CN116077822A - 启动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种启动控制方法及装置，该方法包括：在接收到启动命令时，控制叶轮以第一模式运行，该第一模式为控制叶轮在第一摆动幅度内振动，以将叶轮与壳体分离；并在叶轮满足目标条件后，控制叶轮以第二模式运行，该第二模式用于将叶轮在目标位置以目标旋转速度绕叶轮的轴线旋转。本申请在控制叶轮旋转之前，先将叶轮与壳体分离，以减小甚至避免叶轮与壳体相对滑动时的摩擦阻力，进而减少叶轮与壳体的内壁的表面损伤而产生的血栓，提高用户安全。

Description

启动控制方法及装置

技术领域

本申请涉及机械控制技术领域，尤其涉及一种启动控制方法及装置。

背景技术

用作机械循环支撑装置的泵包括用于将流体从一个位置泵送到另一个位置的泵送机构，如用于将血液从心脏泵送到身体其他部位的离心泵、轴流泵或磁悬浮泵，该泵通过包括设置于泵壳体内的叶轮，以将流体通过泵壳体从泵的流入端推动到流出端，从而实现流体的泵送功能。

当泵关闭和/或叶轮的操作被中止时，期望有效地启动或恢复泵的操作以实现流体泵送。但是，启动叶轮可能是困难的，尤其是当叶轮粘贴在泵的壳体上时。

发明内容

本申请实施例提供了一种启动控制方法及装置，能够减小叶轮启动旋转时叶轮与壳体之间的摩擦，避免因摩擦导致壳体内壁表面损伤而产生流体栓塞或凝结。

第一方面，本申请实施例提供一种启动控制方法，应用于泵，所述泵包括壳体和设置在所述壳体内的叶轮；

所述方法包括：

在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

第二方面，本申请实施例提供的一种用于泵的控制电路，所述控制电路包括具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

第三方面，本申请实施例提供一种泵，所述泵包括壳体、设置在所述壳体内的叶轮、用于驱动所述叶轮悬浮旋转的电机，以及与所述电机通信连接的控制电路；

所述控制电路用于：

在接收到用于启动所述叶轮转动的启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

第四方面，本申请实施例提供一种心室辅助系统，所述心室辅助系统包括：控制器和与所述控制器通信连接的泵，所述控制器用于响应于泵启动过程而向所述泵发送启动命令；

所述泵包括：

壳体；

设置在所述壳体内的叶轮；以及

控制电路，所述控制电路与所述叶轮通信连接，所述控制电路用于：

在接收到所述启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

第五方面，本申请实施例提供一种医疗设备，所述医疗设备包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤的指令。

第六方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。

第七方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

本申请提供的技术方案，在接收到启动命令时，控制叶轮以第一模式运行，该第一模式为控制叶轮在第一摆动幅度内振动，以将叶轮与壳体分离；并在叶轮满足目标条件后，控制叶轮以第二模式运行，该第二模式用于将叶轮在目标位置以目标旋转速度绕叶轮的轴线旋转。本申请在控制叶轮旋转之前，先将叶轮与壳体分离，以减小甚至避免叶轮与壳体相对滑动时的摩擦阻力，进而减少叶轮与壳体的内壁的表面损伤而产生的血栓，提高用户安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种心室辅助系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的剖面示意图；

图3是本申请实施例提供的一种叶轮停靠在第一壳体的剖面示意图；

图4是本申请实施例提供的一种叶轮停靠在第二壳体的剖面示意图；

图5是本申请实施例提供的一种启动控制方法的流程示意图；

图6是本申请实施例提供的一种叶轮振动在轴向上的受力分析示意图；

图7是本申请实施例提供的一种叶轮旋转在轴向上的受力分析示意图；

图8是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图。

具体实施方式

为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本文中定义“近端”为距操作者近的一端；定义“远端”为远距操作者远的一端，也即靠近患者心脏的一端。

本申请涉及的泵可以是心室辅助装置（Ventricular Assist Devices，VAD），例如介入式心室辅助装置、植入式心室辅助装置等；心室辅助装置可以为左心室辅助装置，也可以为右心室辅助装置；心室辅助装置可以包括至少一个血泵，其中，血泵可以为离心泵、轴流泵等。

