JPH1095962A - 導電性粘着剤組成物および該組成物から得られる導電性粘着パッド、並びにそれを用いた医療用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 含有する水分量が変動しても粘着特性などの
変動が少なく、繰り返し使用に耐えうる導電性粘着剤組
成物、およびこれを導電性粘着パッド、並びに医療用電
極を提供する。 【解決手段】 アルカノールアミンで中和されたカルボ
キシル基を含有する特定の分子量を有するアクリル系ポ
リマー、および多価アルコール、水、電解質、グリシジ
ル基含有化合物を有する組成物であり、含水率は５〜６
０重量％とすることが好ましい。この組成物を層状に形
成することによって導電性粘着パッドとすることがで
き、また、電極板の片面にこのパッドを形成することに
よって医療用電極とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性粘着剤組成物
およびそれを用いてなる医療用電極に関し、詳しくは生
体に低周波の微弱電流を通電して肩こりや腰痛などの痛
みを和らげるような治療用途の医療用電極や、生体内の
微弱電流を導出して測定する心電計や筋電計、脳波計な
どのモニターに用いる医療用電極、電気メスを使用する
場合に用いるアース電極、脱毛処理などの美容用途に用
いる医療用電極、その他生体と接して導電性を必要とす
る導電性媒体などに用いることができる導電性粘着剤組
成物および繰り返し使用することができる医療用電極に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体外部から低周波による微弱電
流や、高周波による電磁波などの電気的信号を身体内へ
導入して血流を促し、マッサージ効果などを主体に治療
を行なう医療用電極や、生体からの微弱電流を取り出し
て測定する心電計、脳波計、筋電計などの医療用電極が
知られており、これらの電極には電極板と導電性粘着剤
層とを積層したものが用いられている。

【０００３】通常、上記導電性粘着剤層を形成するため
の粘着剤組成物としては、ポリアクリル酸やポリアクリ
ル酸ナトリウムに代表される水溶性ポリマーをベースポ
リマーとし、これに水や電解質を配合した含水タイプが
知られている。

【０００４】一方、このような含水タイプの粘着剤組成
物を用いた医療用電極は、１〜２回の使用で捨ててしま
う使い捨てタイプと、数十回使用する繰り返しタイプに
大別される。使い捨てタイプの医療用電極の場合には、
粘着剤層の厚みは２００μｍ以下の比較的薄いものであ
るが、繰り返しタイプでは含有する水分が揮散してイン
ピーダンスが増大することを防止するために、粘着剤層
の厚みは５００μｍ以上と厚く設定している。さらに、
繰り返しタイプでは皮膚表面の角質層が剥離して粘着剤
層表面に転着し、次第に粘着力が低下する可能性がある
ので、可塑剤を比較的多量に配合して粘着力を低下させ
る必要があり、その結果、必要最低限の皮膚接着性を維
持するために粘着剤層の厚みを大きくする必要がある。

【０００５】上記の使い捨てタイプの医療用電極として
は、特開昭５６−３６９３９号公報に代表されるものが
ある。該公報には少なくとも５モル％のカルボン酸塩を
含むモノマー単位を含む親水性ポリマーを用いた乾式の
粘着剤層が開示されている。しかしながら、該公報に記
載の粘着剤層は実質的に水分を含有せず、大気中の水分
を短時間に吸収（吸湿）して導電性を発現するものであ
り、しかも架橋構造体ではない。つまり、吸湿によって
導電性を発現するので早期導電性発現のためには粘着剤
層をできるだけ薄くする必要があり、また、架橋構造体
でないので粘着剤層の厚みが厚いと凝集力不足に陥って
皮膚面に糊残り現象を生じる可能性がある。従って、該
公報に記載の医療用電極は粘着剤層の厚みが薄い使い捨
てタイプのものであることが明らかである。

【０００６】本発明では使い捨てタイプではなく、使用
回数が当たりの単価が少なく、長時間使用する用途で利
用される繰り返し使用タイプの医療用電極を開発すべく
検討を行ったが、その際の要求特性としては下記のもの
が挙げられる。

