Способ получения гидрогелевого вещества для контактирующих с кожей электродов

 

Изобретение относится к получению гидрогелевого вещества для контактирующих с кожей электродов и может быть использовано в целях функциональной диагностики и биоэлектростимулирования. Изобретение позволяет увеличить прочность гидрогеля на разрыв до 330 пКа, относительное удлинение до 400%. Эффект достигается за счет полимеризации водного раствора акриламида, акрилонитрила и N.N- метилен-бис-акриламида при концентрации мономеров 15-47,5-25, 0,01-0,85 мас.% соответственно в присутствии 0,005-0,15 мас.% персульфата калия и 0,005-0,15 мас.% метабисульфита натрия с последующей промывкой образующегося гидрогеля дистиллированной водой. Сушат его до потери эластичности и обрабатывают водным раствором 20-75 мас.% глицерина и 0,5- 20,0 мас.% хлорида натрия соответственно. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846801/05 (22) 25.05.90 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (71) Научно-технический кооператив нФорез" (72) А.И.Баранова, Ю.М.Самченко, B.È.×óдинов и З.P.Óëüáåðã (56) Патент США М 4581821, кл. 29-877, опублик. 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГЕЛЕВОГО В ЕЩЕ СТВА ДЛЯ КОНТАКТИ РУЮЩИХ С

КОЖЕЙ ЭЛЕКТРОДОВ (57) Изобретение относится к получению гидрогелевого вещества для контактирующих с кожей электродов и может быть использовано в целях функциональной

Настоящее изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для получения электродного контактного вещества (Э КВ) для контактирующих с кожей электродов, используемых в целях функциональной диагностики и биоэлектростимуляции, Известны различные виды ЭКВ. Так, в

a.c.CCCP М1251861описано ЭКВ, содержащее в качестве проводника хлорид магния, и в качестве связующего — смесь из коллодия, клея БФ-б и клеола. Известно однако, что неоднородное распределение проводящих частиц в адгезиве приводит к неоднородности электрических полей между частицами и высокому уровню шумов, что отрицательно сказывается на функционировании электрода. Указанных недостатков в значительной степени лишено ЭКВ на оснопя> « Ыпп 1775412 Al (я)5 С 08 F 220/56//(C 08 F 220/56 220:44) диагностики и биоэлектростимулирования.

Изобретение позволяет увеличить прочность гидрогеля на разрыв до 330 и Ка, относительное удлинение до 400 . Эффект достигается эа счет полимеризации водного раствора акриламида, акрилонитрила и N,Nметилен-бис-акриламида при концентрации мономеров 15 —,47, 5-25, 0,01 — 0,85 мас. соответственно в присутствии 0,005-0,15 мас. персульфата калия и 0,005 — 0,15 мас. метабисульфита натрия с последующей промывкой образующегося гидрогеля дистиллированной водой. Сушат его до потери эластичности и обрабатывают водным раствором 20 — 75 мас. глицерина и 0,520,0 мас. хлорида натрия соответственно.

2 табл, . ве природных каучуков, описанное в патенте США М 4692273.

Однако физические и химические свойства природных полимеров, также как и количества присутствующих в них примесей, колеблются в широких пределах, что приво- . Щ дит к непостоянству электрических характе- Ф ристик у образующегося ЭКВ, и

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к настоящему изобретению является способ получения ЭКВ путем )чи полимеризации реакционной смеси на основе 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты или ее производных, акриламида и инициаторов полимеризации в присутствии воды или спирта, описанный в патенте CLUA

N 458182",. Полученное таким образом ЭКВ обладает удовлетворительной электропроводностью, однако, вследствие того, чго основным его компонентом является

1775412 полимерная кислота, электрофизические овраметры ЭКВ подвержены значительным колебаниям при изменениях рН. Кроме того, его прочность является недостаточной.

Целью изобретения является создание гидрогелевого ЭКВ с повышенной прочностью, Поставленная цель достигается тем, что гидрогепевое электродное контактное вещество получают путем сополимеризации акриламида и акрипонитрила в присутствии

N,N -метилен-бис-акриламида в качестве сшивающего агента и инициирующей системы персульфат калия-метабисульфит натрия в водной среде. Затем образующийся гидрогель промывают, высушиваютдо потери эластичности и обрабатывают водно-глицериновым раствором, содержащим определенное количество неорганической сопи.

