EP0453729A2 - Electrical line - Google Patents

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EP0453729A2 EP91102848A EP91102848A EP0453729A2 EP 0453729 A2 EP0453729 A2 EP 0453729A2 EP 91102848 A EP91102848 A EP 91102848A EP 91102848 A EP91102848 A EP 91102848A EP 0453729 A2 EP0453729 A2 EP 0453729A2
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electrical
conductors
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    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation

Definitions

  • the invention relates to an electrical line with at least one electrical conductor, on which at least one insulating jacket is applied.
  • Insulated cables especially those with a solid conductor, show special effects when they are alternately bent.
  • the conductor is stretched by strong bending over small radii. This stretch is a plastic process.
  • the insulation of the conductor is usually stretched in the elastic range by such strong bending. Because the elastic extensibility of plastic is significantly higher than that of the conductor material, for example copper.
  • the insulation adheres strongly to the conductor, the insulation will completely cover the redrawn conductor even after such a strong bending of the line. If the adhesion of the insulation to the conductor is too weak, the insulation returns to its original length when the conductor is stretched. The conductor, on the other hand, remains stretched compared to its original length. This leads to the end of the conductor migrating out of the insulation.
  • insulation materials such as polyester, polyimide, etc. have a very high tensile strength and therefore only experience a very low elongation if they are able to move relative to the conductor. With such materials, there is therefore a very high risk that the conductor will emerge from the insulation.
  • shock wave lithotripsy In medicine there is a special technique for crushing bladder or kidney stones, the so-called shock wave lithotripsy.
  • An endoscope tube is inserted into the body and fixed to the bladder or kidney stone.
  • a two-wire high-voltage line is pushed through the endoscope tube and placed on the stone.
  • the end faces of the two wires are exposed at the end facing the stone.
  • the shock wave is generated in that the line is subjected to high voltage from the other end and a spark jumps over at the end facing the stone between the two lines.
  • the shock wave generated by this smashes the stone into semolina, which can then be rinsed out or otherwise removed.
  • test leads must be extremely low in microphones. This means that it must be avoided that static charges and interference signals occur during the discharge due to the relative displacement of individual components of the electrical lines involved. For this reason, this measuring technique strives for lines in which the insulation adheres as firmly as possible to the conductors.
  • the invention has for its object to make an electrical line with very firm adhesion between the electrical conductor and the insulation applied to it available.
  • a particularly effective roughening for the adhesive strength is obtained by corrugating or cross-notching the conductor surface.
  • a corrugation or cross-notching of part of the conductor surface can bring about a significant improvement compared to smooth conductors.
  • the partial corrugation or transverse notching can relate to selected axial regions and / or peripheral parts of the conductor.
  • the roughening according to the invention can be used both for coaxial lines and for lines with adjacent conductors.
  • the line shown in FIG. 1 has two solid conductors 11 roughened or notched in the manner according to the invention, the roughening or notching not being shown in this figure.
  • Each conductor 11 is surrounded by an insulating jacket 13, which forms a primary insulation for the respective conductor 11.
  • the insulating jackets 13 are glued to the conductors 11 by means of a thermal adhesive, preferably FEP (copolymer made from tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene).
  • the two insulated conductors 11, 13 are surrounded by a common insulating sleeve 15, which forms the secondary insulation of the line and is glued to the insulating sleeves 13 by means of thermal adhesive.
  • the conductors 11 consist of copper, steel, a copper-iron alloy, a copper-tin alloy or of noble metal.
  • the insulating sleeves 13 are preferably made of polyimide, polyester, polyethylene terephthalate or polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the insulating sleeve 15 can also consist of such material.
  • FIG. 2 shows, in a schematically simplified manner, an embodiment of a device for corrugating or notching a conductor 11.
  • This device has a knurled roller 21 which is provided with knurled teeth 23 on its circumference.
  • a counter pressure roller 25 On the side of the conductor 11 opposite the knurled roller 21 there is a counter pressure roller 25 which is provided with a conductor guide groove, not shown in the drawing.
  • the counter pressure roller 25 is mounted in a stationary manner.
  • the knurled roller 21 is held so as to be resiliently movable perpendicular to the longitudinal axis of the conductor 11, specifically by means of a helical spring 27.

