JPS6185925A

JPS6185925A - 生体用電極

Info

Publication number: JPS6185925A
Application number: JP59206719A
Authority: JP
Inventors: 和田　伸太郎; 尚則高橋; 野村　要一
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1986-05-01
Also published as: EP0177139B1; US4602640A; JPH0338845B2; EP0177139A2; EP0177139A3; DE3574195D1

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〉本発明は皮膚面に貼着することにより体内からの電気信
号を確実に取シ出すことが出来る生体用′ＶＬ甑に関す
るものである。

く従来の技術〉従来、生体用電極として種々のものが知られており，皮
膚面と該電極との密着性を向上させて電気抵抗を低減せ
しめるために，例えば導電性クリームやペースト、或い
はカラヤガムなどの天然高分子を使用したゲル状物など
の水を含有した導電材料が用いられている。これらの４
電材料は電極板との間に介在させ、皮膚面と高インピー
ダンス筋電計、心電計などの生体医学的診断装置との間
の電気的徽続を確実にするという目的で用いられている
が、導電性クリームやペーストの場合は塗布操作の煩雑
さや、皮膚表面が汚染されるなどの問題点がめった。ま
た天然高分子を使用する場合、導電性物質の主成分とし
て水を宮Ｍしてい／）ために、安定した電気的特注の維
持のたりｅ（に（ｉｆｆ　ｉ戊ｌどによる損失を防止す
る必要かりる。更に使用時においても含有する水分の揮
散によって天然高分子を基材成分とするゲル状物の柔軟
性が佃ｌゎ７Ｌ。

皮膚面とのＭＷ性不良に陥いる恐れがあった。一方、天
然高分子は自然界にあ・いて生成されたものであるため
に、内在する不純物の友が常に一定ではなく，物理的及
び化学的性質が不安定である。

また通常、水を含有するために倣生物の成長を助長し、
皮膚に対して抗原抗体反応などが生じゃ丁く，アレルキ
ー反応が生じｆすいという欠点もあった。

また、上述したような導電性クリームやペースト、天然
高分子を用いたデル状物は専°亀性物質として水を含有
するために入念な包装が必要゛Ｃめり。

−ｉた含有水分蓋の減少に伴なう電気特性の低下現象の
ために長期間の皮膚面貼付には乾燥状態となるのでこの
ような使用には不適当であるという欠点があった。

上記タイプの電極の欠点を解消すぺ〈導電性物質として
の水を金属粉末などの導電性粒子に置換して含有させた
接着剤を利用する電極が開発されている。このタイプの
電極は皮膚面への密着、固定や、水分含有によって生じ
る欠点は解消されるが、安定な電気信号を得ることが出
来ない。即ち。

このような導電性充填物を使用した場合、接着剤中に分
散した充填物が不連続性導電経路を形成するために該充
填物の粒子間に不均一な電場を生起させ、高いＳ／Ｎ比
（シグナル／ノイズ比）をもたらす原因となるので、生
体用電極としては好ましくない。

〈発明が解決しようとする問題点〉従って、本発明は従来の生体用電極が有する問題点を除
去して皮膚面を汚染することなく確実に密ンｊ　Ｌ　、
正確に安定な電気信号を収り出すことが出来て、取シ扱
いの簡便な生体用＊極を提供することを目的とする。

く問題点全解決するための手段〉本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、特定の官能基、即ちリン酸基又；」曲りン酸基を
有する不飽和４Ｌ童坏を重付して得られる材料が寺亀性
を有し、且つ生体間に適用した際低インピーダンスを示
すことケ見い出した。本発明は、か刀・るりン販基叉は
亜すシ厳基よＭ不溺和単重体を重合して得られる導電材
料と１−４α板とからな◇生体用電極を提供するもので
ある。

