JP3254483B2 - 電極材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば低周波治療器等
の導子として人体に貼付けて使用する電極材に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の人体に貼付けて使用する電極材
としては、例えば図４に示すような構造のものが知られ
ている。この電極材は、ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム（ＰＥＴフィルム）を支持体１０１として、その
下面にカーボン等よりなる導電層１０２を積層し、この
導電層１０２と接触する端子１０３を支持体１０１の上
方へ突出させて設けると共に、導電層１０２の下面全体
に導電性粘着層１０４を積層したものである。

【０００３】また、これとほぼ同様の構造で、支持体と
してポリエチレン発泡体、１，２−ポリブタジエン発泡
体、ポリウレタンフィルム等を使用した電極材も知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、支持体
１０１としてＰＥＴフィルムを用いた上記の電極材は、
ＰＥＴフィルムが４００００ｋｇ／ｃｍ² 以上の高い弾
性率を有し、柔軟性や屈曲性に劣るものであるため、人
体の屈曲部の肌に貼付けたときＰＥＴフィルムが肌の動
きに追従して変形、屈曲しにくく、そのため電極材が肌
から剥がれやすいという問題があった。また、ＰＥＴフ
ィルムの端部が硬さを有するため、該端部が肌に当たる
と肌を刺激するという問題もあった。

【０００５】これに対し、支持体としてポリエチレン発
泡体や１，２−ポリブタジエン発泡体を用いた電極材
は、支持体が発泡体であるためソフトな感触を有してい
る。しかし、この電極材は発泡体の厚みを薄くできない
ため、ＰＥＴフィルムほど硬くはないけれども、柔軟性
があまり良い方ではなく、やはり肌の動きに追従して変
形、屈曲しにくいという問題があった。しかも、この電
極材は発泡体の引裂き強度が弱いため、取扱い時に大き
い引張力等が発泡体や端子に作用すると、発泡体が破断
したり発泡体の端子取付け部分がちぎれたりする恐れが
あった。

【０００６】一方、支持体としてポリウレタンフィルム
を用いた電極材は、支持体が優れた柔軟性を有するた
め、上記の各電極材に比べると変形性、屈曲性が一段と
良好であり、肌の動きに追従して変形、屈曲しやすいも
のである。けれども、支持体下面に積層される導電層が
柔軟性に劣るものであると、変形性や屈曲性が低下して
肌から剥がれやすくなるという問題や、支持体と導電層
とが剥離しやすいという問題や、導電層に亀裂が入って
導電不良を起こすという問題があり、この点で未だ改良
の余地が残されていた。

【０００７】本発明はこれらの問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、肌の動きに十分追従し
て変形、屈曲し、簡単に肌から剥がれ落ちる心配がな
く、しかも支持体と導電層が強く接合して剥離や導電層
の亀裂を生じない電極材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電極材は、ポリウレタンフィルムよりなる
柔軟な支持体の下面に、カーボン粉を含有させたポリウ
レタン樹脂よりなる柔軟な導電層を積層し、該導電層に
接触する端子を支持体の上方又は側方へ突出させて設け
ると共に、該導電層の下面に導電性粘着層を積層したこ
とを特徴とするものである。

【０００９】そして、望ましくは、支持体と導電層との
積層体の厚みを５０〜２５０μｍとすると共に、該積層
体の弾性率を３０〜３７０ｋｇ／ｃｍ² とし、導電層を
キャスト法で形成したものである。

【００１０】

【作用】本発明の電極材は、支持体が柔軟なポリウレタ
ンフィルムであり、支持体下面の導電層もカーボン粉を
含有させたポリウレタン樹脂の柔軟な層であるから、支
持体と導電層との積層体が柔軟性に富む。従って、本発
明の電極材を導電性粘着層の粘着力で人体の肌に貼付け
ると、支持体と導電層との積層体が肌の動きに十分追従
して容易に変形、屈曲し、導電性粘着層を介して肌との
密着状態を維持するので、指で剥がさない限り電極材が
簡単に肌から剥がれ落ちることはない。

【００１１】特に、支持体と導電層との積層体の厚みを
５０〜２５０μｍとし、該積層体の弾性率を３０〜３７
０ｋｇ／ｃｍ² としたものは、この種の電極材に要求さ
れる優れた柔軟性と十分な引裂き強度、引張り強度を併
せ持つため、最適の電極材となる。

