JPH0232892B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の背景〕 医療用電極には従来から主として使用目的に応
じて多様な形状がある。たとえば心電図または脳
波図用のごとき検知用電極は通常小型の丸形接触
面を有するが、たとえばとう痛制御のごとき刺激
用電極の多くは大型の直方形、または治療に便利
な他の形状の接触面を有する。焼灼用接地電極は
多くは大型である。検知、刺激または接地のいず
れにせよ、これらの電極は、患者の皮ふ面と装置
に連結した電線との間で電気信号を良好に伝達す
ることを目標とすることは、従来から将来にかけ
て変らない。信号伝達が皮ふ−電極の界面を通し
て良好に行なわれるのみならず、この信号伝達が
実質的に電流集中点および気的「フイードバツ
ク」すなわちバツテリー効果を伴なわずに行なわ
れることが望ましい。 従来技術の電極は金属または他の導電性部材を
含む組合せ構造を有し、この部材に電線を連結し
て関連装置に接続する。電極によつては、電極ペ
ーストまたはゲルを直接導電性部材に塗布して、
皮ふ−電極の界面を通る導電性を高めるものもあ
る。 この他、導電性部材に、連続気孔を有する皮ふ
−界面パツドを付加的に一体化した電極もある。
このパツドは、米国特許3817252号に開示するご
とく、スポンジ材料から作つて電解質溶液を保持
させることが多い。この電解質溶液は皮ふ−パツ
ド界面を通る導電性を高める。かるいは、この界
面パツドに電極ペーストまたはゲルを飽和させ
て、電解質溶液の浸出または蒸発を遅らせること
ができる。 これらの従来技術の電極の構造は、いずれも電
極ペースト、ゲルまたは溶液を追加しなければ、
長期間にわたつて電気信号を絶えず、効率よくか
つ効果的に伝達することができない。また、これ
らの電極は、押付けると電解質膜が脱れたり、液
が流出して厚みが不均一になる傾向がある。これ
らの条件において、導電性部材の部分が露出して
皮ふに接触すると、局部的熱点を生じて患者に不
快感を与え、またはその皮ふに火傷をおこすこと
がある。 これらの従来技術の電極は、患者の皮ふに取付
けるのに医療用テープまたは他の取付け媒体を使
用する必要がある。こうして取付けた電極は皮ふ
から脱れて、信号伝達の一部または全部が中断さ
れることが極めて多く、またこの接着材は皮ふを
かぶれさせることもある。 さらに最近の改良された電極に、皮ふ−界面媒
体として電導性テープを使用する複合電極があ
る。このテープは接着膜によつて皮ふ面に付着す
る。これらの電極は、接着材を通して電流を流す
ために、米国特許第3911906号開示のごとく、カ
ーボン粉末のごとき導電性粒子を接着剤にドープ
する。あるいはカーボン粉末の代りに銀粉を使用
することができる。しかしこのドーピングは接着
材全体に均一な電気信号伝導性を与えることがで
きないばかりでなく、皮ふの湿分が大量に存在す
るときは、接着材は皮ふ面に付着することができ
なくて脱れてしまい、電極の電気的特性に決定的
な変化を与える。 〔発明の概要〕 本発明の提供する医療用電極は電流分配用の導
電性部材を有する。この導電性部材は金属または
他の導電性材料からなる柔軟性を有する平面状の
シートまたは層とし、かつ外部の電気装置に接続
する導線と前記導電性部材との間に正の電気的接
触を保つように、スナツプフアスナまたは他の適
当なものを前記導電性シートの上に取付けること
が好ましい。この導電性部材の一方の側にこれと
電気的に接触するように導電性の皮ふ−界面基材
を取付けることができる。この基材は主として合
成重合体の三次元高分子マトリツクスからなり、
このマトリツクスは三次元のメツシユ構造であつ
て、非揮発性の導電性液体を保持して、基材に粘
着性を与える。なお高分子量の多糖類、たんぱく
質、または他の有機物または無機物のような他の
物質を含んで導電性液体の非揮発性および基材の
