时间相关压力信号的滤波制造技术

一种装置移除布置在含流体系统中用于检测源自第一脉冲生成器的第一脉冲和源自第二脉冲生成器的第二脉冲的压力传感器的压力信号中的第一脉冲。第一脉冲生成器被已知为按照脉冲循环的序列操作，每个脉冲循环导致至少一个第一脉冲，装置重复地获得当前数据采样，计算对应的参考值并且从当前数据采样减去参考值。参考值被计算为同一压力信号中其它数据采样的函数。这些数据采样可以是循环同步的以在一个或多个其它脉冲循环中（例如，在之前的脉冲循环）中具有与当前数据采样对应的位置或者位于当前数据采样附近。含流体系统可以包括例如作为透析机的一部分的体外血液流路和人体患者的心血管系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时间相关压力信号的滤波
本专利技术一般地涉及从含流体系统获得的时间相关压力信号的处理，并且具体地涉及这样的压力信号的滤波以移除源自特定脉冲生成器的信号分量。本专利技术例如可应用于用于体外血液处理的含流体系统。
技术介绍
上述压力信号包含信息分量(例如，表示心脏脉冲的压力变化)和扰动分量(例如，由血液泵送引起的压力变化)。有挑战的是通过移除扰动分量来提取信息分量。为此，现有的方法例如采用仅包含扰动分量的额外的压力信号(其可以被称为“泵送压力分布”)。在W02009/156175中提出了一种方法，其中直接从压力信号减去泵送压力分布或者泵送压力分布用作到自适应滤波器结构的输入。泵送压力分布是来自专用脉冲生成器(例如，血泵)的压力信号的预定时间解析分布。预测分布已经在受控的情况下(即，在没有来自其它源的影响的情况下)记录或算术地推导出以便于获得干净的分布。 现有技术还包括W02010/066405，其提出了通过从压力信号减去算术地建模的泵贡献来在压力信号中消除泵扰动。在替选方案中，当泵贡献未知时，W02010/066405提出了重复地采样泵贡献已知为最小时的压力值并且基于采样的压力值的标准偏差来估计平均心脏脉冲幅值。后一种技术仅能够生成平均心脏脉冲幅值的估计，并且既不能提供关于心脏脉冲的形状的信息也不能提供关于各心脏脉冲的幅值或时序的数据。本专利技术所相关的领域是体外血液处理。在体外血液处理中，血液被从患者身体取出，处理并且然后借助于体外血液流路重新引入到患者身体中。一般来说，血液由一个或多个泵送装置在流路中循环。流路通常经由插入到血管接入部的一个或多个接入装置(例如，针或导管)连接到患者的血管接入部。这样的体外血液处理包括血液透析、血液透析滤过、血液滤过，血浆置换等。为了监视和分析诸如心脏或呼吸系统的生理压力生成器的行为，例如，为了监视对象的心脏脉冲速率、血压和血管接入部的状况(例如，识别所谓的静脉针脱出VND)，因此需要提取/隔离源自生理压力生成器的压力数据。在W097/10013、W02009/156174和W02010/149726中公开了这样的监视技术的示例。然而，现有的技术方案常常要求昂贵的存储器和处理用于处理压力信号，并且也不能够提供关于生理脉冲的瞬时信息(例如，幅值、形状和时序)。一些技术方案也要求已知或预定义的泵送压力分布以对压力信号进行滤波。这些泵送压力分布会难以获得，会增加实施的复杂性，并且除非在测量/计算泵送脉冲分布时加以注意否则会产生不可靠的结果。在其它
中也会出现对应的需求和任务。因此，一般来说，需要改进的处理与第一脉冲生成器和第二脉冲生成器关联的含流体系统中从压力传感器获得的时间相关压力信号以便于通过在源自第一和第二脉冲生成器的信号分量中隔离源自第二脉冲生成器的信号分量来监视含流体系统的工作状态或参数的技术。具体地，含流体系统可以包括第一子系统、第二子系统和第一和第二子系统之间的流体连接，第一子系统包括第一脉冲生成器和压力传感器(或与其关联)，第二子系统包括第二脉冲生成器(或与其关联)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少部分地满足现有技术中的上述需求中的一个或多个。一个目的在于提供一种使得能够通过移除或抑制压力信号的扰动分量来提取在含流体系统中获得的压力信号中的信息分量。另一目的在于提供在含流体系统中容易实施的技术。又一目的在于提供改进了存储器容量或处理的使用的滤波技术。又一目的在于提供下述技术，其使得能够监视第一子系统的性质或者上述含流体系统中的两个子系统之间的流体连接的完整性。又一目的在于提供下述技术，其能够用于监视人体对象的心血管系统的一个或多个性质。借助于根据独立权利要求的装置、用于血液处理的设备、方法和计算机可读介质至少部分地实现这些目的以及根据下面的描述显而易见的进一步的目的中的一个或多个，其实施方式由从属权利要求限定。在各个方面，本专利技术提供利用关于第一脉冲生成器中的脉冲生成处理的了解而设计的滤波技术。具体地，本专利技术的滤波是基于对于压力信号包括连续的脉冲循环以及每个脉冲循环具有已知的第一脉冲的发生(即使各脉冲循环内的第一脉冲的形状是未知的(例如，根据含流体系统和第一脉冲生成器的运行状况))的了解。如这里使用的，“脉冲循环”与第一脉冲生成器的构造相关并且表示为压力信号中的预定数目的第一脉冲的重复结构。第二脉冲覆盖或叠加在压力信号中的脉冲循环上。通过将从压力信号获得的每个当前数据采样与当前脉冲循环相关，能够通过对于每个当前数据采样选择并且处理压力信号中前面的和/或后面的数据采样的集合来为每个当前数据采样生成适合的参考值。