DE102004035002A1

DE102004035002A1 - Electrical connection line for implanted components and method of manufacture

Info

Publication number: DE102004035002A1
Application number: DE200410035002
Authority: DE
Inventors: Klaus Peter Dr.-Ing. Koch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-16
Also published as: WO2006007829A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, insbesondere für implantierte Komponenten, sowie Verfahren zu deren Herstellung. Die elektrische Verbindungsleitung setzt sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern 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 der Wellenform folgen. DOLLAR A Die vorliegende elektrische Verbindungsleitung lässt sich auf einfache Weise herstellen, ermöglicht eine Beweglichkeit in allen Richtungen und lässt sich einfach implantieren.The present invention relates to an electrical connection line, in particular for implanted components, and to methods for their production. The electrical connection line is composed of one or more electrical conductors embedded in an elastic, electrically insulating material and is designed as a ribbon cable. It is characterized in that the ribbon cable at least partially has a wavy in the unloaded state outer shape, wherein the embedded electrical conductors follow the waveform. DOLLAR A The present electrical connection line can be produced in a simple manner, allows mobility in all directions and can be easily implanted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, die sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern zusammensetzt und als Flachbandleitung ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung.The The present invention relates to an electrical connection line. which consists of one or more in an elastic, electrically insulating Material composed of embedded electrical conductors and as a ribbon cable is trained. The invention also relates to a process for the preparation an electrical connection line.

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 Nervenzuleitungen erforderlich. Diese Nervenzuleitungen sollten ausreichend flexible Eigenschaften aufweisen, um die Bewegungen des umgebenden Gewebes ausgleichen zu können.in the The field of implantation medicine often raises the problem of electrical Connection of implanted components with other implanted or outside of the body located units. So are in particular for the electrical connection of nerve electrodes with a stimulator appropriate nerve leads required. These nerve leads should be sufficiently flexible Have properties to the movements of the surrounding tissue to be able to compensate.

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 beispielsweise aus der DE 100 28 522 A1 bekannt sind, erlauben zwar ausreichende Biegebewegungen über die Kabelfläche, lassen jedoch Verlängerungen sowie Längsbiegungen nur beschränkt zu.For many applications, 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, such as those from the DE 100 28 522 A1 Although known, allow sufficient bending movements over the cable surface, but allow extensions and Längsbiegungen only limited.

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.Out The field of pacemaker technology is also the use of helical extending metal lines known encapsulated in a polymer are. Although these pacemaker cables have good flexibility even in longitudinal direction on, however, are the parallel use of a higher number of electrical Ladders or wires not suitable.

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.The Object of the present invention is to provide an electrical Indicate a connection line and a method of making it, the sufficient flexibility also in the longitudinal direction and also the use of a larger number of electrical conductors in the connection line allows.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der elektrischen Verbindungsleitung 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.The Task is with the electrical connection line as well as the procedure according to claims 1, 5, 6 and 8 solved. Advantageous embodiments of the connecting line and the method are the subject of the dependent claims or can be the following description and the embodiments remove.

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 ausgebildet. 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 wellenförmige 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.The present electrical connection line, in particular for implanted Components, consists of one or more elastic, electrically insulating material embedded electrical conductors together and is designed as a ribbon cable. Preferably is the elastic, electrically insulating material a polymer, in particular a thermoplastic. The design as a ribbon cable allows before all the embedding of many individual electrical conductors next to each other, thereby a big one Number of connection channels to get with only one connecting line. The ribbon cable In the present invention, at least in sections, one in unloaded state wavy outer shape on, with the embedded electrical conductors of the waveform consequences. Under the unloaded state is here to understand that the ribbon cable is already made wave-like, i. the waveform takes without external forces.

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 Leitungsmaterial 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.With this according to the invention trained electrical connection line can be one opposite one usual Ribbon cable higher Agility or flexibility reach the line in all directions. As at implantation no cable loops artificial have to be laid let yourself very easily implant the existing electrical connection line. When moving in the longitudinal direction will be first only the waveform of the connection line changed, without the conductor material and the embedded therein electrical Ladder to stretch itself. This waveform becomes a line reserve created, which is automatically present when loosely laying the line. This facilitates implantation, especially in poorly accessible Implantation sites. Due to the waveform is also an independent reset into the original form possible.

