JP2006122415A

JP2006122415A - 電極材

Info

Publication number: JP2006122415A
Application number: JP2004315657A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Taniguchi; 雅彦谷口; Keiichiro Koyama; 敬一郎小山
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】導電性粘着ゲル層の凸型端子直下の部分と他の部分との電気抵抗の差が少なく、凸型端子直下の部分でも有効量の電流が流れる電極材を提供する。
【解決手段】下面に導電層１ａを有する基材シート１の端子挿通孔１ｂに凸型端子２を挿通して、その上部を基材シート１の上面に突出させると共に、下端の鍔部２ａを端子挿通孔２ｂの周囲の導電層１ａに係着して接触させ、導電フィルム基材３ａの片面に導電粘着剤３ｂを付着した導電粘着フィルム３を凸型端子２の下面及びその周囲の導電層１ａに貼着して、その上から導電性粘着ゲル層４で被覆した構成の電極材とする。凸型端子の直下部分の電気抵抗が導電粘着フィルム３の導電フィルム基材３ａや導電粘着剤３ｂによって大幅に増大しないため、他の部分との電気抵抗の差が少なく、有効量の電流が流れる。中央に開口を有する絶縁フィルムを凸型端子の下面及び導電層に貼付け、開口に露出する凸型端子の下面と開口周縁部に導電粘着フィルムを貼着してもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、低周波治療器、脳波測定器、心電図測定器などの導子として人体に貼付けて使用する電極材に関する。

この種の人体に貼付けて使用する電極材として、低周波治療器などのコネクタと接続するスナップが、絶縁層と導電層との積層構造からなる支持体を絶縁層側から貫通して導電層側に至り、導電層側のスナップの底部が、絶縁性樹脂フィルムの片面に導電性粘着層を設けた導電性粘着テープで覆われ、この導電性粘着テープと支持体の導電層の上に導電性含水粘着剤層が積層された構造のスナップ付き生体用電極が知られている（特許文献１）。

この生体用電極は、スナップとコネクタとの接続、分離を繰り返すことによってスナップと支持体の導電層との接触が不安定になった場合でも、導電性粘着テープの導電性粘着層を通じてスナップ底部と支持体の導電層との導通を確保し、導通不良を防止するように図ったものである。
特開平１１−４０６号公報

しかしながら、上記の生体用電極のように、絶縁性樹脂フィルムの片面に導電性粘着層を設けた導電性粘着テープによってスナップの底部を覆うと、スナップの底面とその直下の導電性含水粘着剤層の下面との間の電気抵抗が、導電性粘着テープの絶縁性樹脂フィルムによって上昇し、導電性含水粘着剤層のスナップ直下の部分がその周囲の部分に比べて電流が流れにくくなり、低周波治療の妨げになるという問題があった。このような問題は、例えば心電図測定用の小型電極のように、支持体の導電層に対するスナップの底面の占める面積の割合が大きくなるほど、その影響が大きくなるので、到底無視することはできない。

本発明は上記の問題に対処すべくなされたもので、スナップ等の凸型端子の直下部分と他の部分との電気抵抗の差が少なく、凸型端子の直下部分でも低周波治療等に有効な量の電流が流れる電極材を提供することを解決課題としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る第一の電極材は、下端に鍔部を有する凸型端子を、下面に導電層を有する基材シートの端子挿通孔に下方から挿通して、凸型端子の上部を基材シートの上面に突出させると共に、鍔部を端子挿通孔の周囲の導電層に係着して接触させ、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着して、導電粘着フィルム及び導電層を導電性粘着ゲル層で被覆したことを特徴とするものである。

そして、本発明に係る第二の電極材は、下端に鍔部を有する凸型端子を、下面に導電層を有する基材シートの端子挿通孔に下方から挿通して、凸型端子の上部を基材シートの上面に突出させると共に、鍔部を端子挿通孔の周囲の導電層に係着して接触させ、中央に開口を形成した絶縁フィルムを、その開口が凸型端子の下面中央に位置するように凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着し、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを、絶縁フィルムの開口に露出する凸型端子の下面及び絶縁フィルムの開口周縁部に貼着して、導電粘着フィルム及び絶縁フィルム及び導電層を導電性粘着ゲル層で被覆したことを特徴とするものである。

