JPH10216242A - 生体用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極性を固定して通電した場合でも、導電性の
低下を殆ど生じない生体用電極を提供する。 【解決手段】 基材シート１の下面に、導電粉を含有さ
せた弗素系又はオレフィン系の樹脂よりなる導電層２を
形成し、端子３を導電層２に接触させて設けると共に、
導電層２の下面に導電性で粘着性の高分子ゲル５を密着
させて生体用電極を構成する。極性を固定して通電した
とき、高分子ゲル５中のイオンが導電層２の近傍へ移動
して酸性又はアルカリ性を呈しても、導電層２の樹脂が
耐加水分解性に優れた弗素系又はオレフィン系の樹脂で
あるため、導電層２の劣化による導電性の低下を防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低周波治療器など
の導子として人体に貼付けて使用する生体用電極に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】低周波治療器は、一般に肩こり等の通電
治療を行う場合、人体への電気的刺激の慣れを防止する
ため、人体に貼付ける一対の導子の極性を陰陽交互に切
り替えるようにしている。

【０００３】これに対し、筋肉痛や関節の痛みを和らげ
る目的で、双方の導子の極性を固定し、もっぱら陰極側
の導子での鎮静効果を得ようとする治療方法がある。

【０００４】ところで、低周波治療器の導子として従来
から使用されている生体用電極は、柔軟な極板に導電性
で粘着性の高分子ゲルを密着させたものであり、極板や
高分子ゲルとして次のようなものが使用されている。

【０００５】即ち、極板としては、軟質プラスチックシ
ートの片面に、導電性塗料（溶剤にポリエステル、ポリ
ウレタン、ポリアクリル酸エステル等の樹脂を溶解し、
銀、アルミニウム、ニッケル、銅、カーボン等の導電粉
を配合した塗料）の塗膜を形成したもの、金属薄膜を積
層したもの、導電粉を練り込んだゴム膜を積層したもの
等が使用されている。

【０００６】そして、導電性で粘着性の高分子ゲルとし
ては、種々のイオン化合物を溶解したアクリル系、ウレ
タン系、天然多糖類等の含水ゲルが使用されており、そ
の中には、陽イオンとしてリチウムイオン、ナトリウム
イオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン等が、ま
た、陰イオンとしてフッ素イオン、塩素イオン、臭素イ
オン、硝酸イオン等が含まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低周波
治療器の導子として上記の生体用電極を使用し、その極
性を固定して筋肉痛などの通電治療を行うと、陰極側の
生体用電極では、高分子ゲル中の陽イオンが極板の近傍
へ移動してくるため、極板の近傍がアルカリ性を呈する
ようになり、陽極側の生体用電極では、陰イオンが極板
の近傍へ移動してくるため、極板の近傍が酸性を呈する
ようになる。

【０００８】このため、金属薄膜を積層した極板では、
金属薄膜が短期間で酸化されて導電性が低下し、極板と
しての機能を損なう。また、導電性塗料の塗膜を形成し
た極板では、塗膜のマトリクス樹脂が上述したような耐
加水分解性に乏しいポリエステル、ポリウレタン、ポリ
アクリル酸エステル等であるため、これらのマトリクス
樹脂が加水分解されて短期間で劣化し、塗膜中の導電粉
が金属粉である場合は勿論、耐蝕性に富むカーボン粉で
ある場合にも、塗膜の導電性が低下して、極板としての
機能を損なう。同様に、導電粉を練り込んだゴム膜を積
層した極板でも、ゴム膜が短期間で劣化して導電性が低
下し、極板としての機能を損なう。

【０００９】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、極性を固定して使用して
も導電性の低下を殆ど生じない生体用電極を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る生体用電極は、基材シート
の下面に、導電粉を含有させた弗素系又はオレフィン系
の樹脂よりなる導電層を形成し、端子を該導電層に接触
させて設けると共に、該導電層の下面に導電性で粘着性
の高分子ゲルを密着させたことを特徴とする。

【００１１】そして、請求項２に係る生体用電極は、請
求項１の生体用電極において、導電層が、導電粉を含有
させた、四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレン−六弗化
プロピレン共重合樹脂、四弗化エチレン−パーフロロア
ルキルビニルエーテル共重合樹脂、四弗化エチレン−エ
チレン共重合樹脂、三弗化塩化エチレン樹脂、弗化ビニ
リデン樹脂のいずれか単独又は二種以上を混合した弗素
系の樹脂よりなることを特徴とし、請求項３に係る生体
用電極は、請求項１の生体用電極において、導電層が、
導電粉を含有させた、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、エチレン−プロピレ
ン共重合樹脂のいずれか単独又は二種以上を混合したオ
レフィン系の樹脂よりなることを特徴とし、請求項４に
係る生体用電極は、請求項１ないし請求項３のいずれか
の生体用電極において、導電粉がカーボン粉であること
を特徴とするものである。

