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KR101419023B1 - 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 - Google Patents

인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 Download PDF

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KR101419023B1
KR101419023B1 KR1020130006936A KR20130006936A KR101419023B1 KR 101419023 B1 KR101419023 B1 KR 101419023B1 KR 1020130006936 A KR1020130006936 A KR 1020130006936A KR 20130006936 A KR20130006936 A KR 20130006936A KR 101419023 B1 KR101419023 B1 KR 101419023B1
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South Korea
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acrylamide
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심은보
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강원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 13~40 중량%의 물과, 15~35 중량%의 가교된 수용성 고분자; 5~28 중량%의 보습제; 1~15중량%의 양친매성 고분자; 아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 친수성을 부여한 1~30 중량%의 플라즈마 처리된 점착성 고분자,; 도전성 공액계 고분자 1~15중량%,; 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1~15중량% 및 0.5~6중량%의 전해질을 포함한 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 매우 우수한 점착력을 가지면서도 상용성이 우수하여 높은 농도의 점착성 고분자를 하이드로겔에 포함시킬 수 있다.

Description

인체측정 전극용 점착성 겔 조성물{ADHESIVE GEL COMPOSITION FOR HUMAN BODY ELECTRODE}
본 발명은 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 13~40 중량%의 물과, 15~35 중량%의 가교된 수용성 고분자; 5~28 중량%의 보습제; 1~15중량%의 양친매성 고분자; 아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 친수성을 부여한 1~30 중량%의 플라즈마 처리된 점착성 고분자,; 도전성 공액계 고분자 1~15중량%,; 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1~15중량% 및 0.5~6중량%의 전해질을 포함한 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 관한 것이다.
종래부터 사용되고 있는 천연 고무 라텍스나 아크릴산 에스테르계의 수지를 비롯한 점착제는, 이른바 유성(油性)의 점착제로 물을 튕기는 성질이 강하기 때문에 생체에 장시간 붙였을 때, 특히 발한(發汗)에 의한 수분을 흡수하는 일 없이, 또 투과하는 일도 없이 피부 표면과 점착 테이프 사이에 축적하여 화끈거림, 발진(뾰루지)의 원인이 된다. 또, 발한이 많은 경우는 점착력이 저하하는 일도 있다.
또, 피착물의 표면이 젖어 있는 경우, 그대로 붙이면 점착면에 수분이 부착하여 점착력이 완전히 상실된다. 따라서, 완전하게 닦아 내거나, 건조할 때까지 붙이는 것이 불가능하다. 또, 심전도의 측정이나 저주파, 중주파 등의 전기 자극을 이용하여 치료를 행할 때에 사용하는 생체용 전극의 도전성 점착제로서 유성(油性)의 점착제를 사용하는 것은 도전성 부여가 어려우므로 실질적으로 불가능하기 때문에, 하이드로 겔 (hydrogel)의 점착제가 사용되고 있다.
그러나, 종래의 하이드로 겔에는 이하의 문제점이 존재한다. 예를 들면, 종이나 면 등의 친수성이 높은 재료에 대해서는 강력한 점착력을 발휘하나, 유성인 것, 예를 들면 올레핀계의 필름 등에 대해서는 점착이라기보다는 오히려 이형성(離型性)을 발현한다. 사람 피부 표면에 있어서는 통상 피지가 존재하기 때문에, 친수성이라기보다는 유성의 성질을 가지고 있기 때문에, 친수성이 높은 하이드로 겔의 점착력을 높이는 데에는 한계가 있다. 특히, 첩부(貼付) 직후의 초기의 점성력 (tackness)이 약하기 때문에, 생체에 붙인 직후에 첩부 위치가 어긋나거나 빗나가기 때문에, 일정 시간 경과할 때까지 다른 점착제로 고정하는 등의 처치가 필요하여 의료 현장 등에서는 사용하기 어려운 재료였다.
또, 생체용의 전극에 대해서는 한 쌍의 전극이 일정한 간격으로 배치되어 사용되는 경우도 많다. 예를 들면, 체지방율 측정용 전극에 사용하는 전극은 항상 일정 간격으로 붙일 수 있는 체지방율 측정용 전극이 알려져 있다. 구체적으로는, 비도전성의 기재 시트의 표면에 도전성 물질을 이용하여 형성된 한 쌍의 전극 소자부와, 이 한 쌍의 전극 소자부와 일체로 형성된 전극 단자부와, 상기 한 쌍의 전극 소자부 상에 각각 설치된 도전성 점착 겔층을 구비하고, 상기 한 쌍의 전극 소자부가 상기 기재 시트 상에 일정 간격으로 형성된 구성을 갖고 있다 (특허문헌 1, 일본 특개평 9-313456호 공보).