基于该观点，各种方面的本专利技术可以被设计为生成每个参考值，从而获得的参考值的时间序列形成了当前脉冲循环内的第一脉冲的估计的时间分布。从而，每个参考值将表示当前脉冲循环内来自第一脉冲的瞬时信号贡献的估计。通过从各当前数据采样中减去瞬时信号贡献，能够为当前脉冲循环生成输出采样的时间序列，以基本上不包括第一脉冲。注意的是，本专利技术的滤波是基于下述假设，第一脉冲的形状在多个连续的脉冲循环期间是大致不变的，从而能够基于之前和/或之后的数据采样推导出当前数据采样的适当的参考值。本专利技术的滤波还假设第一和第二脉冲是以不同速率产生的，从而第二脉冲的位置在连续的脉冲循环之间不同。从而，如果在压力信号中存在第二脉冲，则获得的输出采样将包含第二脉冲的信号贡献，同时消除或至少显著地抑制了第一脉冲的信号贡献。在各方面中，本专利技术的滤波容易在含流体系统中实施，这是因为其仅要求简单的压力传感器。本专利技术的滤波避免了例如现有技术中所描述的从另外的压力传感器获得参考分布的复杂性以及使用该参考分布或可能对该参考分布进行自适应以对压力信号进行适当的滤波的复杂性。与现有技术的技术相比，本专利技术的滤波还避免了参考分布的预先记录或预先计算、存储这些参考分布的需求以及使用这样的存储的参考分布用于压力信号的滤波的复杂性。因此，本专利技术的滤波可以改进处理能力和存储能力中的至少一个的使用。在权利要求中，本专利技术的滤波被定义为两种不同的方案，即循环同步(CS)方案和附近预测(PP)方案。要强调的是，这两种方案都处于前面讨论的一般性专利技术概念内。CS方案的第一方面是一种用于处理与第一脉冲生成器和第二脉冲生成器关联的含流体系统中从压力传感器获得的时间相关压力信号的装置。压力传感器被布置在含流体系统中以检测源自第一脉冲生成器的第一脉冲和源自第二脉冲生成器的第二脉冲，其中，第一脉冲生成器按照脉冲循环的序列操作，每个脉冲循环导致至少一个第一脉冲，装置包括:用于压力信号的输入部和信号处理器，其连接到输入部并且被构造为:重复地获得压力信号中当前脉冲循环内的当前数据采样；对于当前脉冲循环内的每个当前数据采样计算作为压力信号的一个或多个其它脉冲循环中的循环同步数据采样的函数的参考值，循环同步数据采样被获得为在一个或多个其它脉冲循环中具有对应于当前脉冲循环中的当前数据采样的位置的位置；以及使用对于当前数据采样获得的所述参考值作为输入对于当前数据采样进行减法运算，以生成基本上不具有能够归属于所述至少一个第一脉冲的信号分量的当前输出采样。如这里使用的，“其它”脉冲循环表示除了当前脉冲循环之外的另一脉冲循环。根据实施，所述一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理与第一脉冲生成器（3）和第二脉冲生成器（3’）关联的含流体系统中从压力传感器（4a?4d）获得的时间相关压力信号的装置，其中，压力传感器（4a?4d）被布置在含流体系统中以检测源自所述第一脉冲生成器（3）的第一脉冲和源自第二脉冲生成器（3’）的第二脉冲，其中，第一脉冲生成器（3）按照脉冲循环的序列操作，每个脉冲循环导致至少一个第一脉冲，所述装置包括：用于压力信号的输入部（28）；和信号处理器（25a），所述信号处理器连接到所述输入部（28）并且被构造为：重复地获得压力信号中当前脉冲循环内的当前数据采样；对于当前脉冲循环内的每个当前数据采样计算作为压力信号中的一个或多个其它脉冲循环中的循环同步数据采样的函数的参考值，循环同步数据采样被获得为在所述一个或多个其它脉冲循环中具有对应于当前脉冲循环中的当前数据采样的位置的位置；以及使用对于当前数据采样获得的所述参考值作为输入对当前数据采样进行减法运算，以生成基本上不具有能够归属于所述至少一个第一脉冲的信号分量的当前输出采样。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 SE 1150604-5;2011.06.30 US 61/502,8781.一种用于处理与第一脉冲生成器(3)和第二脉冲生成器(3’)关联的含流体系统中从压力传感器(4a_4d)获得的时间相关压力信号的装置，其中，压力传感器(4a_4d)被布置在含流体系统中以检测源自所述第一脉冲生成器(3)的第一脉冲和源自第二脉冲生成器(3’)的第二脉冲，其中，第一脉冲生成器(3)按照脉冲循环的序列操作，每个脉冲循环导致至少一个第一脉冲，所述装置包括:用于压力信号的输入部(28);和信号处理器(25a)，所述信号处理器连接到所述输入部(28)并且被构造为:重复地获得压力信号中当前脉冲循环内的当前数据采样；对于当前脉冲循环内的每个当前数据采样计算作为压力信号中的一个或多个其它脉冲循环中的循环同步数据采样的函数的参考值，循环同步数据采样被获得为在所述一个或多个其它脉冲循环中具有对应于当前脉冲循环中的当前数据采样的位置的位置；以及使用对于当前数据采样获得的所述参考值作为输入对当前数据采样进行减法运算，以生成基本上不具有能够归属于所述至少一个第一脉冲的信号分量的当前输出采样。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将参考值计算为相邻的脉冲循环中的循环同步数据采样的函数。