【００１２】請求項１の生体用電極は、高分子ゲルと密
着する導電層が、導電粉を含有させた耐加水分解性に優
れる弗素系又はオレフィン系の樹脂よりなるため、極性
固定の使用により高分子ゲル中の陰イオン又は陽イオン
が導電層近傍に移動して酸性又はアルカリ性を呈した場
合でも、導電層の弗素系又はオレフィン系の樹脂が短期
間で加水分解されて劣化することは殆どない。従って、
導電層には樹脂の劣化による微細な亀裂等が実質的に発
生せず、導電粉相互の接触が亀裂部分等で断たれること
がないので、導電層の導電性の低下は殆ど生じない。

【００１３】特に、請求項２の生体用電極のように、導
電層が導電粉を含有させた特定の弗素系の樹脂よりなる
場合、又は、請求項３の生体用電極のように、導電層が
導電粉を含有させた特定のオレフィン系の樹脂よりなる
場合は、加水分解による劣化が生じ難く、更に、請求項
４の生体電極のように、導電粉が耐蝕性に優れたカーボ
ン粉であると、導電層の内部に含まれるカーボン粉は勿
論、導電層の表面（含水ゲルとの界面）に露出するカー
ボン粉も実質的に腐蝕することがないので、導電性の低
下は皆無に等しくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の具
体的な実施形態を詳述する。

【００１５】図１は本発明の生体用電極の一実施形態を
示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【００１６】図１、図２において、１は基材シート、２
は基材シート１の下面に形成された導電層、３は基材シ
ート１の端子挿通孔４に挿通された凸型の端子、５は導
電層２の下面に密着された導電性で粘着性の高分子ゲル
を示している。

【００１７】この実施形態の生体用電極は、基材シート
１の形状が楕円形とされ、その長軸方向の一端近くに端
子挿通孔４が穿孔されている。基材シート１の形状は、
楕円形の他、円形、長円形、正方形、長方形、瓢箪形な
ど、所望の形状とすることができ、また、端子挿通孔４
の位置も、基材シート１の中央など所望の位置とするこ
とができる。

【００１８】基材シート１としては、厚さ２０〜２００
μｍ程度の軟質合成樹脂シート（フィルムも含む）が使
用され、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
などのポリエステルシートや、ポリウレタンシート等が
好適に使用される。

【００１９】特に、３０〜３５０ｋｇ／ｃｍ² 程度の弾
性率を有する厚さ５０〜２００μｍ程度の透明な無架橋
ポリウレタンシートであって、黄変しないように酸化防
止処理を施したものは、優れた屈曲性と適度な柔軟性を
有するため、生体用電極を人体の屈曲部の皮膚に貼付け
たとき、皮膚の動きに十分追従して皮膚から簡単に剥が
れる心配がなく、しかも黄変しないので清潔感があり、
基材シート１として極めて好ましいものである。

【００２０】この基材シート１の下面に形成された導電
層２は、導電粉を含む弗素系又はオレフィン系の樹脂よ
りなるもので、その表面抵抗が１〜３００Ω／□、好ま
しくは３〜１００Ω／□となるように導電粉が含有され
ている。導電層２の表面抵抗が３００Ω／□より高くな
ると、生体用電極の導電層としては不適当である。

【００２１】導電層２を構成する弗素系の樹脂として
は、四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレン−六弗化プロ
ピレン共重合樹脂、四弗化エチレン−パーフロロアルキ
ルビニルエーテル共重合樹脂、四弗化エチレン−エチレ
ン共重合樹脂、三弗化塩化エチレン樹脂、弗化ビニリデ
ン樹脂などが単独で又は二種以上を混合して使用され
る。また、オレフィン系の樹脂としては、ポリエチレン
樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、
エチレン−プロピレン共重合樹脂などが単独で又は二種
以上を混合して使用される。