상기 체지방율 측정용 전극은 인체에 미약한 전류를 흐르게 하여 전기 저항을 측정함으로써 체지방율을 측정하는 체지방율 측정기에 있어서, 피측정자의 피부면에 밀착시켜서 사용된다. 그렇기 때문에, 상기 체지방율 측정용 전극은 10~100㎜ 정도로 간격이 설정된 한 쌍의 전극 소자부의 각각을 도전성 점착층이 피복하여, 전극 소자부와 피부와의 밀착성을 높이는 구성을 구비하고 있다. 또, 인체 피부면에 대한 첩부시에 전극 소자부간의 간격을 일정하게 유지하기 위해서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 신축성이 없으며 또한 비교적 점도가 높은 필름이 기재 시트에 바람직하게 사용된다. 초기 점성을 부여하기 위해서는 친수성 고분자인 매트릭스에 다가 알코올과 물을 포함하는 하이드로 겔에 상기의 친수성 폴리머를 대신하여 소수성 폴리머를 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 이 소수성 폴리머는, 즉 점착제이며 피지 등에 대해서도 양호한 친화성을 가져서 고점착화가 가능하다. 예를 들면, 폴리아크릴산, 폴리아크릴 아미드 등의 합성 수지를 골격으로 한 매트릭스에 글리세린, 물, 아세트산 비닐-말레인산 디옥틸 공중합체, 살리실산 메틸을 포함하는 점착성 하이드로 겔의 실시예가 특허문헌에 존재한다. 상기 조성 가운데, 아세트산 비닐-말레인산 디옥틸 공중합체는 소수성 폴리머로서, 점착제이다. 이 소수성 폴리머는 점착력을 강화한다고 기재되어 있다. 예를 들면, 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 Inc.(Air Products and Chemicals,Inc.)에서 상표명 「플렉스본드(Flexbond) 150」으로 판매되고 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 물과 전해질과 습윤제를 포함하는 친수성층과, 실질 소수성 폴리머인 점탄성 폴리머층이 분산 안정화된 생체 전극용의 도전성 점착제가 개시된 특허문헌이 존재한다 (특허문헌 2). 상세하게는, 30~60 중량%의 물과, 5~35 중량%의 라텍스 에멀젼 (내 폴리머 고형분 50%)과, 10~30 중량%의 습윤제 (글리세린 등)와, 1~10 중량%의 전해질과, 0.2~10 중량%의 수성 폴리머로 이루어지며, 또한 점착성을 향상시키기 위해서 점착 부여제를 첨가하고, 필름 가공성 개량제를 첨가하는 것이 기재되어 있다.
상기 하이드로 겔 모두, 친수성 매트릭스에 유화 분산된 소수성 폴리머 에멀젼을 첨가한 것이나, 친수성 매트릭스의 형성 방법은 미리 중합된 합성 고분자나, 천연 고분자와 그 밖의 배합 성분을 혼합하여, 예를 들면 금속이나 방사선에 의해 가교하는 것이 기재되어 있다. 폴리실록산의 네트워크 (1) 와 아크릴의 네트워크 (2)의 2 개의 IPN (interpenetrating polymer networks)를 형성하는 고분자 재료의 조성물에 관하여 기재되어 있는 특허문헌도 존재한다 (특허문헌 3). 상기 IPN 을 생성할 때에는 (1) 과 (2) 의 양쪽을 형성하기 위해 필요한 모노머 및 중합 개시제 등의 혼합물을 제조하고 금형에 주입하여 반응시킨다. 이 때, (1) 의 네트워크가 먼저 생성되고, 이어서 가열함으로써 (2) 의 네트워크가 생성된다. 또한, 가열 냉각함으로써 얻어진 제품의 표면 특성에 관하여, 물에 대한 습윤성이 극히 낮아진다고 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특개평 9-313456호 공보 특허문헌 2 :미국 특허 4588762호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 제2641146호 공보
따라서, 본 발명의 목적은 점착성이 뛰어난 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 13~40 중량%의 물과, 15~35 중량%의 가교된 수용성 고분자; 5~28 중량%의 보습제; 1~15중량%의 양친매성 고분자; 아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 친수성을 부여한 1~30 중량%의 플라즈마 처리된 점착성 고분자,; 도전성 공액계 고분자 1~15중량%,; 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1~15중량% 및 0.5~6중량%의 전해질을 포함한 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플라즈마 처리된 점착성 고분자는 친수성기가 알콜기 또는 카르복실기이고, 수산가 또는 산가가 각각 0.5 내지 500mgKOH/g 범위인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가교된 수용성 고분자가 비가교성 모노머와 가교성 모노머의 공중합체로서, 상기 비가교성 모노머는 (메타)아크릴 