JPWO2003070100A1

JPWO2003070100A1 - 電極構造体

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Publication number: JPWO2003070100A1
Application number: JP2003569063A
Authority: JP
Inventors: 森　健二; 健二森; 前田　浩幸; 浩幸前田; 芳弘西; 哲也有本; 肥後　成人; 成人肥後; 佐藤　秀次; 秀次佐藤; 小川　達也; 達也小川; 高橋　抄織; 抄織高橋; 渕田　泰司; 泰司渕田
Original assignee: Hisamitsu Pharmaceutical Co Inc; Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Hisamitsu Pharmaceutical Co Inc; Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2005-06-09
Also published as: AU2003211523A1; US20050085887A1; EP1484012A4; EP1484012A1; WO2003070100A1

Abstract

屈曲加工部において電極層や絶縁層に割れの生じにくい電極構造体を提供する。電極構造体は、屈曲加工部（４）を有する支持体（３）と、支持体上で屈曲加工部（４）を通して形成された電極層（１）と、屈曲加工部（４）を通る電極層（１）上に形成された絶縁層（２）とを備える。絶縁層（２）を構成する誘電体のガラス転移温度は、２５℃以下とされる。電極層（１）は銀、塩化銀およびカーボンからなる群の少なくとも１つの材料を含むものであり、特に屈曲加工部（４）を通る電極層（１）の端子部（５）はカーボンを主成分とするペーストにより構成される。

