CN117919586A - 一种左心室导管泵系统以及左心室导管泵的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种左心室导管泵系统以及左心室导管泵的控制方法，涉及医疗器械技术技术领域，上述控制器用于控制所述驱动组件中的目标电机，所述控制器包括速度控制组件、电流控制组件以及电机驱动组件，其中电流控制组件，用于确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，用于对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。应用本实施例提供的方案，能够提高左心室导管泵的控制精确度。

Description

一种左心室导管泵系统以及左心室导管泵的控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种左心室导管泵系统以及左心室导管泵的控制方法。

背景技术

左心室导管泵系统是针对左心室进行辅助泵血的系统。左心室导管泵系统包括左心室导管泵以及左心室导管泵的控制器，左心室导管泵植入人体心脏内，控制器则位于患者体外控制左心室导管泵。在人体特殊环境下，要求左心室导管泵响应快、运行稳、效率高，作为左心室导管泵的核心组件，即电机，为了满足上述要求，选用无刷空心杯电机。

为了使得无刷空心杯电机更好集成于左心室导管泵，无刷空心杯电机具有相适应的优化。传统电机控制方案并不适用于优化后的无刷空心杯电机，从而导致左心室导管泵的电机控制出现较大的偏差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种左心室导管泵系统以及左心室导管泵的控制方法，以实现精准控制左心室导管泵的电机。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种左心室导管泵系统，所述系统包括左心室导管泵、控制器；

所述左心室导管泵包括驱动组件、泵送组件、入血笼、出血笼，所述驱动组件、泵送组件、出血笼位于主动脉，所述入血笼位于左心室；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿逆时针方向旋转，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内；

所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

所述控制器用于控制所述驱动组件中的目标电机，所述控制器包括速度控制组件、电流控制组件以及电机驱动组件，其中：

所述速度控制组件，用于获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流，并将所述期望电流输入所述电流控制组件；

所述电流控制组件，包括：

电流确定模块，用于确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

电流融合模块，用于对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

电压计算模块，用于计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

所述电机驱动组件，用于获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

本申请的一个实施例中，上述电机驱动组件，具体用于迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的逆时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序；按照所述导通顺序以及控制电压，导通所述定子线圈，以控制所述目标电机。

本申请的一个实施例中，上述电流控制组件，还包括角度预测模块；

所述角度预测模块，用于在所述电流融合模块之前，基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，触发所述电流融合模块。

本申请的一个实施例中，上述电流控制组件，还包括电流计算模块；若所述预测角度与固定角度不一致，触发所述电流计算模块；

所述电流计算模块，包括：

电流预测子模块，用于基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

电流确定子模块，用于基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

本申请的一个实施例中，上述电流确定子模块，具体用于基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

第二方面，本发明实施例提供了一种左心室导管泵的控制方法，所述方法应用于左心室导管泵系统中的控制器，所述左心室导管泵系统还包括左心室导管泵；

所述左心室导管泵包括驱动组件、泵送组件、入血笼、出血笼，所述驱动组件、泵送组件、出血笼位于主动脉，所述入血笼位于左心室；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿逆时针方向旋转，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内；所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

所述方法包括：

获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流；

确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

本申请的一个实施例中，上述获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向，包括：

迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的逆时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；

所述确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序，包括：

根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序。

本申请的一个实施例中，在所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流之前，还包括：

基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，执行所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

本申请的一个实施例中，若所述预测角度与固定角度不一致，在所述计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差之前，还包括：

基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

本申请的一个实施例中，基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流，包括：

基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；

对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；

对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

由以上可见，应用本申请实施例提供的系统，由于控制器中的电流控制组件融合了第一映射分量和第二映射分量，而第一映射分量反映转子磁场方向的信息，第二映射分量反映转子磁场方向的垂直方向的信息，融合第一映射分量与第二映射分量所得到的目标电流能够充分反映转子磁场方向与转子磁场方向的垂直方向这两个方向的信息；又由于转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间的夹角为位于40度-50度之间的固定角度，在这种情况下，转子最佳转矩的方向既与转子磁场方向相关，又与转子磁场方向的垂直方向相关。因此，目标电流能够准确地反映转子最佳转矩的方向信息，利用上述目标电流确定控制电压，进而控制左心室导管泵，实现高精度左心室导管泵的控制。

