干电极粘合剂的制作方法

1.本发明涉及电极粘合剂，这是一种离子传导性压敏粘合剂，允许长时间生物信号监测而不刺激皮肤及损失信号质量。


背景技术：

2.各种类型的电极用于测量生物信号，诸如心电图(ecg)、脑电图(eeg)及肌电图(emg)。
3.例如，当前使用的ecg电极经由凝胶与皮肤连接，凝胶充当电解质且将身体信号传输至电极。然而，其随时间推移而变干且无法用于长期测量。大多数情况下，不推荐使用其超过24小时。另外，它们不具有长储存时间，大多数情况下在打开之后最多一个月，且此外，它们需要特殊包装以防止其变干。
4.尤其是，当前使用的凝胶电极具有高盐浓度，这是低阻抗及良好信号质量所需要的，然而同时，其对许多患者造成皮肤刺激。此外，这些电极含有相对较高量的水。高含水量是这些电极容易变干，且因此无法用于长期测量(最多三天)的一个原因，因为信号质量随着含水量减少而降低。当前的凝胶电极用围绕内部凝胶的压敏皮肤粘合剂的环与皮肤连接。
5.当前市场上也存在电极片(tab electrode)，其经由凝胶型粘合剂与皮肤连接。这些电极不需要额外的皮肤粘合剂，因为凝胶自身粘附至皮肤。然而，这些电极也包含盐及水，且可随时间推移变干且因此不适合于长期测量。在这些电极中粘合剂的内聚性通常较差，导致在移除电极时内聚失效。
6.可选地，包含导电填料，诸如碳黑的压敏粘合剂可用于电极中以测量生物信号。此类电极的缺点是需要高碳黑浓度，这导致粘合力损失。此外，在无离子传导粘合剂的情况下，此类电极中的信号质量差。
7.在另一电极技术方案中，电极含有包含碳黑及盐的组合的粘合剂。需要导电填料的电泳排列(electrophoretic alignment)以便在此技术方案中获得足够阻抗。然而，该电泳活化步骤使得电极生产昂贵且复杂。
8.因此，需要用于测量生物信号的电极，其可在不损失信号或粘合力的情况下使用一周，同时不变干或使皮肤过敏或刺激皮肤。
附图说明
9.图1显示具有或不具有1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐(1
‑
ethyl
‑3‑
methylimidazolium benzoate)作为离子液体的含有不同官能团的压敏粘合剂的阻抗谱。
10.图2显示含有各种根据本发明的离子液体的压敏粘合剂的阻抗谱。
11.图3a显示涂布有含有额外碳黑颗粒的根据本发明的离子传导性压敏粘合剂的银电极。
12.图3b显示用经由含有1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓乙酸盐(1
‑
ethyl
‑3‑
methylimidazolium acetate)的离子传导性压敏粘合剂与皮肤连接的银电极记录的ecg谱。
13.图4显示含有可变量的peg及1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐(1
‑
ethyl
‑3‑
methylimidazolium ethyl sulphate)的根据本发明的压敏粘合剂的阻抗谱。
14.图5显示具有改变的碳黑及乙酸胆碱的根据本发明的压敏粘合剂的阻抗谱。
15.图6显示ag/agcl电极上根据实施例23(实线)及实施例5(点线)的组合物的阻抗谱。
16.图7显示实施例4、5、13的除颤过载恢复测试曲线。
17.图8显示对于具有根据实施例5的电极粘合剂的电极对，根据ansi/aami ec12:2000/(r)2015的除颤过载恢复放电曲线。
18.图9显示对于具有根据实施例23的电极粘合剂的电极对，根据ansi/aami ec12:2000/(r)2015的除颤过载恢复放电曲线。
19.图10显示对于具有不同粘合剂组合物(实施例5及23)的电极样品，在电流偏置期间的电压增加。
20.图11显示对于具有电极粘合剂(实施例23)的电极样品，在长期电流偏置(200na)期间的电压增加。
21.图12显示对于具有电极粘合剂(实施例23)的电极样品，在长期电流偏置(2μa)期间的电压增加。
22.图13显示具有根据本发明的电极粘合剂(实施例23)的电极样品的偏移不稳定性及内部噪声测量结果。
23.图14显示含有具有不同程度的oh官能度的干电极粘合剂的配对电极的阻抗谱。


技术实现要素：

24.本发明涉及一种离子传导性压敏粘合剂组合物，其包含a)(甲基)丙烯酸酯树脂，其包含以该(甲基)丙烯酸酯树脂的总重量计至少10％的包含oh
‑
基(羟基)的(甲基)丙烯酸酯单体；和b)离子液体。
25.本发明也涉及由根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物形成的干膜。
26.本发明涵盖将根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物或干膜在皮肤应用中作为接触介质，作为从皮肤测量生物信号的电极的一部分的用途。
27.发明详述
28.在以下段落中更详细地描述本发明。除非明确相反指示，否则如此描述的各方面可与任何其他方面组合。特定而言，任何指明为优选或有利的特征可与任何其他指明为优选或有利的特征组合。
29.在本发明的情形下，除非上下文另外规定，否则根据以下定义解释所使用的术语。
30.除非上下文另外明确指明，否则如本文所用，单数形式“一(a/an)”及“该”包括单数个与复数个提及物。
31.如本文所使用的术语“包含(comprising,comprises和comprised of)”与“包括(including，includes)”或“含有(containing，contains)”同义，且为包括性或开放性的，且不排除额外的未列举的元件、元素或方法步骤。
