(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次式：
【化１】
0004315472.tif 000011
（式中、ＹはＯ又はＮＨであり、ｍは２又は３であり、Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5はそれぞれＨ又はＣＨ3であり、Ｘ-はアニオンである）を有するカチオン性モノマーのみの重合によって得られる架橋カチオン性ポリマー１５〜６０質量％と、水とから実質的になることを特徴とする導電性の粘着性ヒドロゲル。
【請求項２】
ポリマーが、次式：
【化２】
0004315472.tif 000012
（式中、ｍは２又は３であり、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、水素及びＣＨ3からなる群から選択され、ｎは５０，０００を超える数である）を有するものである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項３】
ポリマーが、次式：
【化３】
0004315472.tif 000013
（式中、ｍは２又は３であり、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、水素及びＣＨ3からなる群から選択され、ｎは５０，０００を超える数である）を有するものである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項４】
Ｘ-が塩化物アニオン又は硫酸アニオンである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項５】
架橋カチオン性アクリレートポリマー２０〜５０質量％を含む請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項６】
架橋カチオン性アクリレートポリマー２５〜４０質量％を含む請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項７】
１０質量％以下のバッファーを更に含む請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項８】
バッファーが、ナトリウムホスフェート一塩基（monobasic）及びナトリウムタータレートからなる群から選択される請求の範囲第７項に記載のヒドロゲル。
【請求項９】
１５質量％以下の導電度向上剤を更に含む請求の範囲第１項又は第７項に記載のヒドロゲル。
【請求項１０】
導電度向上剤が、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ヨウ化物塩類、臭化物塩類、ハロゲン化物塩類、クエン酸ナトリウム及び酢酸マグネシウムからなる群から選択される請求の範囲第９項に記載のヒドロゲル。
【請求項１１】
ｍが２であり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5がそれぞれＣＨ3である請求の範囲第２項に記載のヒドロゲル。
【請求項１２】
ｍが３であり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5がそれぞれＣＨ3である請求の範囲第３項に記載のヒドロゲル。
【請求項１３】
重合されるモノマーが、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項１４】
重合されるモノマーが、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスルフェートである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項１５】
重合されるモノマーが、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドである請求の範囲第２項に記載のヒドロゲル。
【請求項１６】
ポリマーが、水の存在下での遊離基重合によって形成されるものである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項１７】
ポリマーが、開始剤及び架橋剤の存在下での紫外線硬化によって形成されるものである請求の範囲第１項に記載のヒドロゲル。
【請求項１８】
開始剤が、ヒドロキシシクロヘキシルフェノールケトン及びヒドロキシ−α，α−ジメチルアセトフェノンからなる群から選択される請求の範囲第１７項に記載のヒドロゲル。
【請求項１９】
次式：
【化４】
0004315472.tif 000014
（式中、ＹはＯ又はＮＨであり、ｍは２又は３であり、Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5はそれぞれＨ又はＣＨ3であり、Ｘ-はアニオンである）を有するカチオン性モノマーのみの重合によって得られる架橋カチオン性ポリマー１５〜６０質量％と、水とから実質的になる導電性の粘着性ヒドロゲルを含む電極。