需要说明的是，本申请中涉及的泵可以是各种旋转机械和其他类型的泵。本申请实施例以血泵为例进行描述说明。

血泵可以经由心室连接组件（如顶环、心室套囊、心室袖带）附接到心脏上，该心室连接组件可以缝合到心脏上并被联接到血泵上，血泵的另一端可经由出口管和/或与出口管连接的人工血管连接到升主动脉上，这样使得VAD可以有效地转移来自弱化心室的血液并且将其推进到主动脉，从而循环到患者的血管系统的剩余部分，为患者提供心室辅助功能。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种心室辅助系统的结构示意图。如图1所示，心室辅助系统包括心室辅助装置100、外部控制器200、以及将心室辅助装置100连接到外部控制器200的传动组件300。传动组件300的一端连接心室辅助装置100内的电机，另一端穿过患者的腹部皮肤连接到设置在体外的外部控制器200。外部控制器200用于实现对心室辅助装置100的监控，其可以实现对心室辅助装置100的控制和数据显示，故障检测报警以及数据记录等功能。该传动组件300可是经皮线缆，该线缆可包括一条或多条供电线缆、和一条或多条通信线缆。

如图2-图4所示，心室辅助装置100包括具有入口管的壳体组件以及用于推动流体的叶轮20。壳体组件包括第一壳体和与第一壳体相对的第二壳体，第一壳体与第二壳体合围形成有腔室10，壳体组件上还分别开设有连通腔室10的流体入口14和流体出口15，且该流体入口14开设在第一壳体上。叶轮20能够悬浮旋转于腔室10内，叶轮20旋转能够产生输送流体的离心力，以使流体能够从流体入口14进入腔室10，并从流体出口15输出。其中，叶轮20的悬浮旋转指的是叶轮20在旋转时不与腔室10的腔壁接触。

其中，心室辅助装置100还包括用于驱动叶轮20悬浮旋转的电机30和位置传感器40。第二壳体包括第一侧壁11，第一壳体包括第二侧壁12，电机30包括分列第一侧壁11两侧的定子31和转子32。其中，定子31固定于第一侧壁11相对腔室10的外侧，相对应的转子32位于腔室10内。进一步，转子32与叶轮20固定连接，当定子31驱动转子32在腔室10内旋转时，叶轮20也随转子32同步在腔室10内旋转。叶轮20的旋转动作可以为腔室10内的流体进行增压处理，使得腔室10内的流体具备更大的压力，从而实现血泵的流体增压效果。

需要说明的是，在图2的实施例中，第一侧壁11与第二侧壁12呈相互平行的布置形态，叶轮20的旋转轴线21同时垂直于第一侧壁11与第二侧壁12。第一侧壁11包括靠近腔室10的第一面111、以及相对第一面111的第二面112。位置传感器40固定设置于定子31和第二面112之间，位置传感器40用于测量叶轮20沿旋转轴线21相对于第一面111的距离，位置传感器40将测量到的距离值传输给控制电路33。控制电路33分别与定子32和位置传感器40电性连接，控制电路33可根据接收的距离值确定叶轮20在腔室10内的位置，进而通过控制流经定子31的电流来控制定子31与转子32之间的磁力，从而可控制叶轮20的旋转速度和位置。

叶轮20为环状，流体入口14正对环状叶轮20的内环，叶轮20包括相对的第三面22和第四面23，以及流道24。流道24沿环状的叶轮20径向延伸，流道24设置于第三面22和第四面23之间。流体在进入叶轮20的内环之后，从流道24流出叶轮20。流体在流道24内随叶轮20的旋转，其流速增加，进而获得了增压的效果，随后从流体出口15流出。相对应的，第一侧壁11上还朝向叶轮20的内环伸出引流追锥113，引流锥113用于将流入叶轮20内环的血液引流至流道24中。第三面22位于叶轮20朝向第二侧壁12一侧，第三面22处设有第一凹槽221，第四面23处设有第二凹槽231。第一凹槽221用于收容转动磁环62，第二凹槽231用于收容转子32。转动磁环62和转子32收容于叶轮20之内后，可以使得第三面22与第四面23呈平面形状，流体在第三面22和第二侧壁12之间、以及在第四面23和第一侧壁11之间的流动更加流畅，防止流体受阻后在腔室10内形成堵塞或阻塞等不良。

示例的，该电机30可以是三相无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，BLDC），定子31具有由三相电机控制的功率输入的不同相应相位U、V、W控制的三个绕组，BLDC电机30还可包括逆变器电路，该逆变器电路可用于将DC输入转换成三相输出。示例的，心室辅助装置100可接收交流电三相输入。