【００１２】また、導電層はその基材樹脂が支持体と同
じポリウレタン樹脂であるから、支持体と導電層の接合
強度が大きく、キャスト法等により導電層を支持体下面
に強固に接合させて形成することができる。従って、本
発明の電極材は、支持体と導電層との積層体が肌の動き
に追従して変形、屈曲しても、支持体と導電層が剥離す
る恐れはない。しかも、導電層はカーボン粉を含有させ
たポリウレタン樹脂よりなる柔軟な層であるから、亀裂
が入って導電不良を起こす恐れがない。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は本発明の電極材の一実施例を示す斜
視図、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【００１５】図１及び図２において、１は柔軟なポリウ
レタンフィルムよりなる略長方形の支持体であり、この
支持体１の下面には、カーボン粉を含有させたポリウレ
タン樹脂よりなる柔軟な導電層２が積層されている。こ
の支持体１の形状は長方形に限らず、正方形、円形、楕
円形、長円形など所望の形状とすることができる。

【００１６】この支持体１と導電層２との積層体のコー
ナー部には、端子挿通孔３が穿孔されており、凸型の端
子４が該挿通孔３から支持体１の上方へ突出するように
挿着されている。この端子４は、端子上部４ａを略球形
とし、端子下端に鍔部４ｂを形成したものであって、こ
の鍔部４ｂが端子挿通孔３の周囲の導電層２に下方から
係止されて導電層２と電気的に接続されている。尚、端
子挿通孔３の穿孔位置はコーナー部に限らず、中央部な
ど所望の位置とすることができる。

【００１７】この端子４の下面とその周囲の導電層２に
は、端子の下面より面積の大きい絶縁性フィルム５が接
着剤等で貼着されている。そして、この絶縁性フィルム
５と導電層２の下面全体に導電性粘着層６が積層され
て、電極材が構成されている。

【００１８】上記の支持体１と導電層２との積層体は、
支持体１として厚さが４５〜２００μｍ、弾性率が２０
〜３５０ｋｇ／ｃｍ² のポリウレタンフィルムを使用
し、その下面にカーボン粉を含有させたポリウレタン樹
脂の導電層２を５〜５０μｍの厚さに積層して、積層体
全体の厚さが５０〜２５０μｍ、弾性率が３０〜３７０
ｋｇ／ｃｍ² となるように構成することが好ましい。こ
のような積層体を用いた電極材は、積層体が優れた柔軟
性を有するため、導電性粘着層６の粘着力で人体の肌に
貼付けると、該積層体が肌の動きに十分追従して容易に
変形、屈曲し、導電性粘着層６を介して肌に密着した状
態を維持する。従って、電極材を指で剥がさない限り、
電極材が肌から簡単に剥がれ落ちる心配はない。しか
も、このような積層体は十分な引裂き強度や引張り強度
を併せ持つため、取扱い時にかなり大きい引張力等が積
層体や端子４に作用しても、積層体が簡単に破断したり
積層体の端子取付部分がちぎれたりすることはない。

【００１９】積層体の厚さが５０μｍより薄くなり、弾
性率が３０ｋｇ／ｃｍ² より小さくなると、引裂き強度
や引張り強度が低下して破損しやすくなり、また、柔ら
かすぎるので取扱いも不便となる。一方、積層体の厚さ
が２５０μｍより厚くなり、弾性率が３７０ｋｇ／ｃｍ
² より大きくなると、強度や取扱い性は向上するけれど
も、柔軟性が低下して電極材が肌から剥がれ落ちやすく
なる。

【００２０】支持体１として使用するポリウレタンフィ
ルムは、黄変しないように酸化防止処理を施した透明も
しくは着色透明又は不透明な熱可塑性の無架橋ポリウレ
タンフィルムが好ましい。このようなポリウレタンフィ
ルムは、黄変することがないので清潔感があり、この種
の電極材には最適である。

【００２１】また、導電層２は、ポリウレタン樹脂にカ
ーボン粉を２０〜８０重量％程度含有させ、表面抵抗
（四端子法で測定した表面抵抗）が５〜５００Ω程度と
なるように形成することが実用上必要であり、特に５〜
５０Ωの表面抵抗を有する導電層２は、この種の電極材
には最適である。

【００２２】このような導電層２は、押出成形法やカレ
ンダー成形法やキャスト法等によって形成することでき
るが、カーボン粉を２０〜８０重量％程度含有させて押
出成形法やカレンダー成形法で導電層（導電シート）を
成形しようとすると、その成形性が悪くなり、また、満
足する表面抵抗が得難くなるので、キャスト法によって
成形することが望ましい。

