JPH02107229A - 電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は生体における電気現象の測定や生体に電気エ
ネルギーを供給するための生体用の電極に関する。

（従来の技術） 生体における心臓、脳、筋肉、神経等の細胞の活動によ
って誘起される微弱な活動電位の計測は、心電図、脳波
２節電図を始め多くの重要な情報を与えるものであり、
病気の診断等の際に有力な情報となる。

また逆に生体に対して電気刺激を与えることは、病気の
治療や機能回復・機部促進のための有力な手段となる。

生体から電気信号を取り出したり、或いは生体に電気刺
激をグーえるための生体用の電極としては、従来より種
々材質・形態のものが知られている６例えば銀、銀−塩
化銀、ステンレスの如き金属単体で若しくはこれを２種
以上組み合わせて゛電極を構成することが行われている
。

ところがこの’ｒｌｉ極は、電解液又は体液を介して生
体に装着されるために腐食が問題となったり、価格的に
高価であるなどの問題がある。

そこで銀等の貴金属の量を減じるためにプラスチックス
を基材としてこれに導電性メツキを施したり、第７図に
示しているようにタンタル粉末にプラチナ粉末、モリブ
デン粉末、クロム粉末等を添加・分散せしめ、その加圧
焼結体を以て生体用′−Ｅ極ｉｏｏとしたり（特公昭５
７−１８８９２）、或いは第８図に示しているようにプ
ラスチックス基材に導′屯性のフィラーを添加してその
成形体を電極１０２として構成したりしている（特公昭
６ｌ−５５９７１）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれら何れの７ｉ極の場合にも、その基材
は生体にとって異物に他ならず、従って特に埋入電極の
場合には長期の埋入が実際上不可部であって、場合によ
り電極取替えのための手術も必要になる。

またこれら電極は生体親和性が少ないために、これを生
体に装着したとき組織と密着しないかわりに繊維芽細胞
における被包化現象、即ち異物接触部位に厚い繊維状結
合組織が生じてこれが外来異物を包み込んで正常組織と
隔離する現象を惹起する。而してこのような厚い被包化
が生じると、電極と組織との間にｌａ、！ＩＩ状組織組
織層介在することとなり、このために抵抗が大きくなっ
て、電極から生体細胞に電気刺激を与える場合にはより
大きな電気量が必要となり、また逆に生体より活動電位
を取り出す場合には感度が悪くなって測定精度が低下し
てしまう。

またこの他、これら電極材料の異物反応により、電極材
料周囲の生体組織に炎症反応を引き起したり、生体組織
を壊死に追いやったりし、このため電極の長期埋入が不
可能となる。

（課題を解決するための手段） 未発ＩＪ１１はこのような課題を解決するためになされ
たものであり、その要旨は、生体親和性に優れたハイド
ロキシアバタイ）、ＴＣＰ等燐酸カルシウム化合物を基
材として該基材中に耐食性導電材料を均一分散ないしは
別層にて複合化して電極を構成することにある。

本発明の電極基材として用いられる／＼イドロキシアパ
タイト等燐酸カルシウム化合物は、もともと生体内で歯
とか骨を形成している化学成分である。従って生体との
親和性、即ち馴染みの良さでは極めて優れている。近時
、かかる燐酸カルシウム化合物の焼結体を人工骨として
生体組織（骨）に埋め込む形で用いる研究が行われてい
るが、これも燐酸カルシウム化合物の優れた生体親和性
、更にはその表面活性に基づくものである。

本発明は燐酸カルシウム化合物におけるこのような優れ
た生体親和性及び表面活性（燐酸カルシウム化合物は接
触界面で骨組織と反応して強固な化学結合を生じ易い）
に着目してこれを生体電極用基材として用いるようにし
たものであり、そしてこの基材に導電材料を均一分散な
いしは別層にて複合化して成る生体用電極を完成したの
である。

かかる本発明の電極は、上記優れた生体親和性により埋
入電極として長期に互って生体内に埋入ｆｉＴ　俺であ
り、且つその特性も長期間安定である。

また周りの細胞に与える影響も少なく、前述した被包化
の厚みは薄く、組織によく密着する。従って本発明の電
極を生体の電気現象を導出するための誘導電極として用
いたとき、感度良く生体の活動電位を取り出すことがで
きる（細胞への密着性が良くまた被包化が少ないので接
触抵抗が小さい）、また刺激用電極として用いたとき、
少ない電気量で生体を効果的に刺激することができる。

本発明において、導電材料には銀、白金、チタン等の金
属の外、カーボン（粉末状、繊維状）等非金属が含まれ
る。而してかかる導電材料としてカーボンを用いた場合
にはコスト的に低源となる他、カーボンが比較的不活性
で生体組織との間に有害な反応を起さず、また埋入′電
極として用いた場合にＸ線撮影の際フィルム上に陰影を
残さないなど各種利点が生ずる。

本発明は、ハイドロキシアパタイト粉末にカーボン粉末
等導電材料を均一分散して成る混合物を焼結することに
よって電極を構成する場合を含んでおり、この場合カー
ボン等導電材料は内列で５０重量％より少ない範囲で添
加することが望ましい、導電材の添加量が増大すれば電
極としての体積抵抗率は減少して望ましいのであるが、
導電材料の添加量が５０重量％を超えると基材と導電材
料との混合物を焼結したとき良く焼き締らないようにな
り、電極として必要な緻密体が得られ難くなる。

（実施例） 次に未発ＩＪＩの特徴をより明確にすべく、以下にその
実施例を詳述する。

ｉ１図において１０ａ、ｆｏｂはハイドロキシアパタイ
ト粉末とカーボン（グラファイト）粉末との混合物を加
圧・焼結して成る各電極で、人々にカーボンファイバー
から成るリード線１２が接続されている。而してこの電
極１０ａ。

