JPS62139628A - イオン導電性高分子粘着剤 - Google Patents

イオン導電性高分子粘着剤

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JPS62139628A
JPS62139628A JP60281407A JP28140785A JPS62139628A JP S62139628 A JPS62139628 A JP S62139628A JP 60281407 A JP60281407 A JP 60281407A JP 28140785 A JP28140785 A JP 28140785A JP S62139628 A JPS62139628 A JP S62139628A
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polyol
polyurethane
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conductive polymer
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保夫 敷波
畑 邦広
裕 大村
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Takiron Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は生体電極用のイオン導電性粘着剤に係わり、殊
に生体研究用或いは生体治療用の高性能ECG (心電
図)、EEG(脳波図)、EOG(銀電位図)等をとる
場合の乾式の生体電極材に好適に使用されるイオン導電
性粘着剤に関する。
(従来の技術) 従来、イオン導電性粘着剤としては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(HEM
A)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モノ
マー等が発泡体、布等の生地を侵したり、未反応のモノ
マー等が生体に悪影響を及ぼしたりすると考えられる。
また生体電極材としては、アルミニウム、金、銀、白金
、銅等の高導電性金属の薄板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
電性のゼリー、クリーム、ペースト簿を塗布して電極材
と皮膚との接触を良<シ、更にサージカルテープ等で脱
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、AgCρ−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
設けたものもある。
これに対し、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、金属微粒子なと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導電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、
長期使用の場合や長期保存した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、柔軟で皮膚との密着性に優れ、それ自体
に優れた接着力があり、透明であり、良好な導電性、発
汗や皮膚の動きに対する緩和性を有し、触感や馴染感が
良く、不快感や嫌悪感なく長期間継続使用して安定な電
気的検出を行うことができるイオン導電性高分子粘着剤
を提供することにある。
(目的を達成するための手段) かかるl]的を達成するため、本発明のイオン導電性高
分子粘着剤は、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又は/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
ている構成としたこと、あるいは、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
仔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
構成としたことを要旨とするものである。
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(n)〜(■)、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低分子量領域では
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<、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)は親水性及びイオ
ン導電性をもつ線状又は一部分技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、→CH2−0+L、→C12−
CH2−升蝋、慢C112−CH2−C12−CH2C
■3 ずれのアルキレンオキサイド鎖も(AO)で示すことが
可能で、同し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n 構n CH20−+AO←H C)110−fAO+−H CH20−fAO+−■ 構造式(IV) HO→AO←H 構WΣL (但しRはアルキル基、脂環式化合物、万古族化合物の
いずれかでも可能である。またρ、mz 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(n)〜(rV)は、末端または側鎖に反応性の官
能基(−〇H基或いは−NCO基)を仔しており、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。
このポリウレタンのアルキレンオキサイド鎖(A  。
0)の部分は、イオン化合物が錯体を形成し易い状態と
なっている。従ってイオン化合物を混入すると、主とし
てこのアルキレンオキサイド鎖のところに複合体又は固
溶体が形成され、電位を与えるとイオン伝導となって電
流が流れ、良好な導電性(10J〜6Ω程度)を示すよ
うになる。
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、塩素唆カリウム、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、
作酸ナトリウム、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。
旦し、生体電極用粘着剤に用いる場合には、人体こ影響
のないものが選ばれる。
かかるイオン化合物は、ポリオールプレポリマー、ポリ
オール、ポリイソシアネートプレボリマ−の混合時に配
合してもよいし、反応後に水溶液または有機溶液として
含浸し、溶媒を乾燥除去してもよい。
前記ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーの配
合量は、ポリウレタンポリオールプレポリマー及びポリ
オールの分子量、配合け、及びセグメント構成に応じて
可変であり、ポリウレタンポリオールプレポリマー10
0部(重量部、以下同様)に対して10〜900部程度
で好ましくは20〜200部程度とされ、ポリオールと
ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーの2成分
の配合の場合、ポリオール100部に対してポリウレタ
ンポリイソシアネートプレポリマーは5〜、  150
0部程度で好ましくは7〜1000部とされるが、要求
