CN110709130A - 电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构，所述电植入物具有至少一个电导体。此外描述一种用于在电植入物与电输入和输出结构之间建立可植入的电连接的方法。本发明的特征在于，所述电输入和输出结构包括至少一个具有电缆端部的电缆，导电的平面件自承地安置在所述电缆端部上；并且植入物侧的所述至少一个电导体接合到所述平面件上。

Description

电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构

技术领域

本发明涉及一种电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构，所述电植入物具有至少一个电导体。

背景技术

适用于永久或至少长期保留在体内的电子植入物典型地用于治疗性地影响器官功能。已知的实例是心脏起搏器或大脑起搏器。根据应用目的和治疗目标的复杂性，这种植入物具有多个电输入线和输出线，相应的植入物通过所述电输入线和输出线被提供电控制或调节信号以及电能。复杂的电子植入物中的电输入和输出导线的数量可能包括整整二十个或更多个的电导线，所述电导线组合成柔性的电缆，以使得植入物与控制器连接，所述控制器大多与电源组合。控制器以及电源的体内定位通常在人体的皮下区域、例如在胸部区或锁骨附近进行，在这些区域中对人而言产生尽可能少的由运动引起的外部负荷以及内部负荷并且可以更容易进行外科手术。

通常，植入物与控制器或电源之间的电输入和输出导线不是一体地构造，而是通过至少一个呈体内插接或者可松开和不可松开的电连接的形式、例如呈键合或钎焊连接的形式的接口实现。这产生与用于接口所需的结构空间相关的问题，此外由于潮湿的体内环境而需要将接口区域构造为相应地抵抗潮湿的。

在要通过多极的电输入和输出结构供电的、可植入的卡肤电极组件的实例中，已知的可植入的多极电连接结构的目前存在的问题应参考从图2a至c获知的视图来详细地说明。

图2a示出呈卡肤电极组件1形式的电植入物，所述卡肤电极组件构造为用于包围神经纤维束2的线圈电极。为了治疗性地刺激神经纤维束2，卡肤电极组件1设置多个单独的电极面，所述电极面彼此独立地被提供电能以及控制信号。为此，多个单独的电输入和输出导线3在柔性的、面状地构造的载体基底4内部延伸，所述载体基底构造为聚合物薄膜。多个电输入和输出导线3以端侧的连接结构的形式终止，端侧的连接结构呈并排布置的、所谓的导电的微柔性结构5的形式，所述微柔性结构在图2b中详细示出并且所述微柔性结构适用于单独进行电接触。

为了电接触微柔性结构5，以已知的方式使用陶瓷适配板6，相应于微柔性结构5的数量和布置将所谓的微柔性触点或者微柔性线路7安置在所述陶瓷适配板上，所述微柔性触点或者微柔性线路与微柔性结构5接触并且分别导电地单独与安置在陶瓷适配板6的表面上的电极面8连接。通过钎焊或者键合连接9，电输入和输出结构11的各个电线10与各个构造为焊盘的电极面8连接。

在图2c中示出图2b中所示的陶瓷适配板6的示意性的纵截面图，其中详细地示出一方面植入物侧的电输入和输出导线3和另一方面汇入到电输入和输出结构11中的电线10之间的电连接V1，V2。电线10借助钎焊或键合连接9与设置在陶瓷适配板6上的电极面8电接触。电极面8本身分别与安置在陶瓷适配板6上的电导体结构12连接，所述电导体结构优选地以铂/金印制导线的形式构造。为了植入物侧的电输入和输出导线3分别与安置在陶瓷适配板6上的电连接结构12电连接V2而使用所谓的微柔性触点13。为此，各个电输入和输出导线3嵌入载体基底内部，构造为聚合物薄膜的载体基底4分别设置有贯穿载体基底4以及相应的电输入和输出导线3的开口14，优选地由金构成的所谓的球熔焊头15置入所述开口中。

为了改善各个电输入和输出导线3和在陶瓷适配板侧安置的电导体结构12之间的电接触也以及机械接触，能够以已知的方式沿着在载体基底4内部延伸的电输入和输出导线3并排地设置两个、三个或更多个的所述微柔性触点13.

