KR20210064195A - 카테터 기반 의료 장치에 진단 도구로서 광섬유 센서의 사용 - Google Patents

카테터 기반 의료 장치에 진단 도구로서 광섬유 센서의 사용 Download PDF

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KR20210064195A
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blood pump
motor
evaluation device
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라훌 수레시 간디
타오 장
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아비오메드, 인크.
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Abstract

혈액 펌프 시스템은, 혈액 펌프의 펌핑 작동 중에 광학 신호를 검출하게 구성된 광학 센서와, 광섬유 센서로부터의 광학 신호를 광섬유 센서에 통신 가능하게 결합된 평가 장치로 전송하도록 구성된 광섬유를 포함한다. 상기 평가 장치는 전송된 광학 신호 및 모터 전류를 나타내는 신호를 입력으로 수신하고, 그리고 모터 전류 및 광학 신호에 기초하여 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하게 구성된다.

Description

카테터 기반 의료 장치에 진단 도구로서 광섬유 센서의 사용
본 출원은 2018 년 9 월 21 일자로 "카테터 기반 의료 장치에 진단 도구로서 광섬유 센서의 사용" 이라는 발명의 명칭으로 제출된 미국 가출원 62/734,702를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
카테터 기반 의료 장치를 모니터링 하여 장치가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 혈액 펌프의 베어링 고장을 조기에 확실하게 검출한다면 펌프의 갑작스런 정지 및 환자에 대한 관련 부작용을 막는데 도움을 줄 수 있다. 일부 혈액 펌프는 모터 전류를 감지 신호로 사용하여 펌프 성능을 모니터링 한다. 그러나 모터 전류가 항상 베어링 고장의 초기 징후를 포착하는 것은 아니며, 다른 요인에 의한 영향을 받을 수도 있다.
혈액 펌프는 광섬유 압력 센서와 통합되어 환자의 혈관 구조에서 펌프의 위치를 모니터링 할 수 있다. 압력 신호를 모니터링 하는 것에 더하여, 광섬유 센서를 사용하여 응력/변형, 온도 및 진동을 모니터링 할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 9,669,144에 설명된 바와 같이, 광섬유 센서를 사용하여 카테터의 꼬임(kink)을 모니터링 할 수 있다. 그러나, 이것은 카테터 기반 의료 장치의 지속적인 작동 특성을 검출하는데 광섬유 센서를 채택하지 않았다.
본원에 설명된 시스템, 방법 및 장치는 광섬유 센서를 진단 도구로 사용하여 카테터 기반 의료 장치의 성능 및 상태를 평가하여, 결국에는 잠재적인 고장을 검출하는 것이다. 적용 시스템은 광학 센서 및, 센서로부터의 입력 신호를 수신하게 구성된 모니터 또는 다른 신호 처리 장치에 연결하는 광섬유를 포함하며, 의료 장치의 특성을 판정할 수 있다. 일부 구현에서, 도구는 혈액 펌프의 기계적 고장을 검출하는 데 사용된다. 혈액 펌프가 펌핑 작동을 하는 동안 광학 신호를 검출하게 구성된 광학 센서, 및 광섬유 센서로부터의 광학 신호를 광섬유 센서에 통신 가능하게 결합된 평가 장치로 전송하게 구성된 광섬유를 포함하는 혈액 펌프 시스템에 대한 실시예가 개시된다. 센서는 펌프 근처에 위치하여, 펌프의 펌핑 작동으로 인한 혈액의 섭동을 검출하며, 섭동은 광학 센서 헤드를 변경하거나 변형시키는 것이다. 센서 헤드를 누르는 혈액의 압력에 따라 센서 헤드가 변형된다. 센서 헤드가 변형되면, 광이 센서 광섬유로 반사되어 평가 장치에 의해 검출된다. 이 반사광은 참고(reference) 또는 기준(baseline) 신호와 비교되며, 그 비교로부터 압력 신호가 추출된다. 반사광을 사용하여, 센서는 또한 펌프 하우징, 로터, 모터, 또는 펌프 시스템에 포함된 캐뉼라의 진동으로 인해 발생하는 혈액의 섭동도 검출할 수 있다. 일부 구현에서는, 센서가 펌프 하우징에 부착되거나, 펌프 하우징에 인접하게 배치되거나, 펌프 모터 근처에 배치된다(이식형 모터(implanted motor)의 경우). 평가 장치는 전송된 광학 신호 및 펌프 모터 전류를 나타내는 신호를 입력 신호로서 수신하여, 모터 전류 및 광학 신호에 기초하여 펌프와 관련된 기계적 고장 사건(mechanical failure event)을 판정하도록 구성될 수 있다.
도구를 하나 이상의 다른 매개 변수, 예를 들면 모터 전류 판독 그리고 위치 신호 및 유속과 같은 다른 센서 판독과 함께 사용하여 향상된 검출을 할 수 있다. 제 1 구현에서, 도구는 근위 및 원위 단부를 갖는 카테터, 카테터에 연결된 모터를 가진 혈액 펌프, 혈액 펌프가 펌핑 작동을 하는 동안 광학 신호를 검출하도록 구성된 광학 센서, 및 카테터를 통해 연장되고 광학 센서로부터 광학 센서에 통신 가능하게 결합된 평가 장치로 광학 신호를 전송하도록 구성된 광섬유를 포함하는 혈액 펌프 시스템에서 구현된다. 광학 센서는 펌프의 펌핑 작동으로 인한 혈액의 섭동을 검출하기 위해 펌프에 또는 펌프 근처에 위치한다. 평가 장치는 입력 신호를 수신하고 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건이 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 특정 구현에서, 그 판정은 입력 광학 신호 및 혈액 펌프 모터의 모터 전류에 기초하여 이루어진다. 펌프가 펌핑 동작을 멈추거나 작동 중에 저항에 접하게 되면, 모터, 펌프 또는 펌프 구성요소 또는 캐뉼라의 진동 변화로 인해 광학 신호(및 이와 관련된 노이즈)가 변화할 것이며, 그 변화를 평가 장치는 검출할 수 있다. 평가 장치는 전송된 광학 신호 및 모터 전류를 나타내는 신호를 입력하여 수신하고, 광학 신호의 신호 대 노이즈 비(SNR: signal to noise ratio)를 계산하고, SNR에 대한 미리 결정된 임계값(predetermined threshold)을 수신하고, 계산된 SNR을 미리 결정된 임계값과 비교하여, 혈액 펌프, 펌프 구성요소, 캐뉼라 또는 펌프 모터와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하게 구성된다.
SNR의 변화는 펌프에 문제가 있음을 나타내는 표시일 수 있다. SNR은 혈액 펌프의 진동 또는, 캐뉼라 또는 모터와 같은 시스템 구성요소의 진동과 관련이 있다(본원에서 사용되는 바와 같이, 펌프의 진동은 일반적으로 장치가 인체 내에서 작동할 때 발생하는, 펌프, 그 구성요소, 또는 캐뉼라를 포함한 이식형 장치, 또는 모터의 기계적 진동을 의미 함). 모터가 정지하면 펌프도 정지하므로, 모터 전류는 0(zero)이고 진동은 최소이다. 이 상태에서는 펌프의 기계적 진동이 작기 때문에 광학 신호의 노이즈 레벨이 낮으므로 SNR이 상대적으로 크다. 정상 상태에서는, 모터가 작동 중일 때 모터 전류는 0 보다 크고 그리고 펌프의 진동은 증가한다. 이런 상태에서는 광학 신호의 노이즈 레벨이 크기 때문에 SNR은 상대적으로 낮다. 펌프가 막히거나(jam) 느려지거나(slow) 멈춰지는(stop) 기계적 고장 사건이 발생할 수 있다. 이런 상태에서, 일정 시간기간(time period)에 걸쳐 모터 전류가 0 보다 크지만(모터가 구동 전류임을 나타내는 표시) SNR이 증가할 때, 예를 들어 계산된 SNR이 미리 결정된 임계값을 초과할 때까지의 시간기간 동안 증가할 때, 고장이 검출될 수 있다. 모터 전류가 0 보다 큰 값이면 모터가 펌프는 정상적으로 동작하는 것처럼 작동하고 있음을 나타내는 표시이지만, SNR의 증가는 펌프가 더 많은 진동을 받고 있음을 나타내는 표시이며, 이는 펌프가 계속 펌핑하더라도 고장이 발생하고 있음을 나타낼 수 있는 표시일 수 있다(예를 들어, 베어링이 마모되었을 수 있음).
