JP4732644B2 - ホットメルト特性を有する導電性感圧接着剤およびそれを用いた生体用電極 - Google Patents

ホットメルト特性を有する導電性感圧接着剤およびそれを用いた生体用電極 Download PDF

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Description

【0001】
発明の分野
発明は、生体用電極のためのイオン導電性感圧接着剤として適したホットメルト特性を有する(またはホットメルト加工できる)導電性感圧接着剤に関する。
【0002】
発明の背景
生体用電極は、心電図のモニタリングおよび診断、電気外科、薬剤のイオン泳動(電気的に促進された)経皮デリバリ、および除細動をはじめとする診断および治療目的で使用される。最も基本的形式では、これらの電極は、哺乳動物の皮膚、と導電性媒体、電気的診断、治療、または電気外科装置との間で相互作用する電気通信手段とを接触させる導電性媒体を有する。
【0003】
これらの電極で使用される導電性媒体は、概してイオン導電性接着剤またはゲルである。生体用電極の皮膚への接着、および皮膚と電気的医療器具との電気的接続確立の双方の役割を果たす導電性接着剤組成物は、望ましくは単一組成物中で達成するのが難しい複数の特徴を有するべきである。少なくとも組成物は、良質な医療用接着剤の特徴および良質なイオン導電体の特徴を有するべきである。良質な医療用感圧接着剤は、皮膚に刺激性がなく、皮膚を濡らして接着するのに十分伸展性および粘着性であり、剪断力および剥離力の双方に抵抗するのに十分凝集性で、残留物を残すことなく皮膚から剥がせる必要がある。電気性能を最適化するために、組成物と皮膚との接点における低インピーダンスが望ましい。
【0004】
イオン導電性接着剤が、グリセリンまたはポリ(エチレングリコール)などの湿潤剤で可塑化された極性ポリマーの網目状組織から調合できることが知られている。用途次第で、水、塩、または薬剤も含めることができる。概して接着剤またはゲルの比較的厚い層(10〜100ミル(0.25〜2.5mm)以上)が使用される。
【0005】
近年、生体用導電性接着剤を最適化し、他の領域を過度に損なうことなく一領域でより良い特性を実現するために多くの研究が行われている。あまり開発が進んでいない一領域は、生体用電極製造で使用するためにポリマー材料が成形された後に溶融加工性である、導電性接着剤の調製である。入手可能な材料は、粘稠、凝集性で水不溶性である。ひとたび重合によって裏材料上にのせられると、それらは実際的に再生あるいはリサイクルできない。生体用電極の自動打抜き中に切り取られる材料上にのったあらゆる接着剤、すなわち「ウィード」は廃棄物として捨てなくてははならない。
【0006】
さらに既知の加工方法は、基材上の重合またはキャリア溶剤(有機また水)からのコーティングを伴う。電極材料の厚さのために、これらの工程は典型的に緩慢で困難な乾燥ステップを伴うことがある。
【0007】
発明の要約
技術分野で必要なのは、皮膚適合性で水不溶性の好ましくはイオン導電性である感圧接着剤が、基材への適用後に、このような材料のリサイクルを可能にするやり方で調合されることである。速い加工速度で導電性接着剤の厚い層を塗布できる可能性も、経済的に魅力的である。先行技術の加工で必要とされるあらゆる乾燥ステップが撤廃される。
【0008】
本発明は、すぐ上の段落で述べた全ての所望の特性を持つ導電性接着剤を提供することで、技術分野におけるこれらの現行の問題を解決する。さらに本発明の導電性接着剤は適切な低温で溶融加工性でもあり、製造原価を低下させる。低温を使用する結果、加工後に接着剤を再水和する必要性がなくなる。接着剤は溶融状態で、電極裏材料などの基材上に塗り広げられる。その後あらゆる屑材料は回収されて、ゆるい熱処理によって再生できる。接着剤は電極成形の前後に溶融加工性であるため、接着剤は最初の無駄が最小になるようなより多様な方法を使用して電極を製造するのに使用できる。
【0009】
本発明は、皮膚適合性で水不溶性かつ凝集性であり、導電性でありながら熱可逆性架橋機構のために溶融加工性である調合物に関する。
【0010】
現在使用される塗布および硬化方法に比べて、本発明の使用は、より少ない残留モノマー、またはより速いコーティング速度の利点も提供できる。紫外線重合または架橋接着剤で必要とされるような光透過が必要でないため、接着剤を紫外線に暴露するのが必要な方法に比べて、接着剤はより容易により厚く塗布できる。
【0011】
本発明に従った皮膚用の低温溶融加工性でイオン導電性の感圧接着剤(PSA)に適した調合物は、熱重合またはUV重合のどちらかを通じて重合された、アルキルアクリレートモノマーと親水性コモノマーとの共重合体から作ることができる。これはグリセリンおよび/またはポリエチレングリコール(PEG)などの湿潤剤および/または親水性可塑剤の存在下であっても実施できる。可塑化ポリマーは、その後界面活性剤、アミン含有ポリマーイオン架橋剤、イオン伝導性を改善する塩(通常KCl)、および水を有する混合物と溶融加工できる。溶融加工温度は約50℃〜約100℃の範囲で、より好ましくは約55℃〜約85℃であり、生体用電極で導電性媒体として有用な厚い層を作る。代案としては、その他のイオン導電性および感圧接着剤製品中で材料が使用できる。
【0012】
手短に言えば、本発明の一態様は、
4〜C20アルキル鎖を有する約30〜45重量部の(メタ)アクリレートエステルモノマーおよび約55〜70重量部の酸性コモノマーを含む約30〜約45重量部の共重合体、
約0〜約35重量部の親水性可塑剤、
約20〜約40重量部の水、
約0〜約3重量部の水溶性塩、
約10〜約20重量部の界面活性剤、および
約0.5〜約10重量部のアミン官能性を有するポリマーを含む、皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を提供する。
【0013】
本発明の別の態様は、
a)約30〜約45重量部のC4〜C20アルキル鎖を有する(メタ)アクリレートエステルモノマー、および約55〜約70重量部の酸性コモノマーを含むエチレン性不飽和モノマーの混合物を調製するステップと、
b)親水性可塑剤/モノマー混合物を形成するように、約30〜約45重量部のエチレン性不飽和モノマー混合物を約0〜約35重量部の親水性可塑剤に混合するステップと、
c)モノマーを重合して可塑剤を含有するポリマーマトリックスを形成するステップと、
d)皮膚適合性でホットメルト加工性のイオン導電性感圧接着剤を形成するように、
約20〜約40重量部の水、
約0〜約3重量部の水溶性塩、
約10〜約20重量部の界面活性剤、および
約0.5〜約10重量部のアミン官能性を有するポリマー
を含有する添加剤混合物をポリマーマトリックス中に混合するステップと、
を含む皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を調製する方法を提供する。
【0014】
本発明のさらに別の態様は、
a)約30〜約45重量部のC4〜C20アルキル鎖を有する(メタ)アクリレートエステルモノマー、および約55〜約70重量部の酸性コモノマーを含むエチレン性不飽和モノマー混合物を調製するステップと、
b)親水性可塑剤/モノマー/界面活性剤/水の混合物を形成するように、約30〜約45重量部のエチレン性不飽和モノマー混合物を約0〜約35重量部の親水性可塑剤、約10〜約30重量部の水、約0〜約3重量部の水溶性塩、および約0〜約7重量部の界面活性剤に混合するステップと、
c)モノマーを重合して可塑剤、水、および界面活性剤を含有するポリマーマトリックスを形成するステップと、
d)皮膚適合性でホットメルト加工性のイオン導電性感圧接着剤を形成するように、
約1〜約3重量部の水溶性塩、
約10〜約30重量部の水、
約10〜約13重量部の界面活性剤、および
約0.5〜約10重量部のアミン官能性を有するポリマーを含む添加剤混合物をポリマーマトリックス中に混合するステップと、
を含む皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を調製する方法を提供する。
【0015】
発明の皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤は、テープ、接着剤基材などの製造において、感圧接着剤が工業的または商業的に塗布される種々の用途で使用できる。それらは特に種々の生体用電極および薬剤デリバリ装置の構造物を調製するのに有用である。
【0016】
本発明の別の態様は、発明の皮膚適合性でホットメルト加工性のイオン導電性感圧接着剤を含む生体用電極である。
【0017】
発明の別の様態は、発明の皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を含有する薬剤デリバリ装置である。
【0018】
本願明細書中における用法では、
