特表2026-533262IP Force 特許公報全文掲載

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】
(54)【発明の名称】循環補助デバイス、システム、及び方法
(51)【国際特許分類】
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
【ＦＩ】
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(31)【優先権主張番号】63/540,346
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
(71)【出願人】
【識別番号】506192652
【氏名又は名称】ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＳＴＯＮ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＳＣＩＭＥＤ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】カールソン、コリドン
【テーマコード（参考）】
【Ｆターム（参考）】
4C077AA04
4C077DD08
4C077DD21
4C077HH03
4C077HH09
4C077HH18
4C077HH19
4C077JJ03
4C077JJ16
(57)【要約】
循環補助システムは、血液ポンプと、１つ以上のセンサと、１つ以上のセンサと通信するコントローラとを含み得る。血液ポンプは、被駆動構成要素と、当該被駆動構成要素と連係し、被駆動構成要素を駆動して血液ポンプを通して血流を圧送するモータとを含み得る。１つ以上のセンサのうちのセンサは、モータの速度に関連する値を感知するように構成され得る。コントローラは、被駆動構成要素を駆動するためにモータにコマンド信号を出力し、モータの速度に関連する値及びコマンド信号に基づいて、血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値を決定するように構成され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項】
循環補助システムであって、
血液ポンプであって、
被駆動構成要素と、
前記被駆動構成要素と連係し、前記被駆動構成要素を駆動して前記血液ポンプを通して血流を圧送するように構成されたモータと、を含む前記血液ポンプと、
前記モータの速度に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサと、
前記モータ及び前記モータの速度に関連する値を感知するように構成された前記１つ以上のセンサと通信するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記被駆動構成要素を駆動するために前記モータにコマンド信号を出力し、前記モータの速度に関連する値及び前記コマンド信号に基づいて、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値を決定するように構成されている、循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、前記血液ポンプを通る血流の流量を含む、請求項１に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定し、
前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプを通る血流の流量を決定するように更に構成されている、請求項２に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含み、
前記コントローラは、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて左心室圧を決定するように構成されている、請求項３に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
大動脈圧に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記大動脈圧に関連する値を感知するように構成された前記１つ以上のセンサと通信し、
前記コントローラは、
前記血液ポンプにわたる圧力降下を決定し、
前記血液ポンプにわたる圧力降下及び前記大動脈圧に関連する値に基づいて、前記左心室圧を決定するように構成されている、請求項５に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定するように更に構成されており、
前記圧力降下は、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて決定される、請求項６に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、前記コマンド信号を調整するように構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、左心室から大動脈に血液を圧送するための血液ポンプの十分性を示す指標を出力するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コマンド信号は、電圧レベルを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
患者の心臓に用いられる循環補助デバイスによって実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、前記循環補助デバイスに方法を実行させ、当該方法は、
血液ポンプのモータに被駆動構成要素を駆動させて、血液を左心室から血液ポンプを通して患者の大動脈に圧送させるために、前記血液ポンプの前記モータに対してコントローラからコマンド信号を出力することと、
前記コントローラと通信する１つ以上のセンサを用いて前記モータの速度に関連する値を受信することと、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいて、前記血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値は、前記血液ポンプを通る血液の流量、前記患者の心臓の左心室内の圧力、又は前記血液ポンプを通る血液の流量及び前記患者の心臓の左心室内の圧力の両方を含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記方法は、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、を更に含み、
前記血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプを通る血液の流量を決定することを含む、請求項１１又は１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記方法は、
前記コントローラと通信する１つ以上のセンサで感知された前記患者の大動脈内の圧力に関連する値を受信することと、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、
前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプにわたる圧力降下を決定することと、
前記血液ポンプにわたる圧力降下及び前記患者の大動脈内の圧力に基づいて、前記患者の心臓の左心室内の圧力を決定することと、を更に含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記コマンド信号は、電圧レベルを含む、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
機械的循環補助デバイスに関する。より具体的には、経皮的心室補助デバイス（percutaneous ventricular assist devices、ＰＶＡＤ）の動作
【背景技術】
【】
例えば、心臓の処置及び／又は心臓の治療における医療用途のために、多種多様な体内及び体外の医療デバイス及びシステムが開発されてきた。これらのデバイス及びシステムのいくつかは、ガイドワイヤ、カテーテル、カテーテルシステム、ポンプデバイス、心臓補助デバイスなどを含む。これらのデバイス及びシステムは、様々な異なる製造方法のいずれか１つによって製造され、様々な方法のいずれか１つに従って使用することができる。既知の医療デバイス、システム、及び方法の各々は、特定の利点及び欠点を有する。代替的な医療デバイス及びシステム、並びに医療デバイス及びシステムを製造及び使用する代替的な方法を提供する継続的な必要性がある。
【発明の概要】
【】
心室補助デバイスを含む医療デバイスのための設計、材料、製造方法、及び使用の代替案を提供する。
第１の実施例では、循環補助システムは、血液ポンプであって、被駆動構成要素と、当該被駆動構成要素と連係し、被駆動構成要素を駆動して血液ポンプを通して血流を圧送するように構成されたモータと、を含む、血液ポンプと、モータの速度に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサと、モータ及びモータの速度に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサと通信するコントローラと、を備え、コントローラは、被駆動構成要素を駆動するためにモータにコマンド信号を出力し、モータの速度に関連する値及びコマンド信号に基づいて、血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値を決定するように構成されることができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、血液ポンプを通る血流の流量を含むことができる。
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コントローラは、コマンド信号及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失（motor mechanical loss）を決定し、モータトルク及びモータ機械損失に基づいて血液ポンプを通る血流の流量を決定するように更に構成されることができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含んでもよく、コントローラは、モータトルク及びモータ機械損失に基づいて左心室圧を決定するように構成されている。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含む。
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、大動脈圧に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサを備え、コントローラは、大動脈圧に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサと通信し、血液ポンプにわたる（血液ポンプの前後又は両端間の）圧力降下を決定し、血液ポンプにわたる圧力降下及び大動脈圧に関連する値に基づいて左心室圧を決定するように構成されることができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コントローラは、コマンド信号及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定するように更に構成されることができ、圧力降下は、モータトルク及びモータ機械損失に基づいて決定される。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コントローラは、血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、コマンド信号を調整するように構成されることができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コントローラは、血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、左心室から大動脈に血液を圧送するための血液ポンプの十分性（sufficiency）を示す指標を出力するように構成されることができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コマンド信号は、電圧レベルを含んでもよい。