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 bereitgestellt wird. Eine Polymerfolie mit dieser Wellenform lässt sich beispielsweise ebenfalls über einen Tempervorgang mit einer entsprechenden Temperform herstellen. Beim Einsatz von zwei stabilen Polymerfolien, 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.The Present electrical connection line can also be very simple by tempering or gluing. So can a prefabricated Ribbon cable made of a thermoplastic then used a suitable Temperform be tempered in the waveform. Furthermore, it is also possible the one or more electrical conductors or a thin prefabricated ribbon cable with the electrical conductors one or both sides with a more stable Bonding polymer film, which is provided in the desired waveform. A polymer film with this waveform can be, for example, also via a Produce tempering with a corresponding Temperform. At the Use of two stable polymer films, between which the electrical Ladder or the thin one Ribbon conductor of the waveform to be glued following, are the electrical conductor in the middle, so in the neutral position, so that they are only slightly loaded when deforming the waves. In a third production variant, the electrical conductors placed between two preferably flat polymer films. The polymer films are glued together, with the curing of the adhesive used in a wavy form form surfaces takes place, in which the polymer films with the intervening electrical Ladders before curing of the adhesive.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

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:The present electrical connection line and the method to their preparation will be described below with reference to embodiments briefly explained in connection with the drawings. in this connection demonstrate:

1 ein erstes Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung; 1 a first example of an embodiment of the electrical connection line;

2 ein zweites Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung; 2 a second example of an embodiment of the electrical connection line;

3 ein drittes Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung; 3 a third example of an embodiment of the electrical connection line;

4 ein Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung; 4 an example of the production of the electrical connection line;

5 ein zweites Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung; und 5 a second example of the production of the electrical connection line; and

6 ein drittes Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung. 6 a third example of the production of the electrical connection line.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

In 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 Verbindungsleitung 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 Flachbandleitung ihre größte Breite aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist die Beweglichkeit der Verbindungsleitung 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.In 1 is an electrical connection line 1 shown schematically according to the present invention. The electrical connection line 1 in this case, the electrical connection between two implants 2 . 3 ago. The connection line 1 consists of a polymer material, in the present example, two metallic conductors 13 are embedded, which are indicated by dashed lines in the figure. The connection 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 ribbon cable has its greatest width. By this configuration, the mobility of the connecting line 1 in the transverse direction 4 and longitudinal direction 5 increased, without having to stretch the line. When moving in both directions, only the waveform of the line is changed first.

2 zeigt ein zweites Beispiel einer möglichen Ausgestaltung einer elektrischen Verbindungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Verbindungsleitung 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 Verkleinern des Umlenkungsradius ohne höhere Leitungsbelastung möglich. Die Verwendung der Wellenform nur an ausgewählten Positionen oder Abschnitten vermeidet einen erhöhten Materialverbrauch für die Leitung. 2 shows a second example of a possible embodiment of an electrical connection line according to the present invention. The connection line 1 In this example, only one section has a waveform and is straight in the other section. Due to the 90 ° deflection of the electrical connection line 1 is also a bending 6 possible in this diversion. The longitudinal strain 5 is also indicated in the figure. By the waves that extend into the bend, both an enlargement and a reduction of the deflection radius without higher line load is possible. Using the waveform only at selected positions or sections avoids increased material consumption for the line.

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 manschettenförmige 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 Verbindungsleitung 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 elektrische Kontaktflächen 10 entstehen. Dies erfolgt in gleicher Weise auf Seite der Manschette, auf der ebenfalls durch teilweise Öffnung der unteren Polymerfolie 8 einzelne elektrische Kontaktflächen als Elektroden 11 zur Kontaktierung des Nervs 12 freiliegen. 3 finally shows in longitudinal section a further embodiment in which the electrical line 1 has an integrated functional element. In this example, one end of the lead becomes a sleeve-shaped electrode 11 formed around the nerves 12 sets. Between this collar and the other end of the conduit, the undulating portion is formed. The electrical connection line consists of two polymer layers 7 . 8th together, between which one or more electrical ladder 9 are embedded. For contacting the interconnects is the lower polymer layer 8th open at one end at the bottom, so that there electrical contact surfaces 10 arise. This is done in the same way on the side of the sleeve on which also by partial opening of the lower polymer film 8th individual electrical contact surfaces as electrodes 11 for contacting the nerve 12 exposed.