【００２２】これらの弗素系樹脂やオレフィン系樹脂
は、他の樹脂、例えば導電性塗料に含まれるポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリアクリル酸エステル等の樹脂に
比べると、耐加水分解性が遥かに優れている。そのた
め、これらの弗素系樹脂又はオレフィン系樹脂に導電粉
を含有させた導電層２は、生体用電極の極性固定の使用
によって高分子ゲル５中の陰イオン又は陽イオンが導電
層２近傍に移動して酸性又はアルカリ性を呈した場合で
も、導電層２の弗素系樹脂又はオレフィン系樹脂が短期
間で加水分解されて劣化することは殆どない。従って、
導電層２には、これらの樹脂の劣化による微細な亀裂等
が実質的に発生せず、導電粉相互の接触が亀裂部分等で
断たれることがないので、導電層２の導電性の低下は殆
ど生じない。

【００２３】導電粉としては、銀、金、その他の金属粉
やカーボン粉等が使用されるが、その中でも比較的安価
で耐蝕性に優れたカーボン粉が特に好適である。このよ
うなカーボン粉を含有させた導電層２は、層内に存在す
るカーボン粉は勿論、高分子ゲル５との界面に露出する
カーボン粉も実質的に腐蝕することがないので、導電粉
の腐蝕による導電性の低下を阻止することができる。
尚、銀等の良導電性の金属粉は、導電層２の表面に露出
する金属粉に腐蝕を生じても、導電層２の表面抵抗を３
００Ω／□以下に保つことができるので、充分使用する
ことができる。

【００２４】導電層２を形成する方法としては、上記の
弗素系樹脂やオレフィン系樹脂を溶剤に溶かして導電粉
を配合することにより調製した導電塗料を基材シート１
の下面に塗布する方法が採用できる。しかし、このよう
な導電塗料は成膜がしにくく、またＰＥＴなどの基材シ
ート１に対する接着性も余りないので、上記の弗素系樹
脂やオレフィン系樹脂に導電粉を均一に分散させた導電
フィルムを造り、このフィルムを基材シート１の下面に
ラミネートすることによって導電層２を形成することが
望ましい。

【００２５】端子３は、上部に略球形の頭部３ａを形成
し且つ下端に鍔部３ｂを形成した凸型の端子であって、
その鍔部３ｂの下面には黒灰色の絶縁フィルム３ｃが設
けられている。この端子３は基材シート１の端子挿通孔
４に下方から挿通され、端子頭部３ａが基材シート１の
上面に突き出している。そして、鍔部３ｂが端子挿通孔
４の周囲の導電層２に係着されて接触し、端子挿通孔４
から凸型端子３が上方に抜け出さないように取付けられ
ている。さらに、鍔部３ｂを覆うように固定用の絶縁フ
ィルム３ｃが下方から貼着されて鍔部３ｂを固定してい
るので、端子３のグラツキや含水ゲル５への没入を防止
することができる。

【００２６】端子３としては種々の金属で作製したもの
を使用できるが、なかでも耐蝕性に優れたステンレス製
の端子を使用することが望ましい。このようなステンレ
ス製の端子３を使用すると、含水ゲル５による端子３の
腐蝕も防止されるので、導電性の低下を防止する上で更
に有利となる。

【００２７】端子３の鍔部３ｂの下面に設けた上記の黒
灰色の絶縁フィルム３ｃは、端子３から人体への直下電
流を防止すると共に、鍔部３ｂの腐蝕を防止し、さらに
端子３のグラツキも防止するものである。また、黒灰色
をしているために、下方から透光性の高分子ゲル５を通
して端子３の鍔部３ｂを透視した場合に、鍔部３ｂの下
面がカーボン等を含有した導電層２と略同じ黒灰色とな
り、鍔部３ｂの存在が分からなくなって外観が向上す
る。

【００２８】この実施形態の生体用電極では、上記の凸
型の端子３を基材シート１の端子挿通孔４から上方へ突
き出して取付けているが、例えば、金属片等からなる端
子を導電層２に接触させて基材シート１の側方へ突き出
すように取付けてもよく、このように端子の形状や取付
け方は限定されるものではない。

【００２９】導電層２の下面に密着させる導電性で粘着
性の高分子ゲル５としては、イオン化合物（例えば塩化
ナトリウム、過塩素酸リチウム、塩化カリウム、塩化リ
チウム等）を含んだ０．５〜２００ＫΩ・ｃｍ程度の電
気抵抗を有するアクリル系、ウレタン系、天然多糖類等
の含水ゲルが使用されるが、そのなかでも特にウレタン
系の高分子ゲルが好適に使用される。アクリル系や天然
多糖類の高分子ゲルは含水率がかなり高いため、乾燥に
より導電性（表面抵抗）の変動（低下）が大きいのに対
し、ウレタン系の高分子ゲルは、その恐れが少なく、し
かも、粘着性が良いので人体の皮膚にしっかりと貼付け
ることができ、また、皮膚を刺激するモノマーを含まな
いため皮膚のかぶれ等を起こす心配もないといった利点
を有するからである。

