Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Verschleißzustands und zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems und Herzunterstützungssystem
Beschreibung
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Die US5904708A beschreibt ein System mit implantiertem barometrischem Drucksensor, extrakorporalem barometrischem Drucksensor und implantierter Verarbeitungseinheit, die extrakorporalen Druck empfängt und zur Blutdruck- differenz verarbeitet. Mittels dieses Systems ist es möglich, eine Funktion ei- nes implantierbaren medizinischen Geräts unter Verwendung von Daten des implantierten Drucksensors und des extrakorporalen Drucksensors einzustel- len oder anzusteuern.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben und ins- besondere zur Zustandsüberwachung eines Herzunterstützungssystems so- wie ein Herzunterstützungssystem als solches weiter zu verbessern und eine hohe Funktionszuverlässigkeit zu gewährleisten und kritische Systemausfälle möglichst zu vermeiden.
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfah- ren zum Erkennen eines Verschleißzustands eines Herzunterstützungssys- tems, ein Verfahren zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems und eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet und/oder ansteuert sowie ein Herzunterstützungssystem gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor- teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen An- spruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann ein Sensorsignal eingelesen und ver- arbeitet werden, das einen Betriebszustand eines Herzunterstützungssystems abbildet. Dabei kann es sich bei dem Betriebszustand beispielsweise um einen physikalischen Zustand des Herzunterstützungssystems oder um einen Zu- stand einer Umgebung handeln, in der das Herzunterstützungssystem betrie- ben wird. Unter Verwendung des Sensorsignals und einer Verarbeitungsvor- schrift kann ein Verschleißsignal ermittelt werden, das einen Verschleißzu- stand des Herzunterstützungssystems repräsentiert, beispielsweise durch ei- nen Vergleich des Sensorsignals mit einem bestimmten Betriebszustand des Herzunterstützungssystems. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise eine fortlaufende Zustandsüberwachung des Herzunterstützungssystems erfolgen, beispielsweise um eine Beschädigung oder Alterungserscheinung des Her- zunterstützungssystems oder einen Verschleißprozess des Herzunterstüt- zungssystems zu erkennen. Dies ist von Vorteil, um einen Ausfall des Herzun- terstützungssystems vermeiden zu können oder bei einem entsprechenden Verschleißzustand frühzeitig Maßnahmen ergreifen zu können. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Herzunterstützungssystems kann durch die Zustand- süberwachung und das Erkennen des Verschleißzustands vorteilhafterweise gesteigert werden.
Es wird ein Verfahren zum Erkennen eines Verschleißzustands eines Herzun- terstützungssystems vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Ein- lesens und einen Schritt des Ermittelns. Im Schritt des Einlesens wird ein Sen- sorsignal, das einen Betriebszustand des Herzunterstützungssystems reprä- sentiert, eingelesen. Im Schritt des Ermittelns wird ein Verschleißsignal unter Verwendung des Sensorsignals und einer Vergleichsvorschrift ermittelt. Das Verschleißsignal repräsentiert den Verschleißzustand. Unter dem Verschleißzustand kann ein aktueller Zustand des Herzunterstüt- zungssystems oder von Komponenten des Herzunterstützungssystems wie beispielsweise einem Rotor, einem Gleitlager, einem Laufrad oder einem
Kabel verstanden werden, die eine Funktion des Herzunterstützungssystems beeinflussen können, beispielsweise bei dem Laufrad eine Unwucht des Lauf- rads. Zudem kann unter dem Verschleißzustand beispielsweise eine Eigen- schaft wie eine Position oder Lage des Herzunterstützungssystems oder einer Komponente des Herzunterstützungssystems wie einem Pumpeneinlass ver- standen werden, beispielsweise um erkennen zu können, ob sich der Pum- peneinlass an einem Blutgefäß festgesaugt hat. Das Herzunterstützungssys- tem kann beispielsweise ein rechtsventrikuläres Unterstützungssystem oder ein linksventrikuläres Unterstützungssystem sein, das beispielsweise als api kales Herzunterstützungssystem oder als Herzunterstützungssystem für eine Aortenklappenposition ausgeführt sein kann. Bei dem Sensorsignal kann es sich um ein elektrisches Signal oder ein Funksignal handeln, das beispiels- weise von einer Sensoreinrichtung des Herzunterstützungssystems bereitge- stellt werden kann. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise einen Tempe- ratursensor, einen Drucksensor oder einen Spannungssensor umfassen, ent- sprechend kann das Sensorsignal als Betriebszustand beispielsweise eine Temperatur, einen Druck oder eine Druckänderung oder eine Spannung re- präsentieren. Das Sensorsignal kann beispielsweise auch Daten mehrerer Sensoren umfassen. Im Schritt des Ermittelns kann unter Verwendung des Sensorsignals beispielsweise ein Sensorparameterset extrahiert werden. Zum Auswerten des Sensorparametersets kann das Verschleißsignal unter Ver- wendung des Sensorparametersets ermittelt werden. Das Verschleißsignal kann ein elektrisches Signal sein, das als Verschleißzustand beispielsweise eine Abweichung des Verschleißzustands von einem in Form der Verarbei- tungsvorschrift hinterlegten vordefinierten Ausgangszustand des Herzunter- stützungssystems umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns zumindest ein Verschleißparameter ermittelt werden. Das Verschleißsignal kann den Ver- schleißparameter umfassen. Der Verschleißparameter kann beispielsweise technische Daten bezüglich einer Komponente des Herzunterstützungssys- tems umfassen, die einen Rückschluss auf den Zustand der Komponente
ermöglichen. Dazu kann der mittels des Sensorsignals abgebildete Betriebs- zustand beispielsweise in Bezug auf einen zeitlichen Verlauf ausgewertet wer- den. Vorteilhafterweise kann der Verschleißparameter verwendet werden, um den Verschleißzustand zu analysieren, beispielsweise um einen Ausfallzeit- punkt des Herzunterstützungssystems oder einer Komponente des Herzunter- stützungssystems prognostizieren zu können, was die Sicherheit erhöht. Zu dem kann beispielsweise der Verschleißzustand einer bestimmten Kompo- nente erfasst werden, um einen Austausch der entsprechenden Komponente vornehmen zu können, anstatt das gesamte Herzunterstützungssystem aus- zutauschen, was vorteilhafterweise ressourcenschonend und kostensparend ist.
Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Ermittelns gemäß einer Ausfüh- rungsform zumindest ein eine Funktionsfähigkeit des Herzunterstützungssys- tems repräsentierender Funktionsparameter ermittelt werden. In diesem Fall kann das Verschleißsignal den Funktionsparameter umfassen. Beispielsweise kann der Funktionsparameter anzeigen, ob ein weiterer zuverlässiger Betrieb des Herzunterstützungssystems möglich ist oder ob ein Austausch oder eine Wartung erforderlich ist. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise die Funkti- onsfähigkeit des Herzunterstützungssystems besonders einfach überwacht werden. Eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Herzunterstüt- zungssystems oder eine gewünschte Funktionsfähigkeit des Herzunterstüt- zungssystems kann auf diese Weise erkannt werden, beispielsweise um eine Wartung eines implantierten Herzunterstützungssystems vermeiden oder früh- zeitig planen zu können, was vorteilhafterweise die Sicherheit und Zuverläs- sigkeit des Herzunterstützungssystems erhöht.
Zudem kann das Verfahren gemäß einer Ausführungsform einen Schritt des Bereitstellens des Sensorsignals und zusätzlich oder alternativ des Ver- schleißsignals an eine Schnittstelle zu einer externen Verarbeitungseinrich- tung umfassen. Bei der externen Verarbeitungseinrichtung kann es sich bei- spielsweise um ein extrakorporales Steuergerät oder ein tragbares Gerät wie
ein Smartphone handeln, oder um einen Server oder eine Warneinrichtung für das Herzunterstützungssystems. Vorteilhafterweise kann der Betriebszustand und zusätzlich oder alternativ der Verschleißzustand dadurch extern gespei- chert werden, beispielsweise für eine weitere Auswertung. Das Verschleißsig- nal kann zum Bereitstellen an eine Schnittstelle zu der Warneinrichtung oder zu dem Smartphone beispielsweise den Funktionsparameter umfassen, und zum Bereitstellen an eine Schnittstelle zu dem extrakorporalen Steuergerät oder den Server beispielsweise den Verschleißparameter. Zudem kann das Verschleißsignal, beispielsweise zum Bereitstellen an eine Schnittstelle zu ei- nem Smartphone, auch den Funktionsparameter und den Verschleißparame- ter umfassen, beispielsweise zum visuellen oder auditiven Anzeigen des Ver- schleißsignals. Zusätzlich oder alternativ kann das Verschleißsignal beispiels- weise unter Verwendung eines vordefinierten Grenzwerts als Verarbeitungs- Vorschrift abhängig von einem Vergleichsergebnis mit dem Grenzwert zum Be- reitstellen als Warnsignal ermittelt werden.
Das Verfahren kann gemäß einer Ausführungsform auch einen Schritt des Sensierens aufweisen. Im Schritt des Sensierens wird der Betriebszustand sensiert und das den Betriebszustand repräsentierende Sensorsignal bereit- gestellt. Dazu kann beispielsweise mittels eines definierten Sensorbereichs eine bestimmte Komponente oder ein bestimmter Bereich des Herzunterstüt- zungssystems sensiert werden, um den Betriebszustand zu erfassen. Vorteil- hafterweise kann auf diese Weise ein Sensoreinrichtung zum Erfassen des Sensorsignals eingestellt werden, beispielsweise um den Verschleißzustand einer Komponente des Herzunterstützungssystems zu ermitteln, oder den Ver- schleißzustand besonders genau zu ermitteln.
Das Sensorsignal kann gemäß einer Ausführungsform zudem unter Verwen- dung einer Sensoreinrichtung sensiert werden. Die Sensoreinrichtung kann ausgebildet sein, um eine elektrische Größe, eine Temperatur, einen Druck, einen Volumenstrom, eine Bewegung, ein optisches oder akustisches Signal eine Kraft oder eine Positionsänderung des Herzunterstützungssystems zu
sensieren. Als elektrische Größe kann beispielsweise eine Spannung sensiert werden. Als Druck kann beispielsweise ein Druckaufbau oder eine Druckdiffe- renz sensiert werden. Als Bewegung kann beispielsweise eine Vibration einer Komponente des Herzunterstützungssystems sensiert werden, oder eine stoßartige Bewegung in Form eines Sturzes oder einer physikalischen Schockeinwirkung auf einen Träger eines implantierten Herzunterstützungs- systems. Das Sensieren des Drucks und des Volumenstroms ist beispiels weise vorteilhaft, um ein Festsaugen des Pumpeneinlass des Herzunterstüt- zungssystems an einem Blutgefäß zu erfassen. Mittels eines optischen oder akustischen Signals, das beispielsweise durch ein Laser- Interferometer, ein Mikrofon oder einen Körperschallsensor erfasst werden kann, kann eine Dislo- kation oder eine Fehlfunktion des Herzunterstützungssystems wie eine Un- wucht des Laufrads erfasst werden. Zum Sensieren der genannten Größen kann die Sensoreinrichtung beispielsweise einen Spannungssensor, einen elektrischen Widerstandssensor, einen Temperatursensor, einen Druck- sensor, einen Ultraschall-Durchflusssensor, einen optischen Reflektionskoef- fizientensensor, einen Bewegungssensor, einen Beschleunigungssensor, ei- nen Magnetsensor, ein Mikrofon, einen Kraftsensor, einen Abstandssensor o- der einen induktiven und/oder kapazitiven Rotorlagersensor oder eine Kombi- nation aus den genannten Sensoren umfassen. Zudem kann zumindest einer der genannten Sensoren auch redundant ausgeführt sein, beispielsweise zur Selbstdiagnose der Sensoren. Vorteilhafterweise können zum Bereitstellen des Sensorsignals in das Herzunterstützungssystem integrierte Sensoren ver- wendet werden, was kostensparend ist und eine kompakte Bauweise einer Vorrichtung zum Ausführen dieser Ausführungsform des Verfahrens ermög- licht.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Sensorsignal den Betriebszustand auch im Zeitbereich und zusätzlich oder alternativ im Frequenzbereich reprä- sentieren. Dazu kann das Sensorsignal den Betriebszustand in einen be- stimmten Zeitraum repräsentieren, beispielsweise um einen Mittelwert oder eine Standardabweichung des Betriebszustands zu erfassen. Wenn das
Sensorsignal den Betriebszustand im Frequenzbereich repräsentiert, können beispielsweise charakteristische Frequenzen einer Median-Frequenz des Spektrums, der integrierten Bandenergie in definierten Frequenzbändern oder auch der absoluten Amplitude am Ort bekannter Schadensfrequenzen ermit- telt werden. Vorteilhafterweise wird so eine weitere Analyse des Sensorsignals ermöglicht, was für eine exakte Ermittlung des Verschleißzustands vorteilhaft ist.