「感圧接着剤」または「PSA」は、(1)乾燥粘着性および永久粘着性、(2)指先の圧力以下での接着、(3)基材を保持する十分な能力、および(4)基材からきれいに除去されるのに十分な凝集力の特性を有する粘弾性材料を指す。
「(メタ)アクリレートモノマー」は、好ましくは約4〜20個の炭素原子を有する非三級アルコール、アルコールのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルである。
「酸性コモノマー」は、カルボン酸、スルホン酸、またはホスホン酸官能性を有し、(メタ)アクリレートモノマーと共重合性である、エチレン性不飽和でフリーラジカル反応性のモノマーである。
【0019】
発明の徴群は溶融加工特性を有して、未使用接着剤の製造およびリサイクルを助ける接着剤である。
【0020】
発明の利点は、接着剤の溶融加工による製造原価の低下である。
【0021】
図面および発明の実施態様の説明を使用して、徴群および利点について下でさらに詳しく述べる。
【0022】
発明の実施態様
(メタ)アクリレートモノマー
本発明の導電性接着剤は、そのアルキル基が約4〜約20、好ましくは約4〜約12個の炭素原子を含む非三級アルキルアルコールの(メタ)アクリレートエステル、およびそれらの混合物から成る群より選択される少なくとも1つの単官能性不飽和モノマーを含有する。好ましい(メタ)アクリレートモノマーは、一般式(I)、
【化4】
Figure 0004732644
(式中、R1はHまたはCH3であり、後者は(メタ)アクリレートモノマーがメタクリレートモノマーである場合に相当する。R2は直鎖、分枝鎖、芳香族、または環状炭化水素基から広く選択される。)を有する。好ましくはR2は直鎖または分枝鎖炭化水素基である。炭化水素基中の炭素原子数は、好ましくは約4〜約20、より好ましくは約4〜約12である。R2が炭化水素基である場合、それはヘテロ原子(例えば酸素またはイオウ)も含むことができる。(メタ)アクリレートモノマーのホモポリマーまたは共重合体のガラス転移温度(Tg)は、発明の完全に混合した組成物に対して感圧接着剤特性の可能性を否定するほど高くてはならない。好ましくはTgは50℃を越えてはならず、より好ましくは約10℃未満である。
【0023】
本発明で有用な適切な(メタ)アクリレートモノマーの例としては、ベンジルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、デシルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ヘキサデシルアクリレート、n−ヘキサデシルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート,イソブチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、イソノニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、イソトリデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、2−メチルブチルアクリレート、4−メチル−2−ペンチルアクリレート、1−メチルシクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、3−メチルシクロヘキシルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、オクタデシルメタクリレート、n−オクチルアクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、n−テトラデシルアクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、およびそれらの混合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。特に好ましいのはアルキル(メタ)アクリレートモノマーである。
【0024】
好ましいアルキル(メタ)アクリレートモノマーの例は、アルキル基が約4個の炭素原子〜約12個の炭素原子を含むものであり、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、およびそれらの混合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。得られる(メタ)アクリレート共重合体のTgが約10℃未満であるならば、任意に、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、酢酸ビニル、スチレンなど、ホモポリマーとして10℃を越えるTgを有するその他のビニルモノマーおよびアルキル(メタ)アクリレートモノマーを、アルキル(メタ)アクリレートモノマーおよび共重合性モノマーの1つ以上と併せて使用できる。
【0025】
上で確認したように、共重合体は約30〜約45重量部の(メタ)アクリレートモノマーを含む。好ましくはその量は、約38〜約43重量部である。
【0026】
酸性コモノマー
有用な酸性コモノマーとしては、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和スルホン酸、エチレン性不飽和ホスホン酸、およびそれらの混合物から選択されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。このような化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、マレイン酸、β−カルボキシエチルアクリレート、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸、およびそれらの混合物から選択されるものが挙げられる。それらの入手可能性および(メタ)アクリレート感圧接着剤の強化における有効性のために、特に好ましい酸性モノマーはエチレン性不飽和カルボン酸で、最も好ましくはアクリル酸またはβ−カルボキシエチルアクリレートである。
【0027】
(メタ)アクリレートモノマーおよび酸性モノマーと共重合性の少量のモノマーを使用することもできる。このようなモノマーの例としては、(メタ)アクリルアミド、ビニルエステルおよびN−ビニルラクタムが挙げられる。
【0028】
上で確認したように、共重合体は約55〜約70重量部の酸性モノマーを含む。好ましくはその量は、約57〜約62重量部である。
【0029】
重合開始剤
好ましくはフリーラジカル重合開始剤が添加されて、(メタ)アクリレートコモノマーと酸性コモノマーの共重合を助ける。使用される重合開始剤のタイプは、重合過程に左右される。重合性モノマー混合物を重合するのに有用な光重合開始剤としては、ベンゾインメチルエーテルまたはベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオ−フェノンなどの置換ベンゾインエーテル、2−ナフタレン塩化スルホニルなどの芳香族塩化スルホニル、および1−フェニル−1,1−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどの光活性酸化物が挙げられる。市販の光重合開始剤の例は、Ciba−Geigy Corporationから市販されるIRGACURE651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)である。概して光重合開始剤は、共重合性モノマー重量を基準にして約0.005〜1重量%の量で存在する。適切な熱重合開始剤例としては、AIBN(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、tert−ブチルヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド、および過酸化ベンゾイルや過酸化シクロヘキサンなどの過酸化物が挙げられる。
【0030】
任意の連鎖移動剤
任意に組成物は、重合組成物の分子量を制御する連鎖移動剤も含む。連鎖移動剤はフリーラジカル重合を調節する物質であり、概して技術分野で既知である。適切な連鎖移動剤としては、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素と、ラウリルメルカプタン、ブチルメルカプタン、エタンチオール、イソオクチルチオグリコレート(IOTG)、2−エチルヘキシルチオグリコレート、2−エチルヘキシルメルカプトプロピオネート、2−メルカプトイミダゾール、および2−メルカプトエチルエーテルなどのイオウ化合物と、それらの混合物とが挙げられる。
【0031】
有用な連鎖移動剤の量は、所望の分子量と連鎖移動剤のタイプに左右される。連鎖移動剤は、100部の全モノマーあたり典型的に約0.001部〜約10重量部、好ましくは約0.01部〜約0.5部、そして最も好ましくは約0.02部〜約0.3部の量で使用される。