32.数字端点的描述包括包含于各范围内的所有数字及分数，以及所描述的端点。
33.除非另外指明，否则本文提及的所有百分比、份数、比例等均以重量计。
34.当以范围、优选范围或优选上限值及优选下限值的形式表达量、浓度或其他值或参数时，应理解在不考虑所获得的范围是否清楚地在上下文中清楚地提及的情况下，特定地公开了通过组合任何上限值或优选值与任何下限值或优选值而获得的任何范围。
35.在本说明书中所引用的所有参考文献均以全文引用的方式并入本文中。
36.除非另外定义，否则用于公开本发明的所有术语，包括技术及科学术语均具有如本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的意义。通过进一步的指导，包括术语定义以更好地理解本发明的教导。
37.根据本发明的干电极粘合剂为具有低阻抗及良好皮肤相容性的离子传导性压敏粘合剂(psa)。
38.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂基于具有高透气性的极性溶剂基丙烯酸压敏粘合剂及产生离子电导性的无毒、无刺激性离子液体。
39.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可用作干膜，其通过在电极与皮肤之间充当功能接触而为长期监测生物信号提供技术方案。相比于当前市场上的凝胶型电极，其不会变干且其不引起皮肤刺激。此外，在不添加任何水的情况下，根据本发明的psa的阻抗极低。
40.本发明涉及包含(甲基)丙烯酸酯树脂及离子液体的离子传导性压敏粘合剂组合物，所述(甲基)丙烯酸酯树脂含有包含oh
‑
基(羟基)的(甲基)丙烯酸酯单体。
41.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物包含(甲基)丙烯酸酯树脂，其包含以该(甲基)丙烯酸酯树脂的总重量计至少10％的包含oh
‑
基的(甲基)丙烯酸酯单体。
42.用于本发明的适合的(甲基)丙烯酸酯树脂优选地由选自以下的单体形成：丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸、(甲基)丙烯酸c1
‑
c18烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、n
‑
乙烯基己内酰胺、丙烯腈、乙烯基醚、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯及它们的混合物，优选地由选自以下的单体形成：丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯及它们的混合物，且更优选地，所述(甲基)丙烯酸酯树脂由丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸乙基己酯形成。
43.用于本发明的适合的市售(甲基)丙烯酸酯树脂包括但不限于获自henkel的loctite duro
‑
tak 222a、loctite duro
‑
tak 87
‑
202a；loctite duro
‑
tak 87
‑
402a；loctite duro
‑
tak 73
‑
626a。
44.申请人已发现包含(甲基)丙烯酸酯树脂(含有至少10％包含oh
‑
基的(甲基)丙烯酸酯单体)的psa提供良好阻抗，且电极不变干，且其可用于较长时段测量(较高oh含量增加聚合物的水蒸气透过率，其有助于增加透气性及延长磨损时间)。
45.优选地，所述(甲基)丙烯酸酯树脂中包含oh
‑
基的所述(甲基)丙烯酸酯单体的含量为(甲基)丙烯酸酯树脂的总重量的至少15重量％，更优选至少20％，更优选至少25％，且最优选至少30％，但不超过65％，优选不超过60％，更优选不超过55％，且最优选不超过50％。
46.当所述(甲基)丙烯酸酯树脂中包含oh
‑
基的(甲基)丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸
酯树脂的总重量的大于65重量％时，较高oh
‑
基含量可不利地影响粘合特性。
47.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含组合物的总重量的5
‑
80重量％、优选15
‑
75％，且更优选30
‑
70％的所述(甲基)丙烯酸酯树脂。
48.较低(甲基)丙烯酸酯树脂量可能导致差的粘合特性且对成膜特性不利，而过高量可能导致差的传导性。
49.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物包含离子液体，优选为产生离子电导性的无毒、无刺激性离子液体。
50.更具体地，根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物包含选自以下的离子液体：咪唑鎓乙酸盐、咪唑鎓磺酸盐、咪唑鎓氯化物、咪唑鎓硫酸盐、咪唑鎓磷酸盐、咪唑鎓硫氰酸盐、咪唑鎓二氰胺盐、咪唑鎓苯甲酸盐、咪唑鎓三氟甲磺酸盐、三氟甲磺酸胆碱(choline triflates)、糖精胆碱、氨基磺酸胆碱(choline sulfamate)、吡啶鎓乙酸盐、吡啶鎓磺酸盐、吡啶鎓氯化物、吡啶鎓硫酸盐、吡啶磷酸盐、吡啶鎓硫氰酸盐、吡啶鎓二氰胺盐、吡啶鎓苯甲酸盐、吡啶鎓三氟甲磺酸盐、吡咯烷鎓乙酸盐、吡咯烷磺酸盐、吡咯烷鎓氯化物、吡咯烷鎓硫酸盐、吡咯烷鎓磷酸盐、吡咯烷鎓硫氰酸盐、吡咯烷鎓二氰胺盐、吡咯烷鎓苯甲酸盐、吡咯烷鎓三氟甲磺酸盐、乙酸鏻、磺酸鏻、氯化鏻、硫酸鏻、磷酸鏻、硫氰酸鏻、二氰胺鏻、苯甲酸鏻、三氟甲磺酸鏻、乙酸锍、磺酸锍、氯化锍、硫酸锍、磷酸锍、硫氰酸锍、二氰胺锍、苯甲酸锍、三氟甲磺酸锍、乙酸铵、磺酸铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、硫氰酸铵、二氰胺铵、苯甲酸铵、三氟甲磺酸铵及它们的混合物。