【００３０】上記のようなイオン化合物を含むポリウレ
タンゲルは、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
リイソシアネートプレポリマーの少なくとも一方にイオ
ン化合物を配合して双方を反応させるか、或は、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プレポリマーの少なくとも一方
にイオン化合物を配合して双方を反応させることによ
り、容易に得ることができる。

【００３１】尚、高分子ゲル５の内部には、必要に応じ
て繊維ネット、不織布、織布などの補強用芯材（不図
示）を埋設してもよい。

【００３２】以上のような構成の生体用電極を二つ使用
し、各生体用電極の基材シート１から突き出した端子３
の頭部３ａを低周波治療器等の一対の導子コード先端の
コネクタにそれぞれ差込み接続して、双方の生体用電極
を高分子ゲル５の粘着力で人体に貼付け、双方の生体用
電極の極性を陽陰交互に切り替えて通電すると、陽極側
に切り替わった生体用電極では低周波微電流が端子３か
ら導電層２、高分子ゲル５を通って人体に流れ、陰極側
に切り替わった生体用電極では上記と逆の経路で低周波
微電流が流れて、肩こりや循環系などの低周波治療が行
われる。

【００３３】このとき、筋肉痛や関節の痛みを和らげる
目的で、一方の生体用電極を陰極に固定し、他方の生体
電極を陽極に固定して通電治療を行うと、既述したよう
に、陰極側の生体用電極では、高分子ゲル５中の陽イオ
ンの移動によって導電層２の近傍がアルカリ性となり、
陽極側の生体陽電極では、高分子ゲル５中の陰イオンの
移動によって導電層２の近傍が酸性となる。しかし、こ
れら生体用電極の導電層２は、導電粉を含む耐加水分解
性に優れた弗素系又はオレフィン系の樹脂よりなるもの
であるため、上記のように導電層２の近傍が酸性やアル
カリ性となっても、短期間で導電層２の該樹脂が加水分
解されて劣化することは殆どない。従って、導電層２に
は該樹脂の劣化による微細な亀裂等が実質的に発生せ
ず、導電粉相互の接触が亀裂部分等で断たれることがな
いので、導電層２の導電性が短期間で低下することはな
い。

【００３４】図３は、本発明の生体用電極の他の実施形
態を示す部分拡大断面図である。

【００３５】この生体用電極は、基材シート１と導電層
２との間に、導電層２よりも良好な導電性を有する中間
導電層２ａが設けられている。この中間導電層２ａは、
金属粉又は金属粉と導電性非金属粉との混合粉を含有し
た良導電性のペースト、樹脂塗料、インキ等で形成され
たものであり、特に、銀粉を含有した樹脂塗料等で形成
された表面抵抗が０．５Ω／□以下の銀層や、或は、銀
粉末とカーボン粉末との混合粉末を含有したペースト等
で形成された表面抵抗が１Ω／□未満の銀−カーボン層
が好適である。

【００３６】この中間導電層２ａは、図４に例示のごと
きパターン形状に形成されている。即ち、基材シート１
の端子挿通孔４の周囲にターミナル部２１ａが形成さ
れ、このターミナル部２１ｂに連なる広幅の楕円形通電
路２２ａが基材シート１の周縁部に沿って形成されてい
る。そして、ターミナル部２１ｂに連なる広幅の直線状
通電路２３ａが基材シート１の長軸に沿って形成され、
この直線状通電路２３ａと上記の楕円形通電路２２ａの
間には細幅のメッシュ状通電路２４ａが形成されてい
る。

【００３７】中間導電層２ａが上記のようなパターン形
状であると、電流がターミナル部２１ａから楕円形通電
路２２ａ及び直線状通電路２３ａを通って中間導電層２
ａの周縁部と中央部に流れ、更にメッシュ状通電路２４
ａを通って中間導電層２ａの全域に流れることになるの
で、周縁部の電圧降下が生じにくくなり、結果的に導電
層２の全体を通じて電流がほぼ均等に高分子ゲル５に流
れることになる。このように中間導電層２ａは、周縁部
の電圧降下を抑制して全体的にほぼ均等な電流を流すた
めのものであるから、ほぼ均等な電流を流すことができ
るパターン形状であれば、この図４に例示のパターン形
状に限定されるものではなく、また、平面状に形成して
もよいものである。

