Guida alle soluzioni per dispositivi indossabili medici

C'è una tendenza globale attuale nella maggior parte dei principali settori in cui i dispositivi di prossima generazione sono caratterizzati da elaborazioni più veloci, funzionalità migliorate e prestazioni più elevate che mai. Il settore dei dispositivi medici non fa eccezione, in particolare per il segmento dirompente e in rapida crescita dei dispositivi indossabili medici in cui i dispositivi di nuova e prossima generazione richiedono maggiore precisione, connettività, funzionalità, affidabilità e facilità d'uso. Ciò richiede tecnologie migliorate e innovative che soddisfino specifiche di progettazione incredibilmente rigorose per la vestibilità come dimensioni, peso, temperatura tattile e geometria.

I dispositivi indossabili medici si sono espansi ben oltre i semplici monitor e apparecchi acustici tradizionali al sofisticato monitoraggio dei pazienti con software collegati, biosensori e tracker intelligenti incorporati in tutto, da braccialetti e orologi a vestiti, occhiali e ausili intelligenti. Questi dispositivi richiedono sistemi integrati per soddisfare le aspettative dei clienti, tra cui affidabilità e precisione garantite, comfort e facilità d'uso, estetica sottile e risultati in tempo reale.

I dispositivi medici indossabili possono assumere molte forme. La forma di progettazione specifica del dispositivo seguirà le esigenze funzionali, principalmente in base ai requisiti di prestazioni elettriche dei sensori e ai fattori di vestibilità come il tempo di usura, la facilità di applicazione o rimozione e la sensibilità della pelle. Questi fattori, insieme al costo unitario, alla facilità di produzione, alle normative e alla conformità, nonché all'estetica, guideranno il design e la selezione dei materiali.

Questa guida illustra i materiali ingegnerizzati e le soluzioni termiche che contribuiscono a rendere possibili queste nuove tecnologie per dispositivi medici indossabili differenziati che offrono prestazioni migliori, sono più leggeri e più affidabili.

I dispositivi medici indossabili sono soggetti a una vasta gamma di ambienti e condizioni, all'usura dovuta all'uso da parte del paziente e alle potenziali interferenze da altri dispositivi elettronici o di movimento. I materiali ingegnerizzati combattono questi pericoli e mantengono il dispositivo al massimo delle prestazioni, svolgendo un ruolo vitale nelle prestazioni del dispositivo e nella sicurezza del paziente attraverso una segnalazione accurata. Le soluzioni Engineered Material includono tenuta ambientale, materiali per migliorare le prestazioni e il comfort, protezione da EMI e NVH, aderenza alla pelle del paziente e integrazioni aggiuntive per consentire la funzionalità e la durata desiderate risparmiando peso e spazio.

Oltre ai materiali ingegnerizzati, l'elettronica con maggiore potenza e velocità di elaborazione o un uso prolungato da parte dei consumatori in vari ambienti e temperature estreme dipende da Thermal Solutions per diffondere, bloccare o schermare il calore, eliminare i punti caldi o condurre il calore di scarto lontano dall'elettronica sensibile. Ciò include la diffusione del calore a conduzione di grafite e materiale, piccoli dissipatori di calore a livello di scheda e tecnologia di raffreddamento a due fasi come camere di vapore e tubi di calore ultrasottili.

Integrando più materiali ingegnerizzati e tecnologie termiche in soluzioni multifunzione efficienti, Boyd sviluppa prodotti più sottili, più leggeri e più performanti con meno sprechi di materiale, minori costi di atterraggio e una catena di approvvigionamento semplificata.

Le guarnizioni sono flessibili, resilienti e più spesso utilizzate per rinforzare i dispositivi e migliorarne la durata. Assorbono urti e vibrazioni per prevenire danni al dispositivo elettronico, fessurazioni dello schermo e ingresso di liquidi e polvere. Molti dispositivi medici indossabili incorporano uno strato interno di guarnizione del cuscino che protegge i delicati gruppi elettrici interni e le connessioni. I cuscini interni possono essere una semplice forma bidimensionale fustellata da uno strato di schiuma morbida, o se sono necessarie caratteristiche tridimensionali come tasche o cavità, è possibile utilizzare un componente in schiuma termoformata o stampata.

I cuscini interni possono incorporare fori passanti per consentire alla luce dei LED montati su scheda di illuminare il pulsante di accensione e il logo attraverso gli strati di copertura.