51.优选地，所述离子液体选自：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓乙酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓二氰胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐、三氟甲磺酸胆碱、糖精胆碱、乙酰氨基磺酸胆碱、n
‑
环己基氨基磺酸胆碱、三(2
‑
羟乙基)甲基硫酸甲酯铵、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐、乙酸胆碱及它们的混合物。
52.更优选地，所述离子液体选自：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、三氟甲磺酸胆碱、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓乙酸盐、乙酸胆碱、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓二氰胺盐、糖精胆碱、乙酰氨基磺酸胆碱及它们的混合物。
53.优选上文所提及的离子液体，因为它们对于根据本发明的(甲基)丙烯酸酯树脂具有良好的溶解度及低毒性。
54.在一个实施方案中，使用两种或更多种离子液体，在该实施方案中，所述离子液体选自：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓乙酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓二氰胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐、三氟甲磺酸胆碱、糖精胆碱、乙酰氨基磺酸胆碱、n
‑
环己基氨基磺酸胆碱、三(2
‑
羟乙基)甲基硫酸甲酯铵、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸
盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐、乙酸胆碱；
55.优选地，两种或更多种离子液体选自：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、三氟甲磺酸胆碱、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓乙酸盐、乙酸胆碱、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓二氰胺盐、糖精胆碱、乙酰氨基磺酸胆碱。
56.用于本发明的适合的市售离子液体包括但不限于basionics st80、basionics kat1、basionics bc01、basionics vs11、basionics vs03及efka io 6785，其全部获自basf。
57.以所述组合物的总重量计，根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含0.1
‑
35重量％、优选0.5
‑
25重量％、且更优选1
‑
15重量％的离子液体。
58.如果离子液体的量过低，则粘合剂可能不显示任何离子电导性且信号会丧失，而过高量可能不提供信号质量改善，但可增加皮肤刺激可能性且降低粘合特性。
59.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可进一步包含离子电导性促进剂，优选为产生额外离子电导性的无毒、无刺激性离子电导性促进剂。
60.离子电导性促进剂在室温下是半固体或固体且可溶解于离子液体中。其与根据本发明的(甲基)丙烯酸酯树脂具有良好相容性。
61.适用于本发明的离子电导性促进剂选自氯化胆碱、酒石酸氢胆碱、柠檬酸二氢胆碱、磷酸胆碱、葡萄糖酸胆碱、富马酸胆碱、碳酸胆碱、焦磷酸胆碱、氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化银、氯化铵、烷基氯化铵、二烷基氯化铵、三烷基氯化铵、四烷基氯化铵及它们的混合物。
62.根据本发明，根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含以所述组合物的总重量计0.1
‑
35重量％、优选0.5
‑
25重量％、且更优选1
‑
15重量％的离子电导性促进剂。
63.如果离子电导性促进剂的量过低，则压敏粘合剂可能不显示任何离子电导性且信号会丧失，而过高量可能不提供信号质量改善，但可增加皮肤刺激可能性且降低粘合特性。
64.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可进一步包含导电颗粒。
65.优选地，所述导电颗粒选自：金属颗粒及金属纳米颗粒、含金属颗粒及纳米颗粒、石墨颗粒及纳米颗粒、碳颗粒及纳米颗粒、碳纳米线、导电聚合物颗粒及纳米颗粒及它们的混合物，更优选地选自：含银颗粒、银颗粒、铜颗粒、含铜颗粒、银纳米线、铜纳米线、石墨颗粒、碳颗粒及它们的混合物，且甚至更优选地选自石墨颗粒、碳颗粒及它们的混合物。