아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴 아미드, N-프로필(메타)아크릴 아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴 아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴 아미드, 아크릴로일 모르폴린, t-부틸 아크릴 아미드 술폰산 (TBAS) 및 (또는) 그 염, N,N-디메틸 아미노에틸 아크릴 아미드 (DMAEAA) 염산염, N,N-디메틸 아미노프로필 아크릴 아미드 (DMAPAA) 염산염, (메타)아크릴산, 말레산, 이타콘산, 술포프로필 메타크릴산 (SPM) 및 (또는) 그 염, 메타크릴로일 옥시에틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 (QDM), 히드록시 에틸 (메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 (메타)아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 가교성 모노머는 N,N'-메틸렌 비스(메타)아크릴 아미드, 에틸렌 글릴콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 글리세린 트리(메타)아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수용성 고분자가 수용성의 (메타)아크릴계 모노머와 2 이상의 알케닐기를 갖는 가교성 모노머와의 공중합체인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수용성의 (메타)아크릴계 모노머는 (메타)아크릴 아미드, N-알킬 변성(메타)아크릴 아미드, N,N-디알킬 변성(메타)아크릴 아미드, (메타)아크릴산, 알킬(메타)아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 2 이상의 알케닐기를 갖는 가교성 모노머로는 다관능 아크릴레이트 또는 다관능 아크릴 아미드인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보습제가 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄 디올, 글리세린, 펜타에리스리톨, 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리글리세린 및 폴리옥시 에틸렌 글리세린로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 양친매성 고분자가 비닐 피롤리돈/아세트산 비닐 공중합체, 비닐 피롤리돈/아크릴산 알킬 공중합체 및 저(低)비누화 폴리비닐 알코올로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체가 알콕시알킬아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체가 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 프로폭시에틸(메타)아크릴레이트, n-에톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시메틸(메타)아크릴아미드, n-부톡시메틸(메타)아크릴아미드, 아이소부톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-펜톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-헥실메틸(메타)아크릴아미드, n-헵톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-옥톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-에톡시에틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시에틸(메타)아크릴아미드 및 n-부톡시에틸(메타)아크릴아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 도전성 공액계 고분자가 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리푸란, 폴리세레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌술피드, 폴리아닐린, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티오펜비닐렌, 폴리페리나프탈렌, 폴리안트라센, 폴리나프탈린, 폴리필렌, 폴리아즐렌, 및 이들의 유도체에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 도전성 공액계 고분자가 요오드, 불화 비소, 염화 철, 과염소산, 술폰산, 퍼플루오로술폰산, 폴리스티렌술폰산, 황산, 염산, 질산, 및 이들의 유도체에서 선택된 1종 이상의 도펀트로 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 제공한다.