粘着性を高めることもできる。またこれらの組成
物はナトリウムベース塩のごとき電解質、金属粉
末、またはカーボンの粉末もしくは繊維のような
導電性物質を分散させて基材を形成することもで
きる。 〔発明の詳細〕 医療用電極は、患者の皮ふと医療用電気装置と
を接続する効率よい効果的な信号伝達媒体として
使用する。電極の動作にとつてもつとも重要なこ
とは、電極自体および電極−皮ふの界面における
抵抗が低いことおよび導電性が均一なことであ
る。電極の導電性が不均一となる原因は、電極材
料の不均一によることが多いが、電極−皮ふの界
面を通る導電性は、患者の皮ふと接触する電極界
面材料の一部または全部が脱れることによつて、
不均一となることがもつとも多い。 この電極は、皮ふとの接触を保持する付着性
と、皮ふにつれて動くかなりの伸縮性とを有する
とともに、皮ふと接触する構造が均一であつて、
皮ふに流れる電流密度を均一にするように配慮
し、さらにこの電極は取扱いが簡単で、寿命が長
く、かつ患者に不快感を与えないように配慮する
必要がある。 本発明の複合体電極は合成重合体メツシユ体す
なわちマトリツクスからなり、このマトリツクス
が安定な導電性物質を含む。この電極の合成重合
体からなる三次元マトリツクスは非揮発性液体物
質を含み、この物質は誘電率が高いので、適当数
の無機または有機のイオン化可能な分子を含み、
低抵抗で電流を流すことができる。この分子マト
リツクスの形態は二種あつて、分子が機械的にか
らみ合つているか、または化学的に結合してい
る。化学的結合の例は次のごとくである。 １ H⁺→カルボキシル基 ２ Ca⁺⁺のごとき電解質のイオン結合 ３ エステル結合のごとき共有結合 本発明の提供する電極は、皮ふ−界面基材を有
し、この基材は粘着性を有するので、電極を皮ふ
に付着させるときに、テープまたは他の取付け手
段を使用しない。かつ皮ふの湿分が大量に存在す
るときに付着が緩まない利点を有する。本発明の
電極は付着性皮ふ−界面基材を有し、この基材の
導電性は基材のどの部分でも均一である。この電
極の皮ふ−界面基材は厚みを均一に保つので、基
材の一部分が破れて導電性部材を皮ふに露出する
ことがない。この皮ふ−界面基材は長期間使用し
ても一般に乾燥することがない。 第１ａ，１ｂ図は刺激用電極１１を示す。この
電極１１は電流分配用の導電性部材１３を有し、
この導電性部材１３は金属はく片から切断、打抜
きまたは他の方法によつて形成する。この導電性
部材１３の形状はこれを使用する特殊な用途によ
つて決める。導電性部材１３のもつとも通常の形
状は第１ａ，１ｂ図に示すごとく直方形である。 適当な導電性部材は厚み6milのアルミニウム
はくで作る。このはくは薄いので、導電性部材１
３が柔軟であつて、患者の皮ふ面に押付けるとよ
く一致して、しかも支持機能を行なうのに十分な
強固性を有する。またこの電流分配用の導電性部
材１３は金網、導電性布はくまたは導電性重合体
材料で作ることもできる。好ましい導電性部材と
しては、Technical Wire Products、lnc.、
129Dermody St.、Cranford、New Jersyから登
録商品名Confussとして市販される導電性布はく
で作ることができる。いずれにせよ、この部材１
３は柔軟であると同時に十分な強固性を有するよ
うに、材料の厚みおよび強さを選択する必要があ
る。 この導電性部材１３の外面に導電性のスナツプ
フアスナ１５をすえ込む。このフアスナ１５は電
気的接続子として使用し、これによつて導電性部
材１３に導線を付けることができる。フアスナ１
５はすえ込みでなければ鋲打ちによつて導電性部
材１３の外面から垂直に突出するように機械的か
つ電気的に連結する。 この導電性部材１３の内面に導電性の皮ふ−界
面基材１７を突合わせて取付ける。この基材１７
は下記のごとき材料からなる層である。 この基材は直方形シートであつて、1.6〜6.4mm