【０００７】皮膚の角質損傷によって粘着剤層表面に
剥離した角質が転着し、粘着力が低下することがないこ
と。 柔軟で皮膚面への濡れ性（皮膚表面への密着性）が良
好であること。 含水量の変動に伴うインピーダンス変化をできるだけ
起こさないこと。

【０００８】上記特性を満たす方法としては、多価アル
コールなどの軟化剤を多量に配合し、さらに粘着剤層を
部分的に架橋するなどの方法があり、具体的には特開昭
６３−４３６４６号公報などに開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】また、実開昭５６−１
３５７０６号公報にはポリエポキシド化合物によって架
橋されたポリアクリル酸系のポリマーからなる粘着性架
橋型の含水ゲルを用いた繰り返し使用タイプの医療用電
極が開示されている。この医療用電極は上記要求特性を
満足するものであるが、含水タイプであるので、冬期な
どの大気が乾燥した条件下での使用や長時間放置では、
次第に含有する水分が揮散減少してインピーダンスが高
まると共に、粘着剤層が硬くなり粘着力の低下や皮膚密
着性の低下を招く可能性がある。特に、実用的には粘着
性や皮膚密着性の低下は、皮膚との接触抵抗が増大する
原因となるので、水分が揮散してもこれらの特性を変化
させないような導電性粘着剤組成物の開発が要望されて
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記特性を満足する導電性粘着剤組成物およびそれを用い
た医療用電極を提供すべく検討を重ねた結果、ベースポ
リマーとしてカルボキシル基を含有するアクリル系ポリ
マーを用い、特定のアミン化合物で中和することによっ
て、上記従来の課題を解決できることを見い出し、本発
明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明はアルカノールアミンで中和
されたカルボキシル基を含有する重量平均分子量が０．
５〜２０万のアクリル系ポリマー、多価アルコール、
水、電解質、およびグリシジル基含有化合物を含むこと
を特徴とする導電性粘着剤組成物を提供するものであ
る。

【００１２】また、本発明は上記導電性粘着剤組成物を
層状に形成してなる導電性粘着パッドを提供するもので
ある。

【００１３】さらに、本発明は電極板の片面に上記導電
性粘着パッドを０．５〜５ｍｍの厚みで形成してなる医
療用電極を提供するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の導電性粘着剤組成物に用
いるアクリル系ポリマーは、アルカノールアミンを中和
剤として用いて含有するカルボキシル基を中和してなる
ものである。用いることができるカルボキシル基含有の
アクリル系ポリマーとしては、アクリル酸やメタクリル
酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのカルボキ
シル基含有モノマーを単独もしくは他のモノマーと共重
合して得ることができる。共重合するモノマーは粘着剤
層に柔軟性や粘着特性を付与する目的で用いられ、例え
ば（メタ）アクリル酸エチルエステルや（メタ）アクリ
ル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキ
シエチルエステル、（メタ）アクリル酸ポリエチレンエ
ステルなどの（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられ
る。これらのモノマーを共重合する場合には、得られる
アクリル系ポリマーが水や多価アルコールと相溶する範
囲内に調整する必要があり、実用的には得られるアクリ
ル系ポリマー中に３０重量％以下、好ましくは１５重量
％以下で導入されるようにすることがよい。

【００１５】本発明において上記アクリル系ポリマーは
重量平均分子量を０．５〜２０万、好ましくは１〜１５
万に調整する。重量平均分子量が０．５万以下の場合に
は低分子量すぎて粘着剤層に充分な凝集性を付与するこ
とができず、粘着剤層に保形性に劣り皮膚面に糊残り現
象を起こす恐れがある。一方、重量平均分子量が２０万
を超える場合には溶液粘度が高くなり、層形成（製膜）
しがたいなどの製造上の問題を生じやすくなる。

【００１６】さらに、本発明では上記アクリル系ポリマ
ーは分子内のカルボキシル基がアルカノールアミンで中
和されていることが重要である。つまり、中和前のアク
リル系ポリマーが含水状態では強酸性であるために、皮
膚面に貼付した場合に皮膚刺激性が強く発現するので、
中和することによって弱酸性〜中性領域にｐＨを調整す
る必要がある。しかし、中和するだけであれば水酸化ナ
トリウムや水酸化カリウムなどを用いればよいが、これ
らの中和剤を用いた場合にはカルボキシル基がアルカリ
金属塩となっているので、含有する水分が蒸散するとポ
リマーが硬くなり粘着性が低下する傾向を示すのであ
る。