【0032】
水溶性塩
本発明の感圧接着剤の用途次第で、種々の生体適合性および/または治療および/またはイオン伝導性を提供する材料を接着剤に含めることができる。
【0033】
例えば本発明の接着剤は、イオン導電性材料を接着剤に添加することで、生体用電極中で導電性接着剤として使用できる。これらの材料の制限を意図しない例としては、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、および好ましくは感圧接着剤のイオン伝導性を向上させる塩化カリウムはじめとする、接着剤中に溶解されてイオン伝導性を提供するイオン性塩が挙げられる。
【0034】
イオン導電性生体用電極およびイオン泳動薬剤デリバリ装置のために存在する場合、本発明の着剤中に存在するこれらのイオン性塩の量は、比較的少なく約1〜3重量部である。
【0035】
界面活性剤
本発明で用いられる非イオン性界面活性剤は、存在するモノマーと共重合性であり、あるいは非共重合性であることができる。界面活性剤の量は、約10〜約20重量部の範囲で異なることができる。
【0036】
1.非イオン性界面活性剤
非イオン性界面活性剤は、概して有機脂肪族またはアルキル芳香族疎水性化合物と、親水性である酸化エチレンなどの酸化アルキレンとの縮合生成物である。縮合生成物の酸化エチレン鎖の長さは、疎水性および親水性要素の所望のバランス(親水性親油性比またはHLB)を得るために調節できる。界面活性剤のHLBは、界面活性剤の親水性(水を好むまたは極性)および親油性(油を好むまたは非極性)基の大きさと強度バランスの表示である。本発明のために有用な非イオン性界面活性剤のHLBは、約6〜約19、好ましくは約9〜約18、そして最も好ましくは約10〜約16である。有用な非イオン性界面活性剤としては、非(共)重合性非イオン性界面活性剤、エチレン性不飽和共重合性非イオン性界面活性剤、およびそれらの混合物から成る群より選択されるものが挙げられる。
【0037】
1.a.非(共)重合性非イオン性界面活性剤
特に適した非反応性非イオン性界面活性剤としては、約3〜約100モル、好ましくは約5〜約40モル、最も好ましくは約5〜約20モルの酸化エチレンと縮合して上で定義したHLBを達成する、直鎖または分枝鎖構成中に約8〜約20個の炭素原子を含有する脂肪族アルコールなどの高級脂肪族アルコールの縮合生成物から成る群より選択されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。このような非イオン性エトキシ化脂肪族アルコール界面活性剤の例は、Union CarbideからのTergitolTM15−Sシリーズ、およびICIからのBrijTM界面活性剤である。TergitolTM15−S界面活性剤は、C11〜C15二級アルコールポリエチレングリコールエーテルを含む。BrijTM97界面活性剤はポリオキシエチレン(10)オレイルエーテルで、BrijTM58界面活性剤はポリオキシエチレン(20)セチルエーテルであり、BrijTM76界面活性剤はポリオキシエチレン(10)ステアリールエーテルである。
【0038】
その他の適した非反応性非イオン性界面活性剤としては、上で定義したHLBを達成する、直鎖または分枝鎖構成中に約6〜12個の炭素原子を含む1モルのアルキルフェノールと、約3〜約100モル、好ましくは約5〜約40モル、最も好ましくは約5〜約20モルの酸化エチレンとのポリ酸化エチレン縮合物から成る群より選択されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。非反応性非イオン性界面活性剤の例は、Rhone−PoulencからのIgepalTMCOおよびCAシリーズである。IgepalTMCO界面活性剤は、ノニルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノールを含む。IgepalTMCA界面活性剤は、オクチルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノールを含む。
【0039】
別の群は有効な非反応性非イオン性界面活性剤としては、HLB価が約6〜約19、好ましくは約9〜約18、そして最も好ましくは約10〜約16である、酸化エチレンと酸化プロピレンまたは酸化ブチレンとのブロック共重合体から成る群より選択されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。このような非イオン性ブロック共重合体界面活性剤の例は、BASFからのPluronicTMおよびTetronicTMシリーズの界面活性剤である。PluronicTM界面活性剤は、酸化エチレン−酸化プロピレンブロック共重合体を含む。TetronicTM界面活性剤は、酸化エチレン−酸化プロピレンブロック共重合体を含む。
【0040】
さらに別の満足できる非反応性非イオン性界面活性剤としては、約6〜約19、好ましくは約9〜約18、そして最も好ましくは約10〜約16のHLBを有するソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、およびポリオキシエチレンステアリン酸エステルから成る群より選択されるものが挙げられるが、これに限定されるものではない。このような脂肪酸エステル非イオン性界面活性剤の例は、ICIからのSpanTM、TweenTM、MyrjTM界面活性剤である。SpanTM界面活性剤は、C12〜C18ソルビタンモノエステルを含む。TweenTM界面活性は、ポリ(酸化エチレン)C12〜C18ソルビタンモノエステルを含む。MyrjTM界面活性剤は、ポリ(酸化エチレン)ステアレートを含む。
【0041】
1.b.エチレン性不飽和共重合性非イオン性界面活性剤
この発明のミクロエマルジョンに組み込むのに適切な非イオン性界面活性剤は、一般式、
R−O−(R’O)m−(EO)(n-1)−CH2CH2OH
(式中、Rは、(およそC2〜約C18)アルケニル、アクリリル(およそC1〜約C10)アルキル、メタクリリル(およそC1〜約C10)アルキル、ビニルフェニルおよびビニルフェニレン(およそC1〜約C6)アルキルから成る群より選択され、R’Oは酸化プロピレン、酸化ブチレンなど、そしてそれらの組み合わせから成る群より選択されるものなどの2個を越える炭素原子、好ましくは3または4個の炭素原子を有するエポキシ化合物から誘導される二価のアルキレンオキシ基から成る群より選択され、Eは二価のエチレン基であり、mは約5〜約100の整数を表し、nは約5〜約100の整数を表し、mとnの比率は約20:1〜約1:20である。)に含まれるものから成る群より選択されるものをはじめとするが、これに限定されるものではないエチレン性不飽和共重合性非イオン性界面活性剤である。mとnの比率を変えることで、重合性界面活性剤のHLBが変化する。本発明の非イオン性界面活性剤(群)のために必要なHLBは約6〜約19、好ましくは約9〜約18、そして最も好ましくは約10〜約16である。このような共重合性非イオン性界面活性剤の例は、Mazon BSNTM185、186および187の商品名の下にPPG Industriesから入手可能なアルキレンポリアルコキシエタノール界面活性剤である。Mazon BSNTM界面活性剤は、アルキレンポリアルコキシエタノールを含む。
【0042】
その内容を本願明細書に引用した、米国特許番号第5,670,557号(Dietzら)で概して開示されるように、カチオンおよびアニオン界面活性剤などのその他の界面活性剤が使用できる。
【0043】
アミン官能性ポリマー
アミン官能性ポリマーの制限を意図しない例は、ポリ(ビニルアミン)、ポリ(アリルアミン)、ポリ(アルキレンアミン)、ポリ(エチレンイミン)(「PEI」)およびそれらのアルキル化バージョン、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(ビニルピロール)、ポリ(N−ビニルラクタム)、および式、
【化5】
Figure 0004732644
(式中、
aは0または1であり、
RはH−およびCH3−から選択され、
Xは−O−および−NH−から選択され、
Yは入手しやすさから好ましくは約1〜約5炭素原子を含む二価の結合基であり、
Amは式III、
【化6】
Figure 0004732644
(式中、R1およびR2はH、アルキル、アリール、シクロアルキル、およびアレニル基から選択される。)の一級、二級、または三級アミン断片である。)を有するモノマーからのホモポリマーまたは共重合体が挙げられる。上の基のR1およびR2は、複素環を形成しても良い。代案としてはAmは置換または非置換のピリジニルまたはイミダゾリルであることができる。全ての実施態様で、Y、R1、およびR2は、O、S、Nなどのヘテロ原子を含んでも良い。
