用于抑制周期脈沖的壓力信號的濾波的制作方法
【專利摘要】一種濾波裝置，從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器接收壓力信號(P)，所述壓力信號(P)包括源自第一周期脈沖發(fā)生器的第一脈沖以及第二脈沖。所述裝置獲取用來指示所述第一周期脈沖發(fā)生器的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號。所述裝置基于所述基準(zhǔn)信號識別與所述當(dāng)前工作頻率相關(guān)聯(lián)的多個諧波計算壓力信號(P)的時間窗口內(nèi)諧波與壓力信號(P)之間的相關(guān)值并根據(jù)相關(guān)值通過從壓力信號(P)中減去諧波來生成濾波后的信號。使用相關(guān)值是一種直接、快速、強(qiáng)健而且計算效率高的用來估計壓力信號(P)中第一脈沖的信號貢獻(xiàn)(d)的方法。
【專利說明】用于抑制周期脈沖的壓力信號的濾波

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器獲得的壓力信號的處理，尤其涉及 用于抑制源自流體容納系統(tǒng)中周期脈沖發(fā)生器的信號脈沖的壓力信號的濾波。本發(fā)明例如 可應(yīng)用于體外血液處理的流體容納系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在體外血液處理中，將血液從人體取出、處理（例如處置）然后通過體外血流回路 ("EC回路"）再次引入到人體，該體外血流回路是血液處理裝置的一部分。一般來說，血液 通過血液泵經(jīng)由EC回路循環(huán)。在某些類型的體外血液處理中，EC回路包括用于取出血液的 接入裝置（例如動脈針或?qū)Ч埽┖陀糜谘涸僖氲慕尤胙b置（例如，靜脈針或?qū)Ч埽?們被插入到人體上專用的血管接入點(diǎn)（如瘺管或移植部）。這種體外血液處理包括血液透 析、血液透析過濾、血液過濾、血漿置換、血液存儲、捐贈者血液的血液成分（例如細(xì)胞）分 離、血漿成分置換、體外血液氧化、輔助血液循環(huán)、體外肝支持/透析、超濾等。
[0003] 將EC回路中出現(xiàn)故障的風(fēng)險降到最小是非常重要的，因?yàn)檫@些風(fēng)險可能導(dǎo)致對 人體帶來潛在生命威脅的情況。例如，如果血液泵下游的EC回路例如由于靜脈針脫出 (VND)事件（其中靜脈針從血管接入點(diǎn)松動）而中斷，則可能出現(xiàn)嚴(yán)重的情況。這種中斷 可能會導(dǎo)致人體血液在幾分鐘內(nèi)枯竭。W097/10013、US2005/0010118、W02009/156174、 W02010/149726和US2010/0234786都提出了通過從EC回路中血液泵下游側(cè)上的壓力傳感 器（"靜脈壓力傳感器"）的壓力信號中識別出不存在心跳或呼吸脈沖來檢測VND事件的各 種技術(shù)。
[0004] 近年來，基于EC回路中的壓力記錄，監(jiān)控并分析諸如心臟或呼吸系統(tǒng)之類生理壓 力生成器的行為也被證明是可行的。在W02010/149726、W02011/080189、W02011/080190、 W02011/080191、W02011/080194中發(fā)現(xiàn)了各種應(yīng)用，并且這些專利文獻(xiàn)通過引用的方式并 入本文。例如，這些應(yīng)用包括監(jiān)控人體心臟脈搏率、血壓、心律、心輸出量、通過血管通路的 血液流量（"通路流量"）、動脈僵硬度，識別血管通路內(nèi)狹窄形成的標(biāo)志，預(yù)測有癥狀的快 速血壓下降，以及檢測、跟蹤并預(yù)測各種呼吸疾病。
[0005] 此外，W02011/080188提出一種技術(shù)，該技術(shù)用來通過檢測和分析EC回路中記錄 的壓力信號中的生理脈沖而識別血管通路中血液取出和血液再次引入的裝置的反轉(zhuǎn)放置， 并將其通過信號表示。
[0006] 所有這些監(jiān)控技術(shù)都假設(shè)能夠在壓力信號中可靠地檢測到生理脈沖。為了能夠進(jìn) 行監(jiān)控，對壓力信號進(jìn)行濾波以去除或抑制信號干擾可能是必要的。信號干擾包括源自血 液泵的壓力脈沖（"泵脈沖"），并且還可能包括例如由于EC回路中另外的泵、閥、平衡腔等 造成的進(jìn)一步的干擾壓力脈沖。適當(dāng)?shù)厝コ绫妹}沖可能是一項艱巨的任務(wù)，因?yàn)樯?脈沖的速率和血液泵的速率（即，通過EC回路的血流量）可以隨時間變化。如果生理脈沖 的速率與泵脈沖的速率匹配，則通過濾波可能會將生理脈沖也去除，從而導(dǎo)致監(jiān)控技術(shù)失 效。壓力信號中泵脈沖通常遠(yuǎn)比生理脈沖更強(qiáng)，由于這一事實(shí)使得濾波變得困難。
