JPS60153839A - Electrode for living body - Google Patents

Electrode for living body

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JPS60153839A
JPS60153839A JP59010350A JP1035084A JPS60153839A JP S60153839 A JPS60153839 A JP S60153839A JP 59010350 A JP59010350 A JP 59010350A JP 1035084 A JP1035084 A JP 1035084A JP S60153839 A JPS60153839 A JP S60153839A
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JP
Japan
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electrode
present
acid
glycol
base material
Prior art date
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高清水 和尚
淳史 鈴木
四郎 佐々木
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ADOBANSU EREKUTOROODO KK
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ADOBANSU EREKUTOROODO KK
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は皮膚に貼着使用される生体用電極に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a biomedical electrode that is attached to the skin.

従来、心電しや脳波測定簀の検知用途あるいは低周波治
療、イオントフオレーゼ(イオン浸透療法)等の刺激乃
至電流伝達用途、更には電気メス用対極板等の接地用途
等に於いて、機器と電気的に接続された導電素子と、生
体皮膚間との電気的接続をAIF、持すべく所謂電極ペ
ーストやクリームか導電素子乃至皮膚に塗布使用されて
来た。近時、これら電極ペーストやクリームに代わるも
のとして自己保形性、皮膚接着性並びに導電性を併せ有
する各種生体・ 用電極が提案されている。
Conventionally, devices have been used for detection purposes such as electrocardiograms and electroencephalogram measurement screens, stimulation or current transmission purposes such as low frequency therapy and iontophoresis (iontophoresis), and grounding purposes such as return electrodes for electric scalpels. In order to establish an electrical connection between a conductive element electrically connected to the AIF and the skin of a living body, so-called electrode paste or cream has been applied to the conductive element or the skin. Recently, as an alternative to these electrode pastes and creams, various types of electrodes for biological use that have self-shape retention, skin adhesion, and conductivity have been proposed.

例えば、特開昭52−95895号公報、同55.−8
1635号公報、同56−36939号公報、同58−
135506号公報等は、架橋乃至非架橋重合体等を晶
相とする各種皮膚貼着用電極を開示している。
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-95895, No. 55. -8
No. 1635, No. 56-36939, No. 58-
Publication No. 135506 and the like disclose various electrodes for application to the skin whose crystal phase is a crosslinked or non-crosslinked polymer.

しかし乍らこれら非架橋型重合体を基材とするものにあ
っては、近時特に重要度を増しているホルタ−心電計等
の長時間モニタ用途あるいは長時間イオントフオレーゼ
用途等に於いて発汗等に伴ない流動変形してしまい電気
的接続の安定的維持の達成が困難であり、池方、架橋重
合体を基材とするものにあってはその多くがモノマから
の直接的架橋重合物であるため残存モノマによる生体刺
激乃至為害性を回避し得ない等の困難が知見され得る。
However, products based on these non-crosslinked polymers are not suitable for long-term monitoring applications such as Holter electrocardiographs or long-term iontophoresis applications, which have recently become increasingly important. However, it is difficult to maintain stable electrical connection because of fluid deformation due to sweating, etc., and many of the materials based on crosslinked polymers are directly crosslinked from monomers. Since it is a polymer, it may be difficult to avoid biological stimulation or toxicity due to residual monomers.

上記に鑑み本発明の主たる目的は、長時間用途に於いて
も流動変形することなく良好な寸法安定性及び電気的接
続を維持し得且つ生体為害作用を有しない組成要素のみ
によって形成された基材よ!)成る新規生体用電極を提
供することにある。
In view of the above, the main object of the present invention is to provide a substrate that can maintain good dimensional stability and electrical connection without flow deformation even in long-term applications, and that is formed only from compositional elements that have no biologically harmful effects. Wood! ) The object of the present invention is to provide a novel biological electrode consisting of:

上記目的は、カルボキシル基含有親水性高分子とポリア
ミン及び/又はポリアンモニウム塩との部分的酸アミド
架橋反応物を基材主成分とする本発明電極により達成さ
れる。
The above object is achieved by the electrode of the present invention, the main component of which is a partially acid amide crosslinked reaction product of a carboxyl group-containing hydrophilic polymer and a polyamine and/or polyammonium salt.

以下、本発明電極の組成要素、配合及び反応条件、使用
態様及び特性等につきより詳細に分脱する。
Hereinafter, the compositional elements, formulation and reaction conditions, mode of use, characteristics, etc. of the electrode of the present invention will be explained in more detail.