另外，由于是以转子当前磁场方向为基准，基于转子当前磁场方向的逆时针方向，确定定子的磁场旋转目标方向，这样能够保持定子磁场旋转方向呈逆时针方向。又由于定子带动转子旋转，从而使得转子旋转方向保持逆时针方向，也即左心室导管泵的驱动组件的旋转方向为逆时针方向。左心室导管泵的驱动组件带动泵送组件旋转，旋转方向为逆时针方向，从而产生吸力，将左心室血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内，精确实现左心室导管泵的左心室辅助泵血功能。

当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1a为本申请实施例提供的一种左心室导管泵的结构示意图；

图1b为本申请实施例提供的一种目标电机的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种控制器的双闭环结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种电流控制组件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种电流控制组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种预测角度的示意图；

图6为本申请实施例提供的第三种电流控制组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种左心室导管泵的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在介绍本申请的各实施例之前，对本申请的应用场景进行说明。

本申请应用于左心室导管泵系统，左心室导管泵系统包括左心室导管泵以及控制器，除此之外，左心室导管泵系统还包括冲洗设备。

左心室导管泵用于辅助患者心脏左心室泵血；冲洗设备用于冲洗左心室导管泵周围的血液，防止血液进入左心室导管泵内；控制器用于控制左心室导管泵以及冲洗设备。

以图1a为例，对左心室导管泵的结构进行说明。图1a示出了左心室导管泵的结构组成，包括驱动组件101、泵送组件102、出血笼103、入血笼104。

具体的，驱动组件中包括电机，泵送组件中包括叶轮，入血笼表示血液流入口，出血笼表示血液流出口。

左心室导管泵是跨主动脉瓣膜植入心脏，在植入心脏后，驱动组件101、泵送组件102、出血笼103位于主动脉，入血笼104位于左心室。

左心室导管泵植入心脏后，驱动组件驱动泵送组件沿逆时针方向旋转，产生吸力，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内。基于左心室导管泵的血液泵送功能，辅助左心室泵血，从而降低左心室负载。

左心室导管泵的驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机。该目标电机由定子和转子组合而成，目标电机的结构简图如图1b所示。在图1b中，分为内外两层结构，外层结构为定子，定子由线圈绕制而成，内层结构为转子，转子的核心部件为转子永磁体，转子永磁体分为N极和S极。

在本申请实施例所提供的系统中，无刷空心杯电机针对左心室导管泵的适应性改进为：转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，且该固定角度为40度-50度之间的角度。例如：固定角度可以是40度、41度、……、45度、46度、……50度。

转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间的夹角表示转子与定子之间的相对位置，当夹角为固定角度时，表示转子与定子之间的相对位置是不变的。

本申请中针对无刷空心杯电机的改进可以是由转子永磁体的特定充磁方式以及定子线圈的特定绕组方式组合而成引起的，如转子永磁体径向充磁方式和定子线圈绕组采用特定斜绕角度的斜绕方式组合，使得转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角为位于40度-50度之间的固定角度。

在本申请实施例所提供的系统中，控制器采用双闭环结构控制目标电机，如图2所示，外环为速度控制环，称为速度外闭环，内环为电流控制环，称为电流内闭环。

在速度控制环中，主要由速度控制组件，利用电机转速反馈数据进行相关电流参数的计算，并将计算结果输入电流控制环；

在电流控制环中，主要由电流控制组件，利用电机电流反馈数据进行控制电压的计算，并将计算的控制电压输入电机驱动组件，电机驱动组件按照控制电压控制目标电机。

以下对上述速度控制组件、电流控制组件以及电机驱动组件进行具体说明。

（1） 速度控制组件：用于获取目标电机的当前转速，计算当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流，并将期望电流输入电流控制组件。

