JP2013529975A - ポンプの圧力−流量特性を改変するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
関連明細書の相互参照
本明細書は、参考文献によって本明細書に組み込まれている、2010年6月22日に申請された、米国特許仮出願第61/357,440号明細書の優先権を主張する。
ヒトの心臓は、ポンプであり、複雑で重要なポンプである。心臓は、時間とともに障害を受けるか、機能不全になり得る。心臓に対する摩耗および障害が十分に重篤になる時に、心臓は、正常にポンプできず、血液を循環できず、結果として心不全として知られる状態となる。世界中で、数百万人が心不全を患っている。多くの人々は薬理学的な治療介入に不応性であり、心臓移植より利益を享受し得る。ドナー心臓が不足しているので、移植可能なものを含む、異なる形態の血液ポンプが次第に実現可能な処置選択に発展してきた。
ポンプは、低圧インレットからより高圧のアウトレットに流体を伝達する。ポンプの性能は、ポンプ流速、圧力差およびローター速度間の関係によって特徴付けることが可能である。流速は、単位時間あたりの容積に関して測定される。ポンプのアウトレット圧力とインレット圧力との間の差である、圧力差は、「平方インチあたりのポンド」または「PSI」のような、単位面積あたりの力に関して測定可能である。圧力差はまた、流体圧力による流体の内部エネルギーを表すために使用される語句である、圧力水頭に関しても測定可能である。圧力水頭は、「ミリメートル水銀」または「インチ水」のような、液体の高さを単位として測定される。
〔図1〕本発明にしたがった心室補助デバイスの略図である。
図1は、本発明の1つの実施形態にしたがった、心室補助デバイス10の略図を示している。デバイス10には、患者の循環系との流体連結にて、埋め込み可能な血液ポンプ(例えば連続流ポンプ)が含まれる。血液ポンプ12は、インレット14とアウトレット16を持つ。インレット14は、患者の心臓の左心室のような、患者の循環系に順に連結し得る導管(示していない)に連結してよい。アウトレット16は、大動脈中のような、第一導管の下流の患者循環系に順に連結し得る、他の導管(示していない)に連結し得る。連続流ポンプ12は、患者の腹部、胸腔、または心臓に近い他の局所に埋め込むことができる。埋め込み可能血液ポンプ(例えば軸血液ポンプ)がよく公知であるので、血液ポンプ12はさらに詳細に記述はしない。例示の目的のために、血液ポンプ12を、連続、軸流ポンプとして本明細書で記述するが、当業者は、本開示物の教示が一般的に、任意の連続流ポンプの圧力−流量特性を改変するために適用され、軸流構成におけるもののみではないことが理解可能である。言い換えれば、本開示物中の教示を、所望の圧力−流量特性をシミュレーションするために、連続軸流ポンプまたは連続遠心ポンプに適用可能である。
サブ段階2:所望の圧力−流量特性(例えば遠心流ポンプ)をシミュレーションするため、ポンプの推定した流速(例えば軸流ポンプ)および電子モーターの設定速度の関数として、電子モーターの速度を調整することであって、関数は、ポンプの圧力−流量特性(例えば軸流ポンプ)および所望の圧力−流量特性(例えば遠心流ポンプ)から由来可能である、調整すること。
Claims (32)
- モーターによって駆動する血液ポンプを制御するための方法であって、
モーターの速度に対する調整を実施することを含む、血液ポンプの本来の圧力−流量特性とは異なる、標的圧力−流量特性をシミュレーションするために、血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変することを含み、前記調整が、血液ポンプの流速、血液ポンプにわたる圧力差、またはモーターの出力消費の関数にしたがって実施される、方法。 - さらに、モーターの初期速度から、およびモーターの電流または出力消費から、血液ポンプの流速を推定すること、およびモーターの標的速度を決定するために前記推定した流速を使用すること、を含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、血液ポンプの流速を測定すること、およびモーターの標的速度を決定するために前記測定した流速を使用すること、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記関数が、血液ポンプの本来の圧力−流量特性と、標的圧力−流量特性から由来する、請求項1に記載の方法。
- ポンプの運用圧力−流量特性を改変する段階に、モーターの速度から、およびモーターの電流または出力消費から、血液ポンプにわたる圧力差を推定することが含まれる、請求項1に記載の方法。
- 血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変する段階に、血液ポンプにわたる圧力を測定することが含まれる。請求項1に記載の方法。
- 前記血液ポンプが、軸流ポンプであり、標的圧力−流量特性が、遠心流ポンプの圧力−流量特性である、請求項1に記載の方法。
- 血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変する段階に、特定の出力−速度関係上で作動するように、血液ポンプを制御することが含まれる、請求項1に記載の方法。
- 電子モーターによって駆動するポンプを制御するよう構成されたコントローラーであって、
ポンプの本来の圧力−流量特性とは異なる標的圧力−流量特性をシミュレーションするために、ポンプの運用圧力−流量特性に対して改変を実施するためにプログラムされた制御システム、を含み、
前記制御システムが、電子モーターの速度に対する調整を伴って改変を実施するようにプログラムされ、前記調整が、ポンプの流速、ポンプにわたる圧力差、または電子モーターの出力消費の関数にしたがって実施される、コントローラー。 - 前記制御システムが、ポンプの流速を推定することによって改変を実施するように、および前記電子モーターの標的速度を決定するために、前記推定した流速を使用するようにプログラムされる、請求項9に記載のコントローラー。