4 zeigt ein Beispiel für die Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausgestaltung wird eine geradlinige Flachbandleitung 1a mit darin eingebetteten 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 1a aus einem Thermoplasten gebildet ist. 4 shows an example of the production of an electrical connection line according to the present invention. In this embodiment, a straight ribbon cable 1a with embedded therein conductor tracks in an annealing mold 14 brought and tempered in this form. The temper form 14 has the appropriate waveform for this purpose. For the use of this method, it is necessary that the used straight ribbon cable 1a made of a thermoplastic.

Eine alternative Herstellungstechnik ist in 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 4 erläutert wurde. Anschließend werden ein oder mehrere geradlinige metallische Leiter oder eine dünne Flachbandleitung 1a mit ein oder mehreren dieser Leiter zwischen die beiden Polymerfolien 7, 8 eingebracht und mit diesen verklebt. Aufgrund der höheren Stabilität der beiden Polymerfolien 7, 8 entsteht auf diese Weise die gewählte elektrische Verbindungsleitung 1.An alternative manufacturing technique is in 5 shown. In this example, two stable polymer films 7 . 8th provided, which have been brought into the appropriate waveform. This can be done by a tempering process, as already associated with 4 was explained. Subsequently, one or more straight metallic conductors or a thin ribbon cable 1a with one or more of these conductors between the two polymer films 7 . 8th introduced and glued to these. Due to the higher stability of the two polymer films 7 . 8th arises in this way the selected electrical connection line 1 ,

6 zeigt ein drittes Beispiel für die Herstellung 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 Aushärtungsprozess wird die dadurch entstandene, wellenförmige Verbindungsleitung 1 aus der Form 16 genommen. 6 shows a third example of the production of the electrical connection line. In this example, the electrical conductors 13 together with a glue 16 between two flat polymer films 7 . 8th brought in. The introduction of the glue 16 can also be before or after inserting the electrical conductor 13 respectively. The polymer films 7 . 8th are then brought together and used to cure the adhesive 16 in a mold 16 fitted with undulating shaping 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 is formed 1 out of form 16 taken.

BEZUGSZEICHENLISTE

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Electrical connection line, in particular for implanted components ( 2 . 3 ) consisting of one or more electrical conductors embedded in an elastic, electrically insulating material ( 9 . 13 ) and is designed as a ribbon cable, characterized in that the ribbon cable at least partially has a wavy in the unloaded state outer shape, the embedded electrical conductors ( 9 . 13 ) consequences.

Electrical connection line according to claim 1, characterized characterized in that the elastic, electrically insulating material is a polymeric material.

Electrical connection line according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic, electrically insulating Material is a thermoplastic.

Electrical connection line according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of electrical conductors ( 9 . 13 ) are spaced side by side embedded in the elastic, electrically insulating material.

Method for producing an electrical connecting line according to one of Claims 1 to 4, in which a rectilinear ribbon cable ( 1a ) of an elastic, electrically insulating material with one or more electrical conductors embedded therein ( 9 . 13 ), the ribbon cable ( 1a ) into a temper form ( 14 ) fitted with wavy Fomrflächen and in the Temperform ( 14 ) is tempered for shaping.

Method for producing an electrical connecting line according to one of Claims 1 to 4, in which a rectilinear ribbon cable ( 1a ) of an elastic, electrically insulating material with one or more electrical conductors embedded therein ( 9 . 13 ) or one or more separate electrical conductors are provided, at least one polymer film ( 7 ), which has a greater rigidity than the ribbon cable ( 1a ) or the separate electrical conductors, placed in a non-magnetic state wavy outer shape and the ribbon cable ( 1a ) or the one or more separate electrical conductors following the waveform with the polymer film ( 7 ) are glued.

A method according to claim 6, characterized in that the ribbon cable ( 1a ) or the one or more separate electrical conductors on one of the polymer films ( 7 ) opposite side with a further polymer film ( 8th ), which is in the same waveform.

Method for producing an electrical connection line according to one of Claims 1 to 4, in which between two polymer films ( 7 . 8th ) one or more electrical conductors ( 13 ) and the polymer films ( 7 . 8th ) are glued together, wherein at least the curing of an adhesive used ( 15 ) in a form ( 16 ) takes place with undulating shaping surfaces into which the polymer films ( 7 . 8th ) with the intervening one or more electrical conductors ( 13 ).