WO2006007829A1 - Elektrische verbindungsleitung für implantierte komponenten sowie verfahren zur herstellung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrical connection line which is composed of one or more electrical conductors embedded in an elastic, electrically insulating material and is designed as a ribbon cable.
- the invention also relates to a method for producing an electrical connection line.
- nerve leads are required, in particular for the electrical connection of nerve electrodes with a stimulator. These nerve leads should have sufficiently flexible properties to be able to compensate for the movements of the surrounding tissue.
- ribbon cables are used for the electrical connection of nerve electrodes, which are formed of an elastic polymer material with electrical conductors embedded therein.
- Such ribbon cables as they are known, for example, from DE 100 28 522 A1, although allow sufficient bending movements over the cable surface, However, extensions and longitudinal bends allow only limited.
- Metal lines are known, which are encapsulated in a polymer. Although these pacemaker cables have good flexibility in the longitudinal direction, but the parallel use of a higher number of electrical conductors or wires are not suitable.
- the object of the present invention is to provide an electrical connection line and a method for its production, which has sufficient flexibility in the longitudinal direction and also allows the use of a larger number of electrical conductors in the connecting line.
- the present electrical connection line in particular for implanted components, is composed of one or more electrical conductors embedded in an elastic, electrically insulating material and is designed as a ribbon cable.
- this is elastic, electrical insulating material is a polymer, in particular a thermoplastic.
- the design as a ribbon cable allows above all the embedding of many individual electrical conductors side by side, thereby. To obtain a large number of connection channels with only one connecting line .zu.
- the ribbon cable has, at least in sections, an outer shape which is corrugated in the unloaded state, the embedded electrical conductors following the waveform. Under the unloaded state is to be understood here that the ribbon cable is already made wave-shaped, ie occupies the waveform without the action of external forces.
- electrical connection line can be compared to a conventional ribbon cable higher mobility or flexibility of the line in all directions reach. Since no cable loops need to be placed artificially during implantation, the present electrical connection line can be implanted very easily.
- the waveform of the connecting line is changed without stretching the Kirs ⁇ material and embedded therein electrical conductors themselves. Through this waveform, a line reserve is created, which is automatically present when loosely laying the line. This facilitates implantation, especially in poorly accessible implantation sites.
- the waveform also allows an independent return to the original form.
- the present electrical connection line can also be very easily produced by annealing or gluing.
- a prefabricated ribbon cable made of a thermoplastic can then be tempered using a suitable Temperform in ⁇ the waveform.
- a polymer film with this waveform can also be produced, for example, by way of an annealing process with a corresponding tempering mold.
- the electrical conductors are in the middle, ie in the neutral position, so that they are only slightly loaded when the waves are deformed .
- the electrical conductors are brought between two preferably flat polymer films. The polymer films are glued together, whereby the curing of the adhesive used takes place in a form with wavy shaping surfaces, in which the polymer films are fitted with the intervening electrical conductors before the curing of the adhesive.
- FIG. 2 shows a second example of an embodiment of the electrical connection line
- Fig. 6 shows a third example of the production of the electrical connection line.
- an electrical connection line 1 according to the present invention is shown schematically.
- the electrical connection line 1 in this case establishes the electrical connection between two implants 2, 3.
- the connecting line 1 consists of a polymer material in which two metallic conductors 13 are embedded in the present example, which are dashed in the figure are indicated.
- the connecting line 1 is designed as a ribbon cable with a waveform, as can be seen in the figure. The waves are formed perpendicular to the plane in which the flat ribbon has its greatest width.
- the mobility of Bors ⁇ line 1 in the transverse direction 4 and 5 increases longitudinal direction without having to stretch the line.
- the waveform of the line is changed first.
- Fig. 2 shows a second example of a possible embodiment of an electrical connection line according to the present invention.
- the connecting line 1 has in this example only in one
- the longitudinal expansion 5 is also indicated in the figure.
- FIG. 3 shows in longitudinal section a further exemplary embodiment, in which the electrical line 1 has an integrated functional element.