当然，所有在图2b和2c所示的电连接组件尽可能完全流体密封地通过生物相容的塑料包围。

显而易见地，用于已知的电连接结构所需的结构空间随着待植入单元的复杂性和多极性的增加而增大，由此患者负荷和刺激也以相同的方式增大。

由出版物US 5,324,322 A获知一种可植入的薄膜电极组件，其具有统一的薄膜面基底，所述薄膜面基底包括可变形为线圈电极的第一部分、用于与电输入和输出结构电接触的第二部分以及使这两个部分彼此连接的第三部分。关于在电输入和输出结构侧的接触端的构型在这个出版物中未说明。

发明内容

本发明的任务在于，改进地构造具有至少一个电导体的电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构，以使得相对于已知的、这种类型的连接结构应该显著地减小患者的负荷。因此应该特别是实现尽可能柔性的连接结构，该连接结构应该确保关于持久的电连接的高度可靠性。

本发明的任务的解决方案在权利要求1中给出。权利要求9的主题是一种根据解决方案的用于制造所述连接结构的方法。由本发明构思以有利的方式进一步改进的特征能够由从属权利要求以及进一步说明的内容、特别是参考实施例获知。

根据解决方案的、具有至少一个电导体的电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构的特征在于，所述电输入和输出结构包括至少一个具有电缆端部的电缆，导电的平面件自承地安置在所述电缆端部上；并且植入物侧的至少一个电导体直接接合到所述平面件上。

根据解决方案的连接结构由此避免刚性的并且面状构造的陶瓷适配板，并且以所述方式实现可植入的电连接结构的高度灵活的构型的可能性，所述可植入的电连接结构具有与此相关的可微型化的结构方式，通过所述结构方式能够显著减小与植入相关的患者特定的负荷。

本发明构思在于，植入物侧的电导体的端部分别与电缆的电缆端部直接导电地彼此连接，所述电缆端部是电输入和输出结构的一部分并且例如与电能供应和/或控制模块连接，其中，所述电连接鲁棒地并且可承受机械负荷地构造，从而所述电连接可以承受住下述拉力和压力，所述拉力和压力由直接邻接于所述连接的电缆区段或者植入物侧的电导体的弹性或塑性变形产生。为了实现高度的柔性，分别安置在电缆端部上的平面件在无任何机械支撑的情况下自承地安置并且分别限定了植入物侧的电导体和电缆之间的电和机械连接区域。

优选地由与制造电缆本身的相同的金属材料构成的平面件能够以单独的部件的形式构造，所述平面件借助接合连接、例如通过钎焊连接、熔焊连接、粘合连接或者机械夹紧连接不可松开地固定地安置在电缆端部上。

优选地构造为金属薄板的平面件的尺寸和形状出于可植入的电连接结构的尽可能微型化构造的原因仅仅为了在电输入和输出结构的相应的电缆端部和植入物侧的电导体之间机械固定地和导电地连接来选择并且仅仅有在小于μm²的范围内的面积尺寸。

类似地提出，平面件借助电缆材料在电缆端部的材料成型来构造，从而所述平面件与相应的电缆一体地连接。

由柔性的、薄膜状的、不导电的面元件构成的载体基底为多个嵌入到薄膜状的面元件中的电导体不仅提供确定的相对彼此的布置，而且提供用于整体操作的机械保持。在一个特别优选的实施方式中，薄膜状的载体基底为了电接触各个电导体而在边缘侧的薄膜区域内具有手指形地构造的薄膜端部区段，沿着所述薄膜端部区段分别嵌入至少一个电导体。在每个手指形的薄膜端部区段中加工至少一个贯穿薄膜和至少一个电导体的开口，所述电导体在所述开口内部具有可自由到达的导体表面，所述导体表面通过熔焊连接、粘合连接、引线键合连接、球键合连接或钎焊连接分别与电缆的平面件电地和机械稳定地连接。

