KR20080040689A - 전도성 접착제 및 그를 포함하는 생물 의학 용품 - Google Patents

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Abstract

전도성 접착 조성물과, 이 접착 조성물을 그의 구성요소로서 포함하는 용품이 제공된다. 전도성 접착 조성물은 (a) 감압 접착제; (b) 수용성 또는 수분산성 유기 클로라이드를 포함하는 전해질; 및 (c) 습윤제를 함유한다. 몇몇 실시 형태에서, 전도성 접착 조성물은 수성 상과 오일 상을 포함하는 이중 연속 조성물이며, 이중 연속 조성물은 중합성 마이크로에멀젼 조성물로부터 유도될 수도 있고, 마이크로에멀젼 조성물은 물 중 하나 이상의 친수성 단량체 또는 올리고머 및/또는 하나 이상의 친양쪽성 단량체 또는 올리고머, 수용성 또는 수분산성 유기 염화물, 계면활성제 및 습윤제를 포함하는 수성 상과, 하나 이상의 소수성 단량체 또는 올리고머를 포함하는 오일 상을 포함한다. 생물 의학적 전극과 같은 생물 의학 용품은 전술한 접착제를 구성요소로서 포함할 수도 있다.
생물 의학, 전극, 감압 접착제, 유기 클로라이드, 습윤제

Description

전도성 접착제 및 그를 포함하는 생물 의학 용품{CONDUCTIVE ADHESIVES AND BIOMEDICAL ARTICLES INCLUDING SAME}
본 발명은 전도성 접착 조성물과, 전도성 접착 조성물을 구성요소로 포함하는 생물 의학 용품에 관한 것이다.
의학적인 치료 및 진단 절차에서는 환자의 신체로부터 수신되거나 환자의 신체에 전달되는 전기 신호 또는 전류를 처리할 수 있는 장비가 이용된다. 이들 절차에서, 환자의 피부와 응용가능한 장비 사이의 인터페이스는 전형적으로 의학 장비에 전기적으로 연결되는 도체를 포함하도록 구성된 생물 의학적 전극과, (예를 들어, 접착제를 이용하여) 환자의 피부와 접촉하도록 된 전도성 매체를 포함한다.
예로서, 생물 의학적 전극은 치료 절차 및 장비, 예를 들어 통증 관리에 사용되는 경피 전기 신경 자극(transcutaneous electronic nerve stimulation, TENS) 장치; 척추 측만증과 같은 특정 질병의 치료를 위한 신경근 자극(neuromuscular stimulation, NMS) 기술; 환자의 흉강에 전기 에너지를 분배하여 심장을 제세동하기 위한 제세동 전극; 및 전기수술 동안 만들어지는 절개 자국에 인가된 전기 에너지를 수신하는 비활성 전극(dispersive electrode)에서 이용된다. 또한, 생물 의학적 전극은 심장 박동 모니터링 및 심장 이상 진단을 위한 심전도를 포함하는 진 단 절차 및 장비에서 이용된다.
비분극 전극(non-polarizable electrode), 특히 은 및/또는 염화은으로 만들어진 전극은 매우 안정하며 진단 응용에서 널리 사용되어 왔다. 저비용 버전에서, 이들 전극은 흔히 절연 배킹(backing) 상에 전도성 잉크의 얇은 섹션으로 코팅된다. 이들 응용을 위하여 제조된 전도성 잉크는 전형적으로 은/염화은 입자 및 중합체 결합제를 포함한다. 전도성 접착제(예를 들어, 하이드로젤 또는 하이드로콜로이드)는 은 코팅된 배킹에 라미네이션되며, 이 조립체는 필요한 전극 형태로 다이 절단된다. 전도성 접착제는 전극의 피부에의 점착을 제공하는 것과, 전기적 심장 박동의 전기적 전달을 가능케 하는 것의 이중 목적으로서의 역할을 한다. 전극의 접착제층은 전극의 피부에의 적용 이전에 이형 라이너(release liner)로 보호된다.
전형적인 비분극 전극의 모놀리식(monolithic) 접착제 구성은 이 전극의 주변을 따른 노출된 접착제 에지 때문에 문제시되었다. 접착제의 이온 전도성 상은 물에 용해된 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염화물(전형적으로, 염화칼륨 또는 염화나트륨)로 이루어지며, 선택적 습윤제가 증발에 의한 손실을 늦추기 위하여 첨가된다. 그러나, 낮은 습도 조건 하에서(병원에서, 이는 20％만큼 낮은 R.H일 수 있음), 물의 급속한 증발에 의한 손실은 전극의 전기적 특성의 수반되는 열화와 함께 일어난다. 전기적 특성은 접착제의 물/습윤제 혼합물에 용해된 염의 전도도와 관련된다. 물이 증발할 때, 습윤제의 농도는 증가한다. 알칼리 및 알칼리 토류 할로겐화물은 일반적으로 사용되는 습윤제에 거의 용해될 수 없기 때문에, 접착제 의 이온 농도는 위태롭게 되며, 전기적 특성은 열화된다.
개선된 전도성 접착제와, 예를 들어 생물 의학적 전극과 같은 생물 의학 용품을 포함한, 그러한 접착제를 포함하는 용품이 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 전도성 접착제 및 그러한 접착제를 포함하는 용품을 제공한다. 일 태양에서, 본 발명은
(a) 감압 접착제;
(b) 수용성 또는 수분산성 유기 염화물을 포함하는 전해질; 및
(c) 습윤제를 함유하는 전도성 접착 조성물을 제공한다.
다른 태양에서, 본 발명은
전도체 부재; 및
전도체 부재와 연관된 전도성 접착 조성물을 포함하는 생물 의학적 전극을 제공하며, 여기서, 전도성 접착 조성물은
(a) 감압 접착제;
(b) 수용성 또는 수분산성 유기 염화물을 포함하는 전해질; 및
(c) 습윤제를 함유한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "오늄" 양이온은 중성 단위를 생성하기 위하여 필요한 것보다 많은 양성자를 단원자 음이온에 첨가함으로써 형성되는 다원자 양이온을 말한다. 그러한 양이온은 -오늄으로 끝나도록 지칭된다. 치환 유도체는 염기성 양이온, 예를 들어 하이드록실암모늄, 테트라메틸스티보늄, 다이메틸 옥소 늄(CH3)2OH+으로부터 형성될 수도 있다. 무기 오늄 양이온은 "암모늄", "포스포늄", "옥소늄", "설포늄", "클로로늄", "브로모늄" 및 "요오도늄"을 포함한다.
"유기 상", "오일 상", "친유성", "소수성" 및 "친지성 상"이라는 용어는 본 명세서에서 서로 바꾸어서 사용될 수 있다.
당업자라면, 첨부된 청구의 범위뿐만 아니라 다양한 도면과 함께 발명의 상세한 설명을 비롯한 본 명세서의 나머지 개시 내용을 고려시 본 발명의 특징부를 추가로 이해할 것이다.
개시된 실시 형태의 태양을 설명함에 있어서, 구조적 특징부들이 도면 부호로 식별되고 동일한 부호가 동일한 특징부를 나타내는 도면을 참조하기로 한다.
도 1은 포유류 환자에서 심장병의 진단 또는 모니터링에 유용하며 본 발명에 따른 전도성 접착제를 포함하는 생물 의학적 전극의 실시 형태의 평면도.
도 2는 도 1의 생물 의학적 전극의 단면도.
도 3은 심장병의 장기간의 진단 또는 모니터링에 유용하며 본 발명에 따른 전도성 접착제를 포함하는 모니터링용 생물 의학적 전극의 실시 형태의 평면도.
도 4는 도 3의 모니터링용 생물 의학적 전극의 단면도.
본 발명은, 예를 들어, 생물 의학적 전극을 포함하는 생물 의학 용품과 같은 용품에서 전기 전도성 구성요소로서 사용될 수 있는 전도성 접착제를 제공한다. 본 발명의 전도성 접착제는 접착제로부터의 수분(예를 들어, 물)의 손실 이후의 전기적 특성의 손실에 대하여 저항성을 갖는다. 본 발명의 실시 형태에서, 전도성 접착제는 유기 염화물 전해질 및 상용성 습윤제를 포함하는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA)이다. 몇몇 실시 형태에서, 전도성 접착제는 수성 상 및 오일 상을 갖는 이중 연속(bicontinuous), 전도성 PSA로서, 유기 염화물 전해질 상용성 습윤제 및 계면활성제는 수성 상에 포함된다. 몇몇 실시 형태에서, 전도성 접착제는 하이드로젤 형태이다. 다른 실시 형태에서, PSA는 예를 들어 생물 의학적 전극과 같은 용품에서의 구성요소이다.
본 발명의 접착제는 임의의 다양한 공정들에서 제조될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 접착제는 배킹 상으로의 코팅에 적합한 점도의 것인 마이크로에멀젼을 거쳐 제조된다. 본 발명에 따른 중합된 마이크로에멀젼 PSA는 수성 상 중 자유 라디칼 중합성 친수성 및/또는 친양쪽성 단량체 또는 올리고머의 중합과, 유기 (오일) 상 중 자유 라디칼 중합성 소수성 및/또는 친양쪽성 단량체 또는 올리고머의 동시 중합으로부터 유도될 수 있다. 생성된 PSA는 이중 연속 구조를 가질 수 있으며, 이는 몇몇 실시 형태에서는 2개의 고형의, 사실상 비다공성인 이중 연속 상을 포함할 수도 있다.
이중 연속 접착 조성물
본 발명의 실시 형태에서, 이중 연속 접착 조성물은 중합성 마이크로에멀젼 조성물의 형태로 제공되는 적합한 단량체 및/또는 올리고머의 중합에 의해 제공된다. 중합 이전에, 마이크로에멀젼은 전형적으로 물, 자유 라디칼 (공)중합성 에틸렌계 불포화 극성 친수성 또는 친양쪽성 단량체(들) 또는 올리고머(들), 개시제, 유기 염화물 전해질, 습윤제, 계면활성제 및 선택적 첨가제를 포함하는 수성 상을 포함한다. 유기 또는 오일 상은 전형적으로 (공)중합성 에틸렌계 불포화 소수성 또는 친양쪽성 단량체(들) 또는 올리고머(들)를 포함한다. 마이크로에멀젼의 성분들은 임의의 논리적인 순서로 첨가될 수도 있다. 예를 들어, 성분들은 처음에 두 가지 이상의 별개의 블렌드로 조합될 수도 있다. 초기 블렌드들은 그 후 조합되어 마이크로에멀젼을 형성할 수도 있다. 적합한 마이크로에멀젼의 성분들은 하기에 논의되어 있다.
물
마이크로에멀젼 조성물은 일반적으로 약 2 내지 약 50 중량％의 물(예를 들어, 탈이온수)을 함유한다. 몇몇 실시 형태에서, 본 조성물은 마이크로에멀젼의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 30 중량％, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 6 내지 약 25 중량％의 물을 함유한다. 수상은 최종 PSA 내에 특정 특성들을 제공하도록 선택되는 수용성 및/또는 수분산성 첨가제를 포함할 수도 있다. 마이크로에멀젼에 포함될 물의 가장 적절한 중량％를 결정하기 위하여, 투명한 마이크로에멀젼 영역이 달성될 때까지 물을 증가시키면서 첨가할 수 있다.
에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공) 중합성 극성 화학종
적어도 하나의 자유 라디칼 중합성 에틸렌계 불포화 극성 단량체 또는 올리고머가 마이크로에멀젼에 포함된다. 적합한 극성 단량체 또는 올리고머는 오일 불용성(친수성)일 수 있거나, 부분적으로 수용성이면서 부분적으로 유용성(친양쪽성)일 수 있어서 상기 단량체 또는 올리고머는 마이크로에멀젼 중 수성 상에 용해되거나 수성 상과 연관되게 될 것이다. 몇몇 실시 형태에서, 수성 상 중 극성 올리고머의 사용은 중합된 마이크로에멀젼 PSA에 있어서 사실상 비다공성인 이중 연속 구조의 형성을 촉진한다.
단량체는 일반적으로 오일 상에 사실상 불용성인 극성 단량체와, 오일 불용성 단량체 이외의 극성 단량체(예를 들어, 수용성이면서 유용성인 극성 단량체)로 이루어진 군으로부터 선택될 수도 있다.
마이크로에멀젼은 전형적으로 약 2 내지 약 90 중량％의 친수성 또는 친양쪽성 단량체 또는 올리고머를 포함할 것이다. 몇몇 실시 형태에서, 마이크로에멀젼은 중합된 PSA의 원하는 특성에 따라 마이크로에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 70 중량％, 그리고 다른 실시 형태에서는 약 10 내지 약 60 중량％의 친수성 또는 친양쪽성 단량체 또는 올리고머를 포함할 것이다.
에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 극성 올리고머
오일 상에 사실상 불용성이거나, 수용성이면서 유용성인 유용한 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 올리고머는 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리우레탄 다이아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 거대단량체, 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시 형태에서, 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트 및 다이아크릴레이트가 사용된다. 올리고머는 수평균 분자량이 약 100 내지 약 100,000일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 이 수평균 분자량은 약 100 내지 약 60,000, 또는 약 100 내지 약 5000의 범위일 수 있다. 분자량 범위는 PSA에 최적의 물리적 특성 (예를 들어, 흡수성, 다공성, 강도)을 제공하도록 선택될 수도 있다.
