JPH0618558B2

JPH0618558B2 - 生体用電極材

Info

Publication number: JPH0618558B2
Application number: JP61115971A
Authority: JP
Inventors: 保夫敷波; 裕大村
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS62270134A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は生体用電極材に関し、殊に生体研究用或いは生
体治療用の高性能ＥＣＧ（心電図）、ＦＥＧ（脳波
図）、ＥＯＧ（眼電位図）及び低周波治療用等に好適に
使用される生体用電極材に関する。

（従来の技術及びその問題点）生体用電極については各種のものが知られている。当初
はリード線への接続に適合した金属電極板を備えたもの
であった。金属電極材としては、金、銀、白金、銅、ア
ルミニウム等の高導電性のものが使用されていたが、か
かる金属製の生体電極材は、皮膚との密着性が悪く、皮
膚からの電気的信号の検知が不充分であるため、皮膚に
導電製のゼリー、クリーム、ペースト等を塗布して、電
極材と皮膚との接触を良くし、更にサージカルテープ、
吸玉等で脱落しないように固定する必要があった。この
場合、ゼリー等を塗布すると、使用中に肌からの熱や発
汗によって性能が低下することがあり、また使用後にゼ
リー等を除去しようとしても充分除去しきれないで残
り、また吸玉等による場合は、皮膚内出血が起こり赤斑
を生ずる等の問題があった。

そこで、このような導電性のゼリー等を塗布する必要の
ない例えば第１図に示す如き乾式の生体電極材が開発さ
れた。即ち、この生体電極材は、ＡｇＣｌ−Ａｇ系の電
極コネクタ１を保持する保持体２の裏面に導電性粘着剤
３を設けたものである。この導電性粘着剤３としては例
えば適当な粘着剤に金属微粉末、炭素繊維、金属繊維、
炭素粉末、金属塩等を混入し、導電効果をもたしたも
の、或いは吸水性高分子例えばポリヒドロキシエチルメ
タアクリレート（ＨＥＭＡ）等を吸水させることにより
ヒドロゲルとなし導電性を付与したもの等がある。

また、この吸水性高分子を生体電極用に用いる場合、モ
ノマーから合成するので粘度も低く発泡体、布等の生地
を浸したり、未反応のモノマーが生体に悪影響を及ぼし
たりすると考えられる。その他に、導電性の液状化合物
をポリウレタン等の発泡体に含浸させ、皮膚からの電気
的信号の検出を可能にしたものがあるが、このものは導
電部位に相当する部分の皮膚に対する密着性、接着性が
悪いため、やはりサージカルテープ等で皮膚に固定する
必要がある。或いは、アルミニウム等の金属を積層した
保持体の表面に導電性粘着剤を設けたものも使用されて
いる。この種のものは保持体が金属であるのでＸ線撮影
の場合などは使用できない。

又、これらとは異なったもので、密着性、接着性を持た
せるため、カラヤゴムのような天然高分子の多糖類ガム
に、多価アルコール、塩類微粒子、金属微粒子などを混
在させたものも開発されているが、このものは天然高分
子多糖類を用いるため産地ロットによって品質が異なる
場合があり、また水分を媒体とするイオン伝導体である
ため水分の影響を受けて支障をきたすことがある。その
上、生体からの発汗を吸収しにくく且つpHの変化にも対
応出来ないため、長期使用の場合にはアレルギーや雑菌
が発生しやすく、機能面や衛生面からも問題がある。

また、混在する金属や塩類の微粒子は不連続な導電路を
形成するため、偶発的に不均一な電界を生じて雑音等の
原因となり、しかもこれらの混在物が長期保存中に変色
して褐色不透明になるため皮膚への接触という点で不快
感や嫌悪感を与えやすい等の問題がある。

（発明の目的）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、粘着層の粘着剤が良好な導電性を示し、
柔軟で且つ透明であり、皮膚との密着性に優れ、発汗に
よって悪影響を受けず、皮膚の動きに対し緩和性があ
り、また皮膚に当てた時の触感や馴染感が良好で、不快
感や嫌悪感なく長期間継続使用しても安定な電気的検出
を行うことができる生体用電極材を提供することにあ
る。

（目的を達成するための手段）斯る目的を達成するため、本発明の生体用電極材はアル
キレンオキサイド鎖をセグメントとするウレタンポリマ
ーにイオン化合物が含有されているイオン導電性粘着剤
を粘着層として用いる構成としたことを要旨とするもの
である。