【請求項２０】
ポリマーが、次式：
【化５】
0004315472.tif 000015
（式中、ｍは２又は３であり、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、水素及びＣＨ3からなる群から選択され、ｎは５０，０００を超える数である）を有するものである請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２１】
ポリマーが、次式：
【化６】
0004315472.tif 000016
（式中、ｍは２又は３であり、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、水素及びＣＨ3からなる群から選択され、ｎは５０，０００を超える数である）を有するものである請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２２】
Ｘ-が塩化物アニオン又は硫酸アニオンである請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２３】
ヒドロゲルが架橋カチオン性アクリレートポリマー２０〜５０質量％を含む請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２４】
ヒドロゲルが架橋カチオン性アクリレートポリマー２５〜４０質量％を含む請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２５】
ヒドロゲルが１０質量％以下のバッファーを更に含む請求の範囲第１９項に記載の電極。
【請求項２６】
ヒドロゲルが１５質量％以下の導電度向上剤を更に含む請求の範囲第１９項又は第２５項に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、電気伝導性粘着性ヒドロゲル、特に、医療装置用の、皮膚接触する電気的インターフェースとしての使用に好適な、電気伝導性粘着性ヒドロゲルに関する。
背景
現在、電気伝導性粘着性固体ヒドロゲル及び液体ゲルは、医療分野で使用され、被験者の皮膚への電気的インターフェースを提供し、被験者への及び／又は被験者からの電気的信号（例えば、診断用及び／又はモニタリング用途のため）をつなぎ、及び／又は被験者への電気的刺激（例えば、治療用及び／又は予防用途のため）をつないでいる。しかしながら、現在のヒドロゲル及び液体ゲルは、種々の観点から不十分である。
従来のヒドロゲルの問題として、粘着強度及び／又は凝集強度（cohesive strength）に関する問題が挙げられる（すなわち、皮膚に十分に粘着しない、及び／又は剥離を容易にするための凝集性が不十分である、及び／又はヒドロゲル同士が互いに粘着するので、確実に分離できるように物理的に［例えば、バリアフィルムなどで］分離しなければならない［すなわち、面と面を合わせて、つまりゲルとゲルを合わせて直列に配置することができない］）。例えば、Gilmanらの米国特許第５４０２８８４号を参照されたい（２つのヒドロゲル部分間に電気的導通を提供するパッケージシステムであるが、２つのヒドロゲル部分の分離が、なお要求されている）。従来のヒドロゲルに関するさらなる問題として、ヒドロゲルと接触状態の皮膚の十分な水和に関する問題と、その結果、電気的刺激に基づく皮膚の火傷の点までの加熱をしばしば生じる、皮膚の電気的抵抗の十分な低下に関する問題が挙げられる。例えば、E.McAdamsの「Surface Biomedial Electrode Technology」Int’l Med.Device & Diagnostic Indus. pp. 44-48（１９９０年９月／１０月）を参照されたい。従来のヒドロゲルに関するさらなる問題として、皮膚毛全体の十分な湿潤に関する問題と、その結果、除細動効率の減少と、電気的刺激に基づく皮膚の火傷の点までの加熱の発生の増加とをしばしば生じる、皮膚の十分な接触に関する問題（すなわち、不十分な電気的接触を生じる）、及び／又は、使用に先立つ皮膚の下準備が要求され、これにより、処置スピードの遅れを生じるという問題が挙げられる。従来のヒドロゲルに関する他の問題は、ヒドロゲルを通じて患者に伝達される電気的信号が、ゲルの加水分解を引き起こし、また、この問題が、除細動及び／又は心臓ペーシングのために使用する医療的刺激装置によって悪化することであると認識されている。なぜなら、かかるタイプの刺激装置は、通常、患者により高い電圧及び電流をかけるので、加水分解速度を増大させるからである。例えば、除細動装置は、典型的には、患者に最大電流６０アンペアで５０００ボルトの電圧をかけ、心臓ペーシング装置は、普通、患者に最大電流０．２アンペアで３００ボルトの電圧をかける。