평가 장치는 기계적 고장 사건임을 결정하는 판정에 응답하여 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터(indicator)를 생성하여 출력하게 구성할 수 있다.
일부 구현에서, 평가 장치는 기준(baseline) SNR에 기초하여 임계값을 결정하도록 구성된다. 임계값은 정상적 펌프 안정 상태에서 작동하는 동안에 SNR(또는 평균) 일 수 있다. 일부 구현에서, 결정된 임계값은 기준 SNR크기의 2배, 또는 적어도 3x 또는 10x 또는 그 이상이다.
특정 구현에서, 평가 장치는 전송된 광학 신호에 기초하여 압력 신호를 결정하고, 그 신호를 사용하여 펌프 성능을 평가하게 구성된다. 예를 들어, 평가 장치는 계산된 SNR, 모터 전류 및 결정된 압력 신호에 기초하여 기계적 고장 사건을 판정하도록 구성될 수 있다.
광섬유는 장치 성능을 평가하는 데 쉽게 사용할 수 있는 검출 가능한 신호를 수신하게 배치된다. 일부 구현에서, 광섬유 센서는 펌프 하우징에, 또는 모터 근처의 카테터 또는 캐뉼라에 부착되지만, 그 위치는 펌프로부터(또는 모터를 지나) 흐르는 혈액과 접촉하도록 위치된다. 특정 구현에 따르면, 광섬유 센서는 카테터의 원위 단부에 위치한다. 일부 구현에서, 진단 도구는 제 2 광학 신호를 검출하는 제 2 광섬유 센서 및 제 2 광학 신호를 평가 장치로 전송하는 제 2 광섬유를 포함한다. 제 2 광학 신호는 예를 들어 펌프의 원위 단부 근처(예를 들어, 펌프 입구 개구 근처)에 배치되어 펌프의 원위 단부와 관련된 펌핑 케이던스(cadence)의 SNR의 변화를 검출할 수 있다. 이런 신호는 기계적 고장 사건을 판정하는 데에도 사용될 수 있다.
펌프 성능(특히 SNR 및 모터 전류)을 모니터링 하는 시간기간(time period)은 단기간 또는 장기간(long term) 모니터링을 위해 사용자가 조정할 수 있다. 일부 구현에서, 시간기간은 약 1 분 내지 약 5 분 으로 설정된다. 특정 구현에 따르면, 시간기간은 약 5 분 내지 약 10 분, 또는 최대 6 시간, 최대 24 시간 또는 최대 1 주일 까지 또는 그 이상이다.
본원의 개시 내용은 또한 다양한 방법을 고려한 것으로, 예를 들면 펌프가 작동하는 중에 혈액 펌프의 기계적 고장 사건을 판정하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 혈액 펌프를 구동하는 모터의 모터 전류를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 펌프가 작동하는 동안 혈액 펌프에서 광학 신호를 검출하고, 광섬유를 사용하여 광학 센서(예를 들어, 펌프 하우징 또는 펌프 로터 근처에 배치)로부터 평가 장치로 광학 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 평가 장치에서 전송된 광학 신호에 기초하여 신호 대 노이즈 비(SNR)를 계산하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 계산된 SNR 및 결정된 모터 전류에 기초하여 혈액 펌프 모터와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하는 단계를 더 포함한다. SNR의 변화는 펌프의 문제(예를 들면, 장치 고장을 일으킬 수 있는 기계적 응력)를 나타내는 표시일 수 있다. 일부 구성에서, 일정 시간기간에 걸쳐 모터 전류가 0 보다 크고 그 시간기간에 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과하면, 기계적 고장 사건이 유발된다.
일부 구현에서, 상기 방법은 기계적 고장 사건을 판정하는 것에 응답하여, 기계적 고장 사건을 나타내는 표시 신호를 생성 및 출력하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 기계적 고장 사건을 나타내는 표시 신호는 처리 시스템으로 전송되어, 청각적 경보, 시각적 경보 또는 둘 다로 나타날 수 있다.
특정 구현에서, 상기 방법은 예를 들어 펌프가 정상 작동을 하는 동안 발생하는 기준 SNR에 기초하여 임계값을 결정하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현에 따르면, 결정된 임계값은 기준 SNR 크기의 2배이다.
일부 구현에서, 상기 방법은 전송된 광학 신호에 기초하여 압력 신호를 판정하는 단계를 더 포함한다. 특정 구현에서, 상기 방법은 계산된 SNR, 결정된 모터 전류 및 결정된 압력 신호에 기초하여 기계적 고장 사건을 판정하는 단계를 더 포함한다.
특정 구현에서, 광섬유 센서는 모터에 결합된다. 일부 구현에 따르면, 광섬유 센서는 카테터의 원위 단부에 위치한다.
일부 구현에서, 시간기간은 약 1 분 내지 약 5 분 이다. 특정 구현에 따르면, 상기 시간기간은 약 5 분 내지 약 10 분 이다.
본 발명의 추가 구현에 따라, 모터에 의해 구동되는 카테터 기반 혈액 펌프 시스템을 작동시키는 방법이 제공되며, 혈액 펌프 시스템은 유입 캐뉼라 및 슈라우드(shroud)에 로터를 갖는 펌프를 포함한다. 상기 방법은 모터로부터 로터로 전류를 보내 펌프의 로터를 작동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 모터로 그리고 모터로부터 흐르는 전류를 검출하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 펌프의 구성 요소, 또는 캐뉼라, 모터 또는 다른 시스템 구성요소의 진동을 검출하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 검출된 진동에 기초하여 모터에 대한 전류를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 검출된 진동은 펌프 로터 또는 모터의 베어링 고장을 나타내는 표시이다. 다른 구현에서, 진동을 검출하는 단계는 슈라우드, 캐뉼라 및 모터 중 적어도 하나 상에 또는 그 근처에 위치된 광학 센서로부터의 광학 신호를 검출하는 것을 포함한다. 특정 구현에서, 상기 방법은 모터에 대한 전류가 양의 값(positive)인 기간 동안 시스템 구성요소(예를 들어, 펌프 또는 캐뉼라)의 진동 변화를 검출함으로써 펌프 로터의 고장을 식별하는 단계를 더 포함한다.
상기 시스템과 방법은 다양한 펌프 구성을 가진 혈액 펌프 시스템에 적용할 수 있다. 예를 들어, 펌프 로터 및 카테터에 모터가 결합된 온보드(onboard) 모터가 있는 펌프(예를 들면, 임펠라 시스템) 그리고 외부 모터 및 구동 케이블이 있는 펌프(예를 들면, 외부 모터에 의해 공급되는 토크를 변환하는 헤모펌프(Hemopump) 스타일 펌프)에 적용할 수 있다.
전술한 목적 및 다른 목적들 그리고 이점은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 고려할 때 명백해질 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 부분을 지칭한다.
도 1은 대동맥판을 통해 좌심실로 연장되고 하나 이상의 통합된 광섬유 센서를 갖는, 대동맥을 통해 배치된 예시한 혈액 펌프의 등각 투상도 이다.
도 2는 광섬유를 가진 도 1의 광섬유 센서의 단면도 이다.
