JPH07106197B2

JPH07106197B2 - 導電性ミラブルウレタンゴム電極

Info

Publication number: JPH07106197B2
Application number: JP3290705A
Authority: JP
Inventors: 好文小島; 博之渡辺
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH0595924A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性ミラブルウレタ
ンゴム電極に関する。更に詳しくは、心電図測定などの
生体電極として用いられる導電性ミラブルウレタンゴム
電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生体電極材としては、アルミ
ニウム、金、銀、白金、銅などの高導電性金属の薄板が
使用されているが、これらの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
十分なため、皮膚に導電性のゼリー、クリーム、ペース
トなどを塗布して、電極材との皮膚との接触を良くする
ようにしている。しかしながら、ゼリーなどを塗布する
と、使用中に肌からの熱や発汗によって機能が低下する
ことがあり、また使用後にゼリーなどを除去しようとし
ても、十分に除去しきれないで残るなどの問題がある。

【０００３】また、最近では、このような導電性のゼリ
ーなどを塗布する必要のない生体電極材が開発されてい
る。これは、金属性電極上に導電性の粘着剤層を設けた
ものである。この場合には、これを長期間使用している
と、粘着剤層にゴミやほこりなどが付着し易く、また雑
菌も発生し易いため、機能面や衛生面からも問題がみら
れる。また、粘着剤へ皮膚への接触という点で、不快感
や嫌悪感を与え易いなどの問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゼリ
ーなどの塗布や粘着剤層の形成といった電極材以外の構
成成分を必要とはせず、電極材自体が皮膚とのなじみや
感触性にすぐれ、半永久的に使用しても安定した電気的
検知が可能で、しかも衛生的な生体電極材を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
ミラブルウレタンゴム100重量部、窒素吸着法による表
面積が500m²/g以上の導電性カーボンブラック4〜20重量
部、表面積が500m²/g未満のカーボンブラック5〜25重量
部および架橋剤を含有する組成物の架橋物よりなる導電
性ミラブルウレタンゴム電極によって達成される。

【０００６】ミラブルウレタンゴムとしては、市販品を
そのまま使用することができる。また、ミラブルウレタ
ンゴムを形成し得る各成分であるポリオール、ジイソシ
アネートおよび連鎖移動剤を組成物自体の成分とし、加
硫成形時にミラブルウレタンゴムを形成し得るものも用
いることができる。

【０００７】ポリオール成分としては、分子量約500〜3
000、好ましくは約1000〜2500のポリエステルポリオー
ル、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、1,
4-ポリブタジエンポリオール、1,2-ポリブタジエンポリ
オール、フェノーリックポリオール、難熱性ポリオー
ル、ひまし油ポリオールなどが用いられる。これらのポ
リオールの中、好んで用いられるポリエステルポリオー
ルとしては、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸
などのジカルボン酸とエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコー
ル、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロ-ルプロパン、
ネオペンチルグリコールなどのポリオールとの縮合反応
生成物やポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネ
ートポリオールなどが用いられ、同様にポリエーテルポ
リオールとしては、ポリプロピレングリコール系ポリオ
ールまたはそれのエチレンオキシド変性物、アミン変性
物、更にはポリオキシテトラメチレングリコールなどが
用いられる。

【０００８】また、他の反応成分たるジイソシアネート
としては、例えば1,4-テトラメチレンジイソシアネー
ト、1，6-ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジ
イソシアネートなどの脂肪族系ジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネ
ート、水添4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネートな
どの脂環状系ジイソシアネートまたはキシリレンジイソ
シアネート、トリレンジイソシアネート、4,4´-ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネー
ト、p-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジ
イソシアネートなどの芳香族系ジイソシアネートが用い
られる。

【０００９】これらのジイソシアネートは、ミラブルウ
レタンゴムを形成させるために、ポリオールの水酸基当
量より少ないイソシアネート基当量で用いられる。ま
た、ミラブルウレタンゴムは、一般に特定のジイソシア
ネート化合物に対して特定の架橋剤が組合されて用いら
れており、本発明で好ましい架橋剤として用いられる有
機過酸化物の場合には、4,4´-ジフェニルメタンジイソ
シアネートが単独で用いられ、あるいは耐熱性、硬度な
どの特性を出すため他のジイソシアネート化合物と組合
せされても用いられる。

【００１０】ミラブルウレタンゴム形成に際しては、鎖
長延長剤がポリオールおよびジイソシアネートと共に反
応に用いられ、分子中に組み込まれる。連鎖成長剤とし
ては、例えば1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオー
ル、2,3-ブタンジオール、p-フェニレンジ(β-ヒドロキ
シエチル)エーテル、p-キシリレングリコール、グリセ
リンモノアリルエーテル、ジメチロ-ルジヒドロピラン
などのグリコール類、エチレンジアミン、3,3´-ジクロ
ル-4,4´-ジアミノジフェニルメタン、ジエチルトルイ
レンジアミン、N,N´-ジアミノピペラジンなどのジアミ
ン類、更に水などがポリオール100重量部に対して約0.5
〜30重量部の割合で用いられる。

