專利名稱：含無機氧化物的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)體及由其制備的生物醫(yī)學(xué)電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物醫(yī)學(xué)電極的含有無機氧化物的導(dǎo)電體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的許多診斷方法需要從哺乳類動物病體上接收電學(xué)信號或者電流。診斷方法包括各個時間段或環(huán)境中心電圖(ECG或EKG)診斷或者哺乳動物心電模式的監(jiān)視。用于這些方法的醫(yī)療設(shè)備與病者皮膚之間的觸點通常采用某種類型的生物醫(yī)學(xué)電極。這種電極一般包括必須與設(shè)備連接的導(dǎo)體和附著于或者與病者皮膚接觸的導(dǎo)電介質(zhì)。
在采用生物醫(yī)學(xué)電極的診斷方法中包括對身體各個功能電信號輸出的監(jiān)視器，例如監(jiān)視心臟活動和診斷心臟異?；顒拥男碾妶D。
對于每種診斷方法，至少有一個含有電介解質(zhì)的離子型導(dǎo)電介質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)電極附著于或者與診斷部位上的皮膚接觸并與電學(xué)診斷設(shè)備導(dǎo)通。生物醫(yī)學(xué)電極中的關(guān)鍵部件是連接離子導(dǎo)電介質(zhì)與電學(xué)診斷設(shè)備的導(dǎo)電體。對于生物醫(yī)學(xué)電極來說，特別是對于從病者身上接收弱電信號的情形，導(dǎo)電體需要極好的導(dǎo)電性能和盡可能小的電阻。因此采用金屬或碳(特別是石墨)。在金屬中，銀由于其良好的導(dǎo)電性能，所以是比較好的選用金屬。但是用來監(jiān)視病者狀態(tài)的生物醫(yī)學(xué)電極必須能夠承受心臟去纖顫過程中產(chǎn)生的極化效應(yīng)。因此比較好的是將金屬鹵化物(例如氯化銀)與金屬導(dǎo)體(例如銀)結(jié)合在一起，從而制造出用于監(jiān)視心臟的用生物醫(yī)學(xué)電極中的去極化導(dǎo)電體。
含有銀/氯化銀的生物醫(yī)學(xué)電極有兩個主要的缺點銀的高成本和金屬態(tài)銀的X-射線檢測。
其它降低生物醫(yī)學(xué)電極中用銀成本的嘗試是將銀顆粒或銀/氯化銀層與石墨或者其它鍍鋅惰性材料結(jié)合在一起使用。例如參見美國專利Nos.3,976,055(Monter等人)和4,852,571(Gadsby等人)。
二氧化錳經(jīng)過研究已作為非極性材料用于生物醫(yī)學(xué)電極，它被制備成厚片狀并與石墨放置在一起。參見Nencini等人在《生物醫(yī)學(xué)工程》Vol.6，pp.193-197(1968)上發(fā)表的“用于刺激和記錄的二氧化錳電極”和Nencini等人在《生物醫(yī)學(xué)工程》Vol.8，pp.137-143(1970)上發(fā)表的“用于生物醫(yī)學(xué)電極的二氧化錳去極化器”。但是還沒有一種利用二氧化錳制造的生物醫(yī)學(xué)電極，其形狀能夠與病者皮膚的輪廓一致。
電學(xué)裝置中二氧化錳的其它用途包括在電池中聚集存儲電能并以備隨后釋放。例如參見美國專利No.4,466,470(Alan等人)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種由合適的薄片狀低極化率的無機氧化物層構(gòu)成的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)體，并且這種氧化物與連通于診斷設(shè)備的導(dǎo)電部件相接觸。本發(fā)明還提供在生物醫(yī)學(xué)電極中使用生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的方法。
“低極化率”意味著無機氧化物能夠在遭受用于解除病者心臟纖維性顫動的高壓之后保持平衡電勢。
無機氧化物的薄層能夠使生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體具有靈活的結(jié)構(gòu)和較小的截面。因此導(dǎo)體能夠彎曲成符合與生物醫(yī)學(xué)電極接觸的皮膚的輪廓。
“薄”的含義是無機氧化層厚度小于100微米。
“合適”的含義是無機氧化物層可以彎折成使包含該層的生物醫(yī)學(xué)電極與病者的皮膚有足夠的接觸面積，從而精確地接收電極接觸位置處病者發(fā)出的生物醫(yī)學(xué)電信號。
在可用的無機氧化物中，比較好的是錳的各種氧化物。錳的氧化物，特別是各種商業(yè)用途的二氧化錳，適合于在完成病者去纖顫過程之后要求保持生物醫(yī)學(xué)電極內(nèi)部導(dǎo)電體的低極化率的快速反應(yīng)。
正如Nencini等人所認識到的那樣，對于如何使錳的氧化物保持較低的極化率，人們知之甚少。雖然沒有特別的理論依據(jù)，但是據(jù)信商業(yè)用途的二氧化錳中包含了具有不止一種氧化狀態(tài)的錳的氧化物，因而通過上述二氧化錳中各種錳的氧化物的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)可以使導(dǎo)電體具有較低的極化率。這些還原/氧化(REDOX)反應(yīng)發(fā)生迅速并且能夠使導(dǎo)電體在承受對病者心臟去纖顫的高壓之后保持較低的極化率。
本發(fā)明還實現(xiàn)了包含這里所述的生物導(dǎo)電體的生物醫(yī)學(xué)電極。生物醫(yī)學(xué)電極包含這里所述的生物導(dǎo)電體和與導(dǎo)體及病者皮膚接觸的離子導(dǎo)電介質(zhì)。
本發(fā)明的特征在于，與銀/氯化銀生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體相比，本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體對X-射線基本上是透明的。
本發(fā)明的另一個特征在于，與銀/氯化銀生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體相比，由于二氧化錳的成本低于銀，所以本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體相對便宜。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，這里所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體在具備了銀/氯化銀生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體所有特性的前提下，對X-射線基本透明并且材料成本較低。為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。