更なる実施例では、患者の心臓に用いられる循環補助デバイスによって実行可能な命令を記憶している非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令は、循環補助デバイスに方法を実行させ、当該方法は、血液ポンプのモータに被駆動構成要素を駆動させて、血液を左心室から血液ポンプを通して患者の大動脈に圧送させるために、血液ポンプのモータに対してコントローラからコマンド信号を出力することと、コントローラと通信する１つ以上のセンサを用いてモータの速度に関連する値を受信することと、コマンド信号及びモータの速度に関連する値に基づいて、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値は、血液ポンプを通る血液の流量、患者の心臓の左心室内の圧力、又は血液ポンプを通る血液の流量及び患者の心臓の左心室内の圧力の両方を含んでもよい。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、方法は、コマンド信号及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、を更に含むことができ、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、モータトルク及びモータ機械損失に基づいて血液ポンプを通る血液の流量を決定することを含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、方法は、コントローラと通信する１つ以上のセンサで感知された患者の大動脈内の圧力に関連する値を受信することと、血液ポンプにわたる圧力降下を決定することと、血液ポンプにわたる圧力降下及び患者の大動脈内の圧力に基づいて、患者の心臓の左心室内の圧力を決定することと、を更に含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、方法は、コマンド信号及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、モータトルク及びモータに基づいてポンプにわたる圧力降下を決定することと、を更に含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、コマンド信号は、電圧レベルを含んでもよい。
更なる実施例では、患者の心臓に用いられる血液循環補助システムを動作させる方法は、血液ポンプのモータに被駆動構成要素を駆動させて、血液を左心室から血液ポンプを通して患者の大動脈に圧送させるために、血液ポンプのモータに対してコントローラからコマンド信号で電圧レベルを出力することと、コントローラと通信する１つ以上のセンサでモータの速度に関連する値を感知することと、電圧レベル及びモータの速度に関連する値に基づいて、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することと、を含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、電圧レベル及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルク値を決定することと、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失値を決定することと、を更に含むことができ、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、モータトルク及びモータ機械損失に基づいて血液ポンプを通る血液の流量を決定することを含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、コントローラと通信する１つ以上のセンサで感知された患者の大動脈内の圧力に関連する値を受信することと、血液ポンプにわたる圧力降下値を決定することと、血液ポンプにわたる圧力降下及び患者の大動脈内の圧力に基づいて、患者の心臓の左心室内の圧力値を決定することと、を更に含むことができる。
【】
の実施例のいずれかに代えて、又はそれに加えて、別の実施例では、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、モータに提供される電圧レベル及びモータの速度に関連する値に基づいてモータトルク値を決定することと、モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失値を決定することと、モータトルク値及びモータ機械損失値に基づいてポンプにわたる圧力降下値を決定することと、を更に含むことができる。
【】
いくつかの実施形態のの概要は、本開示の各開示された実施形態又は全ての実装形態を説明することを意図していない。以下の図面及び「発明を実施するための形態」は、これらの実施形態のうちのいくつかをより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【】
添付の図面に関連して以下の「発明を実施するための形態」を考慮することにより、より完全に理解することができる。
【図】解剖学的構造の概略部分断面図、及び解剖学的構造内の例示的な経皮的心室補助デバイス（ＰＶＡＤ）の概略側面図である。
【図】例示的なＰＶＡＤの概略断面図である。
【図】図２に示す例示的なＰＶＡＤの線３－３内の概略詳細図である。
【図】例示的な循環補助システムの概略図である。
【図】例示的なコンピューティングデバイス又はコントローラ及びユーザインターフェースの概略図である。
【図】例示的な循環補助システムの概略図である。
【図】例示的な循環補助システムの概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】例示的なコントローラ構成の概略図である。
【図】循環補助システムを動作させる例示的な方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【】
様々な修正形態及び代替形態に適用可能であるが、それらの詳細が図面において例として示されており、詳細に説明される。しかしながら、本発明は、本開示を、説明した特定の実施形態に限定しようとするものではないと理解されるべきである。逆に、その意図は、本開示の趣旨及び範囲内に入る全ての修正形態、均等物、及び代替形態を包含することである。
【】
以下に定義される用語については、特許請求の範囲又は本明細書の他の箇所において異なる定義が与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。
本明細書において、全ての数値は、明示的に示されているか否かにかかわらず、用語「約」によって修飾されると仮定する。「約」という用語は、一般には、当業者が、記載された値と等価であると見なす（すなわち同じ機能又は結果を有する）数値の範囲を指す。多くの場合、「約」という用語は、最も近い有効数字に丸められた数を含み得る。
【】
端点による数値範囲の記載は、その範囲内のすべての数値を含む（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、内容が明らかに他のことを示さない限り、複数の指示対象を含む。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、「又は」という用語は、内容が明らかにそうではないことを指示しない限り、「及び／又は」を含む意味で一般に使用される。
【】
本明細書における「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「他の実施形態」などへの言及は、説明される実施形態が１つ以上の特定の特徴、構造、及び／又は特性を含むことができることを示すことに留意されたい。しかしながら、そのような記述は、全ての実施形態が特定の特徴、構造、及び／又は特性を含むことを必ずしも意味しない。加えて、特定の特徴、構造、及び／又は特性が一実施形態に関連して説明される場合、そのような特徴、構造、及び／又は特性は、特段の記載がない限り、明示的に説明されているか否かにかかわらず、他の実施形態にも関連して使用され得ることを理解されたい。
【】
以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるべきであり、図面において、異なる図面における同様の構造は同じ番号が付されている。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、例示的な実施形態を示しており、本開示の範囲を限定することを意図していない。加えて、任意の所与の図において、いくつかの特徴は、明確化及び／又は簡略化のために示されていない場合があること又は概略的に示されている場合があることに留意されたい。いくつかの構成要素及び／又は方法ステップに関する更なる詳細が、他の図においてより詳細に示されることもある。本明細書に開示されるデバイス及び／又は方法は、以下でより詳細に説明するように、いくつかの望ましい特徴及び利点を提供し得る。
【】
重度の心不全及び／又は他の心臓状態を有する患者の心臓のポンプ機能を補助又は置換するための様々な循環補助デバイスが知られている。循環補助デバイスは、心原性ショック、心筋梗塞、急性非代償性心不全、及び／又は他の心臓関連状態を有する患者を治療するように構成されることができる。追加的に又は代替的に、循環補助デバイスは、経皮的冠動脈介入及び／又は他の処置中に患者を支援することができる。
【】
例示的な心臓循環補助デバイスとしては、心室補助デバイス（ventricular assist devices、ＶＡＤ）、完全人工心臓（total artificial hearts）、大動脈内バルーンポンプ（intra－aortic balloon pumps、ＩＡＢＰ）、及び体外式膜型人工肺（extracorporeal membrane oxygenation、ＥＣＭＯ）が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なＶＡＤとしては、左心室補助デバイス（left ventricular assist devices、ＬＶＡＤ）、右心室補助デバイス（right ventricular assist devices、ＲＶＡＤ）、及び両心室補助デバイス（biventricular assist devices、ＢｉＶＡＤ）が挙げられる。更なる例示的なＶＡＤは、大腿動脈若しくは大腿静脈及び／又は他の適切な血管を通して心室に送達することによって、患者の心臓の心室（例えば、左心室又は右心室）に挿入することができる経皮的心室補助デバイス（ＰＶＡＤ）である。ＰＶＡＤは、経皮的アクセス及び送達を介して患者の解剖学的構造の所望の位置に配置されてもよく、これにより、ＰＶＡＤを救急医療、カテーテル検査室、並びに／又は他の外科的及び／若しくは非外科的環境で使用することを可能にすることができる。
【】
図１は、患者の解剖学的構造における血液ポンプ１００（例えば、ＬＶＡＤ構成のＰＶＡＤなどの経皮的循環補助デバイスなど）の例示的な配置を示す。図１において、血液ポンプ１００は、遠位端１０３が心臓１８の左心室１６内に位置し、近位端１０７が大動脈２０内に位置するように配置されており、それにより、血液ポンプ１００は、左心室１６と大動脈２０との間の大動脈弁２２をまたいで延在している。血液ポンプ１００が左心室１６から大動脈２０まで延在している状態で、血液ポンプ１００は、血流循環を補助するために、左心室１６から大動脈２０の中へ血液を圧送するように構成されることができる。解剖学的構造に対する血液ポンプの他の好適な位置が企図され、これには、血液ポンプの遠位端１０３が心臓１８の右心室に配置され、近位端が肺動脈に配置されることを含むが、これに限定されない。
【】
図２は、血液ポンプ１００の例示的な構成の概略断面図を示す。場合によっては、血液ポンプ１００は、ガイドワイヤ、導入器シース、コントローラ、ユーザインターフェース、１つ以上のセンサ、及び／又は他の好適な構成要素とともに、経皮的循環補助システム又は循環補助システムの一部を形成することができる。
【】
血液ポンプ１００は、インペラハウジング１０２及びモータハウジング１０４を有するハウジング１０１を含むことができる。インペラハウジング１０２及びモータハウジング１０４は、一体的に又はモノリシックに構成されることができるが、これは必須ではなく、インペラハウジング１０２及びモータハウジング１０４は、取り外し可能に又は恒久的に結合されるように構成された別個の構成要素であってもよい。いくつかの構成では、血液ポンプ１００は、インペラハウジング１０２とは別個のモータハウジング１０４を欠いていてもよく、インペラハウジング１０２は、モータ１０５に直接結合されていてもよく、又はモータハウジング１０４は、モータ１０５と一体的に構成されることができる。
【】