66.优选石墨颗粒及碳颗粒，因为它们不引起皮肤刺激，但提供足够传导性。
67.用于本发明的适合的市售导电颗粒包括但不限于获自timcal的ensaco 250g、timrex ks6；获自necarbo的printex xe2b；获自imerys的c
‑
nergy super c65及获自cabot的vulcan xc72r。
68.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含以所述组合物的总重量计0.1
‑
35重量％、优选0.5
‑
25重量％，且更优选1
‑
15重量％的所述导电颗粒。
69.如果导电颗粒的量过低，则其可能导致差的传导性，而过高量可能导致粘合特性丧失。
70.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可进一步包含聚醚多元醇。优选地，聚醚多元醇选自聚乙二醇(peg)、聚丙二醇(ppg)、聚四亚甲基二醇(ptmg)及它们的混合物。
71.申请人已发现，由于开放及可挠性分子链，添加聚醚多元醇是离子电导性的格外良好主体(host)，且因此对阻抗具有积极影响。申请人已发现，少量聚醚多元醇具有积极影响，其对于组合物的皮肤相容性是有益的。
72.优选地，聚醚多元醇的重均分子量(mw)可为300
‑
1000g/mol，优选为350
‑
750g/mol且更优选为380
‑
420g/mol，其中分子量通过凝胶渗透色谱法，根据din 55672
‑
1:2007
‑
08以thf作为洗脱剂来测量。
73.用于本发明的适合的市售聚醚多元醇包括但不限于获自basf的kollisolv peg 400。
74.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含以所述组合物的总重量计0.1
‑
35重量％、优选0.5
‑
25重量％，且更优选1
‑
15重量％的聚醚多元醇。
75.过高聚醚多元醇量可能导致粘合特性损失。
76.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可进一步包含溶剂。
77.用于本发明的适合的溶剂可选自：水、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁基二甘醇、2
‑
丁氧基乙醇、乙二醇、二甘醇、丙二醇、一缩二丙二醇、甲醇、异丙醇、丁醇、二元酯、己烷、庚烷、2,4
‑
戊二酮、甲苯、二甲苯、苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二乙醚及它们的混合物，优选地，所述溶剂选自：乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇、丙二醇及它们的混合物。
78.用于本发明的适合的市售溶剂包括但不限于获自brenntag的乙酸乙酯及乙二醇、获自shell chemicals的乙酸丁酯及获自lyondell的丙二醇。
79.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物可包含以所述组合物的总重量计10
‑
90重量％、优选20
‑
80重量％，且更优选30
‑
70重量％的溶剂。
80.如果溶剂的量过低，则这可能导致可加工性问题，因为粘度过高且(甲基)丙烯酸酯树脂可能不完全可溶。而过高量可能导致功能损失，且粘合剂的粘度过低而无法处理。
81.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物的阻抗值优选为在1000hz下低于1,000,000ohm，优选为在1000hz下低于100,000ohm，且更优选为在1000hz下低于40,000ohm，其中所述阻抗通过连接两个各涂布有25μm离子传导性压敏粘合剂的电极(接触面积为0.25cm2)来测量。
82.在根据本发明的组合物中，(甲基)丙烯酸酯树脂及离子液体的组合产生低阻抗。离子液体提供离子电导性，然而，如果离子液体与(甲基)丙烯酸酯树脂不可混溶，则将在压敏粘合剂中不能看到任何离子电导性。在其中将peg添加至组合物的实施方案中，来自peg的额外醚基使得系统更具极性且增强(甲基)丙烯酸酯树脂中离子液体的离子电导性。
83.根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物具有高透气性。如果水可容易地穿透粘合层，则获得良好透气性。为获得此效应，需要极性很高的树脂，在此情况下，oh
‑
官能团支持并改善透气性。
84.根据本发明的粘合剂具有在24小时内约4600g/m2的透气性值。作为比较，标准丙烯酸类psa具有在24小时内约2000g/m2的透气性值。根据astm d1653经由湿蒸气透过率(mvtr)测量来测量透气性。
85.本发明也涉及由根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物形成的干膜。
86.可如下进行干膜形成：通过将离子传导性压敏粘合剂组合物涂布于支撑基板(诸如膜)上，且将膜在例如120℃的烘箱中干燥3分钟以移除溶剂，且在支撑基板上形成离子传导性压敏粘合剂的干膜。
87.可使用已知的用于制备压敏粘合剂的方法。具体地，实例包括辊涂、凹版涂布、反向涂布、辊刷、喷涂及气刀涂布法、浸渍和帘式涂布法，以及通过模压涂布机(die coater)进行的挤出涂布法。本发明也涉及根据本发明的离子传导性压敏粘合剂组合物在皮肤应用中作为接触介质，作为从皮肤测量生物信号的电极的一部分的用途。