さらに本発明の生体用１４ｆ．憶の好盪しい実施，法様
は、３重置％以上のリン酸又は亜リン酸基含有不飽和単
量体と、９７重蛍％以上の（ツタ）アクリル酸アルキル
エステルとの共重合＠（阜独或いは該共重合物）と、ア
ルコール川及び／又は水との混合物からなる導電材料と
（ｉｌ−宮むことである。

本発明に↓・いて用いらｉＬるりン酸又は曲りシ薩基含
有不飽和率童体はイオシ解に性の４Ｌ亘体でろり、カル
ホキシル基含有不劃和４１友体と同様に、少量の水分に
よって水素イオンの４嘔を住じて７ニオン性となる。し
かし、本発）＃　＋’こＳ・いて用いる上記不飽和早計
体はＭ！離定叡が極めて太さいために倣量の水分が存在
するｌｃけで解ち１ｉを止し。ものでろる。このような
単量体としてはリノ酸又は亜リン酸基を含有するもので
あれば特に制限はないが、重合時における反応の制御性
やイオン解離性、４准材料として皮ｊホ面に接触させた
時の督着性の点から、一般式（但し、式中でｍ＋ｎ＝３、ｎ　ｌ”ｊ　ｌ又は２を示
しＲ１は水素原子又はメチル基、　Ｒ２は水素原子、低
級アルキル基又はハロｙン化低級アルキル基、Ｅは１〜
５０の！！数を示す）で示される（メタ）アクリル密合りン単量体が好ましい
。これらの単量体としては、例えば２−ヒドロキンエチ
ルアクリロイル本スフエート、２−ヒドロキシエチルメ
タクリロイルホスフェート、ビス−（２−ヒドロキシエ
チルアクリロイル）ホスフェート、ヒス−（２−ヒドロ
キシエチルメタクリロイル）ホスフェート、３−ヒドロ
キシプロピルアクリロイルホスフェート、３−ヒドロキ
シプロピルメタクリロイルホスフェート、ヒス−（３−
ヒドロキシプロピルアクリロイル）ボスフェート、ビス
−（３−ヒドロキシプロピルメタクリロイルホスフェー
ト、２−クロロ−３−ヒドロキシブロビルメタクリロ・
ｒルホスフエ−１・なトカ挙けらｎｌ　こ７ＬらＪ４Ｌ
鵞１＋は平独或いは二佃知以」−１を併用しＭ機試粟を
用いて車付し、寺嵐何相とすることが出来る。

本発明の生体用電極の皮）趨ぞ普性τよシ促進して安定
な電気信号を得るためになま、上ロピ不飽和単とによっ
て、該電極の導電材料に粘若性を付与して皮膚面に対す
る接着性、＠着性Ｊ６：ざらに向上させることが出来る
。こ７Ｌらの（メタ）アクリル酸アルキルエステルとし
てに、粘着性ｔ」与のために炭素数４〜１２のフルキル
基分有する早電坏がが萱シく、例えば（メタ）アクリル
酸アミルエステル、（メタ）アクリル酸アミルエステル
、（メタ）アクリル酸ヘキシルエステル、（メタ）アク
リル酸オクチルエステル、（メタ）アクリル酸ドデシル
エステルなどが挙げられるが、これらの単量体はフルキ
ル基がＭ鎖状又は分岐状のものを含み。

又二種類以上併用してもよい。

また上記（メタ）アクリル酸アルキルエステルと共重合
可能な改質用単量体を、該アルキルエステルの配合量と
一部筺き換え、共重せすることも出来る０これらの改質
用単量体としては、例えば（メタ）アクリル酸２−ヒド
ロキンエチルエステル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロ
キシプロピルエステルなどのヒドロキシル基含有単ｉ体
、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸ジメチ
Ｊレアミノエチルエステル、（メタ）アクリル酸ジエチ
ルアミノエチルエステルなどのアミド基又はアミノ基含
有単量体、（メタ）アクリロニトリルなどのニトリル基
含有率蓋体、少量のカルボキシル基含有、＄量体の如き
官能性単を体や、酢酸ビニル、プロピオン酸ヒニル、ヒ
ニルビロリド〉、ビニルピリジン、ヒニルイミダ′ゾー
ル、（メタ）アクリル酸メトキシエチルエステル、（メ
タ）アクリル酸エトキシエチルエステル、（メタ）アク
リル酸ブトキシエチルエステルなどが挙げられ、これら
の躍ましい使用量及び相知は目的に応じて任意に選ぶこ
とが出来、３０ｆ［Ｈｉｉ：％以下の使用が好ましいも
のである。