Description

技術分野
本発明は、治療や診断の医療分野において用いられる生体適用電極として好適な電極構造体に関するものである。この種の電極構造体は、電気的エネルギーを利用して生体内へ生理活性物質を送達するための装置や、生体内から生体外へ診断物質を抽出するための装置に利用される。
背景技術
イオントフォレーシス（例えば、ＡｃｔａＤｅｒｍａｔｏｌｖｅｎｅｒｅｏｌ，６４巻，９３ページ，１９８４年）やエレクトロポレーション（例えば、特表平３−５０２４１６号公報、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，９０巻，１０５０４−１０５０８ページ，１９９３年）は、電気的なエネルギーを用いて皮膚や粘膜から薬物を送達する方法である。また、同じ原理を用いて、生体内から診断物質を取り出して病状を観察する方法がある（例えば、ＮａｔｕｒｅＭｅｄｉｃｉｎｅ，１巻，１１９８−１２０ページ，１９９５年）。これらの方法を実施するために、生理活性物質を送達するための装置、および生体内から診断物質を取り出すための装置は、いずれも電極を含む電極構造体が必要である。
通常、電極構造体には、電解質を含む高分子などのゲルを添加するための窪みが設けられる。電極構造体は例えば次のようにして作製される。まず、端子付き電極層を平坦なフィルム上に塗工し、さらに電極として機能する部位以外に電気的絶縁層を設け、この電極層および絶縁層を塗工した平坦なフィルムを成形することにより、窪みを有するカップ状の電極構造体を作製する。
しかしながら、従来においては、窪みを有するカップ状の電極構造体を作製する場合、成形時に屈曲加工部において電極層や絶縁層に割れが生ずるという問題があった。このような割れは、電極層の露出により漏電のおそれがあるので是非とも避けなければならない。
従って本発明の目的は、屈曲加工部において電極層や絶縁層に割れの生じにくい電極構造体を提供することにある。
発明の開示
上記目的は、屈曲加工部を有する支持体と、支持体上で屈曲加工部を通して形成された電極層と、屈曲加工部を通る電極層上に形成された絶縁層とを備え、絶縁層を構成する誘電体のうち少なくとも１つの誘電体のガラス転移温度が２５℃以下である電極構造体により、達成される。ここで、絶縁層の厚さは０．５μｍ〜１００μｍとすることができる。また、支持体はポリエチレンテレフタレートフィルムまたはアルミニウムに絶縁フィルムをコーティングまたはラミネートした絶縁基材から構成することができる。電極層は銀、塩化銀およびカーボンからなる群の少なくとも１つの材料を含むことができる。屈曲加工部を通る電極層の部分はカーボンを主成分とするペーストにより構成することができる。屈曲加工部の内角及びその共役角は９０度〜２７０度とすることができる。
また、本発明に係る電極構造体の製造方法は、支持体上に端子部を有する電極層を形成する工程と、電極層の端子部上にガラス転移温度が２５℃以下の誘電体を含む絶縁層を形成する工程と、絶縁層を含む支持体の特定部分を屈曲加工する工程とを含むものである。ここで、絶縁層はスクリーン印刷により形成されることが好ましい。
このように構成することによって、屈曲加工部において電極層や絶縁層に割れの生じにくい電極構造体を得ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、成形前の本発明に係る電極構造体の一構成例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。図示のように、支持体３の上に端子部５を有する電極層１が形成されており、さらに、電極層１の端子部５を含む支持体３の上に絶縁層２が形成されている。絶縁層２は、誘電体のペーストを例えばスクリーン印刷により塗工したものである。
図２は、成形後の本発明に係る電極構造体の一構成例を示す断面図である。図のように、支持体３は、絶縁層２を含む部分において屈曲加工されている。これにより支持体３に窪みが形成される。したがって支持体３は、成形時に形成された屈曲加工部４を有する。電極層１の端子部５は支持体３上で屈曲加工部４を通して外部に引き出されている。絶縁層２は、屈曲加工部４を通る電極層１の端子部５上に位置する。
成形時において電極層や絶縁層に割れを生じる原因は主に次の２つであることを本発明者は見出した。
（１）成形時に絶縁層が延びない。
（２）成形時に電極層がフィルムの延びに追従しない。
本発明はこれらの原因究明をもとになされたものである。
まず、絶縁層に用いられる誘電体を種々試した。その結果、誘電体のガラス転移温度が２５℃以下のものを用いると成形時に割れを生じず、さらにガラス転移温度が０℃以下のもの、特に−２０℃以下のものを使用することで屈曲加工部の角度が大きい（共役角が大きい）場合にも割れが生じないことを見出した。
誘電体の絶縁層の厚さは、０．５μｍ〜１００μｍ、好ましくは２μｍ〜５０μｍとされる。この厚さがあれば、絶縁層は、絶縁性を保持したまま柔軟に延びに対応できる。
誘電体の材料としては、例えば、ポリジエン、ポリアクリル、ポリメタクリル、アクリルアミド、ポリエチレン、ポリビニルエステル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリアミド（ナイロン）、ポリアセタール、ポリプロピレンが挙げられるが、これらに限定されない。
誘電体の塗工方法としてはスクリーン印刷が用いられる。この方法は、塗工厚をコントロールしやすく、また印刷部位を正確なパターンで描けるなどの点で優れている。
次に、電極層（電極および端子部）は、銀、塩化銀およびカーボンの少なくとも１つを主成分とするペーストを用いるとよい。特に、陽極側の電極材料には銀、陰極側の電極材料には銀を含む塩化銀（銀／塩化銀）を用いることが分極しないのでよい。また、窪み成形時に電極端子部のストレスがかかる部分、即ち折れ曲がる部分（屈曲加工部）に割れを生じやすい。特にこの部分には、カーボンを主成分とする導電性ペーストを用いるとよい。カーボンを主成分とする導電性ペーストを印刷することで、電極端子部が追従性に富むようになり、電極層の端子部（カーボン層）だけでなく、その上部に積層される絶縁層にまで割れを生じにくくすることを本発明者は見出したのである。このときカーボン層の塗工厚は、０．５μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜７５μｍ、さらに好ましくは２μｍ〜２５μｍとされる。この厚さにおいて電極層の端子部は導電性および追従性に優れている。
支持体は、絶縁基材からなり、その上に電極や電極端子が塗工され、さらに窪みを有するカップ状に成形され、その窪みに薬物や電解質ゲルが保持される。そのため、支持体は成形性に富み、また成形後は変形しにくい材料でなければならない。支持体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムがこの条件に当てはまり、しかもこのフィルムは絶縁体なので、支持体として好適に用いることができる。
また支持体として、成形性に優れているアルミニウム等の金属ベースのものを用いることができる。これは導電性であるので、そのまま用いることはできず、これら金属の表面に絶縁コートまたは、ラミネートを施す必要がある。絶縁コートの材料としては、例えば、ポリジエン、ポリアクリル、ポリメタクリル、アクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリビニルエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアクリロニトリルが挙げられるが、これらに限定されない。絶縁ラミネートの材料としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、セロファン、ポリアクリロニトリルが挙げられるが、これに限定されない。
金属ベースの支持体としてはアルミニウムが入手しやすく好ましい。図３は、本発明に用いられる支持体の一例を示す断面図である。本例の支持体は、図示のように、アルミニウム３１に絶縁フィルム３２をコートまたはラミネートして作製される。アルミニウム３１は、好ましくは厚さ６μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは、１２μｍ〜７５μｍとされる。このようにして作製したアルミ絶縁フィルムは成形性に優れており、絶縁基材として適している。誘電体は電極端子部のみならず、支持体にも直接塗工しなければ、漏電などの問題を生じる。そのため、ポリエチレンテレフタレートフィルムやアルミ絶縁フィルムは誘電体や電極ペーストを塗工しやすいので支持体（絶縁基材）として適している。
屈曲加工部は、平面に対して支持体を２０度以上折り曲げて形成される部分を指す。図２において、屈曲加工部４の各部の角度について、折り曲げられた角度を屈曲角ａ、それにより生ずる絶縁層２の側の角をそれぞれ内角ｂ、ｂ’、絶縁層２の側と反対側の角をそれぞれ共役角ｃ、ｃ’として示す。内角およびその共役角はともに９０度〜２７０度の範囲であれば絶縁層や電極層に割れは生じにくいが、この範囲より小さい場合や大きい場合には割れが生じやすくなる。
このように本発明は、優れた生体適用電極のための電極構造体を提供するために、絶縁層としての誘電体の選択、その塗工方法および塗工厚、および、電極層やその端子部の材料およびその塗工厚、および、支持体の材料およびその折れ曲げ角度などを規定するものである。
（実施例）
実験例１
ガラス転移温度が、８５，６７，４５，４０，３５，２５，５，１，−２０，−２９℃の誘電体を塗工した支持体（絶縁基材）を圧縮成形したときの屈曲加工部における割れの発生を評価した。
（実施例１）
図１に示すように、支持体３として厚さ５０μｍのアルミ板に厚さ３８μｍのポリエステルをラミネートしたアルミ絶縁フィルムに、端子部５として厚さ約２０μｍのカーボンペーストをスクリーン印刷により塗工した。また、電極層１として銀含量が９０％（ｗ／ｗ）の銀ペーストを厚さ４０μｍで端子部５と一部重なるように円型に塗工した。乾燥後、絶縁層としてガラス転移温度が２５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、東洋紡（株）製、商品名バイロンＧＫ１５０）を端子部５の一部を覆うようにスクリーン印刷により厚さ１５μｍで塗工した。これを圧縮成形により図２に示すような窪みを設けた。このときの屈曲加工部４における割れの発生を評価した。
（実施例２）
ガラス転移温度が５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３２２０）を実施例１と同様に評価した。
（実施例３）
ガラス転移温度が２℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３２２１）を実施例１と同様に評価した。
（実施例４）
ガラス転移温度が−２０℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３４００）を実施例１と同様に評価した。
（実施例５）
ガラス転移温度が−２９℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３４１０）を実施例１と同様に評価した。
（比較例１）
実施例１と同様にアルミ絶縁フィルム（アルミにＰＥＴをラミネートしたフィルム）に銀ペーストを印刷し、その後、ガラス転移温度が８５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３６９０）をスクリーン印刷により厚さ１５μｍで塗工した。これを実施例１と同様に圧縮成形し、割れの発生を評価した。
（比較例２）
ガラス転移温度が６７℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、東洋紡（株）製、商品名バイロンＧＫ２００）を実施例１と同様に評価した。
（比較例３）
ガラス転移温度が４５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３２１０）を実施例１と同様に評価した。
（比較例４）
ガラス転移温度が４０℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３２４０）を実施例１と同様に評価した。
（比較例５）
ガラス転移温度が３５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３５００）を実施例１と同様に評価した。
実験例１の結果は表１に示すとおりである。