１０ｂにより外部装置からの電気刺激を神経１４に与え
ることができ、或いは神経１４からの電気信号を外部に
取り出すことができる。

尚、第２図に示すように電極１０ａと１０ｂとの間にハ
イドロキシアパタイトから成る絶縁層１６を設けても良
い。

第３図は本発明の更に他の実施例を示したもので、この
例では電極１８ａ、１８ｂが全体として円盤状に形成さ
れ、それらの間に絶縁層２０がリング状に介在させられ
ている。尚電極１８ａ。

１８ｂは上記実施例と同様にハイドロキシアパタイト粉
末とカーボン粉末（又はカーボンファイバー）の混合物
を焼結して成るものである。またリード線２２はカーボ
ンファイバー或いは金線。

合金線等導電性金Ｈ線にて構成されている。尚、本例の
絶縁層２０及び前記実施例の絶縁層１６はハイドロキシ
アパタイト中味の他、シリコーン笠の樹脂材或いはその
他の絶縁材料にて構成することもできる。

本例の電極は１例えばこれを心筋に取り付けることによ
って心臓用ペースメーカーとして使用でき、或いは骨格
筋に埋入することによってリハビリテーションのための
電気刺激用電極として用いることができる。

上記何れの電極の場合にも、ハイドロキシアパタイトの
優れた生体親和性により周りの細胞に与える影響が少な
く、軟組織にも非常によく密着する。このため神経或い
は筋細胞等との接触抵抗が少なく、従って微弱な活動５
ｔｔ位を敏感に検知でき、或いは電気刺激を効果的に与
えることができる。

［実験例］ 第１表及び第２表に示すように、ハイドロキシアパタイ
ト粉末に対してカーボンファイバー又は黒鉛粉末を種々
割合（内列）で添加・均一分散して成る混合物を４００
℃Ｘ　１４００　ｋｇｆ／ｃ＋ｍ２　Ｘ３時間の条件で
ＨＩＰ（Ｍ間等方プレス）処理して電極を作成した。各
電極の特性（相対密度９体積抵抗２体積抵抗率）を調査
したところ第１表及び第２表の如くであった。

これらの結果から、導電材料の添加量が増大するにつれ
て体積抵抗率が低くなることが解る。尚添加量が５０重
量％以上になると、ハイドロキシアパタイト及び導電材
料から成る混合物を焼結したときにうまく焼き締らなく
なり、望ましい特性が得られなかった。またこの実施例
で導電材料の添加ｈ１が５重量％のときに体積抵抗率が
大きい値となっているが、これは導電材料の分散状態に
問題があるものと思われ、導電材料の分散状態をより均
一化することができればこの値は更に向上するものと考
えられる。

以上本発明の実施例を詳述したが、本発明は他の形態で
も構成可使である０例えば上例では／＼イドロキシアパ
タイト粉末と導電材料粉末とを均一分散して成る混合物
を焼結して電極を構成してお第１表：カーボンファイバ
ーの添加（１１と試験結果第２表：黒鉛粉末の添加量と
試験結果 リ、この場合電極の全表面を通じて電位計測、電気刺激
を行い得て望ましいが、燐酸カルシウム化合物の基材中
に導電材料を別層として部分的に形成することも可能で
ある。第４図及び第５図と第６図はその一例を示してい
る。

第４図及びｆｊ４５図に示している電極２５においては
、ハイドロキシアパタイト焼結体の基材２４中に銀、白
金、カーボン等の導電材料から成る導電層２６ａ、２６
ｂが部分的に形成され、そしてそれら導電層２６ａ、２
６ｂにリード線２８が接続されている。

第６図の電極３５においては、ハイドロキシアパタイト
の円部状焼結体３０の内部に導電層３２が別層にて形成
され、その導電層３２にリード線３４が接続されている
。

この池水発明の電極は埋入電極として用いた場合に効果
が大きいが、経皮電極等として用いることも可能である
し、更に燐酸カルシウム化合物の基材と導電材料とを別
層にて複合化する場合において該基材を焼結以外の手法
でａ威することも可能であるなど、本発明はその主旨を
逸脱しない範囲において、様々な変更を加えた形ｆｇで
構成することが可能である。

（発明の効果） 以」−詳述したように、本発明によれば燐酸カルシウム
化合物の優れた生体親和性２表面活性に基づいて電極を
生体組織に密着させることができる。従ってかかる電極
を埋入電極としたとき長期に亙って生体内に埋入し且つ
安定した電極作用を行わせることがＯｆ能となる。

また電極を信号取出し用電極として用いたとき、感度良
く生体の電気現象を取り出すことが可能となり、また逆
に刺激用゛上極として用いたとき少ない電気−１＋ｔで
生体を効果的に刺激することが可能となる。

その他、本発明の電極は価格的にも低源であるなど種々
優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は末完ＩＪＪの一実施例である生体用電極の概略
構成斜視図であり４第２図及び第３図は夫々本発明の他
の実施例電極の概略構成斜視図である。第４図及び第５
図は夫々本発明の更に他の実施例である生体用電極の斜
視図及び断面図であり、第６図は本発明の更に他の実施
例である生体用電極の斜視図である。第７図及び第８図
は夫々従来知られている電極の各斜視図である。 １０ａ、ｆｏｂ、１８ａ、１８ｂ、２５゜３５二電極 １２．２２，２８，３４：　　リード線第　４　図 第　５　図 第６図 第 図 メジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生体親和性に優れたハイドロキシアパタイト、ＴＣＰ等
   燐酸カルシウム化合物を基材として該基材中に耐食性導
   電材料を均一分散ないしは別層にて複合化して成る生体
   用の電極。