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Abstract

An electrical line having at least one electrical conductor (11) on which at least one insulating jacket (13) is fitted, the conductor being roughened on at least a part of its surface and the conductor (11) being bonded to the insulating jacket (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung mit mindestens einem elektrischen Leiter, auf den mindestens ein Isoliermantel aufgebracht ist.The invention relates to an electrical line with at least one electrical conductor, on which at least one insulating jacket is applied.

Isolierte Leitungen, insbesondere mit massivem Leiter, zeigen bei Wechselbiegung besondere Effekte. Durch starkes Biegen über kleine Radien wird der Leiter gedehnt. Diese Dehnung ist ein plastischer Vorgang.Insulated cables, especially those with a solid conductor, show special effects when they are alternately bent. The conductor is stretched by strong bending over small radii. This stretch is a plastic process.

Die Isolation des Leiters erfährt durch solches starkes Biegen meist eine Dehnung im elastischen Bereich. Denn die elastische Dehnbarkeit von Kunststoff ist wesentlich höher als die des Leitermaterials, beispielsweise Kupfer.The insulation of the conductor is usually stretched in the elastic range by such strong bending. Because the elastic extensibility of plastic is significantly higher than that of the conductor material, for example copper.

Bei starker Haftung der Isolation auf dem Leiter wird die Isolation auch nach solcher starken Biegung der Leitung den wiedergestreckten Leiter ganz bedecken. Ist die Haftung der Isolation auf dem Leiter zu schwach, geht die Isolation bei dem Strecken des Leiters auf ihre Ursprungslänge zurück. Der Leiter dagegen bleibt gegenüber seiner Ursprungslänge gedehnt. Dies führt dazu, daß das Leiterende aus der Isolation herauswandert. Häufig verwendete Isolationsstoffe wie Polyester, Polyimid usw. haben eine sehr hohe Zugfestigkeit und erfahren daher nur eine sehr geringe Dehnung, wenn ihnen eine Relativbewegung zum Leiter möglich ist. Bei solchen Materialien ist daher die Gefahr sehr groß, daß der Leiter aus der Isolation heraustritt.If the insulation adheres strongly to the conductor, the insulation will completely cover the redrawn conductor even after such a strong bending of the line. If the adhesion of the insulation to the conductor is too weak, the insulation returns to its original length when the conductor is stretched. The conductor, on the other hand, remains stretched compared to its original length. This leads to the end of the conductor migrating out of the insulation. Frequently used insulation materials such as polyester, polyimide, etc. have a very high tensile strength and therefore only experience a very low elongation if they are able to move relative to the conductor. With such materials, there is therefore a very high risk that the conductor will emerge from the insulation.

In der Medizin gibt es eine spezielle Technik zur Zertrümmerung von Blasen- oder Nierensteinen, die sogenannte Stoßwellen-Lithotripsie. Dabei wir ein Endoskoprohr in den Körper eingeführt und mit dessen Hilfe der Blasen- oder Nierenstein fixiert. Durch das Endoskoprohr wird eine zweiadrige Hochspannungsleitung geschoben und an den Stein angelegt. Dabei liegen die Stirnflächen der beiden Adern an den zum Stein weisenden Ende frei. Die Stoßwelle wird dadurch erzeugt, daß die Leitung vom anderen Ende her mit Hochspannung beaufschlagt wird und an dem zum Stein weisenden Ende zwischen den beiden Leitungen ein Funke überspringt. Die dadurch erzeugte Stoßwelle zertrümmert den Stein zur Gries, der dann ausgespült oder anderweitig entfernt werden kann.In medicine there is a special technique for crushing bladder or kidney stones, the so-called shock wave lithotripsy. An endoscope tube is inserted into the body and fixed to the bladder or kidney stone. A two-wire high-voltage line is pushed through the endoscope tube and placed on the stone. The end faces of the two wires are exposed at the end facing the stone. The shock wave is generated in that the line is subjected to high voltage from the other end and a spark jumps over at the end facing the stone between the two lines. The shock wave generated by this smashes the stone into semolina, which can then be rinsed out or otherwise removed.