도 3은 도 1의 혈액 펌프의 모터 전류의 연속한 로깅 그리고 도 1 및 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 신호 대 노이즈 비(signal to noise ratio)를 예시한 그래프 이다.
도 4는 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 SNR의 연속한 로깅을 예시한 그래프 이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 혈액 펌프의 위치 신호 및 모터 전류의 연속한 로깅 그리고 도 1 및 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 SNR을 예시한 그래프 이다.
도 6은 도 1의 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하기 위한 예시된 방법을 도시한다.
도 7은 도 1의 혈액 펌프와 도 6의 판정된 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터(indicator)를 생성하고 출력하기 위한 예시된 방법을 도시한다.
도8은 혈액 펌프 시스템에서 수집된 데이터를 나타내는 7개의 예시한 그래프 이다.
도 9는 도 8에 도시된 기간 이후의 시간기간 동안 혈액 펌프 시스템으로부터 수집된 데이터를 나타내는 7개의 예시한 그래프 이다.
본원에 설명된 시스템, 방법 및 장치에 대한 전체적인 이해를 제공하기 위한 특정 예시된 실시예를 설명한다. 본원에 설명된 시스템, 방법 및 장치는 광 섬유 센서를 진단 도구로 사용하여 카테터 기반 의료 장치의 성능 및 상태를 평가하는 것이다. 평가 장치는 광섬유 센서에서 나오는 광학 신호의 신호 대 노이즈 비(SNR: signal to noise ratio)를 계산하는 데 사용된다. SNR은 의료 장치(예: 심장 내 혈액 펌프)의 기계적 진동의 크기를 판정하는 데 사용할 수 있다. 높은 진동의 경우, SNR은 낮은 진동의 경우에 비해 매우 많이 낮다. 또한 의료 장치가 작동 중일 때, SNR 신호의 상승은 의료 장치의 기계적 고장 사건과 동시에 일어난다. 예를 들어, 혈액 펌프의 SNR 신호에 대한 즉각적인 순간 스파이크(instantaneous spike)는 펌프 베어링 고장과 동시에 일어날 수 있다. 반대로, 진동이 없는 정적 상태에서는 즉각적인 변화가 나타나지 않는다.
광섬유 센서의 SNR을 사용하여(단독으로 또는 다른 작동 매개 변수와 조합하여) 기계적 고장 사건 및 불안정성에 대해 조기에 매우 확실하게 검출을 할 수 있다. 혈액 펌프의 기계적 고장을 조기에 확실하게 검출하면 펌프의 갑작스럽고 유해한 정지 및 환자에게 미치는 부작용을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 광섬유 센서의 SNR은 신체 내의 장치의 위치를 판정하는 데도 도움을 줄 수 있다. 최적의 성능을 위해서는 신체 내에 장치를 적절하게 배치하는 것이 중요한다. 광섬유 센서의 SNR을 사용하는 또 다른 이점은 진동을 검출하여, 장치 성능, 안정성 및 온도를 평가하는 데 사용할 수 있는 것이다.
도 1은 하행 대동맥(11)이 역행으로 도입되는 카테터(10)를 갖는 심장 내 혈액 펌프를 도시한다. 하행 대동맥(11)은 먼저 심장에서 상승한 다음, 하강하는 대동맥 궁(14)을 가진 대동맥(12)의 일부이다. 대동맥(12)의 시작 부분에서 대동맥 판막(15)은 좌심실(16)을 대동맥(12)에 연결하고, 그리고 심장 내 혈액 펌프는 대동맥 판막(15)을 통해 연장된다. 혈액 펌프는 카테터(10)에 추가하여 카테터 호스(20)의 원위 단부에 고정된 회전식 펌핑 장치(50)를 포함한다. 펌핑 장치(50)는 카테터에 결합되는 모터 섹션(51) 및 모터 섹션(51)으로부터 원위에 배치된 펌프 섹션(52)뿐만 아니라, 펌프 섹션(52)으로부터 원위 방향으로 돌출된 유동 캐뉼라(53)도 갖는다. 펌프 섹션은 슈라우드(shroud) 내에 로터를 갖는다. 캐뉼라는 로터의 근위에 위치한 원위 입구(54) 및 근위 출구를 갖는다. 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 속도는 회전식 펌핑 장치(50)를 구동하는 모터 전류에 따른다. 흡입 입구(54)의 원위에는 예를 들어 "피그테일(pigtail)"과 같이 구성된 연성-가요성 팁(55)이 제공된다.
다양한 유체, 전기 및 기타 라인이 펌핑 장치(50)를 작동시키기 위해 카테터 호스(20)를 통해 연장된다. 도 1은 평가 장치(100)의 근위 단부에 부착된 2개의 광섬유(28, 29)를 갖는 구성을 도시한다. 이러한 광섬유(28, 29)는 각각, 센서 헤드(60, 30)가 한편에서는 펌프 섹션(52)의 하우징 외부에 그리고 다른 한편에서는 흡입 입구(54)의 외부에 위치하는 광학 압력 센서의 일부이다. 센서 헤드(60)는 대동맥으로 흐르는 혈액과 접촉하여 대동맥에 흐르는 혈액 내의 광학 신호를 검출할 수 있다(대동맥압의 측정 및 펌프 진동의 검출). 센서 헤드(30)(사용되는 경우)는 좌심실 내의 펌프의 원위 단부 근처에 위치하여서, 좌심실 내의 혈액과 접촉하여 좌심실 압력을 측정한다(또한, 펌프 또는 캐뉼라 진동도 검출). 광학 신호 측정은, 예를 들어 광의 펄스(또는 연속 흐름)를 혈류로 전송하고, 처리를 위해 평가 장치로 귀환할 수 있는 광학 센서 신호를 형성하는 리턴 펄스를 수신함으로써 수행된다. 리턴 펄스는 추가로 후술하는 바와 같이 센서 헤드(30, 60)의 유리 멤브레인의 변형으로 인해 센서 헤드에 다시 결합되는 원래 펄스의 반사(reflection)이다. 센서 헤드로부터의 광학 신호는 평가 장치(100)로 전송되며, 평가 장치는 상기 신호를 전기 신호로 변환하여 디스플레이 화면(101)에 나타낸다. 2개의 센서를 나타냈지만, 시스템은 하나만 사용하도록 구성할 수 있다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 센서 헤드(60)는 가장 큰 진동을 하는 펌프 하우징 및 모터 섹션(51) 근처에 있으므로, 센서 헤드(60)가 기계적 고장 사건을 검출하는데 센서(30)보다 더 적합할 수 있다. 그러나 센서(30)는 또한 펌프 고장을 나타낼 수 있는 펌프 작동을 하는 동안 캐뉼라 운동의 케이던스(cadence)에 변화를 검출하는데 사용될 수도 있다. 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류는 또한 카테터 내의 전기 리드를 통해 평가 장치(100)로 전달되어, 디스플레이 화면(101)에 나타날 수 있다.
센서는 다양한 유익한 정보를 제공할 수 있다. 센서 헤드(60)(그리고 선택적으로 센서(30)와 같은 다른 센서)가 환자의 신체 내부에 위치하면, 시스템은 대동맥 압력을 측정할 수 있다. 다른 센서를 사용하는 경우에는, 센서 헤드(30)에 의한 심실 압력과 같은 다른 압력도 검출할 수 있다. 압력 측정은 또한 심장의 회복을 추적하기위한 수축 측정을 제공할 수 있다. 수축성은 수축하는 심장 근육의 고유한 능력을 나타낸다. 압력 신호는 또한 펌핑 장치(50)의 캐뉼라를 통한 혈액의 흐름을 계산하는데 사용될 수 있는 압력 차이를 식별하게 평가될 수도 있다. 심박동 동안의 심실 압력과 혈류량을 사용하여 수축성을 판정할 수 있다. 원위 센서 헤드(30)는 또한 예를 들어, 심실 압력을 검출하기 위해 헤드가 팁으로부터 돌출하게 위치되는 연성-가요성 팁(55)까지 연장될 수 있다. 센서 헤드(30)로 심실 압력을 검출함으로써, 임상의는 펌프가 대동맥 판막을 통과한 시기를 검출할 수 있다. 더욱이, 센서는 팁(55)의 약간의 구부러짐을 검출하기에 충분히 민감하여, 임상의가 판막을 가로 질러 펌프를 보다 효율적으로 밀도록 안내할 수 있다. 펌프가 심장 벽 근처에 있을 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 센서는 또한 예를 들어 심실 내부의 승모판과 융모를 흡입하는 유입구로 인해 발생하는 구부러짐 또는 꼬임의 결과로 인한 심장 벽에 대한 과도한 압력을 검출할 수 있다. 이런 상태를 검출하면 사용자는 펌프를 회전시키거나 철회(withdraw)시킬 수 있다.