カルボキシル基含有親水性高分子 アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イ
タフン酸、アコニット酸、シトラコン酸、ハイミック酸
等々のモノマのホモポリマ乃至コポリマ、又は、これら
のモノマとエチレン、プロピレン、ブタジェン、イソプ
レン、イソブチン、アルキルビニルエーテル(C,〜C
6)、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリルアミド、スチ
レン、ビニルアルコール等々のカルボキシル基を有しな
い各種モノマとのコポリマを好適なものとして例示し得
る。
Carboxyl group-containing hydrophilic polymers Homopolymers or copolymers of monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itafonic acid, aconitic acid, citraconic acid, himic acid, etc., or these monomers and ethylene, propylene, butadiene, Isoprene, isobutyne, alkyl vinyl ether (C, ~C
6) Suitable examples include copolymers with various monomers having no carboxyl group, such as vinyl acetate, vinyl chloride, acrylamide, styrene, and vinyl alcohol.

ここに於いて、ポリマの平均分子量は好ましくは1万以
上、より好ましくは10万以上であり、更にポリマ中の
カルボキシル基含有モノマの好ましい割合は5+no1
%以上である。
Here, the average molecular weight of the polymer is preferably 10,000 or more, more preferably 100,000 or more, and the preferred ratio of carboxyl group-containing monomers in the polymer is 5+no1.
% or more.

他方、ポリマ中カルボキシル基は、酸無水物、1価金属
塩、アミン塩、第4アンモニウム塩のいずれの状態でも
よいが、カルボキシル酸の場合はそのポリマ水溶液pH
は一般に好ましくは7以上に調製されて反応に供せられ
る。
On the other hand, the carboxyl group in the polymer may be in any state of acid anhydride, monovalent metal salt, amine salt, or quaternary ammonium salt, but in the case of carboxylic acid, the pH of the polymer aqueous solution
is generally preferably prepared to a number of 7 or more before being subjected to the reaction.

ポリアミン筆 エチレンジアミン、ヘキサミン、トリエチレンテトラミ
ン、1−(3−クロロアリル)−3,5+7−)リアサ
′−1−7ゾニアアダマンタンクロリド(CTAC)、
ポリエチレンイミン等々の分子中に複数個のアミ7基乃
至第4アンモニウム基を有する各種アミン又はその誘導
体が好適なものとして使用され得る。
Polyamine brush ethylenediamine, hexamine, triethylenetetramine, 1-(3-chloroallyl)-3,5+7-)riasa'-1-7zoniadamantane chloride (CTAC),
Various amines or derivatives thereof having a plurality of amide groups to quaternary ammonium groups in the molecule, such as polyethyleneimine, can be suitably used.

配登及1反廠永庄 本発明電極は基材全体に対してその基材主成分として5
〜70重量%、より好ましくは10〜50重量%の前出
ポリマと0.1〜95重量%、より好ましくは0.1〜
60重量%の前記ポリアミン等との部分的酸アミド架橋
反応物を含有するものであるが、導電性、粘着性等をよ
り向上すべくこれに下記イ1加的諸成分が更に添加され
得る。
The electrode of the present invention contains 5 as the main component of the base material for the entire base material.
-70% by weight, more preferably 10-50% by weight of the aforementioned polymer and 0.1-95% by weight, more preferably 0.1-50% by weight
Although it contains 60% by weight of a partial acid amide crosslinking reaction product with the above-mentioned polyamine, etc., the following additional components may be further added thereto in order to further improve conductivity, adhesiveness, etc.

1、電解質 NaC1,KCl、Na2C’O=、<えん酸カリウム
等々の各種電解質を導電性を増大すべく添加し得る。
1. Electrolytes Various electrolytes such as NaCl, KCl, Na2C'O=, potassium citrate, etc. can be added to increase conductivity.

ii、可塑剤 エチレングリコール、ジエチレングリフール、トリエチ
レングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレン
グリコール、トリプロピレングリコール、トリエチレン
グリフール、ブタンジオール、ペンタジオール、ヘキシ
レングリコール、オクチレングリコール等々の脂肪族グ
リコール類、グリセリン、トリノチロールプロパン、ヘ
キサントリオール、ポリプロピレングリコール、ポリグ
リセリン、ポリビニルアルコール乃至その誘導体等々の
ポリオール類及び単糖乃至三糖類又は多糖加水分解物を
も含有するオリゴ糖類を好適なものとして例示し得る。
ii, plasticizers ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, triethylene glycol, butanediol, pentadiol, hexylene glycol, octylene Aliphatic glycols such as glycol, polyols such as glycerin, trinotyrolpropane, hexanetriol, polypropylene glycol, polyglycerin, polyvinyl alcohol or its derivatives, and oligosaccharides containing monosaccharides, trisaccharides, or polysaccharide hydrolysates. This can be exemplified as a suitable example.

iii、水 基材の導電性、粘着性増加のために添加され得る。iii. water It can be added to increase the conductivity and adhesiveness of the base material.