液体ゲルは、同様の問題を有しており、また、その流動性に起因して、長期間にわたって成形形態を保持しないため、使用容易性及び貯蔵性に影響を及ぼすという問題、及び、その凝集強度不足に起因して、剥離にさらに時間がかかるという問題をもさらに有している。
ゆえに、皮膚接触及び医療装置における使用に好適であって、かかる問題と取り組み、かつ解決する新しいヒドロゲルが必要である。
発明の概要
本発明の電気伝導性粘着性ヒドロゲルは、皮膚接触粘着済としての使用に好適（すなわち、非刺激性で、十分にあるいは実質的に湿潤性で、皮膚に粘着し、直ちに剥離できるように十分に凝集性である）であり、かつ、例えば、使い捨て医療装置における使用に好適な、良好な電気伝導体（すなわち、皮膚に十分に接触して湿潤させ、ヒドロゲル又は皮膚に実質的に逆の影響を及ぼすことなしに電流を通過させる）である。
本発明のヒドロゲルは、他の伝導性ヒドロゲルと比較して、独特の、及び改良された特性を有する。また特に、本ヒドロゲルは粘着性（すなわち、被験者の皮膚への粘着に関して）及び凝集性（すなわち、被験者の皮膚から剥離されるときのゲルの凝集強度又は互いに直接接触させた２つのヒドロゲル成分を分離するときの凝集強度）の双方について、従来のヒドロゲルよりも優れている。また、従来のヒドロゲルと比較すると、本ヒドロゲルは、適用に際してさらに効果的に、さらに十分に、皮膚表面を水和し、その結果、皮膚表面の電気的抵抗をさらに効果的に、さらに十分に低下させ、より少ない加熱と、被験者への電流の通過に基づく火傷の発生の減少を生じることが期待される。
これに加えて、本ヒドロゲルは、さらに効果的に皮膚毛全体を湿潤させ、その結果、さらに効果的に、さらに十分に皮膚に接触し（すなわち、さらに十分な電気的接触を生じる）、除細動効率の増大、加熱の発生の減少、及び被験者の皮膚表面の火傷の減少を生じることが期待される。また、本ヒドロゲルは、実質的に、使用に先立つ皮膚の下準備を要求せず（たとえば、予め毛を刈り取り、剃ること、あるいは皮膚アブレージョンを必要としない）、また、その結果、従来のヒドロゲルよりも容易に、手早く使用できる。
本発明の電気伝導性粘着性ヒドロゲルは、カチオン性アクリレートであり、好ましくは、水存在下、ラジカル重合で（好ましくは、開始剤と多官能性架橋剤とともに紫外線硬化により）形成される。また、本ヒドロゲルは、好ましくはヒドロゲルの変色及び／又は加水分解を防止し、及び／又は貯蔵寿命を改良するための緩衝液系を包含する。硬化前あるいは硬化後の何れかに、他の添加剤を本ヒドロゲルに添加してもよい（すなわち、伝導性向上剤、薬剤、希釈剤、可塑剤など）。かかる添加剤の適当性は、一般的に、本ヒドロゲルの意図される最終使用に依存する。
従って、カチオン性アクリレートからつくられた新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明の主目的である。
第４塩化物及び第４硫酸化物のアクリル酸エステルからつくられた新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明の他の目的である。
第４塩化物のアクリル酸アミドからつくられた新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明の他の目的である。
水の存在下でカチオン性アクリレートの遊離基重合によってつくられた新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明のさらに他の目的である。
水の存在下での、開始剤及び多機能架橋剤（例えばジ−またはトリ−アクリレート架橋剤等）を使用した紫外硬化によるカチオン性アクリレートの遊離基重合によって形成された新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明のさらに他の目的である。
カチオン性アクリレートからつくられ、かつヒドロゲル中に緩衝剤システムを含む、新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明のさらに他の目的である。
それを通じた電気的刺激によって対象の炎症に対して実質的に保護する、新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明のさらに他の目的である。
カチオン性アクリレートからつくられ、かつ向かい合わせ（すなわち、ヒドロゲル対ヒドロゲル）形状でその間に遮断のない状態で物理的に配置及び／または貯蔵されることができ、そして容易に分離できる状態のままである、新しい皮膚接触導電性粘着性ヒドロゲルを提供することが本発明のさらに他の目的である。
本発明の他の目的及び特徴は、添付の請求の範囲と組み合わせて、以下の説明を考慮することによって明らかとなる。
好ましい態様の詳細な説明