上記改質用単量体は生体用電極としての１ｕ気特性及び
親水性の向上の点からイオン性官能基を有する単量体、
若しくはエチレンオキ９１１１１位を有する単量体の使
用が好ましい。

前記単独重合物或いは共重合物は本発明において導電材
料となるが、生体用電極として重要な導電性を発現する
ためのイオン解離を促進するために、湿潤剤としてのア
ルコール類を添加して親水性を向上させてもよい。これ
らのアルコール類としてり、ｎ、ｔばメチルアルコール
、エチルアルコール、プロピルアルコール、７ミルアル
コールのｍｅ！１砺アルコアルコールリセリン、エチル
＞　クリコール、プロピレングリコール、ジエチレング
リコール、ソルビトールの如き多価アルコール類などが
挙けられ、好ましくは非揮発性で親水性の高いグリセリ
ン、プロピレングリコール、又ハコれらの混合物の添加
がよい。また、これらのアルコール類の揮散の抑制や、
僅かな水分を付与して湿潤性全高めるために水分を添加
することも出来るＯ即ち、本発明の生体用電極は、リン酸基又は亜リン！′
ｉ９基含有不飽和単：ｉｋ体を使用することによって６
寛材料自体が高い親水性を有して分り、１極阪Ｉ：にソ
ート状に形成させて該電極を皮膚面に適用した時に空気
中の水分及び皮膚面の水分を吸収含Ｍして導電材料が導
電性を発現することが出来るという特徴を有して分り、
特に水分を積極的に付与する必要ｒｉなく、製造工程に
て混入する水分（例えば原材料中に存在する水分、大気
中の湿気など）の存在のみでも充分な導電性を発揮する
ものである。

本発明の生体用電極の導電材料は以上に述べた成分によ
って形成されているが、＃導電材料は皮膚面と直接的に
接触するために、長時間の貼付便用条注下では皮膚刺激
性の点で極力穏やかな接触状態を保つ必要がある。一方
、尋−材料が水分全吸収した時にＪ＊やかＶＣＩＪリン
酸基は曲りシＱ基が解離状態となり、イオシ専祇性を発
現することが望ましく、こ・υような観点から該専′−
材料中・υリン酸基又は山！リン酵基金カチオン性化む
べ勿？Ｃよって少なくとも２０％以上、好−＝　Ｌ　＜
　Ｖｉ、ｓ　ｖ　Ｏ１０以」二。

あらかじめ中和処理して寂〈ことが奸廿しい。Ｉｌｌち
、リン酸又ｒｔ亜リン酸基含有不飽和早ヵ、体を５１合
する前にカチオン性化合物ｅこよって予め中和処理した
もの全重合して害体となす方法によるが。

又は重合体としたのちにカチオン性化合物をホ訓して中
和処理する方法が採用される。このような中和処理され
た導１に材料は水分吸収後に速ｆかｔζＦｉｌ　Ｘｉ　
状ｍとなる。中和処理に１史用さするカチオン性化合物
としては好ましくは、アルカリ金ｅＡ　Ｗ　ｔアルカリ
土類金属塩、アミン塩、第四ア〉モニウム塩がよい。ア
ミン塩はとγＬらのカナ４シ扛化合物のうち、最も導電
材料中に水分全長く保持する能力を有す心ものであり、
例えばエタノールアミン、メチルジェタノールアミンミン、トリエタノール７ミシの如きアルカノールアミン
が好ましく、特にトリエタノールアミンがよい。

