KR20150105363A - 이식형 혈액 펌프를 위한 제어기 및 전원 - Google Patents

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KR20150105363A
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찰스 조셉 주니어 바달라
제프리 에이. 라로즈
존 루드저
마이클 아세누가
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하트웨어, 인코포레이티드
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Abstract

무브러시형 DC 모터-구동 혈액 펌프를 포함하는 이식형 심실 보조 기기들의 동작을 제어하고, 이들 기기들에 전력을 제공하기 위한 방법들 및 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 이식형 펌프(12)를 구동하기 위한 제어 시스템(10)이 제공된다. 디지털 프로세서(92)는, 데이터 이송 포트(48)에서 수신된 펌프의 동작과 연관된 데이터에 응답하여, 메모리(94)에 저장된 프로그램 데이터로부터, (i) 그로부터, 펌프의 식별을 결정하고, (ii) 그로부터, 식별된 펌프의 전기적 특성들 및 특징들을 결정하고, (iii) 식별된 펌프를 구동하기 위한 제어 신호들을 적응적으로 생성하여 데이터 포트에 인가한다. 래치 메커니즘들, 변형 방지 세그먼트(55)를 구비한 신장되는 유연성 전기 케이블(51), 및 상부 하우징부(A)보다 무거운 하부 하우징부(B)가 또한 제어 시스템에 구비될 수 있다.

Description

이식형 혈액 펌프를 위한 제어기 및 전원{CONTROLLER AND POWER SOURCE FOR IMPLANTABLE BLOOD PUMP}
관련 출원들에 대한 교차-참조
본 출원은, 2013년 1월 4일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/749,038호의 출원 일자의 이점을 주장하고, 또한 2013년 12월 19일에 출원된 미국 특허 출원 제14/133,905호의 출원 일자의 이점을 주장하며, 두 개시내용들은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명의 분야
본 발명은 이식형 의료 기기들의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모터-구동 이식형 의료 기기 응용들을 위한 제어기들 및 전원 공급장치들에 관한 것이다.
참조로 포함된 출원들
발명의 명칭이 "Controller and Power Source for Implantable Blood Pump"인 미국 특허 공개 번호 제2012/0226350호는 본 명세서에 참조로 포함된다. 발명의 명칭이 "Fault-Tolerant Power Supply"인 미국 특허 공개 번호 제2012/0086402호는 본 명세서에 참조로 포함된다.
심실 보조 기기들과 같은 이식형 의료 기기들이 만성 심부전의 장기간 치료를 위해 개발되고 있다. 이러한 기기들은 혈액을 이동시키기 위한 펌핑 메커니즘을 필요로 한다. 응용의 본질로 인해, 펌핑 메커니즘은 매우 신뢰할 수 있어야 한다. 환자의 안락 또한 중요한 고려사항이다.
전동식 펌핑 메커니즘들은 통상적으로 무브러시형 DC 모터와 같은 모터에 의존한다. 무브러시형 DC 모터들은 착용이-용이한 브러시들(wear-prone brushes)의 부족으로 인해 삽입 응용들에서 유지보수의 이점들을 제공한다. 이들 전기 및 기계적 정류 부품들(commutation components)의 부족으로 인해, 정류는 일반적으로 구동 전자장치들에 의해 전기적으로 제공된다.
매사추세츠주 플레이밍햄의 HeartWare Inc에 의해 제작된 종래 기술의 하트웨어 심실 보조 시스템은 이식형 심실 보조 기기의 예이다. 하트웨어 심실 보조 시스템의 핵심에는 무브러시형 DC 모터를 이용하는 HVAD®펌프로 칭해지는 소형 이식형 원심 혈액 펌프가 있다.
통상적인 시나리오에서 환자에 삽입될 때, 펌프는 좌심실로부터 혈액을 퍼올리고 그 혈액을 환자의 상행 대동맥에 연결된 유출로 이식(outflow graft)을 통해 나아가게 한다. 이 기기는 최대 10리터들의 분당 혈류를 생성할 수 있다. 단 50cc의 배수 용적으로, HVAD 펌프는 심장에 바로 인접한 심낭 공간(pericardial space)에의 삽입에 적합하다. 횡경막 위쪽의 삽입은 비교적 짧은 수술 시간 및 신속한 회복으로 이어진다.
HVAD 펌프는 단 하나의 이동 부분, 임펠러를 가지며, 이것은 1800과 4000 사이의 속도의 분당 회전수로 스핀한다. 임펠러는 수동식 자석들(passive magnets) 및 유체역학적 스러스트 베어링들의 조합을 통해 펌프 하우징 내에 부유해 있다. 이러한 유체역학적 부유는 임펠러 날개깃들의 상부 표면들 상의 완만한 경사면에 의해 달성된다. 임펠러가 스핀할 때, 혈액은 이들 경사진 표면들을 가로질러 흘러, 임펠러와 펌프 하우징 사이에 "쿠션(cushion)"을 생성한다. 임펠러와 펌프 하우징 사이에는 기계적 베어링들이나 아무런 접촉점들이 없다.
기기 신뢰성은 독립된 구동 회로를 구비한 이중 모터 고정자들의 이용을 통해 강화되어, 필요시 이중 및 단일 고정자 모드 간의 무결절 전이를 허용한다. 펌프의 유입 캐뉼라(inflow cannula)는 기기와 일체화되고, 심장의 심실에 외과적으로 삽입된다. 이러한 접근은 삽입의 용이성을 가능하게 하고 최적의 혈액 흐름 특성들을 보장하는 것을 도울 것으로 예상된다. 넓은-날개형 임펠러 및 시스템을 통한 깨끗한 흐름 경로들의 이용은 펌프-유발된 용혈(혈구들에 대한 손상) 또는 혈전(혈액 응고)의 위험을 최소화한다.
통상적으로, 펌프가 환자에 삽입될 때, 펌프에 대한 제어기 및 구동 전자장치들, 및 전력 공급장치를 포함하는 펌프에 대한 다른 제어 서브시스템들은 환자의 외부에서, 예를 들면 경피성 전기 케이블에 의해 전체적인 하트웨어 심실 보조 시스템의 삽입되는 펌프에 테더링된 제어/전력 공급 모듈에 위치된다.
하트웨어 심실 보조 시스템에 대해, 외부(환자에 대해) 제어기는 펌프(모터의 권선들에 직접 연결된)를 위한 구동 전자장치들을 포함하고 구동 및 제어 신호들을 펌프에 제공한다. 제어기는 또한 기기의 동작에 관해 환자에게 피드백 및 경보들을 제공한다. 무브러시형 DC 모터들을 위한 정류 제어는 제어기 및 구동 전자장치들에 의해 피드백 방식으로 실시된다. 제어기는 모터의 선택된 위상의 샘플링된 역-emf 전압(테더 케이블을 통해 감지된)에 따라 그 위상에 대한 정류 제어 신호를 제공한다. 역-emf는 대응하는 선택된 위상 구동 전압이 실질적으로 영일 때에만 샘플링된다. 무브러시형 DC 구동 전압의 주파수는 정류 제어 신호에 따라 가변한다. 일 형태에서, 역-emf는 명령된 회전자 각 속도에 관해 정규화된다. 속도 제어는 명령된 각 속도와 구동 전압의 주파수로부터 추론된 각 속도 사이의 차에 대응하는 속도 제어 신호를 생성한다.