本発明の生体用電極材の粘着剤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とを反
応させて成り、且つイオン化合物が含有されている構成
であるもの、或い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
リマーとを反応させて成り、且つイオン化合物が含有さ
れている構成であるものあるい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及びア
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
プレポリマーとを反応させて成り且つイオン化合物が含
有されている構成であるもの、さらに上記各々の構成に
適当な可塑剤が含有されたもの等が使用される。

本発明に用いるポリウレタンポリオールプレポリマーは
例えば、下記の構造式（Ｉ）、ポリオールは例えば下記
の構造式（II）〜（IV）、またポリウレタンポリイソシ
アネートプレポリマーは例えば下記の構造式（Ｖ）で示
される構造を備えた多官能の化合物で比較的低分子量領
域では常温で液体であり、いずれも主鎖中にアルキレン
オキサイド鎖〔構造式（Ｉ）〜（Ｖ）中（ＡＯ）で表さ
れている〕を有している。特に、ポリウレタンポリオー
ルプレポリマー及びポリオールは比較的高分子量領域で
は常温で粘稠な樹脂体ないし固体となり、これをポリウ
レタンポリイソシアネートプレポリマーと反応させた場
合、粘着性のない固体樹脂となり、本発明の目的を達成
するものではない。また、用いるポリオールは構造によ
り限定はされないが、低分子量領域では分子鎖が短く、
硬化し難く、高分子量領域ではポリウレタンポリオール
と同様の挙動を示すので、粘着性発現のためには実施例
に示す如く各アルキレンオキサイド鎖及び全分子量の大
きさが規制されなければならない。このアルキレンオキ
サイド鎖（ＡＯ）を親水性及びイオン導電性をもつ線状
又は一部分枝を有するアルキレンオキサイドのポリマー
又は異種のアルキレンオキサイドのコポリマーで、例え
ば、れのアルキレンオキサイド鎖も（ＡＯ）で示すことが可
能で、同じポリマー内においても１種類のアルキレンオ
キサイド鎖に限定されるものではない。

構造式（Ｉ）構造式（II）構造式（III）構造式（IV）構造式（Ｖ）〔但しＲはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物の
いずれかでも可能である。またｌ、ｍ、ｎは１以上の整
数である。〕これらのプレポリマー（Ｉ）、（Ｖ）又は／及びポリオ
ール（II）〜（IV）は末端または側鎖に反応性の官能基
（−ＯＨ基或いは−ＮＣＯ基）を有しており、この官能
基が反応してウレタン結合することにより、粘着性を有
する貫入型のポリウレタンが形成される。又、可塑剤と
してはポリエチレングリコールのジ、トリ、テトラ等の
低重合物のアルコキシ化合物などが必要に応じて使用さ
れる。

また、混合するイオン化合物としては、例えば水、塩化
ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、過塩素酸リ
チウム、塩化アンモニウム、塩素酸カリウム、塩化アル
ミニウム、塩化銅、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アン
モニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリ
ウム、ホウフッ化リチウム、チオシアン酸ナトリウム、
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の無機塩類、
酢酸ナトリウム、アルギン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソ
ーダ、リグニンスルホン酸ソーダ、トルエンスルホン酸
ソーダ等の有機塩類が使用される。これらは単独若しく
は混合して使用してもよい。但し、生体電極用粘着剤に
用いる場合は、人体に影響のないものが選ばれる必要が
あり、その意味から、特に塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、アルギン酸ソー
ダ、ポリアクリル酸ソーダ等が好適に使用される。

本発明の生体電極材はアルキレンオキサイド鎖をセグメ
ントにもつセグメント化ポリウレタン系のイオン導電性
粘着剤を用いており、その粘着剤は所謂無溶剤系のポリ
マーからの合成物であり、他のモノマーからの合成した
ものとは異なり、例えば未反応のモノマーや溶剤と言っ
たものが残存することがなくその点でも安全性に優れて
いる。

（実施例）本発明の生体用電極材の実施例としてその構造を図面に
沿って説明すると、第１図は本発明の一実施例であって
生体電極材を示す斜視図であり、第２図は第１図のＩ−
Ｉ線切断断面図で、１は電極コネクタであり、９はそれ
に接続されたリード線である。該電極コネクタ１は保持
体２によってしっかりと固定されており、該保持体２の
裏面にイオン導電性粘着剤層３が貼着されている。