【００３８】上記のように良導電性の中間導電層２ａを
設けることにより導電層２の全体を通じてにほぼ均一な
電流を高分子ゲル５に流すようにすると、端子３の下面
やその周辺部分から直下電流が流れなくなるので、直下
電流による不快な電気的刺激を防止できる利点がある。

【００３９】この生体用電極の他の構成は、前記実施形
態の生体用電極と同様であるので、図３、図４において
同一部材に同一符号を付し、説明を省略する。

【００４０】

【実施例】次に、本発明の更に具体的な実施例を説明す
る。

【００４１】ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚
さ１００μｍ）の下面に、カーボン粉を含有させた四弗
化エチレン樹脂からなる厚さ９５μｍの導電性フィルム
（表面抵抗：３０Ω／□）をラミネートし、これを楕円
状に打抜くと同時に端子挿通孔を穿孔して、下面に導電
層を有する基材シートを作製した。そして、この基材シ
ートの端子挿通孔に、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）の
凸型の端子（鍔部の外径：１２ｍｍ）を下方から挿通
し、導電層の下面全体に、導電性で粘着性のポリウレタ
ンゲル（塩化リチウム５重量％含有、含水率５％）を２
ｍｍの厚さに密着させて、４．５×６．５ｃｍの楕円形
の生体用電極を作製した。

【００４２】一方、上記の導電性フィルムに代えて、導
電塗料（樹脂分：ポリエステル、導電粉：カーボン）を
ポリエチレンテレフタレートフィルムの下面に塗布し、
表面抵抗が４０Ω／□の導電層を形成した以外は上記と
同様にして、比較用の生体用電極を作製した。

【００４３】これらの生体用電極について、導電層の表
面抵抗の変化を次の方法で調べた。低周波治療器（松下
電工（株）製のＥＷ４１４）を使用し、極性を固定して
強度１０で１５分間の連続通電を１サイクルとし、２週
間で合計１２０サイクルの通電を行った。そして、それ
ぞれの生体用電極のポリウレタンゲルを剥離し、導電層
の表面抵抗を測定した。

【００４４】その結果、比較用の生体用電極は、導電層
の表面抵抗が６７０Ω／□と大幅に増大し、導電性の低
下が顕著であったのに対し、本実施例の生体用電極は、
導電層の表面抵抗が当初の３０Ω／□を維持しており、
導電性の低下はみられなかった。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の生体用電極は、極性を固定して使用しても、導電層の
弗素系又はオレフィン系樹脂が優れた耐加水分解性を有
し劣化し難いため、導電性の低下を生じることが殆どな
く、長期に亘って生体用電極としての機能を維持できる
といった顕著な効果を奏する。

【００４６】そして、導電粉として耐蝕性に優れたカー
ボン粉を含有させたものは、導電粉の腐食による導電性
の低下も殆ど生じないため、上記の効果をより一層増長
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る生体用電極の斜視図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る生体用電極の部分
拡大断面図である。

【図４】同生体用電極における中間導電層のパターン形
状の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基材シート ２ 導電層 ２ａ 中間導電層 ３ 端子 ３ｂ 鍔部 ４ 端子挿通孔 ５ 導電性で粘着性の高分子ゲル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材シートの下面に、導電粉を含有させた
   弗素系又はオレフィン系の樹脂よりなる導電層を形成
   し、端子を該導電層に接触させて設けると共に、該導電
   層の下面に導電性で粘着性の高分子ゲルを密着させたこ
   とを特徴とする生体用電極。
2. 【請求項２】導電層が、導電粉を含有させた、四弗化エ
   チレン樹脂、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合
   樹脂、四弗化エチレン−パーフロロアルキルビニルエー
   テル共重合樹脂、四弗化エチレン−エチレン共重合樹
   脂、三弗化塩化エチレン樹脂、弗化ビニリデン樹脂のい
   ずれか単独又は二種以上を混合した弗素系の樹脂よりな
   ることを特徴とする請求項１に記載の生体用電極。
3. 【請求項３】導電層が、導電粉を含有させた、ポリエチ
   レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹
   脂、エチレン−プロピレン共重合樹脂のいずれか単独又
   は二種以上を混合したオレフィン系の樹脂よりなること
   を特徴とする請求項１に記載の生体用電極。
4. 【請求項４】導電粉がカーボン粉であることを特徴とす
   る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の生体用電
   極。