上述当前速度表征目标电机当前实时运行的速度，期望速度是指目标电机期望达到的速度，上述期望速度可以是医护人员预先输入的。

上述速度控制组件可以是预先整合参数的PI/PID（比例积分/比例积分微分）控制器，基于此，在计算期望电流时，一种实施方式中，可以基于上述转速差，采用预设的PI/PID模型，计算期望电流。

在计算期望电流时，另一种方式中，可以预先构建转速差与电流之间的对应关系，基于上述对应关系，确定所计算的转速差相对应的电流，作为期望电流。

（2） 电流控制组件包括电流确定模块、电流融合模块、电压计算模块。电流控制组件的结构示意图如图3所示。其中：

电流确定模块301，用于确定目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量。

上述当前电流是指目标电机当前实际运行的电流。

上述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量。上述第二映射分量为：当前电流映射于上述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量。

上述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系。以图4为例，对上述预设坐标系进行说明，图4中O点为转子中心，即为坐标系原点，x轴所在方向是转子磁场所在方向，即为第一坐标轴，y轴所在方向则垂直于转子磁场方向的方向。

当前电流对应的坐标系是以定子线圈对应的abc轴坐标系，电机启动后，由于转子运动导致以abc轴坐标系下的电流值处于实时动态变化情况，导致当前电流的参数值复杂，计算量大。因此，为了高效利用计算资源，将当前电流映射于上述预设坐标系中，由于上述预设坐标系是以转子中心为原点建立的坐标系，将当前电流映射于该坐标系中，能够对当前电流中各种动态变化情况进行解耦，基于解耦后的映射分量进行控制参数的计算，从而实现高效利用计算资源。

在确定第一映射分量、第二映射分量时，一种实施方式中，可以按照当前电流对应坐标系与预设坐标系之间的映射关系，确定当前电流对应的第一坐标轴的电流分量，作为第一映射分量，并确定当前电流对应的第二坐标轴的电流分量，作为第二映射分量。

电流融合模块302，用于对第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

在对上述电流分量进行融合时，可以计算第一采集电流分量和第二采集电流分量的矢量和，将计算得到的矢量和确定为目标电流。

由于转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角为40度-50度之间的固定角度，该固定角度表示转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间始终存在磁场切割。在这种情况下，经过发明人大量的模拟实验和实验数据发现，对转子所产生的最佳转矩的方向并非仅仅与转子磁场方向的垂直方向相关，还会与转子磁场方向本身相关相关，在这种情况下，若仍采用传统电机控制方式，所产生的转矩并非最佳转矩，甚至影响转子旋转。

基于上述分析，由于第一映射分量是与转子磁场方向相关，第二映射分量是与转子磁场方向的垂直方向相关，所以，融合第一映射分量和第二映射分量，所得到的目标电流，能够更加准确地反映转子最佳转矩方向的信息，从而实现高精度电机控制。

电压计算模块303，用于计算目标电流与期望电流之间的电流差，基于电流差，计算目标电机的控制电压；

在计算控制电压时，一种实施方式中，可以预先构建电流差与电压之间的对应关系，确定上述所计算的电流差所对应的电压，并对上述电压进行坐标系转换，使其转换为定子相对应的坐标系下的电压，作为控制电压。

由于目标电流是以转子中心点为原点建立的坐标系，而控制电压是对定子线圈导通进行控制，控制电压需要以定子坐标系相关，因此，需要对电压进行坐标系转换。基于此，可以按照转子坐标系与定子坐标系之间的对应关系，将所确定的电压进行转换，将转换后的电压确定为控制电压。