【００１７】一方、驚くべきことに本発明にて用いるア
ルカノールアミンは、たとえ水分が減少しても粘着力が
低下することが少なく、上記の問題を生じにくいもので
あることが本発明の検討過程にて判明した。従って、ア
ルカノールアミンは中和剤として作用するだけでなく、
粘着特性の安定化剤としても作用するものである。この
ようなアルカノールアミンとしては、例えばエタノール
アミンやジエタノールアミン、トリエタノールアミン、
またはこれらの四級アミン塩などの所謂、一価のアルカ
ノールアミンが挙げられる。これらのうち、生体に対す
る安全性の点からはトリエタノールアミンを用いること
が好ましい。なお、ポリエチレンイミンやトリエチレン
テトラミンなどの二価以上の多価アミンはアクリル系ポ
リマー中のカルボキシル基と速やかに反応してゲル化す
るので好ましくない。

【００１８】また、本発明においてアルカノールアミン
を用いた中和の程度は、２０モル％以上、好ましくは３
０モル％以上とすると、本発明の粘着剤組成物のｐＨが
弱酸性〜中性領域となるので、皮膚刺激性の低減の点か
ら好ましいものである。

【００１９】本発明では可塑化剤として多価アルコール
を粘着剤組成物中に配合する。つまり、多価アルコール
を配合することによって層状に形成した場合に優れた柔
軟性を発揮するようになる。また、多価アルコールは上
記アクリル系ポリマーや水などとの相溶性も良好であ
る。このような多価アルコールとしては、例えばグリセ
リン、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ポリアルキレングリコールなど
を用いることができる。これらは一種もしくは二種以上
配合することができ、粘着剤組成物中、２０〜７０重量
％、好ましくは３０〜６０重量％の範囲になるように調
整することが望ましい。配合量が２０重量％に満たない
場合には、含有させる水が揮散減少して乾燥しやすく、
また、充分な皮膚接着性が得られなくなる恐れがある。
一方、７０重量％を超えても粘着力が低下する傾向があ
る。

【００２０】また、本発明では繰り返し使用タイプの医
療用電極とするために、粘着剤組成物中に水を含有させ
ている。好ましい含水率としては粘着剤組成物中、５〜
６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の範囲であ
る。含水率が５重量％に満たない場合には、電気抵抗値
が大きくなる傾向を示し、６０重量％を超える場合には
粘着性に若干劣るようになるので、含水率はできるだけ
上記範囲になるように調整することが好ましい。

【００２１】さらに、本発明では充分な導電性を発揮す
るために電解質を配合する。用いることができる電解質
としては、例えば塩化ナトリウムや塩化カリウム、塩化
リチウムなどの無機塩が挙げられ、粘着剤組成物中、約
０．１〜５重量％程度の範囲で配合することが好まし
い。

【００２２】本発明における導電性粘着剤組成物は上記
各成分と共にグリシジル基含有化合物が配合されてい
る。グリシジル基含有化合物はアクリル系ポリマーを外
部架橋し、得られる架橋構造体中に多価アルコールや
水、電解質を相溶した状態で保持して水不溶性のゲル状
体を形成するためのものである。このようなグリシジル
基含有化合物としては、例えばエチレングリコールジグ
リシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジ
ルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテルなどの分
子内に少なくとも２個のグリシジル基を有する化合物が
挙げられる。上記グリシジル基含有化合物の配合量はア
クリル系ポリマー１００重量部に対して０．０５〜５重
量部程度、好ましくは０．２〜１重量部の範囲とする。
配合量が少ないと保形性や耐水性の点で充分な架橋構造
体を得がたくなり、また、多すぎると粘着性が低下する
傾向を示す。

【００２３】本発明の導電性粘着剤組成物は上記各成分
を必須成分として含有するものであるが、必要に応じて
三級アミンなどの架橋反応促進剤や酸化防止剤、光安定
化剤などを任意の量で配合することができる。