본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 매우 우수한 점착력을 가지면서도 상용성이 우수하여 높은 농도의 점착성 고분자를 하이드로겔에 포함시킬 수 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 13~40 중량%의 물과, 15~35 중량%의 가교된 수용성 고분자; 5~28 중량%의 보습제; 1~15중량%의 양친매성 고분자; 아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 친수성을 부여한 1~30 중량%의 플라즈마 처리된 점착성 고분자,; 도전성 공액계 고분자 1~15중량%,; 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1~15중량% 및 0.5~6중량%의 전해질을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 가교된 수용성 고분자는 가교부를 포함하는 수용성 고분자이면 특별히 한정되는 것이 아니다. 수용성 고분자로는 비가교성 모노머와 가교성 모노머의 공중합체에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면, 수용성의 (메타)아크릴계 모노머와 2 이상의 알케닐기를 갖는 가교성 모노머와의 공중합체를 사용할 수 있다. (메타)아크릴계 모노머로는 (메타)아크릴 아미드, N-알킬 변성(메타)아크릴 아미드, N,N-디알킬 변성(메타)아크릴 아미드, (메타)아크릴산, 알킬(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴계 모노머를 예시할 수 있다. 또, N-비닐아미드 등의 수용성의 모노머를 예시할 수 있다. 2 이상의 알케닐기를 갖는 가교성 모노머로는 다관능 아크릴레이트, 다관능 아크릴 아미드 등의 가교성 모노머를 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 이 가교된 수용성 고분자에 의해 수용성 고분자의 매트릭스를 구성할 수 있다. 즉, 가교된 수용성 고분자, 물, 보습제 및 양친매성 고분자가 포함되는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물로서, 상기의 물, 보습제 및 양친매성 고분자가 이 수용성 고분자의 매트릭스 내에 포함되는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 얻을 수 있다. 수용성 고분자를 구성하는 비가교성 모노머의 구체예를 더 상술하면, (메타)아크릴 아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴 아미드, N-프로필(메타)아크릴 아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴 아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴 아미드, 아크릴로일 모르폴린 등의 비전해질계 아크릴 아미드 유도체, t-부틸 아크릴 아미드 술폰산 (TBAS) 및 (또는) 그 염, N,N-디메틸 아미노에틸 아크릴 아미드 (DMAEAA) 염산염, N,N-디메틸 아미노프로필 아크릴 아미드 (DMAPAA) 염산염 등의 전해질계 아크릴 아미드 유도체, (메타)아크릴산, 말레산, 이타콘산, 술포프로필 메타크릴산 (SPM) 및 (또는) 그 염, 메타크릴로일 옥시에틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 (QDM) 등의 전해질계 아크릴 유도체, 히드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 비전해질계 아크릴 유도체를 들 수 있다.
가교성 모노머의 구체적인 예로는 N,N'-메틸렌 비스(메타)아크릴 아미드, 에틸렌 글릴콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 중에서의 가교된 수용성 고분자의 함유량은 비가교성 모노머와 가교성 모노머를 포함하는 상기 배합액을 제조할 때, 상기 비가교성 모노머와 상기 가교성 모노머가 균일하게 용해되어 있으면, 특별히 한정되는 것이 아니다. 상기 가교된 수용성 고분자는 바람직하게는, 얻어진 겔체의 겔 강도를 유지하고, 보형성, 가공성을 높이기 위해서 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 15 중량% 이상이며, 18 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 가교된 수용성 고분자를 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물의 매트릭스로서 형성하기 위해서는 비가교성 모노머를 사용하나, 상기 비가교성 모노머는 주로 수용성이며, 물에 대한 용해도가 충분히 높고, 특히 상온에서 액체의 모노머인 경우는 임의의 비율로 물과 용해되는 모노머가 바람직하다. 반면, 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에는 물과 모노머 이외에도 보습제나, 필요에 따라서 전해질염, 중합 개시제 등의 첨가제도 용해시킬 필요가 있는 경우가 있고, 이 경우는 이 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 중에서의 가교된 수용성 고분자의 농도는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 35 중량% 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 30 중량% 이하로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 보습성, 가소성을 향상시키기 위해 보습제를 함유하는 것이 바람직하다. 보습제로는 다가 알코올을 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 중에 함유시키는 것이 바람직하다. 다가 알코올로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄 디올 등의 디올 이외에, 글리세린, 펜타에리스리톨, 소르비톨 등의 다가 알코올류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리글리세린 등의 다가 알코올 축합체, 폴리옥시 에틸렌 글리세린 등의 다가 알코올 변성체 등이 사용 가능하다. 또한, 보습제로는 상온에서 액상의 다가 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 물을 포함하기 때문에, 보습제 없이는 단시간에 수분이 증발 및/또는 건조하기 쉬우며, 가소성이 손상되는 동시에 점착성, 특히 초기 점착력이 현저하게 저하하기 쉽다. 또, 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 생체 전극 등 도전성을 필요로 하는 용도에 사용하는 경우는 수분이 증발하면 전극의 임피던스가 높아지고, 또한 전극이 특정한 임피던스를 넘은 경우에는 사용 불가능하게 된다. 따라서, 보습제는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 첨가함으로써, 수분이 일정 이상 증발하는 것을 방지하는 동시에, 상기 보습제가 상온에서 액상이면, 보습제 자체가 가소제로서의 기능도 갖는다. 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 중의 보습제의 농도는 보습성, 가소성을 유지하고, 뛰어난 안정성을 발현하기 위해, 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또, 이 보습제의 양은 얻어지는 겔체의 요강도 (flexible strength), 점착력을 확보하는 의미에서 일정 이상의 수지 고형분의 함유량을 확보하기 위해, 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대해서 28 중량% 이하인 것이 바람직하다.