電極コネクタ１はカーボンを用いたものやＡｇ−ＡｇＣ
ｌ系の高導電体が用いられ、保持体２は例えば加工紙、
高分子エラストマー高分子発泡体等が用いられる。

次に、第３図は本発明の他の実施例であって生体用電極
材を示す断面図であり、電極コネクタとしてフィルム４
が用いられており、このフィルムにリード線が接続され
た構造となっている。そしてフィルム４は金属蒸着フィ
ルムからなっており、この種の電極コネクタフィルムと
して他に金属積層加工紙、金属薄等の柔軟な高導電部を
持つフィルムが使用できる。

また、第３図に於いて３′はイオン導電性粘着剤層であ
る。次に第４図はイオン導電性粘着剤層３″に直接リー
ド線９を接続したものであり、このような構造のものも
場合によっては使用可能である。

ここでイオン導電性粘着剤３，３′，３″はアルキレン
オキサイド鎖をセグメントとするウレタンポリマーにイ
オン化合物を混合して得たものである。次に前記構造式
Ｉ，II，IV，Ｖであるポリマーとイオン化合物として過
塩素酸リチウムを下記の表に示す割合で混合し、常温で
反応して得られたイオン導電性粘着剤を第１図のように
電極コネクタの取り付けられた保持体に貼着して電気抵
抗を計測した。

可塑剤としては、ジメトキシポリエチレングリコールを
使用した。

上記表に於いて、資料No.１，２，３のそれぞれの混合
はすべて常温で行った。

又、上記の混合によるイオン導電性粘着剤を薄い層に形
成し、実用試験として従来の基材（カラヤガム系の粘着
材、吸玉等）と併用して心電図の測定をした。その結
果、電気的特性は従来品と同等以上の結果が得られた。
さらに粘着性、耐水性、耐溶剤性、膜の粘弾性等は従来
品より優れていた。また本発明に使用されている粘着材
は長期間に亘り割れ、透明性の消失、粘着力の低下、雑
菌の繁殖等は起こらないことも確認した。

（作用及び効果）本発明の生体用電極材はアルキレンオキサイド鎖をセグ
メントとするウレタンポリマーにイオン化合物が含有さ
れているイオン導電性粘着剤を粘着層として用いている
ので、実際に人体に粘着層が接した時に全く皮膚を刺激
しない優れたものである。これは上記粘着剤が無溶剤系
のプレポリマーから合成されるのでモノマーからの合成
物や溶剤に溶かしたポリマーのように、未反応のモノマ
ーや残留溶剤等を含まないからである。

また、該粘着層のポリマーは最近、生体への安全性が確
認さているアルキレンオキサイド鎖をセグメントに有し
ているために親水性であり、且つ皮膚への馴染やすさを
備えていてしかも無毒性であるという長所を有してい
る。

又、アルキレンオキサイド鎖のセグメントがウレタン結
合で結ばれているため優れた粘弾性を有し、且つ柔軟で
皮膚の動きに沿いやすく膚触りの良いゲル状物をなして
いるものである。従ってサージカルテープ等で固定しな
くともポリマー自身の優れた粘着性により皮膚に良く密
着し、しかも透明で清潔感があり、又長期保存中に変色
したり変質したりすることもなく、使用後も肌に残るこ
とない等の利点があるので、実際に使用する際に衛生的
で不快感や嫌悪感を与えないという利点がある。

さらに該粘着層のポリマーはアルキレンオキサイド鎖セ
グメント部位にイオン化合物が取り込まれることにより
錯体を形成し、これに電位を与えるとイオン伝導によっ
て電流が流れ、良好な導電性を発現するものであるか
ら、該粘着剤が優れた生体用電極材として用いられるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す生体用電極材の斜視
図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線切断断面図、第３図は他の
実施例を示す生体用電極材の断面図、第４図はさらに別
の実施例を示す生体用電極材の断面図である。１……電極コネクタ、２……保持体、３，３′，３″……イオン導電性粘着剤、９……リード線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルキレンオキサイド鎖をセグメントとす
るウレタンポリマーにイオン化合物が含有されているイ
オン導電性粘着剤を粘着層として用いることを特徴とす
る生体用電極材。