表１に示すように、共役角２３０°で加工した場合、誘電体のガラス転移温度が５〜−２９℃のものは、電極構造体の総数１８個中、割れを生じたものは無かった。また、誘電体のガラス転移温度が２５℃のものでは割れを生じたものはあったが、わずかであった。また共役角２５０°で加工した場合、誘電体のガラス転移温度が−２０〜−２９℃のものについては割れを生じたものはなく、また２５℃でも割れが発生しないものが観察された。
実験例２
電極端子部にカーボンペーストを用いた場合（実施例１、２）と、銀ペーストを用いた場合（比較例６、７）で割れの発生を比較した。
（比較例６）
図１に示すように、支持体３として厚さ５０μｍのアルミ板に厚さ３８μｍのポリエステルをラミネートしたアルミ絶縁フィルムに、端子部５として銀含量が９０％（ｗ／ｗ）で厚さ約２０μｍの銀ペーストをスクリーン印刷により塗工した。また、電極層１としてこの銀ペーストを厚さ４０μｍで端子部５と一部重なるように円型に塗工した。乾燥後、絶縁層としてガラス転移温度が２５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、東洋紡（株）製、商品名バイロンＧＫ１５０）を端子部５の一部を覆うようにスクリーン印刷により厚さ１５μｍに塗工した。これを圧縮成形により図２に示すような窪みを設けた。このときの屈曲加工部４における割れの発生を評価した。
（比較例７）
ガラス転移温度が５℃の誘電体（ポリエステル系樹脂、ユニチカ（株）製、商品名エリーテルＵＥ３２２０）を用いて、比較例６と同様に評価した。
実験例２の結果は表２に示すとおりである。