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将参考值设置为等于相邻的脉冲循环中的循环同步数据采样。4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将参考值计算为相邻的脉冲循环中循环同步数据采样和与循环同步数据采样相邻的一个或多个相邻的数据采样的聚合。5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将参考值计算为至少两个其它脉冲循环中的循环同步数 据采样的聚合。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将聚合计算为包括所述至少两个其它脉冲循环中与每个循环同步数据采样相邻的一个或多个相邻数据采样。7.根据权利要求4-6中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将聚合计算为数据采样的和。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为在所述和中将权重因数施加于每个数据采样。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)包括自适应滤波器(36)，所述自适应滤波器被构造为基于当前数据采样和当前输出采样之间的差自适应地确定每个权重因数。10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为通过更新对应于参考值并且在之前的脉冲循环中计算的之前的参考值来递归地计算聚合。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将参考值计算为之前的参考值与之前的脉冲循环中的循环同步数据采样与之前的参考值之间的差的函数。12.根据权利要求5、10或11所述的装置，所述装置进一步包括卡尔曼滤波器(32)，所述卡尔曼滤波器被构造为接收当前脉冲循环内获得的当前数据采样的时间序列作为输入并且估计表示当前脉冲循环中的参考值的时间序列的状态的集合。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为计算当前数据采样与循环同步数据采样之间的差值；通过将权重因数施加于被获得为在一个或多个之前的脉冲循环中具有对应于当前脉冲循环内的当前数据采样的位置的位置的循环同步输出采样来生成加权反馈值；以及将当前输出采样生成为差值与加权反馈值的和，其中，加权因数被选择为使得信号处理器(25a)实施所述卡尔曼滤波器。14.根据权利要求10-13中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为将当前数据采样获得为压力信号中的邻近压力值。15.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为从压力信号获得第一数据采样并且通过在第一数据采样之间对于当前脉冲循环内的各位置进行插值来获得每个当前数据采样。16.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为与脉冲循环同步地获得当前数据采样。17.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，所述装置进一步包括用于表示第一脉冲生成器(3)的脉冲循环的同步信号的输入部(28)，其中，信号处理器(25a)在获得当前数据采样、计算参考值和进行减法运算中的至少一个中响应于同步信号。18.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，含流体系统包括体外血液处理设备、人体对象的心血管系统和体外血液处理设备与心血管系统之间的流体连接(C)，其中，第一脉冲生成器(3)与体外血液处理设备关联并且第二脉冲生成器(3’)与人体对象关联。19.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为重复地获得当前数据采样并且计算参考值以生成形成当前脉冲循环内的所述至少一个第一脉冲的估计的时间分布的参考值的时间序列。20.根据权利要求1、2、4-19中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为进行减法运算以生成形成第二脉冲的时间分布的当前输出采样的时间序列。21.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述信号处理器(25a)被构造为对于每个当前脉冲循环生成至少三个输出采样。22.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，第一脉冲生成器(3)包括蠕动泵，所述蠕动泵包括具有至少一个辊(3a，3b)的转子(30)，并且其中，每个脉冲循环对应于转子(30)的完整旋转。23.根据权利要求1-22中的任一项所述的装置，其中，第一脉冲生成器(3)包括蠕动泵，所述蠕动泵包括具有多个辊(...

【专利技术属性】
技术研发人员：布·奥尔德，克里斯蒂安·索勒姆，马蒂斯·霍尔默，扬·斯坦贝，
申请(专利权)人：甘布罗伦迪亚股份公司，
类型：
国别省市：