- a cuff-shaped electrode 11 is formed by one end of the lead, which lays around the nerve 12. Between this cuff and the other end of the line, the wave-shaped portion is formed.
- the electrical fonds ⁇ line is composed of two polymer layers 7, 8 together, between which one or more electrical conductors 9 are embedded.
- Conductor tracks .ist the lower polymer layer 8 at one end open at the bottom, so that there elek ⁇ cal contact surfaces 10 arise. This takes place in the same way on the side of the sleeve, on which individual electrical contact surfaces as electrodes 11 for contacting the nerve 12 are also exposed by partially opening the lower polymer film 8.
- Fig. 4 shows an example of the production of an electrical connection line according to the present invention.
- a rectilinear ribbon cable Ia with printed conductors embedded in it is brought into an annealing mold 14 and annealed in this form.
- the tempering mold 14 has for this purpose the corresponding waveform.
- the straight line ribbon used Ia is formed from a thermoplastic.
- FIG. 1 An alternate fabrication technique is shown in FIG.
- two stable polymer films 7, 8 are provided which have been formed into the appropriate waveform. This can be done by an annealing process, as has already been explained in connection with FIG. 4. Subsequently, one or more linear metallic conductors or a thin ribbon cable Ia with or several of these conductors between the two Polymer ⁇ films 7, 8 introduced and glued to these. Due to the higher stability of the two polymer films 7, 8, the selected electrical connection line 1 is formed in this way.
- the electrical conductors 13 are introduced together with an adhesive 16 between two planar polymer films 7, 8.
- the introduction of the adhesive 16 may also be carried out before or after the insertion of the electrical conductors 13.
- the polymer films 7, 8 are then brought together and, for curing the adhesive 16, fitted in a form 16 with wave-shaped forming surfaces. In this form, the curing of the adhesive takes place 18, which can also be supported for example by temperature or UV exposure. After the curing process, the resulting wave-shaped connecting line 1 is removed from the mold 16.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, insbesondere für implantierte Komponenten (2, 3), sowie Verfahren zu deren Herstellung. Die elektrische Verbindungsleitung setzt sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern (9, 13) zusammen und ist als Flachbandleitung ausgebildet. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Flachbandleitung zumindest abschnittsweise eine in unbelastetem Zustand wellenförmige äussere Form aufweist, wobei die eingebetteten elektrischen Leiter (9, 13) der Wellenform folgen. Die vorliegende elektrische Verbindungsleitung lässt sich auf einfache Weise herstellen, ermöglicht eine Beweglichkeit in allen Richtungen und lässt sich einfach implantieren.
Description
Elektrische Verbindungsleitung für implantierte Komponenten sowie Verfahren zur Herstellung
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, die sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern zusammen¬ setzt und als Flachbandleitung ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung.
Im Bereich der Implantationsmedizin stellt sich häufig das Problem der elektrischen Verbindung von implantierten Komponenten mit anderen implantierten oder außerhalb des Körpers befindlichen Einheiten. So sind insbesondere für die elektrische Verbindung von Nervenelektroden mit einem Stimulator geeignete Nerven¬ zuleitungen erforderlich. Diese Nervenzuleitungen sollten ausreichend flexible Eigenschaften aufweisen, um die Bewegungen des umgebenden Gewebes ausgleichen zu können.
Stand der Technik
Für viele Applikationen werden zur elektrischen Verbindung von Nervenelektroden Flachbandleitungen eingesetzt, die aus einem elastischen Polymermaterial mit darin eingebetteten elektrischen Leitern gebildet sind. Derartige Flachbandleitungen, wie sie beispiels¬ weise aus der DE 100 28 522 Al bekannt sind, erlauben zwar ausreichende Biegebewegungen über die Kabelfläche,
lassen jedoch Verlängerungen sowie Längsbiegungen nur beschränkt zu.