Bei dieser Technik muß das Leitungsende, an dem der Funkenüberschlag stattfindet, möglichst glatt und gleichmäßig sein. An diesem Ende aus der Isolation heraustretende Leiter könnten Verletzungen des Patienten erzeugen und die Richtung der Stoßwelle verändern. Auch würde die Überschlagsenergie undefiniert, wenn durch ein solches Heraustreten verschiedene Funkenstrecken gebildet werden. Ein solches Heraustreten der Leiter aus der Isolation muß daher vermieden werden.With this technique, the end of the line at which the sparkover occurs must be as smooth and even as possible. At this end, conductors emerging from the insulation could injure the patient and change the direction of the shock wave. The flashover energy would also be undefined if different spark gaps were formed by such an emergence. Such stepping out of the insulation must therefore be avoided.

Weitere Anwendungen, bei denen eine Verschiebung zwischen den Leitern und deren Isolation verhindert werden muß, sind elektrische Verdrahtungen in Turbinen oder Raketenmotoren, wo sehr hohe Beschleunigungs- und Fliehkräfte auftreten. Eine Verschiebung der Isolation relativ zu den Leitern könnte zu Kurzschlüssen führen.Other applications in which a displacement between the conductors and their insulation must be prevented are electrical wiring in turbines or rocket motors, where very high acceleration and centrifugal forces occur. Moving the insulation relative to the conductors could lead to short circuits.

In einigen Bereichen der elektrischen Meßtechnik, in denen sehr kleine Meßgrößen auftreten, z.B. bei der Sensorik in der Medizintechnik, müssen Meßleitungen extrem mikrophoniearm sein. Das heißt, es muß vermieden werden, daß durch Relativverschiebung einzelner Komponenten der beteiligten elektrischen Leitungen statische Aufladungen und bei deren Entladung Störsignale auftreten. Aus diesem Grund strebt man bei dieser Meßtechnik Leitungen an, bei denen die Isolation möglichst fest auf den Leitern haftet.In some areas of electrical measurement technology, in which very small measured variables occur, for example in sensor technology in medical technology, test leads must be extremely low in microphones. This means that it must be avoided that static charges and interference signals occur during the discharge due to the relative displacement of individual components of the electrical lines involved. For this reason, this measuring technique strives for lines in which the insulation adheres as firmly as possible to the conductors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitung mit sehr fester Haftung zwischen elektrischem Leiter und der auf ihn aufgebrachten Isolation verfügbar zu machen.The invention has for its object to make an electrical line with very firm adhesion between the electrical conductor and the insulation applied to it available.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben und kann den Unteransprüchen gemäß vorteilhaft weitergebildet werden.A solution to this problem is specified in claim 1 and can advantageously be developed according to the subclaims.

Dadurch, daß man erfindungsgemäß einen aufgerauhten Leiter mit der Isolation verklebt, erzielt man eine sehr gute Haftfestigkeit zwischen Leiter und Isolation, weil sich der Klebstoff besser an der Leiteroberfläche festhalten kann.By gluing a roughened conductor to the insulation according to the invention, a very good adhesive strength is achieved between the conductor and the insulation because the adhesive can hold onto the conductor surface better.

