JP7843372B2 - 血液ポンプコントローラおよびシステム - Google Patents

Description

本開示は、一般に、血液ポンプに関し、より具体的には、血液ポンプコントローラおよびシステムに関する。

医療用血液ポンプは、不十分な血流を提供する心臓を有する患者の血流を増加させる。心室補助装置（ＶＡＤ）は、特定のタイプの埋め込み型血液ポンプである。ＶＡＤは、必要な血流を提供しない患者の左心室または右心室と平行に配置される。既知の血液ポンプは、これらのポンプモータを駆動するためにいくつかの異なるポンプタイプおよびモータ構成および方法を使用する。一部の血液ポンプは、ラジアルフローポンプを駆動するためにポンプモータを使用し、他の血液ポンプは、血液を圧送するために軸流ポンプを駆動するためにインペラと直接一直線にモータシャフトを有する。モータシャフトの周りの確実な封止をポンプ内に維持することは、問題となり得る。他のポンプは、ポンプハウジング内に完全に密封され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを使用する。インペラ自体が、モータの磁化ロータ部となる。ロータを回転させるための回転磁場を生成する電気信号を受信するモータステータコイルは、ポンプハウジングに組み込まれている。ステータ全体がポンプ流体自体の一部となる。一部の血液ポンプは、圧力および流れを感知するための血流中のセンサを含む。他の血液ポンプは、様々な方法を使用してポンプの圧力および／または排出流を推定し、センサの周りに血栓が形成される可能性があるためにセンサを血流に入れることを回避する。

血液ポンプおよびコントローラのための既知の装置および方法は、ポンプの正確な速度制御を提供せず、または血流中のセンサなしで直接血流検知を可能にせず、他の欠点、例えば、いくつかの機械的ポンプ設計は、ポンプを通って流れる血液をより著しく損傷する。多くのコントローラは、圧力または流量などの特定のパラメータを推定する。これらの推定値は、患者に適切な治療を提供すること、すなわち血液ポンプを適切に制御することにおける潜在的な誤差の原因である。ポンプコントローラ内のいくつかの故障は、血液ポンプを停止させ、患者の生命を危険にさらす可能性がある。従来技術におけるこれらの欠点に対処するために、改良された血液ポンプコントローラが必要とされている。

血液ポンプシステムは、血液ポンプと、対応するコントローラと、を含む。血液ポンプは、ポンプハウジング内に密封され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む。ポンプインペラは、磁石を含み、ポンプハウジング内のステータワイヤコイルを通る電気信号によって駆動されるブラシレス直流（ＤＣ）モータのロータであり、回転磁場を生成する。回転磁場は、磁化されたインペラを引き付け、回転磁場と共に回転させる。コントローラは、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータのための磁場配向制御を提供する。コントローラ内の磁場配向制御は、制御プロセッサに関連するソフトウェアまたはハードウェア障害が血液ポンプを停止させないように、制御プロセッサとは別個のプログラマブルロジックデバイスに設けられる。磁場配向制御は、血流内にセンサを有することなく、ポンプを通る血流を検知することを可能にする。

上記および他の特徴および利点は、添付の図面に示すように、以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。

本開示は、添付の図面と併せて説明され、同様の符号は同様の要素を示す。

血液ポンプ、ケーブル、およびシステムコントローラを含むシステムのブロック図である。 好ましい実施形態による追加の詳細を有するシステムを示すブロック図である。 好ましい実施形態におけるシステムコントローラの構成要素を示す図である。 システム・オン・チップ（ＳＯＣ）上に実装されたシステムコントローラのいくつかの部分を示すブロック図である。 好ましい実施形態による血液ポンプのブロック図である。 血液ポンプを通る血流の推定値を提供するステータコイルをシステムコントローラがどのように駆動するかを示すブロック図である。 図６に示すデジタル電流処理ロジックの１つの適切な実施態様を示すブロック図である。 血液ポンプモータのための駆動信号を生成するための１つの適切な方法のフロー図である。 血液ポンプモータの速度を決定するための方法のフロー図である。 血液ポンプモータのための磁場配向制御を提供する、図３に示すシステムコントローラ内のＦＰＧＡモータ制御部のための一具体的実施態様のブロック図である。 システムコントローラがアラートを監視および処理するための方法のフロー図である。 アラート条件および対応する通知を示す表である。 システムコントローラがアラームを監視および処理するための方法のフロー図である。 アラーム条件および対応する通知を示す表である。 同じ位置でアクティブな複数のアラームおよび／またはアラートをシステムコントローラのディスプレイに表示するための方法のフロー図である。 臨床医が特定の患者のためにシステムコントローラをプログラムするための方法のフロー図である。 ＦＰＧＡモータコントローラまたはシステムコントローラにエラーが発生したときにスーパーバイザプロセッサがアラームをトリガするための方法のフロー図である。 システムコントローラ内の電力コントローラによって、どの電源がシステムコントローラに電力を供給するかを決定するために使用される階層のブロック図である。 図１８の電源階層に従ってどの電源を使用するかをシステムコントローラが決定するための方法のフロー図である。 患者によるシステムコントローラの様々な用途を示す方法のフロー図である。 一定の条件が満たされたときに内部予備バッテリを充電する電力マネージャ内の予備電力充電器を示すブロック図である。 図２１の予備バッテリ充電器が予備バッテリを充電するための方法のフロー図である。

血液ポンプシステムは、血液ポンプと、対応するコントローラと、を含む。血液ポンプは、ポンプハウジング内に密封され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む。ポンプインペラは、磁石を含み、ポンプハウジング内のステータワイヤコイルを通る電気信号によって駆動されるブラシレス直流（ＤＣ）モータのロータであり、回転磁場を生成する。回転磁場は、磁化されたインペラを引き付け、回転磁場と共に回転させる。コントローラは、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータのための磁場配向制御を提供する。コントローラ内の磁場配向制御は、制御プロセッサに関連するソフトウェアまたはハードウェア障害が血液ポンプを停止させないように、制御プロセッサとは別個のプログラマブルロジックデバイスに設けられる。磁場配向制御は、血流内にセンサを有することなく、ポンプを通る血流を検知することを可能にする。

図１を参照すると、血液ポンプ１１０、ケーブル１２４、およびシステムコントローラ１３０を含む血液ポンプシステム１００が示されている。血液ポンプ１１０は、埋め込み型血液ポンプとすることができる。心室補助装置（ＶＡＤ）は、血液ポンプ１１０に適した一実施形態である。血液ポンプ１１０は、好ましくは、ポンプハウジング内に密封され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む。インペラは複数の磁石を含み、血液ポンプは、複数の駆動信号によって駆動されるとインペラをポンプハウジング内で回転させるブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルを有する。

血液ポンプ１１０は、ケーブル１２４上の嵌合コネクタ１２２を受け入れるコネクタ１２０を含む。出願人は、米国特許１０，４８０，６９０、１０，７４１，９６８、１０，８３３，４５１、１０，８５５，０２６、１０，８８６，６６３、および１１，３０９，６６２に示され記載されているように、ペースメーカーおよび血液ポンプなどの埋め込み型装置と共に使用するのに適した医療用コネクタを開発している。コネクタ１２０および１２２は、これらの列挙された特許に示すようなコネクタであってもよく、または任意の他の適切なタイプのコネクタであってもよい。特定の一実施形態では、ケーブル１２４は、患者の体内に埋め込まれ、皮膚を通過し、システムコントローラ１３０などの外部コントローラに接続する血液ポンプ１１０に接続する経皮ケーブルである。ケーブル１２４は、システムコントローラ内の対応するコネクタ１２８と嵌合する適切なコネクタ１２６を含み、その結果、システムコントローラ１３０は、血液ポンプ１１０内のブラシレスＤＣモータ内のステータコイルに駆動信号を提供することができる。

図１に示すように、システムコントローラ１３０は、好ましくは、コントローラロジック１４０、予備バッテリ１５０、ディスプレイ１６０、１つまたは複数の入力キー１７０、アラートおよび／またはアラーム用の１つまたは複数のＬＥＤ１８０、アラートおよびアラーム用の１つまたは複数のオーディオデバイス１９０、ならびにアラートおよびアラームを触覚的に通知するためのアラート／アラームバイブレータモータ１９２を含む。コントローラロジック１４０は、血液ポンプ１１０内のブラシレスＤＣモータの機能を監視し、血液ポンプ１１０が所望の速度で動作するように、ブラシレスＤＣモータ内のステータコイルに適切な駆動信号を提供する。予備バッテリ１５０は、システムコントローラ１３０のハウジングの内部にあり、一次バッテリまたはＡＣ／ＤＣアダプタなどの外部電源が差し込まれていないとき、またはシステムコントローラ１３０に電力を供給しないときに電力を供給する。ディスプレイ１６０は、任意の適切なタイプのディスプレイとすることができる。最も好ましい実装形態では、ディスプレイ１６０は低電力液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。入力キー１７０は、ユーザ入力をシステムコントローラに提供するために設けられる。入力キーは、例えば、オーディオデバイスがアラートを示すときにオーディオデバイスをミュートするミュートキー、およびマルチ画面メッセージにおいて現在の画面から次の画面に進むことを可能にする「次へ」キーを含むことができる。ＬＥＤ１８０は、システムコントローラ１３０によって検出されたアラートまたはアラームの視覚的表示を提供するために使用される。例えば、ＬＥＤ１８０は、アラートの場合に低速の黄色点滅信号を提供することができ、アラームの場合に高速の赤色点滅信号を提供することができる。オーディオデバイス１９０は、システムコントローラ１３０によって検出されたアラートまたはアラームの音声表示を提供するために使用される。例えば、オーディオデバイス１９０は、アラートの場合に低速の柔らかいビープ音を提供することができ、アラームの場合に高速の大きいビープ音を提供することができる。

