위치를 조정해야 하며, 이는 응급 상황에서 중요합니다. 적절한 상황에 맞게 사용할 수 있도록 쉽게 구별이 가능한 다양한 의료용 테이프가 필요합니다.

이 기사에서는 다양한 인체 피부 부착 상황에 따라 설계된 3M 의료용 테이프 제품군을 소개합니다. 이 기사에서는 4가지 3M 의료용 테이프의 사용법과 이들이 구체적인 의료 고정 응용 분야를 다루는 방법에 대해 설명합니다. 또한 구매 단순화, 설명서의 일관성 및 사용 용이성 등을 한 제품군의 의료 테이프로 표준화할 때의 이점을 살펴봅니다.

의료용 고정 테이프 응용 분야

환경 센서의 가용성과 다양성이 산업용 IoT(IIoT)뿐만 아니라 상업용 IoT의 성장에도 박차를 가한 것처럼 생체 인식 센서의 가용성과 다양성은 의료 IoT 장치를 포함한 새로운 의료 인식 장치에 힘을 싣고 있습니다. 심장 박동 모니터가 장착된 스마트 시계와 같은 소비자 생체 인식 제품은 스트랩을 이용해 손목에 쉽게 찰 수 있고 소비자 심장 모니터는 가슴에 묶을 수 있어 더 정확한 정보를 제공할 수 있습니다. 이렇게 정확도가 향상된 이유는 더욱 정밀한 센서를 사용했을 뿐만 아니라 심장 위에 심장 모니터를 안전하게 배치했기 때문입니다. 생체 인식 센서 데이터의 정확도는 센서 유형과 피부에 적절하게 배치하는 것과 직접적인 관련이 있습니다.

그러나 의료 등급 생체 인식 응용 분야의 경우 많은 센서를 단순히 스트랩으로 처리할 수 없는 부위에 부착해야 합니다. 또한 신뢰할 만한 생체 측정값을 얻기 위해 피부 표면에 더욱 단단하고 안전하게 결합해야 할 것입니다. 이를 위해서는 의료용 고정 테이프를 사용하여 센서를 제자리에 고정시켜야 합니다. 그림 1에서 보는 바와 같이 대부분의 의료용 고정 테이프는 테이프 자체에 인쇄와 필기를 할 수 있는 지지체, 테이프를 피부에 부착하기 위한 접착제, 그리고 접착제를 노출시키기 위해 떼어낼 수 있는 라이너로 구성되어 있습니다.

그림 1: 의료용 고정 테이프는 보통 지지체(위)와 접착제(중간)로 구성됩니다. 라이너(하단)는 접착제를 보호하고 사용할 때 떼어냅니다. (이미지 출처: 3M Medical Materials)

의료용 테이프 제작 시 지지체와 접착제를 선택함에 따라 사용 특성이 정해집니다. 의료용 고정 테이프가 사용되는 상황이 언제나 동일한 것은 아니며 테이프를 적절하게 선택하고 사용하려면 여러 인체 공학적 요소를 고려해야 합니다. 이런 복합적인 요소들은 테이프의 지지체 구성과 사용되는 접착제의 선택에 영향을 미칩니다.

의료용 고정 테이프 인체 공학

한 가지 중요한 고려 사항은 유체 저항입니다. 장기간 사용 시 의료용 고정 테이프가 잦은 세척이나 샤워로 인해 접착력이 떨어져 센서 판독 값의 신뢰도가 떨어질 수 있습니다. 유체 저항이 필요하다면 아크릴 기반 의료용 접착제와 폴리에틸렌으로 만든 테이프 지지체가 필요한 경우가 많습니다. 이 구조는 유체에 내성이 있을 뿐만 아니라 뜨거운 샤워나 습도가 높은 장소와 같은 곳에서 수증기가 테이프에 스며드는 것을 막습니다.

유체 저항에 대한 보완 요구 사항은 테이프의 일반적인 MVTR(수증기 투과율)입니다. MVTR은 일반적으로 24시간 동안 물질을 투과하는 수분의 제곱미터당 그램(gm/m²)으로 정해집니다. 액체나 수증기가 테이프를 통과해서는 안 되는 상황도 있지만(MVTR = ~0) 땀과 같은 습기가 테이프를 통과할 수 있어야 하는 다른 상황도 있습니다. 후자의 경우 부직포 테이프 지지체가 피부를 숨 쉬게 하고 땀을 증발시킵니다.