전기 광학 압력 측정구를 도 2에 추가로 예시했다. 도 2는 광 섬유(29)(및 선택적으로 28)가 자유롭게 움직일 수 있는 루멘(27)을 가진 압력 측정 카테터(26)를 도시한다. 카테터(26)는 바람직하게 니티놀 또는 다른 형상 기억 합금 또는 폴리머 호스로 제조될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 카테터(26)는 출구 지점(57)에서 카테터 호스(20)로부터 유출되며, 가요성 유동 캐뉼라(53)를 따라(예를 들어, 외부에서) 안내된다. 광섬유(29(또는 28))의 원위 단부(34)에서, 압력 측정 카테터는 공동(33)에 접하는 얇은 유리 멤브레인(32)을 가진 헤드 하우징(31)을 구비하는 센서 헤드(예를 들어30 또는 60)를 포함한다. 광은 유리 멤브레인(32)에 충돌하여, 저손실 방식(즉, 섬유 길이에 걸친 낮은 감쇠 손실)으로 섬유(28)(또는 29) 안팎을 통과한다. 유리 멤브레인(32)은 압력에 민감하게 반응하는 것이어서, 센서 헤드(30)(또는 60)에 작용하는 압력의 크기에 따라 변형된다. 유리 멤브레인(32)의 변형은 광이 반사되어 광섬유(28)(또는 29)에 다시 결합되게 한다. 광섬유(28)(또는 29)의 근위 단부에서, 즉 평가 장치(100)에서, 디지털 카메라, 예를 들어 CCD 카메라 또는 CMOS는 입사광을 수신하여 압력에 따른 전기 신호(pressure-dependent electrical signal)를 생성한다. 예를 들어, 카메라는 입사광을 수신하고, 광학 이미지 또는 광학 패턴을 생성하고, 해당 이미지 또는 패턴을 평가 장치의 신호 프로세서로 전송할 수 있다. 평가 장치는 이미지 또는 패턴을 입력으로 수신하고 그것을 압력 신호로 계산하는데 사용하게 구성된다. 일부 실시예에서, 신호 프로세서는 계산된 압력 신호를 사용하여 모터 작동 식 펌핑 장치(50)에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 계산된 압력 신호가 낮으면, 신호 프로세서는 모터 작동식 펌핑 장치(50)로의 전력 공급을 증가시킨다. 계산된 압력 신호가 높으면, 신호 프로세서는 모터 작동식 펌핑 장치(50)로의 전력 공급을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 원위 센서 헤드(30)는 펌프의 팁(55)에서 심실 압력을 검출하기 위해 연성-가요성 팁(55)까지 연장된다. 도시된 바와 같이, 헤드(60)는 펌프의 근위에 위치하고 대동맥 압력을 검출하기 위해 대동맥에 남아있는다. 그 신호는 검출되어 평가 장치(100)로 전송된다. 헤드(30, 60)로부터의 신호는 평가 장치(100)에서 비교될 수 있고 그리고, 펌프 위치 및 모니터링에 사용되는 압력차 신호/측정을 계산하는 데 사용될 수 있다. 차동 신호 또는 측정은 또한 본원에서 논의되는 바와 같이 펌프 위치 및 성능을 모니터링 하기 위해 모터 전류 및 기타 매개변수와 함께 사용할 수도 있다. 더욱이, 이것은 팁(55)의 구부러짐을 매우 민감하게 검출할 수 있게 하여, 간단한 판막 교차를 할 수 있게 만든다. 펌프가 벽 근처에 있는 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 구부러짐 또는 꼬임으로 인한 심장 벽에 대한 과도한 압력이 검출될 수 있다. 과도한 압력은 또한 심장 구조에 흡입되는 입구로 이어질 수 있다. 이런 상태의 검출은 사용자가 펌프를 회전시키거나 철회하여 수정할 수 있다.
원위 센서 헤드(60) 및 광섬유(28B)는 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 섹션(51)에 기계적 고장 사건을 검출하는 데 사용될 수 있다. 광섬유를 사용하여 원위 센서 헤드(60)에서 평가 장치(100)로 전송되는 광학 신호를, 평가 장치(100)가 광학 신호의 SNR을 계산하는데 사용할 수 있다. SNR은 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동과 관련된다. 회전식 펌핑 장치(50)가 정지되면, 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 최소이다. 정지상태 동안에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 낮기 때문에 SNR이 상대적으로 크다. 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때, 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 증가한다. 정상 작동을 하는 동안에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 크기 때문에 SNR이 상대적으로 낮고, 모터 전류는 0 보다 크다(모터가 펌프로 전류를 구동하기 때문). 회전식 펌핑 장치(50)가 정상 상태에서 작동할 때의 SNR을 기준 SNR로 고려할 수 있고, 기계적 고장 사건을 알리는 신호를 나타낼 수 있는 SNR의 변화를 검출하기 위한 임계값 SNR을 결정하는 데 사용될 수 있다. 기계적 고장 사건이 있는 동안, 회전식 펌핑 장치(50)의 속도는 예를 들어 베어링 고장 또는 로터의 부분적인 막힘(jamming)으로 인해 감소하지만 모터 전류는 모터가 여전히 작동하고 있음을 나타내는 양의 값(positive)을 나타낼 때, SNR은 짧은 시간기간에 걸쳐 증가할 수 있다.
기준값(또는 기타 임계값) 이상의 SNR의 증가를 검출하여, 펌프 성능을 가늠할 수 있는 평가를 할 수 있다. 일부 적용에서는, 펌프가 작동하고 있을 때(예를 들어 모터 전류가 양의 값을 나타냄)의 시간기간 동안(또는 특정 시점에서), 평가 장치(100)가 시간기간에 SNR의 증가가 임계값을 초과하는지의 여부를 판정함으로써 기계적 고장 사건이 발생했는지의 여부를 판정한다. 평가 장치(100)에는 기계적 고장 사건 이전에 기준 SNR에 기초한 임계값이 구성되어 있다. 예를 들어, 임계값은 기준 SNR 크기의 인수(예 : 1/4, 1/3, 1/2 또는 2배)로 설정될 수 있다. 기계적 고장 사건을 판정하는 데에는 다른 임계값을 평가 장치(100)가 사용할 수 있다. 대안적으로, 평가 장치(100)는 사용자로부터의 입력을 수신하여 SNR의 변화를 평가하기 위한 임계값을 나타낼 수 있다. SNR이 평가되는 동안의 시간기간을 임의의 원하는 시간기간으로 할 수 있다. 예를 들어, 입력 시간기간은 1 분, 약 1 분 내지 약 5 분, 약 5 분 내지 약 10 분, 또는 약 10 분 내지 약 20 분으로 할 수 있다. 평가 장치(100)는 다른 시간기간을 사용하여 기계적 고장 사건을 판정 할 수 있다. 평가 장치(100)가 기계적 고장 사건이 발생했다고 판정하는 경우, 예를 들어, 평가 시간기간 동안 SNR이 임계값을 초과하고 모터 전류가 양의 값(positive)인 경우, 평가 장치(100)는 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터(indicator)를 생성하고 출력할 수 있다. 인디케이터는 디스플레이 화면(101)에 나타낼 수 있다.