Ferner kann im Schritt des Einlesens gemäß einer Ausführungsform ein wei- teres Sensorsignal eingelesen werden, das einen weiteren Betriebszustand des Flerzunterstützungssystems repräsentiert. Im Schritt des Ermittelns kann das Verschleißsignal unter Verwendung des Sensorsignals, des weiteren Sen- sorsignals und der Vergleichsvorschrift ermittelt werden. Dies ist von Vorteil, um zum Ermitteln des Verschleißzustands mehrere Sensorsignale verwenden zu können.
In diesem Fall kann gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Ermittelns das unter Verwendung des Sensorsignals und des weiteren Sensorsignals ein Sensorparameterset extrahiert werden. Das Verschleißsignal kann dann unter Verwendung des Sensorparametersets und der Vergleichsvorschrift ermittelt werden. Das Ermitteln des Sensorparametersets ist zum Transformieren der Sensordaten im Zeit- oder Frequenzbereich vorteilhaft.
Zudem kann das Verfahren gemäß einer Ausführungsform einen einem Schritt des Bestimmens der Vergleichsvorschrift unter Verwendung des Sensorsig- nals aufweisen. Dazu kann beispielsweise das Sensorparameterset verwen- det werden. Das Sensorsignal kann beispielsweise verwendet werden, um ein Profil des Betriebszustands zu erstellen, oder es kann ein sogenannter Fin gerabdruck des Systems entwickelt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Ausführungsform, ein bereits eingelesenes Sensorsignal zum Bestim- men der Vergleichsvorschrift zu verwenden, beispielsweise um die Vergleichs- Vorschrift in Bezug auf einen bestimmten Betriebszustand einzustellen,
beispielsweise in Bezug auf einen implantierten Zustand des Herzunterstüt- zungssystems.
Zudem wird mit diesem Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Herzunter- stützungssystems vorgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte einer Aus- führungsform des vorstehend genannten Verfahrens zum Erkennen eines Ver- schleißzustands eines Herzunterstützungssystems und einen Schritt des Be- reitstellens eines Ansteuersignals zum Ansteuern einer Komponente des Her- zunterstützungssystems. Das Ansteuersignal wird unter Verwendung des Sensorsignals oder des Verschleißsignals ausgegeben. Auf diese Weise kann ein ohnehin zum normalen Betrieb des Herzunterstützungssystems erforderli- ches Sensorsignal, also ein Sensorsignal, das zum Durchführen einer Herzun- terstützungsfunktion des Herzunterstützungssystems erforderlich ist, zusätz- lich verwendet werden, um einen Verschleiß des Herzunterstützungssystems zu erkennen und optional zu bewerten. Vorteilhafterweise kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Komponente und somit eine Funktion des Herzun- terstützungssystem unter Verwendung des Sensorsignals und zusätzlich oder alternativ des Verschleißsignals angepasst werden, beispielsweise um eine Beschädigung eines mechanischen Bauteils des Herzunterstützungssystems zu verringern oder zu vermeiden, in Abhängigkeit des Betriebszustands oder des Verschleißzustands. So kann beispielsweise die Pumpe des Herzunter- stützungssystems unter Verwendung des Sensorsignals verlangsamt werden, um einer Beschädigung bei einer erfassten Schockeinwirkung wie einem Sturz, der beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors oder Bewe- gungssensors erfasst wird, vorzubeugen.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens zum Erken- nen eines Verschleißzustands eines Herzunterstützungssystems oder zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese
Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Er- findung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder ei- nem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Aus- geben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufwei- sen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzu- lesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungs- gebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle auf- weisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil ei- nes sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vor- richtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauele- menten bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnitt- steilen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller ne- ben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Vorteilhafterweise kann eine solche Vorrichtung Teil eines Flerzunterstüt- zungssystems sein oder in ein Flerzunterstützungssystem integriert werden. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der Vorrichtung in ein bereits funk- tionsfähiges Flerzunterstützungssystem integriert werden, um unter Verwen- düng ohnehin während des Betriebs des Flerzunterstützungssystems zu erfas- sender Sensorsignale den Verschleißzustand des Flerzunterstützungssys- tems überwachen zu können.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnun- gen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flerzunterstützungssystems in Aortenklappenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines apikalen Flerzunterstützungs- systems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erkennen ei- nes Verschleißzustands eines Flerzunterstützungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betreiben ei- nes Flerzunterstützungssystems gemäß einem Ausführungsbei- spiel;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Sensoren ei- nes Flerzunterstützungssystems mit einer Vorrichtung zum Erken- nen eines Verschleißzustands eines Flerzunterstützungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines Ver- schleißzustands eines Herzunterstützungssystems und eines Ver- fahrens zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestell- ten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzich- tet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Herzunterstützungssystems 100 in Aortenklappenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist eine schaubildliche Darstellung des Herzunterstützungssystems 100 im implantier- ten Zustand in einem Herz 105 gezeigt. In der hier gezeigten Aortenklappen- position des Herzunterstützungssystems 100 ist ein Abschnitt des Herzunter- stützungssystems 100 mit einer Einlaufkanüle 1 10 im linken Ventrikel 1 15 des Herzens 105 angeordnet, und ein weiterer Abschnitt des Herzunterstützungs- systems 100 ist in der Aorta 120 im Bereich der Aortenklappen 125 angeord- net. Ein Pumpenvolumenfluss 130 wird an der Spitze der Einlaufkanüle 1 10 im Ventrikel 1 15 aufgenommen und im Bereich der Aorta 120 abgegeben wird. Ein Ausführungsbeispiel des hier gezeigten Herzunterstützungssystems 100 weist zum Erkennen eines Verschleißzustands oder zum Betreiben des Her- zunterstützungssystems 100 eine Vorrichtung auf, wie sie anhand der nach- folgend beschriebenen Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines apikalen Herzunterstützungs- systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist eine schaubildli- che Darstellung des Herzunterstützungssystems 100 im implantierten Zu stand. Das apikale Herzunterstützungssystem 100 weist einen Eingang zum Einleiten eines Blutflusses auf, der einen Blutfluss aus dem linken Ventrikel 1 15 des Herzens über eine außerhalb des Herzens 105 am Herzen 105
entlang geführte Ablaufkanüle 205 in die Aorta 120 pumpt. Der Pumpenvolu- menfluss 130 wird dazu von einer Pumpe des Herzunterstützungssystems 100, beispielsweise einer Rotationspumpe, an die Ablaufkanüle 205 abgege- ben. Die Ablaufkanüle 205 führt den Pumpenvolumenstrom 130 der Aorta 120 zu. Auch ein Ausführungsbeispiel des hier gezeigten apikalen Herzunterstüt- zungssystems 100 weist zum Erkennen eines Verschleißzustands oder zum Betreiben des Herzunterstützungssystems 100 eine Vorrichtung auf, wie sie anhand der nachfolgend beschriebenen Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eine Vorrichtung 300 zum Erken- nen eines Verschleißzustands eines Herzunterstützungssystems gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 300 weist eine Einleseeinrichtung 305 und eine Ermittlungseinrichtung 310 auf. Die Einleseeinrichtung 305 ist ausgebildet, ein Sensorsignal 315 einzulesen, das einen Betriebszustand des Herzunterstützungssystems repräsentiert. Die Ermittlungseinrichtung 310 ist ausgebildet, unter Verwendung des Sensorsignals 315 und einer Vergleichs- Vorschrift 320 ein Verschleißsignal 325 zu ermitteln. Das Verschleißsignal 325 repräsentiert den Verschleißzustand.
Die hier gezeigte Vorrichtung 300 ist in Verbindung mit einem Herzunterstüt- zungssystem wie einem der beiden in den vorhergehenden Fig. 1 und 2 bei spielhaft gezeigten Herzunterstützungssystemen einsetzbar.
Die Ermittlungseinrichtung 310 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, zumindest einen Verschleißparameter zu ermitteln und das den Verschleißparameter umfassende Verschleißsignal 325 bereitzustellen. Zu- sätzlich oder alternativ ist die Ermittlungseinrichtung 310 dazu ausgebildet, zu- mindest einen eine Funktionsfähigkeit des Herzunterstützungssystems reprä- sentierenden Funktionsparameter zu ermitteln und das den Funktionsparame- ter umfassende Verschleißsignal 325 bereitzustellen.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ermittlungseinrichtung 310 zudem dazu ausgebildet, das Verschleißsignal 325 an eine Schnittstelle zu einer externen Verarbeitungseinrichtung 335 bereitzustellen. Optional wird auch das Sensorsignal 315 an die Schnittstelle zu der externen Verarbeitungs- einrichtung 335 bereitgestellt. Dabei kann die Schnittstelle drahtlos oder draht- gebunden ausgeführt sein.
Zudem ist die Einleseeinrichtung 305 gemäß dem hier gezeigten Ausführungs- beispiel dazu ausgebildet, zumindest ein weiteres Sensorsignal 330 einzule- sen, das einen weiteren Betriebszustand des Herzunterstützungssystems re- präsentiert. Die Ermittlungseinrichtung 310 ist ausgebildet, das Verschleißsig- nal 325 unter Verwendung des Sensorsignals 315, des zumindest einen wei- teren Sensorsignals 330 und der Vergleichsvorschrift 320 zu ermitteln. Optio- nal ist zudem die Ermittlungseinrichtung 310 dazu ausgebildet, unter Verwen- dung des Sensorsignals 315 und des zumindest einen weiteren Sensorsignals 330 ein Sensorparameterset zu extrahieren, und das Verschleißsignal 325 un- ter Verwendung des Sensorparametersets und der Vergleichsvorschrift 320 zu ermitteln. Die Vergleichsvorschrift ist gemäß dem hier gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel in der Ermittlungseinrichtung vorgespeichert. Optional wird die Vergleichsvorschrift 320 unter Verwendung des Sensorsignals 315 bestimmt.
Das Sensorsignal 315 und das weitere Sensorsignal 330 werden gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Sensoreinrichtung 340 bereitge- stellt. Die Sensoreinrichtung 340 ist optional ausgebildet, den Betriebszustand zu sensieren und das den Betriebszustand repräsentierende Sensorsignal 315 bereitzustellen. Zudem ist die Sensoreinrichtung 340 gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel dazu ausgebildet, zum Bereitstellen des Sensorsignals 315 eine elektrische Größe, eine Temperatur, einen Druck, einen Volumenstrom, eine Bewegung, ein optisches oder akustisches Signal, eine Kraft oder eine Positi- onsänderung des Herzunterstützungssystems zu sensieren. Das Sensorsig- nal 315 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, den
Betriebszustand im Zeitbereich und zusätzlich oder alternativ im Frequenzbe- reich zu repräsentieren.