附圖的簡要說明

圖1為包含本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的生物醫(yī)學(xué)電極的頂視圖。
圖2為圖1生物醫(yī)學(xué)電極的剖面圖。
圖3為包含本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的另一個生物醫(yī)學(xué)電極的頂視圖。
圖4為圖3生物醫(yī)學(xué)電極的剖面圖。
實施發(fā)明的較佳方式生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體包含狀合適的去極化無機氧化生物物層生物生物它與電學(xué)連通于診斷設(shè)備的導(dǎo)電體部件接觸。
導(dǎo)電部件例如包含蘑菇形撳紐、小孔、柱、襯底上的薄層以及夾雜在薄片狀合適的去極化無機氧化層內(nèi)的導(dǎo)電微粒。
比較好的是，導(dǎo)電部件是與薄片狀合適的去極化層接觸的層狀物。該層最好是柔軟而合適，并且對X-射線基本上是透明的。
適合用作導(dǎo)電部件的材料例如有本征導(dǎo)電的聚合物與各種形式的碳(特別是石墨)，例如含碳墨水、碳基纖維、含碳紡布和無紡布、含碳薄膜及其它化合物。比較好的是石墨，特別是以石墨墨水形式使用于非導(dǎo)電的薄片狀柔性聚合物薄膜(例如聚酯薄膜)。
可選擇的是，導(dǎo)電部件的微粒也可以與無機氧化物顆?；旌显谝黄穑瑥亩纬杀《线m的透X-射線的混合層狀物。
無機氧化物薄層提供了作為生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體組成部分的去極化層并且比較好的是覆蓋導(dǎo)電層與生物醫(yī)學(xué)電極內(nèi)離子導(dǎo)電介質(zhì)之間的接觸區(qū)域。
無機氧化物薄層可以是含有覆蓋導(dǎo)電層的無機氧化物的凝膠，也或者可以是采用粘結(jié)劑涂覆在導(dǎo)電層上的薄膜。
在可用的無機氧化物中，各種結(jié)晶狀態(tài)的二氧化錳比較容易得到，并且它具有較低的極化率，價格與銀相比也比較便宜。
由于商用二氧化錳根據(jù)其中氧化錳氧化狀態(tài)的不同，可以氧化其它組份的物質(zhì)，所以謹慎選擇與之接觸的物質(zhì)以避免不希望發(fā)生的成份分解。
石墨作為與二氧化錳接觸的導(dǎo)電成份，是一個上佳的選擇。石墨可以以顆粒狀的形式混雜在去極化薄層內(nèi)而與錳的氧化物接觸，或者單獨形成與去極化層接觸的導(dǎo)電層。
石墨具有良好的導(dǎo)電性能，對X-射線是透明的，并且不易受錳的氧化物的氧化。
為了在導(dǎo)電層上形成薄片狀合適的去極化層連續(xù)薄膜，錳的氧化物顆粒需要粘結(jié)劑并且可以作為墨水用于導(dǎo)電層上。在這種方式下，薄片狀合適的去極化層夾在導(dǎo)電層與離子導(dǎo)電介質(zhì)之間。
可選擇的是，錳的氧化物顆粒與導(dǎo)電成份顆?？梢耘c粘結(jié)劑混合在一起并作為墨水涂覆在混合層內(nèi)的非導(dǎo)電襯底上以提供薄片狀合適的導(dǎo)電與去極化層。
相對難以被無機氧化物(特別是錳的氧化物)氧化較大的粘結(jié)劑可以是水溶性的聚合物。例如包括纖維素(如甲基纖維素)、聚氧乙烯、聚乙烯醇和聚N乙烯內(nèi)酰胺，例如聚N乙烯2吡咯烷酮。在這些聚合物中，比較好的是混合有一定數(shù)量未反應(yīng)羥基團和聚乙烯醇的甲基纖維素。
無機氧化物微粒的尺寸從0.1微米到50微米不等，比較好的是1微米。
當無機氧化物是錳的氧化物時，其晶體結(jié)構(gòu)可以是獲得較低極化率的任何結(jié)構(gòu)。例如α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2，比較好的是γ-MnO2。
薄片狀合適的去極化層內(nèi)無機氧化物的固態(tài)含量可以介于層的10-99.99重量百分比之間，比較好的是介于40-99重量百分比之間，并且最好是97重量百分比左右。當薄片狀合適的去極化層與分開的導(dǎo)電層接觸時，粘結(jié)劑構(gòu)成余下的成份。
在無機氧化物和導(dǎo)電成份的微?；旌掀饋硇纬苫旌蠈拥膶嵤├?，混合層內(nèi)無機氧化物的固態(tài)含量介于層的1-99重量百分比之間；導(dǎo)電成份的固態(tài)含量介于層的1-99重量百分比之間；而粘結(jié)劑構(gòu)成余下的成份。比較好的是，無機氧化物、導(dǎo)電成份的重量百分比分別介于50-90、10-50，而粘結(jié)劑構(gòu)成余下的成份。
粘結(jié)劑用揮發(fā)性液體來溶解。無機氧化物的顆粒加上導(dǎo)電成份顆粒(可選)在揮發(fā)性液體中混合以形成墨水。揮發(fā)性液體比較好的是水。墨水涂覆在襯底上之后，揮發(fā)性液體蒸發(fā)出來。在多層結(jié)構(gòu)的實施例中，襯底基本上是導(dǎo)電層。在混合層結(jié)構(gòu)的實施例中，襯底是用作支撐導(dǎo)電體的非導(dǎo)電薄膜。
在墨水中可以選用其它成份。為了幫助水溶性聚合物粘住二氧化錳微粒，可以加入介于墨水固態(tài)含量的0.1-3重量百分比之間的無機鹽，例如氯化鈣和氯化鉀，比較好的是1重量百分比左右。當聚乙烯醇用作粘結(jié)劑時，氯化鈣起著聚氯乙烯離子交聯(lián)劑的作用，增強了粘結(jié)效應(yīng)。
另外，墨水中最多可以包含的商用界面活性劑(例如日本東京的Wako股份有限公司生產(chǎn)的索氏體一油酸或者聚氯乙烯索氏體一油酸)，但是這降低了去極化層對導(dǎo)電層的附著性能。比較好的是使制備去極化層的墨水去掉表面活性劑。
另外，為了在多層結(jié)構(gòu)實施例的去極化層中獲得良好的導(dǎo)電性能，可以在墨水中加入介于墨水固態(tài)含量的1-90重量百分比的碳或者石墨微粒。
而且，為了提高去極化層對導(dǎo)電層的附著性能，可以在墨水中加入介于墨水固態(tài)含量的0-90重量百分比的含水丙烯酸乳液附著劑。
丙烯酸乳液附著劑可以是至少一份A單體和至少一份B單體聚合反應(yīng)的產(chǎn)物，其共聚物的內(nèi)在粘度為1.0dl/g-2.0dl/g左右。A單體為包含非叔醇或非叔醇與碳原子量為1-14的乙醇混合物(碳原子量平均為4-12)的丙烯酸鹽或甲基丙烯酸酯的聚合物單體。
B單體為乙烯的不飽和化合物，最好是丙烯酸、甲基丙烯酸、烏頭二酸、丙烯酸胺、甲基丙烯酸胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙烯醇縮醛、N乙烯吡咯烷或者它們的混合物。
A單體是可聚合的并且對壓敏粘合劑共聚物的粘度有一定的影響。這種A單體包括混有非叔烴醇的丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯，非叔烴醇例如有1-丁醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、1-甲基-1-丁醇、1-甲基-1-戊醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、2-乙烯-1-丁醇、2-乙烯-1-己醇、3，5，5-三乙烯-1-己醇、3-庚醇、2-辛醇、1-葵醇、1-十二烷醇等。這種單體丙烯酸或甲基丙烯酸酯在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)都是公知的，并且許多是可以購買到的。