잉여 전력 공급장치는 2개의 배터리들에 의해, 또는 하나의 배터리 및 AC 어댑터 또는 DC 어댑터에 의해 제공된다. 잉여 전력 공급장치는 제어기, 특히 구동 전자장치들에 전력을 제공한다. 배터리가 고갈될 때(예를 들면, 대략 6 시간 후), 제어기는 대기 전원, 배터리 또는 어댑터에 자동으로 스위칭되고, 고갈된 배터리는 교체된다.
"환자 팩(Patient Pack)" 조립체는 제어기 및 전원(들)을 유지하는 휴대용 케이스를 포함한다. 케이스는 환자의 어깨 위에 휴대되거나 환자의 허리 주위에 착용되도록 적응될 수 있다.
종래 기술의 하트웨어 심실 보조 시스템이 대체적으로 만성 심부전의 장기간 치료에 요구되는 양호한 심실 보조 기능들을 수행하지만, 강화된 혈액 흐름 결과들 및 개선된 환자-편의 특징들을 제공하여, 환자에게 부과된 유지보수를 용이하게 하고, 그에 의해 개선된 삶의 질을 제공하는 개선된 서브시스템들 및 부조립체들에 대한 필요성이 있다.
일 실시예에서, 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템은 펌프를 구동하도록 구성된 전자 부품들을 포함하는 제 1 하우징 및 배터리를 포함하는 제 2 하우징을 포함한다. 제 1 하우징은 제 1 하우징의 제 1 측면 상에 제 1 하우징으로부터 연장된 제 1 래치 부재와 제 1 하우징의 제 2 측면 상에 제 1 및 제 2 오목부들을 포함한다. 제 2 하우징은 제 2 하우징의 제 1 측면 상에 제 3 오목부와 제 2 하우징의 제 2 측면 상에 제 2 하우징으로부터 연장된 제 2 및 제 3 래치 부재들을 포함한다. 제 1 하우징의 제 1 측면이 제 2 하우징의 제 1 측면과 정렬될 때, 제 1 래치 부재는 제 3 오목부와 정렬하고, 제 2 래치 부재는 제 1 오목부와 정렬하고, 제 3 래치 부재는 제 2 오목부와 정렬한다. 제 2 및 제 3 래치 부재들 각각은 제 2 하우징에 접속된 하부 및 제 2 하우징의 제 1 측면으로부터 떨어진 상부 곡선을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템은 내부 배터리, 외부 배터리, 및 내부 및 외부 배터리들의 잔여 실행 시간의 추정을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 추정은 내부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 단계, 외부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 단계, 내부 배터리의 소모율을 결정하는 단계, 및 외부 배터리의 소모율을 결정하는 단계를 포함한다. 외부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 단계는 내부 배터리의 잔여 용량의 값을 결정하는 단계 및 외부 배터리가 내부 배터리를 충전할 때의 효율성의 손실을 처리하기 위해 내부 배터리의 잔여 용량의 값을 수정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템은 펌프를 구동하도록 구성된 전자 부품들을 포함하는 제 1 하우징, 스피커들, 및 진동 메커니즘을 포함한다. 진동 메커니즘은 경보 상태의 검출 후에 제 1 간격 동안 진동하고, 스피커들은 경보 상태의 검출 후에 제 2 간격 동안 가청 경보의 소리를 낸다. 제 1 간격은 제 2 간격보다 앞서고, 스피커들은 제 1 간격 동안 침묵한다.
본 발명의 더욱 완전한 인식 및 많은 부수 이점들은 첨부 도면들과 관련되어 고려될 때 다음의 상세한 기술을 참조함으로써 더욱 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 제어 시스템 및 접속 케이블의 정면-상면-측면도.
도 2는 도 1의 제어 시스템 및 접속 케이블의 부분적 후면-측면도.
도 3a 및 도 3b는 프로세서-격납부에서 분리된 배터리-격납부, 및 프로세서-격납부에 부착된 배터리-격납부를 각각 도시하는 도 1의 제어 시스템 및 접속 케이블의 측면도들.
도 4a 내지 도 4d는 도 1의 제어 시스템의 디스플레이 기기가 구비된 상부 패널의 상면도들.
도 5는 예시적인 펌프와 함께 도 1의 제어 시스템 및 접속 케이블의 개략도.
도 6a 내지 도 6e는 제어 시스템의 상부 및 하부 하우징들의 대안적인 실시예의 다수의 도면들.
무브러시형 DC 모터-구동 혈액 펌프를 이용하는 펌프를 포함하는 이식형 심실 보조 기기들의 동작을 제어하고, 이들 기기들에 전력을 제공하기 위한 제어 시스템(10)이 도 1 내지 도 4에 도시된다. 제어 시스템(10)은 도 5에 예시적인 펌프(12)와 함께 개략적인 형태로 도시된다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(10)은 내부 영역(20)의 주변에 배치된 하우징(16)을 포함한다. 하우징(16)은 상단부(16A)와 하단부(16B) 사이의 하우징 축(22)을 따라 연장한다. 상단부(16A)에서, 실질적으로 평면의 외부 표면을 가진 상부 패널(24)은 하우징 축(22)을 가로질러 연장한다. 하단부(16B)에서, 실질적으로 평면의 외부 표면을 가진 하부 패널(26)은 하우징 축(22)을 가로질러 연장한다. 하우징(16)의 측면 표면들 LS는 상부 패널(24)의 주변을 둘러싸는 외부 경계와 하부 패널(26)의 주변을 둘러싸는 외부 경계 사이로 연장한다. 전체적으로, 하우징(16)의 측면 표면들은 축(22)을 따라 연장된 튜브-형 구조를 형성하며, 단부 패널들(24 및 26)은 튜브의 닫개들(closures) 또는 튜브-형 구조를 형성하여, 내부 영역(20)을 둘러싼다.
튜브-형 구조는 제 2, 또는 내측부(32)(본 명세서에서 "LS 내측부(32)"로 언급됨)에 대향하는 제 1, 또는 외측부(30)(본 명세서에서 "LS 외측부(30)"로 언급됨)을 포함한다. LS 외측부(30) 및 LS 내측부(32)의 최외부 표면들의 대향하는 최외측부들은 실질적으로 평행할 뿐 아니라 실질적으로 평면이지만, 도 1 내지 도 4에 특별히 도시된 바와 같이, 이들 부분들은 정확하게 평행하지 않다. 상이한 형상들 및 관계들은 다른 실시예들에서 이용될 수 있다.
제 1 디스플레이 기기(40)는 상부 패널(24)의 외부 표면 상에 배치된다. 제 2 디스플레이 기기(42)는 LS 내측부(32)의 외부 표면 상에 배치된다. 제 2 디스플레이 기기(42)는 선택적이고 제어 시스템(10)으로부터 생략될 수 있다. 하우징(16)은 또한 측면 표면, 입력/출력(I/O) 접속기 조립체(49) 내에 배치된 전력 포트(46) 및 데이터 포트(48)를 포함한다. 입력 기기(50)는 LS 외측부(30)의 외부 표면 상에 배치된다.
신장되는 유연성 전기 케이블(51)은 제어기 단부(52) 및 펌프 단부(54)로부터 연장한다. 케이블(51)은 케이블 단부들(52 및 54) 사이에 유연성, 나선-형상 변형 방지 세그먼트(55)(도 1 내지 도 3에 도시됨)를 더 포함한다. 제어기-단부 접속기 조립체(56)는 제어기 단부(52)에 배치되고, 펌프 단부 접속기 조립체(60)는 케이블(51)의 펌프 단부(54)에 배치된다. 접속기 조립체(56)는 I/O 접속기 조립체(49)의 전력 포트(46) 및 데이터 포트(48)와 각각 짝이 되도록 적응된 접속기부들(46' 및 48')을 포함한다.