【００１１】導電性カーボンブラックとしては、窒素吸
着法による表面積が500m²/g以上、好ましくは700〜1300
m²/gのもの、例えばケッチェンブラックなどが、ミラブ
ルウレタンゴム100重量部当り4〜20重量部、好ましくは
5〜10重量部の割合で用いられる。これ以下の割合で
は、目的とする導電性が得られず、一方これ以上の割合
で用いられると、導電性が高くなりすぎてノイズなどを
拾い、安定した心電波形が得られなくなるからである。
かかる導電性カーボンブラックが、表面積が500m²/g以
上のものとされるのは、それが多孔質構造になってお
り、そのため電子が容易に移動し易く、導電性を高める
効果があるためである。

【００１２】このように特定される表面積を有する導電
性カーボンブラックと共に、補強、充填目的などのため
に表面積が500m²/g未満、好ましくは20〜150m²/gのカー
ボンブラック、例えばアセチレンブラック、ファーネス
ブラック、サーマルブラックなどが、ミラブルウレタン
ゴム100重量部当り5〜25重量部、好ましくは10〜20重量
部の割合で用いられる。かかるカーボンブラックは、ゴ
ム材料としての物性の低下、特に硬さや弾性の低下を直
接の目的として用いられており、このため少なくとも5
重量部が用いられるが、25重量部以上用いた場合には、
カーボンブラックの分散性が悪くなり、混練作業に時間
がかかりすぎたり、ゴム強度や耐摩耗性が低下するよう
になるので好ましくない。

【００１３】そして、これら２種類のカーボンブラック
は、ゴム物性、作業性、加工性などの点を総合的に勘案
して、ミラブルウレタンゴム100重量部当り合計して10
〜30重量部、好ましくは15〜25重量部用いることが望ま
しい。

【００１４】以上の３成分に加えて、架橋剤が用いられ
て組成物が調製される。架橋剤としては、一般に有機過
酸化物が用いられる。有機過酸化物としては、例えばジ
クミルパーオキサイド、クミル第3ブチルパーオキサイ
ド、2,5-ビス(第3ブチルパーオキシ)-2,5-ジメチルヘキ
サン、α,α-ビス(第3ブチルパーオキシ)ジイソプロピ
ルベンゼン、1,1´-ビス(第3ブチルパーオキシ)-3,3,5-
トリメチルシクロヘキサン、4,4,4´,4´-テトラ(第3ブ
チルパーオキシ)-2，2-ジシクロヘキシルプロパンなど
が用いられる。これらの有機過酸化物の使用量は、分子
量、グラム当量などがそれぞれ異なるため、一定の架橋
度を得るために必要な量を決めることは一概にできず、
それぞれの有機過酸化物について最適添加量が選択され
る。

【００１５】組成物の調製は、ミラブルウレタンゴム
に、２種類のカーボンブラックおよび架橋剤を添加し、
オープンロールなどを用いて混練し、シート状などの生
地を作製することにより行われる。調製された組成物の
加硫成形は、約150〜190℃に加熱された圧縮成形型内に
組成物を入れ、約5〜10分間加熱加硫させた後、約80〜1
20℃で約15〜48時間二次加硫することにより行われる。

【００１６】生体電極材として用いられる場合には、加
硫成形品は一般に吸盤状、短冊状などに成形される。吸
盤状の電極は、人体の皮膚上に任意の個所に取り付け可
能であり、短冊状の電極は、手で押え付けたり、はさみ
込むことによって取り付け可能である。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係るミラブルウレタンゴム電極
は、生体電極材として満足し得る導電性および常態物性
を有しており、心電図測定においても良好な安定性を示
している。更に、導電性のゼリーなどや接着剤などを必
要とはしないというその取扱性の簡便さから、電話線を
介して遠距離から医師が心電図の診断を可能とする心電
図電話伝送装置に用いる携帯用心電計の電極などとして
好適に用いることができる。

【００１８】また、このような電極を形成している架橋
物は、適度なゴム弾性とすぐれた耐摩耗性およびゴム強
度とを有しており、使用中に形状が変形したり、摩耗し
たり、破損したりあるいは抽出物がブリードしたりする
こともなく、耐久性の点でもすぐれている。

【００１９】

【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。

【００２０】実施例１ミラブルウレタンゴム(デュポン社製品アジプレンCM；
ポリエーテル型ポリウレタン)1000gに、ケッチェンブラ
ックEC(ライオン製品；表面積800m²/g)80g、ファーネス
ブラック(三菱化成製品ダイヤブラックH；表面積85m²/
g)150g、有機過酸化物(日本油脂製品パークミルD40)20g
およびステアリン酸(花王製品ルナックS30)2.5gを添加
し、オープンロールで十分混練して、生地を調製した。

【００２１】この生地を、150×200×2mmのシート状に
プレス成形した後、二次加硫を行った。本実施例以下に
おいて、プレス成形は160〜180℃、7〜10分間の条件下
で行われ、二次加硫は100〜120℃で15〜24時間行われ
た。