上述したように、本発明は、医療装置と対象皮膚表面との間の界面電気信号及び／または刺激に適切な（すなわち、電流の通過に適しており、かつ電流を通すための皮膚表面への接触に適した）導電性かつ粘着性のヒドロゲルに関する。本ヒドロゲルは好ましくは、１０Ｈｚで約２００００Ωｃｍ未満の抵抗率（または体積抵抗率）を有し、さらに好ましくは１０Ｈｚで約１００００Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、そしてさらに好ましくは１０Ｈｚで約２５００Ωｃｍ未満の抵抗率を有し、ここで抵抗率は次の式に等しいと定義される。
0004315472.tif 000002
上にも説明したように、本発明のヒドロゲルは好ましくはカチオン性アクリレートからつくられており、その例は第４塩化物及び／または硫酸化物のアクリル酸エステル、及び／または第４塩化物のアクリルアミドを含むがこれらに限定されない。
カチオン性アクリレートは、いままで、ひょっとすると負に帯電したポリマーが皮膚により良好に付着するかまたは皮膚に対して刺激性がより低いであろうという考えによって、より効果的でない皮膚接触粘着剤をつくると考えられていた。しかし、本出願人によって、カチオン性アクリレート（すなわち正に帯電したポリマー）を含むヒドロゲルが、現在（及び以前に）使用されているヒドロゲルには実質的にない多くの実用的な特徴を示すことが発見された。
特に、本カチオン性アクリレートゲルは粘着的（すなわち対象者皮膚に除去可能に粘着性である）及び凝集的（すなわち対象者皮膚からきれいに除去できる）の両方において、従来のヒドロゲルよりも強い。また、従来のヒドロゲルと比較するとき、本カチオン性アクリレートヒドロゲルはさらに効率的にかつさらに十分に、それらが塗布される対象者の皮膚表面に水和し、それによって期待されるように、さらに効率的に及びさらに十分に皮膚表面の電気抵抗を下げて、より低い熱の発生及び電気抵抗によるより低い炎症の発生という結果を生じる。さらに、本ヒドロゲルはさらに効率的に皮膚毛周囲を濡らし、従ってさらに十分に対象者の皮膚と接触し（すなわち、さらに十分な電気的接触をつくるため）、期待されるように、除細動の効力を増し、そして皮膚表面の加熱及び炎症を減じ、そして一般に使用前に皮膚表面の処置を必要としない。さらに、本ヒドロゲルは皮膚に対して非刺激性であることが見いだされた。
さらに、本ヒドロゲルは殺バクテリア性、殺真菌性、及び殺菌目的の放射への曝露による分解の問題に対して抵抗性である。
従来のヒドロゲルに観察されない本ヒドロゲルの他の利点は、本ヒドロゲルが、実質的に遮断物無しで、容易に分離可能なままで、向かい合って（すなわち、ヒドロゲル対ヒドロゲル）接触して、配置または貯蔵し得ることである。上に示したように、従来のヒドロゲルは、直接向かい合った形状で（すなわち、遮断物無しで）貯蔵されたときには、一緒に流れる傾向があり、分離を困難ないし不可能にする。
本発明に適したカチオン性アクリレートのための好ましい化学式は式１に示される：
0004315472.tif 000003
（式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は水素または炭化水素基であり、そしてＸ-はアニオンである）。
一般に、本ヒドロゲルは好ましくは約１５〜６０質量％のポリマー、さらに好ましくは２０〜５０質量％のポリマー及びさらに好ましくは約２５〜４０質量％のポリマーを含み、残部が水である。本ヒドロゲルはヒドロゲルのｐＨを約４．０〜５．５の範囲に維持するために十分な緩衝剤をも含む。他の添加剤も含まれ得る。
本発明者が、現在のところ、商業的入手が容易であることを見いだしている特定のカチオン性アクリレートの具体例は式２、３および４で示されるもので、それらは、それぞれ、CPSケミカル社（CPS Chemical Co.）［ニュージャージー州（New Jersey）］またはアライド  コロイド社（Allied Colloid）（英国）から容易に入手できるアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、同様にCPSケミカル社またはアライド  コロイド社から容易に入手できるメチル硫酸アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム、およびストックハウゼン社（Stockhausen）（ドイツ）から容易に入手できるアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドを示している。これらの具体例を製造する好ましい方法は以下において詳しく説明される。
0004315472.tif 000004