在腔室10的第二侧壁12一侧，心室辅助装置100还包括定位磁铁组60，定位磁铁组60包括定位磁铁61和转动磁铁62，定位磁铁61位于第二侧壁12远离腔室10一侧，即定位磁铁61位于腔室10的外壁位置。转动磁铁62位于腔室10内，并与叶轮20固定连接。定位磁铁组60与电机30共同作用，以使得叶轮20悬浮于腔室10中旋转。该定位磁铁61和转动磁铁62可以是永磁铁。

示例的，定位磁铁61可以是一个，也可以是多个。当定位磁铁61为一个时，定位磁铁61形成为环形。当定位磁铁61为多个时，该多个定位磁铁61沿着同一个圆以等角度间隔设置。其中转动磁铁62可以是一个，也可以是多个。

此外，转子32的外形大致呈环形，转子32置于控制电路33的上方、并与各个传感器40处于相对状态。转子32可以由多个永磁体组成，该多个永磁体沿着同一圆、按照海尔贝克阵列的方式设置。。

此外，定子31也可以包括多个磁性体，该多个磁性体与转子32的多个磁铁相对向地沿同一圆以等角度间隔设置，该多个磁性体的基端与一个磁轭接合，各磁性体卷绕有线圈。定子31中多个磁性体的相邻磁性体面向转子32侧的磁性相反，转子32中多个磁性体的相邻磁性体面向定子31侧的磁性相反。也就是说，定子31和转子32中磁性相同的磁性体对称且间隔放置。

叶轮20沿着旋转轴线21相对于壳体组件在轴向方向上移动。在旋转期间，叶轮20通过无接触轴承在壳体组件内悬浮，该无接触轴承诸如磁性轴承、流体动力轴承、或者该两种的组合，可产生液压和磁力悬浮系统。具体地，在沿旋转轴线21的方向上，定位磁铁61和转动磁铁62产生轴向上的磁力作用，定子31与转子32之间可相互产生具有轴向上的磁力作用，两组磁力共同作用于叶轮20，使得叶轮20在两组磁力平衡的状态下悬浮于腔室10中，进而实现悬浮旋转的运动状态。控制电路33通过控制定子31与转子32之间的磁力可控制叶轮20的悬浮姿态和位置。同时，在垂直于旋转轴线21的方向上，利用定子31与转子32的吸引力和斥力产生转矩，该转矩使得叶轮20在该方向上旋转。其中在叶轮20以预设转速旋转时，定位磁铁61和转动磁铁62之间的吸引力或推力，以及定子31与转子32之间的吸引力或推力使得在腔室10内的叶轮20在腔室10内悬浮旋转，如图2所示。

进一步地，控制电路33用于监测和控制电机30的启动以及后续的运行操作，包括执行三相磁场定向控制（Field-Oriented Control，FOC）方法。控制电路33可以为独立于定子31的模块，也可以内置于定子31之内。在图2的实施例中，控制电路33为独立模块，控制电路33分别与位置传感器40和定子31电性连接。控制电路33用于在接收到位置传感器40检测到的距离值后控制流经定子31的电流，进而控制定子31的功率，即控制定子31与转子32之间的磁力。因为转子32与叶轮20固定连接，因此定子31对转子32的磁力控制还可以起到定子31对叶轮20的转速和悬浮位置的控制效果。

控制电路33包括用于控制电机30操作的各种方面的硬件和软件。控制电路33通过接口可耦合至电机30以用于收集电机30的至少一个数据。该至少一个数据可包括测量得到的流经定子31的电流、位置传感器测量的数据、电机速度、泵两端的压差、流量脉动性、流体流速等等。

示例的，位置传感器40可以采用霍尔板，霍尔板上设置多个霍尔传感器，霍尔传感器能用于测量叶轮20相对于第一侧壁11的距离值，并通过柔性数据线将该距离值传输给控制电路33。具体地，霍尔传感器与叶轮20上的转子32经过路径相对设置。在叶轮20旋转过程中，霍尔传感器输出表示磁通量强度的信号电平呈正弦波状变化，因此通过对霍尔传感器的输出信号的时间变化进行检测，可检测出转子32相对于与定子31的悬浮高度，从而可计算出叶轮20的悬浮高度；同时通过霍尔传感器输出的磁通量强度的变化可检测出转子32在不同时刻的力矩角，进而根据该力矩角计算出转子32的旋转速度。