【００２２】比較例１〜２実施例１において、ケッチェンブラックEC量が30g(比較
例１)または210g(比較例２)に変更された。

【００２３】比較例３〜４実施例１において、ファーネスブラック量が20g(比較例
３)または260g(比較例４)に変更された。

【００２４】実施例２実施例１において、ケッチェンブラックEC量が50gに、
またファーネスブラック量が50gにそれぞれ変更され
た。

【００２５】比較例５実施例１において、ケッチェンブラックEC量が200gに、
またファーネスブラック量が250gにそれぞれ変更され
た。

【００２６】実施例３実施例１において、ケッチェンブラックECの代わりに、
ケッチェンブラックEC600JD(ライオン製品；表面積1270
m²/g)が同量用いられた。

【００２７】実施例４実施例１において、ファーネスブラックの代わりに、ア
セチレンブラツク(電気化学製品デンカブラック；表面
積65m²/g)が同量用いられた。

【００２８】比較例６実施例１において、ケッチェンブラックECの代わりに、
アセチレンブラツク(電気化学製品デンカブラック；表
面積65m²/g)が同量用いられた。

【００２９】実施例５ポリヘキサメチレンアジペート(大日本インキ化学製品
ポリライトODX-688；OH価57)1000g、ジクミルパーオキ
サイド(日本油脂製品パークミルD)40g、4,4´-メチレン
ビス-o-クロロアニリン(大日本インキ化学製品パンデッ
クスE)90gおよび架橋助剤としてのトリアリルイソシア
ネート(バイエル社製品アクチベーターOC)2gを60〜80℃
で混合した混合物に、4,4´-ジフェニルメタンジイソシ
アネート(日本ポリウレタン製品ミリオネートMT)200gお
よびトリジンジイソシアネート(日本曹達製品R-203)20g
を80℃で混合した混合物を加え、板状に固化させた。

【００３０】このようにして得られたミラブルウレタン
ゴム1000gを用い、実施例１と同様にして、生地の調製
および加硫を行った。

【００３１】比較例７〜８実施例５において、ケッチェンブラックEC量を30g(比較
例７)または210g(比較例８)に変更した。

【００３２】以上の各実施例および比較例で得られたシ
ート状物について、次の各項目の測定が行われた。混練時間：オープンロールで、所定の配合物が完全に混
練し合うのに要する作業時間シート状物外観：二次加硫物シートの目視による外観硬さ、100%モジュラス、引張強さ、伸び、引裂強さ：JI
S K-6301(加硫ゴム物理試験方法)に準ずるテーバー式摩耗試験：砥石H-18、1kg重・1000回回転時
の摩耗減量 JIS K-7311(ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試
験方法)に準ずる体積抵抗率：JIS K-6911(熱硬化性プラスチック一般試
験方法)に準ずる心電波形：図１に示されるように、シート状物１に電極
２,３を設け、それぞれの電極を心電図発生装置４およ
び心電計５に接続した回路を形成させ、心電図を発生さ
せて、心電計に示される波形を記録した

【００３３】以上の測定結果は、次の表１に示される。
なお、心電波形は、図２に、安定、やや安定、不安定お
よび応答なしの４段階としてモデル的に示されている。
また、シート状物外観評価での不良は、流れ模様を形成
していた。

【表１】

【００３４】以上の結果から、次のようなことがいえ
る。 (1)各実施例は、いずれも安定した心電波形を示し、加
硫物の外観およびゴム物性の点でもすぐれている。 (2)導電性カーボンブラック量の少ない比較例１および
７あるいはそれが用いられていない比較例６では、心電
波形に応答がみられない。 (3)導電性カーボンブラック量の多すぎる比較例２およ
び８では、心電波形が乱れ、不安定となっている。 (4)ファーネスブラック量の少ない比較例３では、硬
さ、引張強さが低下しており、ゴム材料としての耐久性
の点で不十分である。 (5)ファーネスブラック量の多すぎる比較例４および５
では、シート状物の外観に生地の流れ不足によると思わ
れる模様が発生し、製品価値を低下させているばかりで
はなく、摩耗減量も大きくなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】心電図発生回路の概要図である。

【図２】４段階としてモデル的に示される心電波形であ
る。

【符号の説明】

１シート状物４心電図発生装置５心電計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミラブルウレタンゴム100重量部、窒素
吸着法による表面積が500m²/g以上の導電性カーボンブ
ラック4〜20重量部、表面積が500m²/g未満のカーボンブ
ラック5〜25重量部および架橋剤を含有する組成物の架
橋物よりなる電極。
【請求項２】心電図測定に用いられる請求項１記載の
電極。
【請求項３】ミラブルウレタンゴム100重量部、窒素
吸着法による表面積が500m²/g以上の導電性カーボンブ
ラック4〜20重量部、表面積が500m²/g未満のカーボンブ
ラック5〜25重量部および架橋剤を含有してなる組成
物。