Combina le guarnizioni con la diffusione termica, l'isolamento elettrico e le guarnizioni dissipative statiche per prestazioni applicative più sicure e migliorate. Integrando più materiali ingegnerizzati e tecnologie termiche in un'unica soluzione di guarnizione efficiente, Boyd sviluppa un componente multifunzionale semplificato per una maggiore efficienza di assemblaggio e una complessità di approvvigionamento semplificata.

Sono richieste tolleranze estremamente elevate in geometrie uniche e precise a causa delle dimensioni e della complessità dei dispositivi e degli standard medici. Metodi di conversione innovativi e semplificati e camere bianche assicurano che guarnizioni, guarnizioni e gruppi di guarnizioni soddisfino e superino questi severi requisiti.

Poiché questi dispositivi sopportano un uso costante in ambienti diversi, i materiali protettivi sono necessari per garantire lunga durata, durata e affidabilità. L'ingresso di particelle e fluidi è uno dei pericoli più significativi derivanti dall'esposizione all'aperto e dall'uso a lungo termine in quanto qualsiasi polvere o fluido può causare degradazione, perdita di affidabilità o persino guasti al dispositivo e ciò potrebbe causare danni al benessere dell'utente. Materiali protettivi come impermeabilizzazione, sigillatura ingresso/uscita e porte del caricabatterie, coperture, maglie e protezione superficiale sono necessari per mantenere i dispositivi indossabili sigillati ermeticamente. I dispositivi medici indossabili spesso incorporano uno strato di copertura protettivo che può essere selezionato in base alla traspirabilità per un lungo tempo di usura o all'impermeabilità per proteggere i componenti elettrici interni. Per prestazioni estetiche, questo strato potrebbe essere un film stampabile o un componente stampato per avere una forma o caratteristiche distintive.

Altri pericoli che possono causare danni o prestazioni di impatto sono Shock, Rumore e Vibrazioni. Queste condizioni possono affaticare giunti meccanici e legati, affaticare i componenti elettrici a guasti o causare danni in caso di impatti transitori, riducendo generalmente l'affidabilità del prodotto. Questi fattori possono anche avere un impatto negativo sull'esperienza del cliente finale attraverso un'eccessiva sensazione vibratoria o un rumore eccessivo o indesiderato. L'integrazione di componenti che assorbono, umidificano o isolano efficacemente l'energia trasmessa attraverso il prodotto consente una maggiore durata e prestazioni più fluide e affidabili per gli utenti finali.

I dispositivi medici indossabili spesso includono circuiti elettrici a strato di tracce per collegare elettrodi di idrogel che contattano la pelle al PCB per condurre e acquisire segnali e dati dei pazienti. Esistono diversi modi per raggiungere questo obiettivo, come una traccia di rame flessibile incorporata in un circuito flessibile, ma un metodo comune è quello di stampare la traccia elettrica su una pellicola di supporto utilizzando inchiostri conduttivi. Gli idrogel conduttivi sono utilizzati come mezzo elettricamente conduttore per consentire al biosensore o al dispositivo indossabile di funzionare come previsto. L'idrogel specifico viene scelto in base alla natura dell'applicazione (sensibile o stimolante) e ad altri fattori di vestibilità.

Per garantire le corrette prestazioni elettriche del dispositivo medico indossabile, è anche importante proteggere dall'ambiente esterno; sia per evitare cortocircuiti elettrici sia per schermare contro i rumori elettromagnetici che possono interferire o danneggiare componenti elettrici sensibili. Ciò comporta generalmente l'uso di isolamento elettrico, nonché tecniche di schermatura, assorbimento e messa a terra EMI / RFI.

L'isolamento elettrico funziona come una barriera elettrica o uno scudo ed è necessario per prevenire cortocircuiti, archi o persino accensioni che possono mettere in pericolo l'utente, danneggiare i prodotti e influire sull'affidabilità del prodotto. Gli isolatori elettrici possono essere realizzati con materiali ad alta resistività e convertiti in geometrie e costruzioni altamente personalizzate per soddisfare specifiche esigenze applicative.

L'isolamento e la schermatura delle interferenze elettromagnetiche (EMI) sono una funzione altrettanto cruciale della progettazione di dispositivi medici indossabili. Causata dalla proliferazione di onde elettromagnetiche che provengono da un'ampia varietà di fonti sia naturali che artificiali, compresi altri dispositivi elettronici, l'EMI può causare problemi con prestazioni irregolari e minore precisione. Garantire prestazioni costanti a lungo termine assorbendo o schermando L'EMI in modo appropriato.