에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성의 사실상 오일 불용성인 극성 단량체
마이크로에멀젼의 수성 상에 포함시키기 위한 선택적 극성 단량체로는 오일 상에 사실상 불용성인 수용성 자유 라디칼 (공)중합성 에틸렌계 불포화 극성 단량체가 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사실상 오일 불용성" 및 "수용성"이라는 것은, 단량체가 오일 상 중 용해도는 약 0.5 중량％ 미만이며, 주어진 온도(바람직하게는 약 25℃ 내지 약 35℃)에서 오일 상 중 농도 대 수성 상 중 농도의 분포비는 약 0.005 미만으로 나타남을 의미한다. 예를 들어, 그러한 단량체는 아크릴아미드와 같이 비이온성일 수도 있거나, 그러한 단량체는 이온성일 수도 있다. 비이온성 및 이온성 단량체의 혼합물이 또한 사용될 수도 있다.
전술한 기준을 충족시키는 이온성 단량체는 소듐 스티렌 설포네이트, 아크릴산칼륨, 아크릴산나트륨, 메타크릴산나트륨, 아크릴산암모늄, 소듐 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설포네이트, 4,4,9-트라이메틸-4-아조니아-7-옥사-데크-9-엔-1-설포네이트, N,N-다이메틸-N-(베타-메타크릴옥시에틸)암모늄 프로피오네이트 베타인, 트라이메틸아민 메타크릴아미드, 1,1-다이메틸-1-(2,3-다이하이드록시프로필)아민 메타크릴아미드, 및 필요한 용해도 요건을 갖는 기타 쯔비터이온성 에틸렌계 불포화 단량체와, 그 혼합물 등을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시 형태에서, 오일 불용성 극성 단량체는 아크릴아미드, 소듐 스티렌설포네이트, 아크릴산나트륨, 소듐 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설포네이트, 메타크릴산나트륨 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하며, 이는 조제의 용이함 및 중합될 때의 바람직한 특성으로 인한 것이다.
몇몇 실시 형태에서, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염화물의 가능한 원위치 형성을 방지하기 위하여 음이온성 단량체의 양을 한정하는 것이 바람직할 수도 있는데, 상기 염화물의 존재는 수분이 접착제로부터 손실될 경우 전도성의 손실로 이어질 수 있다.
기타 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 극성 단량체
극성 단량체는 물 및 오일 둘 다에서 약간의 용해성을 나타낼 수 있으며, 오일 상 중 용해도는 약 0.5％ 이상이고, 주어진 온도(바람직하게는, 약 25℃ 내지 약 35℃)에서 오일 상 중 농도 대 수성 상 중 농도의 분포비는 약 0.005 이상으로 나타난다. 마이크로에멀젼의 수성 상과 오일 상 사이에 분배가능한 유용한 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 단량체는 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, (메트)아크릴산, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 이타콘산, 스티렌 설폰산, N-치환 아크릴아미드, N,N-2치환 아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 설폰산 및 그 혼합물을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시 형태에서, 극성의 분배가능한 단량체는 (메트)아크릴산, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-다이메틸아크릴아미드, 스티렌설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 및 그 혼합물을 포함한다.
몇몇 실시 형태에서, 극성의 분배가능한 단량체는 원하는 특성들을 2상(biphasic) 중합체 복합체에 부여할 수 있으며, 그러한 단량체는 아크릴산, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, N,N-다이메틸아크릴아미드 및 그 혼합물을 포함한다.
수용성 개시제
마이크로에멀젼은 수용성 자유 라디칼 중합 개시제를 선택적으로 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 개시제는 열 개시제, 광개시제, 및 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 수용성 개시제는 마이크로에멀젼의 수성 상에 용해된다.
수용성 광개시제
본 발명에서 유용한 수용성 광개시제는 전자기(일반적으로 자외선) 방사선에의 노출시 자유 라디칼을 생성하는 광개시제를 포함하며, 상기 방사선은 친수성 단량체(들), 친유성 단량체(들), (공)중합성 올리고머, 및 (공)중합성 계면활성제의 (공)중합을 개시하고, 이는 하기에 상술된 바와 같다. 유용한 수용성 광개시제는 이온성 부분, 친수성 부분 또는 이들 둘 다로 치환된 벤조페논; 이온성 부분, 친수성 부분 또는 이들 둘 다로 치환된 티옥산톤, 및 4-치환-(2-하이드록시-2-프로필)페닐 케톤 - 여기서, 4-치환체는 이온성 또는 친수성 부분임 - 을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 이온성 또는 친수성 부분은 하이드록실기, 카르복실기, 카르복실산 염 기를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 유용한 수용성 벤조페논은 4-트라이메틸아미노메틸 벤조페논 염산염 및 벤조페논 소듐 4-메탄설포네이트를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 유용한 수용성 티옥산톤은 3-(2-하이드록시-3-트라이메틸아미노프로폭시) 티옥산톤 염산염, 3-(3-트라이메틸아미노프로폭시)티옥산톤 염산염, 티옥산톤 3-(2-에톡시설폰산)소듐염, 및 티옥산톤 3-(3-프로폭시설폰산) 소듐염을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 유용한 수용성 페닐 케톤은 (2-하이드록시-2-프로필)(4-다이에틸렌 글리콜 페닐) 케톤, (2-하이드록시-2-프로필)(페닐-4-부탄카르복실레이트) 케톤, 4-(2-하이드록스에톡시)페닐-(2-프로필) 케톤, 및 그의 수용성 염을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시 형태에서, 수용성 광개시제는 4-트라이메틸아미노메틸벤조페논 염산염이다. 몇몇 실시 형태에서, 전술한 것의 혼합물이 사용될 수도 있다.
마이크로에멀젼의 수성 상은 마이크로에멀젼 중 전체 (공)중합성 화학종 100 중량부를 기준으로, 약 0.05 내지 약 1 중량부, 몇몇 실시 형태에서는 약 0.1 내지 약 1 중량부의 광개시제를 포함할 수도 있다.
수용성 열 개시제
본 발명에서 유용한 수용성 열 개시제는 열에의 노출시 자유 라디칼을 생성하는 것을 포함하며, 상기 자유 라디칼은 친수성 단량체(들), 친유성 단량체(들), (공)중합성 올리고머(들), 및 존재할 때 (공)중합성 계면활성제(들)의 (공)중합을 개시하고, 이는 본 명세서에 논의되어 있다. 적합한 수용성 열 개시제는 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 및 그 혼합물; 산화-환원 개시제, 예를 들어 메타중아황산나트륨 및 중아황산나트륨과 같은 환원제와 상기에 언급된 과황산염의 반응 생성물; 및 4,4'-아조비스(4-시아노펜탄산)과 그의 용해성 염 (예를 들어 나트륨, 칼륨)을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시 형태에서, 수용성 열 개시제는 과황산암모늄이다. 2종 이상의 전술한 것의 혼합물이 또한 사용될 수도 있다.
전형적으로, 수용성 열 개시제는 약 50℃ 내지 약 70℃의 범위의 온도에서 사용되는 반면, 산화-환원형 개시제는 약 30℃ 내지 약 50℃의 온도에서 사용된다. 수용성 열 개시제는 마이크로에멀젼 조성물 중 (공)중합성 화학종 100 중량부를 기준으로 약 0.05 내지 약 1 중량부, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 0.1 내지 약 1 중량부로 포함될 수도 있다.
수용성 전해질
본 발명의 PSA의 전기 전도성은 수용성 전해질의 포함에 의해 성취된다. 본 발명에서 유용한 전해질은 본 발명의 생성된 PSA에 있어서의 전기 전도를 용이하게 하는 유기 염화물 전해질을 포함한다. 게다가, 유기 염화물 전해질은, 혼화가능한 습윤제와 쌍을 이룰 때, 완성된 PSA로부터의 물 또는 수분의 손실시 전기 전도성의 심한 감소에 대하여 저항성을 갖고 심지어 상기 감소를 피하는 능력을 생성된 PSA에 제공한다. 본 발명의 실시 형태에서, 최대 약 10 중량부까지의 유기 염화물 전해질이 존재할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전해질은 마이크로에멀젼의 전체 수성 상 100 중량부를 기준으로 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부 범위의 농도로 포함될 수도 있다.
본 발명의 실시 형태에서, 유기 염화물 전해질은 하나 이상의 오늄 클로라이드를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 오늄 클로라이드는 적어도 하나의 암모늄 클로라이드(예를 들어, 4차 암모늄 클로라이드)를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 오늄 클로라이드는 적어도 하나의 포스포늄 클로라이드를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 오늄 클로라이드는 옥소늄 클로라이드 또는 설포늄 클로라이드를 포함할 수도 있다. 전술한 오늄 클로라이드를 포함하는 2종 이상의 유기 염화물의 혼합물이 또한 사용될 수도 있다. 전해질이 암모늄 클로라이드인 실시 형태에서, 유용한 유기 염화물류는 4차 암모늄 클로라이드이며, 이는, 한정됨이 없이, 인간에서 내생적으로 생성되고 인간 세포에서 지질 이중층의 주요 성분을 형성하는 편재적 자연 발생 염인 하이드록시에틸트라이메틸암모늄 클로라이드(콜린 클로라이드로도 공지됨)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 4차 암모늄 클로라이드 전해질은 전술한 하이드록시에틸트라이메틸암모늄 클로라이드(콜린 클로라이드)와, 벤질트라이메틸암모늄 클로라이드, 벤질트라이에틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 클로라이드, 아세트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 락트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 도데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 헥사데실트라이메틸암모늄 클로라이드, 옥타데실트라이메틸암모늄 클로라이드, 베헤닐 트라이메틸암모늄 클로라이드, 코코넛 알킬 트라이메틸암모늄 클로라이드, 테트라데실 다이메틸벤질암모늄 클로라이드, 아몬드 아미도프로프알코늄 클로라이드, 아보카드아미도프로프알코늄 클로라이드, 비스-하이드록시에틸 탈로우모늄 클로라이드, 다이베헤닐다이모늄 클로라이드, 다이오코다이모늄 클로라이드, 다이데실다이모늄 클로라이드, 다이소이다이모늄 클로라이드, 다이탈로우다이모늄 클로라이드, PPG-9 다이에틸모늄 클로라이드, 및 스테아릴 에틸헥실다이모늄 클로라이드로부터 선택되는 것을 포함한다. 2종 이상의 전술한 것의 조합도 본 발명의 범주 내에서 고려된다.
습윤제
본 발명의 PSA는 하나 이상의 습윤제를 포함한다. 본 발명의 실시 형태에서, 적어도 하나의 습윤제는 습윤제와 전해질(들)이 서로 내부에서 혼화가능할 것이라는 점에서 유기 염화물 전해질(들)과 상용성일 것이다. 다른 태양에서, 습윤제 및 전해질은 적어도 부분적으로 서로 혼화가능할 것이다. 본 발명의 실시 형태에서, 습윤제는 PSA에서 수분이 유지될 수 있도록 선택된다. 전술한 실시 형태의 태양에서, 습윤제는 (예를 들어, 낮은 상대 습도에서의 증발에 의한 손실에 의한) 수분의 손실 후 PSA에서 전해질을 유지하고 그럼으로써 전기 전도성의 급격한 열화를 방지할 수 있는 정도로 유기 염화물 전해질과 혼화가능하거나 적어도 부분적으로 혼화가능하다.
본 발명의 전도성 PSA에서 사용하기에 적합한 습윤제는 다가 알코올, 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 트라이메틸올프로판, 에틸렌 글리콜 및 2종 이상의 전술한 것의 조합을 포함한다. 적합한 습윤제는 일반적으로 하기 식으로 기재된다:
MO(CH2CH2O)m H
여기서,
M은 수소 및 C1 내지 C6 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며;
m은 약 1 내지 약 25의 정수이다.
선택적 수용성 첨가제
마이크로에멀젼은 특정 특성 및/또는 외관을 갖는 중합된 마이크로에멀젼 PSA를 생성하기 위하여 마이크로에멀젼의 수성 상과 연관된 다양한 수용성 첨가제(들)를 선택적으로 추가로 포함할 수도 있다. 각각의 첨가제는 원하는 최종 생성물이 생성되도록 선택된다. 유용한 첨가제의 예는 수용성 가교결합제(예를 들어, 메틸렌 비스아크릴아미드), 가소제(예를 들어, 글리세린 및 폴리알킬렌 글리콜), pH 조정제, 기타 전해질, 염료, 안료, 약학적 활성 화합물, 생리학적 활성 화합물, 공용매, 비공중합성 극성 올리고머(noncopolymerizable polar oligomer), 그의 혼합물, 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
첨가제로서 유용한 비-(공)중합성 극성 올리고머는 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 알코올, 폴리(에틸이민) 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 그러한 올리고머는 생성된 중합 마이크로에멀젼 PSA의 벌크 특성에 영향을 주도록, 예를 들어 친수성 특성을 상기 물질에 부여하도록 첨가될 수도 있다.
공용매가 본 발명의 마이크로에멀젼에 또한 포함될 수도 있다. 그러한 공용매는 탄소 원자수 약 1 내지 약 8의 지방족 알코올(예를 들어, 글리세린), 폴리에테르(예를 들어, 모두 유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 구매가능한, 상표명 부틸 셀로솔브(Butyl Cellosolve), 부틸 카비톨(Butyl Carbitol), 헥실 셀로솔브(Hexyl Cellosolve), 및 헥실 카비톨(Hexyl Carbitol) 하에 입수가능한 것), 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물을 포함한다.
