CN101454963A - 用于植入式医疗设备的能量产生系统 - Google Patents

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CN101454963A CNA2007800160827A CN200780016082A CN101454963A CN 101454963 A CN101454963 A CN 101454963A CN A2007800160827 A CNA2007800160827 A CN A2007800160827A CN 200780016082 A CN200780016082 A CN 200780016082A CN 101454963 A CN101454963 A CN 101454963A
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A·艾拉尼
M·比安科
D·特兰
P·D·迪杨
M·L·R·怀尔德
T·H·李
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    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/183—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using impacting bodies

Abstract

产生用于向诸如起搏器和除颤器之类的植入式医疗设备供电的能量的设备和系统。

Description

用于植入式医疗设备的能量产生系统
发明人：Afraaz Irani
        国籍：美国
        居住国：美国
        地址：673 Los Ol ivos Dr.，Santa Clara，CA 95050
        Mark Lawrence Bianco
        国籍：美国
        居住国：美国
        地址：11340 NW 23rd St.，Pembroke Pines，FL 33026
        David Tran
        国籍：美国
        居住国：美国
        地址：63 Abrams Court，#808，Stanford，CA 94305
        Peter Daniel De Young
        国籍：美国
        居住国：美国
        地址：24 Ferndale Rd，Deer Park，IL 60010
        Melanie Lisa Romola Wyld
        国籍：澳大利亚
        居住国：美国
        地址：1742 Sand Hill Road，apt 310，Palo Alto，CA 94304
        Tony Hansheng Li
        国籍：美国
        居住国：美国
        地址：27 Warren Manor Court，Cockeysville，MD 21030
受让人：Leland Stanford Junior University
        技术转让办公室
        1705 El Camino Real
        Palo Alto，CA 94306-1106
申请人的代理人：
        Bell & Associates
        416 Funston Avenue San Franci sco，CA 94118
        Tel：(415)752-4085
        Fax：(415)276-6040
        Email：info@bell-iplaw.com
        USPTO客户序号：039843
与其它申请的关系
本申请要求2006年3月17日提交的、题为“高耐久性起搏器和IDC(HighEndurance Pacemakers and IDCs)”的美国临时专利申请No.60/782,837的优先权，出于所有目的该专利申请通过引用完全结合于此。
背景
目前，许多需要功率输入的“活动”植入式医疗设备被使用。功率源可以在该设备的内部或者外部，并且通常包括电—化学原电池(电池)。普通的活动植入式设备的示例包括：
—用于治疗传导障碍和心力衰竭的心脏起搏器
—用于治疗心室和心房的过速心律失常和纤维性颤动的心脏除颤器
—用于治疗心力衰竭的左心室辅助设备
—用于治疗例如尿失禁和胃轻瘫的肌肉刺激器
—用于治疗特发性震颤(例如归因于帕金森症)的神经刺激器
—用于治疗听力障碍的蜗形植入物
—用于治疗例如疾病发作的监控设备
—用于给药的药物泵，例如治疗疼痛、糖尿病(胰岛素泵)、痉挛状态(膜内的巴氯芬泵)。
显然这类植入式设备的制造商(以及用户)所主要关注的是长寿性和可靠性。电池故障是重新运转起搏器和植入式复律除颤器(ICD)的最主要原因，并且76％的起搏器故障归因于电池故障。重新手术是人们所不希望的，因为它们增加了患者的并发症并且为医疗增加了相当的财务费用。需要降低由于植入式起搏器和ICD中的功率耗尽而重新手术的发生率。
A.可植入电子设备(起搏器、ICD、BVP)
起搏器和ICD具有类似的设计和结构。它们之间的主要差异在于大小、内部电路以及引线数量。这些设备包括三个主要组成部分：(1)发电机，(2)连接器，以及(3)引线。
发电机包括给该设备供电的电池和监控心脏活动的电子设备，并且产生电脉冲，所有这些都封装在轻型的、平滑的塑料生物相容外壳内4。这些设备使用锂离子电池。过去，电子医疗(electromedical)设备由镍镉和汞锌电池、核(钚)动力电池以及有时甚至是生物电池7供电。ICD的发电机在尺寸上比起搏器的大，并且起搏器和ICD内的电子设备不相同，因为这两种设备治疗不同的疾病。
连接器是将引线连接到发电机并且使其固定的塑料头。
引线是将来自发电机的电脉冲递送到心脏的柔性的绝缘生物相容线。ICD的引线比起搏器的多。在起搏器中，引线被锚定在右心房和右心室。引线感测心脏的跳动并且发射脉冲使其跳得更快。
起搏器
