WO1995022370A1 - Printed electrode for living body - Google Patents

Description

明 細 書 生体用プリ ン ト電極 技術分野

本発明は、 例えば、 イオン トフ ォ レーシス用電極、 低周波治療器 用電極、 生体電気情報取出用電極などで代表される、 生体電極等の 生体用プリ ン ト電極に関する。 背景技術

. 従来のプリ ン ト生体電極では、 電流の出力又は入力が電極界面の 有効利用面積の律速過程になっていた。 例えば、 イオン ト フ ォ レー シス用陽極プリ ン ト電極と して銀 （Ag) を、 陰極プリ ン ト電極と し て塩化銀 （AgC l ) を用いた場合には、 電流が流れると陽極表面では Agが AgC lに変化し、 電気抵抗の大きな AgC lが Ag表面を被う こととな り、 電極上の有効 Ag表面が減少し、 定電圧を直流又はパルス型で負 荷すると、 電流値が経時的に低下する、 いわゆる電極の劣化現象が 見られていた。 また、 生体モニター用電極にあってはノイズ発生を 惹起する一つの原因になっていた。 発明の開示

従って、 本発明の目的は、 前述の従来技術の現状に鑑み、 生体用 電極表面の利用可能な導電性微細粒子数を最大限拡大することによ り電極の劣化を抑え、 かつ安定的に電流の維持を長時間行う ことを 保証する生体用プリ ン ト電極を提供することにある。

本発明に従えば、 親水性ポリマー又は水可溶性物質からなる親水 性微細粒子と導電性微細粒子とを含有するィ ンクペース ト又はバイ ンダを支持体上にプリ ン ト処理して成る生体用プリ ン ト電極が提供 される。 図面の簡単な説明

以下、 図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図 1 は、 従来のイオン トフ ォ レーゼ用電極の使用例を示した説明 図である。

図 2 ( a ) は、 本発明のイオン トフ ォ レーゼ用多孔性電極を示し た説明図である。

図 2 ( b ) は、 図 2 ( a ) の別の電極支持体の形状を示す説明図 である。

図 3 は、 本発明の簡易型装置を示した説明図である。

図 4 は、 本発明の実施例 1 を示す電流値変化である。

図 5 は、 本発明の実施例 2 を示す電流値変化である。

図 6 は、 本発明の対照例を示す電流値変化である。 発明を実施するための最良の形態

本発明に従えば、 親水性ポリマー又は水可溶性糖類も しく は塩類 などの水可溶性物質の微細粒子の一種又は複数種を、 導電性微細粒 子 （銀、 ニッケル、 チタン、 塩化銀、 炭素等） の一種又は複数種と ともに、 比較的低い沸点の有機溶媒中のィ ンクペース ト又はバイ ン ダに混合含浸し、 支持体上に印刷するか、 又は直接に焼結又は減圧 も しく は常圧で加熱して有機溶媒を除去し、 皮膜状又は棒状に成形 し、 水溶液又は含水ゲル装着時に電極表面の有効面積を拡大するこ とにより、 電流安定性の増大した生体用プリ ン ト電極が提供される。 本発明の特徴は次の通りである。

本発明の生体用プリ ン ト電極を製造するに際しては、 特に、 親水 性微細粒子と して、 グルコース、 フルク トース、 マンニッ ト、 水解 デンプン、 D— ソルビッ ト、 ザンサンガムなどから選ばれた少なく とも一種の糖類、 又はカルボキシメ チルセルロース、 ヒ ドロキシェ チルセルロース、 ヒ ドロキシプロ ピルセルロース、 カノレボキシメ チ ルェチルセルロースなどから選ばれた少なく とも一種のセルロース 誘導体、 又は、 ポリ ビニールアルコールなどから選ばれた少なく と も 1 種の親水性ポリマー、 又は塩化ナ ト リ ウム、 塩化カ リ ウム、 塩 化カルシウム、 燐酸カ リ ウム、 燐酸二水素ナ ト リ ウム、 燐酸二水素 カ リ ウム、 燐酸二水素カルシウム、 燐酸水素ナ ト リ ウム、 燐酸水素 カ リ ウム、 燐酸水素カルシウム、 炭酸水素ナ ト リ ウム、 酢酸ナ ト リ ゥム、 。ン トテン酸カルシウム、 。ン トテン酸ナ ト リ ウムなどから 選ばれた少なく とも一種の塩類、 又はピロ リ ン酸鉄、 ァスコルビン 酸などから選ばれた少なく とも一種の水溶性ビタ ミ ン類などを、 導 電性イ ンクペース ト中に配合する。 尚、 親水性微細粒子の粒径範囲 には、 特に限定されるものではないが、 好ま しく は 3 200 〃 m 特に好ま しく は 3 50 / mである。