される特性に応じて適宜増減することが可能であり上記
の範囲にはこだわらない。
また、3成分配合の場合、前記ポリオールの配合量及び
構造は、ポリウレタンポリオールプレポリマー、ポリウ
レタンポリイソシアネートの分子量、配合量、セグメン
ト構成に応じて可変であり、ポリウレタンポリオールプ
レポリマー100部に対して1〜400部程度、好まし
くは1〜100部程度であるが、要求される特性に応じ
て適宜増減することが可能で上記の範囲にはこだわらな
い。
前記イオン化合物は、ポリオール等に溶かして配合する
場合、ポリオール等100部に対して0.1〜100部
、好ましくは0.5〜30部である。0.1部未満では
充分なイオン伝導効果か得られず、100部を越えると
、溶解させにくく、またイオン化合物混合による著しい
効果が期待されない。
なお、ジブチル錫ジラウレート等の触媒が使用されるが
、この触媒の配合量はポリウレタンポリオールプレポリ
マー100部に対して0.1〜5部、好ましくは0.5
〜1.5部の範囲とされる上述のように、本発明のイオ
ン導電性高分子粘着剤は、ポリウレタンポリオールプレ
ポリマー、ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマ
ー、ポリオール及びイオン化合物を混合して反応させる
か、或いは前2〜3成分を混合、反応させたのちイオン
化合物等を溶液として含浸乾燥することによって得られ
るもので、その場合、必要に応じて上記混合物を布、上
、プラスチックシート、発泡体等の基材上に塗布して反
応させ、シート状、円板状、メツシュ状等の適宜形状に
成形する。この場合もちいるポリマーは七ツマ−と異な
り未反応物に七ツマ−が残ったりすることなく安全であ
り、適度の粘性を有するので反応中に発泡体、布等の気
泡あるいは縫目に侵入して基材を侵す等のトラブルを避
は得る。
(作用及び効果) このようなイオン導電性高分子粘着剤は、ポリウレタン
ポリオールプレポリマー及び/又はポリオールとポリウ
レタンポリイソシアネートプレポリマーの反応によって
形成された貫入型のポリウレタンの主としてアルキレン
オキサイド鎖の部分にイオン化合物が取り込まれ錯体を
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、後述の実施例の測定結果に示すように体積抵抗
率が103〜’Oc m程度の良好な導電性を示す。ま
た、用いたプレポリマーは、アルキレンオキサイド鎖と
ウレタン結合を仔しており、それ自身でも柔軟であるが
、アルキレンオキサイド鎖を有するポリオールを用いる
ことにより、貫入型ポリマー形成の際に、よりランダム
な網目構造をとらせ、可塑剤等を用いなくてもより柔軟
なイオン導電性高分子粘着剤が得られる。
しかも、この粘着剤は、無溶剤系のプレポリマー及びポ
リオールの化合物であるから、溶剤による皮膚への刺激
等の悪影響はな(、また、該プレポリマー及びポリオー
ルはアルキレンオキサイド鎖を主鎖とするものであるの
で、親水性であり、無毒性であり、ウレタン結合によっ
て優れた粘着性、柔軟性、皮膚との馴染感を打するゲル
状物となる。従って、サージカルテープ等で固定しなく
ても、優れた粘着性によって皮膚に密着し、脱落するこ
とはない。また、透明であるので、不快感や嫌悪感も生
じない。
(実 施 例) 次に実施例を挙げる。
〈実施例1〉 前記構造式(I)、(IV)におけるポリオールのセグ
メント(AO)が下記第1表に示す構成であるポリウレ
タンポリオールプレポリマー及びポリオールとポリウレ
タンポリイソシアネートプレポリマー(分子量:180
0、セグメント(AO) : P PG)とイオン化合
物(過塩素酸リチウム)と触媒(ジブチル錫ラウレート
)とを下記第1表に示す配合割合で混合し、常温で反応
させてイオン導電性高分子粘着剤の試験片(No、1〜
9)を得た。No、1〜3はポリウレタンポリオールプ
レポリマーによる違いが、No、4〜6はポリオールに
よる違いが、No−7〜9はイオン化合物による違いが
観察される。
その試験片をJISK−69115−13項に準する方
法で体積抵抗率を測定すると共に、粘着性を調べた。そ
の結果を下記第1表に示す。尚、本実施例に用いたポリ
ウレタンポリイソシアネートプレポリマーにおけるセグ
メント(AO)は分子fjt 1000を使用しており
、合成時の低分子間の多官能インシアネートが混在して
いる。
〈実施例2〉 前記構造式(I)、(IV)におけるセグメント(AO
)か下記第2表に示す構成であるポリウレタンポリオー
ルプレポリマー、ポリオールとポリウレタンポリイソ7
アネートプレポリマー(実施例1と同し)と触媒(実施
例1と同じ)とを、下記第2表に示す配合割合で混合し
、常温で反応硬化させ、4種の7一ト片(No、1〜8
)を得た。このシート片のうちNo、1〜4を溶液I 
(0,5mo 1/ρ過塩素酸リチウムの水溶液)にN
o。
5〜8を溶液U (0,5mo l/ρ過塩素酸リチウ
ムのエタノール溶液)に浸漬し、50°Cで数時間減圧
乾燥して試験片を調整した。そして、試験片の浸漬後と
調整後にJISK−89115−13項に準する方法で
試験片の体積抵抗率を測定した。その結果を第2表に示
す。
〈実施例3〉 前記構造式(I)、(IV)におけるセグメント(AO
)が下記第3表に示す構成であるポリウレタンポリオー
ルプレポリマー、ポリオールとポリウレタンポリイソシ
アネートプレポリマー(実施例1と同じ)、触媒(実施
例1と同じ)とイオン化合物(実施例1と同し)を下記
第3表に示す配合割合で混合し、常温で反応させ、粘着
性能試験片(NO01〜3)を得た。これをJISZO
237−198012項に準する方法で粘着性能を試験
した。結果を第3表に示す。
本実施例に用いたイオン導電性粘着剤は長期間にわたり
割れ、雑菌の繁殖、透明性の消失、粘着性の損失等が認
められなかった。柔軟性発現のために可塑剤等を用いる
ときは、皮膚刺激等の生体適合性等に十分留意する必要
があるが、本発明に用いられたポリオールはアルキレン
オキサイド鎖により構成されているため安全性も高く、
生体適合性にも優れている。従来の生体電極用イオン導
電性粘着剤の天然のポリサッカライド系(例えばカラヤ
ガム)は10〜107Ωcmの体積固有抵抗率を示して
おり、品質のバラツキ、水分の影響による性能の変化、
雑菌の発生しやすさ、変色等の欠点を仔している。以上
の結果より、本発明のイオン導電性高分子粘着剤は生体
電極用としても充分満足し得る導電性を示し、かつ良好
な粘着性有するものであり、また実際に心電図を測定し
たところ良好な結果が得られ、さらに経時変化のないも
のであり、従来の問題点を解決したものであることが判
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は乾式の生体電極材の説明図である。 1・・・電極コネクタ、2・・・保持体、3・・・導電
性粘着剤。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)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又は/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こ
    とを特徴とするイオン導電性高分子粘着剤。
  2. (2)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ことを特徴とするイオン導電
    性高分子粘着剤。
JP60281407A 1985-12-13 1985-12-13 イオン導電性高分子粘着剤 Granted JPS62139628A (ja)

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