起搏器产生对患病心脏的有缺陷的产生其自身电信号的能力进行补救的有节律的低压电信号，其中其自身电信号可能导致心脏跳动过快、过慢或者不规则。起搏器持续监控心脏的电系统，并且在它检测到有需要时便递送电脉冲以辅助心脏。大多数起搏器用于治疗缓慢心律失常或者心搏徐缓，即因窦房结中的缺陷或者心脏自身的电传导系统中的堵塞减慢了血液流动并且阻止身体接收其所需的血液而导致心脏跳动过慢。
起搏器中的电池可以持续最多十年，尽管它们通常持续四到五年。自仅仅持续12-18个月的第一个电池供电的起搏器以来，这是重大的进步。
ICD
当ICD检测到由心脏病引起的心脏停搏或者其它不规则节律时，它便向心脏递送电脉冲。它们是起搏器大小的约两倍，并且被植入皮下。
美国国家卫生研究所(NIH)定义了可得益于ICD的五大组候选人：幸免于归因于VF而不是由新近的心脏病发作触发的心脏停博的那些人；具有危及生命的VT发作的那些人；泵送功能衰弱的心脏病发作的幸存者；具有诸如扩张型心肌病和肥厚型心肌病之类的心肌结构性缺陷的那些人，尤其当发生过无法解释的昏厥事件时；心脏泵送功能减弱的人，通常被评估为35％或者更小的左心室射血分数(LVEF)。
BVP
BVP是特殊类型的起搏器，用于递送心脏再同步治疗以治疗充血性心力衰竭的患者。附加的引线(3或者4条，而不是一般起搏器的2条)使得起搏器确保左右心室同时激发。当患者遭受CHF时两个心室并不总是同时激发，这降低了心脏每次收缩喷射足够血液的能力。
植入式设备的市场非常大。据估计，2005年总市场规模是92亿美元。ICD产业以62亿美元的收入占了其绝大部分。起搏器占了剩下的30亿美元。
植入程序
植入起搏器和ICD的基本程序是相同的。起搏器植入手术通常持续1-2小时，而ICD植入手术持续2-3小时。首先，在经过一般的手术前例行程序之后，局部麻醉患者胸部，并在胸部切开2英寸切口。然后将该设备与患者校准，并且穿过锁骨之下胸腔中的2-4英寸的切口插入引线，使其经由血管移动直至到达心脏。随后引导引线并且将其设置到其在心脏中的正确位置。随后医生将发电机放置在皮肤和胸肌之间，并将其定位于稳定位置。另外，进一步校准该设备以确保切口闭合之前正确操作。在外科手术之后，给患者施以抗生素以抵抗可能的感染。通常在第一个月，每两周对患者检查一次来查看是否需要调整起搏器的速度、参数等等。此后经过六个月再进行检查，并且随后通常每六个月或者每年检查一次。这些定期检查也用于评估电池的寿命。
重新手术
因为这些设备是独立的，所以它们的使用期限有限。76％的起搏器故障归因于电池故障。当该设备发生故障时，外科医生将伤口重新打开并且移除旧的设备，用新的来替换，同时使原始引线仍保持在患者体内。如同任何外科手术一样，在进行后续手术时存在再感染的风险。因此，如果能够避免这些后续手术，那么可以使感染的风险最小化。这对患者而言将产生更好的结果同时也更便宜。并发症可以在任何手术中发生，并且重新手术程序与此并无不同。这些手术有以下并发症以及并发症发生率：死亡率1％；被囊性血肿(PocketHematoma)4.9％；感染5％；皮肤糜烂7.7％。
所描述的植入式系统均需要某些类型的功率存储设备。考虑了功率产生、充电和功率存储的各种装置。其包括各种各样的基本化学电池、核电池以及可再充电电池。一些电力系统将电源组放置在患者体外，其将能量脉冲发射到无源的植入式接收器和引线。用电磁感应或者其它手段供电的充电电路可以并入可再充电的起搏器设备中。这在充电电路中产生电流，该电流流入可再充电电池。本领域参考文献描述了基于可再充电电池的心脏起搏器，包括美国专利No.3,454,012、3,824,129、3,867,950、3,888,260以及4,014,346。其它相关出版物包括下列出版物：1971年2月16日授权的、题为“生物可植入激发电源(Biologically Implantable and Energized Power Supply)”的美国专利No.3,563,245，该专利描述了用于起搏器的电源，其中发电机利用从心脏的肌肉收缩获得的流体压力；1974年9月17日授权的、题为“心脏内部刺激器(Intra-Cardiac Stimulator)”的美国专利No.3,835,864，该专利描述了通过利用磁感应或者可能的压电效应来产生电力的用于心脏内部的刺激器；以及2006年1月10日授权的、题为“高效率振动能量收集机(Highefficiency vibration energy harvester)的美国专利No.3,835,864，该专利描述了能量收集机系统。出于所有目的这些出版物在此通过引用并入到本发明中。
长期以来，人们需要一种适用于诸如起搏器或者除颤器之类的活动植入式医疗设备的能量产生、充装和存储系统，其具有以下有益特征：(1)更长的寿命：使设备功率耗尽的时间增长约50％到100％，例如起搏器电池寿命从5年增长到7.5年或者10年或者更长。(2)高可靠性：更低的故障率产生更低的重新手术发生率。(3)更低的所有权总成本：植入(包括后续疗程)总成本的降低。(4)不需维护的使用。(5)持续充电而不需要患者或者外科医生采取主动措施来给设备充电。特别地，人们非常期望提供一种通过其内植入该设备的患者的物理、化学或者生理活动来供电的发电系统。(6)快速充电。(7)稳定的功率输出和电流生成。另外，能量产生系统占据的体积必须不超过电流发生器，并且植入程序必须简单且是外科医生相当熟悉的。此外，这种系统的电池应当提供高电池电压、长循环寿命、高放电率性能、高充电率性能、无记忆效应、无气体逸出、在该电池中的是无毒化学药品、高能量密度、以各种结构形成电池的能力、低自放电、正确的充电状态指示以及改进的可靠性。本发明提供满足这些需要的设备。
发明简述
本发明提供适用于诸如起搏器和除颤器之类的植入式医疗设备的用于产生、充装和存储电能的设备、系统、方法和装备。在某些优选的实施方式中，本发明包括提供持续、自动充电的发电机组件。在一些实施方式中，本发明提供通过其中植入该设备的患者的物理、化学或者生理活动比如血流的血液动力或者由心脏的跳动来供电的发电系统。发电机可以各种方式发电，例如经由电磁感应或者经由压电效应。在其它实施方式中，本发明包括从电磁辐射源的外部源比如光、电或者磁源再充电的电池。本发明可以许多方式体现，其中一部分将在下面简要描述。
优选实施方式包括完全可植入并且生物相容的动力发电机。完全可植入是指发电机的整个结构可以被植入到患者的身体中。发电机用于给植入式医疗设备供电，并且包括磁铁和导体，并且还包括适于与该导体以及该植入式医疗设备电连通的电引线。所谓引线适于与该设备电连通是指这些引线的设计和结构被特别地设计以方便这种电连通。磁铁和导体相对于彼此是可移动的，其中，在使用时，当磁铁相对于导体移动时，在导体中感应生成电流，该电流通过电引线传输到植入式医疗设备。