【0044】
塩基性モノマーの例としては、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMAm)、N,N−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド(DEAPMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート(DEAEA)、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート(DMAPA)、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリレート(DEAPA)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)(DMAEMA)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート)(DEAEMA)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド(DMAEAm)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド(DMAEMAm)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド(DEAEAm)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリルアミド(DEAEMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルビニルエーテル(DMAEVE)、N,N−ジエチルアミノエチルビニルエーテル(DEAEVE)、およびそれらの混合物が挙げられる。その他の有用な塩基性モノマーとしては、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、三級アミノ−官能性付与スチレン(例えば4−(N,N−ジメチルアミノ)−スチレン(DMAS)、4−(N,N−ジエチルアミノ)−スチレン(DEAS))、およびそれらの混合物が挙げられる。
【0045】
ホモポリマーは、カチオン性開環およびフリーラジカル重合をはじめとするが、これに限定されるものではない当業者の既知の技術に従って作ることができる。
【0046】
これらの塩基性共重合体の重合方法は、その内容を本願明細書に引用した、譲受人の同時継続出願米国特許出願通し番号第09/025,607号(Starkら)(代理人整理番号No.53742USA9A)で開示される。「塩基性共重合体」は、少なくとも1つの塩基性モノマーと少なくとも1つの非塩基性共重合性モノマー(すなわち酸で滴定できないモノマー)から誘導されるポリマーである。好ましい実施態様では、少なくとも1つの共重合性モノマーが(メタ)アクリレートモノマー(例えばアルキル(メタ)アクリレートモノマー)である。塩基性共重合体は、共重合体が酸で滴定できる限りは、任意にビニルモノマーおよび酸性モノマーなどのその他の共重合性モノマーから誘導されても良い。したがって塩基性共重合体を調製するために、酸性モノマーより多くの塩基性モノマーが使用されることが好ましい。しかし最も好ましくは、効率よく接着剤に凝集力を与えるために、本発明の塩基性共重合体調製するのに実質的に酸性モノマーは使用されない(すなわち共重合性モノマーが約5重量%以下の酸性モノマー含み、最も好ましくは共重合性モノマーが酸性モノマーを含まない)。
【0047】
塩基性ポリマーが共重合体である場合、使用される塩基性モノマーと非塩基性共重合性モノマーとの比率は、得られるホットメルト接着剤の所望の特性次第で変化する。ホットメルト接着剤の特性は、配合物中の塩基性共重合体量を変化させることで調節できる。
【0048】
概して塩基性共重合体の調製に使用される塩基性モノマーの割合が増大すると、得られる接着剤の凝集性力が増大する。本発明の配合物中に存在する塩基性共重合体の割合次第で、塩基性モノマーの割合も通常調節される。
【0049】
これらのポリマー中、ここではPEIが商業的な入手可能性と低価格のために好ましい。
【0050】
アミン官能性ポリマーは、約0.5〜約10重量部の量で添加できる。好ましくは量は1〜5重量部の間である。
【0051】
有利なことに、追加の硬化ステップなしに増大する凝集性力が得られる。しかしここでホットメルト接着剤と共に、その他のタイプの硬化(すなわち熱、紫外線、または電子線放射)が使用できる。しかし概してそれは必要ない。
【0052】
本発明の配合物を使用するその他の利点としては、厚さ全体にわたり十分に架橋有する厚い接着剤コーティングを提供する能力が挙げられる。これまではUV放射線が、特定の接着剤コーティングの厚さ全体を透過するのが困難であったため、これは光活性化架橋剤を使用する場合、困難で厄介なことが多かった。
【0053】
接着剤の調製
その中で混合物が配合され溶融される容器に、ベースの共重合体、湿潤剤/親水性可塑剤、水、塩、架橋剤、およびその他の任意の添加剤を入れることで、導電性感圧接着剤組成物が、塗布可能な熱可塑性ホットメルト感圧接着剤を作るのに使用できる。
【0054】
接着剤調製には2つの基本的なステップがある。モノマーの重合およびアミン官能性ポリマーとその他の構成要素との混合である。上の発明の要約で述べられた、これらの2つの基本的ステップを使用する2つの既知の方法がある。2つの方法の違いは、1つの方法では重合容器にいくつかの界面活性剤と水を含めるのに対し、これらの成分を添加するための混合まで待つことである。いくつかの界面活性剤を含めることで、モノマーがより良く混合できて、得られるポリマーの分子量がより良く管理できるようになり、水が重合の発熱に対するヒートシンクを提供し、引き続く混合のために得られるポリマーの粘度を低下させる。この含める方法が好ましい方法である。
【0055】
重合方法
溶液、放射線、およびバルク加工をはじめとするあらゆる従来のフリーラジカル重合方法によって、ポリマーが調製できる。
【0056】
1つの溶液重合方法では、モノマー、水、可塑剤、および界面活性剤のいくつかが、任意に適切な不活性有機溶剤と共に、攪拌機、温度計、冷却管、添加漏斗、およびサーモウォッチを装着した四つ口反応容器に装填される。濃縮熱フリーラジカル重合開始剤溶液が添加漏斗に添加される。次に反応容器全体、添加漏斗、およびそれらの内容が窒素パージされて、不活性雰囲気が作られる。ひとたびパージされると、容器内の溶液は添加するフリーラジカル重合開始剤を活性化するのに適した温度に加熱され、重合開始剤が添加されて、混合物は反応過程において撹拌される。約20時間で98%〜99%の転換が得られるはずである。任意の溶剤が使用される場合、それは接着剤のコーティング前に、除去されなくてはならない。
【0057】
その他の重合方法は、紫外線(UV)によって開始されるモノマー/可塑剤混合物の光重合である。塗布可能な粘度に初期重合した後、混合物は適切な光重合開始剤および可塑剤と共に可撓性のキャリアウェブ上に塗布されて十分に不活性な(すなわち実質的に酸素を含まない)雰囲気(例えば窒素雰囲気)内で重合される。紫外線に対して実質的に透過性のプラスチックフィルムで光活性コーティング層を覆概し、約500ミリジュール/cm2の総照射用量を与える低照度蛍光タイプの紫外線ランプを使用して、空気中でプラスチックフィルム通して照射することで、十分に不活性な雰囲気が達成できる。
【0058】
Kotnourらが、米国特許番号第4,619,979号および第4,843,134号で述べた連続フリーラジカル重合方法などのバルク重合方法、Ellisが、米国特許番号第5,637,646号で述べたバッチ反応器を使用した実質的に断熱性の重合方法、およびHamerらが、米国特許番号第5,804,610号で述べた容器入り前駆接着剤組成物について述べられた重合方法もポリマーを調製するのに使用できる。これらの特許は、全てその内容を本願明細書に引用した。
【0059】
混合
ポリマーの混合は、酸性(メタ)アクリレートポリマーおよび塩基性アミン官能性ポリマーの実質的に均質な分布もたらす、あらゆる方法によって行われる。ポリマーは、いくつかの方法を使用して混合できる。例えばポリマーは、溶融混合、溶剤混合、またはあらゆる適切な物理的手段によって混合できる。
【0060】
例えばポリマーは、その内容を本願明細書に引用した、Guerinらが米国特許番号第4,152,189号で述べる方法によって溶融混合できる。すなわち約5トル〜約10トルの圧力で約150℃〜約175℃の温度に加熱することで、全ての溶剤(使用する場合)が各ポリマーから除去される。次にポリマーを所望の割合で容器内に秤取る。次に撹拌しながら容器の内容物を約175℃に加熱して配合物を形成する。
【0061】