また、 本発明の生体用プリ ン ト電極を製造するに際しては、 特に、 導電性イ ンクペース トと して、 ポリエステル、 ポリプロ ピレン、 ポ リエチレン、 ポリエーテル、 ポリ ウ レタ ン、 メ タク リル樹脂、 ェポ キシ樹脂、 ポリ塩化ビニル、 ポリ酢酸ビニル、 ポリ塩化ビニリデン、 塩化ビニルと酢酸ビニル、 塩化ビニ リデン、 アク リル二 ト リルまた はエチレンとの共重合体及び、 酢酸ビニルと塩化ビニリデンまたは ァク リルニ ト リルまたはェチレンとの共重合体、 塩化ビニルと酢酸 ビニルとエチレンとの共重合体から選ばれた少なく とも一種よりな るバイ ンダ中に銀、 塩化銀、 チタン、 ニッ ケル、 白金などから選ば れた少なく と も一種の導電性微細粒子 （粒径が 0. 1 100 m ) を、 好ま しく は 20 90重量％、 更に好ま しく は 60 80重量％含む導電性 金属ペース トイ ンク組成物に対し、 前記親水性ポリマ一微粒子が 1 〜50重量％、 好ま しく は 5〜30重量％を含有してなる。

また、 本発明の電極構造体を、 イオン トフ ォ レーシス用銀塩化銀 電極と して使用する場合の一例を説明する。 一般に図 1 に示すよう に陽極部 （ 1 A) の銀電極 （ 1 ) が薬液保持部 （ 2 ) あるいは親水 性ゲル （ 3 ) を介して生体表面と向かい合つており、 陰極部 （ 2 A) の塩化銀電極 （ 4 ) は親水性ゲル （ 5 ) を介して生体表面と接する 関係となるが、 本発明は一例と して図 2 ( a ) に示すように、 銀プ リ ン トイ ンク （ 7 ) 中に水溶性微細粒子 （ 6 ) がー様に分散した構 造を有する電極であり、 イオン トフ ォ レーシス使用開始時その微細 粒子へゲルあるいは水溶液中から水が浸透し徐々にそれらが溶解し、 結果と して電気的には多孔性の電極構造を形成する特徴がある。 こ のため表面だけしか使えぬ通常の銀あるいは塩化銀プリ ン ト電極に 比べ長時間安定電流の確保が可能となる。 図 2 (b) は、 図 2 ( a ) で示す支持体と しての役割と外部との電気的接続を行う為の接続手 段とを兼ねた同一部材又は異質部材の組合せよりなる電極支持体

(12) の形状を変形したものである。 （13) は外部との電気的接続 を行う為の接続端である。

また、 本発明の電極構造体は、 使用直前まで乾燥状態で保存する か又は、 ゲルなどと接触させた湿潤状態で保存して、 十分使用目的 をはたすことができる。

次に当該電極の製造方法の一例について説明する。

即ち、 親水性ポリマー、 可溶性糖類、 又は塩類の微細粒子の一種 又は複数種を導電性微細粒子 （銀、 ニッケル、 チタ ン、 塩化銀、 炭 素等） の一種又は複数種とともに比較的低い沸点の有機溶媒中ィ ン クペース ト又はバイ ンダに混合含浸し、 支持体上に印刷又は直接に 焼結又は減圧も しく は常圧で加熱し有機溶媒を除去することによつ て、 皮膜状又は棒状の当該電極が形成されるものである。

尚、 上述した支持体とは、 例えばポリエステル、 ポリエチレン、 ポリプロ ピレン、 ポリ塩化ビニル、 セロハン、 ナイロ ン、 ポリ イ ミ ド、 ポリ塩化ビニリデン、 ポリ スチレン、 ポリ カーボネイ トなどの 樹脂材料、 セルロース、 セルロースエステル、 ニ トロセルロース、 レーヨン、 ポ リエステル、 ナイロンなどの不織布等よりなり、 軟質 性又は硬質性を有する部材で形成されるが素材、 形状共に特に限定 されるものではない。