Aus dem Gebiet der Herzschrittmachertechnik ist auch die Verwendung von helixförmig verlaufenden
Metallleitungen bekannt, die in einem Polymer gekapselt sind. Diese Herzschrittmacherkabel weisen zwar eine gute Flexibilität auch in Längsrichtung auf, sind jedoch den parallelen Einsatz einer höheren Anzahl von elektrischen Leitern bzw. Adern nicht geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Verbindungsleitung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die eine ausreichende Flexibilität auch in Längsrichtung aufweist und auch den Einsatz einer größeren Zahl elektrischer Leiter in der Verbindungsleitung ermöglicht .
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit der elektrischen Verbindungs¬ leitung sowie den Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1, 5, 6 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbindungsleitung sowie der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Die vorliegende elektrische Verbindungsleitung, insbesondere für implantierte Komponenten, setzt sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern zusammen und ist als Flachbandleitung ausge¬ bildet. Vorzugsweise ist das elastische, elektrisch
isolierende Material ein Polymer, insbesondere ein Thermoplast. Die Ausgestaltung als Flachbandleitung ermöglicht vor allem die Einbettung vieler einzelner elektrischer Leiter nebeneinander, um dadurch eine große Anzahl von Verbindungskanälen mit nur einer Verbindungsleitung .zu .erhalten. Die Flachbandleitung weist bei der vorliegenden Erfindung zumindest abschnittsweise eine in unbelastetem Zustand wellen¬ förmige äußere Form auf, wobei die eingebetteten elektrischen Leiter der Wellenform folgen. Unter dem unbelasteten Zustand ist hierbei zu verstehen, dass die Flachbandleitung bereits wellenförmig hergestellt ist, d.h. die Wellenform ohne Einwirkung externer Kräfte einnimmt.
Mit dieser gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Verbindungsleitung lässt sich eine gegenüber einer herkömmlichen Flachbandleitung höhere Beweglichkeit bzw. Flexibilität der Leitung in allen Richtungen erreichen. Da bei der Implantation keinerlei Leitungsschlaufen künstlich gelegt werden müssen, lässt sich die vorliegende elektrische Verbindungsleitung sehr einfach implantieren. Bei einer Bewegung in Längsrichtung wird zunächst lediglich die Wellenform der Verbindungsleitung verändert, ohne das Leitungs¬ material sowie die darin eingebetteten elektrischen Leiter selbst zu dehnen. Durch diese Wellenform wird eine Leitungsreserve geschaffen, die beim lockeren Verlegen der Leitung automatisch vorliegt. Diese erleichtert die Implantation insbesondere bei schlecht zugänglichen Implantationsorten. Durch die Wellenform wird auch ein selbständiges Rückstellen in die Ursprungsform ermöglicht.
Die vorliegende elektrische Verbindungsleitung lässt sich auch sehr einfach durch Tempern oder Kleben herstellen. So kann eine vorgefertigte Flachbandleitung aus einem Thermoplasten anschließend unter Einsatz einer geeigneten Temperform in^ die Wellenform getempert werden. Weiterhin ist es auch möglich, den oder die elektrischen Leiter oder eine dünne vorgefertigte Flachbandleitung mit den elektrischen Leitern ein oder beidseitig mit einer stabileren Polymerfolie zu verkleben, die in der gewünschten Wellenform bereitge¬ stellt wird. Eine Polymerfolie mit dieser Wellenform lässt sich beispielsweise ebenfalls über einen Tempervorgang mit einer entsprechenden Temperform herstellen. Beim Einsatz von zwei stabilen Polymer¬ folien, zwischen die die elektrischen Leiter bzw. der dünne Flachbandleiter der Wellenform folgend verklebt werden, liegen die elektrischen Leiter in der Mitte, also in der neutralen Lage, so dass sie beim Verformen der Wellen nur schwach belastet werden. Bei einer dritten Herstellungsvariante werden die elektrischen Leiter zwischen zwei vorzugsweise ebene Polymerfolien gebracht. Die Polymerfolien werden miteinander verklebt, wobei die Aushärtung des eingesetzten Klebers in einer Form mit wellenförmigen Formflächen erfolgt, in die die Polymerfolien mit den dazwischen liegenden elektrischen Leitern vor der Aushärtung des Klebers eingepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende elektrische Verbindungsleitung sowie die Verfahren zu deren Herstellung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Beispiel für eine Ausge- staltung der elektrischen Verbindungs-