インペラハウジング１０２は、インペラアセンブリ１０６と、インペラアセンブリ１０６の一部であってもよく又はそれとは別個であってもよい被駆動磁石１２４とを収容してもよい。インペラアセンブリ１０６は、軸受１１０及び／又は他の好適な軸受などの少なくとも１つの軸受によって回転可能に支持されるインペラシャフト１０８を含むことができる。インペラアセンブリ１０６は、インペラハウジング１０２に対して回転して血液ポンプ１００を通して血液を駆動するインペラ１１２を更に含むことができる。いくつかの構成では、例えば、図示するように、インペラシャフト１０８及びインペラ１１２は、別個の構成要素であってもよく、他の構成では、インペラシャフト１０８及びインペラ１１２は、一体化されていてもよい。インペラアセンブリ１０６は、全体として、被駆動構成要素と見なされてもよく、かつ／又はインペラアセンブリ１０６の回転構成要素（例えば、インペラシャフト１０８及び／又はインペラ１１２）は、個々に、又は組み合わせて、被駆動構成要素であってもよい。
【】
インペラ１１２は、インペラ１１２が回転すると、血液が、インペラハウジング１０２上に又はインペラハウジング１０２に形成された血液入口１１４から流入し、インペラハウジング１０２を通って、インペラハウジング１０２上に又はインペラハウジング１０２に形成された血液出口１１６から流出するように、インペラハウジング１０２内に構成されることができる。いくつかの構成では、インペラハウジング１０２は、遠位方向に延びるカニューレ（図示せず）に結合する、又はそれを含むことができ、カニューレは、（例えば、心臓１８の左心室１６から、及び／又は他の適切な位置から）血液を受け入れて入口１１４に送達することができる。
【】
入口１１４及び出口１１６はそれぞれ、血液ポンプ１００での血液の受け入れ及び血液ポンプ１００からの血液の出力のそれぞれを容易にするように構成された任意の適切な数の開口部を有することができる。いくつかの実施例では、入口１１４及び／又は出口１１６はそれぞれ、複数の開口部を含んでもよく、他の実施例では、入口１１４及び出口１１６の一方又は両方はそれぞれ、単一の開口部を含んでもよい。
【】
入口及び出口１１６はそれぞれ、インペラハウジング１０２に沿った任意の適切な位置又は血液ポンプ１００に沿った他の適切な位置に形成されていてもよい。いくつかの実施例では、図２に示すように、入口１１４は、インペラハウジング１０２の端部（例えば、遠位端部）に形成されていてもよく、出口１１６は、インペラハウジング１０２の側部（例えば、入口１１４の位置の近位）に形成されていてもよい。インペラハウジング１０２における入口１１４及び／又は出口１１６の他の好適な配置構成が企図される。
【】
モータハウジング１０４は、他の好適な構成要素と共にモータ１０５を収容することができる。いくつかの実施例では、図２に示すように、モータハウジング１０４は、少なくともモータ１０５、駆動シャフト１２０、及び駆動磁石１２２を収容することができる。
【】
モータ１０５は、任意の適切なタイプのモータであってもよい。一実施例では、モータ１０５は、ブラシレス直流（direct current、ＤＣ）モータ（brushless DC、ＢＬＤＣ）であってもよいが、他の適切なモータタイプが企図される。
【】
動作中、モータ１０５は、インペラハウジング１０２に対してインペラ１１２を回転可能に駆動するように構成されることができる。いくつかの例示的な構成では、モータ１０５は、駆動磁石１２２に結合された駆動シャフト１２０を回転させることができる。駆動磁石１２２の回転は、インペラアセンブリ１０６の一部である、又はそれに接続されており、かつそれとともに回転する被駆動磁石１２４の回転を引き起こすことができる。すなわち、インペラシャフト１０８がインペラアセンブリ１０６に含まれる場合、インペラシャフト１０８及びインペラ１１２は、被駆動磁石１２４と共に回転するように構成されている。追加的に又は代替的に、モータ１０５は、他の構成要素を介してインペラアセンブリ１０６に結合されることができる。
【】
以下でより詳細に説明するように、コントローラ（図２には図示せず）は、モータ１０５に動作可能に結合され、コントローラからモータ１０５に送信される１つ以上のコマンド信号を介してモータ１０５を制御するように構成されることができる。コントローラは、モータハウジング１０４内に配置されていてもよく、及び／又はコントローラは、モータハウジング１０４の外側（例えば、モータハウジング１０４から独立した血液ポンプ１００のハウジング内、患者の外部など）に配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、複数の構成要素を含むことができ、それらのうちの１つ以上は、モータハウジング１０４内に、かつ／又はそれとは別個に配置されていてもよい。
【】
モータハウジング１０４は、インペラハウジング１０２の反対側のモータハウジング１０４の位置でカテーテル１２６に結合することができる。カテーテル１２６は、レーザ溶接、はんだ付けなどの様々な方法でモータハウジング１０４に結合することができる。カテーテル１２６は、モータハウジング１０４から離れて近位方向に延びることができる。
【】
カテーテル１２６は、血液ポンプ１００を含む循環補助システムの１つ以上の構成要素を受け入れるための１つ以上の管腔を含むことができる。場合によっては、カテーテル１２６は、主管腔１３０内でモータケーブル１２８（例えば、モータ１０５の動作を可能にするように構成された１つ以上のケーブル）を保持するように構成されることができ、モータケーブル１２８は、モータ１０５をコントローラ（図示せず）及び／又は外部電源（図示せず）に動作可能に結合することができる。
【】
カテーテル１２６は、患者の血管内、例えば、大動脈又は肺動脈内の圧力を測定するためのセンサアセンブリ１３２を保持してもよい。センサアセンブリ１３２は、血液ポンプ１００の他の構成要素に対して、非常に正確な圧力データを取得するための位置に配置されていてもよい。例えば、モータハウジング１０４及びモータ１０５に対するセンサアセンブリ１３２の近位位置は、モータ速度関連又は動圧関連の感知の不正確さを低減及び／又は排除することができる。このような不正確さは、モータ又はインペラアセンブリに対してより遠位に位置する圧力センサを使用する他の経皮的循環補助デバイス、例えば、出口１１６の近くに位置する圧力センサを使用するデバイスにおいて典型的に生じる。
【】
図３は、図２の線３－３内の概略詳細図を示す。図３に示すように、センサアセンブリ１３２は、内部チャンバ１３６を有するセンサハウジング１３４を含むことができる。いくつかの実施例では、内部チャンバ１３６は、座ぐり状（counterbore-shape）を有することができるが、内部チャンバ１３６の他の好適な形状及び／又は構成が企図される。光学圧力センサ（例えば、１つ以上の光ファイバを使用する光学圧力センサ及び／又は他の好適な光学圧力センサ）、電気圧力センサ、及び／又は他の好適な圧力センサなどの圧力センサ１３８は、内部チャンバ１３６内に配置され、血液ポンプ１００が心臓１８の左心室１６の中に延在するとき、大動脈２０内の圧力を感知するように構成されることができる。センサハウジング１３４は、血液ポンプ１００の配置中に圧力センサ１３８を保護することができる。センサハウジング１３４はまた、内部チャンバ１３６の、又はそれに結合された、遠位方向を向いている開口部１４０を含むことができる。開口部１４０は、血液が内部チャンバ１３６に入ることを可能にすることができ、それによって開口部１４０は、圧力センサ１３８が、内部チャンバ１３６に近接する血液の圧力を感知することを可能にする。
【】
センサハウジング１３４は、様々な形態をとることができる。例えば、センサハウジング１３４は、例えば、１つ以上の金属、１つ以上のプラスチック、複合材料、及び／又は他の好適な材料から製造されたチューブ又はフェルール（ferrule）であってもよい。センサハウジング１３４は、１つ以上の溶接部（図示せず）、１つ以上の接着剤１４２、並びに／又はセンサハウジング１３４及びカテーテル１２６の少なくとも一部分を取り囲む外側ジャケット１４４を介して、カテーテル１２６に結合されていてもよい。センサハウジング１３４はまた、内部チャンバ１３６内にセンサマウント１４５を含むことができる。センサマウント１４５は、センサハウジング１３４の壁から離れて圧力センサ１３８を支持することを可能にすることができ（例えば、センサマウント１４５は、圧力センサ１３８を内部チャンバ１３６内で中心に位置決めしてもよい）、これにより、高精度の圧力感知が容易になる。センサハウジング１３４の他の適切な構成が企図される。
【】
センサアセンブリ１３２は、圧力センサ１３８に結合されたセンサケーブル１４７を含むことができる。センサケーブル１４７は、圧力センサ１３８をコントローラ（図示せず）に動作可能に結合することができる。図示のように、センサケーブル１４７は、センサマウント１４５を通って延在し、センサハウジング１３４の壁から離れて圧力センサ１３８を支持することができる。センサケーブル１４７は、接着剤１４２を通って、かつカテーテル１２６の又はそれに結合されたケーブル管腔１４９を通って、近位方向に延在することができる。いくつかの実施例では、ケーブル管腔１４９は、１つ以上の溶接部（図示せず）、接着剤（図示せず）、及び／又は外側ジャケット１４４を介してカテーテル１２６に結合されていてもよい。他の実施例では、ケーブル管腔１４９は、省略されてもよく、センサケーブル１４７は、カテーテル１２６の主管腔１３０を通って延びてもよく、又は外側ジャケット１４４の直下にあってもよい。例示的な好適なセンサアセンブリ１３２は、２０２２年１１月１６日に出願された、「PERCUTANEOUS CIRCULATORY SUPPORT DEVICE INCLUDING PROXIMAL PRESSURE SENSOR」と題する米国特許出願公開第２０２３／０１４９６９９（Ａ１）号に開示されており、同出願公開は、任意の及びあらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【】
図４は、例示的な循環補助システム１０の概略図を示す。他の追加の及び／又は代替の構成要素の中でも、循環補助システム１０は、血液ポンプ１００、圧力センサ１３８、コントローラ１４６、及びユーザインターフェース１４８を含むことができる。上述のように、血液ポンプ１００は、コントローラ１４６と通信するモータ１０５と、モータ１０５と連係するインペラ１１２とを含むことができる。
【】
いくつかの実施例では、血液ポンプ１００は、モータの位置を感知するように構成された１つ以上のセンサ１５０（例えば、１つ以上の位置センサ及び／又は他の好適な速度センサ）を含む、又はそれに結合することができる。センサ１５０のうちの１つ以上が含まれる場合、１つ以上のセンサ１５０は、カテーテル１２６を通って、及び／又はそれに沿って延在する１つ以上のケーブルを介して、コントローラ１４６に結合することができる。場合によっては、モータ１０５の速度又は位置は、コントローラ１４６によってモータ１０５を駆動するために使用される電気信号から直接感知されてもよい。そのような場合、モータ１０５は、明示的なセンサ１５０と共に使用される、又は明示的なセンサ１５０の必要性をなくす、暗黙的なセンサであってもよい。
【】
１つ以上のセンサ１５０は、モータの速度又は位置を感知するための任意の好適なタイプ（単数又は複数）のセンサであってもよい。例示的な好適なタイプ（単数又は複数）のセンサ１５０としては、位置センサ、ホール効果センサ、磁気誘導センサ、光学エンコーダ、渦電流センサ、ドップラー効果センサ、タコメータ、及び／又は他の好適なタイプのセンサが挙げられるが、これらに限定されない。
【】
図５は、循環補助システム１０のコントローラ１４６（例えば、コンピューティングデバイス）及びユーザインターフェース１４８の例示的な構成の概略図を示す。コントローラ１４６は、循環補助システム１０のデータ又は循環補助システム１０のためのデータ（例えば、モータ１０５、圧力センサ１３８、センサ１５０、患者の検査結果、ユーザ入力、患者モニタなどのデータ又はこれらからのデータ）を処理するように構成された任意の好適なコンピューティングデバイスであってもよく、かつ／又はそれを含んでもよい。場合によっては、循環補助システム１０の１つ以上の構成要素は、コントローラ１４６及び／又はユーザインターフェース１４８に組み込まれていてもよい。更に、循環補助システム１０の１つ以上の構成要素は、コントローラ１４６及び／又はユーザインターフェース１４８と同様の、あるいはコントローラ１４６及び／又はユーザインターフェース１４８と同様の構成要素を有する１つ以上のコンピューティングデバイスを組み込むことができる。
【】