수성 상에 첨가되는 본질적으로 모든 유기 수용성 첨가제는 마이크로에멀젼의 유기 상에서 어느 정도의 용해성을 나타낼 것이며, 각각의 첨가제는 수성 상과 유기 상 사이의 그 자신의 분포비를 가질 것임이 인정될 것이다. 달리 명시되지 않는 한, 수성 상의 상기에 언급된 성분들은 유기 상에서 발견될 것이며, 또한 유기 상의 특성에 영향을 줄 것이다. 본 명세서에 언급된 각각의, 그리고 모든 첨가제의 특정 분포비를 정량화하는 것이 본 발명의 이해 및 실행에 필요한 것은 아니다.
소수성 성분
중합 개시 이전에, 본 발명의 마이크로에멀젼 조성물의 오일 상은 소수성 감압 접착제 단일중합체 또는 공중합체의 형성에 적합한 소수성 자유 라디칼 (공)중합성 단량체 및/또는 올리고머, 자유 라디칼 (공)중합성 극성 단량체, 소수성 개시제, 및 선택적 반응성 친지성 첨가제를 포함할 수 있다.
소수성 자유 라디칼 (공)중합성 단량체
본 발명의 마이크로에멀젼의 친지성 상에 유용한 소수성 자유 라디칼 중합성, 에틸렌계 불포화 단량체는, 만약 그러한 단량체가 감압 접착 특성을 갖는 소수성 중합체의 형성에 적합하다면, 아크릴산의 대략 C1 내지 대략 C18의 알킬 에스테르, 즉, 아크릴산과, 대략 C1 내지 대략 C18로부터 유도되는 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하지만, 이로 한정되지는 않는다.
중합된 마이크로에멀젼 PSA의 유리 전이 온도(Tg)는 공지된 기술을 사용하여 결정될 수 있으며, 중합된 마이크로에멀젼 PSA의 Tg는 부분적으로는 감압 접착 특성을 갖는 소수성 중합체의 형성에 사용되는 소수성 단량체의 선택에 의해 결정된다. 약 10℃ 미만의 Tg는 빈번하게는 감압 접착 특성을 갖는 소수성 중합체와 연관될 것이며, 약 0℃ 미만의 Tg는 보다 빈번하게는 감압 접착 특성을 갖는 소수성 중합체와 연관될 것이다. 더욱 더 빈번하게는, 약 -10℃ 미만의 Tg는 감압 접착 특성을 갖는 소수성 중합체와 연관될 것이다. 몇몇 실시 형태에서, 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 및 n-부틸 아크릴레이트를 포함하는 알킬 아크릴레이트가 바람직하며, 이는 사용에 있어서의 그의 이용가능성 및 그러한 소수성 단량체로부터 형성된 생성된 소수성 중합체의 Tg 때문이다.
유기 상은, 소수성 단량체(들)에 의해 기여되는 Tg로부터, 생성된 중합 마이크로에멀젼 PSA의 유리 전이 온도(Tg)를 변경시키기 위하여 상기에 설명된 알킬 아크릴레이트 단량체와 공중합가능한 자유 라디칼 중합성 에틸렌계 불포화 공단량체를 추가로 선택적으로 포함할 수도 있다. 적합한 공단량체는 스티렌, 아크릴로니트릴, 및 비닐 에스테르 (예를 들어, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 네오펜타노에이트 등)와 그 조합을 포함한다. 공단량체(들)의 선택은 최종 고형 이중 연속 중합체의 원하는 특성에 따라 달라질 수도 있다.
일반적으로, 본 발명의 중합된 마이크로에멀젼 PSA는, 충분한 강도, 점착성(cohesiveness) 및 감압 접착 특성을 생성된 중합 마이크로에멀젼 PSA에 부여하기 위하여, 마이크로에멀젼의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 80 중량％, 전형적으로는 약 10 내지 약 70 중량％, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 12 내지 약 60 중량％의 소수성 단량체를 포함한다. 마이크로에멀젼의 각각의 성분의 실제 농도는 공중합체의 원하는 감압 접착 특성에 따라 당업자에 의해 변경될 수 있다.
자유 라디칼 (공) 중합성 극성 단량체
마이크로에멀젼의 유기 상은 전형적으로 상기에 설명된 자유 라디칼 중합성 친양쪽성 극성 단량체의 일부를 포함할 것이며, 이는 마이크로에멀젼의 수성 상과 유기 상 사이에서의 그러한 유기 물질의 분배 때문이고, 이는 이전에 설명된 바와 같다. 당업자라면 각각의 단량체가 그 자신의 분포비를 나타낼 것이고, 상기 분포비의 열거는 본 발명의 이해 및 실행에 필요하지 않음을 인지할 것이다.
소수성 개시제
마이크로에멀젼의 오일 상은 소수성 자유 라디칼 중합 개시제를 선택적으로 추가로 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 개시제는 열 개시제, 광개시제, 및 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
소수성 광개시제
일반적으로, 유용한 소수성 개시제는 전자기(일반적으로 자외선) 방사선에의 노출시 자유 라디칼을 생성하는 것을 포함하며, 상기 방사선은 친수성 단량체(들) 및/또는 올리고머(들), 친유성 단량체(들) 및 (공)중합성 계면활성제의 (공)중합을 개시한다. 유용한 광개시제는 (1) 바람직하게는 약 1:4의 중량비의 미힐러 케톤(Michler's ketone) 및 벤질 또는 벤조페논의 혼합물; (2) 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,289,844호에 설명된 쿠마린계 광개시 시스템; 및 (3) 다이메톡시페닐아세토페논 및/또는 다이에톡시아세토페논을 기재로 하는 시스템을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
소수성 광개시제는 처음에 유기 상의 일부분으로서 마이크로에멀젼에 포함된다. 방사선 조사시, 그렇게 생성된 자유 라디칼은 수성 및 유기 상 둘 다에서의 단량체의 (공)중합과, 임의의 (공)중합성 계면활성제의 공중합을 초래한다. 몇몇 실시 형태에서, 마이크로에멀젼의 유기 상은 마이크로에멀젼 중 전체 (공)중합성 화학종 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 5 중량부의 유용성 광개시제를 포함할 것이다.
선택적 소수성 열 개시제
소수성 열 개시제는 중합 반응의 완료를 위하여 상기에 설명된 바와 같이 광중합 단계 후에 본 발명의 2연속성 중합체의 제조에 선택적으로 사용될 수도 있다.
유용한 소수성 열 개시제는 열에의 노출시 자유 라디칼을 생성하는 것을 포함하며, 상기 자유 라디칼은 친수성 단량체(들), 올리고머(들), 친유성 단량체(들), 및 존재할 때, 중합성 계면활성제의 (공)중합을 개시하고, 이는 하기에 상술된 바와 같다. 적합한 소수성 열 개시제는 듀퐁(Dupont)으로부터 상표명 바조(Vazo) 64 하에 입수가능한 2,2'-아조비스(아이소부티로니트릴)과 같은 아조 화합물; 상표명 바조 52 하에 구매가능한 2,2'-아조비스(2,4-다이메틸펜탄니트릴); 과산화물, 예를 들어 벤조일 퍼옥사이드 및 라우로일 퍼옥사이드; 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
마이크로에멀젼의 유기 상은 마이크로에멀젼 중 (공)중합성 화합물 총 100 중량부를 기준으로 약 0 내지 약 5 중량부, 전형적으로는 약 0.05 내지 약 5 중량부, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 0.1 내지 약 5 부의 소수성 열 개시제를 포함할 수도 있다.
선택적 반응성 친지성 첨가제
마이크로에멀젼은 소수성 가교결합제, 사슬 전달제 및 그 혼합물을 포함하지만 이로 한정되는 것은 아닌 하나 이상의 추가의 자유 라디칼 반응성 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 그러한 추가의 성분들은 마이크로에멀젼의 오일 상에 존재할 것이다. 유용한 가교결합제의 예는 다이비닐벤젠; 대략 C4 내지 대략 C8의 알킬 다이아크릴레이트, 예를 들어 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 1,8-옥탄다이올 다이아크릴레이트; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시 형태에서, 가교결합제는 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트이다. 가교결합제는, 첨가될 경우 최종 중합체의 물리적 특성, 예를 들어 점착 강도를 변화시킨다.
오일 상은 전체 오일 상 100 중량부를 기준으로 약 0 내지 약 10 중량부 또는 그 이상의 가교결합제; 전형적으로는 약 0.1 내지 약 2 중량부의 가교결합제를 선택적으로 추가로 포함할 수도 있다. 가교결합제의 사용량은 중합체의 물리적 특성, 예를 들어 특정 용매에서의 그의 용해성 (또는 불용성), 그의 모듈러스 및 그의 내부 강도를 결정할 것이다.
마이크로에멀젼은 오일 상에 용해성인 사슬 전달제를 추가로 포함할 수도 있다. 유용한 사슬 전달제의 예는 사브롬화탄소, 알코올, 머캅탄 및 그 혼합물을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 사슬 전달제는 아이소옥틸티오글리콜레이트이다. 오일 상은, 전체 오일 상 100 중량부를 기준으로 최대 약 0.5 중량부, 전형적으로는 약 0.01 내지 약 0.5 중량부, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 0.05 중량부 내지 약 0.2 중량부의 사슬 전달제를 포함할 수도 있다.
선택적 비반응성 소수성 첨가제
마이크로에멀젼은 하나 이상의 비반응성 소수성 첨가제를 선택적으로 추가로 포함할 수도 있다. 다양한 비반응성 소수성 첨가제가 마이크로에멀젼에 포함될 수도 있다. 이들 물질은 특정된 물리적 특성 또는 외관을 갖는 최종 중합체 시스템의 생성을 위하여 첨가된다. 그러한 선택적 첨가제의 예는 당업계에 잘 알려진 프탈레이트 에스테르들 중 하나와 같은 가소제들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 오일 상은 오일 상 100 중량부를 기준으로 약 0 내지 약 20 중량부, 몇몇 실시 형태에서는 약 5 내지 약 20 중량부, 그리고 전형적으로는 약 8 내지 약 15 중량부의 가소제를 선택적으로 추가로 포함할 수도 있다.
계면활성제
비이온성 및 이온성(음이온성 및 양이온성) 계면활성제가 본 발명에서 이용될 수도 있다. 계면활성제(들)는 마이크로에멀젼에 존재하는 단량체와 공중합가능할 수도 있거나, 계면활성제는 비-(공)중합성일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 계면활성제(들)는 생성된 중합 마이크로에멀젼이 물에 대하여 덜 민감하도록 (공)중합가능하다. 내수성이 필요하지 않을 때, 보다 낮은 비용의 비-(공)중합성 계면활성제가 사용될 수도 있다.
비이온성 계면활성제
전형적으로, 비이온성 계면활성제는 유기 지방족 또는 알킬방향족 소수성 화합물과, 친수성인 에틸렌 옥사이드와 같은 알킬렌 옥사이드의 축합 생성물이다. 자유 수소가 존재하는 카르복시, 하이드록시, 아미도 또는 아미노기를 갖는 소수성 화합물은 일반적으로 에틸렌 옥사이드와 축합되어 비이온성 계면활성제를 형성할 수 있다. 축합 생성물의 에틸렌 옥사이드 사슬의 길이는 소수성 및 친수성 요소 사이의 원하는 균형(친수성-친지성 균형(Hydrophilic-Lipophilic Balance) 또는 HLB)이 달성되도록 조정될 수 있다. 계면활성제의 HLB는 계면활성제의 친수성(물 친화성(water-loving) 또는 극성) 및 친지성(오일 친화성(oil-loving) 또는 비극성) 기의 크기 및 강도의 균형을 표현하는 것이다. 마이크로에멀젼을 제조하기 위한 본 발명의 비이온성 계면활성제의 유용한 HLB는 약 6 내지 약 19, 전형적으로 약 9 내지 약 18, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 10 내지 약 16이다. 유용한 비이온성 계면활성제는 비-(공)중합성 비이온성 게면활성제, 에틸렌계 불포화 공중합성 비이온성 계면활성제 및 그 혼합물을 포함한다.
비-(공)중합성 비이온성 계면활성제
특히 적합한 비반응성 비이온성 계면활성제는 상기에 정의된 HLB의 달성을 위하여 직쇄 또는 분지쇄 형상의, 약 8 내지 약 20개의 탄소 원자를 포함하는 지방 알코올과 같은 고급 지방 알코올이 약 3 내지 약 100 몰, 전형적으로는 약 5 내지 약 40 몰, 몇몇 실시 형태에서는 약 5 내지 약 20 몰의 에틸렌 옥사이드와 축합된 축합 생성물을 포함한다. 그러한 비이온성 에톡실화 지방 알코올 계면활성제의 예로는 유니온 카바이드로부터 상표명 터기톨(Tergitol) 15-S 하에 입수가능한 것 및 아이씨아이(ICI)로부터 Brij 계면활성제 하에 입수가능한 것이 있다. 터기톨 15-S 계면활성제는 C11 -C15 2차 알코올 폴리에틸렌글리콜 에테르를 포함한다. Brij 58 계면활성제는 폴리옥시에틸렌(20) 세틸 에테르이며, Brij 76 계면활성제는 폴리옥시에틸렌(10) 스테아릴 에테르이다.