In Verbindung mit einem Herzunterstützungssystem ist die hier gezeigte Vor- richtung 300 zur Überwachung zumindest einer funktionellen Gruppe eines Herzunterstützungssystems einsetzbar, um einen Wartungseingriff bereits vor Auftreten erster Symptome oder akuten Notfällen durchführen zu können. Die Sensoreinrichtung 340 kann beispielsweise eine in das Herzunterstützungs- system integrierte Sensoreinrichtung sein, die ausgebildet ist, Betriebspara- meter zu ermitteln, beispielsweise Ströme, Spannungen, Temperaturen, Vib- rationen, Drücke und Druckänderungen, Schall, optische Reflexionskoeffizien- ten, Kräfte und Positionsänderungen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wer- den unter Verwendung der Ermittlungseinrichtung 310 aus den Sensordaten Sensorparameter extrahiert, beispielsweise im Zeit- und zusätzlich oder alter- nativ im Frequenzbereich.
Aus dem ermittelten Sensorparameterset ist gleichsam ein Fingerabdruck des Systems generierbar oder das Sensorparameterset kann als ein solcher Fin gerabdruck angesehen werden. Der Fingerabdruck ist unter Verwendung der Ermittlungseinrichtung 310 fortlaufend mit der Definition eines gesunden Fin- gerabdrucks in Form der Vergleichsvorschrift 320 vergleichbar. Abweichungen des Fingerabdrucks von dem gesunden Fingerabdruck der Vergleichsvor- schrift 320 stellen ein Indiz für fortschreitende Alterungs- oder Beschädigungs- prozesse des Herzunterstützungssystems dar. Der zeitliche Verlauf des Sen- sorparametersets wird optional unter Verwendung der Ermittlungseinrichtung 310 eingesetzt, um Verschleißprozesse des Herzunterstützungssystems zu bewerten und möglicherweise einen Ausfallzeitpunkt vorherzusagen. Die Er- mittlungseinrichtung 310 ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, das Verschleißsignal 325 an die Schnittstelle zu der exter- nen Verarbeitungseinrichtung 335 bereitzustellen, um bei einer ermittelten Ab- weichung vom Normalfingerabdruck mittels des Verschleißsignals 325 bereit- zustellen, beispielsweise in Form des den Verschleißparameter umfassenden
Verschleißsignals 325, um beispielsweise den Träger des implantierten Her- zunterstützungssystems mit der Vorrichtung 300, den Patienten oder einen Arzt durch das den Verschleißzustand repräsentierende Verschleißsignal 325 zu informieren.
Mit einer derartigen Zustandsüberwachung des Herzunterstützungssystems mittels einer Variante der hier gezeigten Vorrichtung 300 lässt sich vorteilhaf- terweise eine Verringerung oder sogar eine Vermeidung von kritischen Sys- temausfällen erreichen. Die frühzeitige Erkennung einer Systemdegradation schafft einen Zeitvorteil, sodass beispielsweise Operationstermine zum Kom- ponententausch frühzeitig planbar werden. Vorausschauende Wartungsein- griffe steigern den Lebenswert des Patienten, da er nicht einem medizinischen Notfallszenario ausgesetzt wird. Die hier gezeigte Vorrichtung 300 kann auch als Zustandsüberwachungssystem, als „Condition Monitoring System“ be- zeichnet werden, und bietet eine zusätzliche Sicherung speziell bei Subsyste- men, die nicht redundant ausgeführt sein können wie beispielsweise dem Pumpenmotor. Mit der Integration der Vorrichtung 300 als Condition Monito- ring System kann das Vertrauen des Patienten in sein Unterstützungssystem vergrößert werden, was ein Sicherheitsgefühl zur Folge hat.
Der ermittelte Verschleißzustand ist mittels des Verschleißsignals 325 über die Schnittstelle zu der externen Verarbeitungseinrichtung 335 in Form einer Kom- munikationsschnittstelle, wie z. B. einem Funkmodem oder einer drahtgebun- denen Schnittstelle, übertragbar. Wenn die externe Verarbeitungseinrichtung 335 eine Anzeigeeinrichtung aufweist, beispielsweise in Form eines Bild- schirms des extrakorporalen Steuergeräts oder des tragbaren Geräts, einem sogenannten„Wearable“ wie beispielsweise einem per Bluetooth Low Energy gekoppelten Smartphone als externe Verarbeitungseinrichtung 335, ist der mittels des Verschleißsignals 325 bereitgestellte Verschleißzustand auf der Anzeigeeinrichtung anzeigbar, beispielsweise in Form eines Zustandsmaßes des Verschleißzustands.
Zusätzlich oder alternativ sind der Verschleißzustand und/oder die zugrunde- liegenden Sensorwerte oder Sensorparameter durch das Bereitstellen des Verschleißsignals 325 an die Schnittstelle zu der externen Verarbeitungsein- richtung 335 auch zum späteren Abruf (über Kabel, Funk oder eine induktiv gekoppelte Kommunikationsschnittstelle) im extrakorporalen Steuergerät oder einem mit dem Herzunterstützungssystem implantierten Steuergerät abspei- cherbar und/oder über ein Weitverkehrskommunikationsnetz (beispielsweise WLAN, LTE oder GPRS) zu einem zentralen Server übertragbar. Die Nutzung eines zentralen Servers hat dabei den Vorteil, dass der Systemfingerabdruck und Parametertrendverlauf der Sensordaten und des mittels des Ver- schleißsignals 325 übermittelten Verschleißzustands mit einer großen Grund- gesamtheit von Systemen vergleichbar sind, sodass es möglich ist, robuste Aussagen über den Systemzustand des Herzunterstützungssystems zu tref- fen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eine Vorrichtung 400 zum Betrei- ben eines Herzunterstützungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Vorrichtung 400 ist ausgebildet, das Betreiben des Herzun- terstützungssystems, wie das beispielhaft anhand von Fig. 1 oder Fig. 2 ge- zeigte Herzunterstützungssystem, auszuführen und zusätzlich oder alternativ anzusteuern. Die Vorrichtung 400 umfasst dazu die Einleseeinrichtung 305 und die Ermittlungseinrichtung 310, die im Wesentlichen der anhand von Fig. 3 gezeigten Einleseeinrichtung und die Ermittlungseinrichtung entsprechen. Entsprechend ist die Einleseeinrichtung 305 ausgebildet, das von der Sen- soreinrichtung 340 bereitgestellte Sensorsignal 315 einzulesen, und die Er- mittlungseinrichtung 310 ist ausgebildet, unter Verwendung des Sensorsignals 315 und der Vergleichsvorschrift 320 das Verschleißsignal 325 zu ermitteln und bereitzustellen.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 400 zudem eine Ansteuereinrichtung 405. Die Ansteuereinrichtung 405 ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des Sensorsignals 315 oder des
Verschleißsignals 325 ein Ansteuersignal 410 zum Ansteuern einer Kompo- nente 415 des Herzunterstützungssystems bereitzustellen.