第一及び第二の電極材においては、導電粘着フィルムの導電フィルム基材の体積抵抗値が１×１０^２〜１×１０^７Ω・ｃｍであり、導電粘着剤の体積抵抗値が１×１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍであり、導電粘着フィルム全体の体積抵抗値が１×１０^２〜１×１０^９Ω・ｃｍであることが好ましい。

第一の電極材のように、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着してあると、凸型端子の下面とその直下の導電性粘着ゲル層の下面との間の電気抵抗が、導電粘着フィルムの導電粘着剤によっても、また導電フィルム基材によっても、大幅に上昇することがないため、導電性粘着ゲル層の凸型端子直下の部分と他の部分との電気抵抗の差が少なくなり、凸型端子直下の部分においても低周波治療等に有効な量の電流が流れるようになる。そして、凸型端子は導電粘着フィルムによって固定されるため、低周波治療器等のコネクタと凸型端子との接続及び分離を繰り返しても、凸型端子の鍔部と基材シートの導電層との接触不良を生じる心配がなく、万一、接触不良が生じたとしても、導電粘着フィルムを通じて凸型端子と基材シートの導電層との導通が確保される。

また、第二の電極材のように、中央に開口を形成した絶縁フィルムを、その開口が凸型端子の下面中央に位置するように凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着し、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを、絶縁フィルムの開口に露出する凸型端子の下面及び絶縁フィルムの開口周縁部に貼着してあると、絶縁フィルムによって凸型端子が固定されて基材シートの導電層との導通が確保されると共に、導電粘着フィルムによって上記第一の電極材の場合と同様に導電性粘着ゲル層の凸型端子直下の部分にも低周波治療等に有効な量の電流が流れるようになる。

本発明の第一及び第二の電極材において、導電粘着フィルムの体積抵抗値が高過ぎると、導電性粘着ゲル層の凸型端子直下の部分と他の部分との電気抵抗の差が大きくなって凸型端子直下の部分に低周波治療等に有効な量の電流が流れにくくなり、逆に、導電粘着フィルムの体積抵抗値が低過ぎると、導電性粘着ゲル層の凸型端子直下の部分に過剰電流が流れて皮膚を刺激するようになるので、導電粘着フィルムの体積抵抗値は前述した範囲にあることが好ましい。

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。

図１は本発明に係る第一の電極材の一実施形態を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同電極材の要部拡大断面図である。

図１〜図３に示す電極材において、１は下面に導電層１ａを形成した基材シートであり、この基材シート１の端子挿通孔１ｂには、下端に鍔部２ａを有する凸型端子２が下方から挿通されている。そして、この凸型端子２の上部は基材シート１の上面に突出し、下端の鍔部２ａは端子挿通孔１ｂの周囲の導電層１ａに係着して接触している。この凸型端子２の下面（鍔部２ａの下面）及びその周囲の導電層１ａには、導電フィルム基材３ａの片面に導電粘着剤３ｂを付着してなる導電粘着フィルム３が貼着され、この導電粘着フィルム３と導電層１ａが導電性粘着ゲル層４で被覆されて電極材が構成されている。

上記の基材シート１としては、厚さ２０〜４００μｍ程度の軟質合成樹脂シートが使用され、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルシート、ポリウレタンシート、或いは、これらのポリエステルシートとポリウレタンシートをラミネートした複合シートなどが好ましく使用される。特に、３０〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２程度の１００モジュラス値を有する厚さ５０〜３００μｍ程度の透明な基材シートは、優れた屈曲性と適度な柔軟性を有し、電極材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、清潔感があるので、好ましく使用される。

基材シート１の形状は、図１に示すような楕円形のほか、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１ｂの位置も、図１に示すように基材シート１の一端側へ偏位させたり、中央に位置させるなど、所望の位置とすることができる。

基材シート１の下面の導電層１ａは、難腐食性の導電材料で形成することが好ましく、例えばカーボン粉末、グラファイト粉末、カーボンナノチューブ等を含有させた導電性の樹脂塗料、フィルム、インキ等で形成した導電層や、金属粉末もしくは金属粉末と非金属導電粉末との混合粉末を含有させた良導電性のペースト、樹脂塗料、インク等で形成した導電層などが好適である。この導電層１ａは基材シート１の下面全体に形成してもよいし、所望のパターン形状に形成してもよいが、いずれの場合も５００Ω／□以下の表面抵抗値を有することが実用上必要であり、特に１５０Ω／□以下の表面抵抗値を有する導電層が好ましい。