도 3은 며칠 동안 도 1 및 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 SNR 및 도 1의 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류의 연속한 로깅을 예시한 그래프(300)를 도시한다. 그래프(300)는 모터 전류(302) 및 SNR(304)을 포함한다. 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류(302)는 며칠에 걸쳐 평가 장치(100)로 전송되었고, 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때는 0 보다 크고 그리고 모터가 정지되었을 때는 0 이다. SNR이 상대적으로 낮기 때문에 회전식 펌핑 장치(50)가 작동할 때의 SNR 이 기준 SNR이 될 것이다. 베어링 고장 사건(306)이 있는 동안, SNR(304)은 기준 SNR로부터 짧은 시간기간(예를 들어, 도 3의 예에서 수 분)에 걸쳐 증가한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, SNR(304)은 대략 3500의 기준 SNR에서 5500의 SNR(304)로 증가한다. SNR은 회전식 펌핑 장치(50)의 속도가 베어링 고장으로 인해 감소했기 때문에 이런 짧은 시간기간 동안은 증가하고, 따라서 펌프의 진동은 느려진다. 이 예에서, 짧은 시간기간 동안에 SNR의 증가는 대략 2000이다. 평가 장치(100)는 베어링 고장 사건(306)을 검출하기 위한 임계값 SNR을 결정한다. 예를 들어, 평가 장치(100)는 기준 SNR이 펌프가 정상 작동을 하는 동안의 SNR이기 때문에 기준 SNR에 기초하여 임계값을 결정할 수 있다. 펌프가 작동하는 동안에 SNR에서의 큰 편차는 베어링 고장 사건을 나타내는 표시이며, 또한 그것은 펌프의 다른 고장을 나타내는 표시일 수도 있다. 평가 장치(100)는 기준 SNR의 정해진 및/또는 미리 결정된 양으로 임계값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 평가 장치(100)는 임계값을 기준 SNR(3500)의 절반 또는 1750으로 결정할 수 있다. 평가 장치(100)는 모터 전류가 0 보다 크고(회전식 펌핑 장치(50)는 작동 중임) 그리고 짧은 시간기간 동안에 SNR의 증가(2000) 가 임계값(1750)보다 크기 때문에, 베어링 고장 사건(306)이 발생했다고 판정한다. 모터 전류(302)와 조합하여 광섬유 센서의 SNR(304)을 사용하는 것의 적어도 하나의 이점은 펌프 고장 사건(306)(예를 들어, 그렇지 않으면 검출하기 어려운 베어링 고장)을 조기에 매우 확실하게 검출 할 수 있는 것이다. 혈액 펌프의 이전 생산 방식과 달리, 본원에 개시된 시스템 및 방법은 SNR(304)과 같은 광섬유 센서로부터의 신호를 검출하여 펌프 성능을 평가하는데 광학 센서를 사용하는 것을 고려한 것이다. 센서는 또한 혈관계에 펌프의 위치를 모니터링 하는 데 사용될 수도 있다.
도 4는 1개월을 넘는 기간동안 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 SNR의 연속한 로깅을 예시한 그래프(400)를 도시한다. 그래프(400)는 제 1 SNR(402) 및 제 2 SNR(404)을 포함한다. 제 1 SNR(402) 및 제 2 SNR(404)은 각각 서로 다른 시점에서 평가 장치(100)로부터 구해지며, 그래프(400)에서 비교된다. 며칠 동안에 걸쳐 정상 작동을 하는 동안, 제 1 SNR(402) 및 제 2 SNR(404)은 짧은 시간기간 동안에는 증가하지 않았다. 베어링 고장 사건(406)을 모의 실험하기 위해서, 혈액 펌프로 전달되는 전력을 오프(turn off) 하였다. 베어링 고장 사건(406)이 있는 동안, 제 1 SNR(402) 및 제 2 SNR(404)은 전력 상실(loss)로 인해 짧은 시간기간 동안 증가한다. 전력의 상실은 회전식 펌핑 장치(50)의 속도를 감소시켜 진동의 감소를 초래한다. 베어링 고장 사건(406)을 진동의 감소로 모의 실험한다. 도 3과 관련하여 기술되는 바와 같이, 평가 장치(100)는 제 1 SNR(402) 및 제 2 SNR(404)에 기초하여 베어링 고장 사건(406)이 발생했다고 판정할 수 있다. 도 4는 틀린 양의 값(false positive)이 거의 없기 때문에 베어링 고장의 인디케이터로서 신뢰성 있는 SNR 신호의 사용을 보여준다.
대안적으로, 평가 장치(100)는 위치 신호, 모터 전류 및 SNR을 사용하여 기계적 고장 사건이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있다. 위치 신호는 평가 장치(100)에 의해 센서 헤드(60)의 전송된 광학 신호로부터 계산되어, 압력을 나타낸다. 위치 신호는 도 3 및 도 4와 관련하여 상술된 프로세스와 조합하여 사용되어, 기계적 고장 사건을 판정할 수 있다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5c는 도 1의 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류 및 위치 신호 그리고 도 1 및 도 2의 광섬유 센서로부터의 신호에 기초하여 계산된 SNR의 연속한 로깅을 예시하는 3개의 그래프를 도시한다. 도 5a 내지 도 5c의 3개의 그래프 각각에 도시된 바와 같이, 위치 신호가 안정적일 때, 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동이 모터 속도의 증가로 같이 증가하기 때문에, 평가 장치는 모터 속도가 증가함에 따라 SNR은 감소 함을 판정할 수 있다. 평가 장치(100)는, 위치 신호가 안정적이고, 모터 속도/전류가 안정적이고, SNR이 짧은 시간기간에 걸쳐 증가한다면, 기계적 고장 사건을 식별할 수 있을 것이다. 예를 들어, SNR 증가는 순간적 일 수 있다. 일부 예에서, SNR 증가는 약 100 밀리 초 내지 약 1 초 사이 또는 약 1 초 내지 약 10 초 사이의 시간기간에 걸쳐 일어날 수 있다. 다른 예에서, SNR 증가는 약 1 분 내지 약 5 분 사이 또는 약 5 분 내지 약 10 분 사이의 시간기간에 걸쳐 일어날 수 있다. SNR을 위치 신호 및 모터 전류와 조합하여 사용하는 것은, 위치 신호가 환자 신체의 펌프 위치와 관련하여 더 많은 정보를 제공하기 때문에 유익한다.
도 6은 도 1의 혈액 펌프(50)와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하는 프로세스(600)를 도시한다. 단계(602)에서, 평가 장치(100)는 혈액 펌프를 구동하는 모터의 모터 전류를 결정한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이, 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류는 평가 장치(100)로 전달되어 디스플레이 화면(101)에 표시될 수 있다.
단계(604)에서, 평가 장치(100)는 모터 전류가 0보다 큰지 여부를 판정한다. 예를 들어, 회전식 펌핑 장치(50)가 정지되면 모터 전류는 0이고, 그리고 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중이면 모터 전류는 0보다 크다. 모터 전류가 0이면, 프로세스(600)는 단계(606)에서 종료한다. 그러나, 모터 전류가 0보다 크면, 프로세스(600)는 단계(608)로 진행한다.
단계(608)에서, 평가 장치(100)는 혈액 펌프에 광학 신호를 검출한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이, 유리 멤브레인(32)은 압력에 민감한 것이고 그리고 센서 헤드(60)(또는 30)에 작용하는 압력의 양에 응답하여 변형된다. 예를 들어, 유리 멤브레인(32)의 변형은 광이 반사되게 하여, 광섬유(28)(또는 29)에 다시 결합되게 한다.