[0007] 為了解決這些問題，W02009/156175中提出，通過減去源自血液泵的壓力脈沖的預(yù) 測信號輪廓來在時域中對壓力信號進(jìn)行濾波。預(yù)測信號輪廓可以通過基準(zhǔn)測量或通過模擬 來獲得。在一種實(shí)施方式中，基于血液泵的當(dāng)前工作頻率從預(yù)先存儲的基準(zhǔn)輪廓的庫中取 出預(yù)測信號輪廓，并基于專用泵傳感器或血液泵的控制信號給出的時間信息將預(yù)測信號輪 廓從壓力信號中減去。在另一種實(shí)施方式中，通過最佳匹配技術(shù)取出并減去預(yù)測信號輪廓， 在最佳匹配技術(shù)中，在進(jìn)行減去之前，將預(yù)測信號輪廓進(jìn)行縮放和移位，以使得與壓力信號 的差異最小化。在又一實(shí)施方式中，預(yù)測信號輪廓和壓力信號被輸入到自適應(yīng)濾波器中，該 濾波器進(jìn)行迭代以產(chǎn)生基本上不含由于血液泵造成的信號干擾的誤差信號。
[0008] W097/10013提出了被稱為"陷波等效濾波器"的不同濾波技術(shù)，該技術(shù)假設(shè)血 液泵的頻率和相位是已知的。在已知的頻率和已知的頻率的倍數(shù)處產(chǎn)生竇信號（sinus signal)。將竇信號輸入到自適應(yīng)濾波器，該濾波器將每個竇信號的振幅和相位適應(yīng)于將被 濾波的壓力信號。然后在各振幅和相位處從壓力信號中減去竇信號。
[0009] 就如下情況中的一個或多個而言，仍然需要實(shí)現(xiàn)濾波技術(shù)的改進(jìn)：處理泵脈沖和 生理脈沖之間的頻率和/或時間交疊的能力；濾波技術(shù)的復(fù)雜性；實(shí)時地生成濾波后的信 號的能力；濾波期間的處理效率以及存儲器使用；濾波后的信號的精度；以及濾波技術(shù)的 魯棒性。
[0010] 在其它【技術(shù)領(lǐng)域】中可能出現(xiàn)了相應(yīng)的需求。因此，一般而言，需要一種改進(jìn)的技術(shù) 來對從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器獲得的依賴于時間的壓力信號進(jìn)行濾波，從而基本上 去除源自流體容納系統(tǒng)中第一周期脈沖發(fā)生器的第一脈沖同時保留具有其它來源的第二 脈沖。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個限制。
[0012] 另一目的是提供一種能夠滿足上述需求中的一個或多個的濾波技術(shù)。
[0013] 這些目的中的一個或多個以及從以下描述中將清楚的其它目的至少部分地通過 根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于對壓力信號進(jìn)行濾波的裝置、用于對壓力信號進(jìn)行濾波的方法以 及計算機(jī)可讀介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的，它們的實(shí)施例通過從屬權(quán)利要求來限定。
[0014] 本發(fā)明的第一方案是一種用于將從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器獲得的壓力信 號進(jìn)行濾波的裝置，所述壓力信號包括源自第一周期脈沖發(fā)生器的第一脈沖以及第二脈 沖。所述裝置包括：輸入端，用于從所述壓力傳感器接收壓力信號；以及信號處理器，連接 至所述輸入端。所述信號處理器被配置為：基于用來指示所述第一周期脈沖發(fā)生器的當(dāng)前 工作頻率的基準(zhǔn)信號，識別與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧波；在所述壓力信號中的時 間窗口內(nèi)計算所述諧波與所述壓力信號之間的相關(guān)值；以及通過根據(jù)所述相關(guān)值從所述壓 力信號中減去所述諧波來生成濾波后的信號。