本発明に適したカチオン性アクリレートヒドロゲルは、（上記の単量体のような）水溶性単量体の、水の存在下における現場遊離ラジカル重合によって、好ましくは開始剤（１種または複数種）および多官能性架橋剤（１種または複数種）による紫外線硬化によって形成されるのが好ましい。例えば、（式１に示される）適切なアクリレート単量体、水、所望によって加えられる追加の伝導体（１種または複数種）（例えば、塩、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム等々）、開始剤または触媒（例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェノールケトン等々）を混合し、金型に入れ、そしてこの技術分野で知られている紫外線に曝露する。その結果として、色が幾らか澄んでいる、粘稠で、指触粘着性の、本発明に適したカチオン性のアクリレートヒドロゲルが得られる。このヒドロゲルは被験者の皮膚に十分に粘着し、しかもなおその皮膚から容易に除去でき、かつ自らも分離できるほど十分に凝集する傾向がある。
前記のように、本発明のヒドロゲルは、pHの制御を助け、変色の防止を助け、および／または水が長期間にわたり存在することに因る分解の防止を助ける（即ち、加水分解の防止を助ける）ために、緩衝剤系を含んでいるのが好ましい。緩衝剤を用いる場合、それらは硬化前に単量体混合物に加えられるのが好ましい。適した緩衝剤に、例えば酒石酸ナトリウム・カリウムおよび／または一塩基性燐酸ナトリウムがあるが、これらに限定される訳ではない。上記の両緩衝剤は、例えばアルドリッチ  ケミカル社（Aldrich Cehmical Co., Inc.）から商業的に容易に入手することができる。緩衝剤系の本発明ヒドロゲルとの共用は、変色のない状態で商業的に適当な貯蔵寿命（即ち、１年を越える貯蔵寿命）を有するヒドロゲルを提供するのに好ましい。
加えて、緩衝剤の使用は、一対のヒドロゲル電極を通って電流が流されるにつれてpHが変化および／またはシフトするのを防ぐのを助けることにより、被験者が電気化学的熱傷を受けるのを防ぐ助けにもなる。従来の系では、典型的には、一対のヒドロゲル電極を通って電流が流されると、一方の電極はより酸性になり（即ち、そのpHが低下し）、他方の電極がより塩基性となる（即ち、そのpHが大きくなる）。このpHのシフト問題は、特に、例えば患者の心臓の拍動を一定に維持する操作期間のような長期間（例えば、１時間を越える時間）にわたり電流がそのような電極を通して流される場合に頻繁に起こる。本発明で提案されている緩衝剤系の好ましい使用は、電流が電極を通って流されると、そのようなｐＨ変化に対して緩衝作用を及ぼすのを助け、それによって本発明のヒドロゲルから造られた電極を電気化学的熱傷を起こすことなく長期間（例えば２４時間を越える時間）にわたり使用可能となる。
従って、カチオン性重合体を安定化し、ヒドロゲルが加水分解するのを回避し、そしてヒドロゲルを直流が通過することに起因してpHがシフトするのを回避するために、緩衝剤をヒドロゲルに含めるのが好ましい。緩衝剤は金属導体の腐食を防止する助けにもなり、また自らも導電性向上剤となる。ある種の緩衝剤は、また、ヒドロゲルの望ましくない黄変を防ぐ。好ましい緩衝剤の量は、単量体溶液を、例えば約４．０〜５．５の好ましいpH範囲内に維持するのに必要な量と、その単量体溶液をそのような好ましいpH範囲内に維持する可能な最大量との間にあるのが好ましい。
上でも述べたように、硬化前または硬化後のいずれかに本発明のヒドロゲル類にその他の添加剤（すなわち、伝導性向上剤、薬剤、保湿剤、可塑剤等）を含有させてもよい。このような添加剤の適否は、一般に、特定のヒドロゲルの目的とする最終用途に依存する。
伝導性向上剤の添加は、たとえ本発明のヒドロゲルが水中でイオン的に解離した高分子電解質であり、したがって、伝導性であったとしても好適であり得る。利用性では、より少量の特定された高分子分解質（そして対応してより低い粘度）は、例えば、ヒドロゲルが胸毛の周りで湿潤しなければならないときのような状態において望ましいことがある。このような場合、伝導性向上剤の添加が有用であり得る。
好適な伝導性向上剤は、塩化カリウムや塩化ナトリウムのような塩類である。これらの塩類は、人体が伝導のためにこれらの塩類を使用するので好ましい。塩化物類はアニオン性高分子電解質の重合反応を妨害する傾向があるけれども、塩化物類の濃度を上げることは本発明のカチオン性高分子電解質の重合反応を向上させることを見出した。適当であり得る塩類の別の例は塩化リチウム、過塩素酸リチウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、および／または塩化マグネシウムである。その他の塩化物塩類、ヨウ化物塩類、臭化物塩類、および／またはハロゲン化物塩類も好適である。
弱有機酸の塩類のようなその他の塩類が好適であり得る。これらの塩類は人体や本発明のヒドロゲルの化学特性に適合でき、さらに好適な塩化物塩類をヒドロゲルが医学装置と調和させるのに使用されるアルミニウムおよび／またはステンレス鋼金属成分に悪影響（すなわち腐食）与える可能性のある場合に伝導性向上剤として使用できる。適当であり得る塩類の例にはクエン酸ナトリウムまたは酢酸マグネシウムがある。
上記したように伝導性向上剤の使用は任意であるが、ヒドロゲル中の伝導性向上剤の量は、好ましくは、ゼロからヒドロゲルの伝導性を向上させうる量の範囲であり、例えば、約０〜１５質量％であり得る。