凸型端子２は、下端に鍔部２ａを形成すると共に上部に略球形の頭部を形成した中空構造の金属製端子であって、鍔部２ａは、凸型端子２の抜止めの役目と、凸型端子２と導電層１ａとの接触導通を確保する役目を果たしている。この凸型端子２は、従来から端子の製作に多用されている黄銅やアルミニウム等の金属で製作すればよいが、その場合にはニッケル等でメッキして耐蝕性を向上させることが望ましい。また、耐蝕性に優れたステンレス（例えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ等）で製作することも好ましく、このようなステンレス製の凸型端子２は、腐食による電気抵抗の増加が皆無に等しいので、長期に亘って低抵抗の通電性を確保できる利点がある。なお、金属製以外の、例えばカーボン粉等を多量に含む合成樹脂で成形した非腐食性の凸型端子なども、使用可能である。

凸型端子２の鍔部２ａの下面及びその周囲の導電層１ａに貼着される導電粘着フィルム３は、図３に示すように、導電フィルム基材３ａの片面に導電粘着剤３ｂを付着、積層したものであって、この導電粘着剤３の粘着力で貼着されている。導電粘着フィルム３の導電フィルム基材３ａとしては、カーボン粉末、グラファイト粉末、カーボンナノチューブ等の非金属導電剤を含有させて均一に分散させた厚さ３０〜２００μｍ程度のポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ等の樹脂フィルムが好ましく使用される。また、導電粘着剤３ｂとしては、ニッケル粉末、亜鉛粉末、マグネシウム粉末などの金属粉末、上記の非金属導電剤、又は、これらの混合物を含有させた粘着性のウレタン系、アクリル系、シリコーン系等の粘着剤およびアクリルゲル、ポリウレタンゲル等が好ましく使用され、これらは厚さ５〜５０μｍ程度に付着、積層される。

上記のように導電粘着フィルム３を凸型端子２の下面及びその周囲の導電層１ａに貼着すると、凸型端子２が固定されるため、低周波治療器等のコネクタと凸型端子２との接続及び分離を繰り返しても、凸型端子２の鍔部２ａと基材シート１の導電層１ａとの接触不良が生じ難くなり、万一、接触不良が生じたとしても、導電粘着フィルム３を通じて凸型端子２と基材シート１の導電層１ａとの導通を確保できる利点がある。

ところで、前記特許文献１の生体用電極に使用されている導電性粘着テープ、即ち、絶縁性樹脂フィルムの片面に導電性粘着層を設けた導電性粘着テープを凸型端子２の下面及びその周囲の導電層１ａに貼着する場合は、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分の電気抵抗が絶縁性樹脂フィルムによって大幅に増大するため、その直下の部分に有効な量の電流が流れ難くなるが、上記のように導電フィルム基材３ａの片面に導電粘着剤３ｂを付着、積層した導電粘着フィルム３を貼着すると、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分の電気抵抗が、導電粘着フィルム３の導電粘着剤３ｂによっても、また導電フィルム基材３ａによっても、大幅に上昇することがなく、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分と他の部分との電気抵抗の差が少なくなるため、凸型端子２直下の部分においても有効な量の電流が流れるようになる。