[0015] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，由于第一脈沖是通過周期脈沖發(fā)生器生成的，即，是周期性生成的， 因而時間窗口內(nèi)一個或多個第一脈沖的能量將分散在一組諧波頻率上。每個諧波頻率是周 期脈沖發(fā)生器的基頻的整數(shù)倍的合成頻率（component frequency),其可以等于當(dāng)前工作 頻率但不是必須等于該當(dāng)前工作頻率。無論如何，諧波頻率組都可基于當(dāng)前頻率被識別。該 第一方案利用了這一認(rèn)識來限定濾波技術(shù)，該濾波技術(shù)固有地（inherently)與第一周期 脈沖發(fā)生器中的脈沖生成處理相匹配，因?yàn)樵摓V波技術(shù)是通過減去基于基準(zhǔn)信號被識別出 的諧波來操作的，該基準(zhǔn)信號代表第一周期脈沖發(fā)生器的當(dāng)前工作頻率。該基準(zhǔn)信號可以 是通過信號處理器經(jīng)由該裝置的第二輸入端接收到的單獨(dú)的信號，例如具有如下形式：來 自與第一周期脈沖發(fā)生器相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)速計等的脈沖信號的形式、第一周期脈沖發(fā)生器的控 制信號的形式、或來自流體容納系統(tǒng)中的另一壓力傳感器或與流體容納系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的另一 壓力傳感器的輔助壓力信號?？蛇x地，該壓力信號本身可以用作基準(zhǔn)信號。
[0016] 該第一方案還基于如下認(rèn)識：可以通過將壓力信號與各諧波（即，在各諧波頻率 處的正弦曲線）相關(guān)來估計時間窗口內(nèi)一個或多個第一脈沖中每個諧波頻率的能量含量 (振幅）和相位。從而，類似于本征值（eigenvalue)，所得到的相關(guān)值定義了壓力信號中諧 波的"權(quán)重"，當(dāng)從壓力信號中減去諧波時可以應(yīng)用該相關(guān)值。因而，與使用本質(zhì)上為迭代 的自適應(yīng)濾波器的現(xiàn)有技術(shù)方法相比，第一方案提供了一種確定將從壓力信號中減去的信 號貢獻(xiàn)以消除或至少顯著地抑制第一脈沖的直接方法。因而，與使用自適應(yīng)濾波器的方法 相比，例如在第一周期脈沖發(fā)生器的工作頻率變化后，本發(fā)明的濾波技術(shù)不存在穩(wěn)定性或 收斂的問題。而且，第一方案的濾波技術(shù)可以不需要存儲基準(zhǔn)輪廓（reference profile)的 庫。應(yīng)當(dāng)注意，諧波和壓力信號之間的相關(guān)值的計算是相當(dāng)簡單的運(yùn)算，其可以通過硬件或 軟件或軟件和硬件的組合來高效地實(shí)現(xiàn)。因而，該第一方案涉及用于估計時間窗口內(nèi)每個 諧波對于（多個）第一脈沖的貢獻(xiàn)的快速準(zhǔn)確的技術(shù)。例如，每個相關(guān)值可以作為兩個矢 量之間的簡單標(biāo)量積（點(diǎn)積）而獲得。
[0017] 在一個實(shí)施例中，所述多個諧波包括在多個諧波頻率處的正弦波和在所述多個諧 波頻率處的余弦波。
[0018] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，當(dāng)計算給定諧波的相關(guān)值時，通過將 所述壓力信號中的各個壓力值乘以所述給定諧波中的各個值來生成乘積值，并根據(jù)所述乘 積值的時間序列來生成相關(guān)值。
[0019] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，選擇所述乘積值的時間序列以對應(yīng) 于給定諧波的至少一個周期，優(yōu)選對應(yīng)于所述給定諧波的至少兩個周期。
[0020] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，選擇所述乘積值的時間序列以與所 述給定諧波的全部周期相匹配。
[0021] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，當(dāng)計算所述相關(guān)值時，將所述多個諧 波中的所有諧波設(shè)定為與所述時間窗口匹配的長度。換句話說，所述信號處理器可以被配 置為選擇所述乘積值的時間序列以與所述多個諧波中所有諧波的壓力信號中的時間窗口 相匹配。
[0022] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為將所述相關(guān)值生成為所述乘積值的時 間序列的加權(quán)相加或非加權(quán)相加。
[0023] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，對所述乘積值的時間序列運(yùn)行低通 濾波器，并基于所述低通濾波器的輸出信號獲得給定諧波的相關(guān)值。