示例的，心室辅助装置100还包括用于对定子31和位置传感器40进行密封的密封腔70。

在心室辅助装置100的实际运行过程中，在心室辅助装置100关闭或叶轮20操作被中止而需要重新启动叶轮时，由于心室辅助装置泵送的流体具有一定的粘度，因此叶轮20一定时间内不运行可能会使流体凝固，进而使得腔室10内残留的流体将叶轮20与第一壳体或第二壳体粘连住。在这种情况下，叶轮20受到流体粘贴的阻力，叶轮20的旋转启动时所产生的叶轮20与壳体组件的相对滑动时的摩擦阻力也会增大，而摩擦阻力会造成叶轮20与壳体组件的内壁的表面损伤（表面凹凸），造成叶轮20与壳体组件的相对滑动容易引起溶血及血栓、或因相对滑动时所产生的微小的表面损伤而引起血栓。

基于此，本申请提出了一种启动控制方法，心室辅助装置100在接收到启动命令时，先控制叶轮20以第一模式运行，以将叶轮20与壳体组件分离，进而在叶轮20满足目标条件后，再控制叶轮20以第二模式运行，以使叶轮20悬浮在目标位置，并以目标旋转速度沿旋转轴线21旋转。本申请在控制叶轮20旋转之前，先将叶轮20与壳体组件分离，以减小甚至避免叶轮20与壳体组件相对滑动时的相互摩擦，进而减少叶轮20与壳体组件的内壁的表面损伤而产生的血栓。

结合上述描述，下面从方法示例的角度描述本申请。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种启动控制方法流程示意图，应用于如图1-图4所示的心室辅助装置。如图5所示，该方法包括如下步骤。

S510、在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离。

在叶轮20运行一段时间因用户操作或泵异常而使叶轮20停止转动后，叶轮20会因定子31对叶轮20的吸引力而停靠在第一壳体（如图3）或定位磁铁61对叶轮20的吸引力而停靠在第二壳体（如图4），即叶轮20停靠在第一侧壁11或第二侧壁12。另外，若在心室辅助装置安装或使用中，可能需要叶轮20短暂处于停止转动状态一段时间后再启动，腔室10中会滞留一些没有泵送出去的流体，而由于该流体具有粘度，在一定时间后可能会凝结，使得叶轮20粘连在第一壳体或第二壳体上，使叶轮20与壳体组件接触。在这种情况下，当心室辅助装置100响应于用户操作以启动叶轮20继续旋转时，此时因叶轮与第一壳体或第二壳体的接触使得叶轮20旋转造成叶轮20与壳体组件之间相对滑动摩擦阻力增大，造成叶轮20与壳体组件内壁的表面损伤，从而容易引起流体滞留或血栓。

为此，本申请在接收到用于启动叶轮20转动的启动命令时，先控制叶轮20以第一模式运行，以使叶轮20与第一壳体或第二壳体分离开或处于非接触状态，从而可以避免在叶轮20与壳体组件的粘连时直接旋转叶轮造成的叶轮20与壳体组件内壁的表面损伤而引起的血栓。

在本申请中，控制叶轮20以第一模式运行为控制叶轮20在第一摆动幅度内振动。控制电路33在接收到启动命令时，先控制叶轮20在在其停靠位置处振动，以使叶轮20与第一壳体或第二壳体分离或处于非接触状态。也就是说，在叶轮20旋转运动前，叶轮20先振动，通过振动将叶轮20振离第一壳体或第二壳体，或者使叶轮20脱离与壳体组件粘连束缚状态（因流体的粘力导致的叶轮20和壳体组件的粘连），使得叶轮20在旋转时叶轮20与第一壳体或第二壳体是非接触的，从而减小或避免叶轮20与第一壳体或第二壳体之间的摩擦。

在一种可能的示例中，在控制叶轮20在第一摆动幅度内振动时，叶轮20受到的作用力包括轴向力，该轴向力用于驱动叶轮20轴向振动。

因叶轮20总体重力较小，因此排除叶轮20的重力因素分析。叶轮20振动过程中，在沿旋转轴线21的方向上，叶轮20分别受到定子31对转子32的磁力F1和定位磁铁61对转动磁铁62的磁力F2。通过磁力F1和磁力F2的大小可控制叶轮20在轴向上（旋转轴线21的方向）的移动或摆动，进而可控制叶轮20的轴向振动。需要提出的是，磁力F1的方向与磁力F2的方向相对，才能有效控制叶轮20的轴向移动。通常的，如图6所示，定子31与转子32之间的磁力F1为磁吸力，因此定位磁铁61与转动磁铁62之间的磁力F2也需要表现为磁吸力。当然，存在一些实施例中，如果定子31与转子32之间的磁力F1为磁推力，则定位磁铁61与转动磁铁62之间的磁力也需要设置为磁推力。本申请心室辅助装置100对F1及F2的具体方向不做特别限定。