凸型端子２と基材シート１下面の導電層１ａとの導通抵抗の上昇を抑え、且つ、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分と他の部分との電気抵抗の差を小さくするためには、金属粉末や非金属導電剤の含有量を加減して、導電粘着フィルム３の導電フィルム基材３ａの体積抵抗値を１×１０^２〜１×１０^７Ω・ｃｍ程度、導電粘着剤３ｂの体積抵抗値を１×１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍ程度、導電粘着フィルム３全体の体積抵抗値を１×１０^２〜１×１０^９Ω・ｃｍ程度に調節することが好ましい。導電粘着剤３ｂ、導電フィルム基材３ａ、導電粘着フィルム３全体の体積抵抗値が上記のそれぞれの範囲の上限を超えると、凸型端子２と導電層１ａとの接触不良が万一生じた場合の導通抵抗や、導電性粘着ゲル層４の凸型端子直下の部分の電気抵抗がかなり増大するため、凸型端子２から導電層１ａへの低抵抗の通電が妨げられたり、凸型端子２直下の部分に有効量の電流が流れ難くなるといった不都合が生じるようになる。逆に、導電粘着剤３ｂ、導電フィルム基材３ａ、導電粘着フィルム３全体の体積抵抗値が上記のそれぞれの範囲の下限を下回ると、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分に過剰電流が流れるため、皮膚を刺激して不快感を与えるといった不都合が生じるようになる。

上記の導電粘着フィルム３及び導電層１ａを覆う導電性粘着ゲル層４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）を含有させたポリヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロゲルや、同様のイオン化合物を含有させたポリウレタンゲル等からなる厚さ１〜３ｍｍ程度のゲル層であり、その体積抵抗値が０．５〜２００ｋΩ・ｃｍ程度となるようにイオン化合物の含有量を調整したものが好適に使用される。特にポリウレタンゲルは、粘着力が良いため人体の皮膚にしっかりと貼付けることができ、しかも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がないという利点があり、導電性粘着ゲル層４を形成するゲルとして最適である。このような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を反応させるか、或い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を反応させることによって得られる。尚、この導電性粘着ゲル層４には、補強用の不織布、織布、微小編目のネットなどを埋入してもよい。

以上のような構成の電極材は、基材シート１から突出した凸型端子２の頭部を例えば低周波治療器等の導子コード先端のコネクタに差込み接続し、導電性粘着ゲル層４の粘着力で人体の皮膚に貼付けられる。そして、治療器の電源を入れると、導子コードを通じて供給される低周波電流が凸型端子２から導電層１ａ、導電性粘着ゲル層４を通って人体に流れ、筋肉や循環系の低周波治療が行われる。このとき、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分と他の部分の電気抵抗の差が小さいので、低周波治療に有効な量の低周波電流が凸型端子２から導電粘着フィルム３を通って直下部分にも流れる。

上記電極材の効果を確認するため、次のような実験を行った。即ち、カーボン粉末を含有させた導電樹脂塗料を下面に塗布して導電層１ａを形成した厚さ７５μｍのＰＥＴ製の基材シート１を使用し、この基材シート１の端子挿通孔１ｂにニッケルメッキを施した黄銅製の凸型端子２を下方から挿通して下端の鍔部２ａを導電層１ａに係着すると共に、導電粘着フィルム３として、カーボン粉末を含有させた円形のポリエチレンフィルム（体積抵抗値２．６×１０^５Ω・ｃｍ程度、厚さ１００μｍ、面積２ｃｍ^２）の片面に、ニッケル粉末を含有させたアクリルゲルよりなる導電粘着剤（体積抵抗値１０^４Ω・ｃｍ程度）を３５μｍの厚さに付着、積層したもの（全体の体積抵抗値３．０×１０^６Ω・ｃｍ程度）を、凸型端子２の下面及びその周囲の導電層１ａに貼着し、この導電粘着フィルム３及び導電層１ａの全体を、イオン化合物入りのポリウレタンゲルからなる導電性粘着ゲル層４（体積抵抗値２×１０^３Ω・ｃｍ程度、厚さ１．４ｍｍ）で被覆することにより、電極材を製作した。そして、凸型端子２と凸型端子直下の導電性粘着ゲル層２の下面との間の表面抵抗、及び、凸型端子２と導電性粘着ゲル層２の周縁部分の下面との間の表面抵抗をそれぞれ測定したところ、凸型端子直下部分は１．０ｋΩ／□、周縁部分は０．７ｋΩ／□であり、その差は０．３ｋΩ／□であった。

比較のために、導電粘着フィルムに代えて、絶縁性のＰＥＴフィルムを絶縁性のアクリル系粘着剤で凸型端子２の下面及びその周囲の導電層１ａに貼着した以外は上記と同様にして電極材を作製した。そして、凸型端子２と凸型端子直下の導電性粘着ゲル層２の下面との間の表面抵抗、及び、凸型端子２と導電性粘着ゲル層２の周縁部分の下面との間の表面抵抗をそれぞれ測定したところ、凸型端子直下部分は１．７ｋΩ／□、周縁部分は０．７ｋΩ／□であり、その差は１ｋΩ／□と大きかった。