本明細書に開示および特許請求される血液ポンプシステムはまた、図２のシステム２００に示すように、他の構成要素を含むことができる。図２のシステムコントローラ２１０は、図１のシステムコントローラ１３０の１つの適切な例であり、血液ポンプ２６０は、図１の血液ポンプ１１０の１つの適切な例である。システムコントローラ２１０は、上述のように内部予備バッテリ１５０を含む。システムコントローラ２１０は、臨床医インターフェースコンピュータ２３０をシステムコントローラ２１０に接続することを可能にする臨床医インターフェースをさらに含む。医療臨床医は、臨床医インターフェースコンピュータ２３０を使用して、システムコントローラ２１０内の血液ポンプの速度を設定し、また、様々なアラート条件およびアラーム条件を定義または選択することができる。システムコントローラ２１０は、血液ポンプ２６０に接続するケーブル２６６を受け入れるための血液ポンプインターフェースを含む。システムコントローラ２１０は、人体の外部にあり、経皮ケーブル２６２に接続する適切なコネクタ２６４に接続して埋め込み型血液ポンプ２６０に接続することができる。もちろん、血液ポンプ２６０は、人体の外側にあってもよく、人体の内側の血管に接続する経皮チューブを有する。コネクタ２６４は、システムコントローラが患者から遠くにあることを可能にする延長ケーブルを差し込むために使用することができることに留意されたい。これは、例えば、患者が手術を受ける必要がある場合に有用であろう。

システムコントローラ２１０はまた、一次バッテリ２５０と、地域交流（ＡＣ）電源から電力を受け取るＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０とのインターフェースを含む。好ましい実施形態では、システムコントローラ２１０は、一次バッテリ２５０を充電するための回路を含まないことが好ましい。一次バッテリ２５０は、一次バッテリ２５０が再充電される必要があるときに一次バッテリ２５０をシステムコントローラから取り外してデスクトップバッテリ充電器２７０に接続することができるように、システムコントローラのハウジングの外部に取り外し可能に結合される。

システムコントローラ２１０は、電力階層を使用して、システムコントローラ２１０を実行するためにどの電源を適用するかを決定する。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０が地域ＡＣ電力に差し込まれ、システムコントローラ２１０に差し込まれると、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０はシステムコントローラ２１０に電力を供給する。一次バッテリ２５０がシステムコントローラ２１０に差し込まれ、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０がシステムコントローラ２１０に差し込まれていないか、またはシステムコントローラ２１０に差し込まれているが、停電中などに電力を供給していない場合、一次バッテリ２５０はシステムコントローラ２１０に電力を供給する。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０も一次バッテリ２５０もシステムコントローラ２１０に電力を供給していないとき、システムコントローラは予備バッテリ１５０によって給電される。これにより、安全性および利便性を確保することができる。血液ポンプに接続された患者がしばらくの間一場所にいることになるとき、患者は、テザリングモードでシステムコントローラ２１０を使用し、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタを壁レセプタクルおよびシステムコントローラ２１０に差し込むことができ、それによって一次バッテリ２５０または予備バッテリ１５０を排出しない。患者がもはやＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０につながれたくない場合、患者はＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０を外すことができるので、患者は、比較的大きな一次バッテリ２５０が再充電を必要とする前に数時間にわたってシステムコントローラ２１０に電力を供給することができる非接続モードでシステムコントローラ２１０を使用することができる。一次バッテリ２５０がほぼ放電され、充電が必要になると、患者は、一次バッテリ２５０をシステムコントローラ２１０から非接続し、異なる一次バッテリをシステムコントローラ２１０に接続することができる。一次バッテリ２５０が非接続されている間、システムコントローラ２１０は予備バッテリ１５０によって電力供給される。したがって、システムコントローラ２１０のハウジングの内部にある予備バッテリ１５０は、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０と一次バッテリ２５０の両方が非接続されても血液ポンプ２６０が作動し続けることを保証するための電力を供給する。通常の使用では、システムコントローラ２１０は、ユーザが放電された一次バッテリを非接続し、それを充電された一次バッテリと交換するのにかかるわずかな時間の間、予備バッテリによってのみ電力供給される。予備バッテリ１５０は、好ましくはリチウムイオン充電式バッテリであり、システムコントローラ２１０は、システムコントローラ２１０がＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２４０または一次バッテリ２５０に接続されたときに予備バッテリ１５０を充電状態に保つ充電回路を含む。図２の一次バッテリ２５０、２５０Ａおよび２５０Ｂなど、システムコントローラ２１０と共に使用される一次バッテリは、充電式リチウムイオンバッテリであることが好ましい。

デスクトップバッテリ充電器２７０は、地域ＡＣ電力に結合されたＡＣ／ＤＣ電源アダプタ２９０から電力を受け取る。デスクトップバッテリ充電器２７０は、一度に複数の一次バッテリを充電することができる。図２の具体例では、デスクトップバッテリ充電器２７０は、２つの一次バッテリ２５０Ａ、２５０Ｂを同時に充電することができる。もちろん、デスクトップバッテリ充電器の他の構成は、必要に応じてより多いまたはより少ない一次バッテリを充電することができる。最も好ましい実施形態では、システムコントローラ２１０は、一次バッテリ２５０をシステムコントローラ２１０のハウジングに機械的および電気的に取り付けるためのラッチシステムを含み、デスクトップバッテリ充電器２７０はまた、一次バッテリがシステムコントローラに取り付けられるのと同じ方法でデスクトップバッテリ充電器２７０に取り付けられるように、同一または同様のラッチシステムを提供する。これは使いやすさを提供し、ユーザはシステムコントローラ上の一次バッテリの接続および非接続に慣れ、この同じ方法および手順を使用して一次バッテリをデスクトップバッテリ充電器に接続および非接続することができる。デスクトップバッテリ充電器２７０は、任意の適切な充電方法を使用して一次バッテリを充電することができる。好ましい実施形態では、デスクトップバッテリ充電器２７０は、一次バッテリを約３時間で再充電することができる。

図３を参照すると、システムコントローラ３１０は、図１に示すシステムコントローラ１３０および図２に示すシステムコントローラ２１０に適した一実施形態である。システムコントローラ３１０は、図１のシステムコントローラ１３０および図２のシステムコントローラ２１０を参照して上述したように、システムコントローラのハウジングの内部に予備バッテリ１５０を含む。図１のコントローラロジック１４０は、図３に示すように、スーパーバイザプロセッサ３２０と、制御プロセッサ３３０と、ＦＰＧＡモータ制御部３４０などのモータ制御部を提供するプログラマブルロジックデバイスと、を含むことができる。システムコントローラの機能を図３に示す３つのブロック３２０、３３０および３４０に分離することは、大きな利点を提供する。まず、制御プロセッサ３３０は、アラートおよびアラームの監視、ディスプレイへの出力、入力キー１７０を介したユーザからの入力の受信、電源間の電力スイッチングの実行などを含む、システムコントローラ３１０に必要な管理機能を提供するマイクロコントローラである。ＦＰＧＡモータ制御部３４０は、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータのセンサレス磁場配向制御（ＳＦＯＣ）を提供するようにプログラムされたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。血液ポンプの制御をＦＰＧＡモータ制御部３４０に専用化することにより、制御プロセッサ３３０が動作を停止しても、または停止しても、血液ポンプはＦＰＧＡモータ制御部３４０によって作動および制御され続ける。したがって、制御プロセッサ３３０が正しく機能しなくなった場合でも、ＦＰＧＡモータ制御部は、適切に機能するように制御プロセッサ３３０の機能に依存しないハードウェアに実装されるので、ＦＰＧＡモータ制御部３４０は機能し続け、血液ポンプを制御する。加えて、ＦＰＧＡモータ制御部３４０は、可変タイミングを有することができるソフトウェアを使用するのではなく、電子クロックに従って機能する。したがって、ＦＰＧＡモータ制御部３４０は、ソフトウェアを実行するプロセッサを介して制御することが困難な非常に高速のモータを制御することができる。ＦＰＧＡモータ制御部３４０はまた、専用の単独機能回路であり、故障を引き起こす可能性のある無関係なまたは他の特徴はない。加えて、ＦＰＧＡは、外部パラメータプログラミングのための埋め込み型コントローラとの間の医療インプラント通信サービス（ＭＩＣＳ）インターフェースまたはブルートゥース（登録商標）通信インターフェース、流量測定のための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサ回路へのインターフェース、ならびに経皮的バッテリ充電システムへのインターフェースなどの、他の専用ハードウェア機能をシステムコントローラに追加するための拡張のためのスペースを有することができる。

ブラシレスＤＣモータのセンサレス磁場配向制御（ＳＦＯＣ）は一般的に知られているが、この方法は血液ポンプには用いられていない。ＳＦＯＣは、血液ポンプの既知の技術と比較してかなりの数の利点を提供する。血液ポンプは、１００ＲＰＭ以下の変動で数千または数万ＲＰＭの比較的高速で作動する必要がある。ＳＦＯＣは、回転ロータ（またはインペラ）の正確な位置（ロータ角）を提供するので、より正確なモータ制御を可能にする。ＳＦＯＣは、血液ポンプの既知の駆動システムとは対照的に、閉ループ設計である。正確なロータ位置では、スピン速度または速度が知られており、ステータ内の磁場を駆動して最大トルクを生成することができる。これは、ブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータを他のモータ駆動機構に対して制御する際にＳＦＯＣが提供する本質的な違いである。ロータの位置および速度は、誘導モータでは知られていないか、または台形または正弦波駆動のような他の開ループ制御で動作するモータでは知られていない。開ループシステムでは、ロータ（インペラ）の実際の回転速度は推定値にすぎない。ＳＦＯＣにより、回転速度を測定することができる。