- 前記制御システムが、ポンプの流速を測定することによって改変を実施するようにプログラムされる、請求項9に記載のコントローラー。
- 速度を調整するための関数が、前記ポンプの本来の圧力−流量特性と、標的圧力−流量特性に基づく、請求項9に記載のコントローラー。
- 制御システムが、前記電子モーターの速度、および前記電子モーターの電流または出力消費から、ポンプにわたる圧力差を推定することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項9に記載のコントローラー。
- 前記制御システムが、ポンプにわたる圧力を測定することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項9に記載のコントローラー。
- 前記ポンプが軸流ポンプであり、前記標的圧力−流量特性が、遠心流ポンプの圧力−流量特性である、請求項9に記載のコントローラー。
- 前記制御システムが、特定の出力−速度関係上で作動するように、ポンプを制御することによって改変を実施するようにプログラムされる、請求項9に記載のコントローラー。
- モーターによって駆動した血液ポンプを制御するための方法であって、
前記モーターの速度に対して繰り返し調整を実施することを含む、前記血液ポンプの本来の圧力−流量曲線とは異なる、標的圧力−流量曲線をシミュレーションするために、血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変すること、を含み、
モーターの速度に対する各調整のために、圧力差対流速のグラフ上の、ポンプの作動点が、初期点から標的点に移動するように、初期速度から標的速度へモーターが速度を変化させ、前記初期点と前記標的点が、同一の流速値と、異なる圧力差値を持ち、すべての標的点が、同一の標的圧力−流量曲線上に存在する、方法。 - さらに、前記モーターの速度に対する各調整のために、流速値を推定すること、または測定すること、および前記流速値と、前記モーターの初期速度から、モーターの標的速度を決定すること、が含まれる、請求項17に記載の方法。
- さらに、前記モーターの速度に対する各調整のために、血液ポンプの本来の圧力−流量曲線と、標的圧力−流量曲線から由来する関数より、標的速度を決定すること、が含まれる、請求項17に記載の方法。
- 心室補助デバイスとして機能しているポンプシステムであって、
電子モーターによって駆動するポンプ、
ポンプの本来の圧力−流量特性とは異なる、標的圧力−流量特性をシミュレーションするために、ポンプの運用圧力−流量特性を改変するようにプログラムされる制御システム、
を含み、
前記制御システムが、電子モーターの速度に対する調整を伴う改変を実施するようにプログラムされ、前記調整が、ポンプの流速、ポンプにわたる圧力差、またはモーターの出力消費の関数にしたがって実施される、ポンプシステム。 - 前記制御システムが、ポンプの流速を推定することによって改変を実施するように、および前記電子モーターの標的速度を決定するために、前記推定した流速を使用するようにプログラムされる、請求項20に記載のポンプシステム。
- 前記制御システムが、前記ポンプの流速を測定することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項20に記載のポンプシステム。
- 速度を調整するための前記関数が、ポンプの本来の圧力−流量特性と、標的圧力−流量特性から由来する、請求項20に記載のポンプシステム。
- 前記制御システムが、前記電子モーターの速度から、および前記電子モーターの電流または出力消費からの、ポンプにわたる圧力差を推定することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項20に記載のポンプシステム。
- 前記制御システムが、ポンプにわたる圧力を測定することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項20に記載のポンプシステム。
- 前記制御システムが、特定の出力−速度関係上で作動するように前記ポンプを制御することによって、改変を実施するようにプログラムされる、請求項20に記載のポンプシステム。
- モーターによって駆動される血液ポンプを制御するための方法であって、
初期速度から標的速度まで、モーターの速度に対して調整を実施することを含む、前記血液ポンプの流速を、血液ポンプの圧力差における変化により応答するようにするために、血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変すること、を含み、前記調整が、血液ポンプの流速の、またはモーターの出力消費の関数にしたがって実施される、方法。 - さらに、前記モーターの初期速度、および前記モーターの電流または出力消費から、血液ポンプの流速を推定すること、および前記モーターの標的速度を決定するために、前記推定した流速を用いること、が含まれる、請求項27に記載の方法。
- 前記関数が、血液ポンプの本来の圧力−流量特性と、遠心流ポンプの圧力−流量特性から由来する、請求項27に記載の方法。
- 前記血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変する前記段階に、前記モーターの速度から、および前記モーターの電流または出力消費から、血液ポンプにわたる圧力差を推定することが含まれる、請求項27に記載の方法。
- 前記血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変する前記段階に、血液ポンプにわたる圧力を測定することが含まれる、請求項27に記載の方法。
- 前記血液ポンプの運用圧力−流量特性を改変する前記段階に、特定の出力−速度関係上で動作するように、血液ポンプを制御することが含まれる、請求項27に記載の方法。
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