コントローラ１４６は、循環補助システム１０の動作を可能にするように構成されることができる。コントローラ１４６は、場合によっては、モータ１０５、圧力センサ１３８、ユーザインターフェース１４８、及び／又はセンサ１５０の構成要素に制御信号を設定及び／又は出力して、これらのユニット及びデバイスの動作を制御及び／又は監視することによって、モータ１０５、圧力センサ１３８、ユーザインターフェース１４８、及び／又はセンサ１５０の動作を制御するように構成されることができる。
【】
コントローラ１４６は、リモートサーバ又は他の好適なコンピューティングデバイスと通信することができる。コントローラ１４６、又はコントローラ１４６の少なくとも一部が、モータ１０５、圧力センサ１３８、ユーザインターフェース１４８、及び／又はセンサ１５０の構造とは別個の構成要素である場合、コントローラ１４６は、１つ以上の有線若しくは無線接続又はネットワーク（例えば、ＬＡＮ及び／又はＷＡＮ）を介して循環補助システム１０の電子構成要素と通信してもよい。
【】
コントローラ１４６は、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Arrays、ＦＰＧＡ）、１つ以上のプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Devices、ＰＬＤ）、１つ以上の複合ＰＬＤ（Complex PLDs、ＣＰＬＤ）、１つ以上のカスタム特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuits、ＡＳＩＣ）、１つ以上の専用プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）、１つ以上の中央処理装置（Central Processing Units、ＣＰＵ）若しくはシステムオンチップ（System On Chips、ＳＯＣ）、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれら及び／若しくは他の構成要素の任意の組み合わせであってもよく、それらを含んでもよく、又はそれらに含まれてもよい。コントローラ１４６は、本明細書では単数形で言及されることがあるが、コントローラ１４６は、複数のインスタンスに実装されてもよく、複数のコンピューティングデバイスに分散されてもよく、複数の仮想マシン内でインスタンス化されてもよく、かつ／又は同様のものであってもよい。
【】
例示的なコントローラ１４６は、他の好適な構成要素の中でも、１つ以上のプロセッサ１５２、メモリ１５４、及び／又は１つ以上のＩ／Ｏユニット１５６を含むことができる。図２に具体的に示されていないコントローラ１４６の例示的な他の好適な構成要素としては、通信構成要素、タッチスクリーン、選択可能ボタン、ハウジング、及び／又はコントローラの他の好適な構成要素を挙げることができるが、これらに限定されない。上述のように、コントローラ１４６の１つ以上の構成要素は、循環補助システム１０の構成要素とは別個であってもよく、かつ／又は循環補助システム１０の構成要素に組み込まれていてもよい。
【】
コントローラ１４６は、様々なサブコントローラを含むことができ、かつ／又はそれらと通信することができる。コントローラ１４６に含まれる、又はコントローラ１４６と通信することができる例示的なサブコントローラとしては、モータサブコントローラ、流量サブコントローラ、圧力サブコントローラ、モータトルクサブコントローラ、モータ機械損失サブコントローラ、ストール圧力（stall pressure）サブコントローラ、圧力損失サブコントローラ、及び／又は他の適切なサブコントローラを挙げることができるが、これらに限定されない。
【】
コントローラ１４６のプロセッサ１５２は、単一のプロセッサ、又は個々に若しくは互いと共に動作する２つ以上のプロセッサを含むことができる。プロセッサ１５２は、メモリ１５４及び／又は他の好適なメモリにロードすることができる命令を含む命令を受信及び実行するように構成されることができる。プロセッサ１５２の例示的な構成要素としては、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マルチコアプロセッサ、グラフィカル処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、人工知能アクセラレータ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディスクリート回路、及び／又は他の好適なタイプのデータ処理デバイスを挙げることができるが、これらに限定されない。
【】
コントローラ１４６のメモリ１５４は、単一のメモリ構成要素、又は各々が個々に若しくは互いと共に動作する２つ以上のメモリ構成要素を含むことができる。例示的なタイプのメモリ１５４としては、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ、適切な揮発性記憶デバイス、適切な不揮発性記憶デバイス、永続メモリ（例えば、読み出し専用メモリ（read only memory、ＲＯＭ）、ハードドライブ、フラッシュメモリ、光ディスクメモリ、及び／又は他の適切な永続メモリ）、及び／又は他の適切なタイプのメモリを挙げることができる。メモリ１５４は、非一時的コンピュータ可読媒体であってもよく、又はそれを含んでもよい。メモリ１５４は、コンピュータ可読媒体上に一時的及び／又は非一時的状態で記憶された命令を含み得、当該命令は、本明細書で説明する方法及び／又は技法のうちの１つ以上をプロセッサに実行させるように、プロセッサ１５２によって実行可能であり得る。
【】
コントローラ１４６のＩ／Ｏユニット１５６は、単一のＩ／Ｏ構成要素、又は各々が個々に若しくは互いと共に動作する２つ以上のＩ／Ｏ構成要素を含むことができる。例示的なＩ／Ｏユニット１５６は、循環補助システム１０の電子構成要素及び／又は他の好適なコンピューティングデバイス若しくはシステムと通信するように構成された通信ポートを含むがこれらに限定されない、任意の好適なタイプの通信ハードウェア及び／又はソフトウェアであってもよく、又はそれらを含んでもよい。例示的なタイプのＩ／Ｏユニット１５６としては、有線通信構成要素（例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）構成要素、イーサネット（登録商標）構成要素、ＶＧＡ構成要素、シリアル通信構成要素、パラレル通信構成要素、コンポーネントビデオポート、Ｓビデオ構成要素、複合オーディオ／ビデオ構成要素、ＤＶＩ構成要素、ＵＳＢ構成要素、光通信構成要素、及び／又は他の適切な有線通信構成要素）、無線通信構成要素（例えば、無線周波数（radio frequency、ＲＦ）構成要素、低エネルギー（Low-Energy）ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）プロトコル構成要素、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨプロトコル構成要素、近距離無線通信（Near－Field Communication、ＮＦＣ）プロトコル構成要素、ＷＩ－ＦＩプロトコル構成要素、光通信構成要素、ＺＩＧＢＥＥプロトコル構成要素、及び／又は他の適切な無線通信構成要素）、及び／又は他の適切なＩ／Ｏユニット１５６を挙げることができるが、これらに限定されない。
【】
ユーザインターフェース１４８は、１つ以上の有線接続又は無線接続を介してコントローラ１４６と通信するように構成されることができる。ユーザインターフェース１４８は、１つ以上のディスプレイデバイス１５８、１つ以上の入力デバイス１６０、１つ以上の出力デバイス１６２、及び／又は１つ以上の他の好適な特徴を含むことができる。
【】
ディスプレイデバイス１５８は、任意の好適なディスプレイであってもよい。例示的な好適なディスプレイとしては、タッチスクリーンディスプレイ、非タッチスクリーンディスプレイ、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）スクリーン、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、仮想現実ディスプレイ、拡張現実ディスプレイ、及び／又は他の好適なディスプレイタイプが挙げられるが、これらに限定されない。
【】
入力デバイス（単数又は複数）１６０は、ユーザインターフェースを介してユーザ入力を受信するための任意の好適な構成要素及び／又は特徴であってもよく、かつ／又はそれらを含んでもよい。例示的な入力デバイス（単数又は複数）１６０としては、タッチスクリーン、キーパッド、マウス、タッチパッド、マイクロフォン、選択可能ボタン、選択可能ノブ、光学的入力部、カメラ、ジェスチャセンサ、アイトラッカー（eye tracker）、音声認識コントロール（例えば、適切な自然言語処理構成要素に結合されたマイクロフォン）、及び／又は他の適切な入力デバイスが挙げられるが、これらに限定されない。
【】
出力デバイス（単数又は複数）１６２は、ユーザ及び／又は他のコンピューティング構成要素に情報及び／又はデータを提供するための任意の好適な構成要素及び／又は特徴であってもよく、かつ／又はそれらを含んでもよい。例示的な出力デバイス（単数又は複数）１６２としては、ディスプレイ、スピーカ、振動システム、触覚フィードバックシステム、光出力、ケーブル、ライト、及び／又は他の好適な出力デバイスが挙げられるが、これらに限定されない。
【】
血液ポンプ１００の、血液ポンプ１００を通る、又は血液ポンプ１００に近接する様々なパラメータ（例えば、圧力、流量など）は、患者内に配置された血液ポンプ１００の、又は血液ポンプ１００に対する、動作的に及び／又は臨床的に関連する性能パラメータであってもよい。例えば、臨床医は、追加又は代替の治療に関する決定を行うため、患者の状態を評価するため、血液ポンプの状態を評価するため、血液ポンプの動作を評価するため、血液ポンプの有効性を評価するため、血液ポンプの動作を制御するためなどに、心室圧データ、血管圧（vasculature pressure）データ（例えば、大動脈圧データ、肺動脈圧データなど）、血液ポンプ１００の前後（両端間）の（例えば、心室と大動脈との間などの）差圧データ、血液ポンプ１００を通って流れる血液に関連する流量データ、インペラ速度データ、及び／又は血液ポンプ１００の動作に関連する他のデータを有することに関心があり得る。更に、血液ポンプ１００を通って流れる血液に関連する、及び／若しくは当該血液についての圧力及び流量データ、血液ポンプ１００の動作に関連する他の血液ポンプデータ、並びに／又は血液ポンプ１００を通って流れる血液に関連するデータに基づく計算は、コントローラ１４６によって自動的に及び／又はユーザ入力に応じて血液ポンプ１００の動作を制御する（例えば、コマンド信号を調整するなど）ために利用されることができる。
【】
圧力（例えば、左心室圧、右心室圧、血液ポンプ１００の前後（両端間）の差圧など）、流量（例えば、血液ポンプ１００の近位側、遠位側、及び／又は血液ポンプ１００を通る血流の流量）、並びに／又は血液ポンプ１００を通る及び／又はそれに近接する血液の他のパラメータの値及び／又はそれらに関連する測定値をセンサで感知することは、センサによって拾われるノイズ、限られた空間、コスト、及び／又は他の理由により、機械的に困難であり得る。本明細書で説明する概念は、血液ポンプ１００のフィードバック制御システム及び決定された値を利用するための技術を用いて、圧力（例えば、左心室圧、右心室圧、血液ポンプ１００の前後（両端間）の差圧など）、血液ポンプ１００を通る及び／若しくは血液ポンプ１００に近接する血液の流量（例えば、血液ポンプ１００の近位側、遠位側、及び／又は血液ポンプ１００を通る血流の流量）、並びに／又は他のパラメータの値を決定又は計算（例えば、推定）する手段を提供することにより、ＰＶＡＤの動作及び患者へのＰＶＡＤの適用を改善する。
【】
図６は、循環補助システム１０の例示的な制御システムの概略図を示す。場合によっては、制御システムは、閉ループ又は部分閉ループ制御システムであってもよいが、これは必須ではない。
【】
図６に示すように、コントローラ１４６は、転流基板（commutation board）１６４を介して血液ポンプ１００のモータ１０５と通信して、インペラシャフト１０８及びインペラ１１２を駆動又は回転させることができる。転流基板１６４及び／又はその構成要素は、コントローラ１４６に組み込まれていてもよく、モータ１０５に組み込まれていてもよく、かつ／又はコントローラ１４６及びモータ１０５の一方又は両方とは別個の構成要素であってもよい。いくつかの実施例では、転流基板１６４は、省略されてもよい。
【】
動作中、転流基板１６４の転流ブロック（commutation block）１６６は、コマンド信号１６８と、モータ１０５の位置及び／又はモータ１０５の速度に関連する測定値を感知するセンサ１５０の出力とを受信するように構成されることができる。転流ブロック１６６は、センサ１５０の出力を使用して、コマンド信号１６８をモータ１０５の動作と同期させ、コマンド信号１６８及びセンサ１５０の出力に基づいて、制御信号１７０（例えば、ＤＡＣコマンド又は電子機器が読み取る／理解することができる他の適切な値）をモータ１０５に提供することができる。