펌프 단부 접속기 조립체(60)는 유사하게 펌프 I/O 접속기 조립체(68)의 펌프 전력 포트(62)와 펌프 데이터 포트(64)와 짝이 되도록 적응된 접속기부들(62' 및 64')을 포함한다.
제어기-단부 접속기 조립체(56)는 하우징(16) 상의 I/O 접속기 조립체(49)와 짝이 되도록 적응되고, 펌프-단부 접속기 조립체(60)는 펌프(12) 상의 펌프 접속기 조립체(68)와 짝이 되도록 적응된다.
제어기-단부 접속기 조립체(56)가 제어기(10)의 I/O 접속기 조립체(49)에 접속되고, 펌프 단부 접속기 조립체(60)가 펌프(12)의 펌프 I/O 접속기 조립체(68)에 접속될 때, 펌프 구동 신호들은 전력 출력 포트(46)와 펌프 전력 포트(62) 사이를 통과할 수 있다. 데이터는 데이터 이송 포트(48)와 펌프 데이터 포트(64) 사이를 통과할 수 있어서, 데이터 프로세서(32), 펌프(12)의 모터의 권선들의 실시간 임피던스들에 이용 가능하게 한다.
예시된 실시예에서, 하우징은 2개의 대향하는 컵-형 부품들로 분리된다: 주변을 둘러싸는 림 R1을 구비한 컵-형 상부 하우징부 A, 및 주변을 둘러싸는 림 R2를 구비한 컵-형 하부 하우징부 B. 상부 하우징부 A의 림 R1은 하부 하우징부 B의 림 R2과 상호 고정되고 역으로 연결되도록 적응된다. 래치 조립체는 상부 하우징부 A(및 연관된 래치 조립체, 미도시)의 LS 외측부(30) 상에 배치된 해제 버튼 RB의 누름에 응답하여, 하부 하우징부 B로부터 또는 이에 하우징부 A의 신속한 해제를 가능하게 한다. 림 R1 및 림 R2는 도 1에 참조 기호 "R1/R2"로 도시되고, 도 5에서, 림 R1 및 림 R2는 하우징(16)을 가로질러 연장된 인접한 점선들로 도시된다.
예시된 실시예에서, 컵-형 하우징부 B는 제어 시스템(10)의 동작을 위한 전력을 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징부 B는 전력 공급 지원 구조(80)를 내부에 포함한다. 지원 구조(80)는 배터리(84)를 내부 영역에 수용하도록 적응된 컵-형의 형태를 가진다. 제어 시스템(10)의 일부 형태들에서, 배터리(84)는 하우징부 B에 부착되고 하우징부 B/배터리 모듈은 하나의 유닛으로서 교체 가능하다. 배터리(84)는 다른 형태들에서, 배터리(84)는 하우징부 B에 소거 가능하게 위치되고, 하우징부 B 내에서 사용자-교체 가능하다. 도 5의 예시된 형태에서, 전력 공급 지원 구조(80)의 내부는 배터리를 교체시 페일-세이프 방식(fail-safe manner)으로 사용자를 돕기 위해, 배터리(84)의 형상에 기하학적으로 키잉된다(key). 그 구조에서, 두 지원 구조(80) 및 배터리(84)는 기하학적 형상의 키잉으로 보여서 배터리(84)는 단일의 적당한 방식으로 지원 구조(80)에만 끼워질 수 있다. 보조, 또는 백-업 배터리(88)는 상부 하우징부 A의 내부 내에 배치되고, 제어 시스템(10)에서의 다양한 소자들에 연결되어, 배터리(84)의 돌발 고장의 경우에 또는 배터리(84)의 충전되거나 생생한 유닛으로의 정기적인 교체 동안 제어 시스템(10)에 백-업 전력을 제공한다.
예시된 실시예의 도 5에 도시된 바와 같이, 지원 구조(80)는 또한 전력 잭(87)을 포함하여, 제어 시스템(10)은 외부 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다.
예시된 실시예에서, 컵-형 하우징부 A는 이식형 펌프(12)의 구동에 관련될 때, 제어 시스템(10)의 기능 동작을 제공하는 부품들을 수용한다. 하우징부 A는 디지털 신호 프로세서(92) 및 연관된 메모리(94), 펌프 구동 네트워크(98), 및, 상기한 바와 같이 보조 배터리(88), 뿐만 아니라 제어 시스템(10)에서의 다양한 소자들을 상호접속하는 케이블링을 하우징한다.
전력 도체 조립체 P는 내부 영역(20) 내에 배치된다. 그 전력 도체 조립체 P는 전력 공급 지원 구조(80)와 연관되고, 전력 공급장치로부터(이것이 지원 구조(80)에 배치된 배터리(84)로부터이든, 전력 잭(87)에 의한 외부 소스로부터이든 또는 보조 배터리(88)로부터이든) 전력을 연결하고, 제어 시스템(10)에서의 모든 소자들에 전력을 제공한다. 또한, 전력 도체 조립체 P는 디지털 프로세서(92)로부터의 전력 구동 신호선을 전력 증폭기(98)에 의해 전력 출력 포트(46)에 제공하고, 그 전력 구동 신호는 펌프(12)의 케이블(51)을 통해 모터(미도시)에 결합될 수 있다.
데이터 도체 조립체 D는 또한 내부 영역(20) 내에 배치된다. 데이터 도체 조립체 D는 데이터 이송 포트(48)에서 케이블(51)을 통해 수신되는 펌프(12)의 모터의 현재 상태를 나타내는 아날로그 "데이터(data)"를 디지털 프로세서(92)에 제공한다. 일 형태에서, 그 아날로그 "데이터"는 펌프(12)의 모터의 권선들에 대한 직결선으로 제공되고, 그로부터 디지털 프로세서는 모터의 각각의 권선들의 시간의 함수로서 임피던스를 결정한다. "임피던스(impedance)" 데이터에 응답하여, 디지털 프로세서는 전력 포트(46) 및 케이블(51)에 의해 모터에 인가되는 적합한 구동 전력 신호를 결정한다.
일부 형태들에서 입력 기기(50)는 키보드를 포함하고, 다른 형태들에서는 접속기를 포함하고, 또 다른 형태들에서는 둘다를 포함한다. 입력 기기(50)를 통해, 제어 시스템(10)의 사용자 또는 이에 대한 관리자는 시스템(10)을 활성화 또는 비활성화할 수 있거나, 또는 예를 들면 메모리(94)에 저장된 정보를 수정함으로써 시스템(10)의 동작과 연관되는 임의의 정보를 추가, 수정 또는 삭제할 수 있다.
제어 시스템(10)은 삽입된 혈액 펌프를 가진 보행 환자에 의해 이용하도록 적응된다. 시스템(10)의 제어하에, 환자의 펌프는 프로그래밍된 대로 수행한다. 편의를 위해, 환자는 환자의 허리 주위로 연장된 홀스터-형 지지대(holster-like support)로, 하우징 축(22)을 실질적으로 수직이게 하고 LS 내부 부분을 환자의 신체에 붙여, 제어 시스템(10)을 착용할 수 있다. 이러한 구성으로, 환자는 홀스터로부터 제어 시스템(10)을 제거하지 않고 상부 패널(24) 상의 디스플레이 기기(40)를 편리하게 볼 수 있다. 관리자, 예를 들면, 환자의 홀스터로부터 이를 제거한 후에 시스템(10)을 가지고 있을 의사 또는 간호사는 디스플레이 기기(40) 또는 LS 내측부(32) 상의 디스플레이 기기(42)를 볼 수 있다. 예시된 형태에서, 디스플레이(42)는 디스플레이 기기(40)에 비해 비교적 커서, 더욱 복잡한 정보가 관리자에게 디스플레이될 수 있고, 매우 유용하지만 비교적 간단한 정보가 환자에게 디스플레이될 수 있다.