在进行转换时，可以按照下述公式进行转换：

；

其中，表示第一电压分量，/>表示第二电压分量，/>表示所确定的电压，/>表示固定角度。将上述第一电压分量/>、第二电压分量/>作为电机的控制电压。

（3） 电机驱动组件，用于获取转子的当前磁场方向，确定定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照线圈导通顺序以及控制电压，导通定子的线圈，以控制目标电机。

电机旋转时，转子处于不断旋转，转子磁场方向也在不断变化中，当前磁场方向即是反映转子当前的磁场方向。转子的当前磁场方向可以是位置传感器所采集的，上述位置传感器用于采集转子的当前位置，位置表示磁场方向。

左心室导管泵是需要产生吸力，利用该吸力将血液从左心室吸入主动脉，因此，左心室导管泵的泵送组件中的叶轮是需要逆时针方向旋转，由于泵送组件是被驱动组件带动旋转，所以驱动泵送组件的电机的转子是需要沿着逆时针方向旋转，而转子是由定子带动，因此，定子磁场旋转方向是需要沿着逆时针方向的。

在确定定子对应的磁场旋转目标方向时，一种实施方式中，可以迭代执行获取转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着基准方向的逆时针方向、与基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向。

具体的，在本实施例中，可以预先确定多个定子磁场方向，在当前迭代时，可以从预先确定的多个定子磁场方向中确定沿着基准方向的逆时针方向、与基准方向最接近的方向，作为当前迭代所确定的预设定子磁场方向。

定子的线圈导通顺序与定子的磁场旋转方向具有对应关系，基于此，可以预先构建上述对应关系，基于预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序。

按照上述线圈导通顺序以及控制电压，导通电机的定子线圈，使得定子线圈按照上述线圈导通顺序导通，由于线圈导通顺序是与逆时针的磁场旋转目标方向相对应的，因此，在线圈导通后，定子磁场的旋转方向为逆时针方向，转子在定子磁场驱使下，同样沿着逆时针方向旋转，从而实现左心室导管泵的电机控制。

由以上可见，应用本实施例提供的系统，由于控制器中的电流控制组件融合了第一映射分量和第二映射分量，而第一映射分量反映转子磁场方向的信息，第二映射分量反映转子磁场方向的垂直方向的信息，融合第一映射分量与第二映射分量所得到的目标电流能够充分反映转子磁场方向与转子磁场方向的垂直方向这两个方向的信息；又由于转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间的夹角为位于40度-50度之间的固定角度，在这种情况下，转子最佳转矩的方向既与转子磁场方向相关，又与转子磁场方向的垂直方向相关。因此，目标电流能够准确地反映转子最佳转矩的方向信息，利用上述目标电流确定控制电压，进而控制左心室导管泵，实现高精度左心室导管泵的控制。

另外，由于是以转子当前磁场方向为基准，基于转子当前磁场方向的逆时针方向，确定定子的磁场旋转目标方向，这样能够保持定子磁场旋转方向呈逆时针方向。又由于定子带动转子旋转，从而使得转子旋转方向保持逆时针方向，也即左心室导管泵的驱动组件的旋转方向为逆时针方向。左心室导管泵的驱动组件带动泵送组件旋转，旋转方向为逆时针方向，从而产生吸力，将左心室血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内，精确实现左心室导管泵的左心室辅助泵血功能。

前述图3对应实施例中，除了包含所提及的模块之外，本申请的一个实施例中，电流控制组件还可以包括角度预测模块。基于此，参见图4，图4为本申请实施例提供的第二种电流控制组件的结构示意图。

电流确定模块401，用于确定目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量。

上述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量。

上述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系。

角度预测模块402，用于在电流融合模块之前，基于第一映射分量与第二映射分量，预测转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若预测角度与固定角度一致，触发电流融合模块。

前述所提及的固定角度即为转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的真实参数值，而本实施例所预测的预测角度，为估测参数值。

上述预测角度是利用当前实时数据预测得到的角度。当预测角度与固定角度一致时，表示所采集的当前电流的准确度较高，当预测角度与固定角度不一致时，表示所采集的当前电流的准确度不高。