Versuche haben gezeigt, daß selbst dann, wenn man Polyimidisolation mit FEP als Klebstoff auf einen glatten, also nicht aufgerauhten Leiter aufklebt, das Auswandern des Leiters aus der Isolation infolge von Biegedehnungen nicht verhindert wird. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäße Aufrauhung der Leiter eine wesentliche Voraussetzung für das mit der Erfindung erzielte hohe Haftvermögen darstellt.Experiments have shown that even if one glues polyimide insulation with FEP as an adhesive onto a smooth, that is not roughened conductor, the migration of the conductor from the insulation as a result of bending strains is not prevented. This shows that the roughening of the conductors according to the invention is an essential prerequisite for the high adhesive strength achieved with the invention.

Eine für die Haftfestigkeit besonders wirksame Aufrauhung erhält man durch Riffelung oder Querkerbung der Leiteroberfläche. Dabei kann schon eine Riffelung oder Querkerbung eines Teils der Leiteroberfläche eine wesentliche Verbesserung gegenüber glatten Leitern bringen. Die teilweise Riffelung oder Querkerbung kann sich auf ausgewählte axiale Bereich und/oder Umfangsteile des Leiters beziehen.A particularly effective roughening for the adhesive strength is obtained by corrugating or cross-notching the conductor surface. A corrugation or cross-notching of part of the conductor surface can bring about a significant improvement compared to smooth conductors. The partial corrugation or transverse notching can relate to selected axial regions and / or peripheral parts of the conductor.

Besonders gut geeignete Materialien für die Isolation und den Kleber sind in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben.Particularly suitable materials for the insulation and the adhesive are given in claims 5 and 6.

Die erfindungsgemäße Aufrauhung kann sowohl bei Koaxialleitungen als auch bei Leitungen mit nebeneinander liegenden Leitern verwendet werden.The roughening according to the invention can be used both for coaxial lines and for lines with adjacent conductors.

Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
Eine zweiadrige Leitung mit zwei nebeneiander liegenden Leitungen;
Fig. 2
Eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Aufrauhung eines elektrischen Leiters.
The invention will now be explained in more detail using an embodiment. The drawings show:
Fig. 1
A two-core cable with two cables lying side by side;
Fig. 2
A device for roughening an electrical conductor according to the invention.

Die in Figur 1 dargestellte Leitung weist zwei in erfindungsgemäßer Weise aufgerauhte oder gekerbte massive Leiter 11 auf, wobei die Aufrauhung bzw. Kerbung in dieser Figur nicht gezeigt ist. Jeder Leiter 11 ist von einem Isoliermantel 13 umgeben, der für den jeweiligen Leiter 11 eine primäre Isolation bildet. Die Isoliermäntel 13 sind auf den Leitern 11 mittels eines Thermoklebers, vorzugsweise FEP (Copolymerisat aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen), aufgeklebt. Die beiden isolierten Leiter 11, 13 sind von einer gemeinsamen Isolierhülle 15 umgeben, welche die Sekundärisolation der Leitung bildet und mittels Thermoklebers mit den Isoliermänteln 13 verklebt ist.The line shown in FIG. 1 has two solid conductors 11 roughened or notched in the manner according to the invention, the roughening or notching not being shown in this figure. Each conductor 11 is surrounded by an insulating jacket 13, which forms a primary insulation for the respective conductor 11. The insulating jackets 13 are glued to the conductors 11 by means of a thermal adhesive, preferably FEP (copolymer made from tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene). The two insulated conductors 11, 13 are surrounded by a common insulating sleeve 15, which forms the secondary insulation of the line and is glued to the insulating sleeves 13 by means of thermal adhesive.

Die Leiter 11 bestehen aus Kupfer, Stahl, einer Kupfer-Eisen-Legierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung oder aus Edelmetal. Die Isoliermäntel 13 bestehen vorzugsweise aus Polyimid, Polyester, Polyethylenterephthalat oder Polyvinylidenfluorid (PVDF). Auch die Isolierhülle 15 kann aus solchem Material bestehen.The conductors 11 consist of copper, steel, a copper-iron alloy, a copper-tin alloy or of noble metal. The insulating sleeves 13 are preferably made of polyimide, polyester, polyethylene terephthalate or polyvinylidene fluoride (PVDF). The insulating sleeve 15 can also consist of such material.