Iv、粘着イーj与剤 に酢酸ビニル系、アクリル系、 ポリブテン等の粘着エ
マルジョンは基材との相溶性等の点で特に有用なものと
云い得る。
Adhesive emulsions containing vinyl acetate, acrylic, polybutene, etc. as agents for adhesion can be said to be particularly useful in terms of compatibility with the substrate.

■、親水性高分子 カラヤガム、グアーガム、キトサン、ゼラチン等の親水
性多糖類ガム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニ
ルアルフール、ポリンアルキルアミノアルキル(メタ)
アクリレート、ポリビニルピリン゛ニウムハロゲン塩、
ポリジアリルアンモニウムハロゲン塩、ポリアミノメチ
ルアクリルアミド、ポリビニルイミダシリン、アイオネ
ン系ポリマ、ポリビニルテトラアンモニウムハロゲン塩
などのカチオン系凝集剤等々の任意の親水乃至水溶性高
分子を暴利のレオロジー的性質の改良のために添加し得
る。すなわち、これらの水溶性高分子は酸アミドリンク
中に包括された形態で基材に有用な粘弾性的性質を与え
るものとなる。
■ Hydrophilic polymer karaya gum, guar gum, chitosan, hydrophilic polysaccharide gum such as gelatin, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alfur, polyalkylaminoalkyl (meth)
Acrylate, polyvinylpyrinium halide salt,
For improving the rheological properties of any hydrophilic or water-soluble polymers such as polydiallylammonium halide salts, polyaminomethylacrylamide, polyvinylimidacillin, ionene polymers, cationic flocculants such as polyvinyltetraammonium halide salts, etc. can be added to. That is, these water-soluble polymers, in the form of being entrapped in the acid amide link, impart useful viscoelastic properties to the base material.

vi、−価アミン 基材の親・疎水性バランスを調整すべくエタノールアミ
ン、メチルジェタノールアミン、ジェタノール7ミン、
トリエタノールアミン等又はこれらの四級アンモニウム
塩なとの一価アミンを添加し得る。
vi, ethanolamine, methyljetanolamine, jetanol 7mine,
Monovalent amines such as triethanolamine or their quaternary ammonium salts may be added.

他方、本発明電極基材は、適量の可塑剤と上記主成分要
素との混合物又はこれに上記各種添加材を混合した系を
、通常、アルカリ性条件下、50〜100℃、50〜1
時間酸アミド架橋反応に付することにより容易に調製さ
れる。
On the other hand, in the electrode base material of the present invention, a mixture of an appropriate amount of a plasticizer and the above-mentioned main components or a system in which the above-mentioned various additives are mixed is usually heated under alkaline conditions at 50-100°C and 50-1
It is easily prepared by subjecting it to a time acid amide crosslinking reaction.

特性及び使用態様 以上の様にして調製される本発明電極基材は、実質的に
水不溶性であるが適度な吸水膨潤性を有するものである
ため長時間の貼着使用に於いても良好な寸法安定性を示
し且つ導電素子と皮膚間を確実に電気的に連結し得、更
に極めて強力な皮膚接着性を粘着剤なしにも達成し得且
つエステル架橋網中に比較的多量の水分を全体の粘弾特
性を悪化させず包含し得るものであるため低インピーダ
ンス特性を有するものであること、あるいは特にイオン
トフオレーゼ用電極としては好ましくない不純物イオン
を含有することなくイオン性薬剤を所望の濃度で保有し
得るものであること等々の利点を有する。
Characteristics and usage mode The electrode base material of the present invention prepared in the manner described above is substantially water-insoluble but has appropriate water absorption and swelling properties, so it is suitable for long-term adhesive use. It exhibits dimensional stability and can provide reliable electrical connection between the conductive element and the skin, can also achieve extremely strong skin adhesion without an adhesive, and can trap a relatively large amount of moisture throughout the ester crosslinked network. It must have low impedance characteristics because it can contain the ionic agent without deteriorating its viscoelastic properties, or it must be able to contain the ionic drug at the desired concentration without containing impurity ions, which are particularly undesirable as electrodes for iontophoresis. It has advantages such as being able to be held in