【００２３】キャスト法としては溶媒方式、無溶媒方式
のいずれを採用することもできる。即ち、溶媒方式の場
合は、ジメチルホルムアミドやジオキサン等の有機溶媒
にポリウレタン樹脂を溶解すると共に、カーボン粉を混
合してキャスト液を調製し、このキャスト液をポリウレ
タンフィルムの支持体１に所定の厚さに塗布して溶媒を
気散させればよい。また、無溶媒方式の場合は、常温で
液体のポリオールプレポリマーにジイソシアネートとカ
ーボン粉を配合して調製したキャスト液を、まだ液体状
態のときにポリウレタンフィルムの支持体１又は剥離フ
ィルムに所定の厚さに塗布し、加温してポリオールプレ
ポリマーとジイソシアネートを反応させればよい。キャ
スト液を塗布するフィルムとして、ポリウレタンフィル
ムの支持体１を用いると、支持体１との積層が同時に行
えるので好ましい。

【００２４】上記のように導電層２をキャスト法で形成
して支持体１の下面に積層すると、導電層２の基材樹脂
が支持体１と同じポリウレタン樹脂であるため、導電層
２と支持体１が強固に接合し、変形や屈曲によって両者
が剥離することのない積層体が得られる。しかも、この
導電層２はポリウレタン樹脂を基材樹脂とする柔軟な層
であるから、変形や屈曲によって導電層２に亀裂を生じ
ることがない。特に、無溶媒方式のキャスト法で導電層
２を形成すると、有機溶媒の影響がなく、積層体に反り
を生じないといった利点があるので好ましい。

【００２５】支持体１と導電層２との積層体を得る方法
としては、上記の他に、二段キャスト法、ラミネート
法、転写法などを採用することができる。二段キャスト
法には二つの方法がある。一つは、剥離性フィルムの片
面に支持体１となるポリウレタンフィルムをキャスト法
で形成し、更にその表面にカーボン粉を含有したポリウ
レタン樹脂の導電層２をキャスト法で形成して、剥離性
フィルムを剥離除去する方法であり、もう一つは、剥離
性フィルムの片面に、カーボン粉を含有したポリウレタ
ン樹脂の導電層２をキャスト法で形成し、更にその表面
に支持体１となるポリウレタンフィルムをキャスト法で
形成して、剥離性フィルムを剥離除去する方法である。
また、ラミネート法は、導電層２となるカーボン粉を含
有したポリウレタンフィルムをキャスト法等で作製し、
これをポリウレタンフィルムの支持体１に接着又は熱圧
着して積層体を得る方法である。また、転写法は剥離性
フィルムの片面にカーボン粉を含有したポリウレタンフ
ィルムの導電層２をキャスト法等で形成し、これをポリ
ウレタンフィルムの支持体１に転写した後、剥離性フィ
ルムを剥離除去して積層体を得る方法である。これらの
方法のうち、カーボン粉を含むポリウレタンフィルムを
キャスト法で作製した後、支持体１に積層するようにす
れば、溶媒が気散しているので支持体１のポリウレタン
フィルムに反り等の悪影響を与えることがないから好ま
しい。

【００２６】前記の端子４は金属製のものでもよいが、
好ましくは、電気抵抗が１Ω以下の導電性非金属より成
る端子４が使用される。このような導電性非金属の端子
４を使用すると、導電性粘着層６に含まれる水分やイオ
ン化合物と接触しても、金属製の端子のように腐食する
心配がないからである。導電性非金属よりなる端子４の
具体例としては、塊状のカーボンを図示のような端子形
状に切削加工したもの、或は、電気抵抗が１Ω以下とな
るようにカーボン粉やグラファイト粉を多量に混合した
樹脂で射出成形したもの等が挙げられる。なお、端子４
の上部４ａの形状は図示のような略球形でなくてもよい
が、略球形にすると端子４を端子挿通孔３に挿通しやす
くなり、また低周波治療器等の導子コード先端のコネク
タに端子４を差込み接続しやすくなる等の利点がある。

【００２７】また、前記の絶縁性フィルム５は、端子４
の下端から導電性粘着層６を通って人体に流れる直下電
流を防ぎ、直下電流による刺激をなくすために貼着され
るものであって、例えば１０〜２００μｍ程度の厚さを
有する電気絶縁性の良好なポリエチレンフィルムやポリ
エステルフィルム等の合成樹脂フィルムが使用される。
このような絶縁性フィルム５を貼着すると、端子４が固
定されるので、導電性粘着層６を積層する前に端子４が
端子挿通孔３から脱落したり、端子４の位置ずれや傾き
を生じることがなくなり、電極材の組立作業を容易且つ
精度良く行えるという利点もある。