B單體是與A單體共聚從而影響最終的壓敏粘合劑共聚物物理性質(zhì)的乙烯不飽和化合物。B單體的存在一般將降低最終的壓敏粘合劑共聚物的柔軟度。
因此，為了提供內(nèi)在粘度介于1.0dl/g-2.0dl/g之間的壓敏粘合劑共聚物，應(yīng)該平衡A單體和B單體的重量百分比的比例。A單體與B單體重量百分比的比例介于85∶15-98∶2之間，比較好的是介于90∶10-97∶3之間。
粘合劑比較好的可以是質(zhì)量百分比的比例為95∶5的異辛基丙烯和丙烯酸的共聚物并且可以按照美國專利No.RE24,906(Ulrich)的方法制備。
如果在墨水中采用電解的二氧化錳，則需要加入控制PH值的堿溶液以獲得較好的擴散穩(wěn)定性。例如可以加入占墨水固態(tài)含量1.5重量百分比的氫氧化鉀。
生物醫(yī)學(xué)電極在監(jiān)視和診斷中采用本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的生物醫(yī)學(xué)電極比較有用。大多數(shù)的生物醫(yī)學(xué)電極包括與皮膚接觸的離子導(dǎo)電介質(zhì)和連接離子導(dǎo)電介質(zhì)與電學(xué)診斷設(shè)備的裝置。
圖1和2示出了位于可分離墊片12上的一次性的診斷心電圖(ECG或EKG)電極10。電極10包括了生物兼容的粘性離子導(dǎo)電介質(zhì)，揭去保護性的分離墊片12它即可與病者的皮膚接觸。電極10包括屬于本發(fā)明的內(nèi)含生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體16的電學(xué)連接裝置，導(dǎo)電體16包括與離子導(dǎo)電介質(zhì)區(qū)域14接觸的導(dǎo)電界面部分18和與區(qū)域14不接觸但與電學(xué)設(shè)備(未畫出)保持機械和電學(xué)連接的突出部分20。
在多層結(jié)構(gòu)的實施例中，非導(dǎo)電的柔性聚合物薄膜24、導(dǎo)電層26以及薄片狀合適的去極化層28組成的多層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)體16。部件16的導(dǎo)電界面部分18包含至少涂覆在面對導(dǎo)電介質(zhì)區(qū)域14的一面上的導(dǎo)電層26和涂覆在導(dǎo)電層26與接觸區(qū)域14上的薄片狀去極化層28。由于與電學(xué)設(shè)備的機械和電學(xué)接觸無需去極化，所以去極化層28無需延展至突出部分20。
在混合層結(jié)構(gòu)的實施例中，導(dǎo)體16是薄膜24與層26和28混合在一起的多層結(jié)構(gòu)。
EKG導(dǎo)體部件16一般是薄片狀的，并且柔軟而合適。聚合物薄膜24的厚度一般介于10微米-200微米之間，比較好的是75微米左右。由墨水涂覆而得到的石墨層作為導(dǎo)電層26，其干化厚度介于1微米-100微米之間，比較好的是12微米左右。由墨水涂覆而得到的二氧化錳層作為去極化層28，其干化厚度介于1微米-100微米之間，比較好的是50微米左右。不管是如圖1所示的分離型多層結(jié)構(gòu)還是混合結(jié)構(gòu)的實施例，層26和28的總厚度都介于2微米-200微米之間，比較好的是72微米左右。該累積厚度能夠使導(dǎo)電體16與病者皮膚的輪廓貼緊。
比較好的聚合物薄膜24是購自弗吉尼亞州Hopewell的ICI Americas的“Mellinex”牌505-300、329或339聚酯薄膜和購自日本大坂的Unitika股份有限公司的“EMBLET T-100”牌或“EMBLET T-75”牌聚酯薄膜(聚乙烯對苯二酸鹽)。
比較好的導(dǎo)電層26是購自日本kobe的Acheson日本股份有限公司的“JEF-120”牌石墨墨水。據(jù)信該石墨墨水含有聚酯粘結(jié)劑。當石墨墨水用于溶解醋酸異丁酯溶劑時特別有用，混合的比例為80重量百分比的石墨墨水和20重量百分比的溶劑。
比較好的去極化層28是二氧化錳薄膜，含有購自美國Massschusetts州JohnsonMatthey的93.2重量百分比的二氧化錳粉末(平均顆粒直徑為0.8微米)、購自日本大坂的Matsumoto化學(xué)公司的“Marpolose EM 4000”牌5.8重量百分比的甲基纖維素粘結(jié)劑以及1.0重量百分比的氯化鉀。另一種比較好的去極化層28是二氧化錳薄膜，含有購自日本東京的Tosoh公司的25.6重量百分比的電解二氧化錳粉末、購自日本東京的Mitsubishi化學(xué)公司的6.4重量百分比的酸性爐碳黑、28.8重量百分比的甲基纖維素粘結(jié)劑原料(占購自日本大坂Matsumoto化學(xué)公司的“Marpolose EM 4000”牌的甲基纖維素溶液的2.5重量百分比)、7.0重量百分比的甲基乳化粘合劑(按照美國專利No.RE24,906(Ulrich)制備的含95重量百分比的異辛基丙烯和5重量百分比的丙烯酸)、9.6重量百分比的KOH堿溶液或者1.6重量百分比的25％氨水溶液以及0.13重量百分比的氯化鉀。墨水的固態(tài)含量占36％左右。
為了加強電極夾(未畫出)與導(dǎo)電部件16的突出部分20之間的機械接觸，可以在突出部分20的包含導(dǎo)電層26的一面22貼上背粘聚乙烯膠帶。為此也可以采用從3M公司購置的“Blendrm”牌手術(shù)膠帶。
如上所述，必須謹慎選擇與去極化層28接觸的離子導(dǎo)電介質(zhì)。
離子導(dǎo)電介質(zhì)應(yīng)該能防止無機氧化物對其的氧化作用，特別是對離子導(dǎo)電成份中羥基的分解作用。對于離子導(dǎo)電介質(zhì)14，比較好的是采用離子導(dǎo)電凝膠和與二氧化錳反應(yīng)程度最小的粘合劑。
除了離子導(dǎo)電成份中基本上不揮發(fā)的可塑劑比較好的是分子量大于200或者含有占可塑劑3重量百分比的羥基以外，離子導(dǎo)電壓敏粘合劑成份可以是美國專利No.4,855,077(Shikinami等人)中所揭示的那樣。其它有用的成份包括歐洲專利0542294(Uy等人)中所揭示的固態(tài)導(dǎo)電聚合物成份、美國專利No.5,276,079(Duan等人)中所揭示的離子導(dǎo)電壓敏粘合劑成份。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將羥基濃度限制在3％以內(nèi)可以使生物醫(yī)學(xué)電極10的存放壽命更長。
用于離子導(dǎo)電成份的可塑劑有分子量為550的購自聯(lián)合碳化物股份公司的“Carbowax”牌聚乙烯乙二醇甲酯、分子量為2000的購自聯(lián)合碳化物股份公司的“Carbowax”牌聚乙烯乙二醇以及購自日本東京的Tohou化學(xué)股份公司的“Hysolve”牌分子量比較好的是550的四乙基聚乙烯乙二醇甲酯。