Dem Problem der Isolationsverschiebung auf elektrischen Leitern bewegter Leitungen geht man meist dadurch aus dem Weg, daß man für die Leitungsadern nicht massive Leiter sondern Litzenleiter verwendet. Dies ist aber nicht immer möglich. Verwendet man die Leitung z.B. für die Stoßwellen-Lithotripsie, muß man hohe Impulsströme übertragen. Dies erfordert einen möglichst großen Leiterquerschnitt. Der Gesamtdurchmesser der Leitung muß aber trotzdem recht klein bleiben, um diese Leitung zusätzlich zu optischen Leitungen und möglicherweise Spül- und/oder Absaugleitungen in einem Endoskoprohr unterbringen zu können, das seinerseits einen kleinen Durchmesser haben muß, um durch den Harnleiter des Patienten hindurch bis zum zu zertrümmernden Blasen- oder Nierenstein eingeführt werden zu können. Und weil der elektrisch wirksame Querschnitt eines massiven Leiters erheblich größer ist als der eines Litzenleiters gleichen Gesamtdurchmessers, werden für diese medizinische Anwendung massive Leiter bevorzugt.The problem of insulation displacement on electrical conductors of moving lines is usually avoided by not massive ones for the line wires Conductor but stranded wire used. However, this is not always possible. If the line is used, for example, for shock wave lithotripsy, high impulse currents have to be transmitted. This requires the largest possible conductor cross-section. However, the overall diameter of the line must remain quite small in order to be able to accommodate this line in addition to optical lines and possibly rinsing and / or suction lines in an endoscope tube, which in turn must have a small diameter in order to pass through the patient's ureter to to be able to be introduced to crushing bladder or kidney stones. And because the electrically effective cross-section of a solid conductor is considerably larger than that of a stranded conductor of the same overall diameter, solid conductors are preferred for this medical application.

Figur 2 zeigt in schematisch vereinfachter Weise eine Ausführungsform eines Gerätes zur Riffelung oder Querkerbung eines Leiters 11. Dieses Gerät weist eine Rändelrolle 21 auf, die an ihrem Umfang mit Rändelzähnen 23 versehen ist. Auf der der Rändelrolle 21 entgegengesetzten Seite des Leiters 11 befindet sich eine Gegendruckrolle 25, die mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Leiterführungsnut versehen ist. Die Gegendruckrolle 25 ist ortsfest gelagert. Die Rändelrolle 21 ist senkrecht zur Längsachse des Leiters 11 federnd beweglich gehalten, und zwar mittels einer Schraubenfeder 27.FIG. 2 shows, in a schematically simplified manner, an embodiment of a device for corrugating or notching a conductor 11. This device has a knurled roller 21 which is provided with knurled teeth 23 on its circumference. On the side of the conductor 11 opposite the knurled roller 21 there is a counter pressure roller 25 which is provided with a conductor guide groove, not shown in the drawing. The counter pressure roller 25 is mounted in a stationary manner. The knurled roller 21 is held so as to be resiliently movable perpendicular to the longitudinal axis of the conductor 11, specifically by means of a helical spring 27.