[0024] 在可選實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，獲得代表所述時間窗口內(nèi)的壓力信 號的信號矢量，獲得代表給定諧波的諧波矢量，計算所述信號矢量和所述諧波矢量之間的 標(biāo)量積，并基于所述標(biāo)量積獲得所述相關(guān)值。例如，該信號處理器可以被配置為基于相同的 信號矢量生成所有的相關(guān)值。
[0025] 在一個實(shí)施例中，每個諧波被設(shè)定為在時間窗口內(nèi)具有的能量為1。
[0026] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器還被配置為，在計算所述相關(guān)值之前，處理所述 壓力信號以選擇性移除與第二脈沖相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義頻率范圍之外的頻率，并且其中所述信 號處理器被配置為將所述多個諧波限制到所述預(yù)定義頻率范圍。
[0027] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，通過根據(jù)所述相關(guān)值組合所述諧波 從而形成所述時間窗口內(nèi)第一脈沖的預(yù)測的時間信號輪廓，并從所述壓力信號中減去所述 預(yù)測的時間輪廓來生成濾波后的信號。
[0028] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，通過使用所述相關(guān)值作為系數(shù)減去 所述諧波的線性組合來生成濾波后的信號。
[0029] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，通過在時間窗口內(nèi)從所述壓力信號 減去諧波而生成濾波后的信號。
[0030] 在一個實(shí)施例中，所述信號處理器被配置為，針對時間窗口的序列反復(fù)生成濾波 后的信號，從而基本上消除所述第一脈沖同時保留所述第二脈沖。在一個實(shí)施方式中，所述 時間窗口的序列中的時間窗口是不交疊的。在另一實(shí)施方式中，所述時間窗口的序列中的 時間窗口部分交疊，其中，每次在所述壓力信號的時間窗口內(nèi)從所述壓力信號減去諧波都 產(chǎn)生濾波后的信號段，所述信號處理器還被配置為通過將所述濾波后的信號段中的交疊信 號值組合而生成濾波后的信號。
[0031] 在一個實(shí)施例中，所述流體容納系統(tǒng)包括連接至人體中血液系統(tǒng)的體外血流回 路，其中，所述第一周期脈沖發(fā)生器包括所述體外血流回路中的泵送裝置，并且其中所述第 二脈沖源自人體中的生理脈沖發(fā)生器（PH)。
[0032] 本發(fā)明的第二方案是一種用于將從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器獲得的壓力信 號進(jìn)行濾波的裝置，所述壓力信號包括源自第一周期脈沖發(fā)生器的第一脈沖以及第二脈 沖。所述裝置包括：用于從所述壓力傳感器接收壓力信號的裝置；用于基于用來指示所述 第一周期脈沖發(fā)生器的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號，識別與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧 波的裝置；用于在所述壓力信號中的時間窗口內(nèi)計算所述諧波與所述壓力信號之間的相關(guān) 值的裝置；以及用于通過根據(jù)所述相關(guān)值從所述壓力信號中減去所述諧波來生成濾波后的 信號的裝置。
[0033] 本發(fā)明的第三方案是一種用于將從流體容納系統(tǒng)中的壓力傳感器獲得的壓力信 號進(jìn)行濾波的方法，所述壓力信號包括源自第一周期脈沖發(fā)生器的第一脈沖以及第二脈 沖。所述方法包括以下步驟：從所述壓力傳感器獲得壓力信號；基于用來指示所述第一周 期脈沖發(fā)生器的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號，識別與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧波；在 所述壓力信號中時間窗口內(nèi)計算所述諧波與所述壓力信號之間的相關(guān)值；以及通過根據(jù)所 述相關(guān)值從所述壓力信號中減去所述諧波來生成濾波后的信號。
[0034] 本發(fā)明的第四方案是一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括計算機(jī)指令，當(dāng)被處理器執(zhí)行時， 所述計算機(jī)指令促使所述處理器執(zhí)行第三方案的方法。