Die Komponente 415 des Herzunterstützungssystems ist beispielsweise eine Steuereinheit oder ein Bauteil wie eine Pumpe oder ein Laufrad oder eine An- triebseinrichtung, wie sie in der nachfolgenden Fig. 5 gezeigt sind. Detektiert die Vorrichtung 400 mittels des Sensorsignals 315 und zusätzlich oder alter- nativ dem Ermitteln des Verschleißsignals 325 unter Verwendung der Ermitt- lungseinrichtung 310 einen Sturz oder eine sonstige physikalische Schockein- wirkungen auf den Patienten, ist die Vorrichtung 400 ausgebildet, unter Ver- wendung der Ansteuereinrichtung 405 eine der Komponenten 415 des Her- zunterstützungssystems wie die Pumpe mittels des Ansteuersignals 410 an- zusteuern, um die Pumpe kurzzeitig zu verlangsamen oder zu stoppen, um eine Beschädigung der mechanischen Bauteile zu vermeiden oder zu verrin- gern.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Sensoren ei- nes Herzunterstützungssystems 100 für eine Vorrichtung 300 zum Erkennen eines Verschleißzustands eines Herzunterstützungssystems 100 gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte beispielhafte Sensorintegration in das Herzunterstützungssystem 100 ist auch in Verbindung mit der Vorrichtung 400 zum Betreiben des Herzunterstützungssystems 100 ausführbar. Das Her- zunterstützungssystem umfasst entsprechend beispielhaft die Vorrichtung 300; 400, die einer Variante der Vorrichtung wie sie anhand der vorhergehen- den Fig. 3 und 4 beschrieben ist, ähnelt oder entspricht. Exemplarisch ist das hier gezeigte Herzunterstützungssystem 100 als Herzunterstützungssystem für die Aortenklappenposition wie das anhand von Fig. 1 beschriebene Her- zunterstützungssystem gezeigt.
Das Herunterstützungssystem 100 weist eine Spitze 505, einen Zulaufkäfig 510 zur Aufnahme eines Blutvolumenstroms, eine Zulaufkanüle 515 zur Zu- führung des Blutvolumenstroms an eine Mikro-Axialpumpe, ein Laufrad 520
der Mikro-Axialpumpe, einen magnetisch oder mechanisch gekoppelten Elekt- roantrieb 525, ein Zuleitungskabel 530 und eine Steuereinheit 535 auf. Die Steuereinheit 535 umfasst beispielhaft die Vorrichtung 300; 400. Beispielhaft weist das Herzunterstützungssystem 100 als Sensoreinrichtung verschiedene Sensoren in einer beispielhaften Montageposition auf. Das Herzunterstüt- zungssystem 100 weist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel drei Temperatursensoren 542 auf, von denen zwei im Bereich des Elektroantriebs 525 und einer im Bereich der Spitze 505 angeordnet sind. Zudem umfasst das Herzunterstützungssystem 100 beispielhaft drei Drucksensoren 544, von de- nen jeweils einer im Bereich der Spitze 505, der Zulaufkanüle 515 und des Elektroantriebs 525 angeordnet ist. Im Bereich zwischen der Spitze 505 und dem Zulaufkäfig 510 weist das Herzunterstützungssystem zudem einen Ultra- schall-Durchflusssensor 546 auf. An einem der Spitze 505 abgewandten Ende weist die Zulaufkanüle 515 zudem einen Kraft-, Biege- oder Abstandssensor 548 und einen optischen Reflexionskoeffizientensensor 550 auf. Benachbart zum Laufrad 520 weist der Elektroantrieb 525 einen Laufradlagesensor 552 in Form eines Magnetsensors oder Hallsensors, optischem Abstandssensor wie beispielsweise einem Laser-Interferometer, oder einem induktiven und zusätz- lich oder alternativ kapazitiven Rotorlagesensor auf. Zentral des Elektroan- triebs 525 umfasst das Herzunterstützungssystem 100 als weiteren Laufrad- lagesensor 554 einen Vibrationssensor, einen Körperschallsensor, ein Mikro- fon und zusätzlich oder alternativ einen Mikrocontroller, beispielsweise in Form eines Sensor-Hubs. Im Bereich der Kontaktstelle der Steuereinheit 535 mit dem Zuleitungskabel 530 weist das Herzunterstützungssystem einen Span- nungssensor 556 in Form eines Spannung-, Strom-, Leistungs-, elektrische Widerstands- und/oder Back-EMF-Sensors auf. Die Steuereinheit 535 umfasst zudem einen Steuergerätsensor 558 in Form eines Mikrofons, Druck-, Be- schleunigungs- und/oder Drehratensensor, oder Temperatursensors.
Eine redundante Ausführung der hier gezeigten Sensoren 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556 und 558 ist für eine Selbstdiagnose der Sensoren 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556 und 558 unter Verwendung einer Abweichung
der einzelnen Sensorwerte untereinander vorteilhaft. Eine Integration aller hier gezeigten Sensoren 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556 und 558 ist nicht in jedem Anwendungsfall sinnvoll, bzw. aus Bauraum- oder Kostengründen nicht in jedem Anwendungsfall umsetzbar. Je nach konkretem Anwendungs- fall sind gezielt die relevantesten Sensoren auswählbar, beispielsweise auf Basis einer Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse, einer„Failure Mode and Effects Analysis“ (FMEA-Analyse) oder beobachteten Ausfällen in Langzeit- tests oder Stresstests.