本発明の効果をより明瞭化する為に、 銀塩化銀電極を例と して生 理食塩中での試験を説明する。 図 3 に示す、 簡易型装置を使用 し試 験を行った。

各電極、 銀、 塩化銀を並列にセッ 卜 し、 イオン トフォ レーシス電 圧を両電極間に定電圧 3 Vを負荷し、 その時の電流の安定性を測定 評価した。 実施例

以下の実施例並びに当該電極を使用 した実験例により、 本発明を 更に具体的に説明するが、 本発明はこの実施例によって限定される ものではない。

実施例 1

熱硬化型導電性銀ペース ト 「DW— 250H— 5」 （ （株） 東洋紡製） 55〜95重量％ (好ま しく は 70重量％) 、 水解デンプン ( (株） 和光 純薬工業製） く平均粒径 ； 32 m以下 > 5〜45重量％ (好ま しく は 30重量％) を配合した混合イ ンクペース トを 150°Cで 15分間、 加熱 硬化した銀 · 塩化ナ ト リ ウム電極を使用 し、 通電を行った。 陽極 Ag ' デンプン一陰極 AgC l間に脱分極イオン トフ ォ レーシス、 定電圧 3 V、 40kH z 、 30 % du t yをかけた。 図 4 に示すように 3時間、 通電しても ほぼ安定電流が供給可能であつた。

実施例 2

熱硬化型導電性銀ペース ト 「DW— 250H— 5 」 （ （株） 東洋紡製） 55〜95重量％ (好ま しく は 70重量％) 、 塩化ナ ト リ ウムパウダー

(平均粒径 ； 32 // m以下） 22. 5〜2. 5 重量％ (好ま しく は 1 5重量％ ) . 水解デンプン （ （株） 和光純薬工業製） <平均粒径 ； 32 m以下〉 22. 5〜2. 5 重量％ (好ま しく は 15重量 を配合した混合イ ンクべ 一ス トを 1 50°Cで 15分間、 加熱硬化した銀 · 塩化ナ ト リ ゥム · デン プン電極を使用 し、 通電を行った。 陽極 Ag ' デンプンー陰極 AgC l間 に脱分極イオン ト フ ォ レーシス、 定電圧 3 V、 40kH z 、 30 % d u t yを かけた。 図 5 に示すように 3 時間、 通電しても完全な安定電流が供 給可能であつた。

対照例

対照例と して、 塩化ナ ト リ ウム、 水解デンプン等の親水性微粒子 を加えず （無添加） 熱硬化型導電性銀ペース ト 「DW— 250H— 5」 ( (株） 東洋紡製） だけを試験した。 電極硬化条件、 通電条件は上 記実施例と同様にした。 図 6 に示すように実施例 1 と比較し、 親水 性微粒子が無添加の場合、 通電後 1 5分以内にあき らかに電流値の低 下が惹起した。 産業上の利用可能性

以上の説明のように本発明は、 水溶性微細粒子又は親水性ポリマ 一からなる微細粒子を導電性微細粒子間に保有し、 生体電極と して 使用すると、 例えば、 イオン トフォ レーシスと して使用すると、 塩 素ィォン含有水溶液又はゲルから水分が水溶性微細粒子又は親水性 ポリマー微細粒子にとり こまれ、 電気的には通電中に多孔性電極構 造が形成され、 その結果導電性微細粒子の実効界面表面積の増加を きたし、 長時間安定電流を維持することが可能となる。

尚、 本発明は、 上述したイオン トフ ォ レーシス用電極の他、 低周 波治療器用電極、 生体電気情報取出用電極などで代表される、 生体 電極への応用等に適用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 親水性ポリマー又は水可溶性物質からなる親水性微細粒子と 導電性微細粒子とを含有するィ ンクペース ト又はバイ ンダを支持体 上にプリ ン ト処理して成る生体用プリ ン ト電極。

2 . 親水性微細粒子が糖類、 セルロース誘導体、 塩類及び水溶性 ビタ ミ ン類から選ばれた少なく とも一種である請求の範囲第 1 項記 載の生体用プリ ン ト電極。

3 . 親水性微細粒子の粒径が 3 〜200 mである請求の範囲第 2 項記載の生体用プリ ン ト電極。

4 . 導電性微細粒子が炭素、 銀、 塩化銀、 チタ ン、 ニッケル及び 白金から選ばれた少なく とも一種である請求の範囲第 1 項記載の生 体用プリ ン ト電極。

5 . 導電性微細粒子の粒径が 0. 1〜 1 00 mである請求の範囲第 4項記載の生体用プリ ン ト電極。

6 . バイ ンダがポ リ エステル、 ポ リ プロ ピレン、 ポ リ エチレン、 ポ リ エーテル、 ポ リ ウ レタ ン、 メ タ ク リ ル樹脂、 エポキシ樹脂、 ポ リ塩化ビニル、 ポリ酢酸ビニル、 塩化ビニル共重合体、 酢酸ビニル 共重合体、 エチレン共重合体及び塩化ビニリデン共重合体から選ば れた少なく とも一種である請求の範囲第 1 項記載の生体用プリ ン ト 電極。