该轴向力可以是定子31与转子32之间与旋转轴线21平行的磁力、或定位磁铁61与转动磁铁62之间与旋转轴线21平行的磁力；也可以是定子31与转子32在轴向上的磁力分量、或定位磁铁61与转动磁铁62在轴向上的磁力分量，本申请对此不做限定。

具体地，在定子31与转子32，以及定位磁铁61与转动磁铁62之间相对面的尺寸相同且纵轴保持径向对准时，该磁力F1和磁力F2均是与旋转轴线21平行的磁力；在定子31与转子32之间相对面的尺寸不同或纵轴未保持径向对准时，该磁力F1可分为旋转轴线21平行的磁力分量以及与旋转轴线21垂直的磁力分量；在定位磁铁61与转动磁铁62之间相对面的尺寸不同或纵轴未保持径向对准时，磁力F2可分为旋转轴线21平行的磁力分量以及与旋转轴线21垂直的磁力分量。

进一步地，叶轮20在第一摆动幅度内振动时，控制叶轮20振动的电流为第一悬浮电流。控制电路33利用电流通过增加或减弱转子32与定子31之间的磁通量来控制叶轮20的轴向位置，即通过调节磁力F1的大小来控制叶轮20的轴向位置。其中该第一悬浮电流为流经定子31的电流，该第一悬浮电流可控制磁力F1的大小，进而可控制控制叶轮20的轴向振动或轴向移位。

可选的，所述方法还包括：确定所述叶轮的第一位置，所述第一位置为所述叶轮的初始轴向位置；根据所述第一位置确定所述第一悬浮电流的大小；根据所述第一摆动幅度确定所述第一悬浮电流的变化幅度。

在本申请中，由于叶轮20可能停靠在第一壳体，也可能停靠在第二壳体上。叶轮20停靠的位置不同，叶轮20振动的方向不同，进而第一悬浮电流也会不同。具体为控制电路33可接收位置传感器40测量的转子32与定子31之间的磁通量强度，根据该磁通量强度大小确定转子32与定子31之间的距离，进而可确定叶轮20的启动前的初始轴向位置（第一位置）。其中该第一位置可以是叶轮20停靠在第一壳体处的轴向位置，也可以是叶轮20停靠在第二壳体处的轴向位置。

在确定叶轮20的初始轴向位置后，控制电路33可控制第一悬浮电流的大小及其大小的变化幅度来控制叶轮20在轴向上的振动。在叶轮20的第一位置为在与第一壳体接触的位置时，控制电路33可先增加第一悬浮电流的大小，使叶轮20在轴向上向第二壳体的方向移动，之后在减小第一悬浮电流的大小，使其移动回第一位置或轴向上向第一壳体的方向移动。通过不断增加减小第一悬浮电流，使叶轮20在轴向上的预设范围内不断来回移动，从而产生振动。同理，在叶轮20的第一位置为在与第二壳体接触的位置时，控制电路33可先减小第一悬浮电流的大小，使叶轮20在轴向上向第一壳体12的方向移动，之后在增大第一悬浮电流的大小，使其移动回第一位置或轴向上向第二壳体的方向移动。通过不断减小增加第一悬浮电流，使叶轮20在轴向上的预设范围内不断来回移动，从而产生振动。

示例的，该第一悬浮电流可为直流电流，该第一悬浮电流大小的改变幅度可体现叶轮20的振动幅度。示例的，第一悬浮电流的变化呈周期性，第一悬浮电流的大小变化幅度一致。又或者，第一悬浮电流的变化呈逐渐递增趋势，第一悬浮电流的大小变化幅度逐渐增大。

其中，该预设范围为叶轮20与第一壳体或第二壳体在轴向上的距离范围，即第三面22与第一侧壁12或第四面23与第二侧壁11的距离范围，该预设范围远小于从第一壳体或第二壳体在轴向上的距离。示例的，该预设范围可为0-0.2mm。

在另一个可能的示例中，控制叶轮20以第一模式运行为控制叶轮20在第一摆动幅度内振动的同时，控制叶轮20低速旋转。

在本申请实施例中，在流体将叶轮20粘连在第一壳体或第二壳体上时，控制电路33可同时控制叶轮20振动和叶轮20低速旋转，以使叶轮20尽快脱离第一壳体或第二壳体，同时以小电流驱动叶轮20低速旋转，具有心室辅助装置的小电流启动优势。