다른 적합한 비반응성 비이온성 계면활성제는, 상기에 정의된 HLB의 달성을 위하여 직쇄 또는 분지쇄 형상의, 약 6 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 1 몰의 알킬 페놀과, 약 3 내지 약 100 몰, 전형적으로는 약 5 내지 약 40 몰, 몇몇 실시 형태에서는 약 5 내지 약 20 몰의 에틸렌 옥사이드와의 폴리에틸렌 옥사이드 축합물을 포함한다. 비반응성 비이온성 계면활성제의 예로는 롱-쁠랑(Rhone-Poulenc)으로부터 상표명 이게팔(Igepal) CO 및 CA 시리즈 하에 입수가능한 것이 있다. 이게팔 CO 계면활성제는 노닐페녹시 폴리(에틸렌옥시) 에탄올을 포함한다. 이게팔 CA 계면활성제는 옥틸페녹시 폴리(에틸렌옥시) 에탄올을 포함한다.
사용가능한 비반응성 비이온성 계면활성제의 다른 군은 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드의 블록 공중합체를 포함하며, 상기 공중합체는 HLB 값이 약 6 내지 약 19, 전형적으로는 약 9 내지 약 18, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 10 내지 약 16이다. 그러한 비반응성 블록 공중합체 계면활성제의 예로는 바스프(BASF)로부터의 플루로닉(Pluronic) 및 테트로닉(Tetronic) 시리즈의 계면활성제가 있다. 플루로닉 계면활성제는 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함한다. 테트로닉 계면활성제는 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함한다.
다른 만족스러운 비반응성 비이온성 계면활성제는 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 스테아레이트 - HLB는 약 6 내지 약 19, 전형적으로는 약 9 내지 약 18, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 10 내지 약 16임 - 를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 그러한 지방산 에스테르 비이온성 계면활성제의 예로는 아이씨아이로부터 상표명 스판(Span), 트윈(Tween), 및 Myrj 계면활성제 하에 입수가능한 것이 있다. 스판 계면활성제는 C12 - C18 소르비탄 모노에스테르를 포함한다. 트윈 계면활성제는 폴리(에틸렌 옥사이드) C12 - C18 소르비탄 모노에스테르를 포함한다. Myrj 계면활성제는 폴리(에틸렌 옥사이드) 스테아레이트를 포함한다.
에틸렌계 불포화 공중합성 비이온성 계면활성제
본 발명의 중합성 마이크로에멀젼 조성물에 포함시키기에 적합한 비이온성 계면활성제는 하기 일반식 내의 것을 포함하지만 이로 한정되는 것은 아닌 에틸렌계 불포화 공중합성 비이온성 계면활성제를 포함한다:
R-O-(R'O)m -(EO)(n-1) -CH2 CH2 OH
여기서,
R은 알켄일 (C2 - C18), 아크릴일, 아크릴일 (C1 - C10) 알킬메타크릴일, 메타크릴일 (C1 - C10) 알킬, 비닐페닐 및 비닐페닐렌 (C1 - C6) 알킬이며;
R'O는 탄소 원자수 2 내지 4의 에폭시 화합물로부터 유도된 이가 알킬렌옥시기 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 및 조합)이고;
E는 이가 에틸렌 라디칼이며;
m 및 n은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 약 5 내지 약 100 범위의 정수를 나타내며, m / n의 비는 약 20:1 내지 약 1:20 범위이다.
전술한 계면활성제에 있어서, m과 n의 비의 변화는 중합성 계면활성제의 HLB를 변화시킬 것이다. 본 발명의 실시 형태에서, 비이온성 계면활성제(들)의 HLB는 약 6 내지 약 19, 전형적으로는 약 9 내지 약 18, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 10 내지 약 16 범위이다. 적합한 공중합성 비이온성 계면활성제의 예로는 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)로부터 상표명 마존(Mazon) BSN 185, 186 및 187 하에 입수가능한 알킬렌 폴리알콕시 에탄올 계면활성제가 있다. 마존 BSN 계면활성제는 알킬렌 폴리알콕시 에탄올을 포함한다.
음이온성 계면활성제
음이온성 계면활성제는 (C6 - C20) 알킬, 알킬아릴 및 알켄일 기로부터 선택되는 소수성 부분과, 설페이트, 설포네이트, 포스페이트, 폴리옥시에틸렌 설페이트, 폴리옥시틸렌 설포네이트, 폴리옥스에틸렌 포스페이트, 및 그러한 음이온성 기의 알칼리 금속염, 암모늄염, 및 3차 아미노염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 음이온성 기를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 유용한 에틸렌계 불포화 (공)중합성 계면활성제는, 마이크로에멀젼의 제조를 위하여 소수성 부분으로서 (C2 - C18) 알켄일 폴리옥시프로필렌 또는 (C2 - C18) 폴리옥시부틸렌 및 폴리옥시에틸렌 설페이트의 음이온성 기를 포함한다.
본 명세서에 논의된 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시 형태에서, 비반응성 음이온성 계면활성제 및/또는 에틸렌계 불포화 공중합성 음이온성 계면활성제가 사용될 수 있다.
비반응성 음이온성 계면활성제
본 발명에서 사용하기에 적합한 비반응성 음이온성 계면활성제는 알킬 또는 알킬아릴 설페이트 또는 설포네이트(C6 내지 C20), 예를 들어 소듐 라우릴 설페이트(예를 들어, 미국 일리노이주 노스필드 소재의 스테판 컴퍼니(Stepan Co.)로부터 상표명 폴리스텝(Polystep) B-3 하에 구매가능) 및 소듐 도데실 벤젠 설포네이트 (예를 들어, 미국 뉴저지주 크랜베리 소재의 롱-쁠랑으로부터 상표명 시포네이트(Siponate) DS-10 하에 구매가능); 계면활성제 중 약 30개 미만의 단위, 전형적으로는 약 20개 미만의 단위, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 15개 미만의 단위의 에틸렌 옥사이드 반복 단위와의 폴리옥시에틸렌 (C6 내지 C20) 알킬 또는 알킬페놀 에테르 설페이트, 예를 들어 스테판 컴퍼니로부터 구매가능한 폴리스테파(Polystepa) B1 및롱-쁠랑으로부터의 알리팔(Alipal) EP110 및 115; 계면활성제 중 약 30개 미만의 단위, 전형적으로는 약 20개 미만의 단위, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 15개 미만의 단위의 에틸렌 옥사이드 반복 단위와의 인산 및 그 염의 (C6 내지 C20) 알킬 또는 알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시)에틸 모노에스테르 및 다이에스테르, 예를 들어, 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 지에이에프(GAF)로부터 상표명 가팍(Gafac) PE-510 및 가팍 RE-610 하에 구매가능한 것을 포함한다.
에틸렌계 불포화 공중합성 음이온성 계면활성제
본 발명의 실시 형태에서, 마이크로에멀젼 조성물에 혼입시키기 위한 음이온성 계면활성제는 하기 식의 에틸렌계 불포화 공중합성 계면활성제를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다:
R1--O--(R2O)m --(EO)n-1 -CH2 CH2 X
여기서,
R1은 C2 내지 C18 알켄일, 아크릴일, 아크릴일 (C1 내지 C10) 알킬, 메타크릴일, 메타크릴일 (C1 내지 C10) 알킬, 비닐페닐 및 비닐페닐렌 (C1 내지 C6) 알킬이며;
R2O는 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드와 같이, 2개 초과의 탄소 원자, 바람직하게는 3개 또는 4개의 탄소 원자를 갖는 에폭시 화합물로부터 유도된 이가 알킬렌옥시기, 및 그러한 알킬렌옥시기의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
E는 이가 에틸렌 라디칼이며;
m 및 n은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 약 5 내지 약 100 범위의 정수를 나타내며, m/n의 비는 약 20:1 내지 약 1:20 범위이고;
X는 설포네이트, 설페이트, 포스페이트, 및 그러한 음이온성 기의 알칼리 금속염 또는 암모늄염 또는 3차 아미노염으로부터 선택되는 음이온성 기이다.
m과 n의 비의 변화는 중합성 계면활성제의 HLB를 변화시킬 것임이 이해될 것이다. 본 발명의 음이온성 공중합성 계면활성제의 HLB는 X-기를 제외하고는 전형적으로 약 3 내지 약 16이다. 상기 식에 따른 적합한 공중합성 음이온성 계면활성제의 일례로는 피피지 인더스트리즈, 인크.(PPG Industries, Inc.)로부터 구매가능한 상표명 마존 SAM 211 하에 입수가능한 것이 있다.
양이온성 계면활성제
양이온성 계면활성제가 본 발명의 실시 형태에서 유용할 수 있다. 유용한 양이온성 계면활성제는 4차 암모늄염, 특히 적어도 하나의 보다 큰 분자량의 기와 2개 또는 3개의 보다 작은 분자량의 기가 공통 질소 원자에 결합되어 양이온을 생성하는 것을 포함하며, 전기적 균형 음이온은 할라이드 (브로마이드, 클로라이드 등), 아세테이트, 니트라이트 및 저급 알코설페이트 (메토설페이트 등)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 질소 상의 보다 큰 분자량의 치환체(들)는 흔히 약 10 내지 약 20개의 탄소 원자를 포함하는 고급 알킬기(들)이며, 보다 작은 분자량의 치환체는 몇몇 예에서 하이드록시와 같은 것으로 치환될 수도 있는 메틸 또는 에틸과 같은 탄소 원자수 약 1 내지 약 4의 저급 알킬일 수도 있다. 하나 이상의 치환체는 아릴 부분을 포함할 수도 있거나, 아릴, 예를 들어 벤질 또는 페닐로 대체될 수도 있다. 가능한 보다 작은 분자량의 치환체는 하이드록실 말단기를 보유하고 하기 식 내에 포함되는 폴리옥시에틸렌 부분과 같은 저급 폴리알콕시 부분으로 치환된, 메틸 및 에틸과 같은 탄소 원자수 약 1 내지 약 4의 저급 알킬을 포함한다:
--R3(CH2CH2)(n-1)CH2CH2OH
여기서,
R3은 질소에 결합된 C1 내지 C4의 이가 알킬기이며;
n은 약 1 내지 약 15의 정수를 나타낸다.
대안적으로, 말단 하이드록실을 갖는 1개 또는 2개의 저급 폴리알콕시 부분은 이전에 언급된 저급 알킬을 통하여 4차 질소에 결합되는 대신 4차 질소에 직접적으로 결합될 수도 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 4차 암모늄 할라이드 계면활성제의 구체예는 각각 상표명 에토쿠아드(Ethoquad) C/12 및 O/12 하에 구매가능한 것과 같은 메틸-비스(2-하이드록시에틸)코코-암모늄 클로라이드 또는 올레일-암모늄 클로라이드를 포함한다. 게다가, 메틸 폴리옥시에틸렌 (15) 옥타데실 암모늄 클로라이드가 사용될 수도 있으며, 이는 미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 노벨 케미칼스 인크.(Akzo Nobel Chemicals Inc.)로부터 상표명 에토쿠아드 18/25 하에 입수가능한 것을 포함한다. 2종 이상의 전술한 것의 조합이 또한 사용될 수도 있다.
증점화제
본 발명에 따른 마이크로에멀젼에 유용한 증점화제는 부분적으로 또는 전적으로 아크릴산 단량체로부터 형성된 친수성 중합체를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 아크릴산의 친수성 공중합체, 전형적으로는 적어도 약 20％, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 적어도 80％의 아크릴산 잔기를 포함하는 것이 또한 유용하지만, 아크릴산의 단일중합체가 유용하다. 그러한 증점화제의 분자량은 약 200,000 내지 약 800,000일 수 있으며, 몇몇 실시 형태에서는 약 400,000 내지 약 700,000이다.
접착성 하이드로젤
실시 형태에서, 본 발명의 PSA는 접착성 하이드로젤의 형태일 수도 있다. 그러한 하이드로젤은 예를 들어 아크릴레이트 기재의 단일 상 PSA일 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 하이드로젤은 아크릴산, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 테트라키스(하이드록시메틸) 포스포늄 클로라이드, 부틸렌 글리콜, 글리세롤, 물, 개시제(예를 들어, 이르가큐어(IRGACURE) 2959 개시제) 및 폴리에틸렌 글리콜(400) 다이아크릴레이트의 반응으로부터 생성되는 접착제 전구체로 제조될 수 있다. 미반응(예를 들어, 비중합) 전구체를 기재로서의 이형 라이너 상으로 코팅할 수도 있다. 이어서, 전구체를 전자기 방사선(예를 들어, 자외광)에 설정된 시간(예를 들어, 10분 이하) 동안 노출시켜 중합 반응을 개시하고 그럼으로써 코팅된 전구체를 전도성 접착제로 전환시킴으로써 코팅된 마이크로에멀젼에서 중합을 유도한다.
생물 의학 용품
본 발명의 실시 형태에서, 전술한 전도성 PSA는 예를 들어 생물 의학적 전극과 같은 생물 의학 용품의 구성요소로서 사용될 수도 있다.
생물 의학적 전극
중합되고 전해질을 함유하는 PSA를 채용하는 생물 의학적 전극은 (모니터링을 포함한) 진단 및 치료 목적을 위해 유용하다. 기본적인 형태에서, 생물 의학적 전극은 포유류 피부와 접촉할 수 있는 전도성 매체, 및 전기 진단, 치료 또는 전기수술 장비와 전도성 매체 사이의 전기 통신을 위한 수단을 포함한다. 실시 형태에서, 포유류 피부와 접촉할 수 있는 전도성 매체는 본 명세서에 설명된 전도성 접착 조성물을 포함한다.