上述したように、本発明のヒドロゲルの重合反応に好ましくは開始剤を使用する。使用できる開始剤の例には、例えば、IRGACURE▲Ｒ▼１８４（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）およびDAROCURE▲Ｒ▼１１７３（α−ヒドロキシ−α、α−ジメチルアセトフェノン）があり、双方ともCiba-Geigy Corp.から商業的に入手できる。これらのUV触媒は黄変しないので好ましい。本発明のヒドロゲルの好適な無色透明（water-white and wter-clear）外観を維持する開始剤が好ましい。しかし、追加の開始剤の例（光開始剤または熱開始剤であり得る）にはベンゾイルペルオキシド、アゾ−ビス−イソブチロニトリル、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ブロミルペルオキシド、クミルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、イソプロピルペルカルボネート、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサンペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジ−ｔ−アミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ｔ−ブチルペルベンゾエート、ベンゾインアルキルエーテル類（例えば、ベンゾイン、ベンゾインイソプロピルエーテル、およびベンゾインイソブチルエーテル等）、ベンゾフェノン類（例えば、ベンゾフェノンおよびメチル−ｏ−ベンゾイルベンゾエート等）、アセトフェノン類（例えば、アセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンおよびｐ−ジメチルアミノアセトフェノン等）、チオキサントン類（例えば、キサントン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、および２−イソプロピルチオキサントン等）、ベンジル２−エチルアントラキノン、メチルベンゾイルホルメート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−４’−イソプロピル−２−メチルプロピオフェノン、α−ヒドロキシケトン、テトラメチルチウラムモノスルフィッド、アリルジアゾニウム塩、ならびにカンファーキノンおよびエチル４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ベンゾエート等があり得る。その他の開始剤は、例えば、Berner等, ”Photo Initiators---An Overview”, J. Radiation Curing（April 1979）, pp. 2-9において見出すことができる。
開始剤の量は、好ましくはモノマーの総量を基準に約０．０２〜２．０質量％の範囲内、より好ましくはモノマーの総量を基準に約０．０５〜０．５質量％である。
所望のポリマー特性を得るためのUV硬化パラメーターは当業者に周知である。本発明の目的のために開始剤は、UV光の選択波長を吸収することにより作用する傾向にあり、遊離基に分解して重合反応を開始する。波長および硬化領域により硬化プロセスに使用されるUVバルブの仕様が決まる。溶存酸素、モノマー保存剤、またはその他の成分が原因となる重合反応の抑制は、出力を変化させることにより、パルス処理をすることにより、および／または触媒促進剤を使用することにより克服することができる。残留モノマー量（重合反応後）は良好な生体適合性のために約３％未満であることが好ましい。
上述したように、架橋剤を使用して本発明のヒドロゲルを架橋することが好ましい。使用できる多官能性架橋剤の例には、例えば、メチレン−ビス−アクリルアミドおよびジエチレングリコールジアクノレートがあり、双方とも、例えば、Polysciences, Inc.（Warrington, Pennsilvania）から商業的に入手できる。本発明で使用するのに許容できる別の架橋剤の例にはエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコール−ビス−メタクリレート、エチレングリコール−ビス−メタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ビスアクリルアミド、トリエチレングリコール−ビス−アクリレート、３，３’−エチリデン−ビス（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）、トリメチロールプロペートトリメタクリレート、グリセロールトリメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ならびにその他のポリアクリレートおよびポリメタクリレートエステル類がある。