메모리(94)는, 예를 들면 시스템(10)에 접속되어 구동될 수 있는 다수(동일하거나 상이한 모델)의 이식형 혈액 펌프들 중 하나의 동작을 제어하기 위한 프로그램 정보를 저장한다. 디지털 프로세서(92)는 케이블(51)을 통해 이에 부착되는 펌프뿐만 아니라 전체 시스템(10)을 실행 및 제어하도록 적응된다. 디스플레이(42)는 프로세서(92)에 의해 간호사 또는 의사와 같은 펌프(12)의 관리자에게 일반적으로 유용한 정보를 선택적으로 디스플레이하도록 구동된다. 제 2 디스플레이(42)를 구비하거나 구비하지 않은 실시예들에서, 제어 시스템(10)은, 예를 들면 병원에서의 또는 다른 임상 현장에서의 모니터에 부가로 접속될 수 있고, 이것은 제 2 디스플레이(42) 상에 디스플레이되는 정보의 타입을 디스플레이할 수 있거나 또는 그렇지 않고 제 2 디스플레이(42) 상에 디스플레이되기 어려운 부가의 다른 상세 정보를 포함할 수 있다.
동작시, 제어 시스템(10)은, 디스플레이될 때, 케이블(51)에 의해 펌프(12)에 결합된다. 메모리(94)로부터의 감시 프로그램에 따라, 시스템(10)은 결합된 펌프(12)로부터 펌프의 식별, 예를 들면 제조자 및 모델 번호, 일련 번호, 및 일부 경우들에서는 펌프와 연관된 환자의 식별을 결정한다. 그 결정된 식별 정보로부터, 시스템(10)은 식별될 펌프의, 및 일부 경우들에서는 펌프와 연관된 환자에 관련된 특정한 전기적 특성들 및 특징들을 결정한다. 시스템(10)은 그 후에 식별된 펌프(12)를 구동하기 위한 제어 신호들(예를 들면, 펌프 구동 신호들)을 적응적으로 생성하여 전력 포트(46)를 통해 인가한다. 상기한 바와 같이, 예시된 실시예에서, 시스템(10)은 펌프의 모터의 권선들의 임피던스에 기초하여, 펌프(12)의 동작을 실시간으로 효율적으로 모니터링하고, 이들 권선들에 대한 인가를 위한 적합한 시간-기반 펌프 구동 신호들을 생성하여 메모리(94)에 저장된 펌프의 프로그램(환자에 맞춤화될 수 있음)에 의해 규정된 성능을 달성한다.
일 형태에서, 시스템(10)은 동일한 모델의 다수의 펌프들 중 하나의 동작을 제어하도록 적응되고, 메모리(94)에 저장된 프로그램 정보는 식별된 펌프의 동작 특징들 및 모드들을 규정한다. 일부 경우들에서, 이 정보는 다수의 유망 펌프들의 각각에 대해 환자마다 기초하여 맞춤화된다. 다른 형태에서, 시스템(10)은 모든 다수의 상이한 형태들의 펌프들의 동작을 제어하도록 적응된다. 각각의 이러한 펌프에 대한 유사한 제어 정보가 메모리(94)에 제공된다. 일부 경우들에서, 제어될 펌프들은 비교적 수동적이고, 펌프 모터의 권선들에 결합된 신호선들의 형태로 제어 시스템(10)에 정보를 다시 제공하여, 임피던스들이 검출될 수 있고 구동 신호들이 이에 따라 생성될 수 있다. 다른 경우들에서, 제어될 펌프들은 능동적이고, 데이터 포트(48)를 통해, 펌프의 다양한 조건들을 나타내는 데이터, 예를 들면 식별된 결함들, 또는 펌프의 임박한 고장에 대한 기반들의 발생의 표시들과 같은 특정 조건들을 나타내는 데이터를 제공한다. 이루어진 다양한 결정들 중에서, 시스템(10)은 현재 충전 상태 및 예상되는 부하/전류 수위강하(load/current drawdown)를 고려하여 설치된 특정 배터리에 대해, 배터리 전력 하에서 동작의 잔여-시간을 나타내는 신호를 생성한다. 그 잔여-시간 신호는 디스플레이 기기들(40 및 42) 중 하나 또는 둘다 상에 인간-판독 가능한 형태로 선택적으로 디스플레이된다. 잔여-시간 값은 모든 잔여 시간의 고도로 정확한 판독을 제공하도록, 펌프와 연관된 구동 프로그램에 부분적으로 기초한다. 잔여-시간 값이 임계값 또는 환자에 대한 위험을 나타내는 범위에 도달할 때, 경보가 발생하며, 예를 들면, 가청 경보, 진동 경보, 및 표시등 경보(light alarm), 솔리드(solid) 또는 플래싱(flashing)이다.
상기한 바와 같이, 하우징(16)의 배터리-격납 하부 컵-형 부분 B는 상부 컵-형 부분 A로부터 분리될 수 있고(버튼 RB를 누름으로써), 하부 컵-부분 B의 생생한, 완전히 충전된 배터리로의 교체는 제거된 부분을 교체할 수 있다. 제어 시스템(10)의 측면도가 도 3a(하우징(16)의 하부 부분 B이 하우징(16)의 상부 부분 A에 부착됨) 및 도 3b(상부 부분 A로부터 하부 부분 B가 제거되어 교체됨)에 도시된다.
또한 하우징(16) 내에는 무선 전송기/수신기 TX/RX가 포함된다. 전송기는 디지털 프로세서(92)에 결합되고, 데이터를 선택적으로 전송 및 수신하도록 적응된다. 예로서, 전송된 데이터는 시스템(10)의 제어 하에서 주 프로세서에 대한 펌프(12)의 동작 표시를 나타낼 수 있다. 이 정보는 펌프 활성도, 결함 상태들, 경고/경보 상태들 및 펌프에 대한 종합적인 로그들에 필요한 기타 데이터와 같이, 접속된 펌프의 동작의 광범위한 양태들을 나타내는 데이터를 포함하도록 선택될 수 있다. 수신된 데이터는 예를 들면, 프로그램 또는 제어 명령들, 또는 시스템(10), 및 이에 부착된 펌프의 제어시 이용하기 위한 수정들이 될 수 있다. 다양한 형태들에서, 제어 시스템(10)은 예시된 실시예에서의 전송기/수신기보다는 전송기만 또는 수신기만 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 데이터 이송은 유선을 통해 달성될 수 있다. 이것은 예를 들면, 제어 시스템(10) 상에 저장된 고도로 상세한 정보를 디스플레이하기 위해 제어 시스템(10)을 병원 모니터에 부착할 때 이용될 수 있다.