Gli adesivi sono un modo economico per introdurre l'attacco meccanico e la resistenza all'interno del dispositivo, nonché ulteriori vantaggi come la gestione delle vibrazioni nei nastri di schiuma comprimibili. Gli adesivi a contatto cutaneo di grado medico vengono utilizzati per collegare o posizionare i dispositivi indossabili e i biosensori al paziente. Il materiale specifico a contatto con la pelle viene selezionato in base alle esigenze dell'applicazione e potrebbe essere realizzato con una varietà di materiali skinfriendly. Le esigenze applicative possono includere il tempo di usura previsto, la facilità di rimozione e la vicinanza ai siti della ferita.

Gli adesivi a contatto con la pelle spesso incorporano uno strato di supporto in schiuma per un maggiore comfort e flessibilità. Questi sono anche spesso utilizzati con dispositivi che richiedono elettrodi.

Le fodere di consegna accompagnano gli adesivi a contatto con la pelle per proteggere gli adesivi medici indossabili dai contaminanti prima dell'applicazione. I cerotti e i biosensori indossabili medici assemblati sono spesso presentati su un rivestimento di consegna di grado medico che può essere progettato per aiutare nei processi di applicazione degli operatori sanitari. Un rivestimento oversize o uno con una linguetta di trazione può essere utilizzato per una facile manipolazione quando si applica sulla pelle. È possibile utilizzare un rivestimento in due pezzi, diviso o con linguette piegate come una tipica benda.

I dispositivi indossabili medici di nuova generazione che amplificano i suoni e forniscono notifiche offrono tonalità, controllo e volume migliorati per una migliore udibilità ed esperienza utente. Questa è una caratteristica importante in quanto le notifiche sono spesso importanti per la salute o il benessere dei pazienti. Le mesh acustiche sono tessuti microtessuti specializzati che offrono impermeabilizzazione e protezione dalla polvere fornendo al contempo trasparenza acustica nella gamma di frequenze udibili.

I display indossabili medici, quando utilizzati, devono essere leggibili per utenti di tutte le età, precisi e facili da usare. I dispositivi medici sono suscettibili agli shock meccanici dovuti alla caduta, all'usura generale e all'esposizione alla polvere o all'acqua; quindi i display indossabili medici devono essere durevoli e ben sigillati.

• Pellicole antiriflesso e di sicurezza Ridurre l'abbagliamento e la riflessione del display, migliorare la leggibilità dello schermo in diversi ambienti di utilizzo con livelli e fonti variabili di luce naturale e artificiale.
• Pellicole per il miglioramento della luminosità Ideali per la retroilluminazione e la visualizzazione in ambienti bui. Integrazione in un'architettura di retroilluminazione del display per aumentare la luminosità, ridurre il peso, mitigare il calore e migliorare l'efficienza energetica per i display indossabili medicali.
• Adesivi otticamente trasparenti e incollaggio della lunetta Migliora la resistenza meccanica con adesivi ultratrasparenti che consentono agli assemblaggi otticamente chiari di trasmettere quanta più luce possibile attraverso la rifrazione ottimale e la corrispondenza dell'indice di rifrazione. Gli adesivi hanno un'elevata stabilità dimensionale, un basso restringimento e resistono allo sbiancamento nel tempo. L'integrazione degli strati con i giusti OCA consente legami robusti e di lunga durata in complesse lamierini otticamente trasparenti.
  
  Gli OCA offrono anche protezione dall'ingresso e riducono la larghezza necessaria per le cornici per massimizzare lo spazio sullo schermo, impermeabilizzare meglio il display, proteggerlo dai contaminanti e creare un'esperienza utente complessivamente migliore. Gli OCA sono spesso utilizzati con tecniche di incollaggio della cornice e guarnizioni per display indossabili medicali integrati per prestazioni elevate, tolleranza ultra-stretta, supporti per display touch semplificati.
• Boyd Segmented Frames Processes Segmented Frame Technology è un processo di produzione ad alta precisione, da bobina a bobina, che utilizza le linee di produzione ad alta velocità proprietarie di Boyd per eliminare gli sprechi, massimizzare l'utilizzo dei materiali e ottimizzare i costi dei componenti. Lo spreco di materiale viene eliminato spaziando e orientando le fodere di rilascio, i nastri di incollaggio, le pellicole ottiche e gli adesivi otticamente trasparenti in modo tale che il materiale venga tagliato per massimizzare la resa mentre i componenti sono assemblati con tolleranze zero-gap, garantendo un'eccellente qualità ed efficienza per ridurre i costi di atterraggio.

