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3M中国有限公司产品研发技术经理谢颖玮:智能可穿戴医疗产品设计中的挑战与应对

导读: 会上,3M中国有限公司产品研发技术经理谢颖玮向到场数千名观众和媒体探讨了智能可穿戴医疗产品设计中的挑战及应对方案。

2018年8月31日,作为“2018(上海)中国人工智能展览会暨OFweek(第二届)人工智能产业大会”的重要论坛之一的AI+医疗分论坛在上海成功举办。本次专场论坛围绕AI+医疗技术应用展开,就AI医疗技术实现产品商业化遇到的困难与挑战进行了讨论。

在本次AI医疗论坛上,主办方特邀了多名重量级嘉宾和企业领导上台发表精彩演讲,吸引了众多医学人士前来聆听,会场高朋满座,展现出了AI+医疗分论坛极高的关注度和魅力。

会上,3M中国有限公司产品研发技术经理谢颖玮向到场数千名观众和媒体探讨了智能可穿戴医疗产品设计中的挑战及应对方案。

此外,谢颖玮还谈到,现在整个市场可以分成两大块:一块是专业领域,一块是消费品领域。在专业领域,主要是一些连续的血糖监控和心电监控;而在消费品领域,主要是针对一些需要经常监控体征的健康人士、居家老人、以及小孩。

移动医疗市场是一个持续增长的新兴市场,它可以改善我们每个人的日常生活。如今,在很多移动医疗产品中,产品本身的设计与技术已足以支持本身长时间持续工作。但智能可穿戴医疗产品在设计中仍存有不少的困难和挑战,对此3M中国有限公司从材料技术层面提出了应对方案:推出了能与皮肤零距离接触的医用胶带。

其产品研发技术经理谢颖玮表示,3M的愿景是“以科技举百业,以产品兴万家,以创新利个人”。对于皮肤因长时间接触产品而出现的皮肤粘贴问题,3M利用原材料技术轻轻松松过关,真正做到了与皮肤做朋友。

以下为技术经理谢颖玮的现场演讲内容,OFweek医疗科技仅作了不改变原意的整理和编辑:

谢谢大家,今天很荣幸来到这里与大家分享,可能这个主题跟AI有些不搭边,因为我们公司是一家材料公司。但是大家在相关的AI设计过程中,或者在可穿戴医疗设备的设计中,一定会遇到和皮肤联合在一起的产品,这样大家就可能会用到我们的产品,所以今天我就这个主题与大家进行探讨。

3M公司介绍

3M是一家拥有百年历史的创新公司,在这一百多年当中,我们涉及了各个领域,去年公司整个全球销售额差不多是317亿美金。

我们拥有五大块产业,第一块是工业用品。广为人知的一些汽车售后类,比如说隔热膜之类的产品,还有包括汽车原厂的一些胶带,还有就是净水系统,或者是航天航空的一些产品。

第二块是电子与能源产品,主要涉及到如高压电缆、手机,电脑所用到的电子胶带和氟化液。

第三块是消费品,比如拖把抹布。

第四块是安全与标识,最出名的当数口罩,如N95口罩。

我所在的这个事业部是医疗产品事业部,大部分的工作都是在医院。从感染控制领域相关的一些生物指示剂、指示胶带到医院的贴膜,以及牙齿填充材料,包括整机类材料,都属于医疗领域这一块。

医疗可穿戴市场近况

预计到2018年,我们整个全球医疗市场可能达到4270亿美金,并分成两个大趋势:一是我们发现许多科技公司,不仅仅是传统的医疗器械公司,非常多的科技公司也开始慢慢进入到这个市场,包括很多我们的客户,比如说联想等;第二块就是有许多的整合、洗牌在这一块,在亚太市场我们是走的最前面的,发展也是非常迅速的。

我们涉足智能可穿戴医疗器械领域哪些方面呢?

首先为什么会出现这么多的可穿戴设备呢?一是因为人口老龄化问题,许多老人需要居家养老,所以有很多产品是跟健康监测相关的,还有就是医疗科技的进步以及大数据的快速发展,催生了可穿戴设备的发展。所以现在越来越多的可穿戴设备,它主要是一些精确、便携、舒适的可穿戴设备。

现在整个市场可以分成两大块:一块是专业领域,一块是消费品领域。在专业领域,主要是一些连续的血糖监控和心电监控;而在消费品领域,主要是针对一些需要经常监控体征的健康人士、居家老人、以及小孩。所以可穿戴设备这一块现这两年发展蓬勃。