디스플레이 기기(42) 상에 디스플레이된 예시적인 정보 세트가 도 2에 도시된다. 데이터는 주로 아이콘들 또는 표시(indicia)의 형태로 보여진다. 배터리(84)의 현재 상태에서 동작을 위한 잔여 시간의 길이, 배터리 수명, 시스템(10)에 부착된 펌프의 특성들(소비되는 전력 = 3.4 와트, 펌프 임펠러 회전율 = 22000 RPM, 펌프 출력 유동률(분당 6.3 리터))를 나타내는 표시가 도 2에 모두 도시된다. 또한, 수신기 RX에 관련된 신호 세기를 나타내는 데이터를 불러올 수 있는 멤브레인 스위치(membrane switch)를 오버레이한 아이콘, 전화 통화를 개시할 수 있는 멤브레인 스위치를 오버레이한 아이콘, 도구 또는 설정 스크린을 개시할 수 있는 멤브레인 스위치를 오버레이한 렌치의 형상의 아이콘, 및 음성 볼륨 제어 스크린을 불러올 수 있는 멤브레인 스위치를 오버레이한 확성기 형상의 아이콘이 있다. 또한, 상태 표시자(제어 시스템(10)의)가 있으며, 이것은 도 2에서 시스템에 접속된 환자의 펌프의 "적정 동작(proper operation)"을 나타내는 하트-형상 아이콘이다. 상태 표시자에 대한 대안적인 아이콘이 도 4d에 도시된다. 디스플레이 기기(42) 상에 디스플레이된 상술된 데이터는 주로 의사 또는 간호사와 같은 관리자를 위한 값이다.
디스플레이 기기(40) 상에 디스플레이된 예시적인 정보 세트가 도 4a 내지 도 4d에 도시된다. 도 4a, 도 4b및 도 4c에 도시된 데이터는 배터리(84)의 현재 상태에서 동작하는 잔여 시간의 길이, 배터리 수명, 및 시스템(10)에 부착된 펌프의 특성들(소모되는 전력, 펌프 임펠러 회전율, 펌프 출력 유동률)을 나타내는 표시의 형태이다. 또한, 온 또는 오프되는 청각 경보들을 표시하는 확성기-형상의 아이콘이 있다(경보들이 "일시로 뮤트될(muted temporarily)" 때 "X"는 확성기-형상의 아이콘을 오버레이한다). 도 2의 예시된 디스플레이 기기(42)에서와 같이, 시스템(10)에 접속된 환자의 펌프의 "적정 동작"을 나타내는 아이콘이 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 그 아이콘은 하트-형상이고, 시스템(10)에 접속된 환자의 펌프의 "적정 동작", 또는 "상태 양호(situation good)"를 나타낸다. 도 4d에서, 상태 표시자 아이콘은 "주의(attention)"에 대한 국제 교통 신호의 형태, 내부에 감탄 부호를 가진 삼각형이다. 도 4a의 디스플레이 기기에 있는 데이터는 "모두 좋음(all is well)"을 나타내고, 백색 또는 청색 백라이트를 가진다. 도 4b의 디스플레이 기기에 있는 데이터는 "경보 상태(alert condition)"를 나타내고, 황색 백라이트를 가진다. 제어 시스템(10)이 "경보 상태"일 때, 디스플레이(40)는 도 4b에 도시된 것과 도 4c에 도시된 것이 교대하여, 후자는 황색 백라이트로 "경보를 뮤트하기 위해 스크린을 누르시오(PRESS SCREEN TO MUTE ALARM)"를 디스플레이한다. 도 4d의 디스플레이 기기에 있는 데이터는 "상태가 즉각적인 주의를 요한다(Situation requires immediate attention)"를 나타내고, 적색 백라이트를 가진다.
백라이트 값들(청색/백색, 황색, 적색)은 제어 시스템(10)의 제어 하에 혈액 펌프가 삽입된 사용자/환자에 대한 높은 비중의 질적 표시자들이다.
전술한 바와 같이, 시스템(10)은 현재 충전 상태 및 예상되는 부하/전류 수위강하를 고려하여 인스톨된 특정 배터리에 대해, 배터리 전력 하에서 동작의 잔여-시간을 나타내는 신호를 생생할 수 있다. 시스템(10)은 외부 배터리(84) 및 내부 배터리(88) 둘다의 잔여 실행 시간 또는 "예측 실행 시간(Predicted Runtime)"을 추정하기 위한 실행 시간 추정 알고리즘을 이용한다. 두 배터리들(84, 88)에 대한 실행 시간 추정 알고리즘은 각각의 배터리의 예측 실행 시간을 결정하기 위해 주기적으로 실행될 수 있다. 일반적으로, 예측 실행 시간은 배터리 소모율, 또는 "소모율(Consumption Rate)"에 대한 잔여 배터리, 또는 "배터리 용량(Battery Capacity)"의 비로서 추정된다. 달리 언급되지 않으면, 예측 실행 시간 = 배터리 용량 / 소모율이다.
내부 배터리(88)는 내부 배터리(88)의 잔여 용량을 직접 제공할 수 있는 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)을 포함할 수 있다. 내부 배터리(88)에 대한 실행 시간 추정 알고리즘이 개시될 때, 배터리 용량에 대한 값은 BMS 칩에 의해 제공되는 잔여 용량과 같다.
외부 배터리(84)는 또한 외부 배터리(84)의 잔여 용량을 직접 제공할 수 있는 BMS 칩을 포함할 수 있다. 그러나, 외부 배터리(84)에 대해, 실행 시간 추정 알고리즘은 또한 배터리 용량을 결정할 때, 효율성 손실들 및 부스트 단계에서의 손실들뿐만 아니라 내부 배터리(88)에 전하를 이송하기 위한 외부 배터리(84)의 용량을 고려한다. 내부 배터리(88)로 전하를 이송하기 위한 외부 배터리(84)에 대한 용량은 내부 배터리(88)의 BMS 칩에 의해 제공되는 내부 배터리(88)의 잔여 용량과 동일하다. 이 값은 전하가 외부 배터리(84)에서 내부 배터리(88)로 이송될 때 용량의 손실을 처리하기 위해 손실 계수로 수정될 수 있다. 하나의 이러한 손실 계수는 배터리들을 충전하는데 이용되는 부스트 회로로부터 유발될 수 있다. 예를 들면, 알고리즘은 외부 배터리(84)에서 내부 배터리(88)로의 이송 동안 10%의 용량 손실을 가정할 수 있다. 10%의 용량 손실을 가정하는 경우, 내부 배터리(88)에 전하를 이송하기 위한 외부 배터리(84)의 용량은 손실 계수를 곱한 내부 배터리(88)에 대한 배터리 용량의 값으로 계산될 수 있으며, 이 경우에는 1.1이다. 따라서, 외부 배터리(84)의 배터리 용량에 대한 값은 외부 배터리(84)의 BMS 칩에 의해 제공될 때, 외부 배터리(84)의 잔여 용량과 손실 계수로 수정될 때, 내부 배터리(88)에 전하를 이송하기 위한 용량 간의 차로서 계산된다. 달리 언급되지 않으면, '외부 배터리 용량 = 손실 계수 * 내부 배터리 용량' 이다.
임의의 주어진 지점에서의 소모율에 대해 결정된 값은 적어도 3개의 상이한 방법들 중 하나에 의해 결정될 수 있다. 제 1 방법은 배터리의 평균 전류 및 전압의 곱으로 결정되는 순시 소모율(instantaneous consumption rate)을 계산한다. 이러한 제 1 방법은 특정 조건들이 충족될 때 이용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 방법은 (1) 내부 배터리(88)가 충전되지 않을 때(즉, 방전되거나 유휴 상태일 때); (2) AC 전력 어댑터들이 시스템(10)에 접속되지 않을 때; (3)펌프(12)가 실행중일 때; 및 (4) 전력이 배터리로부터 시스템으로 제공중일 때 이용될 수 있다.