为了分别将安置在电缆端部上的平面件接合到在手指形的薄膜端部区段中部分地露出的电导体端部上，仅需要优选地在形成局部的微柔性触点的情况下彼此在空间上重叠并且接合。为了改善电导体和平面件之间的电和机械接触可以沿着导体端部设置多个微柔性触点。

通过在空间上分开地建立电缆和电导体之间的电接触、即优选地仅仅一个电缆被引导到每个手指形的薄膜端部区段，不仅电缆可以在空间上彼此独立地布置，例如以便将所述电缆集合成尽可能细的电缆束，而且手指形的薄膜端部区段可以在薄膜柔性范围内缠绕或卷曲在一起，以便实现尽可能紧凑的或者节省空间的薄膜几何形状。

根据本发明的可植入的电连接结构能够以特别有利的方式制造。因此，首先需要提供至少一个属于电输入和输出结构的电缆，所述电缆具有安置在电缆端部上的导电的平面件。所述预成型的电缆的提供可以或者通过将单独的金属平面件接合到电缆端部上或者通过在构造与电缆端部一体地连接的平面件的情况下将电缆端部进行机械成型来实现。

此外，安置在电缆端部上的平面件分别与植入物侧的电导体的可自由到达的端部区段接合。在接合过程中优选地使用熔焊连接、粘合连接、引线键合连接、球键合连接或钎焊连接技术，在接合过程期间对电缆和电导体的操作通过至少一个电导体在柔性的、薄膜状的、不导电的面元件内部的机械稳定复合体而简化，所述面元件位置固定地定位在基部上。因此，仅需要将电缆侧的平面件定位在优选地在基部和平面件之间露出的导体端部区段的位置上。例如通过将金-球键施加在贯穿手指形的薄膜端部区段和电导体端部区段的开口的区域中来制造稳定的微柔性触点。

下述附图示出根据本发明构造的可植入的电连接结构的优选的实施方式。最后优选地还将聚合物封装材料安置在电连接结构周围，以保护电连接免受身体的水环境影响。

附图说明

下面在不限制总体发明构思的情况下根据实施例并参考附图示例性地说明本发明。附图中：

图1a示出根据解决方案的可植入的电连接结构的视图，

图1b示出微柔性触点的纵截面图，以及

图2a，b，c示出根据现有技术的已知的可植入的连接结构。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的、一定数量的延伸到植入物I的电导体3与相应数量的供电电缆10之间的可植入的电连接结构，所述供电电缆组合成电输入和输出结构11并且例如与能量和控制模块连接。

在植入物侧设置的电导体3以通常方式集成在呈柔性的、薄膜状构造的、不导电的面元件4形式、优选地呈生物相容的聚合物薄膜形式的载体基底4中。在所示的实施例中，每个单独的电导线3沿着手指形构造的薄膜端部区段4a延伸。各个薄膜端部区段4a的数量相应于延伸到植入物I的各个电导线3的数量。

为了使电线3分别与供电电缆10触点接通，每个电缆10设置一个金属的板状的平面件16，所述平面件或者通过接合连接17、例如借助熔焊连接、粘合连接、引线键合连接或钎焊连接与电缆10的端部连接，或者通过电缆端部的材料成型一体地形成，也参见图1b中具有两个微柔性触点的薄膜端部区段4a的纵截面图。

每个手指形构造的薄膜端部区段4a具有用于两个开口14以形成两个微柔性触点13，所述开口局部地不仅贯穿薄膜端部区段4a而且贯穿电导体3。每个单独的薄膜端部区段4a在一侧直接贴靠在平面件16的表面上，所述平面件的厚度可以为大约数十至数百μm。为了进行电的和机械的固定接合，以球键15、优选地金键填充在每个单独的薄膜端部区段4a内部的两个开口14。