采用本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)電極的診斷方法是對病者心臟電波模式作較長時間的監(jiān)視以檢測異常模式。在美國專利No.5,012,810(Strand等人)、美國專利No.4,848,353(Engel)中揭示了監(jiān)視用生物醫(yī)學(xué)電極的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)電極可以用作這里所示的實施例中的導(dǎo)體部件，其中本發(fā)明的去極化層覆蓋了導(dǎo)體部件與導(dǎo)電粘合劑接觸的襯墊區(qū)域但是并不覆蓋導(dǎo)體部件與引向電學(xué)設(shè)備的夾子發(fā)生電學(xué)和機械接觸的突出部分的兩側(cè)。比較好的是，本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)體用作美國專利No.5,012,810圖2、3和4所示實施例中生物醫(yī)學(xué)電極的導(dǎo)體部件。
圖3和4基本上對應(yīng)著美國專利No.5,012,810的圖2和3。電極40包括絕緣體構(gòu)造41和導(dǎo)體部件42。絕緣體構(gòu)造41包括第一和第二部分44和45，它們一起限定了絕緣體構(gòu)造41的相對兩個側(cè)面46和47。如圖4所示，部分44和45分別包括伸長的邊緣部分50和51。每個邊緣部分50和51分別包括邊界部分52和53，它們分別包括每個部分44和45的周邊并沿著邊緣50和51延伸。在這種方式下，部分44和45的取向基本上相互平行，邊緣部分50和51互相疊蓋從而使邊界部分52和53交疊。邊緣部分50和51之間有接縫?！盎酒叫小辈⒉灰馕吨糠?4和45必須精確平行。例如由于導(dǎo)體部件42的厚度原因而無法在同一平面上精確地對齊。
導(dǎo)體部件42基本上與上述生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體16相似，其突出部分61對應(yīng)上述的突出部分20而襯墊部分對應(yīng)上述導(dǎo)電界面部分18。與生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體16一樣，導(dǎo)體部件42是一種由不導(dǎo)電的柔性聚酯薄膜63、導(dǎo)電層64和薄片狀合適的去極化層65組成的多層結(jié)構(gòu)。不同的是，層64和65可以是混合層。
部件42的襯墊部分62包含至少涂覆在面對導(dǎo)電粘合劑區(qū)域70的聚酯薄膜63一側(cè)的導(dǎo)電層和涂覆在導(dǎo)電層64與接觸區(qū)域70上的薄片狀去極化層65。由于與電學(xué)設(shè)備的機械和電學(xué)接觸來說，去極化并不是必須的，所以去極化層65沒有延伸到部分61。不同的是，層64和65可以是混合層并且在單單一個步驟中完成涂覆。為了增強其機械接觸，可以按照與圖1和2實施例中相同的方式在突出部分61上覆蓋一層背粘聚乙烯膠帶。
通常電極40構(gòu)造為導(dǎo)體部件42的突出部分61伸入接縫60并跨越表面或者側(cè)面46的一部分。因此如圖3和4所示，導(dǎo)體部件42的襯墊部分62位于絕緣體構(gòu)造41的一側(cè)47而導(dǎo)體部件42的突出部分61位于絕緣體構(gòu)造41的相對一側(cè)46。應(yīng)該理解的是，除了使突出部分61穿過接縫60以外，也可以利用粘合劑等將接縫密封起來。
可能需要在接縫60上提供外部密封。如圖3所示，則可以通過在接縫60上放置粘合膠帶條66并沿縱向部分延伸至突出部分61來做到這一點。也可能需要在表面47和接觸于部分44的突出部分61的上表面67之間放置粘合劑。不同地是如圖4所示，利用雙面粘性膠帶條69可以使突出部分61的下表面68附著在部分45上。即，利用突出部分61下面的粘合劑69而不是圖3所示的頂部粘合劑使圖4所示突出部分61與部分45之間粘合。
在圖4中，示出了通常位于導(dǎo)體部件42下面的導(dǎo)電粘合劑的區(qū)域70?？梢钥闯鰧?dǎo)電粘合劑的區(qū)域70由襯墊部分62側(cè)面上同樣覆蓋有絕緣體構(gòu)造41的皮膚粘合劑區(qū)域71包圍。
在圖4中，示出了與電極40一側(cè)相抵的一層可分離墊片75，其上包括皮膚粘合劑71、導(dǎo)電粘合劑70和襯墊部分62。如圖4所示，在可分離墊片75與絕緣體構(gòu)造41部分之間可以有隔片75或突出76以利于分隔開來。
可以采用各種可分離的墊片75；例如包含諸如聚酯或者聚丙烯材料之類的聚合物并且涂覆有硅分離涂層的墊片，它很容易從皮膚粘合劑和導(dǎo)電粘合劑上分離下來。
可以采用各種材料來形成絕緣體構(gòu)造41的部分44和45。通常情況下柔性材料比較好，它能使使用者感到舒適并且強度較好而厚度較薄。比較好的材料是聚合物泡沫(特別是聚丙烯泡沫)、無紡襯墊(特別是聚酯無紡型的)、各種紙張乙基透明薄膜。透明薄膜包括購自弗吉尼亞州Hopewell的ICI Americas的厚度為0.05mm的“Mellinex”牌聚酯薄膜。
最合適的材料是由熔吹聚氨酯纖維構(gòu)成的無紡襯墊，它除了具有較好的柔性以外，伸張恢復(fù)性和透氣性也比較好。在美國專利No.5,230,701(Meyer等人)中對按照本發(fā)明的電極中絕緣體購自41所使用的熔吹聚氨酯纖維作了描述。
比較好的是絕緣體構(gòu)造在與電極40其余部分接觸的表面包含皮膚粘合劑。
用于絕緣體構(gòu)造41的較好網(wǎng)格材料(熔吹聚氨酯纖維)其基本重量介于60-140g/m2之間(比較好的120g/m2)。這種材料具有合適的張力與透濕率。比較好的透濕率如果按照21℃和50％相對濕度下的ASTM E96-80標準，應(yīng)介于500-3000克水/m2/24小時(比較好的是500-1500克水/m2/24小時)。這種材料的一個優(yōu)點是構(gòu)成骨架的網(wǎng)格可以做得具有良好的彈性和強度恢復(fù)性。則意味著電極可以沿各個方向充分拉伸而不會使電極開裂和/或皮膚粘合劑提供的密封失效。比較好的是經(jīng)過沿各個方向的50％的拉伸后，材料至少恢復(fù)至85％。
必須清楚的是這里所揭示的生物醫(yī)學(xué)電極可以取各種尺寸。對于典型的應(yīng)用場合，3.5-4.5cm×5.5-10cm的絕緣體構(gòu)造比較合適。在典型的應(yīng)用中，大于200-600微米的厚度提供了合適的強度與所希望的較小的起伏或者截面。
必須清楚的是可以采用各種材料作皮膚粘合劑。一般情況下，比較好的是采用丙烯酸鹽酯粘合劑。特別是丙烯酸鹽酯共聚物粘合劑。在美國專利Nos.2,973,826、Re24,906、3,389,827、4,112,213、4,310,509、4,323,557、4,732,808、4,917,928、4,917,929以及歐洲專利公報0 051 935中對這種材料作了描述。