【００２８】また、前記の導電性粘着層６は、イオン化
合物（例えば塩化ナトリウム、過塩素酸リチウム、塩化
カリウム、塩化リチウム等）を含有させたポリヒドロキ
シエチルメタクリレート等のヒドロゲルや、イオン化合
物を含有させたポリウレタンゲルなどから成るもので、
その電気抵抗が０．５〜２００ｋΩ・ｃｍ程度となるよ
うにイオン化合物の含有量を調整したものが使用され
る。特に、ポリウレタンゲルは粘着力が良いため人体の
皮膚にしっかりと貼付けることができ、しかも皮膚を刺
激するモノマーを含まないため皮膚のかぶれ等を起こす
心配がなく、また無色透明で清潔感もあるので、導電性
粘着層４を形成する粘着剤として最適である。このよう
なポリウレタンゲルは、アルキレンオキサイド鎖を有す
るポリオールとアルキレンオキサイド鎖を有するポリウ
レタンポリイソシアネートプレポリマーを反応させる
か、或はアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタン
ポリオールプレポリマーとアルキレンオキサイド鎖を有
するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーを反
応させることによって得られる。

【００２９】以上のような構成の電極材は、支持体１か
ら突出した端子４の上部４ａを、例えば低周波治療器等
の導子コード先端のコネクタに差込み接続し、導電性粘
着層６の粘着力で人体に貼付けて使用する。そして、治
療器の電源をいれると、導子コードを通じて供給される
低周波微電流が端子４から導電層２、導電性粘着層６を
通って人体に流れ、筋肉や循環系の低周波治療が行われ
る。このとき、端子４の下端からの直下電流は絶縁性フ
ィルム５によって遮断されるので、直下電流による電気
刺激を受ける心配はない。

【００３０】図３は本発明の他の実施例を示す断面図で
あって、この電極材は、下端に鍔部７ａを設けたアルミ
ニウム等の金属製のキャップ７を、導電性非金属よりな
る端子４の上部４ｂに被着し、キャップ７の鍔部７ａと
端子４下端の鍔部４ｂによって、端子挿通孔３の周囲の
積層体（基材シート１と導電層２）を上下から挟持させ
た構造をしている。このように金属製のキャップ７を被
着すると、端子上部４ａが保護、強化されるので、導子
コードのコネクタを接続したり外したりするときに、端
子上部４ａの破損や磨耗を生じる心配がなくなり、ま
た、キャップの鍔部７ａと端子の鍔部４ｂで積層体を挟
持させると、その挟持力によって端子４をガタツキなく
強固に取付け固定することが可能となる。なお、このキ
ャップ７に代えて鍔部のない金属製キャップを端子上部
４ａや端子４の鍔部４ｂより上側部分に被着してもよ
い。この電極材の他の構成は前記実施例と同一であるの
で、図３において同一部材に同一符号を付し、説明を省
略する。

【００３１】以上の実施例はいずれも、凸型の端子４を
端子挿通孔３から支持体１の上方に突出させて設けてい
るが、偏平な端子を側方に突出させて設けるように構成
してもよい。また、絶縁性フィルム５を省略して、導電
性粘着層６を端子４と導電層２の下面全体に積層するよ
うに構成してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電極材は、支持体と導電層との積層体が柔軟性に富む
ため、人体に貼付けたとき肌の動きに十分追従して容易
に変形、屈曲し、簡単に肌から剥がれ落ちることがな
く、このように変形、屈曲しても支持体と導電層との接
合強度が大きいので両者が剥離せず、柔軟な導電層に亀
裂が入ることもないといった顕著な効果を奏する。特
に、支持体と導電層との積層体の厚みを５０〜２５０μ
ｍとし、弾性率を３０〜３７０ｋｇ／ｃｍ² とした電極
材は、変形性や屈曲性が極めて良好な上に、十分な引裂
き強度や引張り強度を有するため、取扱い時に大きい引
張力等が作用しても、破断したり端子取付部分がちぎれ
たりすることがないといった顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極材の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】本発明の電極材の他の実施例を示す断面図であ
る。

【図４】従来の電極材の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 支持体 ２ 導電層 ３ 端子挿通孔 ４ 端子 ５ 絶縁性フィルム ６ 導電性粘着層 ７ キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 龍市 大阪市中央区安土町２丁目３番13号 タ キロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−63157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−109815（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−48690（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61N 1/04 A61N 1/30 B29C 55/00 C08K 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリウレタンフィルムよりなる柔軟な支持
   体の下面に、カーボン粉を含有させたポリウレタン樹脂
   よりなる柔軟な導電層を積層し、該導電層に接触する端
   子を支持体の上方又は側方へ突出させて設けると共に、
   該導電層の下面に導電性粘着層を積層したことを特徴と
   する電極材。
2. 【請求項２】支持体と導電層との積層体が５０〜２５０
   μｍの厚みを有し、３０〜３７０ｋｇ／ｃｍ² の弾性率
   を有する請求項１に記載の電極材。
3. 【請求項３】導電層がキャスト法で形成された層である
   請求項１又は請求項２に記載の電極材。