성공적인 의료용 전자 제품 설계를 보장하기 위해 적합한 의료용 테이프를 선택하는 방법

의료 분야는 특히 모니터링 또는 진단을 위한 휴대용 전자 의료 장치 부문에서 혁신을 추구하는 설계자에게 많은 기회를 제공하는 분야입니다. 이를 통해 환자의 건강 상태를 개선할 뿐만 아니라 늘어나는 병원 자원과 예산에 대한 부담이 줄어듭니다. 그러나 사용자가 이러한 장치를 제자리에 유지할 수 없거나, 유지하지 않으려는 경우에는 효과적인 설계라 할 수 없습니다.

예를 들어, 당뇨 환자를 위한 상시 혈당 모니터링(CGM)은 휴대용 의료 솔루션이 지닌 이점을 보여줍니다. 향후 CGM 시장의 규모는 조사 기관에 따라 차이는 있지만 분명히 성장하고 있으며, Allied Market Research의 중간 추정치에 따르면 현재 17억 달러 규모의 부문이 2027년까지 88억 달러로 성장할 것이며 CAGR은 22.0%에 이를 것으로 예상됩니다.

혈당 관리는 고혈압, 심혈관 질환 및 신장 문제와 같은 합병증에 대한 예방이 필수인 당뇨 환자에게 매우 중요합니다. 기존의 혈당 관리 방법은 하루에 손가락을 여러 번 찔러서 그 샘플을 혈당 측정기를 사용해 확인하는 것이었습니다. 하지만 이러한 방법은 불편하며, 체내에서 일어나는 현상에 대해 간헐적이고 제한된 정보만을 제공합니다.

그러나 CGM은 피부 속에 꽂힌 아주 작은 바늘을 통해 간질액의 포도당 수준을 모니터링하는 전자 장치를 사용합니다(그림 1). 이러한 간질액 측정은 혈액 내에서 일어나는 현상을 이해하기 위한 좋은 표본이 됩니다.

그림 1: CGM은 피부 속에 꽂혀 있는 아주 작은 바늘을 통해 포도당 수준을 모니터링합니다. (이미지 출처: Dexcom)

이 제품은 혈당 측정값을 계산하고 기록할 뿐만 아니라, 근거리 무선 통신(NFC) 또는 Bluetooth 저에너지(BLE)와 같은 기술을 사용하여 해당 정보를 다른 장치에 무선으로 전송하는 전자 장치가 포함된 혁신적인 의료 장치입니다.

장치 부착과 관련된 문제

제품의 신뢰성, 정확성, 가격 및 배터리 수명은 모두 당뇨 환자에게 중요하지만, 이들보다 훨씬 더 중요한 문제가 하나 있습니다. 그리고 이는 별로 중요해 보이지 않는 세부 사항이 제품의 성공 여부를 결정할 수 있다는 점을 설계자에게 상기시켜 줍니다.

CGM 장치를 사용하는 당뇨 환자는 한 번에 최대 일주일간 센서(피하 바늘 포함)를 착용해야 합니다. 따라서 이 부착물이 편안하고 편리하며 견고하고 부작용을 유발하지 않는 것이 중요합니다. 아무리 CGM이 수상 경력에 빛나고 평판이 좋은 제품이라 해도, 그 사용이 불편하다면 당뇨 환자가 아예 사용하지 않으려 할 것입니다.

CGM 장치는 초소형의 가벼운 센서이므로, 의료용 접착 테이프는 이 센서를 신체에 부착하기 위한 실용적인 옵션입니다. 그 메카니즘 자체는 간단하나, 피부가 호흡을 하고 땀을 흘리며 세포가 떨어져 나오는 특성을 지니기 때문에 이에 적합한 테이프를 선택하는 것이 매우 중요합니다.

올바른 선택을 위한 기준은 다음과 같습니다.

• 유체 저항성: 의료용 테이프가 방수 기능을 포함해야 하나요?
• 재배치 가능성: 제품의 제거 및 재부착이 용이한가요?
• 착용 시간: 제품이 신체에 부착되었을 때 얼마나 오랫동안 제대로 유지되나요?
• 적합성: 장치 및 신체의 움직임이 있어도 장치가 올바로 작동하나요?
• 투습도(MVTR): 테이프 아래에서 생성되는 땀이 얼마나 잘 빠져나가나요?
• 편안함: 제품이 피부에 거부 반응을 초래하나요?

이러한 참조 사항들을 고려하면서 CGM 장치를 예를 들어 살펴보겠습니다.