이제 도면을 참조하면, 도 1 및 도 2는 이형 라이너(12)를 갖는 전극(10)을 도시한다. 전극(10)은 예를 들어 일회용 진단 심전도(ECG 또는 EKG) 또는 경피 전기 신경 자극(TENS) 전극일 수 있다. 전극(10)은 보호용 이형 라이너(12)의 제거 후에 포유류 피부와 접촉하는, 전술된 바와 같은 생체적합성의 전도성 접착제의 영역(14)을 포함한다. 접착제 영역(14)은 전극(10)을 환자의 피부에 대해 고정시키면서 또한 치료, 진단 또는 모니터링 목적을 위해 이를 통하여 전기가 흐르게 한다. 전도성 접착제 영역(14)은 제1 및 제2 주 표면(major surface)을 포함한다. 전극(10)은 전도성 접착제 영역(14)의 제1 주 표면과 접촉하는 전도성 인터페이스 부분(18) 및 앨리게이터 클립(alligator clip) 등에 의한 것과 같이 전기 계기(도시 안됨)와의 기계적 및 전기적 접촉을 위해 전도성 접착제 영역(14)을 지나 연장하는 탭 부분(tab portion, 20)을 구비하는 전도체 부재(16)를 포함하는 전기 통신용 수단을 포함한다. 전도체 부재(16)의 일 면(22)은 그 상부에 코팅되어 전도성 접착제 영역(14)의 제1 주 표면과 접촉하는 전도성 층(26)을 포함한다. 전도성 접착제 영역(14)의 제2 주 표면은 이형 라이너(12)의 제거 후에 전극(10)을 피부에 점착시킨다.
몇몇 실시 형태에서, 전도체 부재(16)는 폴리에스테르 필름과 같은 중합체 재료의 스트립(strip)을 포함할 수 있다. 전도체 부재(16)는 약 0.05 ㎜ 내지 약 0.2 ㎜ 범위 내의 두께와, 일 면(22) 상에 코팅된 전도성 층(26)을 가질 수 있다. 전도성 층(26)은 은/염화은을 약 2.5 마이크로미터 내지 약 12 마이크로미터의 건조 코팅 두께로 포함할 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 코팅 두께는 약 5 마이크로미터이다. 전도체 부재(16)로서 사용되는 적합한 폴리에스테르 필름은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 스카치팩(ScotchpaK) 하에 구매가능한 것뿐만 아니라 미국 버지니아주 호프웰 소재의 아이씨아이 아메리카스(ICI Americas)로부터 상표명 멜리넥스(Melinex) 505-300, 329, 또는 339 필름 하에 입수가능하고 미국 매사추세츠주 월담 소재의 에르콘, 인크.(Ercon, Inc.)로부터 구매가능한 상표명 "R-300" 하에 구매가능한 은/염화은 잉크로 코팅된 것을 포함한다.
TENS 전극용 전도체 부재(16)는 부직포 섬유 웨브로 제조될 수 있다. 하나의 그러한 웨브는 미국 뉴욕주 트로이 소재의 라이달, 인크.(Lydall, Inc.)로부터 상표명 매니웨브(Manniweb) 하에 구매가능하고 미국 미시간주 포트 휴론 소재의 애치슨 콜로이즈 컴퍼니(Acheson Colloids Company)로부터 상표명 "SS24363" 잉크 하에 구매가능한 카본 잉크의 전도성 층(26)을 갖는 것과 같은 폴리에스테르/셀룰로오스 섬유를 포함한다. 전극 클립(도시 안됨)과 전도체 부재(16) 사이의 기계적 접촉을 향상시키기 위하여, 접착제-배킹된(adhesively-backed) 폴리에틸렌 테이프를 전도체 부재(16)의 최외곽 면(예를 들어, 반대면(22)) 상에서 탭 부분(20)에 적용할 수 있다. 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 블렌덤(Blenderm) 하에 구매가능한 수술용 테이프가 이러한 목적을 위해 채용될 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 전도체 부재(16)는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,506,059호에 기재된 바와 같이, 황-반응성 표면을 갖는 비전도성의 가요성 중합체 필름, 황-반응성 표면 상에 침착되어 이와 상호작용하는 금속층, 및 선택적인 금속 할로겐화물층을 포함하는 다층 구성으로 제공될 수 있다. 전도체 부재(16)의 전도성 인터페이스 부분(18)은 적어도 전도성 접착제 영역(14)과 대면하는 중합체 필름 기재의 면 상의 황-반응성 표면 상에 침착된 금속층을 포함한다.
다른 실시 형태에서, 전도체 부재(16)는 비전도성의 가요성 중합체 필름, 전기 전도성 층, 및 무기 산화물(예를 들어, 이산화망간)의 얇은 순응성 탈분극층(depolarizing layer)을 포함하는 다층 구성일 수 있다. 대안적으로, 전도체 부재(16)는 전기 전도성 및 탈분극층들이 함께 혼합된 다층 필름 구성일 수 있다. 상기 실시 형태의 둘 다는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,505,200호의 교시에 따라 구성될 수 있다. 전도체 부재(16)의 전도성 인터페이스 부분은 적어도 전도성 접착제 영역(14)과 대면하는 중합체 필름의 면 상에 코팅된 전기 전도성 층과, 전기 전도성 층 상에 코팅되어 영역(14)과 접촉하는 얇은 탈분극층을 포함한다.
본 발명의 전도성 PSA를 사용할 수 있는 생물 의학적 전극의 비제한적인 예로는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 미국 특허 제4,524,087호; 제4,539,996호; 제4,554,924호; 제4,848,353호; 미국 특허 제4,846,185호; 미국 특허 제4,771,713호; 미국 특허 제4,715,382호; 미국 특허 제5,012,810호; 및 미국 특허 제5,133,356호에 개시된 전극들을 들 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 전기 통신용 수단은 미국 특허 제4,848,353호에서 보여지는 것과 같은 생물 의학적 전극의 주연부로부터 연장되는 전기 전도성 탭을 포함할 수 있거나, 미국 특허 제5,012,810호에서 보여지는 것과 같은 절연 배킹 부재의 슬릿 또는 시임(seam)을 통해 연장되는 전도체 부재일 수 있다. 그렇지 않다면, 전기 통신용 수단은 미국 특허 제4,846,185호에 개시된 것과 같은 아일렛(eyelet) 또는 기타 스냅형(snap-type) 커넥터일 수 있다. 또한, 전기 통신용 수단은 미국 특허 제4,771,783호에 보여지는 것과 같은 리드선(lead wire)일 수 있다. 채용되는 전기 통신용 수단의 유형과는 무관하게, 전해질을 포함하는 본 발명의 중합된 PSA는 (모니터링을 포함한) 진단, 치료 또는 전기수술 목적을 위한 생물 의학적 전극 상에서 전도성 접착제의 영역으로서 존재할 수 있다.
본 발명의 생물 의학적 전극을 채용할 수 있는 다른 유형의 진단 절차는 이상 패턴(pattern of abnormality)을 검출하기 위한 환자의 심장의 전기적 파형 패턴의 장기간의 모니터링이다. 바람직한 생물 의학적 전극 구조는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,012,810호(스트랜드(Strand) 등)에 개시되어 있다. 본 발명의 중합된 PSA는 본 명세서에 나타낸 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에서 이온 전도성 매체로서 사용될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 본 발명의 중합된 PSA는 예를 들어 미국 특허 제5,012,810호의 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시된 실시 형태에 따른 생물 의학적 전극에서 전도성 접착제의 영역으로서 사용된다.
본 출원의 도 3 및 도 4를 참조하면, 생물 의학적 전극의 다른 실시 형태는 절연체 구성(41) 및 전도체 부재(42)를 포함하는 전극(40)의 형태로 제공된다. 절연체 구성(41)은 절연체 구성(41)의 대향 측부(46, 47)들을 함께 형성하는 제1 섹션(44) 및 제2 섹션(45)을 갖는다. 도 3에 보여지는 바와 같이, 각각의 섹션(44, 45)은 긴 에지 부분(50, 51)을 각각 갖는다. 에지 부분(50, 51) 각각은 경계 부분(52, 53)을 각각 포함하며, 경계 부분은 각각의 섹션(44, 45)의 주연 부분을 포함하고 에지(50, 51)를 따라 각각 연장한다. 그러한 방식으로, 섹션(44, 45)은 서로 사실상 평행하게 연장되도록 배향되고, 에지 부분(50, 51)은 경계 부분(52, 53)이 중첩되도록 서로 중첩된다. 에지 부분(50, 51)들 사이에는 시임(60)이 생성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "사실상 평행"은 섹션(44, 45)이 정확하게 평행한 것을 의미하지 않는다. 이들은 예를 들어 전도체 부재(42)의 두께로 인해 정확한 동일 평면 상의 정렬로부터 벗어날 수도 있다.
전도체 부재(42)는 전술된 생물 의학적 전기 전도체(16)와 사실상 유사하여, 전술된 탭 부분(20)에 대응하는 탭 부분(61) 및 전술된 전도성 인터페이스 부분(18)에 대응하는 패드 부분(62)을 구비한다. 생물 의학적 전기 전도체 부재(16)처럼, 전도체 부재(42)는 전술된 실시 형태들 중 임의의 것일 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 전도체 부재(42)는 전술된 미국 특허 제5,506,059호의 기재 내용에 따라 생성된, 유기황(organosulfur) 표면(64)을 갖는 비전도성의 가요성 유기 중합체 기재(63), 이에 점착된 금속층(65) 및 선택적인 금속 할로겐화물층(66)의 다층 구성이다.
부재(42)의 패드 부분(62)은 전도성 접착제 영역(70)과 대면하는 금속 필름의 부분을 포함하는데, 선택적으로는 금속 할로겐화물층(66)이 영역(70)과 접촉한다. 전기 장비와의 기계적 및 전기적 접촉에 대해 탈분극이 필요치 않기 때문에, 금속 할로겐화물층(66)은 탭 부분(61)까지 연장할 필요는 없다. 선택적으로, 기계적 접촉을 향상시키기 위하여 도 1 및 도 2의 실시 형태에 대한 것과 동일한 방식으로, 접착제-배킹된 폴리에틸렌 테이프가 탭 부분(61)에 적용될 수 있다.
일반적으로, 전극(40)은 전도체 부재(42)의 탭 부분(61)이 시임(60)을 통해 그리고 표면 또는 측부(46)의 일부분에 걸쳐 돌출하도록 구성된다. 결과적으로, 도 3 및 도 4에서 보여지는 바와 같이, 전도체 부재(42)의 패드 부분(62)은 절연체 구성(41)의 하나의 측부(47) 상에 위치되고, 전도체 부재(42)의 탭 부분(61)은 절연체 구성(41)의 대향 측부(46) 상에 위치된다. 탭 부분(61)이 시임(60)을 통해 연장되는 곳을 제외하고는 시임이 접착제 등에 의해 밀봉될 수 있음이 이해될 것이다.
도 4에서 보여지는 바와 같이, 탭 부분(61)의 하부 표면(68)은 이중-점착 테이프 스트립(69)에 의해 섹션(45)에 제위치에서 점착된 것으로 도시되어 있다. 즉, 탭 부분(61)과 섹션(45) 사이에서의 도 1의 점착은 도 4에 도시된 바와 같이 상부에서라기 보다는 탭 부분(61) 아래에서 접착제(69)에 의한 것이다.
도 4의 전극(40)에서, 전도성 접착제 영역(70)은 일반적으로 전도성 부재(42)의 아래에 위치되는 본 발명에 따른 PSA를 포함한다. 선택적으로, 전도성 접착제 영역(70)은 패드 부분(62)이 상부에 있는 측부에서 절연체 구성(41)에 적용된 생체적합성 피부 접착제 영역(71)에 의해 둘러싸일 것이다. 몇몇 실시 형태에서, 전도성 접착제(70)는 소수성 벌크 특성을 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 영역(71)은 제거될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 생체적합성 피부 접착제 영역(71)은 본 명세서에서 설명된 전도성 접착제와 유사하지만 유기 염화물 전해질이 없는 비전도성의 중합된 PSA를 포함할 수 있다. 선택적인 피부 접착제(71), 전도성 접착제(70) 및 패드 부분(62)을 상부에서 또한 포함하는 전극(40)의 그 면에 대항하여 이형 라이너(75)가 위치된다. 분리를 용이하게 하기 위하여 이형 라이너(75)와 절연체 구성(41)의 일부분 사이에 스페이서(spacer, 76)가 위치된다.
상기 전극 상에서의 이형 라이너(예를 들어, 이형 라이너(12, 75))를 위해 다양한 재료들 중 임의의 것이 이용될 수 있다. 그러한 이형 라이너는 예를 들어, 라이너가 피부 접착제 및 전도성 접착제로부터 쉽게 분리가능하게 되도록 실리콘 이형 유형(silicone release type)의 코팅으로 코팅된 중합체(예를 들어, )를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 불소화합물계 코팅(fluorochemical based coating)으로 코팅된, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 재료와 같은 중합체를 포함하는 라이너가 유용하며, 피부 접착제 및 전도성 접착제로부터 쉽게 분리가능하다. 상기 전극과 사용하기에 적합한 이형 라이너는 계류 중인 미국 특허 출원 제11/027,612호(2004년 12월 28일자로 출원됨), 제11/027,605호(2004년 12월 28일자로 출원됨), 제11/027,633호(2004년 12월 28일자로 출원됨), 제11/027,606호(2004년 12월 28일자로 출원됨) 및 제11/027,604호(2004년 12월 28일자로 출원됨)의 개시 내용에 따른 불소화합물계 이형 코팅을 포함할 수 있다. 적합한 구매가능한 불소화합물계 폴리에스테르 라이너는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 스카치팩 1020 스카치팩 1022, 스카치팩 9741 하에 입수가능하다.