[0035] 第方案的上述實(shí)施例中的任意一個均可以被適應(yīng)并實(shí)施為第二到第四方案的實(shí) 施例。
[0036] 本發(fā)明的其它目的、特征、方案和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述、從所附權(quán)利要求書以及 附圖中變得清晰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 現(xiàn)在將結(jié)合示意性附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0038] 圖1是附連至人體的體外血液處理裝置的血液路徑的示意圖。
[0039] 圖2(a)是包含泵頻率成分和心臟信號這二者的壓力信號的時域中的繪圖，圖 2(b)是頻域中對應(yīng)信號的繪圖。
[0040] 圖3(a)是蠕動泵的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖，圖3(b)是由圖1的體外血液處理裝置中的壓 力傳感器測得的圖3(a)中轉(zhuǎn)子的完整旋轉(zhuǎn)期間生成的壓力信號的繪圖。
[0041] 圖4是根據(jù)一個實(shí)施例的濾波裝置的框圖。
[0042] 圖5 (a)到圖5 (b)示出了通過分別與正弦波和余弦波相關(guān)而生成給定諧波頻率的 相關(guān)值。
[0043] 圖6到圖7分別示出了當(dāng)基于與血液泵的兩個和四個完整旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的壓力信號段 生成泵輪廓（pump profile)時的時間序列。
[0044] 圖8到圖9分別示出了基于不交疊和交疊的壓力信號段的濾波信號的生成。
[0045] 圖10是用于對壓力信號進(jìn)行濾波的方法的實(shí)施例的流程圖。
[0046] 圖11是圖4中的相關(guān)塊的實(shí)施例的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047] 貫穿整個說明書，相同的附圖標(biāo)記用于表示相應(yīng)的元件。
[0048] 圖1示出了人體，其通過插入到人體上指定血管接入點(diǎn)3(也已知為"血管接入 點(diǎn)"）的接入裝置2'、2"連接至體外流體回路1。該體外流體回路1(下文中稱為"EC回 路"）被配置為向人體的心血管系統(tǒng)輸運(yùn)血液并從人體的心血管系統(tǒng)接收血液。在一個示 例中，EC回路1是用于血液處理的裝置（例如透析機(jī)）的一部分。在示出的示例中，血液 泵4經(jīng)由接入裝置2'從血管接入點(diǎn)3取出血液，并將血液泵送經(jīng)過血液處理單元5 (例如 透析儀）并經(jīng)由接入裝置2"返回血管接入點(diǎn)3。因此，當(dāng)兩個接入裝置2'、2"都連接至血 管接入點(diǎn)3時，EC回路1定義了血液路徑，該血液路徑的開始和結(jié)束均在血管接入點(diǎn)3處。 可以看出，EC回路1包括"靜脈側(cè)"和"動脈側(cè)"，該"靜脈側(cè)"是位于血液泵4下游的血液 路徑的一部分，該"動脈側(cè)"是位于血液泵4上游的血液路徑的一部分。
[0049] 壓力傳感器6a和6b被布置為檢測EC回路1中的壓力波。如本文所使用的，"壓 力波"是具有通過材料或物質(zhì)行進(jìn)或傳播的擾動形式的機(jī)械波。在以下實(shí)施例的上下文中， 壓力波通常以大約3-20米/秒范圍內(nèi)的速度在人體心血管系統(tǒng)的血液中以及EC回路1的 血液路徑中傳播。與血液直接或非直接液壓接觸的傳感器6a、6b生成壓力數(shù)據(jù)，該壓力數(shù) 據(jù)形成了針對每個壓力波的壓力脈沖。因而，"壓力脈沖"是一組數(shù)據(jù)樣本，該組數(shù)據(jù)樣本定 義了依賴于時間的測量信號（"壓力信號"）P中信號大小的局部增大或減?。ㄒ蕾囉趯?shí)施 方式）。