단계(610)에서, 광섬유(28)는 광섬유 센서로부터 평가 장치로 광학 신호를 전송한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이, 센서 헤드(30 및 60)에 의해 전송된 광학 신호는 평가 장치(100)에서 전기 신호로 변환되어 예를 들어 디스플레이 화면(101)에 표시될 수 있다.
단계(612)에서, 평가 장치(100)는 전송된 광학 신호에 기초하여 SNR을 계산한다. 예를 들어, 광섬유(28)를 사용하여 원위 센서 헤드(60)로부터 평가 장치(100)로 전송되는 광학 신호는, 평가 장치(100)를 사용하여 광학 신호의 SNR을 계산한다. SNR은 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동과 연결된다. 회전식 펌핑 장치(50)가 정지되었을 때, 모터 전류는 0 이고 그리고 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 최소이다. 이런 상태 동안에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 낮기 때문에 SNR이 상대적으로 크다. 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때, 모터 전류는 0 보다 크고 그리고 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 증가한다. 이런 상태 동안에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 크기 때문에 SNR은 상대적으로 낮다.
단계(614)에서, 평가 장치(100)는 계산된 SNR에 기초하여 혈액 펌프 모터와 관련된 기계적 고장 사건을 판정한다. 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이, 회전식 펌핑 장치(50)가 정지되었을 때, 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 최소이다. 이런 상태 동안에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 낮기 때문에 SNR이 상대적으로 크다. 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때, 모터 전류는 0 보다 크고 그리고 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 증가한다. 기준값에서 SNR이 급격히 상승하면(예를 들어, 펌프가 정상적으로 작동할 때) 펌프의 기계적 문제를 알리는 신호이다. 예를 들어, 고장 상태 동안에는, 광학 신호의 노이즈 레벨이 크지 만 모터 전류는 모터가 펌프를 전류로 구동하지만 펌프는 펌핑하지 않음(또는 느리게 동작)을 나타내는 0보다 크기 때문에, SNR은 상대적으로 낮다. 평가 장치(100)는 기계적 고장 사건을 검출하기 위한 임계값 SNR을 결정한다. 일 양태에서, 평가 장치는 사용자가 입력한 임계값 SNR을 수신할 수 있다. 대안적으로, 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때의 SNR이 기준 SNR로 간주될 수 있고, 그리고 기계적 고장 사건을 검출하기 위한 임계값 SNR을 결정하는데 사용될 수 있다. 기계적 고장 사건이 있는 동안에는, 예를 들어 베어링 고장으로 인해, 회전식 펌핑 장치(50)의 속도가 감소했기 때문에 SNR이 짧은 시간기간에 걸쳐 증가한다. 단계(614)는 도 7의 프로세스(700)와 관련하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 7은 도 1의 혈액 펌프와 프로세스(600)의 판정된 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터를 생성하고 출력하는 프로세스(700)를 도시한다. 단계(702)에서, 평가 장치(100)는 전송된 광학 신호 및 모터 전류를 나타내는 신호를 입력으로 수신한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 바와 같이, 회전식 펌핑 장치(50)의 모터 전류는 평가 장치(100)로 전달되어 디스플레이 화면(101)에 표시될 수 있으며, 센서 헤드(30, 60) 중 하나 또는 둘 모두에서 전달되는 광학 신호는 평가 장치(100)에서 전기 신호로 변환되어 예를 들어 디스플레이 화면(101)에 표시될 수 있다.
단계(704)에서, 평가 장치(100)는 모터 전류가 0 보다 큰지 여부를 판정한다. 예를 들어, 회전식 펌핑 장치(50)가 정지되면 모터 전류는 0 이고, 그리고 회전 펌핑 장치(50)가 작동 중이면 모터 전류는 0 보다 크다. 모터 전류가 0 이면 프로세스(700)는 단계(706)에서 종료한다. 그러나 모터 전류가 0 보다 크면 프로세스(700)는 단계(708)로 진행한다. 회전식 펌핑 장치(50)가 정지(또는 서행)하면 회전식 펌핑 장치(50)는 서행하고 펌프가 정지할 때 최소값에 도달한다. 펌프 정지 상태에서는 광학 신호의 노이즈 레벨이 낮기 때문에 SNR이 상대적으로 크다. 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때, 모터 전류는 0 보다 크고 그리고 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동은 증가한다. 이런 상태 동안, 정상적인 펌프 작동 중에는 광학 신호의 노이즈 레벨이 크기 때문에 SNR이 상대적으로 낮다.
그러나 펌프 고장 또는 오작동 동안에는 SNR이 변하고, 그것은 다음 단계가 식별하는 행위를 돕는다. 단계(708)에서, 평가 장치(100)는 전송된 광학 신호에 기초하여 SNR을 계산한다. 예를 들어, 광섬유(28)를 사용하여 근위 센서 헤드(60)로부터 평가 장치(100)로 전송되는 광학 신호는, 평가 장치(100)를 사용하여 광학 신호의 SNR을 계산한다. SNR은 회전식 펌핑 장치(50)의 기계적 진동과 관련된다.
단계(710)에서, 평가 장치(100)는 SNR에 대한 미리 결정된 임계값을 수신한다. 예를 들어, 회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중일 때의 SNR이 기준 SNR로 간주될 수 있고 그리고 기계적 고장 사건을 검출하기 위한 임계값 SNR을 결정하는데 사용될 수 있다. 평가 장치(100)는 기계적 고장 사건 이전에 기준 SNR에 기초한 임계값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 기준 SNR 크기의 인수(예: 1/4, 1/2 또는 2 배) 일 수 있다.
단계(712, 714)에서, 평가 장치(100)는 일정 시간기간 동안 미리 결정된 임계값과 계산된 SNR을 비교하고 그리고 그 시간기간 동안 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과하는지의 여부를 판정한다. 예를 들어, 기계적 고장 사건이 있는 동안, 회전식 펌핑 장치(50)의 속도가 펌프 부품의 고장(예: 베어링 고장)으로 인해 감소했기 때문에, SNR은 짧은 시간기간에 걸쳐 증가한다. 평가 장치(100)는 일정 시간기간에서의 SNR 증가가 임계값을 초과하는지의 여부를 판정하여 기계적 고장 사건이 발생 했는지의 여부를 판정할 수 있다. 상기 시간기간은 사용자에 의해 설정된 임의의 시간기간 일 수 있다. 예를 들어, 시간기간은 1 분 이상일 수 있다. 다른 예에서, 시간기간은 약 1 분 내지 약 5 분 또는 약 5 분 내지 약 10 분 일 수 있다. 도 3과 관련하여 예시된 바와 같이, 평가 장치(100)는, 모터 전류가 0보다 크고(회전식 펌핑 장치(50)가 작동 중임) 그리고 짧은 시간기간에 걸쳐 SNR의 증가(2000)가 임계값(1750)보다 크므로, 고장 사고(306)가 발생했다고 판정할 수 있다.
평가 장치(100)가 상기 시간기간에서 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과하지 않는다고 판정하면, 프로세스(700)는 단계(716)에서 종료된다. 그러나, 평가 장치(100)가 상기 시간기간에서 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과하는 것으로 판정하면, 프로세스(700)는 단계(718)로 이어진다.