L'aumento della potenza di elaborazione, della funzionalità intelligente e della connettività dei dispositivi indossabili medici genera più calore. Questo calore può causare alte temperature di contatto, surriscaldamento e guasto del dispositivo e degrado in termini di precisione e prestazioni. Implementare la diffusione del calore per spostare il calore lontano in modo rapido ed efficiente dai componenti sensibili, dissipare il calore in modo più efficiente e impedire il raggiungimento di temperature critiche. I metodi di diffusione del calore sono facilmente integrabili con materiali ingegnerizzati per sistemi di visualizzazione multifunzionali con catene di approvvigionamento semplificate e costi di atterraggio inferiori.

• Graphite Pads & Films - Per una migliore conduttività termica nel piano con bassa massa e alto trasferimento di calore. Offrono alte prestazioni e diffusione uniforme del calore in geometrie ultrasottili e facili da integrare.
• Heat Pipes & Vapor Chambers - Diffusione del calore superiore e affidabilità a lungo termine in fattori di forma ultrasottili. Le camere di vapore in rame e acciaio inossidabile con uno spessore di 0,4 mm offrono 4 volte la conduttività termica degli spanditori di grafite. Per applicazioni ad altissime prestazioni, le camere di vapore con uno spessore di 0,4 mm offrono da 12 a 18 volte la conduttività termica degli spanditori di grafite.
• Tecnologia flessibile del tubo di calore - Consente una maggiore flessibilità di progettazione e un migliore trasferimento di calore in componenti mobili o componenti che possono essere piegati.
• Materiali di interfaccia termica - Migliora l'interfaccia tra una fonte di calore e il sistema di gestione termica attraverso il raffreddamento a conduzione e la diffusione del calore. Possono anche offrire resistenza meccanica, smorzamento delle vibrazioni e adesione e possono essere utilizzati separatamente o integrati con altre tecnologie.
• Raffreddamento a livello di scheda - PCB freddi, che gestiscono l'elaborazione e il controllo del dispositivo. I PCB possono avere una o più fonti di calore e in genere generano la maggior parte del calore all'interno del dispositivo.
• Scudi termici - Impedisce al calore radiante di trasferirsi da componenti caldi a superfici, dispositivi e sistemi sensibili. Queste soluzioni leggere, a basso profilo e flessibili sono ideali per un peso leggero in aree di gioco da minime a zero. Possono inoltre offrire:
  • Resistenza ai raggi UV
  • Incombustibile o resistenza al fuoco
  • Resistenza alla lacerazione e alla puntura
  • Blocco della fiamma
  • Facile pulibilità
  • Blocco vapore e fluido
  • Umidità, corrosione e resistenza ai solventi

Utilizzando processi più nuovi e avanzati e soluzioni integrate, gli ingegneri possono aumentare l'utilizzo dei materiali e ridurre i costi degli sprechi, semplificare la supply chain e l'assemblaggio dei dispositivi finali e massimizzare la funzionalità affidabile per un costo totale complessivo inferiore e un'esperienza del paziente migliorata. Le applicazioni medicali indossabili richiedono processi di produzione innovativi che consentano tolleranze estremamente strette per gli assiemi di precisione e uno spreco minimo o nullo di materiali costosi, innovativi e che migliorano le prestazioni. La produzione in camera bianca, il controllo di alta qualità e la prototipazione e la progettazione rapide accelerano la velocità di immissione sul mercato per una produzione ad alto volume, disponibile a livello globale, conforme agli standard e alle normative mediche con costi complessivi inferiori.

Boyd è un esperto nella valutazione di un progetto di sistema completo per identificare componenti complementari con il potenziale per essere prodotti e consegnati ai clienti in un assemblaggio semplificato. Boyd ha compresso ben 12 pezzi unici e singoli della distinta base in un unico componente semplificato; contribuire ad accelerare i cicli di progettazione, produzione e consegna, migliorare la qualità e la tolleranza e ridurre le dimensioni, il peso, la complessità della supply chain e i costi logistici dei dispositivi. Competenze e processi specializzati come questo e le guarnizioni a tolleranza "zero gap" Segmented Frame di Boyd che riducono gli sprechi di materiale aiutano i clienti a migliorare le prestazioni e gestire meglio i costi totali.