溶融混合が好ましいが、本発明の接着剤配合物はまた溶剤混合を使用しても加工できる。酸性および塩基性ポリマーは、使用する溶剤中に実質的に可溶性でなくてはならない。
【0062】
分散混合、分配混合、または分散および分配混合の組み合わせを提供する物理的混合装置は、均質の配合物を調製するのに有用である。バッチおよび連続方法双方の物理的混合が使用できる。バッチ法の例としては、BRABENDER(ニュージャージー州サウスハッケンサックのC.W.Brabender Instruments,Inc.から入手可能なBRABENDER PREP CENTERを使用する)またはBANBURY密閉混合およびロール練り(コネチカット州アンソニアFARREL COMPANYから入手可能な装置を使用する)が挙げられる。連続法の例としては、一軸スクリュー押出し、二軸スクリュー押出し、ディスク押出し、往復一軸スクリュー押出し、およびピンバレル一軸スクリュー押出しが挙げられる。連続法は、キャビティ移動要素(例えば英国シュローズベリーのRAPRA Technology,Ltd.から入手可能なCTM)などの分配的要素とピン混合要素、静的混合要素と分散的要素(例えばChris Rauwendaal編「Mixing in Single−Screw Extruders」Mixing in Polymer Processing(Marcel Dekker Inc.、ニューヨーク(1991)の129、176〜177、および185〜186ページで述べられたようなMADDOCK混合要素またはSAXTON混合要素などの)の双方の使用を含むことができる。
【0063】
コーティング
溶融感圧接着剤をシート材料またはその他の適した基材にコーティングすることで、得られるホットメルト感圧接着剤を使用して感圧接着剤シートを形成できる。シート材料は、好ましくはテープ裏材料または転移ライナーから選択される。好ましくは導電性感圧接着剤は、次に基材上に塗布される構成要素を融解して完全に混合するのに十分な温度で、ホットメルトコーターからホットメルト塗布される。このステップは加熱した押出機、バルクタンク溶融室、オンデマンド溶融装置、またはハンドヘルドホットメルト接着剤ガンで都合良く実施できる。有利なことに配合感圧接着剤の特性は、ベースポリマーとその他の添加剤の調量比を単に調節するだけで調節できる。
【0064】
塗布可能な導電性ホットメルト感圧接着剤はフィルムダイからデリバリし、続いて引き出した接着剤を移動するプラスチックウェブまたはその他の適した基材に接触させることで塗布できる。関連したコーティング方法は、フィルムダイから塗布可能な可塑化熱可塑性ホットメルト感圧接着剤と同時押出し裏材料を押出して、層状生成物を冷却し感圧接着剤テープを形成することを伴う。その他の成形方法は、塗布可能な導電性ホットメルト感圧接着剤を急速に移動するプラスチックウェブまたはその他の適切な予備成形基材に直接接触させることを伴う。この方法を使用し、回転ロッドダイなどの可撓性ダイリップを有するダイを使用して、導電性感圧接着剤配合物が移動する予備成形ウェブに塗布される。これらの連続法のいずれかで形成した後、感圧接着剤フィルムまたは層は、直接法(例えば冷却ロールまたは水浴)および間接法(例えば空気またはガス衝突)の双方を使用して急冷によって固化できる。
【0065】
このステップはインラインで実施でき、あるいはステップは別の時間と場所で個別に実施できる。
【0066】
生体用電極
その中に電解質を含有する本発明の重合ホットメルトPSAを使用した生体用電極は、診断(モニタリングを含む)および治療目的において有用である。この最も基本的形態では、生体用電極は哺乳類の皮膚に接触する導電性媒体、および導電性媒体と電気的診断、治療、または電気外科装置との間で相互作用する電気通信手段を含む。
【0067】
図1および2は、剥離ライナー12上の使い捨ての診断心電図(ECGまたはEKG)または経皮的電気神経刺激(TENS)電極10のどちらかを示す。電極10は生体適合性領域14と、保護剥離ライナー12の除去時に患者の哺乳類皮膚に接触する接着性導電性媒体とを含む。電極10は、導電性媒体領域14に接触する導電性インターフェース部分18と、電気的機器(図示せず)との機械的および電気的接触のために導電性媒体領域14を越えて延びるタブ部分20とを有する導体部分を含む電気通信手段16を含む。電気通信手段16は、導電性媒体領域14に接触する面22が少なくとも塗布された導電性層26を含む。
【0068】
典型的な導体部分16は、ポリエステルフィルムなどの約0.05〜0.2mmの厚さを有する材料のストリップを含み、その上に厚さが約2.5−12μm、好ましくは約5の銀/塩化銀コーティング26を面22に有することが予測される。ここでは好ましい導体部分16は、ミネソタ州セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyから「Scotchpar」として市販される市販のポリエステルフィルム、またはマサチューセッツ州ウォルサムのErcon,Inc.から「R−300」インクとして市販される銀/塩化銀インクで被覆された、バージニア州ホープウェルのICI Americasから「Melinex」505〜300、329、または339フィルムとして市販されるバージニア州ホープウェルのICI Americasからの「Mellinex」505〜300、329、または339フィルムである。TENS導体部分16は、ニューヨーク州トロイのLydall,Inc.から「Manniweb」ウェブとして市販されるポリエステル/セルロースファイバーウェブなどの不織ウェブから作ることができ、その面22上にミシガン州ポートヒューロンのAcheson Colloids Companyから「SS24363」インクとして市販されるカーボンインク層26を有しても良い。電極クリップ(図示せず)と導体部分16の間の機械的接触を促進するために、接着剤裏引のポリエチレンテープが、タブ部分20の導電性コーティング26を有する面22の反対側に適用できる。「Blenderm」テープとして3M Companyから市販される外科用テープが、この目的のために使用できる。
【0069】
代案としては導体部分は、その内容を本願明細書に引用した米国特許番号第5,506,059号(Robbinsら)の開示に従って、イオウ反応性表面、付着して表面と相互作用する金属層、および任意のハロゲン化金属層を有する、非導電性の可撓性ポリマーフィルムの多層構造物であることができる。部分16の導電性インターフェース部分18は、少なくとも重合されたホットメルトPSAの領域14側のポリマーフィルム基材上で、イオウ反応性表面に付着した金属層と、金属層上に塗布され領域14に接触する任意のハロゲン化金属層とを含む。電気的装置との機械的および電気的接触のために脱分極が必要でないため、任意のハロゲン化金属層がタブ部分20まで延びる必要はない。
【0070】
代案としては導体部分16は、非導電性の可撓性ポリマーフィルム、導電性層、および好ましくは二酸化マンガンである薄く順応性の無機酸化物の脱分極層の多層構造物であることができる。代案としては導体部分16は、導電性層と脱分極層とが一緒に混合されたフィルムの多層構造物である。これらのどちらの代案の実施態様もその内容を本願明細書に引用した、米国特許番号第5,505,200号(Takaki)の開示に従って構築できる。部分の導電性インターフェース部分は、少なくとも重合されたホットメルトPSAの領域14側のポリマーフィルム上に塗布された導電性層と、導電性層に塗布されて領域14に接触する薄い脱分極層を含む。電気的装置との機械的および電気的接触のために脱分極が必要でないため、任意のハロゲン化金属層がタブ部分20まで延びる必要はない。
【0071】
導電性または非導電性接着剤領域のどちらかとして、本発明の重合されたホットメルトPSAを使用できる生体用電極の制限を意図しない例としては、その内容を本願明細書に引用した米国特許番号第4,524,087号、第4,539,996号、第4,554,924号、第4,848,353号(全てEngel)、米国特許番号第4,846,185号(Carim)、米国特許番号第4,771,713号(Roberts)、米国特許番号第4,715,382号(Strand)、米国特許番号第5,012,810号(Strandら)、および米国特許番号第5,133,356号(Bryanら)、第5,489,624(Kantner)で開示された電極が挙げられる。
【0072】
非導電性の生体適合性感圧接着剤のより広い領域も用いるこれらの電極では、本発明の重合されたホットメルトPSAを使用することで、このようなより広い領域が任意となる。望ましくはこのようなより広い領域はもはや必要ないため、除外できる。
【0073】