인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 포함되는 물의 농도는 점착성을 갖는 수불용성의 고분자를 안정적으로 분산시키기 위해서는 상기 조성물 중에 13 중량% 이상, 즉 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 13 중량% 이상인 것이 바람직하고, 18중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 증발, 건조에 의한 겔 물성의 변동을 억제하고, 겔 물성을 안정화하기 위해서는 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 40 중량% 이하인 것이 바람직하고, 30 중량% 이하로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 플라즈마 처리된 점착성 고분자 1~30 중량%를 포함한다. 전술한 바와 같이, 인체, 특히 피부는 피지 등의 존재로 인해 수성보다는 유성에 가깝다. 따라서, 고무 등의 점착성 고분자를 그대로 사용하는 것이 바람직하나, 하이드로 겔의 나머지 성분은 친수성이기 때문에 상용성이 매우 낮다. 따라서, 본 발명에서는 상기 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 고분자의 표면에 수산기 등 친수기를 부여하여 상용성을 높이는 동시에 유성의 성질을 갖도록 하였다. 상기 플라즈마 처리된 점착성 고분자는 그 함량이 전체 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물에 있어 1 내지 30중량%범위까지 포함되도록 하여 종래의 하이드로겔에 비해 그 함량을 높여 점착성을 높일 수 있도록 하였다. 상기 점착성 고분자는 아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자인 것이 바람직하며, 플라즈마 처리는 상기 점착성 고분자 중 약 1 내지 10% 정도에 수산기 또는 카르복실기 등 친수성 관능기가 형성되도록 조사를 하였다. 수산가(OH value)의 측정은 Mettler toledo DL22 기기를 이용하였고, 적정법은 ASTM(D4274-94)에 따라 각각 측정하였다. 상기 플라즈마 처리된 점착성 고분자의 수산가 또는 산가가 각각 0.5 내지 500mgKOH/g 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 양친매성의 고분자 공중합체를 함유시키기 때문에, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 표면에 대해서도 부착성이 양호하고, 또한 그래파이트를 함유하는 폴리에스테르계 또는 폴리우레탄계 수지를 주성분으로 하는 페이스트에 의해 형성된 전극 소자부인 카본 코트면에 대해서도 부착성이 양호하다. 또, 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 양친매성의 고분자를 함유하고 점착성을 가지는 수불용성 고분자도 포함하는 경우에는, 상기 수불용성 고분자의 분산 안정성이 양호하게 된다. 특히, 상기 배합액 제조시에 상기 수불용성 고분자의 분산안정성이 양호해지기 때문에, 보다 균일하고 품질 안정성이 높은 양호한 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물을 얻을 수 있다. 양친매성 고분자로는 친수성 모노머와 소수성 모노머의 공중합체를 들 수 있다. 상기 양친매성 고분자로는 예를 들면, 비닐 피롤리돈/아세트산 비닐 공중합체, 비닐 피롤리돈/아크릴산 알킬 공중합체, 저(低)비누화 폴리비닐 알코올 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 양친매성이라는 것은 적어도 유기용매와 물의 혼합 용매에 용해하고, 바람직하게는 물과 극성 유기용매의 양쪽에 용해 가능한 것을 의미한다. 첨가량이 너무 많으면, 배합액의 점도가 상승하기 때문에 배합 제조시에 혼입한 기포가 빠지는데 시간이 걸리거나, 전해질의 첨가가 많은 경우에는 물에 불용성인 고분자가 응집하기 쉽게 되는 경향이 발생한다. 따라서, 상기 양친매성 고분자의 첨가량은 물을 제외한 상기 겔 점착 조성물 전량에 대하여 7.0 중량% 이하인 것이 바람직하며, 4.0 중량% 이하가 보다 바람직하다. 또, 분산 안정성 향상을 위해서는 이 정도의 첨가량으로 효과는 충분히 얻어진다.