센서를 신속하게 재배치하거나 동일한 환자에게 제한적으로 여러 번 사용할 수 있도록 테이프의 위치 재배치가 쉬워야만 하는 사용 사례도 있습니다. 일회용 테이프에는 다양한 접착제를 사용할 수 있지만 실리콘 기반 의료용 접착제를 사용하면 센서를 쉽게 제거하고 다시 단단히 부착할 수 있습니다.

특히 연속 착용 테이프의 경우 테이프의 편안함이 항상 중요합니다. 구조와 배치에 따라 편안한 폴리에틸렌 테이프도 있지만 일반적으로 적당한 MVTR을 가진 부직포 테이프가 가장 편안합니다. 테이프 편안함은 지지체의 두께와 테이프 사용 시간과도 관련이 있습니다. 연속 착용 테이프는 최대 1주일 동안 환자에게 불편함을 주지 않아야 하며 얇은 지지체 재료일수록 보다 유연하고 편안합니다.

3M 의료용 고정 테이프

이처럼 다양한 응용 분야에 대비하여 3M Medical Materials는 다양한 의료용 고정 테이프를 제조합니다. 이러한 고정 테이프는 위에서 다룬 다양한 인체 공학적 요소를 고려합니다. 또한 이러한 테이프는 표준화가 될 수 있고 한 제조업체에서 구매할 수 있어 3M은 재고 관리를 단순화하고 제품 간에 일관된 설명서를 제공하여 구매를 단순화하고 오류를 줄일 수 있습니다.

연속 착용 응용 분야를 위해 3M은 3M-4077 연속 착용 부직포 테이프를 제조합니다(그림 2). 3M 4077 4" X 10YD(그림 1)는 4인치(in) x 10야드(yd)의 일반적인 사이즈이며 두께가 0.16밀리미터(mm)인 흰색 부직포 폴리우레탄 지지체를 사용했습니다. 연속 착용 아크릴 접착제를 사용하여 장시간 동안 사용해도 매우 편안합니다. MVTR은 ~185gm/m²이며 약간의 유체 저항성이 있어 권장 사용 기간인 최대 14일 동안 피부가 숨을 쉴 수 있습니다.

그림 2: 3M 4077 의료용 고정 테이프는 최대 14일의 연속 착용을 권장합니다. 지름이 8인치 미만인 편리한 롤 형태로 배송됩니다. (이미지 출처: 3M Medical Materials)

3M 4077 의료용 고정 테이프는 위치를 재배치할 수 없으며 일회용 사용만 권장하므로 한 번 사용 후 폐기되는 연속 착용 생체 인식 센서에 사용할 수 있습니다.

여기서 설명한 테이프들과 마찬가지로, 3M 4077은 사용하기 쉽도록 롤 형태로 배송됩니다. 롤은 지름이 8인치 미만이며 의료실 또는 이를 응급실에 쉽게 보관할 수 있습니다.

피부가 숨 쉴 수 있도록 해야 하는 의료용 고정 테이프의 응용 분야의 경우 테이프의 MVTR이 높아야 합니다. 이러한 응용 분야를 위해 3M은 3M 1530 4" X 10YD를 제공합니다. 이 테이프는 4인치 x 10야드의 0.14mm 흰색 레이온 부직포 지지체를 사용했고 수술 등급 아크릴레이트 의료용 접착제와 함께 제공됩니다. 이 구조는 4,200gm/m²의 매우 높은 MVTR을 갖습니다. 재배치할 수 없고 유체에 저항성이 없으므로 대부분의 소비자 생체 인식 응용 분야에 적합하지 않습니다. 이 테이프는 높은 MVTR과 우수한 편안함을 제공하여 외과 수술과 입원 환자 모니터링용으로 지정되었습니다. 손으로 쉽게 찢을 수 있어 긴급한 응급 의료 상황에 편리하게 사용할 수 있습니다.