这里为大家列了近两年来十大发展较好的可穿戴设备,这些可穿戴设备主要分成几块,一块是血糖监测,一块是心电监测。我们大部分的客户还是在做心电监测和血糖监测,缓解慢性疼痛,以及血氧的监测,当然还有一小部分的需求是来自于婴儿体温监测。

在整个的过程当中,为什么我们会接触到这些客户?是因为这里差不多有六个产品都是直接应用在皮肤上的,有的朋友可能对24小时的心电监测有所了解。如果去医院做监测,通常会给你一个设备绑在身上,然后需要挂很多导联。其实这些线都会影响到你平时的运动,所以不太方便。同时挂在身上的设备可能会有信号不稳定的情况,所以很多新的可穿戴设备,开始考虑把设备直接粘到皮肤上,而不是靠其他的辅助设备来做。

皮肤黏贴设备的优势主要表现在哪里呢?

一是它比较轻薄,黏贴比较均匀,整个比较完整,不会有打孔现象,还有就是器械固定比较稳定,外观设计更加灵活。在生产制造的过程当中可能更便于自动化的操作,最后就是它的性价比较高。

大家可能觉得这很容易,不就是把一个东西黏在皮肤上吗?现在外面市面上有很多胶带,随便拿一个过来可能就实现这个目标了。但实际上我们发现,皮肤它是一个非常特殊的基材,它不同于桌面木质或者不锈钢的表面,因为它本身是一个器官,是一个表面积最大的器官,所以它自己是活性的。

皮肤黏贴会有哪些挑战呢?

影响皮肤黏贴的因素主要包括六个方面。第一块,皮肤它是会呼吸的,它是一个非常敏感的表面,我们发现有很多用户在使用过程中,可能会出现一些皮肤问题,其实很多时候就是黏胶所造成的;另外一块,皮肤它有周期性的更替,真皮14天更替一次,表皮50天,可能一些年轻人28天更替一次。另外皮肤是有弹性的,所以在粘贴的时候可能不是太平整;那么另外一块皮肤的表面不像其他的材料很容易黏住;第五块,就是纹理不一样,可能不同种族的人整个皮肤的状况也不会一样,而且粘贴的部位不同,纹理也会有所不同;第六块就是它可能有表面的脏物,可能会要出汗,有盐分。这些都是因为皮肤它是一个活体,有自己新陈代谢的一部分因素。

我们是如何来面对皮肤的挑战,它的挑战到底在哪里呢?

皮肤在保护我们免受微生物和外界侵扰,像一个尽责的守卫者,但是在设计医疗器械时,皮肤就成了一个顽固的敌人。在接下来的视频系列中,您将了解到皮肤会带来哪些独特挑战,我们也会帮您挑选合适的粘合材料,让皮肤不再成为器械固定时的阻力。在我们考虑如何将医疗器械贴合到皮肤上之前,首先需要了解皮肤是什么,为什么对皮肤粘贴时会面对如此大的挑战,皮肤看起来只是人体最外的薄薄一层,而他如此独特的原因还要从它的内部构造说起!

皮肤具有微小的层状结构,从外向里来看,皮肤有表皮层,乳突真皮层,网状真皮层和皮下组织组成,表皮最外层的角质层由死皮细胞组成,大约每14天再生一次,这种皮肤的新陈代谢让我们很难轻易合成出合适的皮肤胶黏剂,不仅于此,更有其他生物学因素让皮肤胶黏剂很难贴附在皮肤上。在设计皮肤胶黏剂时,佩戴者的年龄绝对是一个关键因素,随着年龄的增长,皮肤也变得越来越脆弱,越来越干燥,越来越容易破损,因为随着年龄的增长,表皮层会变平、变薄,使得表皮细胞更易剥离、损伤,同时身体还会损失透明质酸,这让皮肤变得像海绵一样干枯,所以皮肤变得越来越脆弱,婴儿的肌肤则是另一种脆弱,在新生儿中尤其如此。新生儿的表皮没有完全发育,所以皮肤层比正常皮肤要薄的多,对于那些皮肤敏感或脆弱患者,设计师们应该考虑更温和的胶黏剂。

作为有生命会呼吸的器官,皮肤不应长时间受到闭塞或阻挡,皮肤需要排出湿气。角质层还有约15%的水,但如果深入到表皮和真皮层,含水量大约是70%,水会不断的通过皮肤向外层扩散,阻塞皮肤的黏贴材料,可以锁住水分。但这可能导致一个医学问题——浸渍问题。对于皮肤来讲,透气的胶黏剂或粘贴材料是对皮肤有好处的,而锁住湿气的就对皮肤不好了。