ＳＦＯＣはまた、電力使用効率を高め、同じモータ設計の台形駆動または正弦波駆動方法と比較して消費電力を低減する。これは、ＳＦＯＣアルゴリズムがポンプモータトルクを最適化するためである。ステータの位相コイルに送られるエネルギーは、ロータを最大の力で回転させるために常に正確な位置にある磁場を生成する。ロータの永久磁場に対する正確な位置よりも小さい位置でロータを駆動する位相コイル内に磁場を有さないことから、浪費されるエネルギーは最小限である。電力使用効率の向上は、システムコントローラの消費電力の低減、発熱の低減、およびサイズの縮小をもたらす。また、電力使用効率を高めることで、より小型の予備バッテリを使用したり、より大型の予備バッテリをより長く使用したりすることができる。

ポンプモータを駆動するＳＦＯＣ方式は、トルクリップルも低減する。トルクリップルはまた、ロータのみを回転させるために最適な位置にステータ内に磁場を有さない結果である。ステータ磁場がロータ磁場に対して最良の位置に遅れるかまたは先行する場合、ロータは減速し、その中心軸から離れるようにノックされる。ロータはＳＦＯＣなしでより揺動する。ＳＦＯＣアルゴリズムは軸方向変位パラメータを０に向かって駆動しようとし、トルク値を平滑化するので、ＳＦＯＣはこのトルクリップル（ロータ速度のスタッターおよびウォブル）を大幅に低減する。トルクリップルを低減する結果、モータの軸受寿命が長くなり、溶血に対する保護が向上する可能性がある。

ＳＦＯＣはまた、ロータ位置が正確な速度を与え、モータ電流の測定が流量測定および障害物の検出に有用であるため、モータ自体をセンサとして使用することを可能にする。ＳＦＯＣは、ロータ速度を検出するホール効果センサ、機械的負荷センサ、または別個のガバナ回路などの独立したセンサがないため、「センサレス」である。モータ制御を実行するためにＳＦＯＣアルゴリズムによって使用される電流センサはまた、モータに影響を及ぼす負荷変化を感知することができる。したがって、測定変数、電流感知値、トルクリップル、およびプログラムされた速度を使用して、ポンプを通る流れを推定し、流れの障害物を検出することができる。

ＳＦＯＣは、３次元形状を使用して、回転基準と固定基準との間、および電流を誘導する電圧と電圧を示す電流との間で前後に変換する。ＳＦＯＣは過去にソフトウェアで実装されてきたが、ソフトウェア制御環境でＳＦＯＣを実行するには、非常に高速なマイクロコントローラが必要である。マイクロコントローラ内のプログラムが、ポンプモータを回転させるＳＦＯＣループの計算を同時に実行し、バッテリの監視、モータ制御イベントの記録、ＬＣＤへのメッセージの表示、アラームの生成、ＵＳＢを介した通信などの他の機能を実行する他のソフトウェアも実行すると仮定する。その場合、ＳＦＯＣアルゴリズムのタイミングは、他のソフトウェアの動作によって妨げられる可能性が非常に高い。ＳＦＯＣは正確なタイミングを必要とする。ソフトウェアシステムは、本質的に、あらゆる状況下で正確なタイミングをとることができない。ソフトウェアシステムの一部で正しく動作しないと、他のオペレーティングソフトウェア部分に影響を及ぼす可能性がある。このため、ＦＰＧＡにＳＦＯＣを実装することは、他の機能を実行するマイクロコントローラからの独立性を提供し、それは、マイクロコントローラが故障した場合でもまたは故障した場合でも血液ポンプが機能し続けることを保証する。さらに、本明細書で開示および特許請求されるＳＦＯＣのＦＰＧＡ実装は、非常に正確なハードウェアタイマを提供し、したがって血液ポンプモータの非常に高速な制御を保証する。ポンプモータの速度がＦＰＧＡモータ制御部３４０に設定されると、ポンプモータは、スーパーバイザプロセッサ３２０または制御プロセッサ３３０が何を行っていても、およびこれらのプロセッサ３２０および３３０のいずれかまたは両方が故障しているかどうかにかかわらず、正確にその速度で回転する。これにより、ＦＰＧＡモータ制御部３４０が正確にプログラムされた速度でポンプモータを回転させ続ける間、制御プロセッサが理由なく故障、ロックアップ、または停止することが可能になる。加えて、ＦＰＧＡモータ制御部３４０が正確にプログラムされた速度でポンプモータを回転させ続ける間、制御プロセッサを意図的に停止させてそのソフトウェアを更新することができる。ポンプモータ速度設定がＦＰＧＡモータ制御部３４０に設定されると、すべてのＦＰＧＡモータ制御部３４０は、設定された速度設定でポンプモータの回転を中断されない電力で継続する必要がある。

システムコントローラ３１０は、生命を支える重要な装置、すなわち血液ポンプを制御するため、システムコントローラ３１０の故障は、傷害または死を引き起こす可能性がある。このため、制御プロセッサ３３０およびＦＰＧＡモータ制御部３４０の機能を独立して監視するためのスーパーバイザプロセッサ３２０が設けられる。制御プロセッサ３３０が故障して、制御プロセッサ３３０がユーザに故障をアラートすることができなくなったとしても、スーパーバイザプロセッサ３２０は、制御プロセッサ３３０の故障を検出し、必要なアラートおよび／またはアラームを提供することができる。適切な一実施形態では、制御プロセッサ３３０は、定期的な心拍メッセージをスーパーバイザプロセッサ３２０に送信することができ、スーパーバイザプロセッサ３２０が定義された時間枠内で心拍メッセージを受信する限り、スーパーバイザプロセッサは、制御プロセッサ３３０が正しく機能していると仮定することができる。心拍メッセージは、例えば、制御プロセッサ３３０とスーパーバイザプロセッサ３２０との間のユニバーサル非同期送受信機（ＵＡＲＴ）チャネルを介して送信することができる。しかしながら、スーパーバイザプロセッサ３２０は、制御プロセッサ３３０からのハートビートを監視して、システムコントローラ３１０に異常があるときを判定する以外に、他の方法を有することに留意されたい。例えば、スーパーバイザプロセッサ３２０は、ＦＰＧＡモータ回路３４０のパラメータを独立して監視して、血液ポンプの速度が本来あるべきものであるかどうかを判定することができる。障害の原因にかかわらず、スーパーバイザプロセッサ３２０がシステムコントローラの障害を検出すると、制御プロセッサ３３０にあるかＦＰＧＡモータ制御部３４０にあるかにかかわらず、スーパーバイザプロセッサ３２０は、ユーザに問題を解決するためにユーザが何をする必要があるかを知らせるアラートおよび／またはアラームを提供することができ、これは、欠陥のあるシステムコントローラを適切に機能する異なるシステムコントローラと交換することであってもよい。

スーパーバイザプロセッサ３２０は、マイクロコントローラであってもよいし、単純なステートマシンまたはハードウェア／ソフトウェアの他の組み合わせであってもよい。スーパーバイザプロセッサ３２０は、制御プロセッサ３３０およびＦＰＧＡモータ制御部３４０を監視することができる任意の適切なエンティティとすることができる。

好ましい実施形態では、制御プロセッサ３３０およびＦＰＧＡモータ制御部３４０の両方は、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）として実装することができる。そのようなＳｏＣ実装の適切な例を図４に示す。図４のシステムコントローラ４１０は、図２の図１，２１０および図３の図３１０のシステムコントローラ１３０に適した一実施態様である。システムコントローラ４１０は、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）４２０を含む。ＳＯＣ４２０は、ＦＰＧＡファブリック４３０、制御プロセッサ４７０、臨床医インターフェース４８０、一次バッテリインターフェース４８４、およびＡＣ／ＤＣ電力インターフェース４８６を含む。ＦＰＧＡファブリック４３０は、図３に示すＦＰＧＡモータ制御部３４０の適切な一実施形態である。ＦＰＧＡファブリック４３０は、センサレス磁場配向制御（ＳＦＯＣ）ロジック４４０と、血液ポンプインターフェース４６０を介して血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータのステータコイルに駆動信号を提供するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号発生器４５０と、を実装する。ＳＦＯＣロジック４４０は、モータ速度および位置推定器４４２と、ポンプモータ速度設定４４４と、を含む。モータ速度／角度推定器４４２は、好ましくは、モータ速度および角度の両方を推定する。ポンプモータ速度設定４４４は、臨床医インターフェース４８０を介してポンプモータ速度を設定する臨床医からの入力を受信した結果として、制御プロセッサ４７０内のＳＦＯＣデバイスドライバ４７２によってＳＦＯＣロジック４４０に書き込まれることが最も好ましい。臨床医インターフェース４８０は、好ましくは、臨床医コンピュータシステムが臨床医インターフェース４８０に結合されたときに臨床医がシステムコントローラ４１０と対話することを可能にするグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）４８２を含む。制御プロセッサ４７０は、アラートマネージャ４７４、アラームマネージャ４７６、および電力マネージャ４７８をさらに含む。アラートマネージャ４７４およびアラームマネージャ４７６の機能を組み合わせることができる。アラートマネージャ４７４、アラームマネージャ４７６、および電力マネージャ４７８の機能は、以下でより詳細に説明される。ＳＯＣ４２０上の制御プロセッサ４７０はまた、上述したように、予備バッテリ１５０、ディスプレイ１６０、１つまたは複数の入力キー１７０、１つまたは複数のＬＥＤ１８０、ならびに１つまたは複数のオーディオデバイス１９０に結合される。図４に示すＳＯＣの実施態様は、血液ポンプの機能を制御するための効率的で低コストの実施態様を提供する。