所谓引线适于与该设备电连通是指该设备可以是任何合适的设备或者这种设备的组件，包括诸如电池之类的储能元件。
其它实施方式包括如上所述的发电机，其中导体是将细长流明限定为围绕纵轴的线圈，即该导体形成可沿着诸如导管或者类似结构之类的管子的内部长度设置的长线圈。外部管子通常由绝缘材料制成。磁铁被设置为至少部分地在该流明中，这是指该磁铁一直部分位于该流明中，或者在使用时的至少某些时间在该流明中。磁铁可移动地穿过线圈式导体的流明，并且在使用时，当发电机大致沿着纵轴移动时该磁铁确实穿过该流明。
其它实施方式包括如上所述的发电机，该发电机还包括附连在轴上的偏心加重凸轮，其中该轴与磁铁机械连通使得凸轮的运动引起磁铁的伴随运动。该偏心加重凸轮可以是任何适合的结构，只要它在该设备运动时提供轴(轮轴)的运动即可。可设置一个或者多个将轴和磁铁机械连接的凸轮。这种齿轮可以放大磁铁的运动。
在优选的实施方式中磁铁是球形的或者细长的，例如一般说来是管形或者圆柱形。
球形磁铁可被封装在具有第一端和第二端的管形隔间中。在一些实施方式中，每一端均由壁封闭，并且其中每一壁的内表面包括偏转元件，该偏转元件适于在该球形磁铁碰撞该偏转元件时推开该球形磁铁。偏转元件可以从下组中选择：偏置弹簧、弹性缓冲器以及磁铁。偏转元件另外可以将可变间隙电容器或者压电材料纳入其中。
其它的实施方式包括首尾相连设置的多个独立的管形隔间，其每一个与相邻隔间由壁分开，每一个包含至少一个球形磁铁。参见图3和图4。
在另一替换实施方式中，在上述发电机中，在使用时导体是可移动的而磁铁保持固定。
在这些实施方式的任意一个中，发电机可以具有例如不超过5、10、15、20、30、40、50、70或者100毫米的最大尺寸。
在这些实施方式的任意一个中，发电机可以产生在40微瓦和1000微瓦之间的平均功率输出。平均功率是在实际或者模拟使用条件下在例如一小时到几天的时间内测量的功率输出。
在这些实施方式的任意一个中，发电机可以具有在0.25立方厘米和50立方厘米之间的体积，例如高达10、20、30、40或者50立方厘米。
另一替换实施方式是用于向植入式医疗设备供电的完全可植入和生物相容的动力发电机，该发电机包括与缓冲平衡物机械连接的可变间距电容器，其中当缓冲平衡物移动时，该可变间距电容器被压缩，从而产生电流；并且还包括适于与可变间距电容器和植入式医疗设备电连通的电引线。
本发明还包括用于向植入式医疗设备供电的方法，该方法包括提供如本文所述的动力发电机并且将该发电机经由电引线与该医疗设备电连接；然后将该医疗设备植入到所需位置；然后将该发电机植入到所需位置；并且随后使发电机运动，从而产生电力以向该植入式医疗设备供电。可以将发电机植入在心壁的附近，比如离心脏足够近使得心脏的跳动将引起发电机运动。例如，它可以附连于心肌或者心包，放置在心肌或者心包内、在心肌或者心包的表面上，并且从而进行由心脏跳动产生的规则脉动，其中这些脉动的频率在约0.5赫兹到约2赫兹之间，从而产生在约40微瓦到200微瓦范围内的电功率。另外，可以将发电机放置在肺或者作规则运动的其它器官的附近。
本发明还包括一种成套药盒(kit)，其包括：如本文所述的发电机，并且从以下选择的植入式医疗设备：(a)起搏器，(b)除颤器，(c)左心室辅助设备，(d)肌肉刺激器，(e)神经刺激器，(f)蜗形植入物，(g)监控设备，以及(h)药物泵。
附图简述
图1是示出放置在植入式设备(起搏器)(3)上的充电器(1)的剖视图的示意图。充电器实质上是空心的大致为盘形的膜盒(capsule)，其包含在该膜盒的内壁周围延续的多个线环(2)。充电器被放置在起搏器附近以使充电器被放置在患者体外紧靠其皮肤，而起搏器正好位于皮肤之内。电流通过充电器的线环以产生电磁场。交变或者改变该电流产生自充电器发出并且穿透皮肤的变化磁通量，使得通量线与起搏器的内部线环(4)相交并且切入。这一通量切割在起搏器的内部线环(4)中感应产生电流，该电流用于向内部电池充电或者直接向起搏器的一个或者多个电组件供电。
图2是示出动力充电器系统的三个实施方式即旋转质块(rotating mass)充电器(6)、运动磁铁充电器(12)和可变电容器充电器(13)的示意图。每个充电器均被示为附连在导管(9)上。导管与起搏器(17)的引线(12)电连接。旋转质块充电器(6)包括绕微发电机(8)的轮轴旋转的质块(mass)(7)。运动磁铁充电器(12)包括移动(滑动)穿过线圈(10)的磁铁(11)，在该线圈中感应生成电流。可变电容器充电器(13)使用置于弹簧14上的质块顺序地压缩和释放可变间距电容器(15)，从而产生电流。
图3是被构造成导管结构(19)的运动磁铁型发电机(18)的变型的示意图，该导管结构包括多个独立磁球(20)，每个磁球被设置在细长的线卷(22)内，该线卷沿绝缘导管壁(21)的内部纵向地贯穿导管。图3A示出单个球的放大图。
图4是运动磁铁型发电机的一个实施方式的示意图，其示出包括磁球(23)的单个闭合的发电单元(27)，磁球可滑动地和/或可滚动地设置在具有绝缘外壳(26)的细长空心圆柱体中，该绝缘外壳外部缠绕线卷(24)。弹簧(26)被放置在圆柱体内部的每一端以便偏转从弹簧弹回来的球体，该球体移动穿过圆柱体以便在外部线卷中感应生成电流。
图5是示出可变间距电容器的示意图，其是由两个丙烯酸板之间的铝蒸镀聚酯薄膜的“六角手风琴式”排列而构成。在使用时，当被压缩或者释放时该电容器产生电荷。
图6是示出使用摆动平衡件(oscillating weight)的充电机构的组件的图，该摆动平衡件用于使磁铁和线圈相对于彼此运动。
发明详述
本发明包括用于产生、充装和存储电能的设备和系统。本发明的设备和系统是生物相容的并且适用于诸如起搏器和除颤器之类的活动植入式医疗设备，并且还适用于心室辅助设备、肌肉刺激器、神经刺激器、蜗形植入物、监控设备以及药物泵。
根据与本发明的关系，生物相容性指设备或者材料在生物环境中是相对惰性的，从而当植入时该设备或者材料不以有害的方式与生物材料发生反应。
本发明的某些实施方式包括提供持续、自动充电的发电机组件。在各个实施方式中，设备的发电机产生电流而不需要患者或者外科医生采取主动措施来给设备充电，特别地，本发明提供一种通过其中植入该设备的患者的物理、化学或者生理活动来供电的发电系统。具体地，本发明的某些实施方式提供由热量差异、生理压力、流动和运动，比如血流的血液动力或者由诸如那些由心脏心肌的跳动产生的肌肉收缩和运动来供电的发电系统。