.leitung;
Fig. 2 ein zweites Beispiel für eine Ausge¬ staltung der elektrischen Verbindungs- leitung;
Fig. 3 ein drittes Beispiel für eine Ausge¬ staltung der elektrischen Verbindungs- leitung;
Fig. 4 ein Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung;
Fig. 5 ein zweites Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung; und
Fig. 6 ein drittes Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist eine elektrische Verbindungsleitung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt . Die elektrische Verbindungsleitung 1 stellt in diesem Fall die elektrische Verbindung zwischen zwei Implantaten 2, 3 her. Die Verbindungs- leitung 1 besteht aus einem Polymermaterial, in das im vorliegenden Beispiel zwei metallische Leiter 13 eingebettet sind, die in der Figur gestrichelt
angedeutet sind. Die Verbindungsleitung 1 ist als Flachbandleitung mit einer Wellenform ausgeführt, wie sie in der Figur erkennbar ist. Die Wellen sind senkrecht zur Ebene ausgebildet, in der die Flachband- leitung ihre größte Breite aufweist. Durch diese
Ausgestaltung ist die Beweglichkeit der Verbindungs¬ leitung 1 in Querrichtung 4 und Längsrichtung 5 erhöht, ohne die Leitung dehnen zu müssen. Bei einer Bewegung in beiden Richtungen wird nur zunächst die Wellenform der Leitung verändert.
Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel einer möglichen Ausgestaltung einer elektrischen Verbindungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Verbindungs- leitung 1 weist in diesem Beispiel nur in einem
Abschnitt eine Wellenform auf und verläuft im anderen Abschnitt geradlinig. Durch die 90°-Umlenkung der elektrischen Verbindungsleitung 1 ist auch eine Verbiegung 6 in dieser Umlenkung möglich. Die Längsdehnung 5 ist in der Figur ebenfalls angedeutet. Durch die Wellen, die sich bis in die Biegung erstrecken, ist sowohl ein Vergrößern als auch ein Ver¬ kleinern des Umlenkungsradius ohne höhere Leitungs- belastung möglich. Die Verwendung der Wellenform nur an ausgewählten Positionen oder Abschnitten vermeidet einen erhöhten Materialverbrauch für die Leitung.
Fig. 3 zeigt schließlich im Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die elektrische Leitung 1 ein integriertes Funktionselement aufweist. Bei diesem Beispiel wird durch ein Ende der Leitung eine manschettenfδrmige Elektrode 11 gebildet, die sich um den Nerven 12 legt. Zwischen dieser Manschette und
dem anderen Ende der Leitung ist der wellenförmige Abschnitt ausgebildet. Die elektrische Verbindungs¬ leitung setzt sich hierbei aus zwei Polymerschichten 7, 8 zusammen, zwischen denen ein oder mehrere elektrische Leiter 9 eingebettet sind. Zur Kontaktierung der
Leiterbahnen,.ist die untere Polymerschicht 8 an einem Ende an der Unterseite geöffnet, so dass dort elek¬ trische Kontaktflächen 10 entstehen. Dies erfolgt in gleicher Weise auf Seite der Manschette, auf der ebenfalls durch teilweise Öffnung der unteren Polymer¬ folie 8 einzelne elektrische Kontaktflächen als Elektroden 11 zur Kontaktierung des Nervs 12 frei- liegen.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausgestaltung wird eine geradlinige Flachbandleitung Ia mit darin einge¬ betteten Leiterbahnen in eine Temperform 14 gebracht und in dieser Form getempert. Die Temperform 14 weist hierfür die entsprechende Wellenform auf. Für den Einsatz dieses Verfahrens ist es erforderlich, dass die eingesetzte geradlinie Flachbandleitung Ia aus einem Thermoplasten gebildet ist.