其中，在控制叶轮20在第一摆动幅度内振动时，叶轮20受到的作用力包括轴向力和扭转力，扭转力用于驱动叶轮20沿所述叶轮的轴线旋转，轴向力用于驱动叶轮20轴向振动。

该扭转力是定子31与转子32之间产生的与旋转轴线21垂直的磁力或磁力分量，叶轮20受到的磁力大小与定子20中相电流的大小成正比。相电流由FOC算法根据心室辅助装置的扭矩（转速）需求进行调整，从而实现对叶轮20转速的控制。示例的，该扭转力为转子32在顺时针方向或逆时针方向受到定子31的吸引力或排斥力。

在叶轮20同时旋转和振动的过程中，叶轮20在沿旋转轴线21方向上受到的轴向力如上述所示，在此不在赘述。在垂直于旋转轴线21方向上，叶轮20受到定子31对转子32的磁力F3，该磁力F3驱动叶轮旋转20。其中该磁力F3既可以表现为磁吸力，也可以表现为磁推力。

可选的，叶轮20在第一摆动幅度内振动时，控制叶轮20转速增加至第一旋转速度；控制叶轮20悬浮的电流为第一悬浮电流，以及控制叶轮20旋转的电流为第一转矩电流，或者控制叶轮20旋转的电流从第二转矩电流增加至第三转矩电流，第一转矩电流和第三转矩电流小于目标旋转速度对应的电流。

控制电路33中可使用FOC来向定子31提供多相电压，并可将相电流变换到两轴坐标系中，以产生正交电流（转矩电流）和直流电流（悬浮电流）。该正交电流控制转矩，使叶轮20旋转；直流电流控制转子32与定子31之间磁力，以控制叶轮20的轴向位置。因此本申请可通过控制第一悬浮电流来增加或减弱转子32与定子31之间的磁通量，以控制叶轮20的轴向位置；通过控制第一转矩电流来改变转子32相对定子31的转向角，以控制叶轮20的旋转转速。

在本申请实施例中，控制电路33在控制叶轮20振动的同时，通过将流经定子31的正交电流控制为第一转矩电流，从而使叶轮20在振动期间以第二旋转速度低速旋转。又或者，控制电路33通过将流经定子31的正交电流的从第二转矩电流的增加至第三转矩电流，以使在叶轮20振动期间叶轮20能从零转速逐渐增加至第一旋转速度。

进一步地，该第二旋转速度小于第一旋转速度，且该第一旋转速度远小于目标旋转速度。示例的，该第一旋转速度可以在100RPM~500RPM范围内。该第一转矩电流的大小可位于第二转矩电流与第三转矩电流的电流大小范围之间，该第二转矩电流可为0。

在本申请实施例中，控制电路33通过控制叶轮20振动的同时控制叶轮20低速旋转，可加快叶轮20与壳体组件分离，以减小叶轮20与壳体组件相对滑动时的摩擦阻力，同时也可实现心室辅助装置100的低电流启动。

S320、在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

在本申请中，在检测到叶轮20满足目标条件后，控制电路33控制叶轮20以第二模式运行，以使叶轮在腔室10内的目标位置处以目标旋转速度绕旋转轴线21旋转，从而可将血液从流体入口14通过腔室10泵送到流体出口15，实现心室辅助装置100的泵送功能。

可选的，所述控制叶轮以第二模式运行，包括：在第一时间段内，在控制叶轮从第二位置移动至目标位置的同时，控制叶轮从第一旋转速度增加至目标旋转速度，或者将叶轮速度控制为目标旋转速度，第二位置为叶轮振动后的位置，目标位置相对于第一位置正向或反相移位。

具体地，叶轮20在以第二模式运行时，可在第一时间段内将叶轮20的旋转速度增加至目标旋转速度，该目标旋转速度可以是用户设定的叶轮20的转速。同时使得叶轮20在以目标旋转速度旋转时，叶轮20能移动到目标位置悬浮。具体为，当第一位置为叶轮20与第一壳体接触时的位置时，叶轮20可在轴向上从第二位置朝第二壳体的方向移动至目标位置；当第一位置为叶轮20在与第二壳体接触时的位置时，叶轮20可在轴向上从第二位置朝第一壳体的方向移动至目标位置。

其中，在叶轮20旋转泵送流体过程中，如图7所示，叶轮20的悬浮位置由定子31与转子32之间的磁力F1、定位磁铁61与转动磁铁62之间的磁力F2、以及叶轮20旋转时在第一壳体向叶轮20产生的远离第二侧壁12的推力F3和第二壳体向叶轮20产生的远离第一侧壁11的推力F4的平衡来决定。