尤其是包含95-97重量百分比的異辛基丙烯酸鹽和5-3重量百分比的丙烯酰胺并具有1.1-1.25dl/g內(nèi)在粘度的粘合劑共聚物比較好。
用于粘合劑69的粘合劑可以是雙面粘性帶中所述的任意一種丙烯酸鹽酯。這里比較好的粘合劑除了內(nèi)在粘度為1.3-1.45dl/g以外，與用于皮膚粘合劑的粘合劑相同。對于導(dǎo)電粘合劑區(qū)域70，比較好的是上面所述用于導(dǎo)電介質(zhì)區(qū)域14的導(dǎo)電粘合劑。
必須清楚的是圖4所示的各層以及有關(guān)的貼合有一定程度的夸張以利于理解該種結(jié)構(gòu)。一般情況下，盡管部件42是多層結(jié)構(gòu)，這種放置也只能在基本平坦的表面承受導(dǎo)電部件42很小的“s”形彎曲。
本發(fā)明可以用作生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的生物醫(yī)學(xué)電極的其它實例包括在美國專利No.4,527,087、4,539,996、4,554,924、4,848,353(以上為Engel的)、4,846,185(Carim)、4,771,713(Roberts)、4,715,382(Strand)、5,133,356(Bryan等人)以及美國專利No.5,215,087(Anderson等人)之中。除了可以用本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體替代這些專利中揭示的電學(xué)連接裝置以外，在這些專利中還揭示了這類電極的制造方法。
在這些電極構(gòu)造中，美國專利No.4,539,996(Engel)圖1和2中所示的電極構(gòu)造特別好，其中包含導(dǎo)電體12的背面13用本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體代替。
美國專利Nos.4,53996、4,848,353、5,012,810和5,133,356比較好。
在某些例子中，生物醫(yī)學(xué)電極可以是從生物醫(yī)學(xué)電極周邊延伸出來的導(dǎo)電突出部分(如美國專利No.4,484,353所示)或者可以是穿過絕緣背面的狹縫或接縫延伸出來的導(dǎo)體部件(如美國專利No.5,012,810所示)。否則，電學(xué)連接裝置可以是針眼或其它撳紐型連接器(如美國專利No.4,846,185所示)，在涂石墨的撳紐電極上涂覆去極化層?？蛇x擇的是，如美國專利No.5,012,810所示的導(dǎo)電突出部可以有針眼或者其它撳紐型連接器固定在上面。
生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體的制造方法本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體可以用常規(guī)涂覆技術(shù)制造。對于含有導(dǎo)電成份微粒的墨水、含有無機氧化物顆粒的墨水或者包含上述兩者的混合墨水，它們的涂覆可以采用屏幕印制或者刀片涂覆的方法，隨后蒸發(fā)溶劑(水)以烘干墨水。當采用刀片涂覆方法時，通常采用25-100微米的縫隙，比較好的是采用50微米的縫隙。為了減少涂層中的表面缺陷，當在一連續(xù)過程中涂覆襯底時，編織速度應(yīng)小于7m/min，比較好的是2m/min。
以這種方式涂覆在非導(dǎo)電的聚合物薄膜襯底上的墨水，其在145℃下烘干10分鐘以產(chǎn)生10-15微米的厚度。不同的是，也可以在150-160℃下以0.8-4.6m/sec的較高空氣流通速度烘干涂覆過的上下襯底。比較好的是在兩個區(qū)域內(nèi)烘干襯底的上下面，其中第一區(qū)域的空氣流通速度介于1.4-2.8m/sec，編織速度小于2m/min。
在將去極化無機氧化物墨水涂覆在欲覆蓋離子導(dǎo)電介質(zhì)的石墨層部分上之后，于40-70℃下使其烘干10分鐘以形成大約40-60微米的涂層厚度。
比較好的是采用槽口饋送刀片以涂覆去極化無機氧化物墨水，其中當涂層寬度介于50-60mm時槽口寬度比較好的是介于40-50mm。接觸角比較好的是0°左右。為了盡可能地減少涂層中的空氣滯留，當在一連續(xù)過程中涂覆襯底時，編織速度應(yīng)小于5m/min，比較好的是2m/min。
可選擇的是去極化層的烘干可以在65-75℃下以0.1-1.2m/sec的較低空氣流動速率進行。比較好的是在兩個區(qū)域內(nèi)烘干襯底的上下面，其中第一區(qū)域的空氣流通速度介于1.4-2.8m/sec，編織速度小于2m/min。
在構(gòu)造好生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體之后，可以在系統(tǒng)內(nèi)采用其它由上述有關(guān)電極專利所揭示的部件以制造適合不同用途的各種生物醫(yī)學(xué)電極。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以在不犧牲低極化率電極帶來的性能的同時用本發(fā)明的對X-射線基本上是透明的、薄片狀柔性合適的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體代替價格昂貴的銀/氯化銀導(dǎo)體。
下述測試方法和實例進一步解釋了本發(fā)明的范圍。
醫(yī)療儀器高級協(xié)會(AAMI)采納了以下的標準和測試方法來確定用于ECG一次性電極的生物醫(yī)學(xué)電極的合適標準。參見“用于Pregelled ECG一次性電極的美國國家標準”醫(yī)療儀器高級協(xié)會(1984)，最低標準的測試方法和條件是直流偏移(100mV)，交流阻抗(2kOhms)和去纖顫過載恢復(fù)(4只電容放電后5秒小于100mV而剩余極化勢的變化速率不大于1mV/sec)實例實例1涂層成份由70重量百分比的含有聚酯粘結(jié)劑(購自日本Kobe的Acheson日本股份公司的Jef-120牌粘結(jié)劑)的石墨墨水和作為溶劑的30重量百分比的醋酸酯(購自Waco股份有限公司)。
實例2表1列出了按照本發(fā)明的一系列墨水。所有的數(shù)值都是重量百分比。名稱 MnO2MC Kcl水 MA8EC Denka墨水A24.41.70.3 70.82.8墨水B21.81.70.3 70.85.4墨水C24.41.70.3 70.8 2.8墨水D24.41.70.3 70.8 2.8墨水E21.81.70.3 70.8 5.4“MnO2”代表購自Johnson Mattey股份有限公司的活力二氧化錳?！癕C”代表購自Matsumoto化學(xué)股份有限公司的EM4000牌甲基纖維素?！癕A8”代表購自三菱化學(xué)股份有限公司的酸性爐黑碳。“EC”代表購自Azko化學(xué)股份有限公司的Ketjen黑碳?！癉enka”代表購自Denka股份有限公司的乙炔黑碳。所有的墨水都在高剪切混合器內(nèi)混合，隨后抽真空以去除泡沫。
實例3導(dǎo)電粘結(jié)劑按照下列化學(xué)配比制備。數(shù)值為重量百分比。聚乙烯吡咯烷13.2(購自BASF并按照美國專利No.5,276,079交聯(lián))聚乙烯乙二醇26.0(購自聯(lián)合碳化物公司的“PEG300”)氯化鉀 0.8水 60.0所有成份都在高剪切混合器內(nèi)混合，隨后在涂覆前抽真空以去除泡沫。