Eine alternative Herstellungstechnik ist in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Beispiel werden zwei stabile Polymerfolien 7, 8 bereitgestellt, die in die entsprechende Wellenform gebracht wurden. Dies kann durch einen Tempervorgang erfolgen, wie er bereits in Verbindung mit Fig. 4 erläutert wurde. Anschließend werden ein oder mehrere geradlinige metallische Leiter oder eine dünne Flachbandleitung Ia mit ein oder
mehreren dieser Leiter zwischen die beiden Polymer¬ folien 7, 8 eingebracht und mit diesen verklebt. Aufgrund der höheren Stabilität der beiden Polymer¬ folien 7, 8 entsteht auf diese Weise die gewählte elektrische Verbindungsleitung 1.
Fig. 6 zeigt ein drittes Beispiel für die Herstel¬ lung der elektrischen Verbindungsleitung. Bei diesem Beispiel werden die elektrischen Leiter 13 zusammen mit einem Kleber 16 zwischen zwei ebene Polymerfolien 7, 8 eingebracht. Das Einbringen des Klebers 16 kann auch vor oder nach dem Einlegen der elektrischen Leiter 13 erfolgen. Die Polymerfolien 7, 8 werden anschließend zusammengebracht und zur Aushärtung des Klebers 16 in eine Form 16 mit wellenförmigen Formflächen eingepasst . In dieser Form erfolgt die Aushärtung des Klebers 18, die auch beispielsweise durch Temperatur- oder UV- Einwirkung unterstützt werden kann. Nach dem Aushär- tungsprozess wird die dadurch entstandene, wellen- förmige Verbindungsleitung 1 aus der Form 16 genommen.
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BEZUGSZEICHENLISTE
Claims
1. Elektrische Verbindungsleitung, insbesondere für implantierte Komponenten" ("2; 3) , die sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch iso- lierendes Material eingebetteten elektrischen
Leitern (9, 13) zusammen setzt und als Flachband¬ leitung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbandleitung zumindest abschnittsweise eine in unbelastetem Zustand wellenförmige äußere Form aufweist, der die eingebetteten elektrischen Leiter (9, 13) folgen.
2. Elektrische Verbindungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische, elektrisch isolierende Material ein Polymermaterial ist.
3. Elektrische Verbindungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische, elektrisch isolierende Material ein Thermoplast ist.
4. Elektrische Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrische Leiter (9, 13) beabstandet nebeneinander in das elastische, elektrisch isolierende Material eingebettet sind.
5. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine geradlinige Flachbandleitung (Ia) .aus .einem elas.tischen,. elektrisch isolierenden Material mit ein oder mehreren darin eingebetteten elektrischen Leitern (9, 13) bereitgestellt wird, die Flachbandleitung (Ia) in eine Temperform (14) mit wellenförmigen Fomrflächen eingepasst und in der Temperform (14) zur Formgebung getempert wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine geradlinige Flachbandleitung (Ia) aus einem elastischen, elektrisch isolierenden Material mit ein oder mehreren darin eingebetteten elektrischen Leitern (9, 13) oder ein oder mehrere separate elektrische Leiter bereitgestellt werden, zumindest eine Polymerfolie (7) , die eine größere
Steifigkeit aufweist als die Flachbandleitung (Ia) oder die separaten elektrischen Leiter, in eine in kräftefreiem Zustand wellenförmige äußere Form gebracht und die Flachbandleitung (Ia) oder die ein oder mehreren separaten elektrischen Leiter der Wellenform folgend mit der Polymerfolie (7) verklebt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbandleitung (Ia) oder die ein oder mehreren separaten elektrischen Leiter auf einer der Polymerfolie (7) gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Polymerfolie (8) verklebt werden, die in der gleichen Wellenform vorliegt.
8. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei ..dem. zwischen jzwei .Polymerfolien (7, 8) ein oder mehrere elektrische Leiter (13) eingebracht und die Polymerfolien (7, 8) miteinander verklebt werden, wobei zumindest die Aushärtung eines eingesetzten Klebers (15) in einer Form (16) mit wellenförmigen Formflächen erfolgt, in die die Polymerfolien (7, 8) mit den dazwischen liegenden ein oder mehreren elektrischen Leitern (13) einge- passt werden.
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