88.本发明也涵盖根据本发明的干膜在皮肤应用中作为接触介质，作为从皮肤测量生物信号的电极的一部分的用途。
89.阻抗是电极功能的关键参数。一次性ecg电极的要求及测量程序由ansi/aami ec12:2000/(r)2015定义。对于通过粘合剂侧剂彼此连接的两个电极，电极在10hz下的阻抗需要平均低于2000ohm。
90.包含根据本发明的离子传导性压敏粘合剂的电极的阻抗值为在10hz下低于100,000ohm，优选为在10hz下低于10,000ohm，且更优选为在10hz下低于2,000ohm，其中所述阻抗通过将两个电极经由其粘合剂侧彼此连接来测量。
91.ecg电极的另一重要测试是除颤过载恢复(dor)(根据ansi/aami ec12:2000/(r)2015测量)。在此上下文中，除颤过载恢复是指在10μf电容器(充电至200v)经由样品(其由经由粘合剂侧彼此连接的两个电极组成；电极在此处对应于非传导基板上的ag/agcl传导层上的粘合剂)放电时，电极上的电压下降。对于成功测试，这必须连续3次满足。允许的电压范围显示于下表1中，值为在一个时间的最大允许电压，或是在某个时间间隔内的最大允许电压差：
92.表1
[0093][0094]
除颤过载恢复可能受离子液体/盐，尤其是离子液体/盐的阴离子的选择影响。氯化物在ag/agcl电极上提供快速除颤过载恢复时间。原则上，可使用每种氯化物，然而，离子液体(例如emim氯化物或氯化胆碱)的氯化物由于其与粘合剂材料的良好相容性而是优选的。然而，粘合剂组合物中的emim氯化物可能不产生足以符合阻抗要求的体传导率(bulk conductivity)。出人意料地，具有提供良好体传导率的阴离子的离子液体(例如emim二氰胺盐)不显示快速除颤过载恢复。因此，为了理想的电极行为，需要在良好的体传导率与快速放电特性之间找到良好平衡。根据本发明的离子传导性psa中的两种或更多种不同离子液体或盐的组合可以是满足电极的所有性能要求的技术方案。
[0095]
已发现氯化物盐已在较低量(根据本发明的干粘合膜的＜2重量％)下提供快速放电特性，因为具有包含氯化物的粘合剂的电极具有kohm范围内的dc电阻，而具有不含氯化物的粘合剂的电极具有约10mohm的dc电阻。仅低dc电阻率允许样品在短时间内放电，且因此，可符合除颤过载恢复要求。
[0096]
在根据本发明的组合物中，(甲基)丙烯酸酯树脂和离子液体的组合使得电极样品快速放电，且对于在粘合剂与传导层之间具有匹配界面的电极，符合除颤过载要求。
实施例
[0097]
材料：
[0098]
获自henkel ag&co.kgaa的loctite duro
‑
tak 222a、loctite duro
‑
tak 1053及loctite duro
‑
tak 387
‑
2518
[0099]
获自henkel ag&co.kgaa的loctite edag 6038e ss
[0100]
获自basf的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐
[0101]
获自proionic的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐
[0102]
获自basf的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓二氰胺盐
[0103]
获自basf的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物
[0104]
获自sigma
‑
aldrich的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐
[0105]
获自proionic的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲磺酸盐
[0106]
获自iolitec的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐
[0107]
获自sigma
‑
aldrich的amim双(三氟甲磺酰基)酰亚胺盐
[0108]
获自basf的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐
[0109]
获自basf的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐
[0110]
获自fluka的peg400
[0111]
获自sigma
‑
aldrich的氯化胆碱
[0112]
获自sigma
‑
aldrich的氢氧化胆碱溶液
[0113]
获自sigma
‑
aldrich的水合糖精钠
[0114]
三氟甲磺酸，sigma
‑
aldrich
[0115]
获自sigma
‑
aldrich的acesulfam k
[0116]
获自imerys的c
‑
nergy super c65
[0117]
获自akzo nobel的氢化牛脂烷基(2
‑
乙基己基)二甲基甲基硫酸铵(arquad htl8
‑
ms)
[0118]
三氟甲磺酸胆碱根据chem.commun.,2011,47,6401
‑
6403制备。
[0119]
糖精胆碱及乙酰氨基磺酸胆碱根据j.phys.chem.b2007,111,19,5254