【】
更に、フィルタ１７２（例えば、図６に示すようなハイパスフィルタ（high pass filter、ＨＰＦ））は、転流基板１６４に配置され、センサ１５０の出力を受信するように構成されることができる。図６に示す実施例では、ＨＰＦとして構成されたフィルタ１７２は、位置信号の導関数を取り、センサ１５０からもたらされる速度信号内のノイズをフィルタリングし、フィルタリングされた信号を出力としてコントローラ１４６に提供するように構成されることができる。いくつかの実施例では、ＨＰＦとして構成されたフィルタ１７２は、省略されてもよく、又は、例えば速度センサが使用される場合にはＬＰＦ（ローパスフィルタ）に置き換えられてもよい。
【】
フィルタ１７２は、任意の適切なタイプのフィルタであってもよい。例示的な適切なタイプのフィルタとしては、ＨＰＦ、ＬＰＦ、ハッチフィルタ、リード・ラグフィルタ（lead-lag filters）、ラグ・リードフィルタ（lag-lead filters）、及び／又は他の適切なタイプのフィルタが挙げられるが、これらに限定されない。
【】
コントローラ１４６は、任意の好適なタイプのコントローラであってもよく、かつ／又はそれを含んでもよい。例えば、コントローラ１４６は、１つ以上の比例コントローラ、比例積分（proportional integral、ＰＩ）コントローラ、比例積分微分（proportional integral derivative、ＰＩＤ）コントローラ、リード・ラグコントローラ、非線形テーブルコントローラ、線形テーブルコントローラ、及び／又は他の好適なタイプのコントローラであってもよく、かつ／又はそれらを含んでもよい。いくつかの実施例では、コントローラ１４６は、図６に示すように、比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を有する１つ以上のＰＩコントローラであってもよく、又はそれを含んでもよい。更に、必須ではないが、コントローラ１４６は、複数の制御ループを含んでもよく、かつ／又は中間状態を制御するように構成されることができる。
【】
動作中、コントローラ１４６は、コントローラ１４６のモータサブコントローラ１８０に入力される基準パラメータ１７８の値を受信するように構成されることができる。モータサブコントローラ１８０は、基準パラメータ１７８の値、基準パラメータ１７８の値に関連する値、及び／又は他の適切なデータを処理して、コマンド信号１６８を出力するように構成されたＰＩコントローラの比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を含むことができる。
【】
基準パラメータ１７８の値は、コントローラ１４６と通信するユーザ、構成要素、又はシステムからの任意の適切なタイプの入力であってもよい。場合によっては、基準パラメータ１７８の値は、設定点、閾値、値の範囲、及び／又はユーザによってユーザインターフェース１４８を介して提供される他の適切な入力であってもよいが、これは必須ではない。基準パラメータ１７８は、モータ速度、血液ポンプ１００を通過する血液の流量、心臓１８の心室内の圧力（例えば、左心室圧及び／又は右心室圧）、血液ポンプ１００の前後（両端間）の差圧（例えば、心室内の圧力と大動脈内の圧力との間の圧力差）、平均動脈圧（mean arterial pressure、ＭＡＰ）、総心拍出量（total cardiac output、ＴＣＯ）、及び／又は他の適切な値を含むが、これらに限定されない、血液ポンプ１００の動作に関連する任意のパラメータであってもよい。いくつかの実施例では、基準パラメータ１７８の値は、モータ１０５の速度の設定点であってもよいが、これは必須ではない。
【】
基準パラメータ１７８の値がモータ１０５の速度の設定点である場合、基準パラメータ１７８の値は、加算器（summer）（例えば、加算構成要素）１８２において（例えば、転流基板１６４においてフィルタ１７２を通過してもよい、又は通過しなくてもよい）センサ１５０からの出力と比較されるように構成されることができる。基準パラメータ１７８の値がモータ１０５の速度の設定点でない場合、基準パラメータ１７８のタイプに基づくパラメータの値（例えば、基準パラメータの値に基づいて決定された速度）は、加算器１８２においてセンサ１５０の出力と比較され得る。代替的に又は追加的に、基準パラメータ１７８の値がモータ１０５の速度の設定点でない場合、基準パラメータ１７８の値は、加算器１８２においてセンサ１５０の出力に基づくパラメータ（例えば、圧力、流量など）の値と比較されてもよい。いくつかの実施例では、比較された値の間の差は、加算器１８２及び／又は本明細書で説明する他の比較器において識別されてもよく、これは、加算器近傍の「－」符号によって表され得る。
【】
図６では、加算器１８２と加算器１８３との間のコントローラのタイプとしてＰＩコントローラが示されているが、追加及び／又は代替のコントローラタイプが利用されてもよい。コントローラ１４６の比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６が含まれる場合、加算器１８２の出力は、比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６で処理され得る。比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６の出力は、別の加算器１８３で組み合わされてもよく、別の加算器１８３は、コマンド信号１６８を出力してもよい。加算器１８３に供給される値は、コマンド信号１６８を生成するために加算されてもよいが、これは必須ではない。モータサブコントローラ１８０の他の適切な構成が企図される。
【】
コントローラ１４６は、モータ１０５及びインペラ１１２の制御から及び／又は動作からの出力及び／又は信号（例えば、コマンド信号１６８、感知されたモータ速度、大動脈圧など）を利用して、１つ以上のパラメータを決定又は計算し得る。追加的又は代替的に、コントローラ１４６は、血液ポンプ１００又は循環補助システム１０の１つ以上の他のセンサの出力を利用して、１つ以上のパラメータを決定又は計算してもよく、１つ以上のセンサからの出力は、患者の血管（例えば、大動脈２０、肺動脈など）内の圧力を感知するように構成された圧力センサ１３８からの出力、及び／又は１つ以上の他の適切なセンサからの出力を含むことができるが、これらに限定されない。
【】
図７は、循環補助システム１０の制御システムの例示的な構成の概略図を示す。場合によっては、制御システムは、閉ループ又は部分閉ループ制御システムであってもよいが、これは必須ではない。図７に示す制御システムは、図６に関して説明したものと同様の特徴を含むことができるが、第１のＰＩコントローラ１７３、第２のＰＩコントローラ１７５、内側制御ループ１７７、及び外側制御ループ１７９を有する。図６に関して説明した動作と同じ動作をする又は同様の動作する図７に示す制御システムの特徴は、ここでは繰り返さない場合がある。
【】
コントローラ１４６は、任意の好適なタイプ（単数又は複数）のコントローラであってもよく、かつ／又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、コントローラ１４６は、図７に示すように、比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を有する第１のＰＩコントローラ１７３と、比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を有する第２のＰＩコントローラ１７５とを含むことができる。更に、必須ではないが、コントローラ１４６は、複数の制御ループを含んでもよく、かつ／又は、例えば、図７に示すように、内側制御ループ１７７及び外側制御ループ１７９を用いて中間状態を制御するように構成されることができる。
【】
動作中、コントローラ１４６は、コマンド信号１６８へと処理するためにモータサブコントローラ１８０に入力される基準パラメータ１７８の値（単数又は複数）を受信するように構成されることができる。いくつかの実施例では、モータサブコントローラ１８０は、基準パラメータ１７８の値、基準パラメータ１７８の受信された値に関連する値、及び／又は他の適切なデータを処理して、コマンド信号１６８を決定し、コマンド信号１６８を出力するように構成された第１のＰＩコントローラ１７３及び第２のＰＩコントローラ１７５を含むことができる。
【】
上述したように、基準パラメータ１７８は、任意の適切な値であってもよい。基準パラメータ１７８の値が、患者の循環パラメータの設定点かつ／又は１つ以上の閾値である場合、第１のＰＩコントローラ１７３又は他の好適なコントローラは、循環パラメータの基準パラメータ１７８の値をモータ速度設定に関連する値（例えば、電圧コマンドなど）に変換してもよく、第２のＰＩコントローラ１７５又は他の好適なコントローラは、モータ速度設定に関連する値をコマンド信号１６８に変換するように構成されることができるが、これは必須ではなく、他の好適な構成が企図される。
【】
図７に示す構成では、循環パラメータに関連する基準パラメータ１７８の値は、加算器１８２において（例えば、センサ１５０及び／又はモータ１０５からの）モータの速度及び／又はモータの速度に関連する測定値と組み合わされ得る。いくつかの実施例では、モータ１０５の速度及び／又はモータ１０５の速度に関連する測定値は、加算器１８２で受信される前に、１つ以上のフィルタ１７２を通過することができる。例えば、モータ１０５の速度及び／又はモータ１０５の速度に関連する測定値は、図７に示されるように、転流基板１６４においてＨＰＦ又は他の適切なフィルタとして構成されたフィルタ１７２、及びモータサブコントローラ１８０においてＬＰＦ又は他の適切なフィルタとして構成された更なるフィルタ１７２を通過することができるが、他の適切な構成が企図される。
【】
加算器１８２の出力は、第１のＰＩコントローラ１７３において、比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を用いて処理され得る。加算器１８２の出力は、第１のＰＩコントローラ１７３の比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６に到達する前に、フィルタ１７２（例えば、図７に示されるようなＨＰＦ及び／又は他の適切なフィルタ）を通過することができるが、フィルタ１７２を含まない他の適切な構成も企図される。第１のＰＩコントローラ１７３の比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６の出力は、加算器１８１において加算され、モータ１０５の速度の設定点の値１８９又はそれに関連する値１８９とされ得る。いくつかの実施例では、モータ１０５の速度の設定点の値１８９又はそれに関連する値１８９は、電圧値（例えば、電圧コマンド信号）及び／又は他の好適な値であってもよい。モータ１０５の速度の設定点の値又はそれに関連する値は、加算器１８５に出力され得る。図７では、加算器１８２と加算器１８２との間のコントローラのタイプとしてＰＩコントローラが示されているが、追加及び／又は代替のコントローラタイプが利用されてもよい。
【】
モータ１０５の速度の設定点の値１８９又はそれに関連する値１８９は、加算器１８５において制御信号１７０（例えば、電圧値）と加算され得る（例えば、値１８９と制御信号１７０との間の差が識別され得る）。加算器１８５の出力は、第２のＰＩコントローラ１７５において、その比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６を用いて処理され得る。加算器１８５の出力は、第２のＰＩコントローラ１７５の比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６に到達する前に、フィルタ１７２（例えば、図７に示されるようなＬＰＦ及び／又は他の適切なフィルタ）を通過することができるが、他の適切な構成がフィルタ１７２なしで企図される。第２のＰＩコントローラ１７５は、加算器１８５と加算器１８３との間のコントローラのタイプであるとして図７に示されているが、追加及び／又は代替のコントローラタイプが利用されてもよい。
【】