장치의 효율성을 보장하는 적합한 테이프

당뇨 환자들은 CGM 장치로 인해 일상 생활이 불편해지는 것을 원치 않습니다. 이는 샤워나 수영을 할 때에도 센서를 부착하고자 함을 의미합니다. 이는 테이프가 실현하기 매우 어려운 조건으로, 일반적으로 3M의 1776 아크릴 라인(그림 2)과 같이 강력한 접착제가 요구됩니다.

그림 2: 1776과 같은 강력한 접착제를 사용하면 사용자가 활동성을 유지할 수 있습니다(수영 또는 샤워 포함). (이미지 출처: 3M)

또한 환자는 CGM 장치가 편안한 위치에 자리를 잡고나면 움직이지 않고 오랫동안 제자리에 유지되기를 원할 것입니다. 예를 들어 제품이 의복 허리띠의 위치와 겹쳐서 불편을 느낀다면, 환자는 장치를 다시 떼어서 위치를 조정한 후 다시 부착하려 할 것입니다.

유체 저항, 마모 시간 및 재배치 기능은 서로 절충이 필요한 부분인데, 처음 두 가지 사안은 강력한 접착력이 요구되는 반면 마지막 사안은 제품을 떼어낼 때 통증이 덜하도록(특히 접착력이 최대인 부착 초반에) 접착력이 약할 때 충족되기 때문입니다. 그리고 상반신, 팔, 복부와 같이 피부가 덜 민감한 부위에 주로 착용하는 CGM 장치의 경우에는 큰 문제가 아니지만, 얼굴과 같은 민감한 피부에 장기간 부착해야 하는 의료용 장치도 있습니다. 그러한 응용 제품의 경우, 피부가 손상될 위험 없이 벗겨낼 수 있는 더욱 부드러운 접착제가 필요합니다.

피부는 매우 탄력이 있는 반면 의료용 센서는 그렇지 않습니다. 이로 인해 피부와 장치 사이의 접착 계면이 기계적 응력으로 인해 장치가 잘 부착되지 않을 수 있습니다. 한 가지 솔루션은 접착 테이프가 센서와 겹치도록 하여 움직일 수 있는 여유를 제공하는 것입니다. 이를 위해서는 더 큰 테이프 패치가 필요하지만, 장치가 피부에 더 잘 부착됩니다.

덜 민감한 피부가 있는 부위 및 마모 시간이 긴 장치의 경우 아크릴 테이프를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 민감한 피부에 부착하는 장치를 위해서는 3M의 2477P와 같은 실리콘 압력 민감성 접착제(PSA)가 피부의 외상을 제거하고 의료용 장치를 반복적으로 부착하거나 재배치하기에 적합합니다.

MVTR은 접착층과 테이프의 뒷면이 모두 갖춘 기능입니다. 땀이 증발하지 못하는 경우에는 접착력 손실이 가속화됩니다. 그러나 테이프가 의료용 장치 아래에 위치하는 경우, 땀이 센서를 통과하지 못하기 때문에 MVTR이 높은 테이프를 선택하는 것이 아무런 효과가 없을 수도 있습니다. 한 가지 솔루션은 뒷면이 부직포로 되어 있는 테이프를 고려하는 것인데, 그 이유는 수증기가 테이프의 표면이 아닌 테이프의 측면으로 흡수되어 빠져나가도록 하기 때문입니다.

마지막으로 일부 환자의 피부는 다른 환자의 피부보다 테이프에 더 민감하게 반응할 수 있으므로, 한 가지 솔루션은 덜 민감한 피부를 위한 표준 제품과 더 민감한 피부를 위한 저자극 버전을 갖추는 것입니다. 아크릴레이트 접착제가 포함된 종이 테이프는 저자극성 응용 제품을 위한 적합한 선택입니다.

결론

복잡한 전자 장치가 의료 모니터링 및 진단 문제를 해결하는 경우가 점점 늘어나고 있지만, 사용자에게 편안한 방식으로 피부의 표면에 부착된 상태를 유지하는 것이 관건입니다. 테이프 및 접착제의 유형에 대한 세심한 고려가 있지 않으면, 장치가 제자리에 고정되지 않아 제대로 작동하지 않거나 사용자가 불편함을 느껴 장치를 제거하게 될 수 있습니다.

의료용 테이프 제조업체인 3M은 관련 비지니스에서 50년 이상의 경력이 있으며, 제품 선택의 복잡성 해결을 위한 유용한 리소스입니다. 위에서 설명한 바와 같이 3M은 특정 응용 분야에 대한 절충점을 충족하기 위해 광범위한 접착제, 지지체 및 테이프 구성 옵션의 제품을 제공하며, 특정 다이 컷 모양이나 폭/길이가 필요한 경우 DigiKey에서 이러한 2차 서비스에 대한 견적을 제공할 수 있습니다. 여기에서 3M의 의료용 테이프 옵션에 대한 요약 정보를 살펴볼 수 있습니다.