JPS62270134A - 生体用電極材 - Google Patents

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】 ３、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）、ＦＥＣ（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、恨、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光斑を
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、ＡｇＣ１−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線愚影
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Ｉ！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フ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
窓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、不快窓
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） 断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ブレポリマーとを反
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ブレポ
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
ブ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（■）、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
アネートブ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（１）〜（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ボ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（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）は親木性及びイオン導電性をもつ線状
又は一部分技をを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、＋Ｃ１（ｚ−０＋−、＋ＣＬ−Ｃ１ｌｚ−０＋、　
、（ＣＬ−ＣＩｌｚ−ＣＬ−Ｃ１＋□−０＋、　、咲Ｃ
１（２−ＣＨ−０＋い一４Ｃ１ｈ−Ｃ）１２−０＋１ｌ
−ＧｅＨ４−Ｃ１１ＣＨｆｆＣＨｓ −０＋、−子ＣＨｚ−Ｃｔｈ−０−ＣＩｌ□−Ｃト０ト
、等であり、いずＣＨ。

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（１） ％式％） 楚】ｆＬりり− ＣＨ，０→ＡＯ＋−１−１ 構造式（ＩＩＩ） Ｃ１ｈＯ−ＧＡＯ＋−Ｈ Ｃ１１３Ｃ１１，−Ｃ−ＣＩ−１２０−４ＡＯ＋−ＨＣ
Ｈｔ　Ｏ−＋Ａ　Ｏ）−Ｈ 構造式（ＴＶ） ■千ＡＯ＋−Ｈ （以下余白） 構１μ！し 〔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Ｉ！、ｍ、ｎは１以上の
整数である。〕 これらのプレポリマー（１）、（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（−ＯＨ基或いは−ＮＣＯ基）を存しており、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ギシ化合物などが必要に応して使用
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、チオンアン酸ナトリウム、
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♂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１１ｔ極材はアルキレンオキサイド鎮をセ
グメントにもつセグメント化ボリウレクン系のイオン導
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−
１線切斬新面図で、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。該重陽コネクタｌ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Ｎ３が貼着されている。

電極コネクタｌはカーボンを用いたものやＡｇ−ＡｇＣ
ｊ！系の高１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ｌ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
１．ｎ、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
上杭を計測した。

（以下余白） 但し、ＰＩ−Ｐ−０１１はポリウレタンポリオールプレ
ポリマー、Ｐ−ＯＨはポリオール、 Ｐ［Ｉ−Ｐ−ＮＧＯはポリウレタンポリイソシアネート
プレポリマーを示す。

表中■、■、■、■は前記構造式を指す。

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Ｔｈｌ、　　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６
１１　Ｌ２さているアルキレンオキサイドｔｉ’ｉ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存し、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、しかも透明で清潔怒があり、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、良好な感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１−１線切斬新面回、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。 ｌ・・・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 (1)

【特許請求の範囲】
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。