（1/16〜1/4inch）の均一な厚みを有し、切断して
形成する。またこの基材１７は、後述のごとく導
電性がありかつ付着性があるので、導電性部材１
３と接触させるときに、これと緊密に接触する。 使用するときは、基材１７を付した電極１１を
直接皮ふに接触させる。この基材１７は付着性が
あるので、テープなどの接着手段によつて電極１
１を皮ふに接触し続ける必要がない。上記のごと
くスナツプフアスナ１５が外部の装置から電気信
号を受取る。この信号は導電性部材１３に入り、
さらに直接均一な基材１７に入る。こうして電流
密度は導電性部材１３と接触する基材１７の全面
において均一に分配され、さらに基材１７と接触
する皮ふ面に均一に伝達される。この基材は良導
電体であり、交流10VP−Ｐで測定した抵抗を
10000Ω−ｍより少なくすることができる。この
基材の抵抗は1000Ω−ｍより少ないことが好まし
い。 第２ａ，２ｂ図は検知用電極１９の構造を示
す。この電極１９は導電性部材２１の中心にスナ
ツプフアスナ２３をすえ込む。フアスナ２３と反
対側の導電性部材２１に導電性基材２５の均一な
シートを突合せて付ける。この基材２５は厚みが
1.6〜6.4mm（1/16〜1/4inch）であり、導電性部材
２１と同心円上に配置し、刺激用電極１１で使用
した基材１７と同一な物理的、化学的かつ電気的
の性質のものでよい。 使用時において、患者の体内に存在する電気信
号は皮ふ−基材の界面を通して基材２５に伝達
し、ここでフアスナ２３およびこれに連結した導
線を通して検知装置に伝達する。 電気信号から雑音、すなわち信号波形の歪みを
防止するための必要な構造として、電極１１，１
９と皮ふとの間に相対的な運動があつても、基材
１７，２５が皮ふ面に密着していることが重要で
ある。電極が親水性を有しかつ付着性を有するの
で、電気信号は界面を容易に通過することができ
る。たとえ電極が動いても、従来のペーストまた
はゲルを使用する電極とは異なつて、雑音をフイ
ードバツクすることが少ない。この基材１７，２
５は組成物および構造の物理的、化学的および電
気的の性質によつて、電極が動いたときにフイー
ドバツクする雑音を減少させることができる。 基材１７，２５は合成重合体マトリツクスに前
記のような電解質または導電性物質を含む。導電
性物質は電解質の代わりに、１〜５％水準の銀ペ
ーストまたはアルミニウムペーストとすることが
できる。 基材１７，２５の主な実施態様として、酢酸ビ
ニル、ブチレン、アクリルアミドもしくはアクリ
ル酸またはこれらと共重合する単量体を重合させ
た合成重合体から作る。アクリルアミドまたはア
クリル酸のような単量体を重合させた適当な重合
体としては、ポリアクリル酸（分子量300000）、
ポリアクリルアミド−アクリル酸（分子量
200000）、ポリアクリル酸（分子量1000000）およ
びポリアクリル酸（分子量4000000）がある。ま
たこれらの合成重合体を種々組合せて基材を作る
ことができる。アクリル酸および／またはこれと
共重合する単量体を重合させるために遊離基を利
用して反応させる。過流酸アンモニウム、過硫酸
カリウムなどは加熱すると遊離基を生成する。ま
た加熱しないときも、硫酸第一鉄とピロ亜硫酸ナ
トリウムとを使用して遊離基を生成することがで
きる。アクリルアミドを使用するときは、代表的
な例として、少なくとも10〜30％のアクリルアミ
ドと70〜90％の導電性液体物質とを含む。共重合
体架橋剤を使用しようとするときは、約0.3〜５
のＮ，Ｎ−ジアリルタータルジアミドまたはＮ，
N′−メチレンビスアクリルアミドを使用できる。
導電性物質は電流を導いて抵抗を低下するために
適当な量の電解質を含むように誘電率が十分に高
い不揮発性液体であることができ、アルコール類
を使用することが好ましい。電解質含量は0.5〜