場合によっては電気通信手段は、米国特許番号第4,848,353号で見られるような生体用電極辺縁から延びる導電性タブであることができる、あるいは米国特許番号第5,012,810号で見られるような絶縁裏材料部分中でスリットまたは継ぎ目を通って延びる導体部分であることができる。さもなければ電気通信手段は、米国特許番号第4,846,185号で開示されたようなはと目またはその他のスナップタイプのコネクタであることができる。さらに電気通信手段は、米国特許番号第4,771,783号で見られるようなリード線であることができる。用いられる電気通信手段のタイプにかかわらず、電解質を含有する本発明の重合されたホットメルトPSAは、診断(モニタリングを含む)、治療、または電気外科目的のための生体用電極上に、導電性接着剤領域として存在することができる。
【0074】
本発明の生体用電極を用いることができる診断手順のその他のタイプは、異常パターンを検出するための患者の心臓の電気的波形の長期モニタリングである。好ましい生体用電極構造は、その内容を本願明細書に引用した米国特許番号第5,012,810号(Strandら)で開示される。本発明の重合されたホットメルトPSAは、ここで示すあらゆる実施態様でイオン導電性媒体として使用できる。好ましくは本発明の重合されたホットメルトPSAは、米国特許番号第5,012,810号の図2、3、および4に示される実施態様の生体用電極中で導電性接着剤の領域として使用される。
【0075】
図3および4は、それぞれ実質的に米国特許番号第5,012,810号の図2および3に対応する。電極40は、絶縁体構造物41および導体部分42を含む。
【0076】
絶縁体構造物41は、第1および第2のセクション44および45を含み、それは一緒になって絶縁体構造物41の反対側46および47を画定する。図3に示されるように、各セクション44および45は、それぞれ引き伸ばされた端部50および51を含む。各端部50および51は、それぞれ境界部52および53を含み、それは各セクション44および45の辺縁部をそれぞれ含み、端50および51に沿ってそれぞれ延びる。このようにしてセクション44および45は、互いに実質的に平行に延びるように方向づけられ、端部50および51は、境界部52および53が重なり合うように互いに重なり合う。継ぎ目60は端部50と51の間に作り出される。「実質的に平行」は、セクション44および45が必ずしも正確に平行であることを意味しない。それらは例えば導体部分42の厚さのために、正確な同一平面上の整列をはずれても良い。
【0077】
導体部分42は、実質的に上で述べた生体用導電体16に類似しており、上で述べたタブ部分20に対応するタブ部分61、および上で述べた導電性インターフェース部分18に対応するパッド部分62を有する。生体用導電体部分16と同様、導体部分42は、上で開示したあらゆる実施態様であることができる。この実施態様では導体部分42は、Robbinsらの開示に従って製造される、有機イオウ表面64、そこに付着した金属層65、そして任意にハロゲン化金属層66を有する非導電性の可撓性有機ポリマー基材63の多層構造物である。
【0078】
部分42のパッド部分62は、任意に領域70に接触するハロゲン化金属層66を含む、導電性接着剤領域70の方を向いた金属フィルム部分を含む。電気的装置との機械的および電気的接触のために脱分極が必要ないので、ハロゲン化金属層66はタブ部分61まで延びる必要がない。機械的接触を向上させるために任意に接着剤裏引のポリエチレンテープが、実施態様の図1および2と同様にタブ部分61に適用できる。
【0079】
概して電極40は、導体部分42のタブ部分61が継ぎ目60を通って、表面または面46の部分を越えて突出するように構築される。その結果、図3および4に見られるように、導体部分42のパッド部分62が絶縁体構造物41の面47上にのせられて、導体部分42のタブ部分61は、絶縁体構造物41の反対側46にのせられる。タブ部分61が継ぎ目60を通って延びる所以外は、継ぎ目は接着剤などの手段によってシールされるものと理解される。
【0080】
図4に見られる、タブ部分61のより低い表面68は、両面テープストリップ69の手段によって、セクション45の所定の位置に接着して示される。すなわち図1のタブ部分61とセクション45との接着は、図3に示されるような上側ではなく、部分61のタブ下側の接着剤69の手段による。
【0081】
図4では、本発明の重合されたホットメルトPSAの導電性接着剤の領域70が、概して導電性部分42の下側に配置されて示される。任意に導電性接着剤の領域70は、これも絶縁体構造物41のパッド部分62がある側に塗布された、生体適合性の皮膚接着剤の領域71によって囲まれる。しかし本発明の重合されたホットメルトPSAの疎水性感圧接着剤バルク特性のために、領域71は除外でき、あるいは本発明のホットメルトPSAに重合できる。
【0082】
図4では、剥離ライナー層75は、その上に任意の皮膚接着剤71、導電性接着剤70、およびパッド部分62を有する電極40の側に配置されて示される。図4に示されるように、任意にスペーサー76またはタブ76が、剥離ライナー75と絶縁構造物41の部分の間に配置されて分離を容易にすることができる。
【0083】
種々の剥離ライナー75が使用できる。例えば、皮膚接着剤および導電性接着剤から容易に分離できるシリコーン剥離タイプコーティングで被覆された、ポリエステルまたはポリプロピレン材料などのポリマーを含むライナー。
【0084】
絶縁体構造物41のセクション44および45を形成するために、種々の材料が使用できる。概して使用者に取って快適な可撓性で、比較的強くて薄い材料が好ましい。好ましい材料はポリマーフォーム、特にポリエチレンフォーム、不織パッド、特にポリエステル不織布、様々なタイプの紙、および透明フィルムである。制限を透明フィルムの意図しない例としては、バージニア州ホープウェルのICI Americasから「Melinex」ポリエステルフィルムとして市販される、厚さ0.05mmを有するポリエステルフィルムなどのポリエステルフィルム、および3M Companyから「Transpore」非型押しテープとして市販される外科用テープが挙げられる。
【0085】
最も好ましい材料は、優れた可撓性、伸張回復および通気性を示す、メルトブローンポリウレタン繊維からできた不織パッドである。本発明に従った電極中の絶縁体構造物41中で有効なメルトブローンポリウレタン材料は、概して、その内容を本願明細書に引用したヨーロッパ特許公報第0 341 875(Meyer)号および対応する米国特許番号第5,230,701号(Meyerら)で述べられている。
【0086】
任意に絶縁体構造物は、電極40の残部に接触する表面上に皮膚接着剤を有する。
【0087】
絶縁体構造物41中で使用するのに好ましいウェブ材料(メルトブローンポリウレタン)は、約60〜140g/m2(好ましくは約120g/m2)のウェブ素地重量を有する。このような材料は、適切な引っ張り強さおよび水蒸気透過度を有する。好ましい水蒸気透過度は、ASTM E96−80に従って21℃相対湿度50%で試験した際に、約500〜3000gの水/m2/24時間(好ましくは500〜1500gの水/m2/24時間)である。このような材料の利点は、それらから形成したウェブが、良好な弾性および伸張回復を示すようにできることである。これは電極が完全性を失うことなく、および/または皮膚接着剤によって提供されるシールが破れることなく、電極が対象の動きと共にあらゆる方向に十分伸張できることを意味する。50%の伸張後、伸張回復が全方向に少なくとも約85%である材料が好ましい。
【0088】
ここで開示した生体用電極のために、種々の寸法が使用できるものと理解される。典型的な予測される用途では、概して約3.5〜4.5cm×5.5.10cmの絶縁体構造物がかなり適切である。典型的な用途では、適切な強度と所望の低リリーフまたはプロフィールのために、約200〜600mmの厚さが提供される。
【0089】
重合されたホットメルトPSAが用いられない場合、または領域71が除外されない場合、種々の材料が皮膚接着剤として使用できるものと理解される。典型的にアクリレートエステル接着剤が好ましい。アクリレートエステル共重合体接着剤が特に好ましい。このような材料は概して、その内容を本願明細書に引用した米国特許番号第2,973,826号、Re.24,906、Re.33,353、第3,389,827号、第4,112,213号、第4,310,509号、第4,323,557号、第4,732,808号、第4,917,928号、第4,917,929号、およびヨーロッパ特許公報第0 051 935号で述べられている。
【0090】
特にここでは、約95〜約97重量%のイソオクチルアクリレート、および約5〜約3%アクリルアミドを有し、1.1−1.25dl/gの固有粘度をする接着剤共重合体が好ましい。
【0091】