血液ポンプ５１０のブロック図を図５に示す。血液ポンプ５１０は、図１の血液ポンプ１１０に適した一実施形態である。血液ポンプ５１０は、入口５２０と、ポンプ室５４０と、出口５３０とを含む。入口５２０は、血液を圧送する必要がある血管に接続されている。出口５３０は、血液を圧送する必要がある血管に接続されている。言い換えれば、入口５２０は低圧ポートであり、出口５３０は高圧ポートである。ポンプ室５４０は密閉されており、ポンプ室５４０内のインペラ５５０はポンプ室５４０内に流体力学的に懸架されている。これは、インペラを駆動するためのインペラからのシャフトまたは他の機械的接続がないことを意味する。インペラは、複数の磁石を含む。図５の特定の実施形態では、３つの磁石５６０，５６２および５６４が示されている。好ましい実施形態の範囲内で、図５に示す３つよりも多くの磁石が存在し得る。図５はまた、インペラを駆動するために使用される複数のポンプ位相コイル５７０，５７２および５７４を示す。コイル５７０，５７２，５７４は、血液ポンプにおけるブラシレスＤＣモータの駆動部の一部であるステータコイルである。最も好ましい実施形態では、ポンプ位相コイル５７０，５７２および５７４は、Ｙ字形トポロジーにおいて標準的な三相モータとして配線される。システムコントローラは、パルス幅変調（ＰＷＭ）電圧である駆動信号をポンプ位相コイル５７０，５７２および５７４に提供する。ＰＷＭ電圧は、インペラの磁石に作用する電磁場を生成するほぼ正弦波の電流を生成し、インペラを回転させて血液を送り出す。

図６を参照すると、ＳＦＯＣロジック６１０は、図４に示すＳＦＯＣロジック４４０に適した一実施形態である。ＳＦＯＣロジック６１０は、図４に示し、上述したポンプモータ速度設定４４４を含む。ポンプモータ速度設定４４４は、好ましくは、臨床医インターフェースを介して臨床医によって設定される。ポンプモータ駆動回路６２０は、以下でより詳細に説明するデジタルモータ電流の値を含むデジタルモータ電流レジスタ６２２を含む。デジタルモータ電流レジスタ６２２内のデジタルモータ電流値は、位相電流処理ロジック６２４によって処理される。結果は、血液ポンプモータの各位相のＰＷＭである。したがって、三相血液ポンプモータの場合、デジタル電流処理ロジックは、ＰＷＭ１ ６３０、ＰＷＭ２ ６４０およびＰＷＭ３ ６５０を生成する。これらは、モータドライバ集積回路６８０を駆動するパルス幅変調信号である。各位相は、電流を決定することができる電流感知器を有する。したがって、位相１はＰ１電流感知器６３２を有し、位相２はＰ２電流感知器６４２を有し、位相３はＰ３電流感知器６５２を有する。好ましい実施形態では、電流感知器６３２，６４２および６５２は、電流感知抵抗器の両端の電圧が各位相に供給される電流に比例するようにインラインの抵抗器である。

デジタルモータ電流変換回路６６０は、デジタルモータ電流測定回路６５８の制御下で、感知された電流をモータ電流値に変換する。各電流感知素子からの電圧は増幅される必要があるため、対応する電流感知素子６３２，６４２および６５２からの電圧を増幅する３つの増幅器６６２，６６４および６６６が存在する。増幅された信号は、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）に入力され、アナログ－デジタル変換器は、回路６５８のデジタルモータ電流値６７２の制御下でアナログ－デジタル変換器からデジタルモータ電流値を生成する。これらのデジタルモータ電流値６７２は、デジタルモータ電流レジスタ６２２に書き込まれ、血液ポンプモータを制御するための閉ループシステムを形成する。

図６に示す特定の実施形態では、ＰＷＭ信号６３０，６４０および６５０は、ポンプ位相コイルを直接駆動するのに十分な駆動を有さず、そのため、それらはモータドライバ集積回路６８０に入力され、次いで、各ＰＷＭ信号から三相コイル用の対応する駆動信号を生成する。これにより、ポンプ位相１駆動回路６８２は、血液ポンプ５１０のポンプ位相１コイル５７０を駆動し、ポンプ位相２駆動回路６８４はポンプ位相２コイル５７２を駆動し、ポンプ位相３駆動回路６８６は、ポンプ位相３コイル５７４を駆動する。

図６に示す位相電流処理ロジック６２４の一具体的実施態様は、図７の７１０に示されている。デジタルモータ電流値６７２は、パーククラーク変換ロジック７２０によってパーククラーク変換を受け、磁化（直流）モータ電流７２２およびトルク生成（直交）モータ電流７２４の両方を生成する。次に、第１の比例積分（ＰＩ）コントローラ７５０は、磁化（直流）モータ電流７２２を基準直流電流７３２と比較して、直流誤差信号を生成する。最も好ましい実施態様では、基準直流電流７３２はゼロの値を有する。同様に、第２のＰＩコントローラ７５２は、トルク生成（直交）モータ電流７２４を基準直交電流７３４と比較して直交誤差信号を生成する。基準直交電流７３４は、好ましくは、所望の速度基準およびモータの物理的パラメータから計算される。次いで、これらの信号は、逆パーククラーク変換ロジック７７０によって処理され、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）制御ブロック７８０に入力されて、磁化（直流）ＰＷＭデューティサイクルおよびトルク生成（直交）ＰＷＭデューティサイクルを生成する。ＳＶＰＷＭ制御ブロック７８０は、各位相電圧の最小値および最大値を平均し、結果として生じる電圧オフセットが計算され、それは瞬時位相電圧の各々から差し引かれる。ＳＶＰＷＭ制御ブロック７８０の出力は、３つの第３高調波注入位相電圧ＩＰＶ１ ７８２、ＩＰＶ２ ７８４、およびＩＰＶ３ ７８６である。位相電圧７８２，７８４および７８６はＰＷＭ信号発生器７９０に入力され、ＰＷＭ信号発生器はデッドタイムを挿入し、エッジアライメントまたは中心アライメントのいずれかのパルス幅変調をサポートする。ＰＷＭ信号発生器７９０は、図６に示すように、３つのパルス幅変調信号ＰＷＭ１ ６３０、ＰＷＭ２ ６４０、およびＰＷＭ３ ６５０を生成し、これらはその後に、血液ポンプモータ位相のための駆動信号を生成するために使用される。

図８は、好ましくは図７に示す位相電流処理ロジック７１０によって実行される方法８００を示す。デジタルモータ電流値が読み取られる（ステップ８１０）。次に、デジタルモータ電流値に対してパーククラーク変換を実行して、磁化（直流）モータ電流およびトルク生成（直交）モータ電流を決定する（ステップ８２０）。比例積分コントローラＰＩ１を使用して磁化（直流）モータ電流を基準直流電流と比較して、直流誤差信号を生成する（ステップ８３０）。第２のＰＩコントローラＰＩ２を使用してトルク生成（直交）モータ電流を基準直交電流と比較して、直交誤差信号を生成する（ステップ８４０）。逆パーククラーク変換を使用して、磁化（直流）ＰＷＭデューティサイクルおよびトルク生成（直交）デューティサイクルを生成する（ステップ８５０）。各位相について、位相電圧の最小値および最大値を平均して位相電圧オフセットを生成する（ステップ８６０）。各位相について、瞬時位相電圧から位相電圧オフセットを減算して、第３高調波注入位相電圧を生成する（ステップ８７０）。各位相について、ＰＷＭ信号発生器はデッドタイムを挿入し、注入された位相電圧からＰＷＭ制御信号を生成する（ステップ８８０）。次に、ＰＷＭ制御信号を使用して血液ポンプモータを駆動する（ステップ８９０）。次いで、方法８００が行われる。

図９を参照すると、方法９００は、好ましくは、図４のモータ速度／角度推定器４４２によって実行される。ロータ位置は、ステータ電圧ベクトルおよびステータ電流ベクトルを使用して計算される（ステップ９１０）。次に、ステータ電圧ベクトルおよびステータ電流ベクトルをモータモデルに適用して、ロータ位置を推定する（ステップ９２０）。次に、ＰＩコントローラは、推定ロータ位置を使用して速度出力周波数を生成する（ステップ９３０）。次いで、速度出力周波数がシステム・コントローラ・ディスプレイに表示される（ステップ９４０）。

図３のＦＰＧＡモータ制御部３４０および図４のＦＰＧＡファブリック４３０の一具体的実施態様は、図１０の１０００に示されている。ＦＰＧＡファブリック１０００は、制御プロセッサがＦＰＧＡファブリック１０００内のレジスタに値を書き込むことを可能にするマイクロコントローラインターフェース１０１０を含む。図１０００の回路の機能を理解するために、磁場配向制御（ＦＯＣ）を使用したＢＬＤＣモータの制御に関するいくつかの追加情報を以下に説明する。

ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータは、モータを作動させるために磁化ロータおよび通電ステータを有する。ロータは、モータコアの内側の「回転」部分である。好ましい実施形態では、ポンプインペラ自体が実際の物理的ロータである。インペラを回転させると、血液がポンプ入口に送り込まれ、軸方向の流れの出力部を通って外に出る。ステータは、ＢＬＤＣモータの固定「固定」部分である。それは、３つのワイヤコイル（位相）からなり、各コイルは、モータの外側の周りに１２０度離れて配向された３つの点に対して接線方向の配向で巻かれている。モータ制御システムが、変化する電圧の波形である電圧信号をステータコイルに送信すると、これらの変化する電圧によって位相コイルに生成される変化する電流は、コイルの周りに変化する磁場を生成する。したがって、位相コイルを通って流れる電流によって誘導される磁場は、モータの中心軸を通る線に沿って向いたそれらの磁極を有する。

磁場配向制御（ＦＯＣ）アルゴリズムは、位相電流を測定し、これらの位相電流測定値を使用して位相電圧を制御する。ＦＯＣは閉ループシステム設計である。

ＢＬＤＣモータの３つの位相の各々は、互いに対して１２０度回転し、モータの円周の周りに均等に離間して配向される。各個々のコイルは、変化する電圧信号によって通電されると、電流を生成し、モータコアの中心軸に向かって一方の磁極（北または南）およびモータコアの中心軸から直接離れて他方の磁極を有する、コイルに対して常に垂直に整列された特定の大きさの関連する磁場を誘導する。これにより、３つのＡＢＣ位相コイルに生成される３つの磁場の幾何学的理解が得られる。

個々のコイルで生成された３つの磁力（３つの磁場ベクトル）の大きさとＮ－Ｓ方向（極性）を組み合わせて、モータコアを横切ってモータコア内に特定の強さ（大きさ）および特定の南北磁極配向（方向）を有する磁場を一緒に生成する。ステータ内で生成された磁場は、常にモータの回転軸を横切って通過するように配向される。

ロータは、その周囲に交互のＮ－Ｓ－Ｎ－Ｓ．．．磁極対の少なくとも１つのセットを有する。ロータ上の磁極対は、ロータの回転軸を横切って配向する（対向するロータ側のＮ極およびＳ極）。ロータは、その磁極対がステータ内のコイルによって生成される回転合成磁場の対向する磁極（Ｎ対ＳおよびＳ対Ｎ）に引き付けられるため、移動（回転）する。

ＦＯＣ制御アルゴリズムは、急速に変化する電圧波形信号をモータのステータ位相コイルに送信することによってステータ内に磁場を生成する。変化する電圧波形は、ステータコイル線に交流電流を流し、ステータ内に急速に変化する磁束を生成する。ＦＯＣアルゴリズムの正しい動作は、１つの位相コイルに正の電圧（および正の電流）を有し、別の対向する位相に負の電圧（および負の電流）を有するステータの２つの位相のみを常に通電し、したがってモータコアの対向する両側に対向する北および南磁束を常に生成する。ロータは、その磁極対（Ｎ－Ｓ）を、通電されたステータコイルに生成された連続的に回転する結合磁場とは反対に整列させるように移動する。ＦＯＣアルゴリズムは、ステータコイルを介して独立した正確に調整された電圧波形を送信し、ステータコイルは、モータコアを横切るように向けられた磁場でモータ内部に回転磁場を生成する。回転磁界は、ロータ極を引き付け、回転磁界と共にロータを回転させる。

ＦＯＣアルゴリズムによって実行される計算の主な目的は、ステータの合成磁場を常にロータの磁場に対して垂直になるように整列（および回転）させることである。この整列により、ステータ（磁場）がロータの一方の側を引っ張り、他方の側を押して、それを最大の力で回転させる。設計により、ＦＯＣアルゴリズムは、回転ロータ上の回転力を最大にするためにステータコイルにエネルギーを送る。回転力はトルクと呼ばれる。ＦＯＣアルゴリズムは、最大トルクを生成する。

磁場配向制御の動作は、非常に高速の一連の離散制御出力電圧を生成し、同時に離散電流サンプルの非常に高速の測定を行うことによって達成される。したがって、波形は、一連の個別の制御設定および測定値によって生成および測定される連続信号である。ＦＯＣ計算は、電流波形および電圧波形の前後変換、ならびに「固定」基準座標系と「回転」基準座標系との間の変換を含む。

比例積分（ＰＩ）閉ループ制御は、ＰＩコントローラ出力およびＰＩコントローラ基準と呼ばれる所望の出力値のフィードバック測定値を使用して、ＰＩコントローラ出力を所望の出力値に一致するように移動させる。ＰＩコントローラ出力とＰＩコントローラ基準との間の差は、ＰＩコントローラ誤差である。ＦＯＣは、その動作のいくつかの部分に閉ループＰＩコントローラを使用する。

図１０を参照すると、Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ、および速度のための時間スケジュールされたＰＩコントローラ１０３０は、速度ＰＩコントローラ１０３２を含み、これは、位置および速度推定器１０２６からの推定実速度と、レート制限器１０２０からの基準速度と、を使用して、Ｉ_ｑ直交電流基準を出力する。次に、Ｉ_ｑ ＰＩコントローラ１０３４は、このＩ_ｑ基準、測定されたＩ_ｑ電流、およびモータの物理パラメータを使用して、ｖ_ｑ直交電圧基準を出力する。最後に、Ｉ_ｄ直流ＰＩコントローラ１０３４は、測定されたＩ_ｄ電流およびモータの物理パラメータと共にＩ_ｄ基準値０を使用して、ｖ_ｄ（直流電圧）基準を出力する。

ＰＩコントローラ１０３０からの電圧基準信号であるｖ_ｑおよびｖ_ｄ信号は、ＦＯＣ変換ブロック１０４０への入力であり、具体的には、ｖ_αおよびｖ_β回転位相電圧を出力する逆パーク変換１０４２への入力であり、ｖ_αおよびｖ_β回転位相電圧は、固定基準フレーム位相電圧であるｖ_ａ、ｖ_ｂおよびｖ_ｃを出力する逆クラーク変換１０４４への入力となり、逆クラーク変換の動作がそれに続く。したがって、これらの変換は、回転フレームｖ_ｑ／ｖｄから固定フレームｖ_ａ、ｖ_ｂ、ｖ_ｃへの電圧波形の幾何学的変換を実行する。

図７において、比例積分コントローラ１（ＰＩ１）７５０は、直交電圧であるｖ_ｑをロジック７７０における逆パーク変換に出力する。また、図７において、比例積分コントローラ２（ＰＩ２）７５２）は、ｖ_ｄ（直流電圧）をロジック７７０における逆パーク変換に出力する。

ロジック７７０内の逆パーク変換は、回転位相ベクトル電圧であるｖ_αおよびｖ_βをロジック７７０内の逆クラーク変換に出力し、逆クラーク変換は、３つの位相－電圧空間ベクトルであるｖ_ａ、ｖ_ｂ、ｖ_ｃをＳＶＰＷＭブロック７８０に直接出力する。逆パーク逆クラーク変換ロジック７７０は、本質的に、所望の直交電圧（速度）および直流電圧をステータ位相の電圧波形を生成するのに必要な位相電圧に変換するために含まれる数学を実行する。

パークおよびクラーク変換ロジック７２０は、まず、固定基準座標系の座標で述べられ、ステータ内の物理的に配置された３つの固定ワイヤコイルから測定されたＩ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ｃ位相電流波形を、図１０のクラーク変換ブロック１０４６から出力された２つの回転位相電流Ｉ_αおよびＩ_βに変換する。

次に、パーク変換ブロック１０４８において、回転位相電流Ｉ_αおよびＩ_βは、回転フレーム座標で見られる測定値（または実際の）値Ｉ_ｑ（実際の直交電流）およびＩ_ｄ（実際の直流電流）波形に変換される。Ｉ_ｑ（直交）およびＩ_ｄ（直流）電流は、固定参照フレームに表されるように、位相電流Ｉ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ｃとして「回転」フレームに表されるのと同じ電流である。

上述したように、図７のロジック７２０および図１０のロジック１０４８におけるクラーク変換は回転位相電流Ｉ_αおよびＩ_βを出力し、図７のロジック７７０および図１０のロジック１０４２における逆パーク変換は回転位相電圧ｖ_αおよびｖ_βを出力する。回転位相電圧および回転位相電流はすべて、「ループを閉じる」ために位置速度推定器２０２６によって使用され、速度Ｐｉコントローラ１０３２にフィードバックする実際の（推定）速度のフィードバック値と、パーク１０４８および逆パーク１０４２の両方の変換への入力であるロータ位置角出力とを生成する。

センサレス磁場配向制御（ＳＦＯＣ）アルゴリズムは、モータステータのすべての位相から単一のサンプル電流測定を行い、次いで、それらの同じ位相の電圧波形を変化させる単一のサンプル出力値を生成する処理ループである。その後に、ループバックし、別のサンプルに対して再び動作する。ループ速度およびサンプルレートは、ロータ速度が数千および数万ＲＰＭになると、非常に高速である必要がある。ループ動作を計時するクロックが非常に高速で非常に安定しているＦＰＧＡにＳＦＯＣアルゴリズムを実装することが、これを達成することができる唯一の方法である。マイクロプロセッサは、数学的演算を行うための計算能力を有することができるが、プロセッサクロックおよび割り込み構造は、特に非常に高速では、ループ制御のための安定した均一なタイミングの演算を提供しない。専用ＦＰＧＡロジックはまた、実際には、マイクロコントローラで行うことができるよりも速く数学的演算を行う。

システムコントローラは、検出され得る２つの異なるクラスのイベントを認識する。１つ目はアラートであり、これはユーザに通知する必要がある中程度の優先度のイベントであると考えられる。２つ目はアラームであり、これは、ユーザに通知する必要があり、ユーザが直ちに是正措置を講じる必要がある優先度の高いイベントであると見なされる。アラートは、以下の図１１および図１２を参照して説明され、アラームは、図１３および図１４を参照して説明される。