结合图5，对上述预测角度的预测方式进行说明。图5中位于d轴的I_d表示第一映射分量，位于q轴的表示第二映射分量；以/>、/>为三角形两条边，三角形的第三条边为虚线，/>所在方向为定子磁场磁感线所在方向，/>所在方向为转子磁场磁感线所在方向，基于此，可以计算/>与/>之间的比值，计算得到的比值即为预测角度的tan函数值，利用三角函数关系，可以计算得到上述夹角，作为预测角度。

在判断预测角度与固定角度是否一致时，可以判断预测角度与固定角度是否相同，还可以以预测角度为中心，分别向前后延申预设的预测角度误差，得到预测角度范围，确定固定角度是否位于上述预测角度范围内，若为是，表示预测角度与固定角度一致，若为否，表示预测角度与固定角度不一致。

电流融合模块403，用于对第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

电压计算模块404，用于计算目标电流与期望电流之间的电流差，基于电流差，计算目标电机的控制电压。

由以上可见，由于是基于第一映射分量与第二映射分量确定预测角度，利用预测角度与固定角度之间的大小关系，能够确定当前所采集电流的准确度，并在预测角度与固定角度之间一致时，直接融合映射分量，采用这样的方式，能够提高目标电流确定的准确性，并且提高效率，进而提高电机控制的准确性和效率。

在前述图4对应的实施例的角度预测模块中，若预测角度与固定角度不一致时，表示当前所采集电流出现异常，准确性不高。基于此，本申请的一个实施例中，在预测角度与固定角度不一致的情况下，触发电流计算模块。参见图6，图6为本申请实施例提供的第三种电流控制组件的结构示意图，电流计算模块包括6031-6032。

电流确定模块601，用于确定目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量。

上述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量。

上述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系。

角度预测模块602，用于在电流融合模块之前，基于第一映射分量与第二映射分量，预测转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若预测角度与固定角度不一致，触发电流计算模块603。

电流计算模块603，包括电流预测子模块、电流确定子模块，其中：

电流预测子模块6031，用于基于第二映射分量与固定角度，预测当前电流映射于第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于第一映射分量与固定角度，预测当前电流映射于第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量。

当预测角度与固定角度不一致时，表示当前所采集电流准确性不高，自然，基于所采集电流确定得到的第一采集电流分量与第二采集电流分量存在电流误差。在这种情况下，对第一映射分量与第二映射分量进行解耦操作，分别基于电流分量进行电流预测，减小由于采集电流误差所引起的目标电流确定的准确性不高的问题。

在预测电流分量时，可以基于预设的三角函数关系，以第二映射分量为基准，预测第一坐标轴对应的电流分量，作为第一预测分量，并以第一映射分量为基准，预测第二坐标轴相对应的电流分量，作为第二预测分量。

如，可以计算第二映射分量与之间的乘积，作为第一预测分量，并计算第一映射分量与/>之间的乘积，作为第二预测分量。

电流确定子模块6032，用于基于第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

由于目标电流是基于第一预测分量、第二预测分量融合得到的，第一预测分量、第二预测分量则是对映射电流分量进行解耦，分别基于两个映射分量以及固定角度预测得到的，所得到的预测分量相较于初始采集电流分类来说，准确度较高，因此，基于上述预测分量所确定的目标电流的准确度较高。

在确定目标电流时，一种实施方式中，可以计算第一预测分量与第二预测分量之间的矢量和，将计算得到的值确定为目标电流。

在确定目标电流时，另一种实施方式中，可以基于第一预测分量，更新第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于第二预测分量，更新第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；对第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对第一更新分量、第二电流分量进行融合，得到第二融合电流；对第一融合电流以及第二融合电流进行融合，将融合得到的电流确定为目标电流。