架橋剤の量は、好ましくはモノマーの総量を基準に約０．０２〜２．０質量％の範囲内、より好ましくはモノマーの総量を基準に約０．０５〜０．５質量％である。
次に本発明のカチオン性アクリレートヒドロゲル類の特定の実施例について記載する。
実施例１
１．  ４０．１％モノマー（水中の８０％アクリロイルオキシエチルトリメチル塩化アンモニウム）
２．  ４０．１％電解質（水中の１０％塩化カリウム）
３．  １１．８％架橋溶液（水中の０．５％メチレン−ビス−アクリルアミド）
４．  ２．４％触媒溶液（イソプロピルアルコール中の３％ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）
５．  ５．６％バッファー（リン酸二水素ナトリウム一水和物粉末）
これらの出発物質を上記のとおりの順番で混合し、そしてフュージョンシステムズ６００ワット連続ＵＶランプ下に置いた。温度は５０℃であり、そしてｐＨは４．２であった。以下の表はＵＶ暴露を提供する。
0004315472.tif 000005
その結果得られたゲルは、良好な接着性および粘着強度を有し、残留物を殆ど伴わなかった。２００ミル以上の（数千インチ）厚さでコートされた場合には、薄い胸毛の周りを濡らすのに十分な粘弾性および化学親和性を有した。その結果のゲルは、アソシエーションフォーザアドバンスメントオブメディカルインスツルメンテーション（Association for the Advancement of Medical Instrument）（AAMI）により開発されてアメリカンナショナルスタンダードインスティチュート（American National Standards Institute）により受容された生物適合性並びに電気特性に関する標準試験を試験して通過した。
実施例２
１．  ４２．０％モノマー（水中の８０％アクリロイルオキシエチルトリメチル塩化アンモニウム）
２．  ５２．５％電解質（水中の１０％塩化カリウム）
３．  ４．２％架橋溶液（水中の０．５％メチレン−ビス−アクリルアミド）
４．  ０．３％触媒溶液（ジメチルスルフォキシド中の３％ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）
５．  １．０％バッファー（リン酸二水素ナトリウム一水和物粉末）
これらの出発物質を上記のとおりの順番で混合した。ｐＨは４．５であった。以下の表はＵＶ暴露を提供する。
0004315472.tif 000006
その結果得られたゲルは、強固に接着性かつ粘着性であり、残留物を殆ど伴わなかった。
実施例３
１．  ４６．７％モノマー（水中の８０％アクリロイルオキシエチルトリメチル硫酸メチルアンモニウム）
２．  ４１．５％電解質（水中の５％硫酸カリウムアルミニウム１２水和物）
３．  １０．４％架橋溶液（水中の１％メチレン−ビス−アクリルアミド）
４．  ０．４％触媒溶液（ジメチルスルフォキシド中の３％ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）
５．  １．０％バッファー（水中の５０％水酸化ナトリウム）
これらの出発物質を上記のとおりの順番で混合した。ｐＨは５．５であった。ＵＶ暴露は上記実施例２に関して使用されたのと同じであった（上記表参照）。その結果のゲルは、良好な接着性および粘着強度を有した。
実施例４
１．  ２８．７％モノマー（水中の８０％アクリロイルオキシエチルトリメチル塩化アンモニウム）
２．  ６１．０％電解質（水中の２０％塩化カリウム）
３．  ９．０％架橋溶液（水中の０．５％メチレン−ビス−アクリルアミド）
４．  ０．３％触媒溶液（ジメチルスルフォキシド中の３％ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）
５．  １．０％バッファー（酒石酸ナトリウムカリウム粉末）
これらの出発物質を上記のとおりの順番で混合した。ｐＨは５．５であった。以下の表はＵＶ暴露を提供する。
0004315472.tif 000007
その結果得られたゲルは、柔らか且つ極めて弾性であり、そして手ざわりが湿っている。接着性および粘着性のレベルは、取り出しに際して残余物を残さないのに十分であった。２００ミル厚さでコートした場合、材料は胸毛および水和した皮膚の周りで湿潤することができた。ゲルが皮膚を水和する能力を、他の現在入手可能なゲルと比較した。
以下の表は、掲載されたゲルの皮膚からの除去後１分にNova DPMメーターを用いて取られた読みを提供する。量は、乾燥閉塞パッチ上の、向上のNova伝導性ユニットである。
0004315472.tif 000008
上記実施例のヒドロゲルからなるいくつかの異なるヒドロゲル電極対上で、電気性能試験を実施した。試験された対の各電極は約９０ｃｍ2であり、そして約０．４ｃｍの厚さを有した。以下の表に示されるとおり、ヒドロゲルの性能は良好であった。
0004315472.tif 000009