发电机可以被纳入并且集成到诸如起搏器之类的植入式设备的结构中，或者它可以远离该起搏器，并且经由导体(引线)与其电连通而功能性地附于其上。
在一个实施方式中，本发明提供一种设置在导管内的自动的、持续的发电机，该导管可被按需放置在运动或者肌肉活动的区域内，比如与心脏相邻。在某些优选实施方式中，发电机可使用各种方法产生电功率，比如：电磁感应，或者通过热量差异，或者在另一实施方式中经由压电效应。
通常使用化学电池可以将本发明的发电机产生的能量存储为电位能。有很多这样的设备是本领域公知的。本发明所使用的电池可以是可再充电的或者不可再充电的。也可以将电能存储在电容器中。在某些实施方式中，该设备可包括电池和电容器两者，其中一个作为另一个的备用。或者，该设备还可以包括不可再充电电池以便在另一储能组件发生故障的情况下用作备用能量源。
本发明的实施方式
本发明包括使用发电机组件的各种实施方式，其中该发电机组件利用不同的原理产生能量，如下所述。
1.动力充电
电磁发电机
通过电磁感应将机械能和动能转换成可用或者可存储的电能以用于向设备(例如起搏器或者ICD)供电。机械能或者运动可以来自各种源例如心脏，它向起搏和/或除颤装置的其余部分提供连续运动、可靠性和接近性。心肌收缩在磁化体和诸如感应线圈之类的电传导元件之间引起相对运动。磁铁和导体之间的相对运动将感应生成在导体中流动的电流。运动可以是平移、旋转、弯曲或者这些的任意结合。
电导体(电线)可被安排为环状或者采取其它形式以收集最大磁通量。该电线可以各种螺旋角缠绕在磁铁通过其中往里运动的管子周围，或者在磁铁行程的端部之上或者之下绕成线圈。通过使用磁的、铁磁的、顺磁的或者非磁性的材料来制造管子可以获得各种好处。在磁铁的行程期间或者在其行程结束时，这些材料的任意一种也可以被保持在线圈的环内，或者被保持在它们可以接触到磁铁或者磁极的位置，以便完成磁通量电路。
由动力发电机产生的电流可以被立即存储或者使用。可以使用各种电路、存储设备、电池等等来收集和/或存储能量。
在某些动力实施方式中，磁铁的运动可被可包含导电线的管子或者滚道约束。这种引导取决于系统的优化可以是直的、弯曲的或者甚至是环形的。可以将其构造为因惯性力而促进旋转、平移或者两者的结合。可以用湿的或者干燥的润滑剂、MR流体、真空或者空气填充管子以实现系统响应或者多个质块之间的动态特性。
管子各端可以包含弹簧或者其它磁铁以“弹回”磁铁使其向另一侧运动，和/或可能改变旋转方向。可以对弹簧进行调谐使得系统表现出共振。弹簧自身可以是能够捕获通量的电传导电线。弹簧可以包括在受应力时能够产生电压的可变间距电容器或者压电材料。
在本发明各个实施方式的每一个中，磁铁或者电线可以与MEMS或者纳米级结构一样小。
动力充电的一个优点是无源能量净化的潜力。可以收集能量而对患者或者开业医生无任何要求，并且可在心脏持续跳动的时间内以足以向起搏设备供电的速度提供能量。本发明的发电机可以通过在导管尖端收集少于1％的可用能量来提供足够的能量向植入式设备供电。在一个优选的实施方式中，本发明的发电机产生足够的电流来向与其相耦合的植入式设备供电。尽管可以获得高达1毫瓦的发电量，但是在大多数情况下40微瓦就足够了。在某些实施方式中，甚至可以产生更大量的功率，例如通过使用多个设备或者具有多个单元的设备。这使得可以使用比传统技术小得多的电池组，从而潜在地减小设备的总尺寸大约三分之一到二分之一或者更多。例如，体积为16毫升的典型的商用起搏器在总尺寸上可被减小为大约11毫升和8毫升之间。50毫升的除颤器在尺寸上可被减小为大约35毫升到25毫升之间。
在一个优选的实施方式中，动力发电机被集成到固定在心室壁上的一条或者更多条引线。通过将动力发电机放置在心壁上，发电机进行与每分钟60次的脉搏率相对应的相当于1赫兹的几乎连续的振荡。机械调谐系统可以利用这一稳定节律并且可被设计为利用机械共振来放大该振动。共振是容易理解的现象，并且将本发明的发电机设计成使其共振频率等于或者接近驱动它的身体脉搏频率的能力应当是常规设计的问题。
对于静脉内的植入，例如植入到锁骨下静脉中，可以使用本领域中公知的标准方法来完成。在标准程序中将引线穿过锁骨下静脉放置并且使其穿过该静脉到达心脏右侧。取决于起搏器所具有引线的数量，一条引线被植入到心脏的顶端(尖端)即右心室中。随后将它们固定(通常通过拧旋动作)在心内膜上。可以将另一引线植入到右心房(通常是内侧壁)中，并且如果它是双心室起搏器，则使第三条引线在冠状窦中曲折前进到心脏左侧上。发电机可以大致是圆柱体的并且其外径不应超过4毫米。其长度受到的限制稍微少些，只要设备不是太大以致于干扰心血管功能或者妨碍植入即可。
可以将本发明的动力发电机设计为在运转的无限周期内提供大约40微瓦的功率，从而足以向起搏器或者除颤器供电。在一些实施方式中，本发明的磁发电机可以产生多达1毫瓦的能量(参见Mitcheson等，“Architectures forVibration-Driven Micropower Generators”，J.MicroelectromechanicalSystems，卷13，no.3，第429-440页)。
本发明的发电机在24小时的时段内产生的平均功率可以从约10微瓦到约1000微瓦，例如平均至少30微瓦、至少40微瓦、至少60微瓦、至少100微瓦、至少150微瓦、至少200微瓦、至少300微瓦或者至少500微瓦。
可以使用单个发电机单元，或者在某些实施方式中，可以使用多个这样的单元来提供所需功率。可以将不同类型的发电机组合在单个设备中。
可以将发电机单元放置在心导管引线的尖端或者与其接近，但是情况并不一定如此，并且定位是在适当考虑在任意特定位置将要给予发电机的运动程度以及在特定位置的植入所固有的困难和危险的情况下做出的。
有若干可用于动力充电系统的实施方式。参见图2，其示出旋转质块实施方式、运动磁铁实施方式和可变电容器实施方式。
(i)运动质块实施方式
一个优选的实施方式通过电磁感应产生电流。本发明包括运动磁铁和运动线圈两种实施方式。在任一情况下，相对运动提供在该线圈中感应生成电流的通量切割。磁铁和电线之间的相对运动在该电线中感应生成电流。