尚、一般に皮膚刺激性を有する残存モノマが実質的に存
在しない本発明電極基材か良好な生体適合性を有し得る
ものであることはn11述の通りである。
In addition, as mentioned in item 11, the electrode base material of the present invention, which is substantially free of residual monomers that are generally irritating to the skin, can have good biocompatibility.

他方、本発明電極晶相は、検知用途に於いては例えば添
(=t#1図に例示する構造で使用され、他方、刺激又
は通電用途に於いては第2図に示す構造で使用され得る
。すなわち、各図に於いて、本発明電極晶相1は、その
上に配置されている金属等の導電素子2.4をリード線
に連結することにより、生体用電極として機器本体と電
気的に接続、使用される。
On the other hand, the electrode crystal phase of the present invention is used in the structure shown in Figure 1 for sensing applications, and on the other hand, it is used in the structure shown in Figure 2 for stimulation or energization applications. That is, in each figure, the electrode crystal phase 1 of the present invention can be electrically connected to the main body of the device as a biological electrode by connecting a conductive element 2.4 made of metal or the like placed thereon to a lead wire. connected and used.

尚、」二記は最も単純な形態を示すものであるが、本発
明はこれになんら限定されるものではなく、例えば添付
第3図に示す様な複合的構造体として使用してもよい。
Incidentally, although "2" shows the simplest form, the present invention is not limited to this in any way, and may be used as a composite structure as shown in the attached FIG. 3, for example.

すなわち、第3図に於いて、複合型電極は接続用端子5
、補強用絶縁テープ6、本発明晶相7、不織布又はスポ
ンジ8及び粘着テープ9より成る。
That is, in FIG. 3, the composite electrode is connected to the connection terminal 5.
, a reinforcing insulating tape 6, a crystalline phase 7 of the present invention, a nonwoven fabric or sponge 8, and an adhesive tape 9.

更に又、本発明基材は、不織布、スポンジ、紙料等の補
強材に一体的に含浸使用してもよい。
Furthermore, the base material of the present invention may be used by integrally impregnating reinforcing materials such as nonwoven fabrics, sponges, and paper stocks.

火」〔侃 下記配合例1〜6の混合物を60°C115時間部分エ
ステル架橋反応させて電極基材を調製した。得られた基
材は全て水不溶性且つ有限吸水膨潤性であり、更に好適
な皮膚接着性と低インピーダンス特性(比抵抗: 1〜
]OkΩ・cm)を併せ有するものであった。
[An electrode base material was prepared by subjecting the mixtures of Formulation Examples 1 to 6 below to a partial ester crosslinking reaction at 60° C. for 115 hours. All of the obtained base materials are water-insoluble and have finite water absorption and swelling properties, and also have suitable skin adhesion and low impedance properties (specific resistance: 1 to 1).
]OkΩ·cm).

配合例 *1)(へへ〇1/八八):ポリ(アクリルアミド/ア
クリル酸)** P(Ill/MAA):ポリ(イン7
チレン/無水マレイン酸)
Formulation example *1) (hehe〇1/88): Poly(acrylamide/acrylic acid)** P(Ill/MAA): Poly(in7)
tyrene/maleic anhydride)

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1乃至3図は本発明生体用電極の使用の態様を示した
断面図である。 1.7 ・・・・電極基材 2.4.5・・・導電素子 j)・・・・・・絶縁保護カバー 特胎出願人 アドバンスエレクトロード株式会社第1図
FIGS. 1 to 3 are cross-sectional views showing how the biological electrode of the present invention is used. 1.7 ... Electrode base material 2.4.5 ... Conductive element j) ... Insulation protection cover Special applicant: Advance Electrode Co., Ltd. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)暴利主成分がカルボキシル基含有親水性高分子と
ポリアミン及び/又はポリアンモニウム塩との部分的酸
アミド架橋反応物より成ることを特徴とする生体用電極
(1) A biological electrode characterized in that the main component is a partial acid amide crosslinking reaction product of a carboxyl group-containing hydrophilic polymer and a polyamine and/or polyammonium salt.
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Cited By (3)

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