具体地，该目标位置为叶轮20与第一壳体或第二壳体相距0.05mm-0.5mm范围内，，即第四面23与第一侧壁11或第三面22与第二侧壁12之间的距离值在0.05mm-0.5mm范围内。该目标旋转速度可在2200RPM～4300RPM范围内。

其中，所述目标条件为以下至少一项：叶轮的振动时间达到第一时长、检测到叶轮与壳体相距第一距离、检测到叶轮在轴向移动上受到的阻力小于目标阈值、检测到叶轮与壳体分离、叶轮转速为第一旋转速度。

在一个示例中，控制电路33可预先设置叶轮20在第一模式的运行时间，即在叶轮20振动了第一时长时，控制电路33将叶轮20的运行模式从第一模式切换至第二模式，在减小叶轮20的旋转启动时所产生的叶轮20与壳体组件的相对滑动时的摩擦阻力的同时，也避免增加叶轮的启动时间。

在一个示例中，位置传感器40可实时检测定子31与转子32之间的距离值，控制电路33根据该距离值判断叶轮20与第一壳体或第二壳体之间的距离，即叶轮20的第三面22与第二侧壁12之间的距离会叶轮20的第四面23与第一侧壁11之间的距离。当叶轮20的第一位置为在与第一壳体接触的位置时，控制电路33计算叶轮20与第一壳体之间的距离；在叶轮20的第一位置为在与第二壳体接触的位置时，控制电路33计算叶轮20与第二壳体之间的距离。当该距离大于预设的第一距离时，则将叶轮20的运行模式从第一模式切换至第二模式。示例的，该第一距离在0.02mm-0.2mm范围内。

在一个示例中，控制电路33在根据位置传感器40测量的距离值判断叶轮20与第一壳体或第二壳体分离时，将叶轮20的运行模式从第一模式切换至第二模式。其中分离指的是叶轮20与第一壳体或第二壳体非接触。

在一个示例中，在叶轮20振动时，控制电路33可通过检测叶轮20在轴向移动上受到的阻力是否小于目标阈值，来判断叶轮20与壳体组件处于非接触状态。具体为在叶轮20的初始轴向位置停靠在第一壳体的情况下，此时叶轮20需要朝向第二壳体轴向移动，叶轮20受到的阻力可包括定位磁铁61与转动磁铁62的磁力F2以及流体对叶轮20的粘力，由于磁力F2是固定配置的，因此通过检测叶轮20在轴向移动上受到的阻力可确定叶轮20与第一壳体是否处于非接触状态。同理，在叶轮20的初始轴向位置停靠在第二壳体的情况下，此时叶轮20需要朝向第一壳体轴向移动，叶轮20受到的阻力可包括定子31与转子32的磁力F1以及流体对叶轮20的粘力，由于磁力F1是控制设置的，因此通过检测叶轮20在轴向移动上受到的阻力可确定叶轮20与第二壳体是否处于非接触状态。

在一个示例中，当叶轮20同时在第一摆动幅度内振动和低速旋转时，当叶轮低速旋转的速度大于预设的第一旋转速度时，控制叶轮20从第一模式切换至第二模式。其中该第一旋转速度处于低速范围内。

在本申请中，目标条件任意一个均可指示当前叶轮20与壳体组件是否处于非接触状态，当控制电路33检测到符合目标条件中的任意一个或至少一个时，可将叶轮20从第一模式切换至第二模式，减小叶轮20与壳体组件相对滑动时的摩擦阻力。

可以看出，本申请提出了一种启动控制方法，在接收到启动命令时，控制叶轮以第一模式运行，该第一模式用于将叶轮与壳体分离；并在叶轮满足目标条件后，控制叶轮以第二模式运行，该第二模式用于将叶轮在目标位置以目标旋转速度绕叶轮的轴线旋转。本申请在控制叶轮旋转之前，先将叶轮与壳体分离，以减小甚至避免叶轮与壳体相对滑动时的摩擦阻力，进而减少叶轮与壳体的内壁的表面损伤而产生的血栓，提高用户安全。

上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，控制电路为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所提供的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

示例的，本申请提供一种用于泵的控制电路，该控制电路包括具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