절연체 구성(41)의 섹션(44, 45)과 관련하여, 사용자에게 편안한 구성의 전극을 제공하기 위하여 가요성의 강하고 비교적 얇은 재료가 전형적으로 사용된다. 몇몇 실시 형태에서, 상기 재료는 예를 들어 폴리에틸렌 폼(foam)과 같은 발포 중합체일 수 있다. 다른 적합한 재료로는 부직포 패드(예를 들어, 폴리에스테르 부직포 패드), 종이, 및 투명 필름을 들 수 있다. 투명 필름의 비제한적인 예로는 쓰리엠 컴퍼니로부터 트랜스포어(Transpore) 비엠보싱 테이프로서 구매가능한 수술용 테이프를 갖고 두께가 0.05㎜인, 미국 버지니아주 호프웰 소재의 듀퐁/테이진 필름즈(DuPont/Teijin Films)로부터 상표명 멜리넥스(Melinex) 하에 구매가능한 것과 같은 폴리에스테르 필름을 들 수 있다.몇몇 실시 형태에서, 상기 재료는 뛰어난 가요성, 신장 회복 및 통기성을 나타내는, 멜트블로운 폴리우레탄 섬유로부터 제조된 부직포 패드를 포함한다. 본 발명에 따른 전극의 절연체 구성(41)에서 사용될 수 있는 적합한 멜트블로운 폴리우레탄 재료는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 유럽 특허 공보 제0 341 875호(메이어(Meyer)) 및 대응하는 미국 특허 제5,230,701호(메이어 등)에 전반적으로 기술되어 있다.
선택적으로, 절연체 구성은 전극(40)의 나머지와 접촉하는 그의 표면 상에서 피부 접착제를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에서, 절연체 구성(41)에 사용되는 웨브 재료(멜트블로운 폴리우레탄)는 웨브 평량이 약 60 내지 약 140 g/㎡(예를 들어, 약 120 g/㎡)일 수 있다. 그러한 재료는 또한 적합한 인장 강도 및 수증기 투과율을 가질 것이다. 적합한 수증기 투과율로는 21℃ 및 50％ 상대 습도에서 ASTM E96-80에 따라 시험할 때, 약 500 내지 약 3000 그램 물/㎡/24 시간, 그리고 몇몇 실시 형태에서는 약 500 내지 약 1500 그램 물/㎡/24 시간의 범위의 것을 들 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 상기 재료는 50％의 신장 후에 모든 방향으로 적어도 약 85％의 신장 회복을 갖는다.
본 명세서에서 설명된 절연체 구성은 다양한 치수들 중 임의의 치수를 갖도록 만들어질 수 있으며, 사실상 임의의 크기 또는 형상으로 만들어질 수 있지만, 통상의 생물 의학적 전극은 비교적 작은 장치임을 이해할 것이다. 본 명세서에 설명된 전극의 실시 형태에서, 절연체 구성의 치수는 전형적으로 제1 치수(예를 들어, 폭)에서 약 3.5 내지 약 4.5 ㎝의 범위이고 제2 치수(예를 들어, 길이)에서 약 5.5 ㎝ 내지 약 10 ㎝의 범위일 것이다. 사용된 재료에 따라, 약 200 내지 600 마이크로미터의 두께가 전형적으로 대부분의 응용에 적합한, 적당한 강도 및 낮은 릴리프(relief) 또는 프로파일(profile)을 제공한다.
접착제(69)와 관련하여, 이중 점착 테이프 형태의 아크릴레이트 에스테르 접착제들 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 접착제(69)는 피부 접착제에 대해 본 명세서에서 설명된 것과 동일하지만 약 1.3 내지 약 1.45 ㎗/g의 고유 점도를 갖는 접착제일 수 있다. 전도성 접착제의 영역(70)에 대해서는, 전도성 매체의 영역(14)에 유용한 것으로서 전술된 것과 같은 전도성 접착제가 바람직하다.
여러 층들의 치수, 및 조합 동안의 이들의 정합이 여러 도면들 중 임의의 도면에서 축척에 따라 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 실제로는, 도시된 구성(들)의 특징부들을 보다 잘 예시하여 구성의 보다 양호한 이해를 용이하게 하기 위하여, 특징부들은 도면들에서 다소 과장된 방식으로 도시되어 있을 수 있다. 일반적으로, 전도성 부재(42)에서 매우 사소한 "s"자형 굴곡부만을 갖는 전체적인 사실상 평평한 외양은 부재(42)의 다층 구성에도 불구하고 배열에 의해 수용된다.
본 발명의 전도성 PSA를 사용할 수 있는 생물 의학적 전극의 다른 예로는 그 전제 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,527,087호; 제4,539,996호; 제4,554,924호; 제4,848,353호(잉겔(Engel)); 미국 특허 제4,846,185호(카림(Carim)); 미국 특허 제4,771,713호(로버츠(Roberts)); 미국 특허 제4,715,382호(스트랜드); 미국 특허 제5,133,356호(브라이언(Bryan) 등)에 개시된 전극을 들 수 있다. 그러한 전극을 제조하는 방법은, 본 발명의 중합된 PSA가 전도성 접착제의 영역 및 선택적으로 또한 그러한 특허들에 개시된 피부 접착제의 영역을 대체할 수 있다는 것을 제외하고는, 그러한 특허들에 개시되어 있다.
본 발명의 실시 형태는 하기 비제한적 실시예에 의해 추가로 예시되며, 여기서 모든 부는 달리 언급되지 않는 한 중량 기준이다.
시험 방법
시험 목적에 있어서, 전극쌍을 서로에게 점착시키며, 그의 이중 연속 접착제 층들은 마주보고 접촉하는 상태로 두었다. 이러한 배열은, ECG 일회용 전극에 사용되는 생물 의학적 전극에 있어서 적당한 성능을 결정하기 위한, 의료 기구 진흥 협회(Association for the Advancement of Medical Instrumentation, AAMI)가 발행한 표준, 구체적으로는 최소한의 표준을 위한 시험 방법 및 조건에 대한 문헌["American National Standard for Pregelled ECG Disposable Electrodes" Association for the Advancement of Medical Instrumentation (1984)]에 명시되어 있으며, 상기 문헌의 개시 내용은 참고로 포함된다. D.C. 오프셋(Offset)(100 mV 미만); A.C. 임피던스(2 kOhms 미만); 제세동 과부하 회복(100 mV 미만, 4회의 캐패시터 방전 후 5초) 및 잔류 분극 전위의 변화율(1 mV/초 이하)의 특성들을 이들 표준 시험 방법에 따라 시험예 및 비교예에 대하여 측정하였다.
실시예 1
이 실시예는 탭형 전극(tab style electrode)에 사용되는 전도성 접착제에서 유기 염화물 전해질을 이용한다. 마이크로에멀젼을 본 발명에 따른 전도성 접착제로서 사용하기 위하여 제조하였다. 마이크로에멀젼은 2004년 3월 23일자로 우이(Uy) 등에 허여된, 동시 양도된 미국 특허 제6,709,716호에 전반적으로 개시된 방식으로 제조하였다. 더 구체적으로는, 제1 혼합물은 소정량의 두 가지 단량체, 즉, 친수성 단량체로서 14 그램의 아크릴산을, 소수성 단량체로서 14 그램의 아이소옥틸 아크릴레이트 - 이는 예를 들어 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 아토피나 케미칼스, 인크.(Atofina Chemicals, Inc.)로부터 구매하였음 - 와 혼합함으로써 형성시켰다. 이것에 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 유니케마(Uniqema)로부터 상표명 BRIJ 98 하에 구매가능한 7 그램의 계면활성제; 및 미국 뉴저지주 프랭클린 소재의 글로벌 세븐(Global Seven)으로부터 상표명 헤톡솔(HETOXOL) OL35 하에 구매가능한 3 그램의 계면활성제를 첨가하였다. 이어서, 시바 가이기 코포레이션(Ciba Gigy Corp.)으로부터 상표명 이르가큐어 2959 하에 구매가능한 0.3 그램의 광개시제를 첨가하여 제1 혼합물을 완성하였다.
이어서, 22 그램의 물; 미국 뉴저지주 브룬스윅 소재의 스펙트럼 케미칼스(Spectrum Chemicals)로부터의 8 그램의 콜린 클로라이드; 10 그램의 글리세롤; 25 그램의 부틸렌 글리콜 - 이들 둘 다는 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 시그마 케미칼스(Sigma Chemicals)로부터의 것임 - 을 혼합함으로써 제2 혼합물을 제조하였다.
제1 및 제2 혼합물을 함께 조합하여 마이크로에멀젼을 형성하였다. 마이크로에멀젼에, 아크릴산 단량체로부터 제조되고 상표명 페물렌(PEMULEN) TR-2 하에 구매가능한, 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 노베온 인크.(Noveon Inc.)로부터 획득되는 0.2 그램의 소수성으로 개질된 폴리아크릴레이트를 점도 조절제로서 첨가하고, 미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니, 인크.(Sartomer Company, Inc.)로부터 획득된 0.2 그램의 폴리에틸렌 글리콜 (400) 다이아크릴레이트를 가교결합제로서 첨가하였다. 첨가 후, 마이크로에멀젼은 투명하고 안정하게 남아있으며, 점도는 대략 0.2 ㎩.s(200 cp)로 증가하고, 통상적인 기술을 사용하여 용이하게 처리하였다.
이어서, 증점된 마이크로에멀젼을 나이프 코팅기를 사용하여 기재로서의 이형 라이너 상으로 코팅하였다. 0.64 ㎜(25 밀) 두께의 코팅이 얻어지도록 나이프를 설정하였다. 중합은, 미국 매사추세츠주 댄버스 소재의 실바니아(Sylvania)로부터 구매가능한 350 블랙라이트(Blacklight)를 사용하여 자외선에 노출시킴으로써 코팅된 마이크로에멀젼에서 유도하였다. 1800 mJ/㎠의 총 선량을 대략 7분에 걸쳐 인가하여, 전도성 이중 연속 접착제를 형성하였다. 이 전도성 접착제는 인간 피부에의 점착성이 탁월하였다.
이 접착제의 여러 개의 1.0 제곱 센티미터 견본들을 하나의 면 상에서 전도성 은/염화은 잉크 배킹에 그리고 다른 면 상에서 이형 라이너에 접합시켰다. 배킹은 전기적 접촉을 위한 탭으로서 1 제곱 센티미터를 남기도록 접착제 견본(2 ㎝ x 1 ㎝)보다 컸다. 배킹은, 미국 매사추세츠주 월담 소재의 에르콘 인크.로부터 상표명 "R300" 하에 구매가능한 은/염화은 전도성 잉크액을, 와이어-코팅 절차를 사용하여 미국 버지니아주 호프웰 소재의 아이씨아이 필름즈(ICI Films)로부터 상표명 멜리넥스 505 하에 구매가능한 0.1 ㎜ 두께의 폴리에스테르 필름으로 만들어진 중합체 배킹 상으로 코팅함으로써 제조하였다. 잉크는 고형물 함량이 58％였으며, 그의 은 원소는 70％로 포함되었다. 잉크용 캐리어 용매는 메틸 프로필 케톤(MPK)이었다. 이어서, 코팅된 필름을 실온에서 5분 동안 건조시키고, 이어서 93 ℃(200℉)에서 5분 동안 건조시켰다.
비교예 C1
하기 실시예 1에 약술된 절차를 하기와 같이 변화시킨 것에 따라 마이크로에멀젼 접착제를 제조하였다: 4 그램의 염화칼륨을 콜린 클로라이드 대신 사용하였다. 26 그램의 물을 사용하고, 계면활성제 혼합물을 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 유니케마로부터 획득한 10 그램의 BRIJ 97로 대체하였다.
실시예 1 및 비교예 C1
6개의 탭형 전극을 각각의 실시예 1 및 비교예 C1에 설명된 접착제로부터 제작하였다. 3개의 각각의 전극쌍은, 접착제 표면이 노출된 상태로 15％ R.H.의 챔버 내에 18시간 동안 둔 반면, 다른 3개의 쌍은 15％ R.H에 노출시키지 않았다. 전극쌍을 비노출 및 15％ R.H. 노출 샘플 둘 다로부터 제조하였다. 이들 쌍을 서로에게 점착시키고, AAMI 표준에 따라 그의 이중 연속 접착제 층들을 마주보고 접촉하는 상태로 두었다. 표 1의 각각의 결과는 15％ R.H. 노출 전후 실시예 1 및 비교예 C1의 3개의 쌍에 대한 평균 시험 결과를 나타낸다.