‑
5263制备。
[0120]
实施例1和对比例1
‑5[0121]
离子液体在具有不同官能度的压敏粘合剂中的阻抗
[0122]
实施例1
[0123]
将2g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)及0.091g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0124]
对比例3
[0125]
将2g loctite duro
‑
tak 1053(固体含量：48％)及0.108g 1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0126]
对比例5
[0127]
将2g loctite duro
‑
tak 387
‑
2516(固体含量：42％)及0.094g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪
唑鎓苯甲酸盐在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0128]
将混合物涂布至离型衬垫上且在室温下干燥30分钟，产生厚度为20μm的psa膜。随后，将涂膜(drawdown)在120℃下固化3分钟且用另一离型衬垫覆盖。表2列出用于混合物中的(甲基)丙烯酸酯树脂及离子液体、(甲基)丙烯酸酯树脂的oh
‑
官能度(以(甲基)丙烯酸酯树脂的总重量计的oh
‑
官能(甲基)丙烯酸酯单体的量)，及离子液体的量(干psa膜的重量％)。
[0129]
表2：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓苯甲酸盐(emim苯甲酸盐)psa样品
[0130][0131]
对于阻抗测量(图1)，将干psa膜转移至铝(al)箔上。切割两片psa
‑
al膜且粘在一起以形成具有0.25cm2面积及40μm psa厚度的al
‑
psa
‑
al电容器。用获自metrohm autolab的恒电位仪在9
×
105至0.1hz的频率范围内测量阻抗。图1显示高度的oh官能化产生较低阻抗，尤其是与离子液体组合。
[0132]
实施例2
‑
15及对比例6
[0133]
具有高oh官能度的压敏粘合剂中的离子液体的比较
[0134]
将5g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)及0.228g各种离子液体在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0135]
将混合物(表3)涂布至离型衬垫上且在室温下干燥30分钟，产生厚度为20
‑
30μm的psa膜。随后，将涂膜在120℃下固化3分钟且用另一离型衬垫覆盖。
[0136]
表3：具有各种离子液体的duro
‑
tak 222a
[0137][0138]
阻抗测量：
[0139]
对于阻抗测量(图2)，将干psa膜转移至al箔上。切割两片psa
‑
al膜且粘在一起以形成具有0.25cm2面积及40
‑
60μm psa厚度的al
‑
psa
‑
al电容器。用获自metrohm autolab的恒电位仪在9
×
105至0.1hz的频率范围内测量阻抗。
[0140]
图2说明将离子液体添加至oh官能化的压敏粘合剂会显著降低阻抗。在曲线中可见的平台对应于粘合剂的体电阻且通过离子液体移至较低值。对阻抗降低具有最大影响的离子液体为emim二氰胺盐、emim硫氰酸盐及emim三氟甲磺酸盐。
[0141]
皮肤相容性研究：
[0142]
使用os
‑
rep模型(open source reconstructed epidermis)在体外皮肤刺激测试中测量压敏粘合剂组合物的皮肤相容性。将25μl活性压敏粘合剂组合物施加至表皮模型。在培育42小时及与mtt(200μl，1mg/ml mtt(3
‑
(4,5
‑
二甲基噻唑
‑2‑
基)
‑
2,5
‑
二苯基溴化四唑))一起培育3小时之后，进行甲提取且测量570
‑
590nm处的光学密度。通过光学密度计算细胞的相对活力。
[0143]
皮肤刺激测试为根据oecd tg 439的os
‑
rep测试的修改版本，oecd tg 439为鉴别刺激性纯物质及盐的方案。
[0144]
潜在刺激物与皮肤模型的通常接触时间为35分钟。随后，洗掉待测试的物质且开始42小时的培育时间。对于细胞的相对活力，＞50％的物质可被视为非刺激性的。
[0145]
由于测试了无法被洗掉的压敏粘合剂，接触时间显著更长(42小时替代35分钟)，表明本发明测试条件更苛刻。表4说明结果，其显示传导性psa具有极好的皮肤相容性。相比于根据本发明的粘合剂，含有季铵盐而非离子液体的对比例6显示增加的刺激潜能。
[0146]
表4：体外皮肤刺激结果概述
[0147] 活力(％,根据表皮测试)
对比例186
±
4实施例178
±
4实施例884
±
8实施例1163
±
8实施例1295
±
18实施例1380
±
10对比例620
±8[0148]
实施例7、16和17
[0149]
egg信号检测
[0150]
对便携式medx5 ecg装置进行ecg测量，该装置可用于所有类型的标准电极。经30秒的时段记录ecg谱，且可用medx5提供的软件heartscan 2.0查看。
[0151]
为了制备干电极，使用商业henkel银墨loctite eci 1010e&c印刷银电极且用根据本发明的离子传导性psa层压。图3a说明用于ecg测量的电极组。用psa层压电极，该psa出于更好的可见性而用离子液体(根据本发明的粘合剂)和碳黑填充。