Im Folgenden ist eine Aufzählung beispielhafter Verwendungen der Vorrich- tung 300, 400 in Verbindung mit dem Flerzunterstützungssystem 100 und einer Sensoreinrichtung wie einem oder mehrerer der hier gezeigten Sensoren 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556 und 558 zum Erkennen des Verschleißzu- stands des Flerzunterstützungssystems 100 und/oder zum Betreiben des Her- zunterstützungssystems 100 erläutert:
Mittels des Laufradsensors 554 in Form des Mikrofons oder des Körper- schallsensors und zusätzlich oder alternativ mittels des Steuergerätsensors 558 in Form des Mikrofons und/oder Beschleunigungssensors ist eine Analyse des Lagerverschleißes durch das Ermitteln des Verschleißzustandes realisier- bar.
Bei magnetisch gekoppelten und magnetisch gelagerten Laufrädern 520 kann durch Alterung und Ablagerungen sowie beginnende Pumpenthrombosen eine Unwucht des Laufrades 520 entstehen, die durch das Mikrofon, den Be- schleunigungs-, den Drehraten- und den Körperschallsensor des Lauf- radsensors 554 und/oder des Steuergerätsensors 558 nachweisbar ist.
Eine Veränderung der Reibung in Gleitlagern des Herzunterstützungssystems 100, beispielsweise durch eine Abnutzung oder Bildung von Ablagerungen, ist durch eine Veränderung der Leistungsaufnahme, die mittels eines Span- nungssensor 556 in Form eines Strom-, Spannungs-, oder Leistungssensor
sensierbar ist, in Verbindung mit dem tatsächlichen Druckaufbau oder Volu- menstromaufbau, die mittels einem der Drucksensoren 544 im Bereich der Zu- laufkanüle 515 oder des Elektroantriebs 525 oder des Ultraschall-Durchfluss- sensors 546 sensierbar sind, erkennbar. Darüber hinaus führt dieses Fehler- bild auch zu einer charakteristischen Schwingung, die durch das Mikrofon, den Beschleunigungs-, den Drehraten und den Körperschallsensoren des Lauf- radsensors 554 und/oder des Steuergerätsensors 558 nachweisbar ist.
Eine Messung des Schlupfes zwischen dem magnetisch gekoppelten Antrieb 525 und dem Laufrad 520 gibt Hinweise auf den Zustand der Kopplung und der Gleitlager des Laufrades 520. Der Schlupf kann beispielsweise durch op- tische, magnetische oder kapazitive Laufradlagesensor 552 sensiert werden, oder die Phasenbeziehung des elektrischen Antriebsstroms sowie die zurück- induzierte Feldenergie (Back-EMF) in unbestromte Windungen des mehrpha- sigen Elektromotors 525 ist mittels des Spannungssensors 556 beispielsweise im Steuergerät 535 oder im Elektroantrieb 525 sensierbar. Der Spannungs- sensors 556 ist dazu in der hier gezeigten Position oder im Bereich des Elekt- roantriebs 525 in der Position des dort angeordneten Temperatursensors 542 oder Drucksensors 554 positionierbar.
Eine Belastung der Lager und ein resultierender Druckaufbau des Laufrades 520 ist darüber hinaus auch mittels des Kraft-, Dehnungs- oder Abstands- sensoren 548 an der Lagerung des Laufrades sensierbar.
Ablagerungen und beginnende Pumpenthrombosen sind durch einen Druck- abfall im Zulaufschlauch in Form der Zulaufkanüle 515 erkennbar, beispiels weise durch Druckgradienten zwischen der Aorta und der Zulaufkanüle 515 oder dem Ventrikel, aber auch durch einen Vergleich der mittels des Span- nungssensors 556 erfassbaren elektrischen Leistungsaufnahme mit dem mit- tels des Ultraschall-Durchflusssensors 546 erfassbaren tatsächlichen Fluss und dem mittels den Drucksensoren 544 erfassbaren Druckaufbau der Pumpe.
Hinweise auf Alterungsprozesse im Stator des Elektroantriebs 525 geben bei- spielsweise die mittels des im Bereich des Elektroantriebs 525 positionierten Temperatursensors 542 erfassbare Wicklungstemperatur, oder die mittels des Spannungssensors 556 erfassbare Wicklungsimpedanz, aber auch optisch, induktiv oder kapazitiv gemessene Abmessungen des Motor-Luftspaltes, die mittels eines Laufradlagesensors 552 in der Position des im Bereich des Elekt- roantriebs 525 angeordneten Temperatursensors 542 oder Drucksensors 544. Ablagerungen auf dem Rotor, sowie eine Unwucht sind auch durch optische Messung des Reflexionskoeffizienten mittels des Reflexionskoeffizienten- sensors 550 bestimmbar.
Über eine elektrische Widerstandsmessung mittels des Spannungssensors 556 ist die Qualität des Zuleitungskabels 530 überwachbar. Neben einer Er- kennung von Kabelbrüchen (Serienmessung) kann die Widerstandsmessung als komplexwertige Impedanzmessung auch zwischen benachbarten Lei tungslitzen durchgeführt werden, um den Zustand des Isolationsmantels und/oder Dielektrikums zu bewerten.
Fehler in der Leistungs- und Signalelektronik des Steuergeräts 535 sind durch ein Messen der Temperatur einzelner Baugruppen sowie einer Überwachung ausgewählter Spannungsniveaus erfassbar. Auch ein Festsaugen eines Pumpeneinlasses an die Ventrikelwand der Aorta bei einem Herzunterstützungssystem 100 in Aortenklappenposition, eine so- genannte„suction“, ist mittels der hier gezeigten Vorrichtung 300, 400 erfass- bar. In Folge des Festsaugens des Herzunterstützungssystems 100 ist kein unterstützender Blutvolumenstrom mehr möglich, das Herzunterstützungssys- tem 100 soll (automatisch) die Pumpleistung reduzieren, bis es sich wieder von der Aortenwand ablöst. Das Festsaugen ist mittels des Druckgradienten der Drucksensoren im Bereich der Spitze 505 und im Bereich der Zulaufkanüle
515 und mittels des Ultraschall-Durchflusssensors 546 nachweisbar. Darüber hinaus verändert ein teilweiser Verschluss des Zulaufkäfigs 510 die Strö- mungsverhältnisse im Zulaufkäfig 510, was durch das Doppler-Spektrum des Ultraschall-Durchflusssensors 546 erkennbar ist.