Новизна настоящего технического решения заключается в использовании в составе реакционной смеси для получения гидрогелевого ЭКВ с повышен.ной прочностью наряду с акриламидом второго сомономера — акрилонитрила, и сшивающего агента — N, N -мелилен-бис-акриламида.

Обработка получаемого в результате сополимеризации гидрогеля водным раствором, содержащим определенное количество многоатомного спирта (предпочтительно глицерина) и неорганической соли (предпочтительно хлористого натрия), способствует стабилизации физико-химических и электрических параметров у заявляемого гидрогепевого ЭКВ и позволяет избежать особых предосторожностей при его хранении.

Получаемое согласно изобретению Э КВ пристает к поверхности тела и обладает достаточной когезионной способностью, чтобы не оставлять следов после удаления с поверхности тела.

Преимуществом предлагаемого способа получения гидрогелевого ЭКВ является отсутствие необходимости использования несущей подложки или материалов для дублирования, которые, повышая прочность

ЭКВ, приводят к существенному снижению эластичности. ЭКВ согласно настоящему изобретению обладает достаточной механической прочностью и является самонесущим.

Вследствие высокой прочности, эластичности, способности повторять рельеф кожи и удерживать значительные количества влаги, а также высокой проводимости, ЭКВ согласно изобретению является предпочтительно по сравнению с прототипом и описанным ранее.

Способ получения ЭКВ включает следующие операции.

Приготовление водных растворов N,N

-метилен-бис-акриламида. персульфата калия и метабисульфита натрия.

Приготовление реакционной смеси посредством смешения определенных количеств акриламида, акрилонитрила и указанных выше растворов с последующей фильтрацией и дегазацией.

Полимеризация при температуре 2025 С в течение 1 ч.

Трехкратная промывка полученного гидрогеля в дистиллироранной воде по 1 ч.

Высушивание гидрогеля до потери им эластичности (водосодержание 30-40 мас. .

Обработка высушенного геля в водном растворе глицерина и хлорида натрия.

Извлечение гидрогелевого материала из раствора и удаление с его поверхности избытка влаги.

Пример. В стеклянном стакане смешивают 2 г акриламида, 0,7 г акрилонитрила, 0,5 г 1-ного водного раствора N,N

-метилен-бис-акриламида, 0,25 г 0,4 -ного водного раствора персульфата калия и 0,1 r

1%-ного водного раствора метабисульфита натрия. Смесь интенсивно перемешивают, а затем объем раствора доводят при помощи дистиллированной воды до 10 мл, после чего полученную композицию фильтруют через фильтр Шотта и дегазируют. Полимеризация протекает при комнатной температуре в течение 1 ч, после чего полученное гидрогелевое вещество промывают

3 раза по 1 в дистиллированной воде для удаления остаточных количеств непрореагировавших веществ. После завершения отмывки гель извлекают из воды и сушат до потери эластичности, что соответствует содержанию воды в геле 30-40 мас, . Затем гидрогель помещают в раствор, содержащий 1 хлорида натрия, 65о дистиллированной воды 34 глицерина. После набухания в течение 12 ч в указанном растворе и удаления избытка жидкости с поверхности гидрогелевое ЭКВ готово к использованию. Из указанного вещества были изготовлены пластины размером 40» х10 1 мм. В результате проведенных исследований было установлено, что материал обладает удельным сопротивлением 1,3 кОм см, относительным удлинением 370о и прочностью на разрыв 270 кПа. Изменение рН в пределах от 5 до 9 практически не влияло на свойства получаемого ЭКВ.

Положительный результат бып получен при осуществлении способа получения гидрогелевого ЭКВ с содержанием компонен1775412

Таблица 1

Влияние состава реакционной снеси на свойства гидрогелевого электродного контактного вевестаа

Физико-мимические параиетры электродного контактного вевестаа

Состав реакционной смеси, нас.В

Пример

tt.tI -метилечбис-акриланид

ИетабисульФит натрия

Вода

Акрнлонитрип

ПерсульФат калия

Акриланид

Прочность на разрыв, кПа

Удельное сопро- Относительтивление, нее удликбн сн кение, 8

6,2

2-акриламидоПрототип

2-метилп

12

12

12

26

- состав на основе акрнламида, ропансульфокислоты, инициатора н

0,05 0,01 0,01

0,05 0,01 0,01

0,05 0,01 0,01

0,05 О,ol . Р ° 01

0,05 0,0! 0,01

0,01 0,01 0,01

O,e5 О ° 01 0,01

0,05 0,005 0,005

0,05 0,15 0,15

0 05 0,01 . 0,01 .0,05 0,01 0,01

0,05 0,01 0,01

0,05 0,01 0,01

0,9 0,01 0,01

0,005 0,01, 0.01

0,05 0,003 0,003

0,05 0,17 0,17 воды

Пот.