図１１を参照すると、方法１１００は、好ましくは、図４に示すように、制御プロセッサ４７０内のアラートマネージャ４７４によって実行される。アラート条件を監視する（ステップ１１１０）。アラート条件がアラートをトリガしない限り（ステップ１１２０＝いいえ）、方法１１００はステップ１１１０にループバックし、継続する。アラート条件がアラートをトリガすると（ステップ１１２０＝はい）、ゆっくりした可聴アラート音をアクティブにし、１つまたは複数のゆっくり点滅する黄色ＬＥＤをアクティブにし、穏やかな振動などの柔らかい触覚指示を提供し、ディスプレイにアラートを表示する（ステップ１１３０）。ユーザが入力キー１７０のうちの１つであるミュートボタンを押すと（ステップ１１４０＝はい）、音声アラート音がミュートされ、ソフト触覚指示が１５分などの第１の設定時間の間に非アクティブ化される（ステップ１１５０）。アラートが２０分などの第２の設定時間を超えて持続する場合（ステップ１１６０＝はい）、「助けを呼ぶ」メッセージが表示される（ステップ１１７０）。次いで、方法１１００は、ステップ１１１０にループバックし、継続する。

図４に示すように、制御プロセッサ４７０は、アラートマネージャ４７４およびアラームマネージャ４７６を含む。これら２つの機能を組み合わせることができることに留意されたい。しかしながら、経験から、優先度が中程度のイベントであるアラートを、優先度が高いイベントであるアラームとは異なるように扱う必要性が示されている。すべてのイベントが高優先度のアラームとして扱われる場合、これは、中優先度のイベントにそのようなアクションが必要とされない場合に、不必要で生命を脅かすアクションをとることにつながる可能性がある。結果として、本明細書で開示および特許請求されるコントローラは、本明細書で「アラート」と呼ばれる中優先度のイベントと、本明細書で「アラーム」と呼ばれる高優先度のイベントとを区別する。

図１２は、検出および作用され得る複数のアラートを定義する表１２００を示す。表１２００の各行は、定義されたアラート条件、条件を検出するエンティティ、および検出されたアラートの結果としてディスプレイに提供される通知メッセージに従ってアラートを定義する。図１２の検出列には、ほとんどのアラートが制御プロセッサ（ＣＰ）によって検出され得るため、ほとんどのアラートに対してＣＰが含まれる。ＳＰは、ＣＰとは無関係にスーパーバイザプロセッサ（ＳＰ）によって検出され得るアラートのために含まれる。ポンプ低流量アラート１２１０がＣＰによって検出され、ポンプ低流量メッセージが表示される。ポンプ電力の過電流アラート１２１２がＣＰによって検出され、ポンプ電力高メッセージが表示される。ポンプ電力高アラート１２１４がＣＰによって検出され、ポンプ電力高メッセージが表示される。ポンプ電力低アラート１２１６がＣＰによって検出され、ポンプ電力低メッセージが表示される。ポンプ速度低アラート１２１８がＣＰによって検出され、ポンプ速度低メッセージが表示される。ポンプ速度エラーアラート１２２０がＣＰによって検出され、ポンプ速度エラーメッセージが表示される。システム過温度アラート１２２２がＣＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。予備バッテリ障害アラート１２２４がＣＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。予備バッテリ低アラート１２２６がＣＰによって検出され、予備低メッセージが表示される。予備バッテリ放電アラート１２２８がＣＰによって検出され、オン予備メッセージが表示される。一次バッテリ低アラート１２３０がＣＰによって検出され、バッテリ低メッセージが表示される。一次バッテリ超低アラート１２３２がＣＰによって検出され、バッテリ超低メッセージが表示される。一次バッテリ重大アラート１２３４がＣＰによって検出され、バッテリ重大メッセージが表示される。制御プロセッサまたはＦＰＧＡ不良アラート１２３６がＳＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。ＤＣ入力不良アラート１２３８がＣＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。ソフトウェア障害アラート１２４０がＳＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。ミュートボタンスタックアラート１２４２がＣＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。次のボタンスタックアラート１２４６がＣＰによって検出され、システム障害メッセージが表示される。アラートテストアラート１２４８がＣＰによって検出され、アラートテストメッセージが表示される。図１２に示すアラートは、他の適切なアラートと共に、本明細書の開示および特許請求の範囲内にある。

アラートは、定義により、アラームほど深刻ではない。結果として、患者は、臨床医がより迅速に知る必要があるアラート条件についての中程度の優先度の通知を見る／聞く／感じるだけでよい。これらのアラートのすべてについて、患者は、診療所に助けを呼ぶように指示されてもよい。「助けを呼ぶ」指示は、例えば、コントローラの前面の点灯された電話アイコンおよびコントローラディスプレイの「助けを呼ぶ」メッセージで示すことができる。アラートメッセージは、患者が助けを求めるときに患者が臨床担当者に読むことができるアラート番号を有する。臨床医への通知を必要としないアラートであっても記録される。

図１２に示す具体的なアラートは、一例として示されている。他のアラート条件を検出して、本明細書の開示および特許請求の範囲内の対応する通知をもたらすことができる。さらに、図１２のアラートの大部分は、ＣＰのみによって検出されるように示されているが、代替的な実装形態では、サービスプロセッサ（ＳＰ）は、ＣＰによって検出されたアラート条件の多くを監視することもでき、ＣＰから独立してアラート通知を提供することもできる。これは、ＣＰの障害の場合に非常に有益である。

図１３を参照すると、方法１３００は、好ましくは、図４に示すように、制御プロセッサ４７０内のアラームマネージャ４７６によって実行される。アラーム条件を監視する（ステップ１３１０）。アラーム条件がアラームをトリガしない限り（ステップ１３２０＝いいえ）、方法１３００はステップ１３１０にループバックし、継続する。アラーム条件がアラームをトリガすると（ステップ１３２０＝はい）、大きくて速い可聴アラート音をアクティブにし、１つまたは複数の速く点滅する赤色ＬＥＤをアクティブにし、強い振動などの強い触覚指示を提供し、ディスプレイにアラームを表示する（ステップ１３３０）。ユーザがミュートボタンを押した場合（ステップ１３４０＝はい）、アラートはユーザによって所定の期間ミュートされ得るが、アラームはできないため、これは効果がない（ステップ１３５０）。アラームが５分などの第３の設定時間を超えて持続する場合（ステップ１３６０＝はい）、「助けを呼ぶ」メッセージが表示される（ステップ１３７０）。次いで、方法１３００は、ステップ１３１０にループバックし、継続する。

図１４は、検出されて作用され得る複数のアラームを定義する表１４００を示す。表１４００の各行は、定義されたアラーム条件、条件を検出することができるエンティティ、および検出されたアラームの結果としてディスプレイに書き込まれる通知に従ってアラームを定義する。ポンプ停止アラーム１４１０がＣＰおよびＳＰによって検出され、ポンプ停止通知が表示される。ポンプは、様々な理由で停止する場合があり得るが、それには、ポンプ駆動ラインが切断された、破壊された、プラグが抜かれた、または他の方法で破壊されたこと、ＦＰＧＡモータ制御部がもはやポンプモータを回転させることができないこと、制御部が電力を喪失したこと、唯一の電源が、ポンプを作動させるのに十分な電流をもはや供給することができない消耗した内部予備バッテリであること、ポンプが血栓で閉塞していること、またはポンプモータ自体が故障しているか、そうでなければ破損していること、が含まれる。ポンプ非接続アラーム１４１２がＣＰによって検出され、ポンプ非接続メッセージが表示される。ポンプ再始動失敗アラーム１４１４がＣＰによって検出され、ポンプ再始動失敗メッセージが表示される。一次バッテリなしアラーム１４１６がＣＰによって検出され、バッテリなしメッセージが表示される。緊急アラームテストアラーム１４１８がＣＰによって検出され、アラームテストメッセージが表示される。アラームテストアラーム１４２０がＣＰによって検出され、アラームテストメッセージが表示される。電源障害アラーム１４２２がＳＰによって検出され、緊急アラームメッセージが表示される。１つの適切な実施態様では、ＳＰは、制御システム内の調整電源を監視し、調整電源のいずれかが指定範囲内の電圧を供給していない場合、ＳＰは、この条件を検出し、この電源障害の検出に応答して緊急アラームを提供することができる。図１４に示すアラームは、任意の他の適切なアラームと共に、本明細書の開示および特許請求の範囲内にある。さらに、代替実施形態では、ＣＰによって検出される図１４のアラームの多くは、ＳＰによってさらに検出され得る。

ディスプレイに出力されるアラームメッセージおよびアラートメッセージは、簡単なフォーマット、すなわち、数値識別子と、その後に続く（可能な場合）条件を修正する方法の単純な命令と、場合によっては「助けを呼ぶ」または「助けを呼ぶ」および「コントローラを交換する」などの１つまたは２つの追加の命令と、を有するアラームまたはアラートラベルを有する。

複数のアラートおよび／またはアラームが同時に存在する場合があり得る。制御プロセッサ４７０は、好ましくは、図１５の方法１５００を実行する。同時に複数のアラートおよび／またはアラームがない場合（ステップ１５１０＝いいえ）、方法１５００が行われる。同時に複数のアラートおよび／またはアラームがある場合（ステップ１５１０＝はい）、アラームおよびアラートをディスプレイ上で最高優先度から最低優先度まで連続的にスクロールする（ステップ１５２０）。ディスプレイ上で複数のアラート／アラームをスクロールすることにより、ユーザは、メッセージがディスプレイ上でスクロールするときに、すべての保留中のアラートおよびアラームを容易に見ることができる。次いで、方法１５００が行われる。