【００２４】上記構成からなる導電性粘着剤組成物は層
状に形成することによって、導電性粘着パッドとするこ
とができる。このようなパッドを得るための具体的な方
法としては、例えば上記導電性粘着剤組成物を含む溶液
を、表面を剥離処理したセパレータの処理面上に均一な
厚みで塗工、乾燥したり、該溶液を内面を離型処理した
任意の大きさの型内に注入、乾燥して得ることができ
る。

【００２５】また、本発明は電極板の片面に上記導電性
粘着パッドを０．５〜５ｍｍの厚みで形成して医療用電
極とすることができる。本発明の医療用電極における導
電性粘着パッドは、０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５
〜３ｍｍの厚み範囲とする。厚みは薄すぎると大気中の
水分の吸収（吸着）や、導電性粘着パッド中の水分の揮
散減少などの吸脱着による影響が短時間で現れるように
なり、電気抵抗値が大きくなったり、繰り返し使用で粘
着力が低下する恐れがあるので、最低でも０．５ｍｍ以
上の厚みとなるように調整することが好ましい。

【００２６】本発明の医療用電極における電極板として
は、アルミニウムや錫、銀、銅、ニッケルなどの金属か
らなる金属板や金属箔、洋白などの合金からなる金属板
や金属箔をそのまま用いたり、または、上記金属板や金
属箔、導電性塗料など導電層として用い、これをポリエ
チレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン／酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、アクリル系樹脂、ポリウレタン系
樹脂などの絶縁性樹脂からなるプラスチックフィルムの
片面に形成した積層板などが挙げられる。電極板として
は、その厚みを５〜２５０μｍ程度とすることが、自己
支持性や取り扱い性（操作性）の点から好ましい。電極
板が積層板の場合には導電層は箔状や蒸着膜状で形成す
ることが好ましいので、通常５０μｍ以下の厚みの金属
層と、２〜２００μｍの厚みのプラスチックフィルムを
用いることがよい。なお、積層板を電極板とする場合に
プラスチックフィルムの厚みが薄く所謂、腰がない場合
には、プラスチックフィルム面に不織布や織布などの布
帛や発泡体フィルムを適宜積層することができる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し具体的に説明す
る。なお、以下、本文中で部とあるのは重量部を意味す
る。

【００２８】実施例１ ポリアクリル酸（重量平均分子量１０万）２０部をグリ
セリン５０部に分散させ、水３０部を加えて撹拌溶解し
た。そののち、トリエタノールアミン２０部、塩化ナト
リウム０．５部を加えて、最後にトリグリシジルイソシ
アネート０．４部を添加して、充分に撹拌混合し、本発
明の導電性粘着剤組成物（ポリアクリル酸の中和度４８
モル％）を得た。

【００２９】得られた組成物を片面を剥離処理したポリ
エチレンテレフタレート製のセパレータの剥離処理面に
厚みが１ｍｍとなるように塗布し架橋して、導電性粘着
パッドを作製した。このパッドを５０ｍｍ×５０ｍｍの
大きさに裁断し、その電気抵抗値を測定したところ４５
Ωであった。なお、導電性粘着パッドの電気抵抗値は、
セパレータを剥離し、パッドの表裏面を銅板にてサンド
イッチしたのち、各銅板を金属コードにて挟み、ヒュー
レット・パッカード社製ＬＣＲメーターにて印加電圧１
Ｖ、測定周波数１ｋＨｚの条件下でインピーダンスを測
定した。

【００３０】比較例１ ポリアクリル酸ナトリウム２０部をグリセリン５０部に
分散させ、水３０部を加えて撹拌溶解した。そののち、
塩化ナトリウム０．５部を加えて、最後にトリグリシジ
ルイソシアネート０．４部を添加して、充分に撹拌混合
し、導電性粘着剤組成物を得た。

【００３１】得られた組成物を実施例１と同様に剥離処
理したセパレータ上に塗布、架橋して厚み１ｍｍの導電
性粘着パッドを作製した。このパッドを５０ｍｍ×５０
ｍｍの大きさに裁断し、その電気抵抗値を測定したとこ
ろ２５Ωであった。