第２のＰＩコントローラ１７５の比例構成要素１７４及び積分構成要素１７６の出力は、加算器１８３において互いに加算され得、加算器１８３は、コマンド信号１６８を出力することができる。加算器１８３で加算される値は、コマンド信号１６８を生成するために加算されてもよいが、これは必須ではない。場合によっては、コマンド信号１６８は、基準パラメータ１７８の受信された値を達成することになる速度でモータ１０５を動作させるように構成されることができる。値１８９が電圧コマンドである場合、第２のＰＩコントローラ１７５は、加算器１８５の出力を、電子機器によって理解可能な値（例えば、ＤＡＣコマンド及び／又は他の適切なコマンド信号値）を有するコマンド信号１６８に変換するように構成されることができる。モータサブコントローラ１８０の他の適切な構成が企図される。
【】
内側制御ループ１７７は、制御信号１７０でモータ１０５に提供された電圧値を値１８９と比較することによって、転流ブロック１６６に提供されたコマンド信号１６８を微調整して、モータサブコントローラ１８０が予測可能な様式でコマンド電圧を達成していることを確実にするように構成されることができる。内側制御ループ１７７は、モータ１０５の現在の動作に基づいて基準１７８を調整または修正するために使用される外側制御ループ１７９よりも迅速なフィードバックを提供することができ、内側制御ループ１７７及び外側制御ループ１７９の使用により、単一のフィードバックループが利用される場合よりも、システム１０の動作のより緊密でより効率的な制御を提供することができる。
【】
コントローラ１４６によって決定又は計算されるパラメータは、血液ポンプ１００を通して圧送された血流に関連するパラメータの１つ以上の値を含むことができる。いくつかの実施例では、コントローラ１４６は、流量オブザーバ（flow rate observer）１８４（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）における血液ポンプ１００を通る血液の流量の１つ以上の値、圧力オブザーバ１８６（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）における血液ポンプ１００に近接する１つ以上の圧力（例えば、左心室圧、右心室圧、血液ポンプ１００の前後（両端間）の差圧など）、及び／又は血液ポンプ１００を通して圧送された血流に関連するパラメータの他の適切な値を決定又は計算するように構成されることができる。
【】
血液ポンプ１００における又は血液ポンプ１００に近接する流量及び／又は圧力は、任意の好適な方法で計算され得る。いくつかの実施例では、血液ポンプ１００における又は血液ポンプ１００に近接する流量及び／又は圧力は、エネルギー保存の法則、より具体的にはベルヌーイの法則に基づいてもよい。
【】
【数】
【】
式中、ρは、流体密度であり、ｇは、重力による流体の加速度であり、Ｐは、流体中のある点における圧力であり、ｖは、その点における流体の速度であり、ｈは、その点における高さであり、Ｃは、作動流体の物理的特性に基づく定数である。
【】
血液ポンプ１００における又は血液ポンプ１００に近接する流量及び／又は圧力は、ニュートン力平衡方程式（Newtonian force balance equations）を使用して同様に計算され得る。特に、
Ｆ＝ｍａ （２）
式中、Ｆは、モータによって付与される力であり、ｍは、運動している流体の質量であり、ａは、作動流体に与えられる加速度である。
【】
流量オブザーバ１８４及び圧力オブザーバ１８６は、モータサブコントローラ１８０から出力されたコマンド信号１６８を、モータ１０５の動作を表すパラメータ値として利用することができる。コマンド信号１６８は、電圧値若しくは電圧信号、電流値若しくは電流信号、コンピュータ可読命令、及び／又は他の好適な信号であってもよく、又はそれらを含んでもよい。場合によっては、コマンド信号１６８は、所望のモータ回転又は速度を達成するように構成された電圧レベル若しくは電圧値又は電圧信号を含むことができる。コマンド信号１６８の又はコマンド信号１６８における電圧レベル若しくは電圧値及び／又は他の適切な値若しくは信号は、モータ１０５において感知された電流を使用するのではなく、パラメータ値を決定するために利用されてもよく、血液ポンプ１００の動作に関連するパラメータ値を決定するために、そのようなモータ１０５において感知された電流を使用することに勝る利点を提供することができる。例えば、コマンド信号１６８を使用することにより、モータがコマンド信号１６８を実施し、センサが、実施されたコマンド信号１６８に応じて動作するモータ１０５によって使用される電流を感知するまで待機する必要がないことに起因して、パラメータ値を決定するためにモータ１０５において感知された電流の値を使用することと比較して、より速い流量及び／又は圧力の決定又はより速い計算時間を可能にすることができる。パラメータ値を決定するための入力としてコマンド信号１６８を使用することにより、モータ１０５で感知された電流又は電圧を用いて識別されるモータ１０５がどのように動作していたかではなく、モータ１０５がどのように動作することになるかの観点に基づいて、パラメータ値を決定することを可能にすることができ、これは、感知された電流又は電圧の値をコントローラ１４６に伝達させるのに時間を要し、その伝達には、感知された電流又は電圧の値を１つ以上のフィルタ１７２（例えば、転流基板１６４におけるＨＰＦ及び／又は他の適切なフィルタ）に通すことが含まれ得るためである。加えて、コマンド信号１６８の電圧レベル（単数又は複数）若しくは電圧値（単数又は複数）及び／又は他の適切な値若しくは信号を使用することにより、パラメータ値を決定するためにモータ１０５における電流及び／又は電圧の感知された値を使用することから生じるノイズレベルと比較したとき、パラメータ値の決定におけるノイズの量を低減することができ、これは、流量及び／又は圧力を決定又は計算することの複雑さを低減する。
【】
図８は、血液ポンプ１００を通って流れる血液の流量を決定又は計算するように構成された流量オブザーバ１８４の例示的な動作の図を概略的に示す。流量オブザーバ１８４は、コマンド信号１６８からの値（例えば、電圧レベル若しくは電圧値、電流レベル若しくは電流値、及び／又は他の適切な値若しくは信号）と、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値とを受信するように構成されることができる。受信した信号又は値に基づいて、流量オブザーバ１８４は、モータ１０５のモータトルク出力１８８及びモータ１０５の機械損失１９０（例えば、モータ１０５（及びポンプ）を回転させるのに必要なトルク又はエネルギーの量）を決定又は計算することができる。
【】
モータトルク出力１８８及び機械損失１９０は、任意の好適な方法で決定されてもよい。モータトルク出力１８８を決定するための例示的な構成については、図９に関して説明する。機械損失１９０を決定するための例示的な構成については、図１０に関して説明する。
【】
モータ１０５のモータトルク出力１８８及び機械損失１９０が決定又は計算されると、決定されたモータトルク出力１８８の１つ以上の値及びモータ１０５の機械損失１９０の１つ以上の値は、加算器１９２で組み合わされ得る。いくつかの実施例では、組み合わされた値の間の差は、加算器１９２において識別されてもよい。モータトルク出力１８８（例えば、モータ１０５によって生成される総トルク）とモータ１０５の機械損失１９０（例えば、モータ１０５を回転させるために必要とされるトルクの量）との間の差は、血液ポンプ１００を通して血液を圧送するためにモータ１０５によって使用されるトルクの量を表す。
【】
モータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差が識別されると、血液ポンプ１００を通して流体を圧送するために利用可能なモータ１０５の決定されたトルクを、血液ポンプ１００を通る流体の流量に関連付けるために、１つ以上のポンプ係数（例えば、トルク－流量ポンプ係数）が、差に適用され得る。いくつかの実施例では、１つ以上の係数は、実験的に決定され、かつ血液ポンプ１００の構成に固有であってもよい。
【】
図８に示す例示的な構成では、２つのポンプ係数が、モータ１０５のモータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の決定された差に関連する値に個別に適用され得る。第１のポンプ係数ＫＦＲ０１９４は、モータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差に適用され得る。第１のポンプ係数ＫＦＲ０１９４は、血液ポンプ１００のモータトルクを血液ポンプ１００を通る流量に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値（例えば、血液ポンプ１００の構成に対して決定された値）であり得る。加えて、モータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差の平方根１９６が決定され得、第２のトルク－流量係数ＫＦＲ１１９８が、平方根１９６の値に適用され得る。第２のトルク－流量係数ＫＦＲ１１９８は、血液ポンプ１００のモータトルクの平方根を血液ポンプ１００を通る流量に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値であり得る。
【】
加算器２００において、第１のトルク－流量係数ＫＦＲ０１９４をモータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差に適用することによって決定される値は、第２のトルク－流量係数ＫＦＲ１１９８をモータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差の平方根の値に適用することによって決定される値と加算される。合計は、血液ポンプ１００を通る決定又は計算された流量２０２の値であってもよく、又はそれに関連する値であってもよい。流量２０２は、血液ポンプ１００を用いて患者を治療する際に施術者によって使用するために、並びに／又は、決定若しくは計算された流量をモータサブコントローラ１８０に提供することによって及び／若しくは１つ以上の他の好適な様式で、血液ポンプ１００の動作を自動的に制御するために、ユーザインターフェース１４８又は他のユーザインターフェースに出力されてもよい。
【】
図９は、血液ポンプ１００のモータ１０５のモータトルク１８８を決定又は計算するように構成されたモータトルク出力オブザーバ２０４（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）の例示的な動作の図を概略的に示す。モータトルク出力オブザーバ２０４は、コマンド信号１６８からの値（例えば、電圧値、電流値、及び／又は他の適切な値）と、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値とを受信するように構成されることができる。受信した信号又は値に基づいて、モータトルク出力オブザーバ２０４は、モータ１０５のモータトルク出力１８８を決定又は計算することができる。
【】
コマンド信号１６８及び感知されたモータ速度１８７が受信されると、１つ以上の係数が、コマンド信号１６８及び感知されたモータ速度１８７の値又はそれらに関連する値に適用され得る。いくつかの実施例では、１つ以上の係数は、実験的に決定され、かつ／又はモータ１０５の構成に固有であってもよく、電圧値をモータ１０５のトルク出力に相関させることができる。場合によっては、電圧をトルク出力に関連付ける係数のうちの１つ以上は、モータ１０５のデータシート上に提供されてもよい。
【】
図９に示す例示的な構成では、２つの係数を、受信されたコマンド信号１６８及び感知されたモータ速度１８７に個別に適用することができる。トルク－電圧係数ＫＴ２０６は、感知されたモータ速度１８７の値又はそれに関連する値に適用されて、比較器２０８においてコマンド信号１６８の値と比較され得る電圧値（例えば、モータ１０５の逆起電力の値及び／又は他の適切な値）を生成し得る。トルク－電圧係数ＫＴ２０６は、モータデータシート上で見出されるパラメータ値であってもよい、モータトルク定数であってもよい。
【】
加算器２０８において、トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値と、コマンド信号１６８の値との間の差が決定され得る。トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値は、モータ１０５の速度に基づいてモータ１０５の内部で生成される電圧の量であってもよく、又はその量を表してもよい。モータトルク出力１８８の正確な値を決定するために、トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値は、コマンド信号１６８におけるコマンド電圧から減算されてもよい。
【】