平移或者旋转质块可用于使磁铁相对于线卷移动、摆动或者旋转，类似于用于在手表中产生电流的微发电机，例如那些由精工(Seiko)制造的(参见图6)。在与植入式设备的一个或者多个组件电连接的电线中感应生成电流，该电流用于直接提供功率或者被存储在诸如化学电池之类的存储设备中。
这种运动质块发电机可以提供足以向起搏器或者除颤器供电以使其无限手术的几乎恒定的功率。
如图3和图4所示，一个实施方式利用在线圈式导体内来回运动的磁球，从而在该导体内感应生成电流。该导体与植入式设备电连通。图3示出被构造成导管结构(19)的运动磁铁型发电机，该导管结构具有在细长线卷(22)内部的多个独立的磁球(20)。磁球通过滚动和滑动在线卷的长度内运动，从而感生电流，该电流随后被传输到所附连的植入式设备，比如除颤器。图3A示出单个球的放大图。图4示出包括磁球(23)的单个封闭的发电单元(27)，其中磁球在具有绝缘外壳(26)的细长的空心圆柱体内部滑动和/或滚动。将线卷(24)缠绕在该外壳的周围，并且使其与植入式设备电接触。弹簧(26)被放置在圆柱体内部的每一端以便偏转从弹簧弹回来的球体，该球体移动穿过圆柱体以便在外部线卷中感生电流。
在一个相关的实施方式中该圆柱体的每一端可装有磁铁，使得当磁铁到达线圈端部时就被推回另一端，从而建立了可以产生更多能量的振荡运动。
在其它实施方式中磁铁不需要是球形的，并且不需要滚动，但可以是任意形状，例如它可以是被允许滑动穿过线卷的细长多面体或者圆柱体、药片状或者椭圆形、矩形、棱柱形等等。术语“线圈”并不用于指圆形结构。线卷可以是任意形状并且可以通过将电线导体缠绕在所需形状和尺寸的框架上而被简单地制造。通常将磁铁设计为使其与线卷相当紧密地配合以提供最大通量密度，并且因此提供最大电流。
也有商用集成电路，其中在线环内“摇摆”的小磁铁矩阵用于产生电流。一个这样的制造商是Ferro Solutions。
(ii)可变间距电容器实施方式
使用动力充电的另一实施方式是使用可变间距电容器(也称为可变电容器或者VC)代替磁性微发电机的设备。(参见图5)。可以用与其它动力“振荡器”类似的方式实现可变间距电容器，但是其具有较少的分立运动部件。它可以利用根据脉搏的共振频率调谐的心脏运动，或者使心脏的运动或者其它的力驱动可以收放的板(plate)，从而产生电流。这种电容器也可以由压力变化而不是利用心脏的加速来供电。某些研究人员发现在对狗进行的研究中使用原型VC在2小时的跨度上产生的平均功率是36微瓦。参见Ryoi chi Tashiro等，“Development of an electrostatic generator for a cardiac pacemaker thatharnesses the ventricular wall motion”，J Artif Organs(2002)5：239-245。人体解剖学允许使用更大的VC，因此可以预期得到更高的功率。
(iii)压电实施方式
一个替换的实施方式是采用压电技术。压电元件将力或者应变转换成电势。当受到间接力(惯性力)或者当受到由心脏收缩引起的直接力时，压电元件可用于收集能量。
一个压电实施方式采用跨越整个引线长度的压电电线层。可以购得这种电线(例如Ormal Vibetek piezoTM电线)。例如，压电电线包括绝缘层的厚度可以是大约2.7毫米。一个实施方式使用由聚偏氟乙稀(PVDF)压电材料层制成的新的引线。随着心脏跳动，当电线“在周围落下”时压电材料受到应力，从而产生电流并且将其传输到设备或者电池。
在一个实施方式中，这种电线的结构可以在核心处具有传统的引线组件，该引线组件由绝缘材料包围。该绝缘材料可以由导电材料包围，随后该导电材料可以被PVDF层包围，该PVDF层又被另一层导电材料包围，而这一层导电材料最后可以被诸如硅酮套之类的外部绝缘层包围。夹在导电层之间的压电材料可以产生电荷，这些电荷可以产生流经这些导体的电流。这些导体可以与植入式设备的一个或者多个组件比如存储设备(通常是化学电池)电接触。
另一方法可以结合以上思想的要素来实现更高的效率水平，并且将冗余嵌入系统内以抵偿可能发生的组件故障。微发电机或者可变电容器元件可以被放置在压电电线/引线组合的端部。
2.光学充电
这一思想包括通过将光功率穿过皮肤传输到皮肤表面之下所植入的光电池阵列中来对植入式电子心脏设备的内部电池充电。近红外光形式的功率可从体外的光功率源照射在植入皮肤下的光电池阵列上。由这些电池接收到的功率随后用于对植入式设备的内部可再充电电池充电或者再充电。光电池(光收集器)经由电缆(引线)与电池电连接。该电池与起搏器或者其它设备的电路电连接。
功率源可以采用大功率近红外激光二极管的形式，并且光电池阵列功率接收器可以包括光电二极管。因为光功率将直接穿过皮肤，所以近红外光可以因其对组织的低侵入性而被利用。与电磁感应充电技术中使用的射频波不同，光并不干扰植入式设备的运转。为了生物相容性和密封可封装光电池阵列。在预定的时间间隔内患者或者医生可以仅仅通过将光源靠近光收集器之上皮肤的表面达预定时间而对设备充电。
近红外光特别适于这种设备，但是也可以使用其它波长的光以及其它类型的电磁辐射功率。
有两个可以实现该光学思想的实施方式：光电池阵列可以被封装在植入式设备中(在其表面)，或者可以嵌入设备的独立部分中并且通过电线连接到植入式设备。另外，可以改变光发送器的功率传输水平和光电池阵列的面积以增大或者减小所输送和接收的功率量，只要辐射或者热量不对人的皮肤和组织造成损害，并且其大小不会阻碍在人体内的植入。
3.热电充电
热电功率可用于向植入式电子心脏设备供电，或者通过使用在有温度梯度的情况下可以产生电流的热电材料使其内部电池充电。热电材料本质上是包括以串联方式电连接的成对的p型柱和n型柱的半导体，其通过塞贝克效应产生电流。通过在具有不同温度的两介质之间插入一层热电材料以影响人体的自然热过程，可以在该材料中产生电流，该电流随后被植入式设备利用。热电材料的厚度是热端和冷端之间的距离，并且可以是例如大约3毫米(参见M.Wiener、S.Cooper，“Nanotechnology Based Biothermal Materials For ImplantableDevices and Other Applications”，Ind.Biotech.，卷1，no.3，第194-195页，2005年秋)。