2 15

3 20

47

5 35

6 35

7 35

8 35

9 35 !

О 35

48

12 13

13 35

14 35

15 35

16 35

17 35

18 35

286

258

218

105

1,6 210

1,3 360

1,2 245

1,1 270

1,8 220

0,8 400

2,5 180

1,4 270

1,4 245

1,0 130

3,7 . 110

3",О 130

1 ° 0 180

2г9 I I 0

0 ° 7 455

Пе поГинернзуется

2,1 115

° °

I °

Il

»l l»

II

II

ll

ll

II

ll

II

ll

li

» I 1»

ll

87 тов в реакционной смеси согласно формуле изобретения (примеры 2 — 10, табл.1), производимом аналогично. Примеры 11-18 относятся к запредельным значениям концентраций компонентов реакционной смеси.

Положител ьн ый результат был получен при использовании для заключительной обработки водных растворов с содержанием компонентов согласно формуле изобретения (примеры 1-6, табл.2). Примеры 7-10 относятся к запредельным значениям концентраций компонентов, Во всех изготовление 3КВ осуществлялось аналогично описанному ранее примеру выполнения.

Физико-химические свойства 3КВ предоставлены в табл.1 и 2, Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получать электродное контактное вещество с повышенной прочностью, обладающее хорошей электропроводностью, способностью удерживать значительные количества влаги и воспроизводить рельеф кожи.

Предлагаемое гидрогелевое 3КВ можно испольэовать как в медицинских приборах, предназначенных для измерения электрических сигналов, так и в медицинской технике, предназначенной для приложения электрических импульсов.

Высокая механическая прочность и отсутствие опасности высыхания при длитель5 ном использовании обеспечивают возможность многократного применения предлагаемого гидрогелевого ЗКВ.

Формула изобретения

Способ получения гидрогелевого веще10 ства для контактирующих с кожей электродов путем полимериэации водного раствора акриламида и сополимеров в присутствии персульфата калия и метобисульфита натрия, 6 т л и ч а ю шийся тем, что, с целью

15 увеличения прочности гидрогеля, в качестве сополимеров используют акрилонитрил и

N,N-метилен-акриламид и полимеризацию осуществляют при концентрации, мас, : а крил амида — 15-47; а крилон итрила — 5-25;

20 N,N-метилен-бис-акриламида — 0,01-0,85: персульфата калия — 0,005-0,15; метабисульфита натрия 0,005-0,15, при этом образующийся гидрогель трехкратно промывают в дистиллированной воде по 50-60 мин, высу25 шиваютдо потери эластичности и обрабатывают водным растворов глицерина и хлорида натрия при их концентрации 20-75 и 0,5-20 мас.$ соответственно.

1775412

Таблица 2

Влияние состава раствора для заключительной обработки на свойства ЭКВ

Пример

Примечание

Состав раствора для заключительной обработки ЭКВ, мас.Ф

Физико-химические характеристики

ЭКВ

Глицерин Хлорид натрия

Вода

Удельное сопротивление, кОм см

Относитель- Прочность ное удлине- на разрыв, ние, Ф кПа

Ост.

I1

1,3

388 259

358 2ÝÇ

1,0

0,1

3,1

0,5

345

0,1

273

Составитель А.Баранова

Редактор В.Трубченко Техред M.Mîðlåíòàë Корректор Н.Милюкова

Заказ 4019 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 20

2 75

3 34

4 34

5 34

6 34

7 80

8 15

9 34 l0 . 34

1,0

1,0

1,0

0,5

10,0

20,0

1,0

1 2

1,6

1,3

1,4 ,0,6

0>5

1 7

361

354

347

340

267

293

286

281

279

298

Ф

Значительное замедление набухания

Ухудшение свойств при хранении

Снижение злектропроводности

Неоправданный расход хлорида натрия