在基于第一/第二预测分量更新第一/第二映射分量时，可以计算第一/第二预测分量与第一/第二映射分量之间的平均值，将计算得到的平均值确定为第一/第二更新分量。

在确定第一/第二融合电流时，可以计算所利用的电流分量之间的矢量和，将计算的矢量和确定为第一/第二融合电流。

在对第一融合电流与第二融合电流进行融合时，可以计算上述两个融合电流之间的平均值，将计算的值确定为目标电流。

由于更新分量是基于预测分量，对映射分量更新得到的，更新分量结合两个电流分量的信息，从而使得所确定的更新分量所反映信息更加丰富。因此，基于更新分量所确定的第二融合电流所反映电流信息更加丰富，而第一融合电流是针对于预测分量融合得到的，第一融合电流的准确度较为理想，这样，融合上述两类融合电流，能够进一步提高目标电流的准确度。

电压计算模块604，用于计算目标电流与期望电流之间的电流差，基于电流差，计算目标电机的控制电压。

与前述左心室导管泵系统相对应的，本申请还提供了一种左心室导管泵的控制方法。

参见图7，图7为本申请实施例提供的一种左心室导管泵的控制方法的流程示意图，所述方法应用于左心室导管泵系统中的控制器，所述左心室导管泵系统还包括左心室导管泵；

所述左心室导管泵包括驱动组件、泵送组件、入血笼、出血笼，所述驱动组件、泵送组件、出血笼位于主动脉，所述入血笼位于左心室；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿逆时针方向旋转，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内；所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

所述方法包括：

步骤S701：获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流；

步骤S702：确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量。

其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

步骤S703：对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

步骤S704：计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

步骤S705：获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

本申请的一个实施例中，上述步骤S705中获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向，包括：

迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的逆时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；

步骤S705中确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序，包括：

根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序。

本申请的一个实施例中，在步骤S703中对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流之前，还包括：

基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，执行所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

本申请的一个实施例中，若所述预测角度与固定角度不一致，在所述计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差之前，还包括：

基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

本申请的一个实施例中，基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流，包括：

基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；

对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；

对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

由以上可见，应用本实施例提供的方法，由于控制器中的电流控制组件融合了第一映射分量和第二映射分量，而第一映射分量反映转子磁场方向的信息，第二映射分量反映转子磁场方向的垂直方向的信息，融合第一映射分量与第二映射分量所得到的目标电流能够充分反映转子磁场方向与转子磁场方向的垂直方向这两个方向的信息；又由于转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间的夹角为位于40度-50度之间的固定角度，在这种情况下，转子最佳转矩的方向既与转子磁场方向相关，又与转子磁场方向的垂直方向相关。因此，目标电流能够准确地反映转子最佳转矩的方向信息，利用上述目标电流确定控制电压，进而控制左心室导管泵，实现高精度左心室导管泵的控制。

另外，由于是以转子当前磁场方向为基准，基于转子当前磁场方向的逆时针方向，确定定子的磁场旋转目标方向，这样能够保持定子磁场旋转方向呈逆时针方向。又由于定子带动转子旋转，从而使得转子旋转方向保持逆时针方向，也即左心室导管泵的驱动组件的旋转方向为逆时针方向。左心室导管泵的驱动组件带动泵送组件旋转，旋转方向为逆时针方向，从而产生吸力，将左心室血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内，精确实现左心室导管泵的左心室辅助泵血功能。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法、计算机可读存储介质、计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种左心室导管泵系统，其特征在于，所述系统包括左心室导管泵、控制器；

所述左心室导管泵包括驱动组件、泵送组件、入血笼、出血笼，所述驱动组件、泵送组件、出血笼位于主动脉，所述入血笼位于左心室；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿逆时针方向旋转，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内；

所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

所述控制器用于控制所述驱动组件中的目标电机，所述控制器包括速度控制组件、电流控制组件以及电机驱动组件，其中：

所述速度控制组件，用于获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流，并将所述期望电流输入所述电流控制组件；