可如下地构造热电发电机。一片热电材料夹在皮肤和设备外壳、肌肉或者外部环境之间，并且用绝缘材料(比如陶瓷或者碳氢化合物聚合材料)包围热电材料的边缘以保持温度梯度并且优化热流。可以产生电力并将其递送到设备电池或者经由与热电发电机和设备电连接的导体直接递送给设备。如果使用电池，则将热电发电机放置为经由导体与电池电接触，并且仅仅用普通方法使电池充电。在不使用可再充电电池的情况下，仅依赖于使用热电材料发电的植入式设备可以被连续地并且永久地供电，该设备的寿命仅仅受患者寿命的限制，不需要因故障或者劣化而替换该设备。
可以用各种方法实现热电充电系统。热电片可被放置在身体的产生高温差的部分内，例如在表面血管或者毛细血管床和皮肤表面之间，并且远离设备自身，且具有延伸到植入式设备的电线。同样，可以将该材料放置在人体外部，或者集成在设备的外壳上，从而利用皮肤和下面的组织或者外壳中的空隙之间的温度梯度。另外，可以调整材料面积以按需产生不同量电流。
所述使用电流热电材料的热电充电系统可以产生足够的功率以对起搏器设备无限供电而不使用机载电池，该起搏器的寿命仅仅受设备故障或者劣化的限制。在一个优选的实施方式中，发电机向与不可再充电电池相耦合的电容器提供电流。ICD也可以利用这一功率递送机制来使电池再充电直至电池耗尽并且不能再维持ICD。这在ICD的寿命上提供了非常重大的进步。确实，通过使用最新的化学电池，比如可从Quallion Corporation购得的电池，预期ICD可以容易地具有10年或者更长的寿命。具有例如聚硅氧烷聚合体电解液锂电池这样的电池并且使用本发明的热电充电系统的ICD将具有大于5年的平均工作寿命，例如大于7年、大于10年、大于13年或者甚至大于15年。
本发明可以使用各种可用的可再充电电池技术。在普通的可再充电电池技术中，锂离子电池的能量密度最高(是电流不可再充电起搏器电池的能量密度的大约2/3)。镍金属氢化物电池的能量密度是电流不可再充电电池的能量密度的大约1/3。因此，可再充电电池的持续时间比使用有关单次充电的电流技术的不可再充电电池的持续时间短。因此，普通的可再充电电池的寿命受到限制。锂离子电池的寿命为大约5年，而镍金属氢化物电池的寿命为大约10年。
4.直接插入式
这一实施方式包括可由外部功率源充电的可完全植入设备，该外部功率源与植入式设备直接电传导接触。充电机制以抵抗感染或者其它并发症的方式实现。它通过穿过皮肤建立与设备的功率源的终端的直接连接来进行充电，这与将电源插头插入标准壁上电插座的方式很相似。
一个实施方式是以与注射器针头注射相类似的方式“注射”引线。这些相对小的切口将感染机会降低到几可忽略的值；大多数的消过毒的针头注射带来感染的风险很小。为了降低将电压电势施加在身体组织上的发生率，需要通过用绝缘材料包覆引线以使植入式设备上的触点与身体组织绝缘。
另一实施方式包括放置在起搏器表面上的两个大的触点以及放置在触点上的绝缘体。被设计成大致为起搏器大小的特殊的板(plate)用于更容易地使充电引线与起搏器在外部对齐并且容许简便充电。起搏器的表面上有两个绝缘触点，引线通过这些触点插入。金属设备套在起搏器上。这一设备将用于穿过皮肤套在起搏器的外形上，并且因此使得医生或者护士可以更有效地将充电针头引导至起搏器充电触点。这两条引线可被捆扎或者缠绕成一条与同轴电缆很相似的集成电线，从而与植入式设备之间仅仅需要一个连接而不是两个。
5.无线感应
这一实施方式包括使用射频的电磁力以无线的方式使植入式设备感应充电。电流通过供电线圈，从而当将该供电线圈与被包装在植入式设备内的线圈放置成彼此接近时在后一线圈中感生电流。因而，可以产生电流并且将其递送到电源而与该电源没有任何物理连接。参见图1，其示出放置在植入式设备(起搏器)(3)上的充电器(1)的剖视图。充电器实质上是空心的大致盘形的膜盒，其包含在该膜盒的内壁周围延续的多个线环(2)。充电器被放置在起搏器附近以使得充电器被放置在患者体外紧靠其皮肤，而起搏器正好位于皮肤之内。电流通过充电器的线环以产生电磁场。交变或者改变该电流产生自充电器发出并且穿透皮肤的变化的磁通量，使得通量线与起搏器的内部线环(4)相交并且切入。这一通量切割在起搏器的内部线环(4)中感生电流，该电流用于使内部电池充电或者直接向起搏器的一个或者多个电组件供电。
线圈的大小和匝数决定了所输送的功率量。利用热限制，并且使用标准计算可以确定最佳的功率递送量。
6.压力能量：活塞式振动膜
心脏收缩和心脏舒张之间的血压变化导致可与能量转换元件相连接的隔膜、膜片、活塞或者其它类型的换能器的移动。
本发明的其它实施方式
本发明还包括一种用于向植入式医疗设备供电的方法，该方法包括：(1)提供用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入并且生物相容的动力发电机，该发电机包括磁铁和导体；并且还包括适于与导体以及植入式医疗设备电连通的电引线；其中磁铁和导体可相对于彼此移动；其中导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且将磁铁至少部分地放置在该流明内且使其可移动穿过线圈式导体的流明，并且其中，在使用时，当发电机大致沿纵轴运动时该磁铁确实移动穿过该流明；(2)经由电引线将发电机与医疗设备电连接；(3)将医疗设备植入到所需位置；(4)将发电机植入到所需位置；(5)使发电机运动，从而产生电流以向植入式医疗设备供电。
通过使用上述方法，可以将发电机植入在心壁的附近，从而使其进行由心脏的跳动产生的规则脉动，其中这些运动的频率在大约0.5赫兹到大约2赫兹之间，从而产生在大约40微瓦和200微瓦的范围内的电功率。
本发明还包括一种成套药盒，其包括：(1)用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入并且生物相容的动力发电机，该发电机包括磁铁和导体；并且还包括适于与该导体以及与该植入式医疗设备电连通的电引线；其中该磁铁和该导体可相对于彼此移动；其中该导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且将磁铁至少部分地设置在该流明内并且使其可移动穿过该线圈式导体的流明，并且其中，在使用时，当发电机大致沿纵轴运动时该磁铁确实移动穿过该流明；以及(2)从下组中选择的植入式医疗设备：(a)起搏器，(b)除颤器，(c)左心室辅助设备，(d)肌肉刺激器，(e)神经刺激器，(f)蜗形植入物，(g)监控设备，以及(h)药物泵。
关于本公开的一般陈述