實例4導(dǎo)電粘結(jié)劑按照下列化學(xué)配比制備。數(shù)值為重量百分比。交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷 9.2(購自BASF并按照美國專利No.5,276,079交聯(lián))聚乙烯乙二醇26.0(購自聯(lián)合碳化物公司的“PEG600”)聚乙烯乙二醇甲酯14.7(購自聯(lián)合碳化物公司的“Carbowax 550”)氯化鉀 0.6水 70.0
所有成份都在高剪切混合器內(nèi)混合，隨后在涂覆前抽真空以去除泡沫。
實例5為了生成導(dǎo)電層，實例1的墨水涂覆在聚合物薄膜上。聚合物薄膜為厚度達100微米的購自日本的Unitika股份有限公司的EMBLET T-100聚乙烯對甲二酸酯。利用實驗室型刮片涂膜機涂覆墨水，刮片-滾筒縫隙設(shè)定在75微米。涂覆的涂層隨后在靜止烘干爐內(nèi)于145℃下烘干6分鐘。最后的涂層大約12微米厚。
實例6為了生成薄片狀合適的去極化導(dǎo)體，將實例2的各種墨水涂覆在聚合物薄膜上。利用實驗室型刮片涂膜機涂覆墨水，刮片-滾筒縫隙設(shè)定在100微米。涂覆的涂層隨后在靜止烘干爐內(nèi)于70度下烘干6分鐘。最后的涂層大約40-50微米厚。
實例7為了生成評價用的測試片，將實例6的各種去極化導(dǎo)體涂覆在實例5所述的聚合物薄膜上。利用實驗室型刮片涂膜機涂覆粘結(jié)劑，刮片-滾筒縫隙設(shè)定在800微米。涂覆的涂層隨后在靜止烘干爐內(nèi)于70℃下烘干20分鐘。最后的涂層大約200-250微米厚。
實例8對實例7測試片的物理性質(zhì)作了評價。在表2中，片A-E分別用墨水A-E制備。透過透明的導(dǎo)電粘結(jié)劑目視檢測來評價濕潤狀態(tài)和表面狀態(tài)。通過在人體皮膚上粘貼和剝離測試片來評價粘結(jié)劑強度；去極化層的斷裂是性能不合格的判據(jù)。
表2樣品名稱濕潤狀態(tài) 表面狀態(tài) 粘結(jié)強度片A良好 平滑 良好片B良好 平滑 良好片C差 粗糙 不良片D差 粗糙 良好片E差 粗糙 良好實例9為了確定按照本發(fā)明的生物電極預(yù)期的烘干性質(zhì)，采用墨水A制作了按照實例7的測試片，但是烘干的時間不同并按照上述AAMI標準評價其電學(xué)性質(zhì)。表3示出了其結(jié)果。
表3粘結(jié)劑烘干時間 直流偏移 10Hz下的交流阻抗 第4個脈沖的SDR(70℃) 60秒處的mV(偏移) (斜率)5秒處mV mV/sec20min. 2.2392 23.2 -0.140min. 5.0537 32.7 -0.360min. 0.61957 52.6 -1.290+min. -0.1 4052 130.7 -5.2(完全烘干)實例10為了確定不同去極化層對測試片烘干性質(zhì)的影響，除了完全烘干所有的測試片以外，用實例2的所有墨水按照實例9制作了測試片。隨后對它們的電學(xué)性質(zhì)作了評價。表4示出了結(jié)果。
表4粘結(jié)劑烘干時間 直流偏移10Hz下的交流阻抗 第4個脈沖的SDR(70℃) 60秒處的mV (偏移) (斜率)5秒處mV mV/sec片A -0.1 4052 130.7-5.2片B -6.3 612 33.8 -0.3片C 3.1 607 25.6 -0.6片D 2.4 585 51.7 -0.6片E 14.2 408 57.0 -0.3實例11
由于上述幾個實例表明墨水B是本發(fā)明比較好的混合比例，所以為此進行優(yōu)化實驗并按比例放大包含該化合物的電極的生產(chǎn)。
實例1的涂覆成份采用刮片涂膜機涂覆在上述實例5中的PET薄膜上，刮片間隙設(shè)定為80微米而涂膜速度為1米/分鐘。涂覆的涂層隨后在7.5米烘干爐內(nèi)于145℃下烘干。最后的涂層大約12微米厚。
該涂覆的薄膜隨后與實例2一樣，利用模壓涂膜機涂覆上墨水B，模壓間隔設(shè)定為200微米，涂膜縫隙為142微米而模壓引導(dǎo)角為0.1度。涂膜速度為1米/分鐘，涂覆的涂層隨后在7.5米烘干爐內(nèi)于57℃下烘干。最后的涂層大約35微米厚。
該涂覆的薄膜隨后與實例4一樣，利用模壓涂膜機涂覆上導(dǎo)電粘結(jié)劑，模壓間隔設(shè)定為500微米，涂膜縫隙為1100微米而模壓引導(dǎo)角為0.1度。涂膜速度為1米/分鐘，涂覆的涂層隨后在7.5米烘干爐內(nèi)于91℃下烘干。最后的涂層大約200微米厚。
利用模壓切割機將涂覆的薄膜按照如圖1所示的電極形狀切割。據(jù)觀察，經(jīng)過切割后在切割邊緣沒有涂層斷裂。有些電極被粘貼在人體皮膚上并進行了剝離測試。按照AAMI標準完成了電學(xué)測試，產(chǎn)生了以下10次測試的平均結(jié)果。表5示出了結(jié)果。
表5直流偏移10Hz下的交流阻抗第4個脈沖的SDR60秒處的mV (偏移)(斜率)5秒處mV mV/sec樣品122.3 442 33.5 -0.3AAMI最低要求 ＜100 ＜100 ＜100 ＜100實例12導(dǎo)電粘結(jié)劑按照下列化學(xué)配比制備。數(shù)值為重量百分比。
交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷9.4(購自BASF并按照美國專利No.5,276,079交聯(lián))聚乙烯乙二醇甲酯 18.6(購自聯(lián)合碳化物公司的“Carbowax 550”)氯化鉀0.6水71.4KCl、水和PEGME放入混合容器內(nèi)并用螺旋混合器混合直到鹽溶解。交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷加入容器并混合直到聚合物分散開來。
實例13為了測試粘結(jié)劑性質(zhì)隨烘干時間變化的情況，將實例12的導(dǎo)電粘結(jié)劑涂覆在聚合物薄膜上。聚合物薄膜為厚度達100微米的購自日本的Unitika股份有限公司的EMBLET T-100聚乙烯對甲二酸酯，經(jīng)過Unitika股份有限公司所作的輕微的電暈處理。利用Konma牌滾筒涂膜機涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑，刮片-滾筒縫隙設(shè)定在750微米。涂覆的涂層隨后在靜止烘干爐內(nèi)于65℃下烘干20、30、40、50和60分鐘。烘干后，涂覆的薄膜覆蓋有墊片并切割為50mm的樣品板。每塊樣品板粘結(jié)在標準的Phenol板上并用1公斤的滾筒力按壓兩次。每個樣品隨后在180℃剝離強度下測試。剝離測試后進行手指粘性測試，檢查Phenol板上是否有殘留物存在。表6-8示出了結(jié)果。