[0152]
记录用不同浓度的emim乙酸盐填充的psa的ecg谱(表5)。
[0153]
表5：用于ecg信号监测的样品
[0154][0155]
图3b说明记录的ecg谱。使用置于人前臂内侧处的三个电极(工作电极、相对电极及参比电极)(两个在左臂上，一个在右臂上)记录ecg信号，且测量左臂与右臂之间的导联(derivation)。在手臂静止(无移动)及连续上下移动手臂(移动)时进行监测。在所有情况下获得良好ecg信号，尤其对于较高离子液体浓度而言。
[0156]
实施例18
‑
19和对比例7
[0157]
psa:peg400共混物中离子电导性的增强
[0158]
对比例7
[0159]
将4.15g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)、0.3g peg400(sigma aldrich)及0.29g乙酸乙酯在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0160]
实施例18
[0161]
将4.88g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)及0.1g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0162]
实施例19
[0163]
将4.15g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)、0.3g peg400、0.1g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫酸乙酯盐及0.43g乙酸乙酯在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0164]
将混合物(表6)涂布至离型衬垫上且在室温下干燥30分钟，产生厚度为20μm的psa膜。随后，将涂膜在120℃下固化3分钟且用另一离型衬垫覆盖。
[0165]
表6：具有或不具有emim硫酸乙酯盐的duro
‑
tak 222a peg400共混物
[0166][0167]
对于阻抗测量(图4)，将干psa膜转移至al箔上。切割两片psa
‑
al膜且粘在一起以形成具有0.25cm2面积及40μm psa厚度的al
‑
psa
‑
al电容器。用获自metrohm autolab的恒电位仪在9
×
105至0.1hz的频率范围内测量阻抗。
[0168]
实施例20
‑
22
[0169]
将碳黑添加至离子传导性压敏粘合剂
[0170]
实施例20
[0171]
将9.79g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)及0.22g乙酸胆碱在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0172]
实施例21
[0173]
使用玻璃珠在快速混合器中混合0.45g碳黑(c
‑
nergy super c65)及1.36g乙酸丁酯(3分钟，3500rpm)，以制备糊料。在每次添加0.5g的步骤中添加9.32g loctite duro
‑
tak 222a。在各psa添加步骤之后，将组合物在快速混合器中在3500rpm下混合1分钟。随后，添加0.23g乙酸胆碱且在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0174]
实施例22
[0175]
使用玻璃珠在快速混合器中混合0.70g碳黑(c
‑
nergy super c65)及2.5g乙酸丁酯(3分钟，3500rpm)，以制备糊料。在每次添加0.5g的步骤中添加9.07g loctite duro
‑
tak 222a。在各psa添加步骤之后，将组合物在快速混合器中在3500rpm下混合1分钟。随后，添加0.23g乙酸胆碱且在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。
[0176]
将混合物(表7)涂布至离型衬垫上且在室温下干燥30分钟，产生厚度为20μm的psa膜。随后，将涂膜在120℃下固化3分钟且用另一离型衬垫覆盖。
[0177]
表7含有乙酸胆碱及不同量的碳黑的duro
‑
tak 222a
[0178][0179]
对于阻抗测量(图5)，将干psa膜转移至al箔上。切割两片psa
‑
al膜且粘在一起以形成具有0.25cm2面积及40μm psa厚度的al
‑
psa
‑
al电容器。用获自metrohm autolab的恒电位仪在9
×
105至0.1hz的频率范围内测量阻抗。
[0180]
实施例23
[0181]
具有离子液体组合的干电极粘合剂的配对电极的阻抗
[0182]
将5g loctite duro
‑
tak 222a(固体含量：41％)及0.171g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓
三氟甲磺酸盐及0.057g1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑鎓氯化物在调理混合器中在2000rpm下混合3分钟。将混合物涂布至离型衬垫上且在室温下干燥30分钟，产生厚度为20μm的psa膜。随后，将涂膜在120℃下固化3分钟且用另一离型衬垫覆盖。
[0183]
