DE102004035002A1

DE102004035002A1 - Elektrische Verbindungsleitung für implantierte Komponenten sowie Verfahren zur Herstellung

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.

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.
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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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:
1 ein erstes Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung;
2 ein zweites Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung;
3 ein drittes Beispiel für eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsleitung;
4 ein Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung;
5 ein zweites Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung; und
6 ein drittes Beispiel für die Herstellung der elektrischen Verbindungsleitung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Elektrische Verbindungsleitung, insbesondere für implantierte Komponenten (2, 3), die sich aus ein oder mehreren in ein elastisches, elektrisch isolierendes Material eingebetteten elektrischen Leitern (9, 13) zusammen setzt und als Flachbandleitung 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.
Elektrische Verbindungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische, elektrisch isolierende Material ein Polymermaterial ist.
Elektrische Verbindungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische, elektrisch isolierende Material ein Thermoplast ist.
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.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine geradlinige Flachbandleitung (1a) aus einem elastischen, elektrisch isolierenden Material mit ein oder mehreren darin eingebetteten elektrischen Leitern (9, 13) bereitgestellt wird, die Flachbandleitung (1a) in eine Temperform (14) mit wellenförmigen Fomrflächen eingepasst und in der Temperform (14) zur Formgebung getempert wird.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine geradlinige Flachbandleitung (1a) 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 (1a) oder die separaten elektrischen Leiter, in eine in kräftefreiem Zustand wellenförmige äußere Form gebracht und die Flachbandleitung (1a) oder die ein oder mehreren separaten elektrischen Leiter der Wellenform folgend mit der Polymerfolie (7) verklebt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbandleitung (1a) 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.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zwischen zwei 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) eingepasst werden.