表625℃下進行的剝離測試烘干時間(分鐘)外表目視手指粘性 180度強度(g) 殘留物20 多水份 強 7 有30 軟、清晰 強 30 有40 硬、清晰 極強 65 無50 部分硬，白色 一般 320 無60 硬，白色 弱 55 無表737下進行的剝離測試烘干時間(分鐘) 外表目視 手指粘性 180度強度(g)殘留物20多水份 強 4有30 軟、清晰 極強 40 有40 硬、清晰 極強 120 無50 硬，清晰 強 185 無60 硬，清晰 強 220 有表845℃下進行的剝離測試烘干時間(分鐘) 外表目視 手指粘性 180度強度(g) 殘留物30 硬、清晰極強 31無40 硬、清晰極強 120 有50 硬，清晰極強 220 有60 硬，清晰極強 320 有因此必須注意導(dǎo)電粘結(jié)劑的烘干時間對裝配的電極的性質(zhì)是有影響的，必須進行優(yōu)化。
實例14通過將70重量百分比的帶有購自日本Kobe的Acheson Japan股份有限公司的聚酯粘結(jié)劑的石墨墨水與作為溶劑的30重量百分比的二甘醇二乙醚醋酸酯混合制備涂層成份，溶劑購自Waco股份有限公司。加入3重量百分比的購自AchesonJapan股份有限公司的聚異氰酸鹽交聯(lián)劑作為硬化劑。
實例15為了生成導(dǎo)電層，實例14的墨水被涂覆在聚合物薄膜上。聚合物薄膜為厚度達100微米的購自日本的Unitika股份有限公司的EMBLET T-100聚乙烯對甲二酸酯，經(jīng)過Unitika股份有限公司所作的輕微的電暈處理。利用滾筒涂膜機涂覆墨水，涂覆的涂層隨后在120度下烘干。最終的涂層大約13微米厚。
實例16墨水按照下列化學(xué)配比制備。數(shù)值為重量百分比。
活性二氧化錳 39.7(購自J.M.)聚乙烯醇 0.8(購自Kishiwa化學(xué)股份有限公司的Poval 2000)甲基纖維素0.8(購自Matsumoto化學(xué)的Marpolose EM4000)氯化鈣0.6
水 58.1為了生成去極化層，該墨水涂覆在實例15的涂層薄膜上。在涂覆之前，用紙擦拭實例15的一些薄膜以改變表面性質(zhì)。隨后利用調(diào)整好縫隙尺寸的滾筒涂膜機涂覆墨水。涂覆的涂層隨后在靜止烘干爐內(nèi)于70℃下烘干10分鐘，根據(jù)縫隙的不同，得到層厚為30、35和45微米的幾個樣品。
實例17為了生成用于評價壽命的樣品，在實例16的每種去極化導(dǎo)體上都涂覆實例12的導(dǎo)電粘結(jié)劑。利用滾筒涂膜機涂覆粘結(jié)劑并且隨后烘干。涂有粘結(jié)劑涂層的導(dǎo)體隨后放于57度的爐內(nèi)進行壽命測試并在六周內(nèi)的每一周都進行測試。表9示出了結(jié)果。
表9擦拭導(dǎo)體層？去極化層厚度周(微米) 123456是 30OK OK OK OK OK NG是 35OK OK OK OK OK NG是 45OK OK OK OK OK NG否 30OK OK OK OK OK OK否 35OK OK OK OK OK OK否 45OK OK OK OK OK OK“NG”即不良實例18導(dǎo)電粘結(jié)劑從單體溶液中制備，單體溶液由71.25克的異辛基丙烯酸鹽、0.795克的聯(lián)苯酰二甲基甲酮連氮(購自Ciba Geigy的Irgacure 651)、12.31克丙烯酸、16.60克的KCl水溶液、25.29克的聚乙烯乙二醇丙烯酸(750000M.W.)以及24.99克的烯屬烴聚烷氧化物硫化劑(購自PPG工業(yè)股份公司的SAM 211(K+))。這種單體溶液采用采用350nm的紫外線硫化足夠長的時間以在覆蓋分離墊片的硅之間提供680mJ/cm2的能量(上分離墊片為硅的覆蓋聚酯分離墊片)。最終的導(dǎo)電粘結(jié)劑通過迭壓在由上述實施例11制作的導(dǎo)體片(粘結(jié)劑尺寸為2.54cm×3.175cm)上制成如圖1所示的電極(粘結(jié)劑尺寸為2.54cm×2.54cm)。按照同一的方法制造第二電極。隨后按照上述AAMI標準評價電學(xué)性質(zhì)隨時間的變化。表10示出了結(jié)果。
表10直流偏移交流阻抗 第3個脈沖的SDRmV Ohms (偏移)(斜率)mV mV/sec-2.0 461@5秒 8.4 --@15秒 7.3 -0.1@25秒 6.8 -0.0@35秒 6.4 -0.0實例19除了用購自日本W(wǎng)akayama的Shin-Nakamura化學(xué)股份有限公司的聚乙烯乙二醇丙烯酸酯代替聚乙烯乙二醇丙烯酸750以外與實例18的步驟相同。AAMI測試為5秒間隔的SDR測量值。表11示出了結(jié)果。
表11直流偏移交流阻抗第3個脈沖的SDRmV Ohms (偏移)(斜率)mV mV/sec3.7403 9.3 -0.1實例20在壽命測試中通過將裝有電極的濕潤的屏蔽袋放入爐子內(nèi)加熱至49℃并在1、2、4和8周時取出，重復(fù)實例19。AAMI測試為5秒間隔的SDR測量值。表11示出了結(jié)果。
表12周 直流偏移 交流阻抗 第3個脈沖的SDRmV Ohms(偏移) (斜率)mV mV/sec12.3 713 4.6 -0.12-0.8 906 15.3-0.14-1.4 547 14.7-0.18-2.5 614 15.4-0.2實例21和22
利用相同的墨水配比、相同的聚酯薄膜但不同的去極化層配比制備不同的導(dǎo)體片。基底薄膜為厚度達75微米的聚乙烯對甲二酸酯(購自日本的Unitika股份有限公司的EMBLET T-100)，經(jīng)過Unitika股份有限公司所作的輕微的電暈處理。
石墨墨水從80重量百分比的JEF-120牌石墨墨水(購自日本Kobe的AchesonJapan股份有限公司)和20重量百分比的乙酸丁酯溶劑。
利用空氣混合機將石墨墨水與溶劑混合起來?；旌现?，混合物用兩片紗布過濾并存儲起來。
去極化層由兩種配比制備。在兩種配比中，丙烯酸乳化粘結(jié)劑作為強力粘結(jié)劑加入而堿溶液試劑的加入是為了起分散穩(wěn)定作用。一種配比是將KOH作為堿溶液試劑；另一種是將NH3作為堿溶液試劑。實例21墨水制作的固體去極化層包含0.1重量百分比的KOH。實例22的固體去極化層因NH3的蒸發(fā)而不包含堿溶液。它們的配比示于表13。
表13MnO2墨水或者去極化層的配比

*電解MnO2粉末日本Tosoh股份有限公司的FMH-MnO2*MA8酸性爐碳黑日本三菱化學(xué)股份有限公司*按照每個專利No.RE 24,906制備的丙烯酸(丁基丙烯酸酯/丙烯酸95/5)乳化液*甲基纖維素粘結(jié)劑原料2.3重量百分比的EM4000溶液甲基纖維素日本Matsumoto化學(xué)股份有限公司實例21墨水的PH值為12而實例22墨水的PH值為11。不含粘結(jié)劑原料或者乳化粘結(jié)劑的墨水由空氣混合機混合并存儲?；旌洗涡驗镵Cl、碳黑、MnO2粉末、堿溶液。為了保持墨水的分散穩(wěn)定性，在涂覆前要再次混合并用空氣混合機將甲基纖維素粘結(jié)劑原料和丙烯酸乳化液混入墨水指導(dǎo)混合均勻?；旌衔镉袃善啿歼^濾并注入購自日本Kobe的Heishin工程與設(shè)備股份有限公司的Moyno泵的漏斗。
實例21和22的墨水的儲罐壽命超過6小時。漏斗中的涂層墨水由微型混合器持續(xù)混合以使粘結(jié)劑乳化液的分散最小。對于實例22的墨水，漏斗是密封的以使墨水中的NH3蒸發(fā)最小。