比係数２１０は、トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値と、コマンド信号１６８の値との間の差に適用され得る。比係数２１０は、トルク電圧係数ＫＴ２０６をモータ１０５の巻線抵抗で除算することによって決定され得る。モータ１０５の巻線（又は端子）抵抗Ｒｗ２１２は、モータ１０５に対して実験的に決定されてもよく、かつ／又はモータ１０５の巻線抵抗Ｒｗ２１２は、モータ１０５のデータシート上で見出される値であってもよい。
【】
トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値と、コマンド信号１６８の値との間の差に適用された比係数２１０の出力は、モータトルク出力１８８を表すことができる。場合によっては、例えば図９に示すように、トルク－電圧係数ＫＴ２０６を感知されたモータ速度１８７に適用することによって決定された値と、コマンド信号１６８の値との間の差に比係数２１０を適用することからの出力の値に、ローパスフィルタ２１４が適用されてもよい。ローパスフィルタ２１４は、ノイズを除去するために、所定の周波数閾値よりも高い周波数を有する全ての値を除去するように構成されることができる。
【】
図１０は、力平衡方程式に基づいて血液ポンプ１００のモータ１０５の機械損失（mechanical loss）１９０を決定又は計算するように構成されたモータ機械損失オブザーバ（motor mechanical loss observer）２１６（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）の例示的な動作の図を概略的に示す。モータ機械損失オブザーバ２１６は、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値を受信するように構成されることができる。受信した信号又は値に基づいて、モータ機械損失オブザーバ２１６は、モータ１０５のモータ機械損失１９０を決定又は計算することができる。
【】
感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）が受信されると、感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）に、ローパスフィルタ２１８が適用され得る。ローパスフィルタ２１８は、同じ周波数閾値を有するローパスフィルタ２１４と同じであってもよく、又は、受信された感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）からノイズをフィルタリングするために異なる周波数閾値を有する異なるローパスフィルタであってもよい。ローパスフィルタ２１８の出力は、複数の別個のステップで処理され、加算されて、決定又は計算されたモータ機械損失１９０を得ることができる。
【】
１つのステップにおいて、ローパスフィルタ２１８の出力の導関数２２０は、モータ１０５の加速度を提供することができる。慣性式Ｊ ２２２は、モータ１０５の決定又は計算された加速度に適用されてもよく、慣性式Ｊ ２２２をモータ１０５の加速度に適用した出力は、モータ１０５の慣性を克服するために必要とされる計算又は決定された力を表してもよく、又はそれであってもよい。
【】
追加の処理ステップにおいて、ローパスフィルタ２１８の出力は、二乗され得（２２４）、非線形抗力係数（non-linear drag coefficient）ＣＮ２２６が、ローパスフィルタ２１８の出力の二乗に適用され得る。非線形抗力係数ＣＮ２２６は、モータ１０５の非効率性に起因して熱として環境に失われる非線形力及び／又は電力に対応することができ、非線形抗力係数ＣＮ２２６をローパスフィルタ２１８の出力に適用した出力は、モータ１０５に作用する非線形抗力を克服するために必要な計算又は決定された力を表すことができ、又はそのような力とすることができる。
【】
モータ１０５の慣性を克服するために必要な計算又は決定された力、及びモータ１０５の抗力を克服するための計算又は決定された力は、加算２２８で加算され得る。加算２２８の出力は、モータ１０５に作用する計算又は決定された正味慣性及び非線形力であってもよく、又はそれを表してもよい。
【】
更なる処理ステップにおいて、線形抗力係数ＣＬ２３０が、ローパスフィルタ２１８の出力に適用され得る。線形抗力係数ＣＬ２３０は、モータ１０５の非効率性に起因して熱として環境に失われる線形力及び／又は電力に対応することができ、線形抗力係数ＣＬ２３０をローパスフィルタ２１８の出力に適用した出力は、モータ１０５に作用する線形抗力を克服するために必要な計算又は決定された力を表すことができ、又はそのような力とすることができる。
【】
モータ１０５に作用する計算又は決定された正味慣性及び非線形力、並びにモータ１０５の線形抗力を克服するために必要な計算又は決定された力は、加算２３２で加算され得る。加算２３２の出力は、モータ１０５に作用する計算又は決定された正味の力（例えば、慣性力、非線形抗力、及び線形抗力）であってもよく、又はそれを表してもよい。言い換えれば、加算２３２の出力は、モータ機械損失１９０であってもよい。
【】
図１１は、インペラ１１２の遠位の（又は血流の方向に対して近位の）圧力（例えば、血液ポンプ１００がどの心室に延在しているかに応じて、左心室圧及び／又は右心室圧などの心室圧）を決定又は計算するように構成された圧力オブザーバ１８６の例示的な動作の図を概略的に示し、インペラの遠位は、心室（例えば、患者の心臓の左心室又は右心室）にあってもよい。圧力オブザーバ１８６は、コマンド信号１６８からの値（例えば、電圧値若しくはレベル及び／又は他の適切な値）、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値、及び圧力センサ１３８（例えば、患者の大動脈内の圧力など、インペラ１１２の近位又は血流の方向に対して遠位の圧力を感知する圧力センサ）からの値を受信するように構成されることができる。受信された信号又は値に基づいて、圧力オブザーバ１８６は、モータ１０５のモータトルク出力１８８、モータ１０５の機械損失１９０（例えば、モータ１０５を回転させるために必要なトルク又はエネルギーの量）、及び血液が血液ポンプ１００を通って流れなくなる圧力であり得るストール圧力（例えば、ヘッド圧力又はゼロ流量圧力）を決定又は計算することができる。
【】
モータトルク出力１８８及び機械損失１９０は、図９及び図１０に関して本明細書で説明したようなものを含むが、それらに限定されない任意の好適な方法で決定されてもよい。更に、ストール圧力２３４は、任意の好適な方法で決定されてもよい。ストール圧力２３４を決定するための例示的な構成については、図１２に関して説明する。
【】
モータ１０５のモータトルク出力１８８及び機械損失１９０が決定又は計算されると、モータ１０５の決定されたモータトルク出力１８８の１つ以上の値及び機械損失１９０の１つ以上の値は、加算器２３６で比較され得る。いくつかの実施例では、比較された値の間の差は、加算器２３６において識別されてもよく、これは、図８に関して上述したのと同様に、血液ポンプ１００を通して血液を圧送するためにモータ１０５によって使用されるトルクの量を表すことができる。
【】
モータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差が識別されると、圧力オブザーバ１８６は、モータトルク出力１８８と機械損失１９０との間の差及び感知されたモータ速度１８７を利用して、血液ポンプ１００を通る血流によって引き起こされる圧力損失２３８を計算又は決定することができる。圧力損失２３８を決定するための例示的な構成については、図１３に関して説明する。
【】
図１１に示す例示的な構成では、計算又は決定された圧力損失２３８は、加算器２４０において計算又は決定されたストール圧力２３４と比較され得る。ストール圧力２３４と圧力損失２３８との間の差は、血液ポンプ１００を通る血液の所与の流れに対するポンプにわたる瞬間的な圧力降下であってもよく、かつ／又はそれを表してもよい。いくつかの実施例では、圧力降下は、血液ポンプが配置されている心室（例えば、左心室又は右心室）の心室圧と、血液ポンプ１００が配置されている動脈（例えば、大動脈又は左肺動脈）の動脈圧との差を表す。
【】
血液ポンプ１００にわたる決定された圧力降下は、加算器２４２において、（例えば、患者の大動脈などのインペラ１１２の近位の位置における圧力において）圧力センサ１３８によって感知された圧力値、及び／又は圧力センサ１３８によって感知された測定値に基づく圧力値と比較され得る。加算器２４２において、圧力値は、インペラ１１２の遠位の圧力（例えば、左心室圧又は右心室圧などの心室圧）の遠位圧力値２４４を決定するために、血液ポンプ１００にわたる決定された圧力降下から減算され得る。遠位圧力値２４４は、血液ポンプ１００を用いて患者を治療する際に施術者によって使用するために、及び／又は決定若しくは計算された遠位圧力値２４４をモータサブコントローラ１８０に提供することによって血液ポンプ１００の動作を自動的に制御するために、ユーザインターフェース１４８又は他のユーザインターフェースに出力されてもよく、かつ／あるいは１つ以上の他の好適な様式で出力されてもよい。
【】
図１２は、血液ポンプ１００のモータ１０５のストール圧力２３４を決定又は計算するように構成されたモータストール圧力オブザーバ２４６（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）の例示的な動作の図を概略的に示す。ストール圧力オブザーバ２４６は、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値を受信するように構成されることができる。受信した信号又は値に基づいて、ストール圧力オブザーバ２４６は、モータ１０５のストール圧力２３４を決定又は計算することができる。
【】
感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）が受信されると、感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）に、ローパスフィルタ２４８が適用され得る。ローパスフィルタ２４８は、同じ周波数閾値を有するローパスフィルタ２１４、２１８の一方又は両方と同じであってもよく、あるいは、受信された感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）からノイズをフィルタリングするために異なる周波数閾値を有する異なるローパスフィルタであってもよい。ローパスフィルタ２１８の出力は、モータ１０５の決定又は計算されたストール圧力２３４を得るために、複数の別個のステップで処理されてもよい。
【】
１つのステップにおいて、ローパスフィルタ２４８の出力の導関数２２０は、モータ１０５の加速度を提供することができる。追加の処理ステップにおいて、ローパスフィルタ２４８の出力は、二乗され得る（２２４）。
【】
モータ１０５の加速度が決定され、ローパスフィルタ２４８の出力が二乗されると、感知されたモータ速度１８７をストール圧力２３４に関連付けるために、１つ以上の係数（例えば、速度－圧力損失ポンプ係数）がそれに適用され得る。いくつかの実施例では、１つ以上のポンプ係数は、実験的に決定され、かつ血液ポンプ１００の構成に固有であってもよい。いくつかの実施例では、第２のポンプ係数ＫＳＰ１２２１が、モータ１０５の加速度に適用されてもよく、第１のポンプ係数ＫＳＰ０２２５が、ローパスフィルタ２４８から出力された二乗されたモータ速度に適用されてもよい。第２のポンプ係数ＫＳＰ１２２１は、血液ポンプ１００のモータ１０５の加速度を血液ポンプ１００のストール圧力に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値（例えば、血液ポンプ１００の構成に対して決定された値）であり得る。第１のポンプ係数ＫＳＰ０２２５は、感知されたモータ速度１８７の二乗を血液ポンプ１００のストール圧力に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値であり得る。
【】
第１のポンプ係数ＫＳＰ０をローパスフィルタ２４８の出力に適用した出力は、加算器２５０において、第２のポンプ係数ＫＳＰ１をモータ１０５の加速度に適用した出力から減算され得る。加算器２５０における、第１のポンプ係数ＫＳＰ０をローパスフィルタ２４８の二乗された出力に適用した出力と、第２のポンプ係数ＫＳＰ１を決定されたモータ１０５の加速度に適用した出力との間の差は、ストール圧力２３４であり得、ストール圧力２３４は、血液ポンプ１００が生成することが可能であり得る最大圧力であり得る。
【】
図１３は、血液ポンプ１００のモータ１０５の圧力損失２３８を決定又は計算するように構成された圧力損失オブザーバ２５２（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）の例示的な動作の図を概略的に示す。圧力損失オブザーバ２５２（例えば、サブコントローラ又は他の適切なオブザーバ）は、感知されたモータ速度１８７又はそれに関連する値、及び残留モータトルク２５４又はそれに関連する値を受信するように構成されることができる。残留モータトルク２５４は、モータトルク出力１８８とモータ機械損失１９０との間の差であり得る。受信した信号又は値に基づいて、圧力損失オブザーバ２５２は、モータ１０５の圧力損失２３８を決定又は計算することができる。