소모율을 결정하기 위한 제 2 방법은 제 1 방법에 기술된 조건들 중 하나가 충족되지 않을 때 이용된다. 제 2 방법은 제 1 방법에 따라 계산되는 가장 최근에 저장된 값을 이용하여 수행된다. 이러한 제 2 방법은 예를 들면, 펌프가 주기적으로 중단되었을 때 소모율이 0 또는 다른 인위적으로 작은 값으로 규정되는 것을 방지한다. 펌프가 주기적으로 중단되었고 인위적으로 낮은 소모율이 있을 때 제 1 방법이 이용되는 경우, 실행 시간의 값은 인위적으로 높은 값으로 계산된다. 이러한 인위적으로 낮은 소모율은 펌프가 사실상 다시 펌핑을 시작하므로 예측 가능한 미래 동안 계속될 것으로 예상되지 않는다. 전술한 다른 조건들에 대해서도 유사한 관련들이 발생한다. 내부 배터리(88) 및 외부 배터리(84) 둘 다가 접속되는 제 2 방법에 따라 소모율이 계산되는 경우, 소모율에 대한 값은 두 배터리들의 저장된 소모율에 이용된다. 내부 배터리(88)만 접속된 상태로 계산되는 경우, 그 값은 내부 배터리(88)의 저장된 소모율에만 이용된다.
시스템(10)이 제 1 방법에 따라 저장된 소모율이 없는 초기화 단계에 있고, 제 1 방법에 따라 소모율을 계산하기 위한 조건들이 만족되지 않는 경우, 제 3 방법이 이용될 수 있다. 제 3 방법에서, 펌프(12)의 RPM 및 사용자 또는 관리자에 의해 이전에 입력된 헤마토크리트 설정에 기초하여 소모율을 추정하기 위해 값들의 테이블이 메모리에 저장된다.
배터리 용량 및 소모율의 결정된 값들에 기초하여 계산되는 예측 실행 시간은 그 후에 디지털로 필터링될 수 있다. 양호한 실시예에서, 이용되는 필터는 저역 무한 임펄스 응답 필터이다.
필터링 후, 예측 실행 시간은 예측 실행 시간의 크기에 기초하여 상이한 레벨들로 불연속화(discretize)될 수 있다. 예를 들면, 예측 실행 시간이 6시간보다 큰 경우, 예측 실행 시간은 30분의 증분하여 보고될 수 있다. 다른 예를 들면, 예측 실행 시간이 3.5 시간과 6 시간 사이인 경우, 예측 실행 시간은 15분의 증분하여 보고될 수 있다. 유사하게, 예측 실행 시간이 1.5시간과 3.5시간 사이인 경우, 예측 실행 시간은 5분의 증분하여 보고될 수 있다. 또한, 실행 시간이 1.5시간보다 적은 경우, 예측 실행 시간은 1분의 증분하여 보고될 수 있다. 예를 들면, 예측 실행 시간이 1.88 시간(1시간 52.8분)으로 계산되는 경우, 디스플레이는 1시간 50분의 배터리 수명을 판독하도록 불연속화될 수 있다. 그 이유는, 예측 실행 시간이 비교적 긴 경우, 사용자가 배터리를 재충전하거나 교체하는 것을 요구하기 전에 잔여 배터리 수명의 양을 매우 정확하게 아는 것이 덜 중요하기 때문이다. 대조적으로, 예측 실행 시간이 비교적 짧은 경우, 사용자가 배터리를 재충전하거나 교체하는 것을 요구하기 전에 잔여 배터리 수명의 양을 매우 정확하게 아는 것은 더욱 중요하다. 일 실시예에서, 불연속화 알고리즘은 불연속화된 예측 실행 시간이 항상 계산된 예측 실행 시간보다 적도록 항상 하향으로 발생한다. 이 실시예에 대한 이유는 예측 실행 시간의 과대 추정보다 예측 실행 시간의 과소 추정을 사용자에게 제공하는 것이 더욱 양호하기 때문이다.
전술한 바와 같이, 신장되는 유연성 전기 케이블(51)은 제어기 단부(52)에서 펌프 단부(54)로 연장하고, 케이블 단부들(52 및 54) 사이에 유연성, 나선-형상 변형 방지 세그먼트(55)(도 1 내지 도 3에 도시됨)를 포함한다. 펌프(12)가 신체에 삽입될 때 한 케이블 단부(54)가 신체 내에 남아 있고 제어 시스템(10)에 접속된 다른 케이블 단부(52)가 신체 외부에 있으므로, 케이블(51)의 일부는 환자의 피부를 통해 연장한다. 변형 방지 세그먼트(55)는 신체의 외부에 위치된다. 제어 시스템(10)이 신체에서 충분히 멀리 떨어지게 이동되는 경우, 변형 방지 세그먼트(55)는 풀리기 시작한다. 변형 방지 세그먼트(55)가 풀리는 덕분에, 케이블(51)은 케이블(51)이 연장된 신체 부분을 그다지 당기지 않는다. 케이블(51)이 변형 방지 세그먼트(55)를 구비하지 않는 경우, 케이블(51)에 대한 긴장은 케이블(51)이 연장된 신체 부분에, 또는 궁극적으로 펌프(12)에 대한 케이블(51)의 접속점의 긴장으로 직접 옮아간다. 케이블(51)이 연장된 신체의 일부에 대한 이러한 긴장을 회피하는 것은 또한 피부에 대한 자극을 경감시키고 케이블(51)이 연장된 피부 부분의 치유를 촉진한다. 또한, 변형 방지 세그먼트(55)는 환자에 의해 제어 시스템(10)이 떨어지는 경우, 변형 방지 세그먼트(55)가 완전히 풀리기 전에 제어 시스템(10)이 지면에 접촉하도록 변형 방지 세그먼트(55)가 풀리게 교정될 수 있다. 이것은, 제어 시스템(10)이 떨어지는 경우, 제어 시스템(10)의 무게가 펌프(12)의 부품들 또는 신체 내의 케이블(51)에 돌아가서 내부 신체의 위해를 유발할 가능성을 감소시키는 기능을 한다. 일례에서, 신체 외부에 위치된 케이블(51)의 나머지가 대략 18 인치 (0.457 미터)와 2 피트 (0.610 미터) 사이에 있을 때 변형 방지 세그먼트(55)는 대략 2 피트 (0.610 미터)의 길이로 풀린다(uncoiled or unwound). 이 실시예에서, 케이블(51)의 총 길이는, 변형 방지 세그먼트(55)가 풀릴 때, 대략 3.5 피트 (1.067 미터)와 4 피트 (1.219 미터) 사이이다. 케이블(51)이 일반적으로 하복부 영역 근처의 신체를 나가므로, 신체 외부의 케이블(51)의 총 길이는 변형 방지 세그먼트(55)가 풀릴 때 제어 시스템(10)이 지면에 도달할 만큼 충분하다.
또한, 전술한 바와 같이, 컵-형 하부 하우징부 B는 배터리(84)를 내부에 수용하도록 적응될 수 있다. 보통, 배터리(84)는 하우징 B에 내장된다. 그 부품들을 포함하는 하부 하우징부 B는 제어 시스템(10)에 대한 중력 중심이 하부 하우징부 B 내에 위치되도록 상부 하우징부 A보다 무거운 것이 바람직하다. 이것은 배터리(84) 단독의 무게에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 하부 하우징부 B는 더 무거운 소재들로 형성될 수 있거나 또는 제어 시스템(10)의 중력 중심을 낮추기 위한 무게판들과 같은 부가의 소재를 포함할 수 있다. 하부 하우징부 B 및 상부 하우징부A의 조립체가 낮은 중력 중심을 가지기 때문에, 제어 시스템(10)이 떨어지는 경우, 하부 하우징부 B는 지면과 초기 접촉하게 될 가능성이 커질 것이다. 이것은 제어 시스템(10)이 떨어져서 바닥에 충돌하는 경우에 펌프(12)를 제어하는 전자장치들을 하우징하는 상부 하우징부 A가 손상을 입을 가능성이 작다는 점에서 유리하다.