按照表14中的條件進行石墨墨水與MnO2墨水的涂覆。
表14


FB＝流體軸承壓模 SFK＝開槽饋送刮片壓模在處理期間，重要的是a)對于不用空氣限制的MnO2墨水涂層采用開槽饋送刮片涂覆；b)對于MnO2墨水提供干燥的條件以保持石墨表面的平滑和強附著力；c)對于MnO2墨水采用Moyno泵；d)對MnO2墨水混合并密封漏斗上的機構(gòu)；e)避免使用存放時間過長的MnO2墨水；f)在使用前過濾混合的墨水。
對實例21和22涂層導(dǎo)體片的物理和電學(xué)性質(zhì)進行了評價。對涂層石墨片的厚度、涂層重量和表面電阻進行了評價。表15示出了結(jié)果。
表15涂覆過的石墨片的評價

對MnO2涂層的涂層重量、軟化度、邊緣破損、分層解離和電學(xué)性質(zhì)進行了評價。當涂層表面非常粗糙時，很難測量涂層厚度。所以測量了涂層重量。通過將涂層片彎曲180度從而確定去極化層相對石墨層的偏離量來評價軟化度。對邊緣破損的評價用來確定電極邊緣處的去極化層是否偏離石墨層。解離的評價是觀察當剝離電機的導(dǎo)電粘合劑時去極化層是否脫離石墨層。電學(xué)性質(zhì)按照上述AAMI標準進行評價。
表16涂覆過的去極化層的評價

實例23A、23B、24A和24B在兩種生物電極上裝配實例21和22的涂覆導(dǎo)體片和導(dǎo)電粘結(jié)劑背(EKG)薄膜以及墊片薄膜。一個為圖1和2的形式而另一個為圖3和4的形式。對于圖1和2的電極，5個電極粘結(jié)在同一墊片上，在潮濕的屏蔽帶內(nèi)放入兩片并存儲起來。對于圖3和4的電極，10個電極粘結(jié)在同一墊片上，在潮濕的屏蔽帶內(nèi)放入兩片并存儲起來。所用的導(dǎo)電粘結(jié)劑為固體狀態(tài)的導(dǎo)電粘結(jié)片，它由聚氨酯和LiClO4鹽組成(購自日本TAKIRON股份有限公司的No.-VIII)。該粘結(jié)劑為特殊配比的導(dǎo)電粘合劑并包含較少的多元醇，而且包含合適接縫以便于粘接皮膚。
在進行包括壽命試驗在內(nèi)的幾種評價時，40個以上的裝有每種電極袋子進行實驗。
裝配的電極采用AAMI標準評價最初的粘結(jié)強度和1小時后的粘結(jié)強度以及從皮膚上剝離下來后的痕跡質(zhì)量與解離程度。AAMI標準如上所述。粘結(jié)強度是在人體手臂上通過180度剝離實驗。
表17示出了根據(jù)AAMI標準的電學(xué)性質(zhì)。所有的電極滿足所有的AAMI標準。
表17根據(jù)AAMI標準的電學(xué)性能


表18示出了有關(guān)皮膚粘結(jié)強度物理和臨床性能、MnO2去極化層從石墨層解離程度以及鉛的痕跡質(zhì)量的。
表18物理和臨床性能


*剝離速度為0.3/分鐘實例23A、23B、24A和24B放入潮濕的屏蔽袋內(nèi)加熱至57℃并在10周后進行壽命測試。所有的試樣電極都符合AAMI標準。
上面描述了本發(fā)明的實施例。但是本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體(16)，其特征在于包含一層薄而合適的低極化率無機氧化物。
2.一種生物醫(yī)學(xué)電極(10或40)，其特征在于包含如權(quán)利要求1所述的生物導(dǎo)電體(16)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于進一步包含與低極化率的無機氧化物薄層機械和電學(xué)連接的導(dǎo)電層(26)。
4.如權(quán)利要求3所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于導(dǎo)體(16)為多層結(jié)構(gòu)，由不導(dǎo)電的柔性聚合物薄膜(24)、包含與聚合物薄膜機械連接的薄層的導(dǎo)電層(26)和至少與導(dǎo)電層的一部分機械和電學(xué)連接的薄而合適0的低極化率無機氧化物層(28)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于無機氧化物包括錳的氧化物。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于無機氧化物薄層為進一步包含阻止無機氧化物氧化的粘結(jié)劑。
7.如權(quán)利要求6所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于粘結(jié)劑包含水溶性聚合物、丙烯酸乳化附著劑和堿試劑，或者它們的組合，其中水溶性聚合物包括天然或合成的纖維素、聚乙烯氧化物、聚乙烯醇或者聚乙烯內(nèi)酰胺。
8.如權(quán)利要求7所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于無機氧化物占重量百分比大約介于0.01-90之間的薄膜和粘結(jié)劑占重量百分比大約介于0.01-90之間的薄膜。
9.如權(quán)利要求7所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于無機氧化物包含錳的氧化物而粘結(jié)劑包含甲基纖維素。
10.如權(quán)利要求3-9中任意一項所述的生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，其特征在于導(dǎo)電層對X射線基本上是透明的并包含導(dǎo)電聚合物或者含碳層。
11.如權(quán)利要求2-10中任意一項所述的生物醫(yī)學(xué)電極，其特征在于進一步包含與導(dǎo)體接觸的離子導(dǎo)電介質(zhì)，其中離子導(dǎo)電介質(zhì)包含離子導(dǎo)電壓敏附著劑而離子導(dǎo)電壓敏附著劑包含不揮發(fā)的塑化劑，其氫氧基團占不超過3％分子量的塑化劑。
12.如權(quán)利要求2-11中任意一項所述的生物醫(yī)學(xué)電極，其特征在于所述導(dǎo)體包含突出部分(61)和墊片部分(62)，而電極進一步包含絕緣結(jié)構(gòu)(41)，其中絕緣體構(gòu)造(41)包括與導(dǎo)體接觸的相對面從而使突出部分位于絕緣體結(jié)構(gòu)的一面而墊片部分位于絕緣體結(jié)構(gòu)的另一面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物醫(yī)學(xué)導(dǎo)電體，它包含一層薄而柔順的低極化率無機氧化物和與低極化率的無機氧化物薄層機械和電學(xué)連接的導(dǎo)電層(26)，其中導(dǎo)體(16)為多層結(jié)構(gòu)，由不導(dǎo)電的柔性聚合物薄膜(24)、包含與聚合物薄膜機械連接的薄層的導(dǎo)電層(26)和至少與導(dǎo)電層的一部分機械和電學(xué)連接的薄而柔順的低極化率無機氧化物層(28)構(gòu)成。
文檔編號A61B5/0408GK1143312SQ95191903
公開日1997年2月19日 申請日期1995年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者S·泰卡基 申請人:美國3M公司