以上の測定結果から、導電性粘着フィルムを貼着した本発明の電極材は、絶縁性フィルムを貼着した比較用の電極材に比べて、３倍以上の電流が凸型端子直下部分を流れ、低周波治療等に有効に作用していることがわかる。

図４は本発明に係る第二の電極材の一実施形態を示す平面図、図５は同電極材の要部拡大断面図である。

この第二の電極材は、中央に開口を形成した絶縁フィルム５を、その開口が凸型端子２の下面中央に位置するように凸型端子２の鍔部２ａの下面及びその周囲の導電層１ａに貼着すると共に、前述の導電粘着フィルム３を、絶縁フィルム５の開口に露出する凸型端子２の下面及び絶縁フィルム５の開口周縁部に貼着し、この導電粘着フィルム３及び絶縁フィルム５及び導電層１ａを前述の導電性粘着ゲル層で被覆している。絶縁フィルムとしては、例えば、１０〜２００μｍ程度の厚さを有する電気絶縁性の良好なポリエチレン等のポリオレフィン系フィルムや、ＰＥＴ等のポリエステル系フィルムなどが好ましく使用され、これらの絶縁フィルムは例えばウレタン、アクリル等の絶縁性の接着剤や粘着剤を用いて凸型端子２の下面に貼着される。

この第二の電極材の他の構成は、前述した第一の電極材の構成と同様であるので、図４及び図５において同一部材に同一符号を付して説明を省略する。

この第二の電極材も、絶縁フィルム５によって凸型端子２が固定されるため、凸型端子２と基材シート1の導電層１ａとの導通が確保され、また、絶縁フィルム５の開口に露出する凸型端子２の下面及び絶縁フィルム５の開口周縁部に貼着された導電粘着フィルム３によって、第一の電極材の場合と同様に、導電性粘着ゲル層４の凸型端子２直下の部分と他の部分との電気抵抗の差が小さくなり、凸型端子直下の部分にも低周波治療等に有効な量の電流が流れるようになる。

本発明に係る第一の電極材の一実施形態を示す平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。同電極材の要部拡大断面図である。本発明に係る第二の電極材の一実施形態を示す平面図である。同電極材の要部拡大断面図である。

符号の説明

１基材シート
１ａ導電層
１ｂ端子挿通孔
２凸型端子
２ａ鍔部
３導電粘着フィルム
３ａ導電フィルム基材
３ｂ導電粘着剤
４導電性粘着ゲル層
５絶縁フィルム

Claims

下端に鍔部を有する凸型端子を、下面に導電層を有する基材シートの端子挿通孔に下方から挿通して、凸型端子の上部を基材シートの上面に突出させると共に、鍔部を端子挿通孔の周囲の導電層に係着して接触させ、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着して、導電粘着フィルム及び導電層を導電性粘着ゲル層で被覆したことを特徴とする電極材。
下端に鍔部を有する凸型端子を、下面に導電層を有する基材シートの端子挿通孔に下方から挿通して、凸型端子の上部を基材シートの上面に突出させると共に、鍔部を端子挿通孔の周囲の導電層に係着して接触させ、中央に開口を形成した絶縁フィルムを、その開口が凸型端子の下面中央に位置するように凸型端子の下面及びその周囲の導電層に貼着し、導電フィルム基材の片面に導電粘着剤を付着してなる導電粘着フィルムを、絶縁フィルムの開口に露出する凸型端子の下面及び絶縁フィルムの開口周縁部に貼着して、導電粘着フィルム及び絶縁フィルム及び導電層を導電性粘着ゲル層で被覆したことを特徴とする電極材。
導電粘着フィルムの導電フィルム基材の体積抵抗値が１×１０^２〜１×１０^７Ω・ｃｍであり、導電粘着剤の体積抵抗値が１×１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍであり、導電粘着フィルム全体の体積抵抗値が１×１０^２〜１×１０^９Ω・ｃｍである請求項１又は請求項２に記載の電極材。