높은 수준의 편안함과 유연성을 요구하는 응용 분야를 위해 3M은 아크릴 의료용 접착제를 사용한 3M 9836 4" X 10YD 폴리우레탄 필름 수술용 테이프를 제공합니다. 테이프는 표준 사이즈인 4인치 x 10야드입니다. 지지체는 폴리우레탄 필름이고 두께가 0.03mm에 불과한 가장 얇은 테이프로 유연성과 편안함을 제공합니다. 내수성과 통기성의 균형을 맞춰 ~450gm/m²의 내수성과 적당한 통기성을 제공합니다. 이 테이프의 얇고 편안한 지지체, 유연성, 합리적인 통기성과 내수성은 어린이에게 센서를 부착하여 센서와 고정 테이프가 약간의 비틀림을 견뎌야 할 경우에 적합합니다. 특히 센서 부착의 편안함에 대해 의사 전달을 제대로 하기 힘든 환자에게 더욱 중요합니다.

일부 센서 모니터링 응용 분야의 경우 센서를 여러 용도로 재배치할 수 있어야 하며 의료 기기를 환자 피부에 고정해야 합니다. 이러한 응용 분야에서는 3M 2477P 4" X 10YD와 같은 이중 코팅 테이프가 매우 유용합니다(그림 3). 테이프 사이는 4인치 x 10야드이며 매우 얇은 0.04mm 열가소성 플라스틱 탄성 중합체(TPE) 지지체를 사용했으며 양면에 접착제가 있습니다(레이어 C). TPE는 반투명하여 센서와 피부를 편리하게 볼 수 있어 적절한 배치가 용이합니다. 한쪽에는 실리콘 아크릴레이트 의료용 접착제(레이어 B)가 있으며, 생체 인식 센서 고정을 위해 부드럽게 제거되고 피부에 재배치가 가능하도록 설계되었습니다. TPE 지지체 반대편에는 아크릴 기반 접착제(레이어 D)가 있습니다. 이 두 번째 접착제는 소형 의료 생체 인식 센서 장치에 단단히 부착할 수 있습니다.

그림 3: 양면 3M 2477P 4 x 10 YD 의료용 고정 테이프의 레이어는 한 면(레이어 B)에 실리콘 아크릴레이트 접착제, 다른 면에 아크릴 기반 접착제(레이어 D)가 있습니다. (이미지 출처: 3M medical Materials)

이 특별한 의료용 고정 테이프는 두 가지 용도로 사용할 수 있습니다. 첫째, 센서와 의료 생체 인식 기록 장치 모두를 고정하는 역할을 할 수 있습니다. 긴 전선이 없는 콤팩트한 생체 인식 기록 시스템을 제공합니다. CR2032 배터리로 구동되는 매우 가벼운 내장형 컴퓨터를 생체 인식 센서 장치로 사용할 수 있습니다. 플래시 메모리에 센서 판독값을 기록하거나 블루투스 또는 Wi-Fi를 통해 센서 판독값을 컴퓨터 또는 모바일 장치로 전송할 수 있습니다. 이는 우표 크기의 단일 보드 컴퓨터(SBC) 기반의 상업용 생체 인식 센서 장치의 시제품 제작에도 유용합니다.

둘째, 이 테이프를 독립형 의료용 테이프로 사용할 수 있습니다. 실리콘 접착제 면은 위치를 재배치하거나 재사용 가능한 생체 인식 센서에 사용할 수 있습니다. 이는 운동선수용 생체 감지 센서를 매일 사용하고 재사용할 수 있게 합니다. 테이프는 유체 저항성이 중간 정도이며 MVTR은 400gm/m²로 단기 사용에 적합합니다.

3M-2477P 사양은 아크릴 기반 접착제를 피부에 사용하는 것을 권장하지 않습니다.

결론

모든 생체 인식 센서 고정 응용 분야가 동일한 것은 아니므로 다양한 의료용 고정 테이프가 있습니다. 상황에 따른 인체 공학과 의료용 테이프의 사용 조건에 따라 지지체와 접착제에 사용되는 재료를 결정합니다. 의료용 테이프 제조업체를 하나로 표준화하면 구매와 재고를 단순화하고 오류를 줄일 수 있으며 설명서의 일관성을 유지할 수 있습니다.