本文件所公开的各实施方式是说明性和示例性的，并且不旨在限制本发明。可以利用其它的实施方式并且可以作出各种结构改变而不背离本发明的各权利要求的范围。如本文以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括复数引用，除非上下文另外明确地指出。因而，例如，对“一部分”的引用包括多个这样的部分，等等。
在本公开中，引用了本发明的特定特征。应当理解，在本说明书中本发明的公开包括这种特定特征的所有适当的组合。例如，当在特定实施方式或者特定权利要求的范围内公开了特定特征时，该特征也可适当程度地用于其它特定实施方式和权利要求的范围内，以及一般地用于本发明。
在本文件中公开的各实施方式是说明性和示例性的，并且不旨在限制本发明。可以利用其它的实施方式并且可以作出各种结构改变而不背离本发明的各权利要求的范围。在本公开中，引用了各种特定特征(包括例如组件、组分、元件、设备、装置、系统、组、范围、方法步骤、试验结果等等)。应当理解，在本说明书中本发明的公开包括这种特定特征的所有可能组合。
如本文以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括复数引用，除非上下文另外明确地指出。因而，例如，对“一部分”的引用包括多个这样的部分，等等。
本文所使用的术语“包括”及其语法上的同义词是指，除了明确识别的特征，其它特征可任选地存在。本文所使用的在数字之前的词“至少”是表示以该数字为起点的范围的开始(取决于所限定的变量，其可以是具有上限或者没有上限的范围)。例如，“至少1”是指1或者大于1，并且“至少80％”是指80％或者大于80％。本文所使用的在数字之前的词“至多”是表示以该数字为终点的范围的结束(取决于所限定的变量，其可以是以1或0为下限的范围或者是没有下限的范围)。例如，“至多4”是指4或者小于4，并且“至多40％”是指40％或者小于40％。在本说明书中，当以“(第一数字)到(第二数字)”或者“(第一数字)-(第二数字)”给出范围时，这是指该范围的下限是第一数字而该范围的上限是第二数字。
当本文引用包括两个或者多个限定步骤的方法时，可以任意顺序或者同时地执行这些限定步骤(上下文排除这种可能时除外)，并且该方法可选地包括一个或者多个其它步骤，这些其它步骤在任一限定步骤之前、在两个限定步骤之间或者在所有限定步骤之后执行(上下文排除这种可能时除外)。本文给出的数字应当用合乎其上下文及其表达的范围来解释；例如，每个数字都可以变化，其中这种变化取决于准确度，而利用该准确度可以通过本领域技术人员所传统使用的方法测量出该变化。
本说明书通过引用结合了本文所引用的所有文件以及与本说明书同时提交的或者与本申请有关的先前提交的所有文件，包括但不限于关于本说明书对公众开放查阅的那些文件。
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权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于给植入式医疗设备供电的、完全可植入并且生物相容的动力发电机，所述发电机被放置在心导管引线的尖端或者放置在其附近，并且包括磁铁和导体；并且还包括适宜于与所述导体以及与所述植入式医疗设备电连接的电引线；其中所述磁铁和所述导体相对于彼此可移动；其中，在使用时，当所述磁铁相对于所述导体移动时，在所述导体中感应生成电流，所述电流穿过所述电引线传送到所述植入式医疗设备。
2.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且所述磁铁至少部分地设置在所述流明内并且使其可移动穿过所述线圈式导体的所述流明，并且其中，在使用时，当所述发电机大致沿所述纵轴运动时所述磁铁确实移动穿过所述流明。
3.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，还包括附连在轴上的偏心加重凸轮，其中所述轴与所述磁铁机械连接使得所述凸轮的运动引起所述磁铁的伴随运动。
4.如权利要求3所述的发电机，其特征在于，还包括将所述轴和所述磁铁机械连接的一个或者多个齿轮。
5.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述磁铁是球形的。
6.如权利要求5所述的发电机，其特征在于，所述球形磁铁被封装在具有第一端和第二端的管形隔间中。
7.如权利要求6所述的发电机，其特征在于，每一端均由壁封闭，并且其中每一壁的内表面包括偏转元件，所述偏转元件适于在所述球形磁铁碰撞所述偏转元件时推开所述球形磁铁。
8.如权利要求7所述的发电机，其特征在于，所述偏转元件从下组中选择：偏置弹簧、弹性缓冲器以及磁铁。
9.如权利要求8所述的发电机，其特征在于，所述偏转元件另外可将可变间隙电容器或者压电材料纳入其中。
10.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述磁铁是细长磁铁，其中所述细长磁铁被封装在具有第一端和第二端的管形隔间中。
11.如权利要求10所述的发电机，其特征在于，每一端均被壁封闭，并且其中每一壁的内表面包括偏转元件，所述偏转元件适于在所述细长磁铁碰撞所述偏转元件时推开所述细长磁铁。
12.如权利要求6所述的发电机，其特征在于，包括以首尾相连设置的多个独立的管形隔间，其每一个与相邻隔间都由壁分隔开，每一个包含至少一个球形磁铁。
13.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，在使用时所述导体是可移动的并且所述磁铁保持固定。
14.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其最大尺寸不超过20毫米。
15.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其在使用时产生40微瓦与1000微瓦之间的平均功率输出。
16.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其体积在0.25立方厘米与5立方厘米之间。
17.一种用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入和生物相容的动力发电机，所述发电机包括与缓冲平衡物机械连接的可变间距电容器，其中当所述缓冲平衡物移动时，所述可变间距电容器被压缩，从而产生电流；并且还包括适于与所述可变间距电容器和所述植入式医疗设备电连接的电引线。