단계(718)에서, 평가 장치(100)는 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터를 생성하고 출력한다. 예를 들어, 평가 장치(100)가 기계적 고장 사건이 발생했다고 판정하면, 평가 장치(100)는 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터를 생성하여 출력할 수 있다. 인디케이터는 디스플레이 화면(101) 상에 표시될 수 있다. 장치(100)는 또한 그 판정에 응답하여 모터를 정지(shut off)시키기 위한 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 8 및 도 9는 기계적 고장이 있는 혈액 펌프 시스템에서 수집된 데이터를 나타낸다. 도 8은 혈액 펌프 시스템으로부터 수집된 데이터를 나타내는 7개의 예시된 그래프를 도시한다. 그래프(804)는 광학 센서의 SNR(단위 없음), 그래프(806)는 로우 퍼지(raw purge) 유량(mL/hr), 그래프(808)는 위치 신호(mmHg), 그래프(810)는 모터 전류(mA), 그래프(812)는 모터 속도(rpm), 그래프(814)는 펌프 유량(L/min), 그래프(816)는 알람 발생(알람 번호)을 나타낸다. 그래프(804내지 816)은 동일한 시간 척도로 도시되고, 동시에 시작된다(2019년 3월 7일 12:31:34). 시간(802)에서, SNR(그래프(804)에 도시)은 시간(802) 이전의 SNR에 비해 상당히 증가했다. 시간(802) 이전에, 평균 SNR이 약 2500이며, 최대값은 약 6000이고 최소값은 약 1000이다. 시간(802) 이후, 평균 SNR은 약 5000이며, 최대값은 8000 이상이고, 최소값은 약 1000이다. 시간(802)에서, 모터 전류(그래프(810)에 도시)도 짧은 시간기간에 걸쳐 빠르게 증가하여, 시간(802) 이전에 최대값 약 830mA, 최소값 약 690mA, 평균값 약 760mA에서, 시간(802) 이후에 최대값 1000mA 초과, 최소값 약 780mA, 평균값 약 850mA으로 도약(jumping)한다. 펌프 유량 변동의 진폭(the amplitude of the pump flow variance)(그래프(814)에 도시)은 시간(802) 이전에 약 1 L의 평균 진폭에서, 시간(802) 이후에 약 0.2 L의 평균 진폭으로 시간(802)에서도 또한 감소했다. 시간(802)에서 SNR 및 모터 전류의 이러한 증가는 혈액 펌프 시스템의 기계적 문제 또는 불안정성 - 도 9에 도시되었고 후술되는 바와 같이 나중에 모터 고장으로 이어진 베어링 고장에 시간적으로 대응하는 문제를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 그래프의 연속한 그래프이다(도 8에 도시된 그래프의 x 축이 종료되고, 2019년 3월 7일 14:52:57에 시작). 그래프(904)는 그래프(804)의 SNR의 연속한 그래프이며, 그래프(906)는 그래프(806)의 로우 퍼지 유량 신호의 연속한 그래프이며, 그래프(908)는 그래프(808)의 위치 신호의 연속한 그래프이며, 그래프(910)는 그래프(810)의 모터 전류 신호의 연속한 그래프이며, 그래프(912)는 그래프(812)의 모터 속도 신호의 연속한 그래프이며, 그래프(914)는 그래프(814)의 펌프 유량 신호의 연속한 그래프이며, 그래프(916)는 그래프(816)의 알람 발생 신호의 연속한 그래프이다. 시간(902)에서, 혈액 펌프 시스템의 모터가 고장 났다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 모터가 고장 났을 때(시간(802)에서 베어링 고장 후), SNR이 증가하고, 위치 신호가 감소하고, 모터 전류가 거의 0 mA까지 감소하고, 모터가 작동을 멈추고(모터 속도가 0 rpm이 됨), 펌프 흐름이 정지되고, 알람(그래프(916)에 도시)이 기동(triggered)되었다. 시간(802)에서 SNR 및 모터 전류의 증가는 시간(902)에서 모터 고장 약 1 시간 전에 혈액 펌프 시스템의 기계적 문제를 나타낸다. (예를 들어, 시간(802)에서) SNR 및 모터 전류의 증가를 식별하는 방식의 적어도 하나의 이점은, 혈액 펌프 시스템의 기계적 문제와 불안정성을 조기에 매우 확실한 검출을 하는 것이다. 일부 구현에서, 이러한 SNR, 모터 전류, 또는 양측 모두의 증가는 경보 또는 모터 정지(shutdown) 기능을 기동하거나, 사용자가 모터 고장이 나기 전에 혈액 펌프 시스템을 제거(및 일부 경우에는 교체)하는 행위를 신속히 할 수 있게 한다.
전술한 점을 고려하여, 통상의 기술자는 본 발명이 카테터 기반 의료 장치의 성능 및 상태를 평가하기 위한 진단 도구로서 광섬유 센서를 사용 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본원 명세서에서 설명된 실시예 및 특징은 경피적 심장 펌프 시스템과 관련하여 사용하도록 구체적으로 설명되었지만, 아래에 설명된 구성요소 및 기타 다른 특징이 임의의 적절한 방식으로 서로 결합될 수 있고 그리고 전기 생리학 연구 및 카테터 절제 장치, 혈관 성형술 및 스텐트 장치, 혈관 조영 카테터, 말초적 삽입 중앙 카테터, 중앙 정맥 카테터, 중간선 카테터, 말초 카테터, 하대 정맥 필터, 복부 대동맥류 치료 장치, 혈전 절제 장치와 같이 다른 유형의 의료 장치, TAVR 운반 시스템, 심장 치료 및 심장 보조 장치(풍선 펌프 포함), 수술 절개를 사용하여 이식된 심장 보조 장치, 및 기타 정맥 또는 동맥 기반 내강 삽입 카테터 및 장치에 채택 및 적용될 수 있다.
전술한 내용은 단지 본원 개시의 원리를 설명하기 위한 것이며, 그리고 시스템, 방법 및 장치는 본원을 제한하는 것이 아닌 설명을 하기 위해 제시된 것으로 설명된 실시예 이외의 다른 방법으로 실시될 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템, 방법 및 장치는 시스템 경피성 심장 펌프에 사용하는 것으로 도시되었지만, 다른 이식 가능한 심장 펌프 또는 이식 가능한 심장 보조 장치를 위한 시스템, 방법 및 장치에 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 개시 내용을 검토 한 후 통상의 기술자에 의해 변형 및 수정이 이루어질 수 있을 것이다. 임의의 구성요소를 포함하여 상술되거나 예시된 다양한 특징은 다른 시스템에 결합되거나 통합될 수 있다. 또한 특정 특징은 생략되거나 구현되지 않을 수 있다. 위에서 설명되거나 예시된 다양한 구현들은 임의의 방식으로 결합될 수 있다.
변경, 대체 및 변경의 예는 통상의 기술자에 의해 확인될 수 있으며, 본원에 개시된 정보의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌은 그 전문이 참고로 포함되었고 본 출원의 일부를 구성한다.

Claims (26)

  1. 혈액 펌프 시스템에서, 상기 시스템은:
    근위 및 원위 단부를 가진 카테터;
    상기 카테터에 연결된, 모터 전류를 가진 모터를 구비하는 혈액 펌프;
    혈액 펌프의 펌핑 작동 중에 광학 신호를 검출하게 구성된 광섬유 센서; 및
    광섬유 센서로부터의 광학 신호를 광섬유 센서에 통신 가능하게 결합된 평가 장치로 전송하게 구성된 광섬유를 포함하며;
    상기 평가 장치는:
    전송된 광학 신호와 모터 전류를 나타내는 신호를 입력으로 수신하고,
    광학 신호의 신호 대 노이즈 비(SNR)를 계산하고,
    SNR에 대한 미리 결정된 임계값을 수신하고,
    계산된 SNR을 상기 미리 결정된 임계값과 비교하고, 그리고
    상기 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하게 구성되며;
    상기 혈액 펌프와 관련된 상기 기계적 고장 사건은, 일정 시간기간에 걸쳐,
    (1) 모터 전류가 0 보다 크고,
    (2) 상기 시간기간에서 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과할 때,
    발생한 것으로 상기 평가 장치에 의해 판정되게 한 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평가 장치는 기계적 고장 사건의 판정에 응답하여 상기 기계적 고장 사고와 관련된 인디케이터를 생성하고 출력하게 구성되는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 평가 장치는 기준 SNR에 기초하여 임계값을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 결정된 임계값은 기준 SNR 크기의 2배인 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 장치는 전송된 광학 신호에 기초하여 압력 신호를 결정하게 구성되는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 평가 장치는 계산된 SNR, 모터 전류 및 결정된 압력 신호에 기초하여 기계적 고장 사건을 판정하도록 구성되는 것을 특징으로 혈액 펌프 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 센서는 펌프 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 센서는 카테터의 원위 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간기간은 약 1 분 내지 약 5 분인 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간기간은 약 5 분 내지 약 10 분인 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈액 펌프 시스템은 부가로:
    제 2 광학 신호를 검출하게 구성된 제 2 광섬유 센서; 및
    제 2 광섬유 센서로부터 상기 제 2 광섬유 센서에 통신 가능하게 결합된 평가 장치로 제 2 광학 신호를 전송하게 구성된 제 2 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 계산된 SNR에 기초하여, 상기 평가 장치는 펌프, 모터, 및 상기 펌프의 캐뉼라 중 어느 하나의 진동을 검출하게 구성되는 것을 특징으로 하는 혈액 펌프 시스템.
