Arbeitspunktabhängige Durchflussregelung einer rotatorischen Blutpumpe

Blutpumpen und Herzunterstützungssysteme werden immer häufiger erfolgreich in der Therapie von Patienten mit akutem Herzversagen eingesetzt. Dabei bieten vor allem rotatorische Blutpumpen durch ihre robuste und einfache Bauweise viele Vorteile. Um eine optimale Blutversorgung des Patienten gewährleisten zu können, ist eine Regelung des Blutflusses durch die Pumpe unabdingbar. Aus diesem Grund wurde für die rotatorische Diagonalblutpumpe Medos DeltaStream DP1 eine nichtlineare Regelung entworfen. Mithilfe dieser Regelung ist es möglich, sowohl konstante Blutflüsse als auch verschiedene Blutflusstrajektorien bei gleichzeitig schlagendem Herzen zu regeln. Zur statischen, nichtlinearen Identifikation der Blutpumpe wurde der Local Linear Model Tree Algorithmus (LOLIMOT) verwendet. Die dynamische Identifikation erfolgte durch die Linearisierung dieses Modells in unterschiedlichen Arbeitspunkten. Das daraus resultierende Gesamtmodell bildete die Grundlage für zwei verschiedene Regleransätze: Zunächst ein auf arbeitspunktabhängigen PI- bzw. PID-Reglern basierender Ansatz und im Weiteren ein Gain Scheduled PID-Regler. Beide Verfahren wurden anschließend jeweils um eine Störgrößenaufschaltung erweitert. Abschließend konnte mit den ausgelegten Reglern ein gutes Folgeverhalten der getesten Sollfusstrajektorien gezeigt werden.