또한, 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1 내지 15중량%를 포함한다. 상기 공중합체를 구성하는 단량체 중 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체는 알콕시알킬아크릴아미드 또는 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 프로폭시에틸(메타)아크릴레이트, n-에톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시메틸(메타)아크릴아미드, n-부톡시메틸(메타)아크릴아미드, 아이소부톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-펜톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-헥실메틸(메타)아크릴아미드, n-헵톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-옥톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-에톡시에틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시에틸(메타)아크릴아미드 및 n-부톡시에틸(메타)아크릴아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명의 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물은 도전성 공액계 고분자 1 내지 15중량%를 포함한다. 상기 도전성 공액계 고분자는, 예를 들어 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리푸란, 폴리세레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌술피드, 폴리아닐린, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티오펜비닐렌, 폴리페리나프탈렌, 폴리안트라센, 폴리나프탈린, 폴리필렌, 폴리아즐렌, 및 이들의 유도체에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 그 중에서도, 안정성이나 신뢰성이 높고, 입수가 용이한 점에서 폴리피롤 또는 폴리티오펜이 바람직하게 사용된다.
도전성 공액계 고분자는 도펀트로 도핑되어 있는 것이 바람직하고, 이에 의해 도전성 고분자 겔의 캐리어 농도가 높아져 도전성을 향상시킬 수 있다. 도펀트로는, 예를 들어 요오드, 불화 비소, 염화 철, 과염소산, 술폰산, 퍼플루오로술폰산, 폴리스티렌술폰산, 황산, 염산, 질산, 및 이들의 유도체에서 선택된 하나 이상을 들 수 있는데, 그 중에서도, 높은 도전성을 용이하게 조정할 수 있는 점에서 폴리스티렌술폰산이 바람직하다.
심전도 (ECG), 뇌파, 근전(筋電) 등에 사용하는 생체 전위 측정용 전극이나, TENS, 저주파 치료 등에 사용하는 전기 자극용 전극, 전기 메스용 쌍극판이나, 이온토포레시스 (iontophoresis)용 전극 등의 전극에 이용하는 도전성 점착제로서 사용하는 경우는, 전해질염을 첨가함으로써 도전 성능을 향상시킬 수 있다. 전해질염으로는 알칼리 금속 또는 알칼리 토류(土類) 금속의 염화물이 바람직하다. 도전성 부여를 목적으로 하여 전해질염을 첨가하는 경우는 물을 제외한 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 적어도 0.5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또, 전해질을 많이 첨가하면 도전성이 향상하나, 너무 많으면 물에 불용성인 고분자의 응집 경향이 높아지는 동시에 일정 이상 첨가량을 늘린 경우, 도전성 향상의 장점보다 상기의 응집성의 점이나, 배합액 제조시의 용해 시간이 길어지는 등의 결점이 커지기 때문에, 첨가량은 물을 제외한 상기 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물 전량에 대하여 6.0 중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4.0 중량% 이하이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예
우선, 아크릴계 점착성 고분자를 플라즈마 챔버에 연속적으로 통과를 시키면서 개질을 한 후 안정화를 하였다. 상기 아크릴계 점착성 고분자는 온도가 1~30℃의 범위로 제어된 교반·혼합 용기를 사용하여, PVA 용액 및이온 교환수를 혼합하고, 교반하여 균일하게 용해한 후에, 폴리스티렌술폰산으로 도핑된 도전성 공액계 고분자로서 폴리티오펜과 보습제로서 글리세린을 첨가하고, 상기와 동일하게 균일하게 될 때까지 교반했다.
이와 별도로 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체로서 아이소부톡시메틸아크릴아미드(IBMA) 100중량부에 대해서, 중합개시제로서 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-프로판-1-온(상품명: 이루가큐어2959, 시바스페셜리티케미컬즈)을 0.2중량부 혼합, 교반하고, 완전 용해시켰다. 수득된 용액에, 다가 알코올로서 폴리옥시프로필렌디글리세릴에테르(폴리옥시프로필렌 분자량 1000, 제품명: SCP-1000, 사카모토약품공업사제)를 66.5중량부 혼합, 교반하고, 무색 투명의 모노머 배합액을 얻었다.