所述电流控制组件，包括：

电流确定模块，用于确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

电流融合模块，用于对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

电压计算模块，用于计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

所述电机驱动组件，用于获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述电机驱动组件，具体用于迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的逆时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序；按照所述导通顺序以及控制电压，导通所述定子线圈，以控制所述目标电机。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电流控制组件，还包括角度预测模块；

所述角度预测模块，用于在所述电流融合模块之前，基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，触发所述电流融合模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电流控制组件，还包括电流计算模块；若所述预测角度与固定角度不一致，触发所述电流计算模块；

所述电流计算模块，包括：

电流预测子模块，用于基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

电流确定子模块，用于基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述电流确定子模块，具体用于基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。

6.一种左心室导管泵的控制方法，其特征在于，所述方法应用于左心室导管泵系统中的控制器，所述左心室导管泵系统还包括左心室导管泵；

所述左心室导管泵包括驱动组件、泵送组件、入血笼、出血笼，所述驱动组件、泵送组件、出血笼位于主动脉，所述入血笼位于左心室；所述驱动组件驱动所述泵送组件沿逆时针方向旋转，将血液从入血笼吸入出血笼，直至排入主动脉内；所述驱动组件中的目标电机为无刷空心杯电机，所述目标电机由转子和定子组合而成；所述转子磁场磁感线与所述定子磁场磁感线之间夹角为固定角度，所述固定角度为40度-50度之间的角度；

所述方法包括：

获取所述目标电机的当前转速，计算所述当前转速与期望转速之间的转速差，基于所计算的转速差，计算期望电流；

确定所述目标电机的当前电流的第一映射分量和第二映射分量，其中，所述第一映射分量为：当前电流映射于预设坐标系中第一坐标轴的电流分量，第二映射分量为：当前电流映射于所述预设坐标系中第二坐标轴的电流分量，所述预设坐标系为：以转子中心为原点、以转子磁场所在方向为第一坐标轴、垂直于转子磁场所在方向为第二坐标轴所构建的坐标系；

对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流；

计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差，基于所述电流差，计算所述目标电机的控制电压；

获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向；确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序；按照所述线圈导通顺序以及控制电压，导通所述定子的线圈，以控制所述目标电机。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述获取所述转子的当前磁场方向，确定所述定子沿着所述当前磁场方向的逆时针的磁场旋转目标方向，包括：

迭代执行获取所述转子的当前磁场方向，作为基准方向，确定沿着所述基准方向的逆时针方向、与所述基准方向最接近的预设定子磁场方向，将每一迭代执行所确定的预设定子磁场方向确定为磁场旋转目标方向；

所述确定所述磁场旋转目标方向相对应的定子的线圈导通顺序，包括：

根据预设的磁场旋转方向与线圈导通顺序之间的关系，确定所述磁场旋转目标方向所对应的定子线圈的导通顺序。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

在所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流之前，还包括：

基于所述第一映射分量与第二映射分量，预测所述转子磁场磁感线与定子磁场磁感线之间夹角的参数值，作为预测角度；若所述预测角度与所述固定角度一致，执行所述对所述第一映射分量和第二映射分量进行融合，得到目标电流。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若所述预测角度与固定角度不一致，在所述计算所述目标电流与所述期望电流之间的电流差之前，还包括：

基于所述第二映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第一坐标轴的电流分量，作为第一预测分量，并基于所述第一映射分量与固定角度，预测所述当前电流映射于所述第二坐标轴的电流分量，作为第二预测分量；

基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一预测分量、第二预测分量，确定目标电流，包括：

基于所述第一预测分量，更新所述第一映射分量，将更新后的第一映射分量确定为第一更新分量，并基于所述第二预测分量，更新所述第二映射分量，将更新后的第二映射分量确定为第二更新分量；

对所述第一预测分量、第二预测分量进行融合，得到第一融合电流，并对所述第一更新分量、第二更新分量进行融合，得到第二融合电流；

对所述第一融合电流以及第二融合电流进行融合，得到目标电流。