10％であることができる。本明細書で使用する
『部』、『％』などは特記しない限りは重量の意味
である。導電性物質は塩化ナトリウム、くえん酸
カリウムまたは他の適当な電解質をグリセン、プ
ロピレングリコール、水または他の適当な溶剤に
溶解したものである。これらは本発明者の（特間
昭55−52742号特願昭54−130094号）に記載して
あるが、これに限定するものではない。 次に満足な基材の例を示す。

【表】

【表】 他の実施態様において、電極を寸法安定性およ
び粘着性のある酢酸ビニル−エチレン共重合体か
ら作ることができる。酢酸ビニル−エチレン乳濁
液はAir Products and Chemicals、Inc.、
Wayne、Pennsylvaniaが商品名Airflexとして市
販しており、乳濁重合させて、表面活性剤または
他の添加剤で安定化してある。これについて、商
品名Airflexとして市販される酢酸ビニル−エチ
レン乳濁液：部分酢化ポリビニルアルコールで安
定化した酢酸ビニル−エチレン（Airflex 400）；
エチレンが20重量％を僅かに超える酢酸ビニル−
エチレン（Airflex 401）；表面活性剤で安定化し
た酢酸ビニル−エチレン（Airflex 405）；表面活
性剤およびヒドロキシエチルセルロースを添加し
た酢酸ビニル−エチレン（Airflex 416）：ならび
に表面活性剤および架橋剤を添加した酢酸ビニル
−エチレン（Airflex 420）を使用できる。 酢酸ビニル−マレイン酸ジオクチル共重合体を
酢酸ビニル−エチレン共重合体の代わりに使用で
きる。この点についてAir Products and
Chemicals、Inc.が商品名Flexbond 150として市
販する酢酸ビニル−マレイン酸ジオクチルを使用
できる。この安定化した酢酸ビニル乳濁液はマレ
イン酸ジオクチルを約20重量％含み、乳濁重合さ
せて通常表面活性剤で安定化してある。市販の酢
酸ビニル−マレイン酸ジオクチル共重合体はそれ
だけで基材を形成することもできるが、種種の形
で市販される酢酸ビニル−エチレン共重合体と組
合せることもできる。 酢酸ビニル−エチレン共重合体または酢酸ビニ
ル−マレイン酸ジオクチル共重合体を使用して電
極を製造するときに、これらの共重合体に塩化ナ
トリウムまたはこはく酸カリウムのような電解質
を含ませ、かつ導電性をもたせるために適当な量
の電解質を含むような誘電率が十分に高い不揮発
性液体を含ませる。不揮発性液体としてアルコー
ル類を使用することが望ましいが、前記本発明者
の特開昭55−52742号（特願昭54−130094号）に
記載したいずれかの溶剤を使用することもでき
る。すなわち導電性物質はグリセン、プロピレン
グリコール、塩化ナトリウム、くえん酸カリウム
および水を含むことができることを指摘してお
く。

【表】 製法：上記成分を混合する。
場合によつては、酢酸ビニル−エチレン共重合
体または酢酸ビニル−マレイン酸ジオクチル共重
合体、これらの二つ共重合体の組合せ、またはア
クリルアミドまたはこれと共重合するものの重合
体から基材を作るときにカラヤ粉末のような多糖
類を使用することも望ましい。これらは親水性を
有するので、湿潤時に基材が吸湿して粘着性を増
加する。エステル化セルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、グアルガムのような他の親水性多
糖類、および前記本発明者の特開昭55−52742号
（特願昭54−130094号）に記載する高分子量の多
糖類をカラヤの代わりに使用することができる。

【表】 合成重合体から製造した電極は、カラヤのよう
な天然のガムから製造した従来技術の電極よりも
いくつかの利点を有する。これについて本発明の
新規な合成重合体の電極は原料物質が合成単量体
であるので、仕上げ製品の品質が極めて安定であ
る。これに対して、天然に生長したガムは、生長