다음으로, 모든 용액을 혼합 후, 모노머로서 아크릴 아미드를 첨가하고, 몇 분간 교반한 후, 전해질로서 염화나트륨을 첨가하고, 가교제 모노머로서 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (블렌머 PDE-400 : 일본유지 주식회사)를 첨가하여 완전히 용해할 때까지 교반하였다. 얻어진 혼합액에 중합 개시제를 첨가한 후, 이를 실리콘 코팅된 PET 필름 위에 적하하고, 그 위로부터 동일하게 실리콘 코팅된 PET 필름을 씌워, 액이 균일하게 퍼져 두께가 0.5㎜가 되도록 고정하였다. 이것에 자외선을 조사하여 두께 0.5mm인 점착성 겔 조성물을 각각 얻었다. 배합량의 상세는 표 1 에 나타낸다.
전해질을 첨가한 실시예 및 비교예에서 얻어진 점착성 겔 조성물에 대하여, 전극 제조시의 전기 성능의 측정을 행했다. 75㎛ PET 필름의 한쪽 면에 Ag/AgCl 잉크를 스크린 인쇄로서 코팅한 전극 엘리먼트에, 얻어진 겔 조성물을 각각 붙이고, 겔 첩부 부분의 면적이 4㎠, 겔이 첩부되어 있지 않은 부분의 면적이 2㎠가 되도록 잘라내어 전극을 얻었다. 얻어진 전극 2 개를 1 쌍으로 하고, 겔 면 끼리를 서로 붙여서 전극쌍을 제조. 전극쌍 임피던스를 측정하였다. 측정 방법은 AAMI(Association for the Advancement of Medical Instrumentation) EC12 Disposable ECGelectrodes 에 준하여 실시하였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
1 2 3
물 20 13 35
가교 수용성 고분자 15 28 18
보습제 25 28 10
양친매성 고분자 4 6
플라즈마 처리된 아크릴계 점착성 고분자 14 10 15
알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 중합체 10 5 10
폴리티오펜 10 5 5
전해질 2 5 7
점착력(g/20㎜) 450 380 420
임피던스(Ω) 98 86 86
앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (11)

13~40 중량%의 물과,;
15~35 중량%의 가교된 수용성 고분자,;
5~28 중량%의 보습제,;
1~15중량%의 양친매성 고분자,;
아크릴계, 우레탄계, 폴리에테르계 및 폴리에스테르계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 점착성 고분자를 플라즈마 처리하여 친수성을 부여한 1~30 중량%의 플라즈마 처리된 점착성 고분자,;
도전성 공액계 고분자 1~15중량%,;
탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체의 단독 중합체로 구성되거나, 또는 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체와 공중합할 수 있는 다른 아크릴계 단량체와의 공중합체 1~15중량% 및;
0.5~6중량%의 전해질을 포함한 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리된 점착성 고분자는 친수성기가 알콜기 또는 카르복실기이고, 수산가 또는 산가가 각각 0.5 내지 500mgKOH/g 범위인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
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제1항에 있어서,
상기 보습제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄 디올, 글리세린, 펜타에리스리톨, 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리글리세린 및 폴리옥시 에틸렌 글리세린로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 비닐 피롤리돈/아세트산 비닐 공중합체, 비닐 피롤리돈/아크릴산 알킬 공중합체 및 저(低)비누화 폴리비닐 알코올로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체가 알콕시알킬아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 탄소수 2 내지 10의 알콕시알킬그룹을 가지는 아크릴계 단량체가 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 프로폭시에틸(메타)아크릴레이트, n-에톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시메틸(메타)아크릴아미드, n-부톡시메틸(메타)아크릴아미드, 아이소부톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-펜톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-헥실메틸(메타)아크릴아미드, n-헵톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-옥톡시메틸(메타)아크릴아미드, n-에톡시에틸(메타)아크릴아미드, n-프로폭시에틸(메타)아크릴아미드 및 n-부톡시에틸(메타)아크릴아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인체측정 전극용 점착성 겔 조성물.
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KR101956445B1 (ko) * 2017-03-22 2019-03-08 주식회사 셀루메드 세미 아이피엔 구조를 갖는 피부부착용 하이드로겔형 점착제 제조방법 및 이에 의해 제조된 점착제

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