アラートマネージャ４７４およびアラームマネージャ４７６は、別々のエンティティであるように図４に示されているが、両方の機能は、制御プロセッサ内のソフトウェアによって提供され得る。

図１６は、臨床医が血液ポンプをプログラムするための方法１６００を示す。臨床医は、臨床医インターフェースコンピュータをコントローラ上の臨床医インターフェースに接続する（ステップ１６１０）。臨床医インターフェースコンピュータは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンを含むがこれらに限定されない任意の適切なコンピューティングデバイスとすることができる。臨床医は、臨床医インターフェース内のＧＵＩを呼び出し、ＧＵＩを使用してポンプモータ速度を設定する（ステップ１６２０）。臨床医はまた、１つまたは複数のアラート条件またはアラーム条件のしきい値などのアラート条件およびアラーム条件を定義または選択することができる（ステップ１６３０）。次いで、方法１６００が行われる。

図３を参照して上述したように、スーパーバイザプロセッサ３２０の存在は、制御プロセッサ３３０およびＦＰＧＡモータ制御部３４０の健全性および良好性を監視することを可能にする。図１７の方法１７００は、好ましくは、図３に示すスーパーバイザプロセッサ３２０によって実行される。スーパーバイザプロセッサは、ＦＰＧＡ内の制御プロセッサおよびＳＦＯＣコアを監視する（ステップ１７１０）。ポンプモータ速度設定と報告されたポンプ速度との間に不一致がある場合（ステップ１７２０＝はい）、アラートまたはアラームがトリガされる（ステップ１７３０）。ステップ１７２０で不一致がない（ステップ１７２０＝いいえ）が、制御プロセッサからの遅延報告がある（ステップ１７４０＝はい）場合、アラートまたはアラームがトリガされる（ステップ１７３０）。次いで、方法１７００は、ステップ１７１０にループバックし、継続する。方法１７００から、スーパーバイザプロセッサは、ＦＰＧＡ内の制御プロセッサとＳＦＯＣコアの両方の問題を検出する能力を有し、それによって、制御プロセスおよび／またはＳＦＯＣコアの一方または両方が適切に動作を停止した場合に別の保護層を提供することが分かる。場合によっては、システムコントローラが実際に正しく機能していない場合、トリガされたアラームは、システムコントローラを直ちに交換することになる。

図２を参照して上述したように、システムコントローラ２１０は、定義された電源階層に従って機能する。図４のシステムコントローラ４７０は、一次バッテリ、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ、および予備バッテリの３つの電源からの電力を管理する電力マネージャ４７８を示す。図４の電力マネージャ４７８によって使用され得る１つの適切な電源階層が図１８の表１８００に示されており、階層は最高優先度から最低優先度まで定義されている。したがって、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタ１８１０が最も高い優先順位であり、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタから電力が存在する場合、電力マネージャ４７８はＡＣ／ＤＣ電源アダプタからの電力を使用することになる。一次バッテリ１８２０が次に優先され、これは、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタがシステムコントローラから取り外されることによって、または停電によって引き起こされ得るＡＣ／ＤＣ電源アダプタからの電力が存在しないとき、電力マネージャ４７８は一次バッテリからの電力を使用することを意味する。システムコントローラの筐体内の予備バッテリ１８３０が最も優先度が低い。したがって、電力マネージャ４７８は、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタまたは一次バッテリのいずれかから利用可能な電力がない場合にのみ、予備バッテリからの電力を使用する。予備バッテリは、一次バッテリを切り替える間の非常に短い期間だけ使用されるように設計されているため、予備バッテリは、システムコントローラおよび血液ポンプを任意の長期間にわたって動作させるのに十分な容量を有していない。予備バッテリは、公称条件下で３０分間血液ポンプを作動させるように設計されており、これは、予備バッテリが、ユーザが一次バッテリパックを切り替えるのに要する典型的な１分間または２分間で十分であることを意味する。

図１９の方法１９００は、好ましくは、図４の電力マネージャ４７８によって実行される。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタが電力を供給するときは、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタからの電力を使用する（ステップ１９１０）。ＡＣ電源アダプタが電力を供給しないときは、一次バッテリからの電力を使用する（ステップ１９２０）。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタも一次バッテリも電力を供給しないときは、予備バッテリから電力を使用する（ステップ１９３０）。次いで、方法１９００は、ステップ１９１０にループバックし、継続する。

電力マネージャ４７８は、制御プロセッサ４７０によって提供される機能であるように図４に示されているが、好ましい実施形態では、電力マネージャ４７８の機能は、電力状態を制御プロセッサに通信する別個の電力管理集積回路によって実行される。

図２０は、システムコントローラおよび血液ポンプのための異なる動作モードを示す方法２０００である。テザリング動作では、ユーザがしばらくの間コンセント付近の一箇所にいる場合、ユーザはＡＣ／ＤＣ電源アダプタを差し込むことができる（ステップ２０１０）。非テザリング動作では、ユーザが電気コンセントの近くの一箇所にいない場合、一次バッテリを取り付け、次いでＡＣ／ＤＣ電源アダプタを外す（ステップ２０２０）。システムコントローラは非接続動作に使用することができるので、システムコントローラは、サイズ、重量、および温度がシステムコントローラの装着性における考慮事項であるウェアラブルデバイスである。テザリングされていない間に一次バッテリを交換するには、取り付けられた一次バッテリを取り外し、異なる一次バッテリを取り付けることによってそれを交換する（ステップ２０３０）。システムコントローラに取り付けられていない一次バッテリを充電するために、一次バッテリをデスクトップバッテリ充電器に接続する（ステップ２０４０）。好ましい実施形態では、一次バッテリとデスクトップバッテリ充電器との間の機械的および電気的接続は、一次バッテリとシステムコントローラとの間の機械的および電気的接続と同一である。これにより、ユーザは、同じ動作を使用して、ユーザがシステムコントローラから一次バッテリを取り外して接続するために使用するデスクトップバッテリ充電器から一次バッテリを取り外して接続することができる。

図２１に示すように、図４に示す電力マネージャ４７８は、予備バッテリ１５０を充電するための予備バッテリ充電器２１００を含むことが好ましい。予備バッテリ充電器２１００は、好ましくは、図２２の方法２２００に従って機能する。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタから電力が利用可能である場合（ステップ２２１０＝はい）、予備バッテリを充電する（ステップ２２２０）。ＡＣ／ＤＣ電源アダプタから電力が利用できないが（ステップ２２１０＝いいえ）、予備バッテリ容量が予備バッテリ最小しきい値ＲＢＭＴよりも小さく、一次バッテリ容量が一次バッテリ最小しきい値ＰＢＭＴよりも大きい場合（ステップ２２３０＝はい）、予備バッテリを充電する（ステップ２２４０）。そうでない場合（ステップ２２３０＝いいえ）、予備バッテリは充電されず、方法２２００はステップ２２１０にループバックする。ステップ２２２０または２２４０で予備バッテリが充電されると、ステップ２２５０に列挙された以下の条件のいずれかが満たされたときに充電を停止することができる。すなわち、１）予備バッテリの充電電流が充電器電圧で最小許容充電テーパ電流に達する、または２）予備バッテリ温度限界を超える、または３）数時間の充電タイマが満了する、または４）他のエラー条件である。したがって、予備バッテリ充電器は、予備バッテリを完全に充電された状態に維持しようとし、ＡＣ／ＤＣ電源アダプタおよび一次バッテリからの電力の短い中断を満たす容量を有する。

血液ポンプシステムは、血液ポンプと、対応するコントローラと、を含む。血液ポンプは、ポンプハウジング内に密封され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む。ポンプインペラは、磁石を含み、ポンプハウジング内のステータワイヤコイルを通る電気信号によって駆動されるブラシレス直流（ＤＣ）モータのロータであり、回転磁場を生成する。回転磁場は、磁化されたインペラを引き付け、回転磁場と共に回転させる。コントローラは、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータのための磁場配向制御を提供する。コントローラ内の磁場配向制御は、制御プロセッサに関連するソフトウェアまたはハードウェア障害が血液ポンプを停止させないように、制御プロセッサとは別個のプログラマブルロジックデバイスに設けられる。磁場配向制御は、血流内にセンサを有することなく、ポンプを通る血流を検知することを可能にする。

本明細書の開示および請求項は、ポンプハウジング内に封止され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む血液ポンプを駆動するためのシステムコントローラをサポートし、インペラが複数の磁石を含み、血液ポンプが、複数の駆動信号によって駆動されるとインペラをポンプハウジング内で回転させるブラシレス直流（ＤＣ）モータ内の複数のステータコイルを含み、システムコントローラが、システムコントローラを血液ポンプに電気的に接続して、システムコントローラから血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供するための電気コネクタと、ディスプレイと、システムコントローラに管理機能を提供し、ディスプレイに少なくとも１つのメッセージを表示する制御プロセッサと、電気コネクタを介して血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供することによって、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータの磁場配向制御を提供するプログラマブルロジックデバイスであって、制御プロセッサの機能と無関係に機能するか、または制御プロセッサではない機能と無関係に機能する、プログラマブルロジックデバイスと、を含む。