如果需要，根据连接结构所承受的预期负荷情况的条件，仅仅一个微柔性触点13或者多个微柔性触点13也可以沿着电导体3设置。

各个平面件16的形状和面积大小分别在每个单独的电连接结构的尽可能微型化的和紧凑的结构形式方面被选择，并且特别是取决于植入物侧的薄膜端部区段4a的形状和尺寸。

即使在大量的电导体3和与其连接的电缆10的情况下，手指形的薄膜端部区段4a也可以通过例如围绕在薄膜端部区段4a的纵向延伸方向上定向的轴线缠绕而转变成小的柱状结构形式，其中电缆10紧密地彼此贴靠地汇入到电输入和输出结构11中。正是根据解决方案构造的可植入的电连接结构的这种可变形性特别有利的是，通过所述可变形性实现了结构的可微型化。

当然，也可以考虑用于构造薄膜状的载体基底4a的接触区域的另外的形式和几何形状。原则上，所有对于本领域技术人员已知的并且适用于所述具体的实施例的连接技术、例如摩擦焊接、超声波焊接、钎焊、粘合、键合方法等也都适合用于各个电导体3和电缆10的平面件16之间的电和机械的接合连接的设计方案。

为了避免导电的平面件16产生短路，在所述连接结构节省空间地成型之前，所述平面件以电绝缘层材料或浇注材料封闭。

附图标记列表

1 卡肤电极组件

2 神经纤维束

3 电导线

4 生物相容的载体基底、聚合物薄膜

4a 薄膜端部区段

5 微柔性结构

6 陶瓷适配板

7 微柔性触点、微柔性线路

8 电极面

9 钎焊点

10 电缆

11 电缆束、电输入和输出结构

12 电导体结构

13 微柔性触点

14 开口

15 球键、金键

16 平面件

17 接合部位。

Claims (13)

1.一种电植入物与电输入和输出结构之间的可植入的电连接结构，所述电植入物具有至少一个电导体，

其特征在于，所述电输入和输出结构包括至少一个具有电缆端部的电缆，导电的平面件自承地安置在所述电缆端部上；并且植入物侧的所述至少一个电导体接合到所述平面件上。

2.根据权利要求1所述的可植入的电连接结构，其特征在于，所述平面件在无机械支撑结构的情况下安置在电缆端部上。

3.根据权利要求1或2所述的可植入的电连接结构，其特征在于，所述平面件以独立于电缆的部件的形式接合到电缆端部上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可植入的电连接结构，其特征在于，所述平面件以金属薄片的类型构造。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可植入的电连接结构，其特征在于，所述平面件和植入物侧的所述至少一个电导体之间的接合是熔焊连接、粘合连接、引线键合连接、球键合连接或钎焊连接。

6.根据权利要求1所述的可植入的电连接结构，其特征在于，所述平面件借助电缆材料在与所述电缆一体地连接的电缆端部上的材料变形而获得。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可植入的电连接结构，其特征在于，植入物侧的所述至少一个电导体集成在柔性的、薄膜状的、不导电的面元件中并且与电植入物电连接；并且所述至少一个电导体具有可自由到达的导体端部区段，所述导体端部区段与电缆的平面件电连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的可植入的电连接结构，其特征在于，植入物侧的所述至少一个电导体直接地接合在所述平面件上。

9.一种用于在具有至少一个电导体的电植入物与电输入和输出结构之间建立可植入的电连接的方法，其特征在于以下方法步骤：

提供属于电输入和输出结构的电缆，所述电缆具有电缆端部，自承的、即无支撑结构的导电的平面件安置在所述电缆端部上，

将所述电导体接合到所述导电的平面件上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述平面件通过接合被安置在所述电缆的电缆端部上。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述平面件通过电缆在电缆端部处的一体的材料成型制成。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个集成在柔性的、薄膜状的、不导电的面元件中且与所述电植入物电连接的电导体以其可自由到达的导体端部区段直接接合到平面件上，以使得与所述平面件连接的电缆能够相对于面元件变形。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一个电缆与接合到所述平面件上的可自由到达的导体端部区段一起通过电绝缘的浇注材料或电绝缘的保护套包围。

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