또한, 전술한 바와 같이, 낮은 배터리 상태와 같은 제어 시스템(10)의 특정 상태들은 예를 들면, 제어 시스템(10)의 가청 경보를 소리로 내거나 진동들을 유발함으로써 경보 상태를 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 가청 경보들은 진동 경보들과 조합하여 이용된다. 추가 실시예에서, 가청 및 진동 경보들은 순차 단계들로 단계화된다. 예를 들면, 제어 시스템(10)으로 하여금 사용자에게 경고를 하게 하는 동작 상태에 도달될 때, 제 1 단계 진동 경보가 발생될 수 있다. 초들의 단위의 특정 시간 기간 후에, 제 2 단계 가청 경보가 진동 경보에 더하여 소리를 내거나 진동 경보를 대체할 수 있다. 이러한 단계화된 경보 구성의 이점은 진동 경보가 환자에게 경보 상태의 제 1 통보를 제공하고, 이때 사용자는 다가올 가청 경보들을 일시적으로 뮤팅하도록 동작할 수 있다는 점이다. 이것은 사용자가 그에게 주의를 환기시키기 원하지 않는 경우에 특히 유리할 수 있다. 사용자가 이러한 제어 시스템(10)에서의 경보 상태를 자각하게 되어야 할 필요가 있기 때문에, 진동 경보가 발생중인 경우에 사용자가 통보받기에 실패할 가능성이 클 수 있으므로, 경보를 진동 기능으로만 설정하는 것은 경솔할 수 있다. 단계화된 경보 구성을 허용함으로써, 사용자에게는 개인적으로 통보받고 경고 통보를 일시적으로 디스에이블하기 위한 제 1 기회가 제공된다. 그러나, 제 1 진동 경보가 간과되는 경우, 제어 시스템(10)은 사용자가 경보 상태를 자각하게 될 가능성을 증가시키기 위해 더욱 뚜렷한 가청 경보를 생성할 것이다.
전술한 바와 같이, 제어 시스템(10)의 실시예는 내부 배터리(88) 및 외부 배터리(84)를 포함한다. AC 또는 DC 전력 어댑터는 전력을 제공하기 위해 제어 시스템에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 배터리(84)는 외부 배터리(84)가 낮은 충전 상태에 있을 때 제어 시스템(10)으로부터 제거될 수 있고 외부 배터리(84)를 재충전하기 위해 충전기에 접속될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제어 시스템(10)에 접속되는 동안의 외부 배터리(84)는 제어 시스템(10)에 의해 충전될 수 있고, 제어 시스템(10)은 전력 어댑터에 의해 자체 전력 공급될 수 있다. 이것은 예를 들면 계층 규칙들의 세트에 기초하여 전력의 공급을 지시하는 제어 시스템(10) 내의 조정 회로에 의해 가능해질 수 있다. 계층 규칙들에서, 전력 어댑터가 제어 시스템(10)에 접속되는 동안 외부 배터리(84)도 또한 접속되는 경우, 제어 시스템은 외부 배터리(84), 내부 배터리(88), 및 펌프(12)에 전력을 향하게 한다. 외부 배터리(84)가 제어 시스템(10)에 접속되는 것이 아니라 전력 어댑터가 제어 시스템(10)에 접속되는 경우, 제어 시스템은 내부 배터리(88) 및 펌프(12)에 전력을 향하게 한다. 전력 어댑터가 제어 시스템(10)에 접속되지 않는 경우, 제어 시스템(10)은, 접속된 경우, 외부 배터리(84)에게 내부 배터리(88) 및 펌프(12)에 전력을 전달하도록 지시한다. 외부 배터리(84) 또는 전력 어댑터 어느 것도 제어 시스템(10)에 접속되지 않은 경우, 내부 배터리(88)만이 제어 시스템(10) 및 펌프(12)에 전력을 공급하도록 남아있다.
제어 시스템 하우징(16')의 대안적인 실시예가 도 6a 내지 도 6e에 도시된다. 이 실시예에서, 하우징(16')은 상부 하우징(16A') 및 하부 하우징(16B')을 포함한다. 하부 하우징(16B')은 하부 하우징(16B')의 형상에 키잉되는 단일 구성으로 배터리를 수용할 수 있거나, 또는 대안적으로 하부 하우징(16B')은 배터리와 일체화될 수 있고, 배터리 및 하부 하우징(16B')은 하나의 유닛으로서 제공될 수 있다. 하우징(16')의 많은 특징들은 상기 하우징(16)에 관해 기술된 특징들과 유사하거나 동일하다. 그러나, 하우징(16')의 예시된 실시예는 배터리/하부 하우징(16B')을 상부 하우징(16A')에 래치하기 위한 통합된 래칭 메커니즘을 포함한다. 예시된 바와 같이, 배터리/하부 하우징(16B')은 배터리/하부 하우징(16B')의 상부 표면으로부터 연장된 2개의 래치들(110)을 포함한다. 각각의 래치는 배터리/하부 하우징(16B')의 중심에서 떨어져서 상향으로 연장하여 뒤로 건다(hook back). 배터리/하부 하우징(16B')의 상부 중심 근처에는 일반적으로 직사각형일 수 있는 오목 영역(120)이 있다. 오목 영역(120) 내에서 접속 핀들(130)을 연장하며, 이것은 배터리/하부 하우징(16B')과 상부 하우징(16A')의 부품들 사이의 전기 접속을 허용한다. 배터리/ 하부 하우징(16B)은 또한 래치들(110)의 대향측 상에 오목부(150)가 위치된 판(140)을 포함할 수 있다. 판(140)은 배터리/하부 하우징(16B')의 상부 표면보다 낮게 위치될 수 있다.
세부사항들이 도 6d 내지 도 6e에 최상으로 도시된 상부 하우징(16A')의 하부 표면은 배터리/하부 하우징(16B')의 특징들을 상호 보완하는 특징들을 포함한다. 예를 들면, 상부 하우징(16A')은 배터리/하부 하우징(16B')의 래치들(110)을 수용하도록 구성된 2개의 일반적으로 직사각형인 오목부들(115)을 포함한다. 각각의 래치(110)는 각각의 오목부(115)에 끼워질 수 있고, 상부 하우징(16A')이 배터리/하부 하우징(16B')과 접촉하게 되기 때문에, 래치들(115)의 걸린 형상은 하우징(16')을 함께 고정시키는 것을 돕는다.
상부 하우징(16A')은 또한 배터리/하부 하우징(16B')의 오목부(120) 내에 맞추도록 구성된 상부 하우징(16A')의 하부 중심 근처에 일반적으로 직사각형 돌출부(125)를 포함할 수 있다. 상부 하우징(16A')의 직사각형 돌출부(125)의 오목 영역 내에는 접속 핀들(135)의 세트가 있고, 이들은 하우징부들에 전기적으로 접속하기 위해 배터리/하부 하우징(16B')의 접속 핀들(130)과 짝이 되도록 구성된다. 래치들(110)이 오목부들(115)에 끼워지고 상부 하우징(16A')이 배터리/하부 하우징(16B')쪽으로 회전된 후, 상부 하우징(16A')의 직사각형 돌출부(125)는 배터리/하부 하우징(16B')의 직사각형 오목부(120)에 들어가고, 그 후 접속 핀들(130, 135)은 서로 짝이 되고 하우징에 전기적으로 접속한다.