  13. 혈액 펌프의 기계적 고장 사건을 판정하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    카테터에 결합되어 혈액 펌프를 구동하는 모터의 모터 전류를 결정하는 단계;
    혈액 펌프에 광학 신호를 검출하는 단계;
    광섬유를 이용하여 광섬유 센서에서 평가 장치로 광학 신호를 전송하는 단계;
    평가 장치에서, 전송된 광학 신호에 기초하여 신호 대 노이즈 비(SNR)를 계산하는 단계; 그리고
    계산된 SNR 및 결정된 모터 전류에 기초하여 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건을 판정하는 단계를 포함하며,
    상기 혈액 펌프와 관련된 기계적 고장 사건은, 일정 시간기간에 걸쳐,
    (1) 상기 모터 전류가 0 보다 크고,
    (2) 상기 시간기간에서 계산된 SNR의 증가가 미리 결정된 임계값을 초과할 때,
    발생한 것으로 상기 평가 장치에 의해 판정되게 한 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 기계적 고장 사건의 판정에 응답하여, 상기 기계적 고장 사건과 관련된 인디케이터를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 기준 SNR에 기초하여 임계값을 결정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 결정된 임계값은 기준 SNR 크기의 2배인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송된 광학 신호에 기초하여 압력 신호를 결정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 계산된 SNR, 상기 결정된 모터 전류, 및 상기 결정된 압력 신호에 기초하여 기계적 고장 사건을 판정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 센서는 상기 모터에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 센서는 카테터의 원위 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간기간은 약 1 분 내지 약 5 분인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간기간은 약 5 분 내지 약 10 분인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 혈액 펌프 시스템이 입구 캐뉼라 및 슈라우드에 로터를 가진 펌프를 구비하며, 모터에 의해 구동되는 카테터 기반 혈액 펌프 시스템을 작동하는 방법은:
    모터에서 로터로 전류를 보내 펌프의 로터를 작동하는 단계,
    모터에 흐르는 전류를 검출하는 단계,
    펌프 구성요소의 진동을 검출하는 단계, 및
    검출된 진동을 기초로 하여 모터에 대한 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 검출된 진동은 펌프의 베어링 고장을 나타내는 표시인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 13 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 또는 기계적 고장을 검출하는 단계는 슈라우드, 캐뉼라 및 모터 중 적어도 하나 상에 또는 그 근처에 위치한 광학 센서로부터의 광학 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 13 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 모터에 대한 전류가 양의 값일 때의 기간 동안 펌프 또는 캐뉼라의 진동의 변화를 검출하여 로터의 고장을 식별하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10905808B2 (en) 2018-01-10 2021-02-02 Magenta Medical Ltd. Drive cable for use with a blood pump
DE102018201030A1 (de) 2018-01-24 2019-07-25 Kardion Gmbh Magnetkuppelelement mit magnetischer Lagerungsfunktion
DE102018207611A1 (de) 2018-05-16 2019-11-21 Kardion Gmbh Rotorlagerungssystem
DE102018207575A1 (de) 2018-05-16 2019-11-21 Kardion Gmbh Magnetische Stirndreh-Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten
DE102018208541A1 (de) 2018-05-30 2019-12-05 Kardion Gmbh Axialpumpe für ein Herzunterstützungssystem und Verfahren zum Herstellen einer Axialpumpe für ein Herzunterstützungssystem
DE102018212153A1 (de) 2018-07-20 2020-01-23 Kardion Gmbh Zulaufleitung für eine Pumpeneinheit eines Herzunterstützungssystems, Herzunterstützungssystem und Verfahren zum Herstellen einer Zulaufleitung für eine Pumpeneinheit eines Herzunterstützungssystems
CN113543836B (zh) 2019-01-24 2024-10-11 马真塔医药有限公司 心室辅助装置
DE102020102474A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Kardion Gmbh Pumpe zum Fördern eines Fluids und Verfahren zum Herstellen einer Pumpe
CN113476739B (zh) * 2021-06-07 2022-11-08 浙江迪远医疗器械有限公司 具有检测装置的血液泵
EP4271461B1 (en) * 2021-10-11 2024-03-13 Magenta Medical Ltd. Ventricular assist device
AU2022403647A1 (en) 2021-12-10 2024-05-30 Abiomed Europe Gmbh Pump housing for a blood pump and blood pump
CN115463336A (zh) * 2022-10-11 2022-12-13 安徽通灵仿生科技有限公司 一种心室导管泵的监测方法及装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1818068A3 (en) * 1999-07-23 2013-02-20 Terumo Kabushiki Kaisha Centrifugal fluid pump assembly
US6731428B2 (en) * 2001-11-21 2004-05-04 Lucent Technologies Inc. Pump monitoring and control in a fiber Raman amplifier
US6721091B2 (en) * 2002-06-13 2004-04-13 Tyco Telecommunications (Us) Inc. System and method for controlling optical amplifier pumps
JP2005080982A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Miwatec:Kk 血液ポンプシステムの異常状態の検知方法
KR100589720B1 (ko) * 2004-06-29 2006-06-19 한국기계연구원 자기 베어링의 고장 진단/치료 시스템과 그 방법
EP2626027B1 (en) 2007-08-14 2020-04-29 Koninklijke Philips N.V. Robotic instrument systems utilizing optical fiber sensors
GB201019117D0 (en) * 2010-11-11 2010-12-29 Fotech Solutions Ltd Distributed optical fibre sensor
US8985969B2 (en) * 2011-02-10 2015-03-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pump configuration
US10257596B2 (en) * 2012-02-13 2019-04-09 Ciena Corporation Systems and methods for managing excess optical capacity and margin in optical networks
DE102012207049A1 (de) * 2012-04-27 2015-08-13 Abiomed Europe Gmbh Intravasale rotationsblutpumpe
DE102012207056B4 (de) 2012-04-27 2021-11-11 Abiomed Europe Gmbh Kathethersystem und intravasale blutpumpe mit diesem kathetersystem
EP2796156A1 (en) 2013-04-24 2014-10-29 ETH Zurich Biomedical apparatus for pumping blood of a human or an animal patient through a secondary intra- or extracorporeal blood circuit
EP3131615B1 (en) 2014-04-15 2021-06-09 Tc1 Llc Sensors for catheter pumps
WO2015200712A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 Massachusetts Institute Of Technology Optical sensor for needle-tip tissue identification and diagnosis
CN104162191B (zh) * 2014-09-05 2016-08-24 长治市久安人工心脏科技开发有限公司 一种液磁悬浮轴流式心脏辅助血泵
WO2018031741A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Tc1 Llc Devices and methods for monitoring bearing and seal performance
EP3848088A1 (en) * 2016-09-19 2021-07-14 Abiomed, Inc. Cardiovascular assist system that quantifies heart function and facilitates heart recovery

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