【】
感知されたモータ速度１８７及び残留モータトルク２５４の値（単数又は複数）が受信されると、感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）に、ローパスフィルタ２５６が適用され得る。ローパスフィルタ２５６は、同じ周波数閾値を有するローパスフィルタ２１４、２１８、２４８の１つ以上と同じであってもよく、あるいは、受信された感知されたモータ速度１８７の値（単数又は複数）からノイズをフィルタリングするために異なる周波数閾値を有する異なるローパスフィルタであってもよい。ローパスフィルタ２１８の出力は、乗算器２５８に提供され得る。
【】
残留モータトルク２５４は、残留モータトルク２５４及び／又は感知されたモータ速度１８７を圧力損失２３８に関連付けることができる１つ以上の係数を使用して、複数のステップで処理することができる。いくつかの実施例では、係数のうちの１つ以上は、実験的に決定され、かつ血液ポンプ１００の構成に固有であってもよい。
【】
１つのステップにおいて、第１のポンプ係数ＫＰＬ０２５５が、残留モータトルクに適用され得る。第１のポンプ係数ＫＰＬ０２５５は、血液ポンプ１００の残留モータトルクを圧力損失２３８に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値（例えば、血液ポンプ１００の構成に対して決定された値）であり得る。第１のポンプ係数ＫＰＬ０２５５の適用の結果は、加算器２６０に提供され得る。
【】
更に、残留モータトルク２５４の平方根１９６を計算又は決定し、乗算器２５８に適用することができる。乗算器２５８で受信された値は、乗算され得る。
乗算器２５８で受信された値が乗算されると、第２のポンプ係数ＫＰＬ１２５９が、乗算器２５８に提供された値の積に適用され得る。第２のポンプ係数ＫＰＬ１２５９は、残留モータトルク２５４と感知されたモータ速度１８７との積を圧力損失２３８に相関させる、血液ポンプ１００の実験的に求められた値であり得る。乗算器２５８に提供された値の積への第２のポンプ係数ＫＰＬ１２５９の適用の結果は、加算器２６０に提供され得る。
【】
加算器２６０において、第１のポンプ係数ＫＰＬ０１９４を残留モータトルク２５４に適用することからもたらされる値、及び第２のポンプ係数ＫＰＬ１２５９を乗算器２５８から出力された値に適用することから生じる値は、圧力損失２３８の値を決定又は計算するために加算され得る。圧力損失２３８の決定された値は、遠位圧若しくは心室圧２４４の決定及び／又は他の適切なパラメータの決定において使用され得る。
【】
図８～図１３に示し、図８～図１３に関して説明した定数又は係数は、１つ以上のパラメータに基づく値であってもよい。いくつかの実施例では、図８～図１３の定数又は係数は、モータ若しくはポンプの速度、モータ若しくはポンプの温度、モータ若しくはポンプの電力、モータ若しくはポンプの稼働時間、これらのパラメータの値の組み合わせ、及び／又はポンプの動作条件が変化するときのポンプ性能の変化を補償するために使用される追加若しくは代替のパラメータの値に基づいてスケジューリングされた値であってもよい。
【】
図１４は、患者の心臓に用いられる血液循環補助システムを動作させるための概略的な方法又は技法３００を示す。方法３００は、患者内に配置された血液ポンプのモータにコマンド信号を送信すること（３０２）を含むことができる。いくつかの実施例では、コマンド信号は、コントローラからモータに送信されてもよく、コマンド信号は、電圧値若しくは電圧レベル、及び／又は所望の方法でモータの速度を制御するための他の好適な値若しくは信号を含んでもよい。いくつかの実施例では、コマンド信号は、本明細書で説明するような、又は別様の、施術者によって受信された基準値（例えば、設定点）に基づいてもよい。コマンド信号は、モータに駆動構成要素（例えば、インペラ）を駆動させて、血液を患者の心室（例えば、左心室又は右心室）から血液ポンプを通して患者の動脈血管（例えば、大動脈又は肺動脈）に圧送することができる。
【】
血液ポンプの動作中、モータの速度は、モータ速度又はモータ速度に関連する測定値を感知する１つ以上のセンサによって感知され得る（３０４）。感知されたモータの速度は、コントローラに通信され得る。
【】
更に、方法３００は、コマンド信号に基づいて（例えば、コマンド信号の電圧値又は電圧レベルに基づいて）、及びモータの速度に関連する値に基づいて、血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定すること（３０６）を含むことができる。決定された値は、本明細書で説明する値の決定又は計算において利用されてもよく、これは、（例えば、コントローラからのコマンド信号を構成及び／又は調整することにより）血液ポンプの動作を制御するために、血液ポンプの動作を評価するために、患者を治療するために、及び／又は血液ポンプに対する患者の必要性を監視するために（例えば、左心室から大動脈に血液を圧送することなどの患者の必要性を満たすための血液ポンプの十分性を示す指標を決定及び／又は出力するために）、利用されてもよい。
【】
多くの点で例示にすぎないことを理解されたい。詳細については、本開示の範囲を超えることなく、特に形状、サイズ、及び工程の構成に関して変更を行うことができる。これは、適切な範囲で、１つの例示的な実施形態の特徴のいずれかを他の実施形態で使用することを含んでもよい。本開示の範囲は、当然のことながら、添付の特許請求の範囲が表現される文言で定義される。
【図】
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【図】
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【手続補正書】
【提出日】
【手続補正】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項】
循環補助システムであって、
血液ポンプであって、
被駆動構成要素と、
前記被駆動構成要素と連係し、前記被駆動構成要素を駆動して前記血液ポンプを通して血流を圧送するように構成されたモータと、を含む前記血液ポンプと、
前記モータの速度に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサと、
前記モータ及び前記モータの速度に関連する値を感知するように構成された前記１つ以上のセンサと通信するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記被駆動構成要素を駆動するために前記モータにコマンド信号を出力し、前記モータの速度に関連する値及び前記コマンド信号に基づいて、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値を決定するように構成されている、循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、前記血液ポンプを通る血流の流量を含む、請求項１に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定し、
前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプを通る血流の流量を決定するように更に構成されている、請求項２に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含み、
前記コントローラは、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて左心室圧を決定するように構成されている、請求項３に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記血液ポンプを通る血流に関連する１つ以上の値は、左心室圧を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
大動脈圧に関連する値を感知するように構成された１つ以上のセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記大動脈圧に関連する値を感知するように構成された前記１つ以上のセンサと通信し、
前記コントローラは、
前記血液ポンプにわたる圧力降下を決定し、
前記血液ポンプにわたる圧力降下及び前記大動脈圧に関連する値に基づいて、前記左心室圧を決定するように構成されている、請求項５に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定し、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定するように更に構成されており、
前記圧力降下は、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて決定される、請求項６に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、前記コマンド信号を調整するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コントローラは、前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値に基づいて、左心室から大動脈に血液を圧送するための血液ポンプの十分性を示す指標を出力するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
前記コマンド信号は、電圧レベルを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の循環補助システム。
【請求項】
患者の心臓に用いられる循環補助デバイスによって実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、前記循環補助デバイスに方法を実行させ、当該方法は、
血液ポンプのモータに被駆動構成要素を駆動させて、血液を左心室から血液ポンプを通して患者の大動脈に圧送させるために、前記血液ポンプの前記モータに対してコントローラからコマンド信号を出力することと、
前記コントローラと通信する１つ以上のセンサを用いて前記モータの速度に関連する値を受信することと、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいて、前記血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記血液ポンプを通して圧送された血流に関連する１つ以上の値は、前記血液ポンプを通る血液の流量、前記患者の心臓の左心室内の圧力、又は前記血液ポンプを通る血液の流量及び前記患者の心臓の左心室内の圧力の両方を含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記方法は、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、を更に含み、
前記血液ポンプを通して圧送された血液に関連する１つ以上の値を決定することは、前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプを通る血液の流量を決定することを含む、請求項１１又は１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記方法は、
前記コントローラと通信する１つ以上のセンサで感知された前記患者の大動脈内の圧力に関連する値を受信することと、
前記コマンド信号及び前記モータの速度に関連する値に基づいてモータトルクを決定することと、
前記モータの速度に関連する値に基づいてモータ機械損失を決定することと、
前記モータトルク及び前記モータ機械損失に基づいて前記血液ポンプにわたる圧力降下を決定することと、
前記血液ポンプにわたる圧力降下及び前記患者の大動脈内の圧力に基づいて、前記患者の心臓の左心室内の圧力を決定することと、を更に含む、請求項１１又は１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項】
前記コマンド信号は、電圧レベルを含む、請求項１１又は１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】

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