Beim Hindurchlaufen des Leiters 11 durch das Rändelgerät wird dessen der Rändelrolle 21 zugewendete Oberfläche geriffelt oder quergekerbt. Die Kerbung nur dieses Oberflächenteils des Leiters 11 reicht im allgemeinen aus, um ein ausreichend festes Verkleben des Isoliermantels 13 mit dem Leiter 11 zu erzielen. Will man die Haftfestigkeit weiter erhöhen, kann man auch mindestens einen Teil des restlichen Oberflächenbereichs des Leiters 11 rändeln. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß man den Leiter 11 mit geänderter axialer Drehstellung nochmals durch dasselbe Rändelgerät führt oder daß man ein Rändelgerät verwendet, bei dem auch die Gegendruckrolle 25 mit Rändelzähnen versehen ist. Eine weitere Möglichkeit ist die, den Leiter 11 durch mehrere hintereinander angeordnete Rändelgeräte zu führen, die unter verschiedenen Umfangswinkeln am Leiter 11 angreifen.When the conductor 11 passes through the knurling device, its surface facing the knurling roller 21 is corrugated or notched. The notching of only this surface part of the conductor 11 is generally sufficient in order to achieve a sufficiently firm adhesion of the insulating jacket 13 to the conductor 11. If you want to further increase the adhesive strength, you can also knurl at least part of the remaining surface area of the conductor 11. This can be done either by passing the conductor 11 through the same knurling device with a changed axial rotary position or by using a knurling device in which the counter-pressure roller 25 is also provided with knurled teeth. Another possibility is to guide the conductor 11 through several knurling devices arranged one behind the other, which engage the conductor 11 at different circumferential angles.

Claims (10)

Elektrische Leitung mit mindestens einem elektrischen Leiter (11), auf den mindestens ein Isoliermantel (13) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter mindestens auf einem Teil seiner Oberfläche aufgerauht ist und daß der Leiter (11) mit dem Isoliermantel (13) verklebt ist.Electrical line with at least one electrical conductor (11) on which at least one insulating jacket (13) is applied,
characterized in that the conductor is roughened on at least part of its surface and that the conductor (11) is glued to the insulating jacket (13). Elektrische Leitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (11) mindestens teilweise quer gekerbt ist, vorzugsweise in Form von Riffelung.Electrical line according to claim 1,
characterized in that the conductor (11) is at least partially notched transversely, preferably in the form of corrugation. Elektrische Leitung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (11) über seine gesamte Länge auf mindestens einem Teil seines Umfangs aufgerauht bzw. quergekerbt ist.Electrical line according to claim 1 or 2,
characterized in that the conductor (11) is roughened or notched over at least part of its circumference over its entire length. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (11) durch einen massiven Kupferleiter gebildet ist.Electrical line according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the conductor (11) is formed by a solid copper conductor. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffmantel (13) aus Polyimid, Polyester, Polyethylenterephthalat oder Polyvinylidenfluorid besteht.Electrical line according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the insulating jacket (13) made of polyimide, polyester, polyethylene terephthalate or polyvinylidene fluoride. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff FEP vorgesehen ist.Electrical line according to one of claims 1 to 5,
characterized in that FEP is provided as the adhesive. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei je mindestens teilweise aufgerauhte oder quergekerbte elektrische Leiter (11) vorgesehen sind, auf die je ein Isoliermantel (13) aufgeklebt ist und die vorzugsweise von einer gemeinsamen Isolierhülle (15) umgeben sind.Electrical line according to one of claims 1 to 6,
characterized in that two at least partially roughened or cross-notched electrical conductors (11) are provided, onto each of which an insulating jacket (13) is glued and which are preferably surrounded by a common insulating sleeve (15). Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch einen koaxialen Aufbau mit mindestens zwei elektrischen Leitern.Electrical line according to one of claims 1 to 6,
characterized by a coaxial structure with at least two electrical conductors. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Leitung die Stirnflächen der Leiter (11) freiliegen und daß an das andere Ende der Leitung ein Stoßwellen-Lithotripsie-Hochspannungsgenerator angeschlossen ist.Electrical line according to one of claims 1 to 8,
characterized in that the end faces of the conductors (11) are exposed at one end of the line and in that a shock wave lithotripsy high-voltage generator is connected to the other end of the line. Elektrische Leitung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Endoskoprohr umgeben ist.Electrical line according to claim 9,
characterized in that it is surrounded by an endoscope tube.
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