上記導電材料と接触し，皮膚面から取り出した電気信号
を外部診断装置へ導びくための電極板としては，例えば
銅、スズ、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属から
なるシート状物，圧縮炭素又は黒鉛からなるシート状物
、或いは金属薄膜層を設けたプラスチックフィルム、紙
，　縁？Ｆｉ、不ｎ布などの導電性を肩するシート状物
が挙げられ、好筐しくけ柔軟性を付与して皮膚面の動き
に追従できるものがよく、薄葉状にしたもの？ｉ−使用
することが望ましい。

〈発明の効果〉以上のように、本発明の生体用″ＴＭ．＝はリン酸基又
は亜リン酸基含有不飽和単廿体を重合して得られる尋′
に材料を使用しているので解離度が悶く、比較的少賃の
水分を吸収することによって、非常に優れた低インピー
ダンスの導電性を示す。従って皮膚面からの゛電気信号
をノイズを生じることなく確実ｒｔｃ伝導するものであ
る。また、本発明に使用するリン酸基又は亜リン酸基含
有不飽和単量体から得られる導電材料は，金属面との密
着性に優れるので、電極板に金Ｊ７！Ｊ４箔を開用した
場合に顕著な効果を発揮し％優れた電気特性を有する生
体用電極となる。

〈実施例〉以下に本発明の実施例を示し、さらに具体的に説明する
が、本発明は何等これらに限定されるもので鉱ない０尚
，部とあるのｆ′ｉ瓜゛址部を示す。

実施例１３−ヒドロキシプロピルメタクリロイルホスフェート１
００部、イソブロビルフルコー）Ｉ／９　０　０部から
なる混合物をフラスコ円にて充分に混合、均一化し，７
０℃にて約１時間撹拌しなから窒ズ４置換を行なったの
ち、重合開始剤として過酸化ベシゾイ／Ｌ’０．１部を
添加しで重合を行なった。約５時１尚８２．５℃の温度
で速流しながら重合反応を行なったのち、トリエタノー
ル７ミシ；３０部を？ＪＳ加して充分に１５を拌を行な
い１　リン酸基の中和を行なつだ。次にグリセリン４０
部を加えて、均一な溶液になる舊で撹拌したのち、この
溶液を２０μｍ厚のニッケル箔に乾燥後の導電材料厚が
２０μｍとなるように塗布し、９０℃で２０分間乾燥を
行ない、接着力５０ｐ以上（２０部幅、ＪＩＳＣ−２１
０７による）、インピーダンス値ＩＫΩ以下（３０＋ｍ
角、５Ｖ。

１０Ｈ２ＡＣ，）の濠れた特性を有する本発明の生体用
′成極を得た。

実施例２２−ヒドロキシエチルメタクリロイルホスフェート６部
、　　アクリル酸ｎ−ブチルエステル１００部、蒸留水
１５０部、ラウリル硫酸ナトリウム５部からなる混合物
をフラスコ内にて充分に混合し、６５゛Ｃにて約１時間
撹拌しながら窒素置換を行なったのち、重合開始剤とし
て過硫酸アンモニウム００１部を添加し、乳化重合を行
なった。約３時ｔａ＋重合反応を続けて反応熱がｔなぼ
無くなったのち、ｂらＶて８０°Ｃに昇温しで約２時間
熟成を行なった。