Figure 112008008452438-PCT00001
접착제를 15％ R.H.로 평형화시킨 후, 실시예 1의 전극은 여전히 전기적으로 작동가능하였다. 비교예 C1B의 임피던스는 실시예 1B(콜린 클로라이드)의 전극과는 대조적으로 50배 증가하였으며, 여기서, 건조 후 임피던스는 단지 10배 증가하였다. 게다가, 염화칼륨을 포함하는 C1B 전극은 SDR 구배 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 2
이 실시예는 모니터링 및 장기간의 착용을 위하여 사용되는 스냅형 전극에 사용되는 전도성 접착제에서 유기 염화물 전해질을 이용한다. 전도성 요소는 탭형 전극보다 훨씬 더 작은 풋프린트(footprint)를 갖는다. 이 전극 구성은 2004년 3월 23일자로 우이 등에게 허여된 미국 특허 제6,709,716호에 상세하게 설명되어 있다. 간략하게는, 이 생물 의학적 전극은 스터드(stud) 또는 아일렛이 관통해 돌출하게 하는 스냅에 의해 덮이는 개구를 갖는 비전도성 배킹을 구비한다. 스냅은 아일렛에 고정되어 전기 계기에의 전기 접속점을 제공한다. 아일렛 및 배킹을 덮고 있는 것은 본 발명의 중합된 마이크로에멀젼 PSA의 영역이다. 이형 라이너는 사용 전에 PSA 영역을 보호한다. 배킹은 절연체 구성과 동일하거나 유사한 재료로 만들어질 수 있다. 아일렛은 금속 도금된 플라스틱 아일렛(예를 들어, 은 도금되고 클로라이드화된 ABS 플라스틱 아일렛으로서 미국 매사추세츠주 피치버그 소재의 미크론 프로덕츠(Micron Products)로부터 구매가능)일 수 있다. 스냅은 금속 스냅 (예를 들어, 미국 코네티컷주 토마슨 소재의 아일렛츠 포 인더스트리(Eyelets for Industry)로부터 구매가능한 스테인레스 강 아일렛 304번)일 수 있다. 이러한 유형의 전극에서, 본 발명의 중합된 마이크로에멀젼 PSA는 생체적합성 피부 접착제 및 전극에서의 이온 전도성 매체로서 모두 역할 수 있다.
실시예 1에 설명된 것과 동일한 접착제를 사용하여 스냅형 전극을 제조하였다. 실시예 1에서와 같이, 절반의 전극을 라이너로부터 떼어내어 접착제 표면이 챔버와의 신속한 평형을 위하여 노출된 상태로 15％ R.H.에서 18시간 동안 챔버 내에 두었다. 둘 다의 전극 세트에 대한 AAMI 절차에 따른 전기 시험의 결과가 표 2에 나타나 있다. 각각의 시험 결과는 3개의 전극쌍의 평균치를 나타낸다.
비교예 C2
콜린 클로라이드 전해질을 비교예 C1에서와 같이 염화칼륨으로 대체한 것을 제외하고는, 비교예 C2는 실시예 2에서와 동일한 스냅형 전극 구성을 사용하였다. AAMI 전기 시험 데이터가 표 2에 나타나 있다. 각각의 시험 결과는 3개의 전극쌍의 평균치를 나타낸다.
Figure 112008008452438-PCT00002
실시예 2B의 전극은 6배 증가된 임피던스를 나타내었다. 전극들의 전기적 특성들 중 어느 것도 손상되지 않았다. 비교예 C2의 전극은 낮은 습도의 챔버에 노출될 때 임피던스 측정 시험을 통과하지 못하였다.
실시예 3
실시예 3은 이형 라이너 상에서 전환된 스냅형 전극 - 여기서, (전극 배킹과 이형 라이너 사이에 개재된) 접착제 주변을 낮은 습도에 노출시킴 - 에 있어서 전도성 접착제에서 유기 전해질을 이용하였다. 스냅형 전극 배킹을 실시예 2에서와 같이 제작하였으며, 실시예 1에서 합성한 접착제를 사용하여 이형 라이너 상에서 전환시켰다. 12개의 전극 쌍을 사용하여 AAMI 절차에 따라 초기 백투백(back-to-back) 전기 시험을 행하였다. 이어서, 이형 라이너 상의 실시예 3의 전극들을 30일 동안 0％ R.H. 및 15％ R.H.에서 유지된 2개의 독립적인 챔버에서 21℃(70℉)에서 에이징하였다. 샘플을 에이징한지 10일, 20일 및 30일 후에 둘 다의 챔버로부터 꺼냈다. 둘 다의 전극 세트에 대한 백투백 전기 시험을 각각의 상기 시점에서 12개의 전극쌍에 대해 AAMI 절차에 따라 행하였다. 둘 다의 실시예 3 전극 세트에 대한 결과의 평균치가 하기 표 3A에 나타나 있다.
비교예 C3
마이크로에멀젼을 하기와 같이 제조하였다. 제1 혼합물은 2종의 친수성 단량체, 14 그램의 아크릴산 및 14 그램의 폴리옥시에틸렌 아크릴레이트 - 일본 와까야마 소재의 신-나까무라 케미칼 컴퍼니 리미티드(Shin-Nakamura Chemical Co. Ltd.)로부터 AM 90G 에스테르로서 구매가능 - 의 혼합에 의해 형성시켰다. 소수성 단량체 역할의 아이소옥틸 아크릴레이트 14 그램을 이것에 첨가하였다. 상기 제2 혼합물에 아이씨아이로부터 입수가능한 18 그램의 계면활성제 BRIJ 97을 첨가하여 제3 혼합물을 형성하였다. 이어서, 0.5 그램의 이르가큐어 2959 개시제를 첨가하여 제4 혼합물을 형성하였다. 이어서, 23 그램의 물, 1.2 그램의 KCl 및 10 그램의 프로필렌 글리콜을 포함하는 수성 혼합물을 제조하였다. 이 수성 혼합물 및 제4 혼합물을 함께 조합하여 마이크로에멀젼을 형성하였다. 분자량이 대략 550,000이고, 표준 합성 기술을 사용하여 단량체로부터 제조되는 폴리아크릴산의 17％ 수용액을 상기 마이크로에멀젼에 첨가하였다. 구체적으로는, 열 활성화된 개시제 과황산칼륨에 의해 중합을 개시하고, 이 반응을 질소 분위기 하에 76℃에서 실행하였다.
이 용액을 마이크로에멀젼에 첨가하였을 때, 마이크로에멀젼은 투명하고 안정하게 남아있으며, 점도는 대략 0.2 ㎩.s(200 cps)로 증가하고, 통상적인 기술을 사용하여 용이하게 처리가능하다. 이어서, 증점된 마이크로에멀젼을 나이프 코팅기를 사용하여 기재로서의 이형 라이너 상으로 코팅하였다. 0.64 ㎜(25 밀) 두께의 코팅이 얻어지도록 나이프를 설정하였다. 중합은, 미국 매사추세츠주 댄버스 소재의 실바니아(Sylvania)로부터 구매가능한 350 블랙라이트(Blacklight)를 사용하여 자외선에 노출시킴으로써 코팅된 마이크로에멀젼에서 유도하였다. 1800 mJ/㎠의 총 선량을 대략 7분에 걸쳐 인가하여, 전도성 이중 연속 접착제를 형성하였다. 이 전도성 접착제는 인간 피부에의 점착성이 탁월하였다.
스냅형 전극 배킹을 실시예 2에 따라 제작하고, 이 접착제를 사용하여 이형 라이너 상에서 전환시켰다. 초기 백투백 전기 시험을 12개의 전극쌍을 사용하여 AAMI 절차에 따라 행하였다. 이어서, 이형 라이너 상의 전극을 30일 동안 0％ R.H. 및 15％ R.H.에서 유지한 2개의 독립적인 챔버에서 21℃(70℉)에서 에이징하였다. 샘플을 에이징한지 10일, 20일 및 30일 후에 둘 다의 챔버로부터 꺼냈다. 둘 다의 전극 세트에 대한 백투백 전기 시험을 각각의 이들 시점에서 12개의 전극쌍에 대해 AAMI 절차에 따라 행하였다. 둘 다의 비교예 C3 전극 세트에 대한 결과의 평균치가 표 3B에 나타나 있다.
Figure 112008008452438-PCT00003
Figure 112008008452438-PCT00004
실시예 4:
실시예 4는, 콜린 클로라이드를 포함하는 접착제로부터 제작되고 0％ 및 15％ R.H에서 라이너 상에서 30일 동안 에이징한 전극의 임상 성능을 나타낸다. 임상 성능은 피부 상에 전극을 적용한 후 안정한 ECG 트레이스(trace)를 얻는 데 필요한 시간까지 측정하였다.
재료: 스냅형 전극을 실시예 3에 설명한 배킹, 접착제, 및 라이너 물질로부터 제작하였다. 전극들 중 1/3을 물 및 공기 불투과성 파우치 내에 밀봉하였으며, 이들 전극은 대조로서의 역할을 하였다. 다른 1/3은 라이너 상에서 21℃(70℉) 및 0％ R.H.에서 30일 동안 에이징하고, 나머지 1/3은 라이너 상에서 21℃(70℉) 및 15％ R.H.에서 30일 동안 에이징하였다.
먼저, 초기 임피던스를 대상의 팔에 적용한 각각의 실시예 4의 전극을 사용하여 측정하였다. 각각의 실시예 4의 전극 (4A, 대조; 4B, 15％ R.H.에서 보관; 및 4C, 0％ R.H.에서 보관) 중 하나의 샘플을 각각의 12명의 대상의 몸통 상에 각각의 4개의 4반부(quadrant)에 적용하였다. 허용가능한 EKG 트레이스에 대한 시간을 기록하였다. 허용가능한 트레이스가 리드(1, 2) 둘 다에서 필요함을 주목한다. 각각의 조건 하에서 각각의 실시예 4의 전극에 있어서 허용가능한 트레이스에 대한 시간 및 임피던스의 결과 (n=48)의 평균치가 표 4에 나타나 있다.
Figure 112008008452438-PCT00005
실시예 5
이 실시예는 스냅형 전극에서 사용되는 전도성 접착제에서 상이한 유기 "오늄" 전해질을 이용하였다. 이 전극 구성은 접착제를 제외하고는 실시예 2에 설명한 것과 동일하다. 접착제는 아크릴레이트 기재의 단일상 PSA이었다. 접착제 전구체는 15 그램의 아크릴산, 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 샌 에스테르스 코포레이션(San Esters Corporation)으로부터 획득된 20 그램의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트; 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 구매가능한 11 그램의 테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄 클로라이드; 25 그램의 1,3 부틸렌 글리콜, 10 그램의 글리세롤, 19 그램의 물, 0.55 그램의 이르가큐어 2959 및 0.15 그램의 폴리에틸렌 글리콜(400) 다이아크릴레이트를 포함한다. 이 전구체를 나이프 코팅기를 사용하여 기재로서의 이형 라이너 상으로 코팅하였다. 0.64 ㎜(25 밀) 두께의 코팅이 얻어지도록 나이프를 설정하였다. 중합은, 미국 매사추세츠주 댄버스 소재의 실바니아(Sylvania)로부터 구매가능한 350 블랙라이트(Blacklight)를 사용하여 자외선에 노출시킴으로써 코팅된 마이크로에멀젼에서 유도하였다. 1800 mJ/㎠의 총 선량을 대략 7분에 걸쳐 인가하여, 전도성 이중 연속 접착제를 형성하였다. 이 전도성 접착제는 인간 피부에의 점착성이 탁월하였다.
스냅형 전극 배킹을 실시예 2에서와 같이 제작하고, 이 접착제를 사용하여 이형 라이너 상에서 전환시켰다.
비교예 C5
비교예 C5는, 11 그램의 포스포늄 클로라이드를 4.2 그램의 염화칼륨으로 대체하고, 물 19 그램을 25.8 그램으로 증가시킨 것을 제외하고는 동일한 조성의 염화칼륨 접착제로 포스포늄 클로라이드 접착제를 대체한 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 전극 구성을 사용하였다.
실시예 5 및 비교예 C5
AAMI 절차에 따른 전기 시험을 실시예 5 및 비교예 C5의 둘 다의 전극 세트(각각 3개)에 대해 행하였다. 이전의 예에서와 같이, 절반의 전극을 라이너로부터 떼어내어 접착제 표면이 챔버와의 신속한 평형을 위하여 노출된 상태로 15％ R.H.의 챔버 내에 18시간 동안 둔 반면에, 절반은 15％ R.H. 조건에 노출시키지 않았다. 그 결과가 하기 표 5에 나타나 있다.
Figure 112008008452438-PCT00006
포스포늄 클로라이드를 포함하는 실시예 5B의 전극은 건조를 견디어 냈으며, 임피던스는 6배 증가하였다. 전극들의 전기적 특성들 중 어느 것도 손상되지 않았다. 염화칼륨 기반의 전극인 비교예 C5B는 낮은 습도의 챔버에 노출될 때 20배의 임피던스 증가를 나타내어 임피던스 시험을 통과하지 못하였다.
본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명하였지만, 설명된 실시 형태에 대한 변화 및 변경은 당업자에게 자명할 수 있으며, 그러한 변화 및 변경은 본 발명의 사상 및 범주 이내인 것으로 생각되고, 이는 첨부된 청구의 범위에 설명된 바와 같다.