Per decenni Boyd ha promosso partnership strategiche con i principali innovatori di materiali medicali del mondo, fornitori globali e ingegneri progettisti. Queste partnership, insieme all'innovazione e alle strutture di produzione globali, consentono a Boyd di rimanere in prima linea nello sviluppo e nell'innovazione dei dispositivi indossabili medici. Ciò ha contribuito notevolmente a uno dei più ampi portafogli di materiali, fornitori (tra cui 3M e Nitto), processi dedicati e produzione globale per applicazioni mediche.

L'avanzata produzione rotativa fustellata di Boyd in impianti che operano secondo sistemi di gestione della qualità certificati ISO 13485 è una scienza industriale che ha perfezionato un processo proprietario per tagliare e assemblare più componenti di materiali che possono presentare una varietà di materie prime e spessori con configurazioni e funzionalità di componenti uniche in un unico stack complesso. Ogni componente di ingresso viene tagliato e introdotto nella linea di produzione rotativa utilizzando tecniche di progettazione industriale proprietarie e assemblato con tolleranze estremamente strette in un unico passaggio attraverso la linea di produzione. L'innovazione e la complessità aumentano mensilmente con la continua ricerca e sviluppo per far progredire ciò che è realizzabile. I clienti beneficiano di maggiore precisione, tempi di consegna più rapidi, tempi di consegna più brevi, prestazioni più elevate, soluzioni più sottili e maggiore efficienza dei costi.

La produzione e l'assemblaggio di componenti per applicazioni mediche di alta qualità richiedono un ambiente pulito e controllato. I componenti sensibili esposti ai contaminanti possono causare problemi catastrofici. I detriti di oggetti estranei (FOD) aumentano i difetti di assemblaggio di adesivi e pellicole, che possono causare tassi di resa inferiori. Boyd Corporation dispone di strutture registrate dalla FDA ed è conforme alle attuali normative sulle buone pratiche di fabbricazione (CGMP) per garantire che i prodotti e i componenti soddisfino i rigorosi requisiti di qualità e gli standard di settore dei nostri clienti. I nostri ambienti per camere bianche sono regolarmente certificati secondo standard riconosciuti a livello internazionale, che vanno dalla Classe 100 alla Classe 100K per soddisfare una varietà di esigenze di pulizia.

Boyd ha una leadership di mercato di lunga data nei materiali di grado medico avanzato e un vantaggio competitivo nell'ingegneria della progettazione medica, nella protezione ambientale, nella diffusione del calore, nella schermatura e nella conversione ad alta tolleranza. Forti relazioni con i principali innovatori di materiali medicali del mondo e numerosi codici fornitore esistenti con le principali organizzazioni mediche significa che Boyd ha stabilito partnership di progettazione e logistica per integrarsi facilmente nella catena del valore. Le ampie partnership di Boyd per la fornitura di materiali assicurano l'accesso rapido e continuo alle materie prime più performanti e tecnicamente avanzate disponibili a livello globale. Boyd è spesso il Preferred Converting Partner globale con questi innovatori di materie prime con relazioni che risalgono a oltre 50 anni e processi di produzione e ambienti di camere bianche ottimizzati per gestire e fabbricare materiali sensibili.

Il mercato dei dispositivi indossabili medici è in crescita e continuerà a farlo man mano che la popolazione globale diventa più attenta alla salute e l'innovazione consente nuove funzionalità. Man mano che nuovi prodotti e marchi entrano nel mercato, i requisiti di design e del settore diventeranno più specifici e la differenziazione del mercato sarà fondamentale. Le soluzioni integrate di materiali e termiche sono essenziali per la crescita e la differenziazione del settore in quanto consentono prestazioni migliorate, uso semplificato, affidabilità a lungo termine e massima durata, pur essendo eccezionalmente leggere e offrendo funzionalità e connettività elevate.

Con decenni di competenza nell'innovazione, esperienza e partnership con i fornitori, insieme all'approccio unico di integrare più tecnologie in un prodotto semplificato, Boyd continuerà a rimanere in prima linea nell'innovazione e nel miglioramento della produzione di componenti per dispositivi indossabili medici con costi di atterraggio inferiori. Se stai cercando di risolvere problemi attuali o affrontare nuove sfide per la prossima generazione, inizia contattando Boyd per saperne di più su materiali ingegnerizzati, soluzioni termiche, personalizzazioni e processi migliorati per i dispositivi indossabili medici.