実施例 ５
１．  ４７．０％モノマー（水中８０％アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスルフェート）
２．  ５１．９７％電解液（水中５％アルミニウムカリウムスルフェート１２水和物）
３．  ０．０２％架橋剤（ジエチレングリコールジアクリレート）
４．  ０．０１％触媒（Darocure（登録商標）１１７３）
５．  １．０％緩衝液（水中５０％水酸化ナトリウム）
上記の順序で成分を混合することによって溶液が調製された。ＵＶ暴露は実施例４で示したのと同じである。ｐＨは５．５で、硬化温度は５０℃であった。得られたゲルは良好な粘着強さと凝集強さを有し、最少限度の残留物があった。この架橋剤と触媒を用いることによって、それらはモノマー溶液に容易に溶解する液体であるため、時間が省けた。
実施例 ６
１．  ３７．１％モノマー（水中６０％アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド）
２．  ３７．１％電解液（水中１０％塩化カリウム）
３．  ２３．９％架橋性溶液（水中０．５％メチレン-ビス-アクリルアミド）
４．  １．５％触媒溶液（ジメチルスルホキシド中３％ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）
５．  ０．４％緩衝液（くえん酸粉末）
これらの出発材料を購入するか、または直接に水溶性でない触媒を除いて水溶液に調製された。工程と結果は実施例１と同じである。ｐＨは４．５であった。得られたゲルは試験され、生物適合性と電気特性を確認するためのＡＡＭＩ規格試験に供された。
実施例６のゲルを含むヒドロゲル電極対について電気性能試験が実施された。試験された各々の電極対は約９０ｃｍ2のサイズと約０．４ｃｍの厚さを有していた。これを下の表に示す。ヒドロゲルは良好に作動した。
0004315472.tif 000010
上記の開始剤（または触媒）に関して、ヒドロゲルの硬化を促進するための促進剤として第三アミン類が過去に用いられたことが知られている。しかし、第三アミンの使用に伴う問題は、それらが得られたポリマーの紫外線試験（例えばモノマーの残留率を決定するための試験）を妨害するということである。というのは、そのような第三アミンは紫外線光を吸収するからである。しかし、本発明者は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を促進剤として使用すれば、硬化を促進するだけでなく、得られたヒドロゲルの紫外線試験を妨害しないことを見いだした。
本発明のヒドロゲルは、記録したりモニターしたりするために用いられるセンサー電極（例えば、ＥＣＧ（心電図）、ＥＥＧ（脳波）、および／またはＥＭＧ（筋電図）のためのもの）、または被験体を刺激するために用いられる刺激電極（例えば、経皮的電気神経刺激、傷の治癒、筋肉刺激（例えば物理的療法）、外部ペーシング、または除細動のためのもの）、または電気外科電極および／または剥離部設置電極、または電気輸送電極（例えば、被験体内への薬剤のイオン浸透または電気泳動のためのもの）のような電子医療デバイスに用いるのに特に適している。本発明のヒドロゲルは除細動や心臓ペーシングの高電圧と電流に耐えることができる。
そのようなデバイスの過去における一つの問題は、用いられるヒドロゲルがアルミニウムやステンレス鋼と化学的に適合しないこと（すなわち、ヒドロゲルが接触しているそのような金属を腐食すること、）または、ヒドロゲルが金属を腐食しない場合は、Associatuion for the Advancement of Medical Instrumentation（AAMI）によって開発されてAmerican National Standards Instituteによって認可された生物適合性と電気特性のための規格試験にパスしないことであった。従って、これまでの許容できるヒドロゲルデバイスにおいては、薄い電極かまたはその他の金属電極を用いていた。しかし、アルミニウム電極を使用するのが好ましい。というのは、そのような電極は放射線を透過させ、従って、そのような電極を含む被験体の放射線検査を妨害しないからである。一方、スズまたはその他の金属からなる電極はそのような検査を妨害するのである。本発明のヒドロゲルは塩化物を含まない一群のヒドロゲルを提供し（例えば、上記の実施例３を参照されたい）、従ってこれらは、ヒドロゲルと接触しているアルミニウムおよび／またはステンレス鋼の電極と化学的に適合する。
上述の特定の実施例は本発明の特に好ましい実施態様を示し、これらの実施例の特定の構成要素をここで開示された材料および当分野で知られている材料で置換することは本発明の範囲から離れることなくなされることに留意すべきである。すなわち、本発明の実施態様を示し、記述したが、様々な変更が本発明の範囲から離れることなく行うことができ、そのような変更や同等物のすべてがこの範囲に含まれている。