【００３２】上記実施例１および比較例１にて得た導電
性粘着パッドを電極板の片面に積層して４０ｍｍ×４０
ｍｍの大きさの医療用電極を作製した。なお、電極板は
７５μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムの片
面に、１０μｍ厚に導電性カーボン塗料を塗布したもの
であって、導電性粘着パッドは塗料面に積層した。

【００３３】得られた医療用電極からセパレータを剥離
除去して粘着剤層を大気中に暴露して、７０℃で２４時
間放置した。放置前および放置後の電気抵抗値、剪断応
力および体感を以下の方法にて測定し、その結果を表１
に示した。

【００３４】＜電気抵抗値＞セパレータを剥離し、電極
板を銅板上に貼り付けたのち、電極板の端子接続部と銅
板をそれぞれ金属コードにて挟み、ヒューレット・パッ
カード製ＬＣＲメーターにて印加電圧１Ｖ、測定周波数
１ｋＨｚの条件下でインピーダンスを測定した。なお、
電極面積は５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさとした。

【００３５】＜剪断応力＞（電極パッドの剪断応力） 導電性粘着パッドを２０ｍｍ幅×４０ｍｍ長さに裁断
し、粘着パッドの厚さをシートゲージで測定する。次い
で、セパレータを除去して２枚のファイル紙（２０ｍｍ
幅×約７０ｍｍ長さ）でサンドイッチ状に粘着パッドの
端から交互に貼り合わせ、８５０ｇ荷重のゴムロールで
約５０ｍｍ／秒の速度で１往復して圧着する。圧着した
サンプルをレオメータのチャック間に挟着セットし、下
部チャックを約２０ｍｍ／分の速度で下降させて、初期
の厚さの２００％以上ずれた時点で下降を停止し、２０
０％ずれた際の応力を測定した。

【００３６】＜体感＞各実施例および比較例を用いて得
た医療用電極を両方に貼付し、市販の低周波治療器を用
いて実使用して体感試験を行なった。評価は以下の通り
とした。 ○：モム、タタクなどの効果が得られ、ピリピリするな
どの違和感がない。

【００３７】×：モム、タタクなどの効果を感じがた
い、またはピリピリ感がある。

【００３８】＜プローブタック＞レオメーター試験機を
用いて導電性粘着パッドの粘着面に直径１２ｍｍφの円
柱プローブを自重にて１０秒間接触させ、そののちプロ
ープを引き上げる（引き離す）。このときの剥離力（粘
着力）を測定した。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記表１の結果から明らかなように、実施
例品および比較例品共に粘着パッド中の水分が揮散（蒸
散）して、電気抵抗値（インピーダンス）は高まるが、
剪断応力やプローブタックの値は実施例品の方が変動は
少なかった。その結果、実施例品では皮膚面への密着性
が良好となるので、低周波治療器として用いた場合の体
感では良好な結果が得られた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の導電性粘着剤組成物はベースポ
リマーとしてカルボキシル基を含有するアクリル系ポリ
マーを用い、このポリマーを特定のアミン化合物で中和
し、さらに水、多価アルコールおよび電解質を含有して
いるので、含有する水分量が変動しても、粘着特性も安
定しているものである。従って、該組成物を用いて導電
性粘着パッドを作製したり、電極板に該パッドを積層し
て医療用電極を作製した場合に、従来品にない繰り返し
使用に耐える優れた特性を発揮するものが得られるので
ある。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカノールアミンで中和されたカルボ
   キシル基を含有する重量平均分子量が０．５〜２０万の
   アクリル系ポリマー、多価アルコール、水、電解質、お
   よびグリシジル基含有化合物を含むことを特徴とする導
   電性粘着剤組成物。
2. 【請求項２】 アルカノールアミンでの中和度が、２０
   モル％以上である請求項１記載の導電性粘着剤組成物。
3. 【請求項３】 含水率が５〜６０重量％である請求項１
   記載の導電性粘着剤組成物。
4. 【請求項４】 請求項１記載の導電性粘着剤組成物を層
   状に形成してなる導電性粘着パッド。
5. 【請求項５】 電極板の片面に請求項４記載の導電性粘
   着パッドを０．５〜５ｍｍの厚みで形成してなる医療用
   電極。
6. 【請求項６】 電極板がプラスチックフィルムの片面に
   導電層を形成したものである請求項５記載の医療用電
   極。