Claims (59)

  1. (a) 감압 접착제;
    (b) 수용성 또는 수분산성 유기 염화물을 포함하는 전해질; 및
    (c) 습윤제를 함유하는 전도성 접착 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 감압 접착제는 수성 상 및 오일 상을 포함하는 이중 연속(bicontinuous) 조성물인 전도성 접착 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 이중 연속 조성물은 중합성 마이크로에멀젼 조성물로부터 유도되며, 마이크로에멀젼 조성물은
    (a) 물 중 하나 이상의 친수성 단량체 또는 올리고머 및/또는 하나 이상의 친양쪽성 단량체 또는 올리고머, 수용성 또는 수분산성 유기 염화물, 계면활성제 및 습윤제를 포함하는 수성 상과,
    (b) 하나 이상의 소수성 단량체 또는 올리고머를 포함하는 오일 상을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 이중 연속 조성물은 사실상 비다공성인 전도성 접착 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 유기 염화물은 전체 수성 상의 최대 약 20 중량부까지의 양으로 존재하는 전도성 접착 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 유기 염화물은 전체 수성 상 100 중량부를 기준으로 약 0.5 중량부 내지 약 10 중량부의 양으로 존재하는 전도성 접착 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 유기 염화물은 4차 암모늄 클로라이드, 포스포늄 클로라이드, 옥소늄 클로라이드, 설포늄 클로라이드 또는 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 오늄 클로라이드를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 4차 암모늄 클로라이드는 하이드록시에틸트라이메틸암모늄 클로라이드, 벤질트라이메틸암모늄 클로라이드, 벤질트라이에틸암모늄 클로라이드 테트라에틸암모늄 클로라이드, 아세트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 락트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 도데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 헥사데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 옥타데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 베헤닐 트라이메틸암모늄 클로라이드, 코코넛 알킬 트라이메틸암모늄 클로라이드, 테트라데실 다이메틸벤질암모늄 클로라이드, 아몬드아미도프로프알코늄 클로라이드, 아보카드아미도프로프알코늄 클로라이드, 비스-하이드록시에틸 탈로우모늄 클로라이드, 다이베헤닐다이모늄 클로라이드, 다이오코다이모늄 클로라이드, 다이데실다이모늄 클로라이드, 다이소이다이모늄 클로라이드, 다이탈로우다이모늄 클로 라이드, 다이탈로우다이모늄 클로라이드, PPG-9 다이에틸모늄 클로라이드, PPG-9 다이에틸모늄 클로라이드, 스테아릴 에틸헥실다이모늄 클로라이드 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  9. 제3항에 있어서, 친수성 단량체 및 올리고머는 에틸렌계 불포화, 자유 라디칼 (공)중합성, 극성 화학종을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 친수성 단량체는 사실상 오일 상에 불용성인 수용성의 에틸렌계 불포화, 자유 라디칼 (공)중합성, 극성, 이온성 또는 비이온성 화학종을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 친수성, 수용성, 에틸렌계 불포화, 자유 라디칼 (공)중합성, 극성, 이온성 단량체는 나트륨 스티렌 설포네이트, 아크릴산칼륨, 아크릴산나트륨, 메타크릴산나트륨, 아크릴산암모늄, 나트륨 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포네이트, 4,4,9-트라이메틸-4-아조니아-7-옥사-데스-9-엔-1-설포네이트, N,N-다이메틸-N-(베타-메타크릴옥시에틸)암모늄 프로피오네이트 베타인, 트라이메틸아민 메타크릴아미드, 1,1-다이메틸-1-(2,3-다이하이드록시프로필)아민 메타크릴아미드 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  12. 제9항에 있어서, 친수성 올리고머는 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트, 폴 리에틸렌 옥사이드 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리우레탄 다이아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 거대단량체 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 친수성 올리고머의 수평균 분자량은 약 100 내지 약 100,000인 전도성 접착 조성물.
  14. 제3항에 있어서, 친양쪽성 단량체는 마이크로에멀젼의 수성 상과 오일 상 사이에 분배가능한 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 화학종을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  15. 제12항에 있어서, 친양쪽성 단량체는 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, (메트)아크릴산, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 이타콘산, 스티렌 설폰산, N-치환 아크릴아미드, N,N-2치환 아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 설폰산 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  16. 제3항에 있어서, 친수성 또는 친양쪽성 올리고머는 오일 상에 사실상 불용성이거나 수용성이면서 유용성인 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 화학 종을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 친수성 또는 친양쪽성 올리고머는 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리우레탄 다이아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 거대단량체 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  18. 제3항에 있어서, 중합성 마이크로에멀젼은 적어도 하나의 개시제를 추가로 포함하는 전도성 접착 조성물.
  19. 제3항에 있어서, 소수성 단량체는 아크릴산의 C1 내지 C18 알킬 에스테르류로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 중합성, 에틸렌계 불포화 화학종을 포함하는 전도성 접착 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 소수성 단량체는 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알킬 아크릴레이트를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 습윤제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 트라이메틸올프로판, 에틸렌 글리콜 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  22. 제1항에 있어서, 습윤제는 하기 화학식으로 제시되는 전도성 접착 조성물:
    MO(CH2CH2O)m H
    (여기서,
    M은 수소 및 C1 내지 C6 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    m은 약 1 내지 약 25의 정수임).
  23. 제3항에 있어서, 친지성 첨가제를 추가로 함유하는 전도성 접착 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 친지성 첨가제는 다이비닐벤젠, 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 1,8-옥탄다이올 다이아크릴레이트 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 반응성, 소수성 가교결합제(들)를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  25. 제23항에 있어서, 친지성 첨가제는 사브롬화탄소, 알코올, 머캅탄 및 2종 이 상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 반응성, 소수성 사슬 전달제를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  26. 제25항에 있어서, 사슬 전달제는 아이소옥틸티오글리콜레이트인 전도성 접착 조성물.
  27. 제3항에 있어서, 계면활성제는 비-(공)중합성 계면활성제를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  28. 제3항에 있어서, 계면활성제는 중합성 계면활성제를 포함하는 전도성 접착 조성물.
  29. 제3항에 있어서, 계면활성제는 비이온성, 음이온성 및 양이온성 계면활성제로부터 선택되는 전도성 접착 조성물.
  30. 제1항에 있어서, 감압 접착제는 하이드로젤인 전도성 접착 조성물.
  31. (a)전도체 부재와;
    (b)전도체 부재와 결합되고,
    (i) 감압 접착제,
    (ii) 수용성 또는 수분산성 유기 염화물을 포함하는 전해질, 및
    (iii) 습윤제
    를 함유하는 전도성 접착 조성물
    을 포함하는 생물 의학적 전극.
  32. 제31항에 있어서, 전도체 부재는 배킹, 및 상기 배킹과 결합된 전도성 구성요소를 포함하며, 전도성 접착 조성물은 제1 및 제2 주 표면을 포함하고, 전도성 접착제의 제1 주 표면은 전류가 전도성 접착제를 통과하여 전도성 구성요소로, 또는 전도성 구성요소를 통과하여 전도성 접착제로 통과할 수 있도록 전도성 구성요소와 작동가능하게 결합된 생물 의학적 전극.
  33. 제32항에 있어서, 전도성 접착제의 제2 주 표면 위에 이형 라이너를 추가로 포함하는 생물 의학적 전극.
  34. 제33항에 있어서, 이형 라이너는 중합체 배킹과, 상기 중합체 배킹 위의 불소화합물계(fluorochemical) 이형 코팅을 포함하는 생물 의학적 전극.
  35. 제34항에 있어서, 이형 라이너의 중합체 배킹은 폴리에스테르를 포함하는 생물 의학적 전극.
  36. 제31항에 있어서, 감압 접착제는 중합성 마이크로에멀젼 조성물로부터 유도되는 이중 연속 조성물이며, 마이크로에멀젼 조성물은
    (a) 물 중 하나 이상의 친수성 단량체 또는 올리고머 및/또는 하나 이상의 친양쪽성 단량체 또는 올리고머, 수용성 또는 수분산성 유기 염화물 및 습윤제를 포함하는 수성 상과,
    (b) 하나 이상의 소수성 단량체 또는 올리고머를 포함하는 오일 상을 포함하는 생물 의학적 전극.
  37. 제36항에 있어서, 이중 연속 조성물은 사실상 비다공성인 생물 의학적 전극.
  38. 제36항에 있어서, 유기 염화물은 4차 암모늄 클로라이드, 포스포늄 클로라이드, 옥소늄 클로라이드, 설포늄 클로라이드 또는 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 오늄 클로라이드를 포함하는 생물 의학적 전극.
  39. 제38항에 있어서, 4차 암모늄 클로라이드는 하이드록시에틸트라이메틸암모늄 클로라이드, 벤질트라이메틸암모늄 클로라이드, 벤질트라이에틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 클로라이드, 아세트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 락트아미도프로필 트라이메틸암모늄 클로라이드, 도데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 헥사데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 옥타데실 트라이메틸암모늄 클로라이드, 베헤닐 트라이메틸암모늄 클로라이드, 코코넛 알킬 트라이메틸암모늄 클로라 이드, 테트라데실 다이메틸벤질암모늄 클로라이드, 아몬드아미도프로프알코늄 클로라이드, 아보카드아미도프로프알코늄 클로라이드, 비스-하이드록시에틸 탈로우모늄 클로라이드, 다이베헤닐다이모늄 클로라이드, 다이오코다이모늄 클로라이드, 다이데실다이모늄 클로라이드, 다이소이다이모늄 클로라이드, 다이탈로우다이모늄 클로라이드, 다이탈로우다이모늄 클로라이드, PPG-9 다이에틸모늄 클로라이드, PPG-9 다이에틸모늄 클로라이드, 스테아릴 에틸헥실다이모늄 클로라이드 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  40. 제36항에 있어서, 친수성 단량체 및 올리고머는 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 극성 화학종을 포함하는 생물 의학적 전극.
  41. 제40항에 있어서, 친수성 단량체는 사실상 오일 상에 불용성인 수용성의 에틸렌계 불포화, 자유 라디칼 (공)중합성 극성 이온성 또는 비이온성 화학종을 포함하는 생물 의학적 전극.
  42. 제41항에 있어서, 친수성, 수용성, 에틸렌계 불포화, 자유 라디칼 (공)중합성, 극성, 이온성 단량체는 나트륨 스티렌 설포네이트, 아크릴산칼륨, 아크릴산나트륨, 메타크릴산나트륨, 아크릴산암모늄, 나트륨 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포네이트, 4,4,9-트라이메틸-4-아조니아-7-옥사-데스-9-엔-1-설포네이트, N,N-다이메틸-N-(베타-메타크릴옥시에틸)암모늄 프로피오네이트 베타인, 트라이메틸아민 메 타크릴아미드, 1,1-다이메틸-1-(2,3-다이하이드록시프로필)아민 메타크릴아미드 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  43. 제40항에 있어서, 친수성 올리고머는 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리우레탄 다이아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 거대단량체 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  44. 제36항에 있어서, 친양쪽성 단량체는 마이크로에멀젼의 수성 상과 오일 상 사이에 분배가능한 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 화학종을 포함하는 생물 의학적 전극.
  45. 제44항에 있어서, 친양쪽성 단량체는 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, (메트)아크릴산, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 이타콘산, 스티렌 설폰산, N-치환 아크릴아미드, N,N-2치환 아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 설폰산 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  46. 제36항에 있어서, 친수성 또는 친양쪽성 올리고머는 오일 상에 사실상 불용 성이거나 수용성이면서 유용성인 극성 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 (공)중합성 화학종을 포함하는 생물 의학적 전극.
  47. 제46항에 있어서, 친수성 또는 친양쪽성 올리고머는 폴리에틸렌 옥사이드 아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리우레탄 다이아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 거대단량체 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  48. 제36항에 있어서, 소수성 단량체는 아크릴산의 C1 내지 C18 알킬 에스테르류로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 중합성 에틸렌계 불포화 화학종을 포함하는 생물 의학적 전극.
  49. 제48항에 있어서, 소수성 단량체는 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알킬 아크릴레이트를 포함하는 생물 의학적 전극.
  50. 제36항에 있어서, 습윤제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리 콜, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 트라이메틸올프로판, 에틸렌 글리콜 및 2종 이상의 전술한 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  51. 제36항에 있어서, 습윤제는 하기 화학식으로 제시되는 생물 의학적 전극:
    MO(CH2CH2O)m H
    (여기서,
    M은 수소 및 C1 내지 C6 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    m은 약 1 내지 약 25의 정수임).
  52. 제36항에 있어서, 친지성 첨가제를 추가로 포함하는 생물 의학적 전극.
  53. 제52항에 있어서, 친지성 첨가제는 다이비닐벤젠, 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 1,8-옥탄다이올 다이아크릴레이트 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 반응성, 소수성 가교결합제(들)를 포함하는 생물 의학적 전극.
  54. 제52항에 있어서, 친지성 첨가제는 사브롬화탄소, 알코올, 머캅탄 및 2종 이상의 전술한 것의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 자유 라디칼 반응성, 소수성 사슬 전달제를 포함하는 생물 의학적 전극.
  55. 제54항에 있어서, 사슬 전달제는 아이소옥틸티오글리콜레이트인 생물 의학적 전극.
  56. 제36항에 있어서, 계면활성제는 비-(공)중합성 계면활성제를 포함하는 생물 의학적 전극.
  57. 제36항에 있어서, 계면활성제는 중합성 계면활성제를 포함하는 생물 의학적 전극.
  58. 제36항에 있어서, 계면활성제는 비이온성, 음이온성 및 양이온성 계면활성제로부터 선택되는 생물 의학적 전극.
  59. 제31항에 있어서, 감압 접착제는 하이드로젤인 전도성 접착 조성물.
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