对于阻抗测量，通过将干psa膜转移至涂布有ag/agcl层(获自henkel的loctite edag 6038e ss)的tpu基板来制备电极。切割具有3.1cm2面积的电极且彼此连接，以形成具有3.1cm2面积及40μm psa厚度的ag/agcl
‑
psa
‑
ag/agcl电容器。用鳄鱼夹连接电极对，且用获自metrohm autolab的恒电位仪在9
×
105至0.01hz的频率范围内测量电容器的阻抗。
[0184]
图6说明具有根据实施例23(实线)及实施例5(点线)的干粘合剂组合物的电极的阻抗谱。具有在粘合剂中不含氯化物的ag/agcl传导层的电极的阻抗谱显示与存在阻塞电极对应的低频率下的强电容增加，且因此显示高dc电阻，因为(几乎)未发生电极/粘合剂整个界面上的电荷转移。相比之下，具有包含氯化物的粘合剂的电极允许ag/agcl传导层与电极粘合剂之间的反应，产生电荷转移(在适合的低电压下)，且因此产生低dc电阻，其使得能够在(dor)除颤过载恢复实验期间快速放电。
[0185]
对于实施例4、5及13测试除颤过载恢复。在此测试中，测量不同电极粘合剂组合物(实施例5(圆形)、实施例13(方形)、实施例4(三角形))在放电期间随时间推移的电压。图7显示在放电期间电极上的电压。对于实施例5和13，电压始终高于100mv，表明未发生足够放电(表7的条件2缺失_在7秒之后＜100mv)，而样品4容易地通过测试要求。
[0186]
图8说明对于具有根据实施例5的电极粘合剂的电极对，根据ansi/aami ec12:2000/(r)2015的三个连续除颤过载恢复放电曲线。具有根据实施例5的电极粘合剂的电极对的测试条件概述说明于下表8中。不满足四个要求中的三个，显示需要允许更快放电的粘合剂。
[0187]
表8
[0188][0189]
图9说明对于具有根据实施例23的电极粘合剂的电极对，根据ansi/aami ec12:2000/(r)2015的三个连续除颤过载恢复放电曲线。具有根据实施例23的电极粘合剂的电极对的测试条件概述说明于下表9中。
[0190]
表9
[0191][0192]
此处，满足所有要求，显示添加使得能够进行dc传导的具有氯离子作为阴离子的离子液体的益处。
[0193]
ansi/aami ec12:2000/(r)2015描述电极的使用时间限于样品(经由粘合剂侧彼此连接的两个电极)在＜100mv的所得电压下可用200na电流偏置的时间。不应测量＞100mv的dc偏移。该值与电流偏置曲线的起点相关。
[0194]
图10说明对于具有根据本发明的不同粘合剂组合物的电极样品，在电流偏置期间的电压增加：实施例23
‑
实线及实施例5
‑
点线。
[0195]
实施例23对应于具有dc传导性的样品。电压由欧姆定律定义。该电压可长期维持。由于dc传导性对应于界面处的可逆电化学反应，电压将保持相对恒定，只要在界面处可获得反应物。实施例5不提供界面上的显著dc传导性。因此，电压对应于界面电容充电且因此随时间显著增加。
[0196]
提供dc传导性的电极也显示较长电流偏置公差(current bias tolerance)及较低dc偏移值。优选地，电极粘合剂显示dc传导性以及低阻抗。
[0197]
图11说明对于具有根据本发明的电极粘合剂的电极样品(实施例23)，在长期电流偏置(200na)期间的电压增加。
[0198]
由于长测量时间，此处未连续记录电压，而是一天只测量几次(在周末间断)。样品f、e、c、g对应于在串联时已经电流偏置的标称相同样品。因此，如所预期，结果极类似。初始变化(dc偏移)在两天后消失，产生稳定平稳期。在约5天后，电压开始升高。然而，电压仍远低于100mv的要求限值。因此，对于8天测量，该测试明显是合格的(且对于更长的时间，最可能也是合格的)。
[0199]
图12说明对于具有电极粘合剂的电极样品(实施例23)，在长期电流偏置(2μa)期间的电压增加。
[0200]
2μa对应于规范所要求的电流的十倍。该测试旨在测定(qualifying)加速测试。结果与40
‑
45小时出现的增加大致对应。考虑较高电流(且认为相关值为流动电荷(flown charge))，其将对应于正常测试中的6天(其中5天为可见的)。此处的电压由于欧姆定律而较高(且因此可隐藏增加的开端)。
[0201]
ansi/aami ec12:2000/(r)2015要求小于150μv的峰间电压(在1分钟稳定化之后)以确保低噪声ecg信号。经由ecg系统记录的具有电极粘合剂的电极样品的ac信号通常具有低于10μv的峰间电压。
[0202]
图13说明具有根据本发明的电极粘合剂的电极样品(实施例23)的偏移不稳定性(offset instability)及内部噪声测量结果。
[0203]
测量值对应于通过互连电极而非人体的ecg测量值。总带宽为约8μv，且因此比规范中要求的(150μv)低得多。
[0204]
实施例24
[0205]
含有具有不同程度的oh官能度的干电极粘合剂的配对电极的阻抗
[0206]
具有根据本发明的干电极粘合剂的配对电极的阻抗，本发明的干电极粘合剂包含10重量％emim
‑
盐及包含不同量的包含oh
‑
基的(甲基)丙烯酸酯单体的(甲基)丙烯酸酯树脂；测试根据本发明的以下量：15.0重量％、18.8重量％、22.5重量％、30.0重量％及50.0重量％，且相比于量0重量％及7.5重量％。将阻抗值标准化至30μm的膜厚度及4cm2的面积。测试结果说明于图14中。
[0207]
图14显示上文所述的粘合剂的阻抗曲线。一般趋势为对于较高oh含量，阻抗曲线
移至较低值，表明对ecg应用的适合性提高。