상부 하우징(16A')은 판(145) 및 그 판을 통해 돌출하는 래치(155)를 더 포함할 수 있고, 판(145) 및 래치(155)는 오목부들(115)에 대향하여 위치된다. 상부 하우징(16A')을 배터리/하부 하우징(16B')에 접속할 때, 래치들(110)이 오목부들(115)과 짝이 된 후, 및 접속 핀들(130, 135)이 서로 짝이 된 후, 상부 하우징(16A')은 배터리/하부 하우징(16B')을 향한 회전을 계속한다. 이러한 동작을 계속함에 따라, 판들(140, 145)이 접촉할 때 상부 하우징(16A')의 래치(155)는 배터리/하부 하우징(16B')의 오목부(150)에 들어간다. 이러한 최종 래칭 동작은 상부 하우징(16A')을 배터리/하부 하우징(16B')에 완전히 고정시킨다. 전술한 바와 같이, 상부 하우징(16A')은 해제 버튼 RB'을 포함할 수 있다. 사용자가 배터리/하부 하우징(16B')으로부터 상부 하우징(16A')을 접속 해제하기를 원하는 경우, 사용자는 해제 버튼 RB'를 누른다. 일단 누르면, 래치(155)는 오목부(150)로부터 잠금해제되고, 상부 하우징(16A')은, 상부 하우징(16A')을 배터리/하부 하우징(16B')과 접속시키는 것에 관해 상술된 것의 실질적으로 역순으로 배터리/하부 하우징(16B')으로부터 접속해제될 수 있다.
또한, 상부 하우징(16A')의 하부 표면은 예를 들면 양호한 열 전달 특성들을 가진 재료를 포함하는 열 싱크(heat sink; 200)를 포함할 수 있다. 이러한 열 싱크(200)는 제어 시스템(10)이 제어 시스템(10)의 동작 동안 생성되는 열을 분산시키도록 돕는다. 개스킷(300)(도 6b에 도시됨)도 또한 상부 하우징(16A')과 하부 하우징(16B') 사이에 제공될 수 있어서, 상부 하우징(16A')과 하부 하우징(16B') 사이의 공간에 물이 들어가는 것을 방지하도록 돕는다. 중요하게, 캐스킷(300)은 접속기 핀들(130, 135)로부터 물을 차단하는 것을 도우며, 이를 통해 전기가 흐른다.
본 발명이 본 명세서에 특정 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 이들 실시예들은 본 발명의 원리들 및 응용들의 예시를 위한 것일 뿐임을 이해해야 한다. 따라서, 예시된 실시예들에 대해 많은 수정들이 이루어질 수 있다는 것과 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 대로의 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 장치들이 고안될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (18)

  1. 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템으로서,
    상기 펌프를 구동하도록 구성된 전자 부품들을 포함하는 제 1 하우징, 및
    배터리를 포함하는 제 2 하우징을 포함하고,
    상기 제 1 하우징은 상기 제 1 하우징의 제 1 측면 상에 상기 제 1 하우징으로부터 연장된 제 1 래치 부재와 상기 제 1 하우징의 제 2 측면 상에 제 1 및 제 2 오목부들을 포함하고,
    상기 제 2 하우징은 상기 제 2 하우징의 제 1 측면 상에 제 3 오목부와 상기 제 2 하우징의 제 2 측면 상에 상기 제 2 하우징으로부터 연장된 제 2 및 제 3 래치 부재들을 포함하며,
    상기 제 1 하우징의 상기 제 1 측면이 상기 제 2 하우징의 상기 제 1 측면과 정렬될 때, 상기 제 1 래치 부재는 상기 제 3 오목부와 정렬하고, 상기 제 2 래치 부재는 상기 제 1 오목부와 정렬하며, 상기 제 3 래치 부재는 상기 제 2 오목부와 정렬하는, 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 래치 부재들 각각은 상기 제 2 하우징에 접속된 저부 및 상기 제 2 하우징의 상기 제 1 측면으로부터 떨어진 상부 곡선을 포함하는, 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 래치 부재에 동작 가능하게 연결되며 잠금 위치 및 해제 위치를 가진 해제 버튼을 더 포함하는, 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 해제 버튼의 가압에 의해 상기 제 1 래치 부재가 상기 잠금 위치에서 상기 해제 위치로 전환되는, 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 단부 및 상기 제 1 단부로부터 떨어져 있는 제 2 단부를 구비한 길다란 유연성 전기 케이블(elongated flexible electrical cable)을 더 포함하고, 상기 제 1 단부는 상기 제어 시스템에 연결되며 상기 제 2 단부는 상기 이식형 혈액 펌프에 연결되도록 구성되는, 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 길다란 유연성 전기 케이블은 상기 제 1 및 제 2 단부들 사이에 변형 방지 세그먼트(stress relief segment)를 갖는, 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변형 방지 세그먼트는 신축 가능한 영역(stretchable section)을 포함하는, 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신축 가능한 영역은 나선 형상을 갖는, 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 길다란 유연성 전기 케이블은 상기 나선-형상 변형 방지 세그먼트가 완전히 풀렸을(uncoil) 때 대략 3.5 피트와 4 피트 사이의 길이를 갖는, 제어 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징 및 상기 제 2 하우징 각각은 질량은 가지며, 상기 제 1 하우징의 질량은 상기 제 2 하우징의 질량보다 작은, 제어 시스템.
  11. 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템으로서,
    내부 배터리,
    외부 배터리, 및
    상기 내부 및 외부 배터리들의 잔여 실행 시간의 추정을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하며,
    상기 추정은 상기 내부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 단계, 상기 외부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 단계, 상기 내부 배터리의 소모율을 결정하는 단계, 및 상기 외부 배터리의 소모율을 결정하는 단계를 포함하는, 제어 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 배터리의 잔여 용량을 결정하는 상기 단계는 상기 내부 배터리의 상기 잔여 용량의 값을 결정하는 단계 및 상기 외부 배터리가 상기 내부 배터리를 충전할 때의 효율성의 손실을 처리하기 위해 상기 내부 배터리의 상기 잔여 용량의 상기 값을 수정하는 단계를 포함하는, 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 효율성의 손실은 대략 10%로 추정되는, 제어 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 배터리의 소모율을 결정하는 상기 단계는 상기 외부 배터리의 평균 전류와 상기 외부 배터리의 평균 전압을 곱하는 단계를 포함하는, 제어 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 배터리의 소모율을 결정하는 상기 단계는 가장 최근에 저장된 값을 이용하는 단계를 포함하고, 상기 가장 최근에 저장된 값은 상기 외부 배터리의 평균 전류와 상기 외부 배터리의 평균 전압을 곱함으로써 계산되는, 제어 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 배터리의 소모율을 결정하는 상기 단계는 상기 이식형 펌프의 속도 및 상기 제어 시스템에 입력되는 헤마토크리트 설정(hematocrit setting)에 기초한 값을 선택하는 단계를 포함하는, 제어 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 선택된 값은 상기 제어 시스템의 메모리에 있는 테이블에 저장되는, 제어 시스템.
  18. 이식형 혈액 펌프를 구동하기 위한 제어 시스템으로서,
    상기 펌프를 구동하도록 구성된 전자 부품들을 포함하는 제 1 하우징,
    스피커들, 및
    진동 메커니즘을 포함하고,
    상기 진동 메커니즘은 경보 상태의 검출 후에 제 1 간격 동안 진동하고,
    상기 스피커들은 상기 경보 상태의 상기 검출 후에 제 2 간격 동안 가청 경보의 소리를 내고,
    상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격에 앞서는 간격이며,
    상기 스피커들은 상기 제 1 간격 동안 침묵하는, 제어 시스템.
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