接着剤69として有用な接着剤は、上で述べた両面テープ形態のアクリレートエステル接着剤のいずれかであることができる。ここで好ましい接着剤は、約1.3〜1.45dl/gの固有粘度を有すること以外は、ここで皮膚接着剤のために好ましいものと同じ接着剤である。導電性接着剤領域70のためには、上で導電性媒体領域14のために有用として述べられたものなどの導電性接着剤が好ましい。構造の理解を容易にするために、種々の層の寸法およびそれらの結合中の立体配座は、図4ではいく分誇張されて示されているものと理解される。概して、導電性部分42中に小さい「s」字曲がりがある以外は、非常に全体的に実質的に平坦な外見は、部分42の多層構造物にもかかわらず、配置によって収容される。
【0092】
その他の生体用電極構造物は、図5に横断面で示した。電極80は、それを通じてスタッド、またははと目85が突出する、スナップ84によって覆われた開口部83を有する非導電性裏材料82を有する。スナップ84ははと目85に固定され、電気的機器への電気的結合点を提供する。はと目84および裏材料82を覆うのは、本発明の重合されたホットメルトPSA領域86である。剥離ライナー88、PSA領域86を使用前に保護する。裏材料82は絶縁体構造物41と同一、または類似材料からできていても良く、あるいはMillikenから市販されるポリエチレン/ポリプロピレン混合フィルムであることもできる。はと目85はプラスチック、金属メッキのはと目(マサチューセッツ州フィッチバーグのMicron Productsから市販される銀メッキおよび塩化ABSプラスチックはと目などの)であることができる。スナップ84は、金属スナップであることができる(コネチカット州トマソンのEyelets for Industryから市販されるステンレス鋼はと目No.304など)。本発明の重合されたホットメルトPSAは、電極80中で生体適合性の皮膚接着剤およびイオン導電性媒体双方の役割を果たせるので、電極80が特に好ましい。比較のために、Minnesota Mining and Manufacturing CompanyからのRed DotTM商標電極市販のように、生体適合性皮膚接着剤のスカートが、非接着性であるがイオン導電性のゲルパッドを囲むことを必要とするモニタリング電極は、より複雑な構造を有する。
【0093】
本発明で導電性接着剤として使用できるその他の生体用電極の例としては、その内容を本願明細書に引用した米国特許番号第4,527,087号、第4,539,996号、第4,554,924号、第4,848,353号(全てEngel)、米国特許番号第4,846,185号(Carim)、米国特許番号第4,771,713号(Roberts)、米国特許番号第4,715,382号(Strand)、米国特許番号第5,133,356号(Bryanら)で開示された電極が挙げられる。このような電極の作り方は、本発明の重合されたホットメルトPSAが、このような特許中で開示された導電性接着剤領域、および任意に皮膚接着剤領域に置換できること以外は、このような特許中で開示されている。これらの種々の電極構造物中で、米国特許番号第4,848,353号(Engel)の図4および5に示された電極構造物が特に好ましく、その中では電気的に導電性の接着剤36が本発明の重合されたホットメルトPSAによって置き換えられ、生体適合性のPSA32が任意に除去され、または任意に本発明の重合されたホットメルトPSAによって置き換えられる。診断用EKG処置で使用される際、図5および6で示された電極、または米国特許番号第4,539,996号で示された電極が好ましい。モニタリング用心電図(ECG)処置で使用される場合、図7および8に示された電極、および米国特許番号第4,539,996号、第4,848,353号、第5,012,810号、および第5,133,356号で開示されたものが好ましい。
【0094】
場合によっては生体用導電体は、米国特許番号第4,848,353号で見られるような生体用電極辺縁から延びる導電性タブであることができ、あるいは米国特許番号第5,012,810号で見られるような、絶縁裏材料部分のスリットまたは継ぎ目を通って延びる導体部分であることができる。さもなければ電気通信の手段は、はと目または米国特許番号第4,846,185号で開示されたような、その他のスナップタイプのコネクタであることができる。代案としては米国特許番号第5,012,810号で見られるような導電性タブは、その上に固定されたはと目またはその他のスナップタイプのコネクタを有することができる。
【0095】
薬剤デリバリ装置
局所、経皮、またはイオン浸透療法の作用物質、およびその中に含有された賦形剤、溶剤、または浸透促進剤を任意に有する、本発明の親水性感圧接着剤組成物を用いた薬剤デリバリ装置は、薬剤またはその他の活性作用物質を哺乳類の皮膚に、またはまたはそれを通してデリバリするのために有用である。
【0096】
図6は、裏材料層102、その上に塗布されて剥離ライナー106で保護された本発明の重合されたホットメルトPSAを含有する層104を有する横経皮的または局所薬剤デリバリ装置100の断面図を示す。その他の層は層102と層104の間に存在して、薬剤またはその他の治療薬を内蔵できる。さもなければ、図6で示すように、薬剤およびその他の薬剤108を接着剤層104に分散できる。
【0097】
裏材料層102は、当業者に既知で、薬剤デリバリ装置のために有用なあらゆる裏材料であることができる。このような裏材料の制限を意図しない例は、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン−アルミニウム−ポリエチレン複合材、およびミネソタ州セントポールのMinn.Mining and Manufacturing Company3M)から市販される「ScotchPakTM」商標の裏材料である。
【0098】
剥離ライナー106は、当業者に既知のあらゆる剥離ライナー材料であることができる。このような剥離ライナーの制限を意図しない市販の例としては、H.P.Smith Co.から市販されるシリコン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、および3Mから商標「ScotchPakTM」剥離ライナーの下に市販されるフルオロポリマー被覆されたポリエステルフィルムが挙げられる。
【0099】
治療薬108は、当業者に既知であり、患者の皮膚に局所的に、あるいは患者の皮膚を通じて経皮的にまたはイオン泳動的にデリバリすることが認可されたあらゆる治療上活性の材料であることができる。経皮的デリバリ装置で有用な治療薬の制限を意図しない例は、局所または経皮的適用で使用されるあらゆる活性薬剤またはそれらの薬剤の塩、あるいは創傷治癒を促進するのに使用するためのあらゆる成長因子である。薬剤または薬理学的活性薬剤として同定されるその他の治療薬は、米国特許番号第4,849,224号および第4,855,294号、そしてPCT特許公報第WO 89/07951号で開示されている。
【0100】
賦形剤または浸透促進剤も当業者に既知である。浸透促進剤の制限を意図しない例としては、エタノール、ラウリン酸メチル、オレイン酸、ミリスチン酸イソプロピル、およびグリセロールモノラウレートが挙げられる。当業者に既知のその他の浸透促進剤は、米国特許番号第4,849,224号および第4,855,294号、そしてPCT特許公報第WO 89/07951号で開示される。
【0101】
経皮的デリバリ装置の製造方法は、その構造に左右される。
【0102】
図6に示す薬剤デリバリ装置100は、以下の一般方法を使用して調製できる。治療薬108および所望の任意の賦形剤などを適切な溶剤に溶解して溶液を調製し、組成物形成前または組成物形成中にモノマーに混合し、あるいは既に形成した組成物中に直接混合する。得られる装填接着剤組成物を裏材料層102上に塗布する。剥離ライナー106を適用して装填接着剤層104を覆う。
【0103】
試験方法
皮膚接着試験
下で述べる実施例をポリプロピレン/ポリエチレン裏材料にラミネートして、次に1”×3”(2.54cm×7.6cm)のストリップに切断した。被験者の背中に背骨に垂直にストリップを適用し、均一に適用されるように2kgのローラーで押さえた。接着試験機と称される機械的引取装置を使用して、適用後即座に背中からストリップを除去した。この装置は、幅2.54cmの金属クリップに付着した11.4kgの試験ラインを引っ張る電動スクリュードライブから構成された。金属クリップは引っ張り試験中、その2.54cmの幅で各ストリップに付着した。ストリップを背中に平行な平面(180°)でストリップの長軸に、13〜14cm/分の速度で平行に引っ張った。接着はg/インチ(g/2.54cm)で報告され、電極の剥離開始から完全な除去までの平均値を基準にする。
【0104】
電気的試験