示例的，本申请还提供一种泵，该泵包括壳体、设置在壳体内的叶轮、用于驱动叶轮悬浮旋转的电机，以及与电机通信连接的控制电路。

该控制电路用于：在接收到用于启动所述叶轮转动的启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

示例的，本申请提供一种心室辅助系统，该心室辅助系统包括：控制器和与控制器通信连接的泵，所述控制器用于响应于泵启动过程而向所述泵发送启动命令。

该泵包括：壳体；设置在所述壳体内的叶轮；以及控制电路，所述控制电路与所述叶轮通信连接，所述控制电路用于：在接收到所述启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

其中，上述各个方案的控制电路33具有实现上述方法中医疗设备执行的相应步骤的功能；所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。

在本申请的实施例，控制电路33也可以是芯片或者芯片系统，例如：片上系统（system on chip，SoC）。

请参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，该医疗设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个通信接口，以及一个或多个程序；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行。

上述程序包括用于执行以下步骤的指令：在接收到所述启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

其中，上述方法实施例涉及的各场景的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

应理解，上述存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在本申请实施例中，上述装置的处理器可以是中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU），该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

应理解，本申请实施例中涉及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器执行存储器中的指令，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如上述装置的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述集成的电路如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者TRP等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (18)

1.一种启动控制方法，其特征在于，应用于泵，所述泵包括壳体和设置在所述壳体内的叶轮；

所述方法包括：

在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标条件为以下至少一项：所述叶轮的振动时间达到第一时长、检测到所述叶轮与所述壳体相距第一距离、检测到所述叶轮在轴向移动上受到的阻力小于目标阈值、检测到所述叶轮与所述壳体分离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动时，所述叶轮受到的作用力包括轴向力，所述轴向力用于驱动所述叶轮轴向振动。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动时，所述叶轮受到的作用力包括轴向力和扭转力，所述扭转力用于驱动所述叶轮沿所述叶轮的轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标条件还包括：所述叶轮转速为第一旋转速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述叶轮在第一摆动幅度内振动时，控制所述叶轮转速增加至所述第一旋转速度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述叶轮在第一摆动幅度内振动时，控制所述叶轮旋转的电流为第一转矩电流，或者控制所述叶轮旋转的电流从第二转矩电流增加至第三转矩电流，所述第一转矩电流和所述第三转矩电流小于所述目标旋转速度对应的电流。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述叶轮在第一摆动幅度内振动时，控制所述叶轮振动的电流为第一悬浮电流。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述叶轮的第一位置，所述第一位置为所述叶轮的初始轴向位置；

根据所述第一位置确定所述第一悬浮电流的大小；

根据所述第一摆动幅度确定所述第一悬浮电流的变化幅度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和相对所述第一壳体的第二壳体，所述第一壳体上开设有流体入口；

所述第一位置为所述叶轮与所述第一壳体或所述第二壳体接触的位置。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一距离在0.02mm-0.2mm范围内。

12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述叶轮以第二模式运行，包括：

在第一时间段内，在控制所述叶轮从第二位置移动至所述目标位置的同时，控制所述叶轮从所述第一旋转速度增加至所述目标旋转速度，或者将所述叶轮速度控制为所述目标旋转速度，所述第二位置为所述叶轮振动后的位置，所述目标位置相对于所述第一位置正向或反相移位。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标位置为所述叶轮与所述壳体相距0.05mm-0.5mm范围内。

14.一种用于泵的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

在接收到启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

15.一种泵，其特征在于，所述泵包括壳体、设置在所述壳体内的叶轮、用于驱动所述叶轮悬浮旋转的电机，以及与所述电机通信连接的控制电路；

所述控制电路用于：

在接收到用于启动所述叶轮转动的启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

16.一种心室辅助系统，其特征在于，所述心室辅助系统包括：

控制器和与所述控制器通信连接的泵，所述控制器用于响应于泵启动过程而向所述泵发送启动命令；

所述泵包括：

壳体；

设置在所述壳体内的叶轮；以及

控制电路，所述控制电路与所述叶轮通信连接，所述控制电路用于：

在接收到所述启动命令时，控制所述叶轮以第一模式运行，所述第一模式为控制所述叶轮在第一摆动幅度内振动，以将所述叶轮与所述壳体分离；

在所述叶轮满足目标条件后，控制所述叶轮以第二模式运行，所述第二模式用于将所述叶轮在目标位置以目标旋转速度绕所述叶轮的轴线旋转。

17.一种医疗设备，其特征在于，包括处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有一个或多个程序，并且所述一个或多个程序由所述处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-13任一项所述的方法中的步骤的指令。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-13任一项所述的方法的步骤。

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