本明細書の開示および請求項は、ポンプハウジング内に封止され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む血液ポンプを駆動するためのシステムコントローラをさらにサポートし、インペラが複数の磁石を含み、血液ポンプが、複数の駆動信号によって駆動されるとインペラをポンプハウジング内で回転させるブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルを含み、システムコントローラが、システムコントローラを血液ポンプに電気的に接続して、システムコントローラから血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供するための電気コネクタと、ディスプレイと、システムコントローラのユーザのための少なくとも１つの入力キーと、ユーザのための少なくとも１つの視覚的インジケータと、アラートまたはアラーム条件をユーザにシグナリングするための少なくとも１つのオーディオデバイスと、外部一次バッテリがシステムコントローラに電力を供給しないとき、および外部ＡＣ／ＤＣアダプタがシステムコントローラに電力を供給しないときに電力を供給する、システムコントローラのためのハウジングの内部の予備バッテリと、医療臨床医が血液ポンプの速度を設定し、臨床医インターフェースに結合された臨床医コンピュータを使用してシステムコントローラ内の少なくとも１つのアラートまたはアラーム条件を定義または選択することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを提供する臨床医インターフェースと、システムコントローラに管理機能を提供し、ディスプレイに少なくとも１つのメッセージを表示し、視覚的インジケータおよび少なくとも１つのオーディオデバイスのうちの少なくとも１つを起動してアラートまたはアラーム条件をシグナリングする制御プロセッサと、電気コネクタを介して血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供することによって、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータの磁場配向制御を提供するプログラマブルロジックデバイスであって、制御プロセッサの機能と無関係に機能するか、または制御プロセッサではない機能と無関係に機能する、プログラマブルロジックデバイスと、を含む。

本明細書の開示および請求項は、血液ポンプシステムをさらにサポートし、血液ポンプシステムは、（Ａ）血液ポンプであって、ポンプハウジング内に封止され、ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラであって、複数の磁石を含むインペラと、複数の駆動信号によって駆動されると、インペラをポンプハウジング内で回転させるブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルと、を含む、血液ポンプと、（Ｂ）血液ポンプに電気的に結合され、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供するシステムコントローラであって、ディスプレイと、システムコントローラに管理機能を提供し、ディスプレイに少なくとも１つのメッセージを表示する制御プロセッサと、制御プロセッサの機能と無関係に、または制御プロセッサではない機能と無関係に、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルに複数の駆動信号を提供することによって、血液ポンプ内のブラシレスＤＣモータの磁場配向制御を提供するプログラマブルロジックデバイスと、を含む、システムコントローラと、を含む。

当業者は、特許請求の範囲内で多くの変形が可能であることを理解するであろう。したがって、本開示を特に示し、上述したが、当業者であれば、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細のこれらおよび他の変更を行うことができることを理解するであろう。

Claims (14)

1. ポンプハウジング内に封止され、前記ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む血液ポンプを駆動するためのシステムコントローラであって、前記インペラが複数の磁石を含み、前記血液ポンプが、複数の駆動信号によって駆動されると前記インペラを前記ポンプハウジング内で回転させるブラシレス直流（ＤＣ）モータ内の複数のステータコイルを含み、前記システムコントローラが、
   前記システムコントローラを前記血液ポンプに電気的に接続して、前記システムコントローラから前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータ内の前記複数のステータコイルに前記複数の駆動信号を提供するための電気コネクタと、
   ディスプレイと、
   前記システムコントローラに管理機能を提供し、前記ディスプレイに少なくとも１つのメッセージを表示する制御プロセッサと、
   前記電気コネクタを介して前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータ内の前記複数のステータコイルに前記複数の駆動信号を提供することによって、前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータの磁場配向制御を提供するプログラマブルロジックデバイスであって、前記制御プロセッサが動作を停止したときに複数の駆動信号を提供し続けるように構成される、プログラマブルロジックデバイスと、を含むシステムコントローラ。
2. 前記システムコントローラの内部に予備バッテリをさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
3. 定義された電源階層に従って前記システムコントローラに電力を供給するための電源を選択する電力マネージャをさらに含み、前記電源が、前記システムコントローラ上の第１の外部コネクタに結合されたＡＣ／ＤＣアダプタからの電力と、前記システムコントローラ上の第２の外部コネクタに結合された一次バッテリからの電力と、前記システムコントローラ内部の前記予備バッテリからの電力と、から選択される、請求項２に記載のシステムコントローラ。
4. 前記プログラマブルロジックデバイスが、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
5. 前記制御プロセッサおよび前記プログラマブルロジックデバイスが、システム・オン・チップ（ＳｏＣ）に実装されている、請求項１に記載のシステムコントローラ。
6. 前記システムコントローラのユーザのための少なくとも１つの入力キーと、
   前記ユーザのための少なくとも１つの視覚的インジケータと、
   アラートまたはアラーム条件を前記ユーザにシグナリングするための少なくとも１つのオーディオデバイスと、をさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
7. 医療臨床医が前記血液ポンプの速度を設定し、臨床医インターフェースに結合された臨床医コンピュータを使用して前記システムコントローラ内の少なくとも１つのアラートまたはアラーム条件を定義または選択することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを提供する前記臨床医インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
8. 前記制御プロセッサおよび前記プログラマブルロジックデバイスに結合されたスーパーバイザプロセッサをさらに含み、前記スーパーバイザプロセッサが、少なくとも１つの被監視パラメータに従って前記制御プロセッサおよび前記プログラマブルロジックデバイスの機能を監視し、前記少なくとも１つの被監視パラメータがアラートまたはアラーム条件を示すと、アラートまたはアラーム信号を提供する、請求項１に記載のシステムコントローラ。
9. 複数のアラートおよび対応するアラート通知を定義または選択することを可能にし、前記複数のアラートのうちの１つがいつトリガされたかを検出し、前記トリガされた１つのアラートに対応する少なくとも１つの通知を提供する、アラートマネージャをさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
10. 複数のアラームおよび対応するアラーム通知を定義または選択することを可能にし、前記複数のアラームのうちの１つがいつトリガされたかを検出し、前記トリガされた１つのアラームに対応する少なくとも１つの通知を提供する、アラームマネージャをさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
11. 前記プログラマブルロジックデバイスからパルス幅変調駆動信号を受信し、前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータ内の前記複数のステータコイルへの前記複数の駆動信号を生成するモータドライバ集積回路をさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
12. 前記血液ポンプへの前記複数の駆動信号の各々において感知された電流を受信し、前記血液ポンプから前記プログラマブルロジックデバイスにフィードバックされるデジタルモータ電流値を生成するデジタルモータ電流変換回路をさらに含む、請求項１に記載のシステムコントローラ。
13. 前記磁場配向制御が、前記デジタルモータ電流値に対してパーク変換およびクラーク変換を実行して、磁化（直流）モータ電流およびトルク生成（直交）モータ電流を決定し、第１の比例積分コントローラを使用して、前記磁化（直流）モータ電流を基準直流電流と比較して直流電圧信号を生成し、第２の比例積分コントローラを使用して、前記トルク生成（直交）モータ電流を所望のモータ速度信号に比例する基準直交電流と比較して直交電圧信号を生成し、前記直流電圧信号および前記直交電圧信号に対して逆パーク変換を実行して２つの回転位相電圧信号を生成し、次いで前記２つの回転電圧信号に対して逆クラーク変換を実行して位相空間においてパルス幅変調デューティサイクル信号を生成し、空間ベクトル変調制御ブロックを使用して、前記複数のステータコイルを駆動するために使用される複数のパルス幅変調信号を生成する、請求項１２に記載のシステムコントローラ。
14. ポンプハウジング内に封止され、前記ポンプハウジング内に流体力学的に懸架されたインペラを含む血液ポンプを駆動するためのシステムコントローラであって、前記インペラが複数の磁石を含み、前記血液ポンプが、複数の駆動信号によって駆動されると前記インペラを前記ポンプハウジング内で回転させるブラシレスＤＣモータ内の複数のステータコイルを含み、前記システムコントローラが、
    前記システムコントローラを前記血液ポンプに電気的に接続して、前記システムコントローラから前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータ内の前記複数のステータコイルに前記複数の駆動信号を提供するための電気コネクタと、
    ディスプレイと、
    前記システムコントローラのユーザのための少なくとも１つの入力キーと、
    前記ユーザのための少なくとも１つの視覚的インジケータと、
    アラートまたはアラーム条件を前記ユーザにシグナリングするための少なくとも１つのオーディオデバイスと、
    外部一次バッテリが前記システムコントローラに電力を供給しないとき、および外部ＡＣ／ＤＣアダプタが前記システムコントローラに電力を供給しないときに電力を供給する、前記システムコントローラのためのハウジングの内部の予備バッテリと、
    医療臨床医が前記血液ポンプの速度を設定し、臨床医インターフェースに結合された臨床医コンピュータを使用して前記システムコントローラ内の少なくとも１つのアラートまたはアラーム条件を定義または選択することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを提供する前記臨床医インターフェースと、
    前記システムコントローラに管理機能を提供し、前記ディスプレイに少なくとも１つのメッセージを表示し、前記視覚的インジケータおよび前記少なくとも１つのオーディオデバイスのうちの少なくとも１つを起動してアラートまたはアラーム条件をシグナリングする制御プロセッサと、
    前記電気コネクタを介して前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータ内の前記複数のステータコイルに前記複数の駆動信号を提供することによって、前記血液ポンプ内の前記ブラシレスＤＣモータの磁場配向制御を提供するプログラマブルロジックデバイスであって、前記制御プロセッサが動作を停止したときに複数の駆動信号を提供し続けるように構成される、プログラマブルロジックデバイスと、を含むシステムコントローラ。