時の気候が季節的に変動するので、ガムの特性が
変化する。 製造工程は、カラヤのような天然のガムのよう
に原料物質が時によつて変化することがないの
で、管理が容易である。さらに合成重合体は細菌
またはかびが付着して汚染することがなく、また
ガンマ線を照射して減菌しても、強固性および粘
着性の物理的特性を変化させることがない。これ
に対してカラヤのような天然のガムは照射すれば
特性が変化するであろう。最後に製品の合成重合
体電極は強固性、粘着性および湿分に対する抵抗
性などの特性を所望のように調節できる柔軟性が
極めて大きい。すなわち、天然のガムは製造条件
が制限されるのに対して、合成重合体は、溶解
度、混合温度および他の合成物質との相補性の範
囲が他のガムよりも広い。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の刺激用電極の斜視図であ
り、第１ｂ図は第１ａ図の電極の平面図であり、
第２ａ図は本発明の検知用電極の斜視図であり、
第２ｂ図は第２ａ図の電極の平面図である。 １１……刺激用電極、１３，２１……導電性部
材、１５，２３……スナツプフアスナ、１７，２
５……皮ふ界面基材、１９……検知用電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 患者の皮ふと電気的に接続する医療用電極で
   あつて、 電流分配用の柔軟性を有する平面状の導電性支
   持部材と、 電極を導線に接続するために、前記支持部材に
   取りつけた電気的端子と、 患者の皮ふと接触して皮ふと電極との界面を形
   成するために、前記支持部材に取りつけた基材と
   を有し、 この基材は電極を皮ふに密着させるように、粘
   着性を有する均質な材料からなり、この基材は身
   体の凹凸形の皮ふに対して電極を密着させるよう
   に十分な柔軟性を有し、この基材は皮ふに対して
   均質な導電性表面を形成するように均一な導電性
   を有し、 この基材がポリアクリルアミド、ポリアクリル
   酸およびそれらの共重合体、酢酸ビニル−エチレ
   ン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸ジオクチル
   共重合体からなる群から選択した合成物質から形
   成された三次元高分子のマトリツクスを含み、 このマトリツクスが多価アルコールを主成分と
   する非揮発性の導電性液体を保持し、かつこの液
   体が連続相を形成する医療用電極。 ２ 前記合成物質がアクリルアミド−アクリル共
   重合体を含む、特許請求の範囲第１項記載の医療
   用電極。 ３ 前記合成物質がポリアクリル酸を含む、特許
   請求の範囲第１項記載の医療用電極。 ４ 前記合成物質がアクリルアミドを重合させて
   なる、特許請求の範囲第１項記載の医療用電極。 ５ 前記合成物質がアクリル酸を重合させてな
   る、特許請求の範囲第１項記載の医療用電極。 ６ 前記基材が前記合成物質の一つに約１〜50重
   量％のカラヤを組合わせて含む、特許請求の範囲
   第１項記載の医療用電極。 ７ 前記基材が酢酸ビニル−エチレン共重合体の
   安定化した乳濁体からなる、特許請求の範囲第１
   項記載の医療用電極。 ８ 前記基材が10〜40重量％のアクリルアミドを
   含む、特許請求の範囲第１項記載の医療用電極。 ９ 前記基材が酢酸ビニル−マレイン酸ジオクチ
   ル共重合体からなる、特許請求の範囲第１項記載
   の医療用電極。 １０ 前記基材が酢酸ビニル−マレイン酸ジオク
   チル共重合体および酢酸ビニル−エチレン共重合
   体からなり、この酢酸ビニル−マレイン酸ジオク
   チル共重合体が基材に粘着性を与え、かつ酢酸ビ
   ニル−エチレン共重合体が基材に強固性を与え
   る、特許請求の範囲第１項記載の医療用電極。