表２に示すように、共役角２５０°で加工した場合、実施例１，２のように屈曲加工部にカーボンを用いたものは、ガラス転移温度が２５℃や５℃の誘電体の場合でも、割れの発生がないものが観察されたが、比較例６，７のようにカーボンを用いないものは、全ての例で割れが観察された。
産業上の利用可能性
本発明によれば、屈曲加工部において電極層や絶縁層に割れの生じにくい電極構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、成形前の本発明に係る電極構造体の一構成例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。
図２は、成形後の本発明に係る電極構造体の一構成例を示す断面図である。
図３は、本発明に用いられる支持体の一例を示す断面図である。

Claims

屈曲加工部を有する支持体と、支持体上で屈曲加工部を通して形成された電極層と、屈曲加工部を通る電極層上に形成された絶縁層とを備え、絶縁層を構成する誘電体のうち少なくとも１つの誘電体のガラス転移温度が２５℃以下であることを特徴とする電極構造体。
絶縁層の厚さが、０．５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の電極構造体。
支持体が、ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはアルミニウムに絶縁フィルムをコーティングまたはラミネートした絶縁基材から構成されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の電極構造体。
電極層が、銀、塩化銀およびカーボンからなる群の少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の電極構造体。
屈曲加工部を通る電極層の部分が、カーボンを主成分とするペーストにより構成されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の電極構造体。
屈曲加工部の内角及びその共役角が９０度〜２７０度であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の電極構造体。
支持体上に端子部を有する電極層を形成する工程と、電極層の端子部上にガラス転移温度が２５℃以下の誘電体を含む絶縁層を形成する工程と、絶縁層を含む支持体の特定部分を屈曲加工する工程とを含むことを特徴とする電極構造体の製造方法。
絶縁層がスクリーン印刷により形成されることを特徴とする請求の範囲第７項記載の電極構造体の製造方法。