18.如权利要求17所述的发电机，其特征在于，其在使用时产生40微瓦与1000微瓦之间的平均功率输出。
19.一种用于向植入式医疗设备供电的方法，所述方法包括：(1)提供一种用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入并且生物相容的动力发电机，所述发电机包括磁铁和导体；并且还包括适于与所述导体以及与所述植入式医疗设备电连接的电引线；其中所述磁铁和所述导体可相对于彼此移动；其中所述导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且将所述磁铁至少部分地设置在所述流明内并且使其可移动穿过所述线圈式导体的所述流明，并且其中，在使用时，当所述发电机大致沿所述纵轴运动时所述磁铁确实移动穿过所述流明；(2)经由所述电引线将所述发电机与所述医疗设备电连接；(3)将所述医疗设备植入到所需位置；(4)将所述发电机植入到所需位置；(5)使所述发电机运动，从而产生电流以向所述植入式医疗设备供电。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，包括将所述发电机植入在心壁附近，并且还包括使所述发电机进行由心脏的跳动产生的规则脉动，其中所述运动的频率在大约0.5赫兹到大约2赫兹之间，从而产生在大约40微瓦和200微瓦的范围内的电功率。

Claims (20)

1.一种用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入并且生物相容的动力发电机，所述发电机包括磁铁和导体；并且还包括适于与所述导体以及与所述植入式医疗设备电连接的电引线；其中所述磁铁和所述导体可相对于彼此移动；其中，在使用时，当所述磁铁相对于所述导体移动时，在所述导体中感生电流，所述电流穿过所述电引线传送到所述植入式医疗设备。
2.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且所述磁铁至少部分地设置在所述流明内并且使其可移动穿过所述线圈式导体的所述流明，并且其中，在使用时，当所述发电机大致沿所述纵轴运动时所述磁铁确实移动穿过所述流明。
3.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，还包括附连在轴上的偏心加重凸轮，其中所述轴与所述磁铁机械连接使得所述凸轮的运动引起所述磁铁的伴随运动。
4.如权利要求3所述的发电机，其特征在于，还包括将所述轴和所述磁铁机械连接的一个或者多个齿轮。
5.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述磁铁是球形的。
6.如权利要求5所述的发电机，其特征在于，所述球形磁铁被封装在具有第一端和第二端的管形隔间中。
7.如权利要求6所述的发电机，其特征在于，每一端均由壁封闭，并且其中每一壁的内表面包括偏转元件，所述偏转元件适于在所述球形磁铁碰撞所述偏转元件时推开所述球形磁铁。
8.如权利要求7所述的发电机，其特征在于，所述偏转元件从下组中选择：偏置弹簧、弹性缓冲器以及磁铁。
9.如权利要求8所述的发电机，其特征在于，所述偏转元件另外可将可变间隙电容器或者压电材料纳入其中。
10.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，所述磁铁是细长磁铁，其中所述细长磁铁被封装在具有第一端和第二端的管形隔间中。
11.如权利要求10所述的发电机，其特征在于，每一端均被壁封闭，并且其中每一壁的内表面包括偏转元件，所述偏转元件适于在所述细长磁铁碰撞所述偏转元件时推开所述细长磁铁。
12.如权利要求6所述的发电机，其特征在于，包括以首尾相连设置的多个独立的管形隔间，其每一个与相邻隔间都由壁分隔开，每一个包含至少一个球形磁铁。
13.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，在使用时所述导体是可移动的并且所述磁铁保持固定。
14.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其最大尺寸不超过20毫米。
15.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其在使用时产生40微瓦与1000微瓦之间的平均功率输出。
16.如权利要求2所述的发电机，其特征在于，其体积在0.25立方厘米与5立方厘米之间。
17.一种用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入和生物相容的动力发电机，所述发电机包括与缓冲平衡物机械连接的可变间距电容器，其中当所述缓冲平衡物移动时，所述可变间距电容器被压缩，从而产生电流；并且还包括适于与所述可变间距电容器和所述植入式医疗设备电连接的电引线。
18.如权利要求17所述的发电机，其特征在于，其在使用时产生40微瓦与1000微瓦之间的平均功率输出。
19.一种用于向植入式医疗设备供电的方法，所述方法包括：(1)提供一种用于向植入式医疗设备供电的、可完全植入并且生物相容的动力发电机，所述发电机包括磁铁和导体；并且还包括适于与所述导体以及与所述植入式医疗设备电连接的电引线；其中所述磁铁和所述导体可相对于彼此移动；其中所述导体是将细长流明限定在纵轴周围的线圈，并且将所述磁铁至少部分地设置在所述流明内并且使其可移动穿过所述线圈式导体的所述流明，并且其中，在使用时，当所述发电机大致沿所述纵轴运动时所述磁铁确实移动穿过所述流明；(2)经由所述电引线将所述发电机与所述医疗设备电连接；(3)将所述医疗设备植入到所需位置；(4)将所述发电机植入到所需位置；(5)使所述发电机运动，从而产生电流以向所述植入式医疗设备供电。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，包括将所述发电机植入在心壁附近，并且还包括使所述发电机进行由心脏的跳动产生的规则脉动，其中所述运动的频率在大约0.5赫兹到大约2赫兹之间，从而产生在大约40微瓦和200微瓦的范围内的电功率。
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