得られた重合物溶液にトリエタノールアミンを１５部添
加して充分に撹拌をし、リン酸基の中和を行なったのち
、グリセ９２１０部を加え、均一な溶液とした。この浴
進全４０μ＋Ａ厚のスズ消シＣ乾燥後の導電材料厚が４
０μｍと／Ｉ：０工″）　’ｔ’Ｃ鼠ｆｌｉ　Ｉ、、１
００℃で５分間乾燥を行ない１装着力２００ｙ以上（２
０＋ｇ！＋ハＪＩＳＣ−２１０７による）、インピーダ
ンス値１．５にΩ（３０朋角、５Ｖ、１０ＨｚＡＣ，）
の優れた特性を有する本発明の生体用″磁極を得た０実
施例３２−ヒドロキシエチルメタクリロイルホスフェート１０
”ｌ、　アクリル酸２−エチルヘキノルエステル１００
　ｆＪ　、アクリル酸２部、蒸留水１００部、ラウリル
硫酸ナトリウム５都からなる混合物をフラスコ内にて充
分に混合し、７０℃にて約１時１副撹拌しながら窒素置
換を行なったのち、重合開始剤として過硫酸カリウム０
．０２部２　ｉｔｓ加し、乳化重合を行なった０約４時
間重合反応を続けて反応熱による発熱がほぼ無くなった
のｒ：）、さらに８０℃に昇温しで約２時間熟成を行な
った。

得られた重合物溶液に水酸化カリウム１０部を添加して
充分に撹拌：し、’Ｊリン酸基中和反応を行すい、次Ｖ
Ｃプロビレジグリコール５部を加えて均一な浴液とした
。この溶液を３０μｍ厚のニア’ｌｒル涌上７ｃ乾燥浚
の導′４材料厚が１３５μｍとなるように：、４市し、
９０℃にて１０分間乾燥を行ない、（凄青力２００９以
上（２０＋ＩＩ１幅、ＪＩＳＣ２１０７）、イノビータ
ノス値０．９にΩ（３０緒角、５Ｖ１１０）肚ＡＣ，）
の陵几た特性を有する本発明の生体用電極を得た。

特奸出−人Ｈ束′４′Ａ工業株式会社代表者上刃三部（自発）手続釘社正書昭和６０年１０月１５日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）リン酸基又は亜リン酸基含有不飽和単量体を重合
して得られる導電材料と、電極板とからなる生体用電極
。
（２）導電材料が３重量％以上のリン酸基又は亜リン酸
基含有不飽和単量体と９７重量％以下の（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステルとの共重合物である特許請求の範
囲第１項記載の生体用電極。
（３）（メタ）アクリル酸アルキルエステルが炭素数４
〜１２のアルキル基を有するものである特許請求の範囲
第２項記載の生体用電極。
（４）導電材料が３重量％以上のリン酸基又は亜リン酸
基含有不飽和単量体と９７重量％以下の（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステルとの共重合物と、アルコール類及
び／又は水との混合物である特許請求の範囲第１項記載
の生体用４極。
（５）リン酸基又は亜リン酸基含有不飽和単量体がカチ
オン性化合物によって中和されているものである特許請
求の範囲第１項、第２項又は第４項のいずれかに記載の
生体用電極。
（６）カチオン性化合物がアルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩、アミン塩、第４アンモニウム塩からなる群か
ら選ばれる一種である特許請求の範囲第５項記載の生体
用電極。
（７）アミン塩がアルカノールアミンである特許請求の
範囲第６項記載の生体用電極。
（８）アルカノールアミンがトリエタノールアミンであ
る特許請求の範囲第７項記載の生体用電極。
（９）共重合物がカチオン性化合物によって中和されて
いるものである特許請求の範囲第２項又は第４項のいず
れかに記載の生体用電極。
（１０）カチオン性化合物がアルカリ金属塩、アルカリ
土類金属塩、アミン塩、第４アンモニウム塩からなる群
から選ばれる一種である特許請求の範囲第９項記載の生
体用電極。
（１１）アミン塩がアルカノールアミンである特許請求
の範囲第１０項記載の生体用電極。
（１２）アルカノールアミンがトリエタノールアミンで
ある特許請求の範囲第１１項記載の生体用電極。