下で述べる実施例サンプルをAg/AgCl導電性ポリエステル裏材料にラミネートし、次に1”×1”インチ(2.5cm×2.5cm)平方に切断した。カンサス州レネクサのXtratec CompanyからのX−tratec−65A ECG電極試験機でAAMI規格に従った標準試験を実施した。BTB(接着剤から接着剤)電極ペアを通じた平均ACインピーダンスは10Hz。(医療器具開発協会(AAMI)によれば、インピーダンスは2000Ωを越えてはならない。)BTB電極ペアの除細動過負荷回復値を評価して、いくつかの疑似除細動後に電極ペアの分極電圧値および回復曲線の変化速度を求めた。(AAMIによれば、4つめのパルスで値が−1mV/秒を越えてはならない。)結果は次の通りであった。
【0105】
皮膚インピーダンス試験
下で述べる実施例サンプルを皮膚インピーダンスについて試験した。皮膚インピーダンスの値は、カリフォルニア州パロアルトのHewlett Packardによって製造された4800A Vectorインピーダンスメーターを使用して人間の腕で測定した。生体用電極をパネリストの腕にのせて、周波数10Hzで交流インピーダンスをkΩで測定した。基準電極として、生体用電極(ミネソタ州セントポールの3Mから市販されるRed Dot.TM商標2330型生体用電極)を使用した。
【0106】
実施例
実施例1
2つの溶液が調製され、水溶液は以下を含有した。
7.7gのKCl、
84.3gの脱イオン水、
51gのグリセリン、
70.2gのアクリル酸(AA)、および
11.2gのβカルボキシエチルアクリレート(CEA)。
非水性溶液は以下を含有した。
31.7gのイソオクチルアクリレート(IOA)、
0.215gのCBr4、および
0.429gのVAZO64熱重合開始剤(デラウェア州ウィルミントンのDuPont)。
2つの溶液を瓶の中で混合し、それを次にランドロメーターに60℃で24時間入れた。次にポリマーをBrabenderミキサー内で0.68gのPEIと共に60℃〜75℃で約40分間混合した。最終的な水の百分率は、1片のサンプルを秤量し、次にそれを90℃に加熱して、再度サンプルを秤量して計算した。サンプル中の最終組成物を表1に列挙する。
【0107】
実施例2〜5
追加的な、変動がある類似実施例を調製した。Brabenderミキサー内でのPEIとの混合中に、異なる量の界面活性剤BrijTM97界面活性剤(ICIからのポリオキシエチレン(10)オレイルエーテル)を含めた。ミキサー内の条件は、60℃〜75℃で約40分間のままであった。サンプルはコロイド構造接着剤のように見えた。実施例2〜5の最終組成物も下の表Iに列挙する。
【0108】
実施例6および7
実施例6では、以下を含有する単一溶液が調製された。
53gのIOA、
76.1gのAA、
3gのβCEA、
0.2gのイオクチルチオグリコレート(IOTG)、
0.195gのIrg184、
20gのグリセリン、および
48gのPEG400。
溶液は、1つの透明相であるように見えた。約18gの上の溶液を酢酸ビニル約6%のエチレン酢酸ビニル共重合体からできた袋の中に入れた。同一溶液を含有する10個の袋を、16℃の水浴中に入れた。強度3.5mW/cm2のUV光の下、滞留時間10分間で重合を行った。
【0109】
重合後袋は、グリセリン/PEG400の百分率次第で不透明または透明のどちらかであった。次に袋を15%w/wのBrij97、2.35%のPEI、および2%のKCl水から成る溶液と共に、Brabenderミキサー内で95℃〜65℃で約1.5時間混合した。ここでもまた、ポリマーコロイド構造の接着剤が生成したようだった。
【0110】
実施例7では、連鎖移動剤の百分率がより高かったこと以外は、重合過程は実施例6と同様だった。最終構成要素%を計算して下の表1に列挙する。
【0111】
配合接着剤実施例1〜7のそれぞれを約70℃で熱圧プレスして、フィルムを形成した。
【0112】
実施例8
表1に列挙する成分を使用して、実施例1の方法を使用してポリマーを調製した。次にLeistrichから市販される1.22cc/rev溶融ポンプによって、90℃でポリマー混合物を18mm二軸押出し機に汲み入れた。同時にZenithから市販される液体ポンプによって、PEIと混合された界面活性剤溶液もイオン性架橋剤として、押出機に汲み入れた。次に押出機は12.5cm幅の回転ダイを通じて、3m/分の速度で流れる15.25cm幅のウェブに混合ポリマー接着剤を押し出して、およそ0.33mm厚さの接着剤フィルムを塗布した。ウェブ上の接着剤フィルムは室温に急冷された。
【0113】
次に接着および電気的特性について、実施例1〜8で作られたフィルムを試験した。上で述べた下の表2に示す試験手順に従って、3回の試験を実施した。
【0114】
【表1】
Figure 0004732644
【0115】
【表2】
Figure 0004732644
【0116】
請求の範囲で画定された発明の範囲を逸脱することなく、上の構造物および方法に対して種々の変更ができるので、上の説明に含まれあるいは付随する図面に示されるあらゆる物質は、例証を意図するものとし制限を意図しない。
【0117】
発明はこれらの実施態様に制限されない。請求の範囲が続く。
【図面の簡単な説明】
いくつかの図面で一致する参照文字は一致する部分を示す。図面を参照して、発明をさらに詳しく説明する。
【図1】 哺乳類患者の心疾患の診断またはモニタリングに使用される、本発明のホットメルトPSAを含有する生体用電極の平面図である。
【図2】 図1の生体用電極の横断面図である。
【図3】 心疾患のより長期にわたる診断またはモニタリングで使用される、本発明の重合されたホットメルトPSAを含有するモニタリング生体用電極の平面図である。
【図4】 図3のモニタリング生体用電極の横断面図である
【図5】 本発明の重合されたホットメルトPSAおよびスタッドコネクタを含有する別のモニタリング生体用電極の横断面図である。
【図6】 本発明の重合されたホットメルトPSAを含有する薬剤デリバリ装置の断面図である。

Claims (4)

  1. 0〜45重量部のC4〜C20アルキル鎖を有する(メタ)アクリレートエステルモノマーおよび55〜70重量部の酸性コモノマーを含む共重合体30〜45重量部、
    親水性可塑剤0〜35重量部、
    水20〜40重量部、
    水溶性塩0〜3重量部、
    界面活性剤10〜20重量部、および
    アミン官能性を有するポリマー0.5〜10重量部を含む皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤。
  2. )30〜45重量部のC4〜C20のアルキル鎖を有する(メタ)アクリレートエステルモノマー、および55〜70重量部の酸性コモノマーを含むエチレン性不飽和モノマーの混合物を調製するステップと、
    b)親水性可塑剤/モノマー混合物を形成するように、30〜45重量部の前記エチレン性不飽和モノマー混合物を0〜35重量部の親水性可塑剤に混合するステップと、
    c)モノマーを重合して可塑剤を含有するポリマーマトリックスを形成するステップと、
    d)皮膚適合性でホットメルト加工性のイオン導電性感圧接着剤を形成するように、
    0〜40重量部の水、
    〜3部の水溶性塩、
    0〜20重量部の界面活性剤、および
    .5〜10重量部のアミン官能性を有するポリマーを含む添加剤混合物を、前記ポリマーマトリックス中に混合するステップと、
    を含む、皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を調製する方法。
  3. a)C4〜C12アルキル鎖を有する(メタ)アクリレートエステルモノマー3〜45重量部、および
    酸性コモノマー5〜70重量部を含むエチレン性不飽和モノマー混合物を調製するステップと、
    b)親水性可塑剤/モノマー/界面活性剤/水混合物を形成するように、3〜45重量部の前記エチレン性不飽和モノマー混合物を、0〜35重量部の親水性可塑剤、1〜30重量部の水、0〜3重量部の水溶性塩、および0〜7重量部の界面活性剤に混合するステップと、
    c)モノマーを重合して可塑剤、水、および界面活性剤を含有するポリマーマトリックスを形成するステップと、
    d)皮膚適合性でホットメルト加工性のイオン導電性感圧接着剤を形成するように、
    1〜3重量部の水溶性塩,
    〜30重量部の水、
    〜13重量部の界面活性剤、および
    .5〜10重量部のアミン官能性を有するポリマー
    を含む添加剤混合物を、前記ポリマーマトリックス中に混合するステップと、
    を含む、皮膚適合性でホットメルト加工性の感圧接着剤を調製する方法。
  4. 哺乳動物の皮膚と接触させるための請求項1に記載の接着性導電性媒体の領域、及び、接着性導電性媒体と電気的診断、治療、または電気外科医術のための機器とを接続する電気通信手段を含む生体用電極であって、接着性導電性媒体が電気通信手段に接着する生体用電極。
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