Die Sensordatenverarbeitung mittels der Ermittlungseinrichtung der Vorrich- tung 300, 400 stützt sich dabei auf die Analyse der Sensorsignale im Zeitbe- reich, beispielsweise durch relative oder absolute Schwellwerte, Mittelwerte, Standardabweichungen, Minimums- und Maximalwerten in Zeitfenstern oder dem Gesamtbetrachtungszeitraum. Zusätzlich oder alternativ stützt sich die Sensordatenverarbeitung mittels der Ermittlungseinrichtung der Vorrichtung 300, 400 auf die Analyse der Sensorsignale im Frequenzbereich, beispiels- weise durch ein Ermitteln charakteristischer Frequenzen, einer Median-Fre- quenz des Spektrums, der integrierten Bandenergie in definierten Frequenz- bändern oder auch der absoluten Amplitude am Ort bekannter Schadensfre- quenzen. Die genannten Sensorparameter des Betriebszustands sind z. B. aufgrund von vorab definierten Schwellwerten der Vergleichsvorschrift als Zu- standsparameter, also als Verschleißparameter, ermittelbar. Alternativ ist als Vergleichsvorschrift auch ein Fingerabdruck der Systemparameter bestimm- bar und beispielsweise ein Schwellwert auf ein mathematisches Abstandsmaß auf den als gesund bestimmten Fingerabdruck definierbar, beispielsweise als Schwellwert-Flyperebene im multidimensionalen Parameterraum.
Eine Verarbeitung der Sensorwerte ist in einem pumpenintegrierten Mikrocon- troller wie einem Sensor-Flub oder im Steuergerät 535 realisierbar. Der Sen- sor-Flub kann auch nur zur Vorverarbeitung der Sensordaten und zur Weiter- leitung extrahierter Sensorparameter genutzt werden, wodurch sich die benö- tigte Kommunikationsbandbreite entlang des Zuleitkabels 530 verringert.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Erkennen eines Verschleißzustands eines Flerzunterstützungssystems und eines Verfahrens
700 zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 601 des Einlesens und einen Schritt 603 des Ermittelns. Im Schritt 601 des Einlesens wird ein Sensorsignal, das einen Betriebszustand des Herzunterstützungssystems repräsentiert, eingele- sen. Im Schritt 603 des Ermittelns wird unter Verwendung des Sensorsignals und einer Vergleichsvorschrift ein Verschleißsignal ermittelt. Das Ver- schleißsignal repräsentiert den Verschleißzustand.
Im Schritt 603 des Ermittelns wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zumin- dest ein Verschleißparameter ermittelt. Das Verschleißsignal umfasst in die sem Fall den zumindest einen Verschleißparameter. Optional wird im Schritt 603 des Ermittelns zudem zumindest ein eine Funktionsfähigkeit des Herzun- terstützungssystems repräsentierender Funktionsparameter ermittelt. Das Verschleißsignal umfasst dann den zumindest einen Funktionsparameter.
Das Verfahren 600 umfasst zudem optional einen Schritt 605 des Bereitstel- lens des Sensorsignals und/oder des Verschleißsignals an eine Schnittstelle zu einer externen Verarbeitungseinrichtung. Der Schritt 605 des Bereitstellens erfolgt optional nach dem Schritt 603 des Ermittelns. Wenn im Schritt 605 des Bereitstellens nur das Sensorsignal bereitgestellt wird, kann der Schritt 605 des Bereitstellens auch anschließend an den Schritt 601 des Einlesens erfol- gen.
Außerdem umfasst das Verfahren 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel ei- nen Schritt 607 des Sensierens, in dem der Betriebszustand sensiert und das den Betriebszustand repräsentierende Sensorsignal bereitgestellt wird. Der Schritt 607 des Sensierens erfolgt optional vor dem Schritt 601 des Einlesens. Zusätzlich oder alternativ wird der Schritt 607 des Sensierens vor dem Schritt 605 des Bereitstellens ausgeführt.
lm Schritt 601 des Einlesens wird optional ein weiteres Sensorsignal eingele- sen, das einen weiteren Betriebszustand des Herzunterstützungssystems re- präsentiert. In diesem Fall wird das Verschleißsignal im Schritt 603 des Ermit- telns unter Verwendung des Sensorsignals, des weiteren Sensorsignals und der Vergleichsvorschrift ermittelt wird. Optional wird im Schritt 603 des Ermit- telns zudem unter Verwendung des Sensorsignals und des weiteren Sensor- signals ein Sensorparameterset extrahiert. Das Verschleißsignal wird dann un- ter Verwendung des Sensorparametersets und der Vergleichsvorschrift ermit- telt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 600 zudem einen Schritt 609 des Bestimmens der Vergleichsvorschrift unter Verwendung des Sensorsignals auf. Der Schritt 609 des Bestimmens wird optional nach dem Schritt 601 des Einlesens vor dem Schritt 603 des Ermittelns ausgeführt.
Das Verfahren 700 zum Betreiben eines Herzunterstützungssystems umfasst zumindest den Schritt 601 und den Schritt 603 des Verfahrens 600 und optio- nal einen oder mehrere der Schritte 605, 607 und 609 wie sie obenstehend beschrieben sind. Zudem umfasst das Verfahren 700 einen Schritt 701 des Bereitstellens eines Ansteuersignals zum Ansteuern einer Komponente des Herzunterstützungssystems. Das Ansteuersignal wird dabei unter Verwen- dung des Sensorsignals oder des Verschleißsignals bereitgestellt.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“ -Verknüpfung zwischen ei- nem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausfüh- rungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal auf- weist.