大家知道皮肤上有毛囊,即使在佩戴医疗设备前把毛剃掉,设备下的毛发还是会继续生长,会把胶黏剂顶起来。毛囊里还含有微生物,这可能会导致毛囊炎,毛囊炎症通常都伴随着其它感染。除了皮肤的挑战之外,设备设计师也要考虑用户的活动水平。他们喜欢运动、还是喜欢久坐,设备要黏贴在身体的哪个部位?带多久?它需要与哪些材料兼容?制造过程是什么样的?需要灭菌吗?设备工程师需要考虑的问题很多。

因此皮肤黏贴其实面临着六大挑战,最主要的一个就是客户,很难把客户的需求转化成我们产品的设计要求,为什么呢?因为客户通常在使用的过程当中,他不知道你的透气指标到底是跟哪个指标相关联,他只知道舒适不舒适,只知道我的皮肤是不是会有过敏的现象,而这些都要通过我们来把它转化成所需要的指标。

第二块就是如何选择胶带。有的胶带可能会粘得很牢,撕也撕不下来,在撕扯的过程当中会引起许多的皮肤损伤,另外一块可能就是根本就黏不住,这些也是需要考虑的。

第三块是灭菌对胶黏剂的影响。因为很多的医疗器械都是要进行灭菌的,那您是用伽玛灭菌还是用环氧乙烷灭菌,灭菌的时间是多久?湿度是多少?这些都会影响到胶黏剂最后的性能,也会影响到客户的体验性、体验感受。

第四块就是要明确目标客户是谁,到底是老年人还是病人、是小孩还是成年人、需要贴多长时间、是14天连续给药、还是28天连续给药?这些都是不同的。

第五块是背衬的重要性,因为贴在不同的地方也会有不同的需求,那贴在一些骨凸的地方,可能需要有一些弹性的材料。

第六块就是一定要综合评估皮肤的风险。如果是一个癌症病人,那在贴的时候选用什么样的粘胶剂就非常重要了。

下面就是我们总结的几大矛盾,长时间还是短时间?连续贴附还是断续贴附?老年人、儿童还是成人?是女性用户还是男性用户?根据前面这些矛盾,我们建议大家选择材料时候,一定要选用医用胶带,不能选用工业胶带来进行医疗器械的固定。

为什么要选用医用胶带呢?因为医用胶带分成好几个属性,它需要有基础属性,就是要有促进性皮肤黏贴的效果,接触的时间,透气性是否容易去除,是否低残胶。

第二块所有的医用胶带都会进行毒理学评估,细胞毒无刺激的测试,然后我们有临床技术支持,有临床数据支撑。

第三块就是功能性,所有的胶带都要兼顾到透气、弹性和适合不同背衬材料,还有包括是双面胶还是单面胶,固定在什么地方。

所有的医用胶带都是根据iso13485,都是有医疗器械证的,以保障设计的安全性。医用胶带可以提供的保障通常分为三部分,一个是可追溯性,然后是质量体系,还有一块就是有临床支持团队。

最后我稍微介绍一下移动医疗的市场,在这一块的话我们也有一些心得。

一个就是现在越来越多的医疗器械,希望它能够长时间地黏贴在皮肤上。因为我们现在不是单点测试,通常都是持续性测试,这是今后发展的一个很大的方向。

第二块就是要有完美的皮肤黏结性,一个是它能粘的住,另外一个是在去除的时候不损伤皮肤。

第三块就是一定要关注医疗器械使用的实际情况,因为通常收到很多客户的诉求是它粘贴的舒适性,所以我们要根据它的实际使用情况来进行设计。

第四块也是刚才有说到的,要有好的固定表现,同时又要避免产生皮肤问题。下面是我们的一些解决方案,那如果大家有兴趣的话可以看一下,我们把胶带大致分为三个部分。

第一是长时间黏贴的医用胶带。这种胶带可以做到14天以上的黏贴。

第二是有机硅胶带。这一块在医院用的不是太多,因为有机硅主要适用于儿童和一些皮肤脆弱的老年人,有机硅胶带是不会引起皮肤损伤的,在撕扯的时候非常的温和。

第三是医用透气胶带。普通的医用透气胶带有非常多的选择,有泡沫型,有普通的PU材质的,也有其他的一些材质的。

如果大家有兴趣的话,可以来咨询我们更多的产品信息,大家也可以上我们的官网进行询问,然后我们其实也有一个专门的网站是可以提供给大家,大家可以在上面提出你的要求,然后根据你的要求,我们会给到您相关胶带的建议,然后给您试用的样品。这是我全部的演讲,谢谢。

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