[0050] 圖2 (a)示出了從傳感器6b獲取的時間分辨壓力信號P的示例，圖2 (b)示出了對 應(yīng)的譜密度，即根據(jù)頻率的信號能量。譜密度表明，壓力信號P含有源于血液泵4的設(shè)計并 由血液泵4的設(shè)計給出的頻率成分。如從圖中可以看出的，頻率成分是一組諧波頻率0.5&、 foU.Sfddfc!等。在示出的示例中，血液泵4是具有圖3 (a)中示出的類型的旋轉(zhuǎn)式懦動泵， 該頻率成分受控于轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)以及輥13a、13b與管段的卡合。主導(dǎo)頻率&是泵頻率， 即泵沖程的頻率，其中每個泵沖程通過輥13a、13b中的一個與管段的卡合而產(chǎn)生。圖3(b) 示出了在轉(zhuǎn)子12的一次旋轉(zhuǎn)期間僅源自泵4的壓力信號中的壓力脈動（"泵脈沖"，d)。因 而，圖3 (b)中的泵脈沖d表示在完整的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間由輥13a、13b與管段的卡合所產(chǎn)生的 壓力波。返回圖2(a)到圖2(b)，壓力信號P還包括源自病人心臟跳動的壓力脈動（"心臟 脈沖")。在本示例中，心臟脈沖比泵脈沖弱得多，并且在由泵脈沖占據(jù)主導(dǎo)地位的壓力信號 P中難以檢測出來。通常，壓力信號P可以包含來自病人體內(nèi)周期性或非周期性的任一生理 脈沖發(fā)生器PH(圖1)的壓力脈沖（"生理脈沖"），包括反射、自主肌肉收縮、非自主肌肉收 縮、心臟、呼吸系統(tǒng)、用于血壓調(diào)節(jié)的自主系統(tǒng)和用于體溫調(diào)節(jié)的自主系統(tǒng)。
[0051] 在示出的示例中，濾波裝置7通過傳輸線連接至傳感器6b以獲取并處理壓力信號 P，目的是消除或至少顯著抑制泵脈沖同時保留源自上述生理脈沖發(fā)生器中一個或多個生 理脈沖。裝置7還被連接以接收基準(zhǔn)信號REF，該基準(zhǔn)信號REF是由基準(zhǔn)傳感器8生成的， 用于指示泵4的當(dāng)前工作頻率。在一個示例中，基準(zhǔn)傳感器8是與泵4關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)速計（如 圖示出的），用來測量泵4的動力傳動部件中的元件（例如，轉(zhuǎn)子12)的轉(zhuǎn)速。這種轉(zhuǎn)速計 可以被配置為提供用于表示轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈期間（例如在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈期間的單個時刻（實(shí) 例，instance)或多個時刻）的轉(zhuǎn)速的多個讀數(shù)。在另一示例中，基準(zhǔn)信號REF是泵4的控 制信號，例如，指示泵4的血液流速或泵頻率的設(shè)定值，或指示反饋給用于驅(qū)動泵4的電機(jī) 的電流/功率。在另一個示例中，基準(zhǔn)信號REF是通過EC回路1中被布置為檢測源自泵4 的壓力波的另一個壓力傳感器（如傳感器6a)產(chǎn)生的壓力信號。在又一個不例中，待濾波 的壓力信號P被用作基準(zhǔn)信號REF。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知多種技術(shù)來從這些類型的基準(zhǔn)信 號中的任意一種確定泵4的當(dāng)前工作頻率。
[0052] 雖然本文未示出，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，可替代地，該裝置7可以被連接以抑制來自 EC回路1中傳感器6a的壓力信號或來自EC回路1中多于一個壓力傳感器的壓力信號中的 泵脈沖。
[0053] 依賴于實(shí)施方式的不同，該裝置7可以使用數(shù)字組件或模擬組件或其組合，以獲 取并處理壓力信號。裝置7可以是計算機(jī)，或類似的數(shù)據(jù)處理裝置，其具有適當(dāng)?shù)挠布砀?據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例獲取并處理壓力信號。例如，可以通過計算機(jī)可讀介質(zhì)上提供的軟 件指令來實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例，該軟件指令可以在裝置7中結(jié)合電子存儲器9b由處理器9a 執(zhí)行。該計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是有形的產(chǎn)品（例如，磁性介質(zhì)、光盤、只讀存儲器、閃速存儲 器等）或傳播信號。
[0054] 該裝置7是基于如下認(rèn)識而設(shè)計的：如果泵4的諧波頻率是（近似）已知的，則可 以通過直接相關(guān)操作（straight-forward correlation operation)來直接估計泵脈沖的 頻率組成。
[0055] 在一個實(shí)施例中，如圖4所不，裝置7包括輸入塊40和輸入塊41，輸入塊40用于 獲取基準(zhǔn)信號REF，輸入塊41用于獲取壓力信號P。輸入塊40、41可以通過裝置7的1/0 接口的不同信號端口來實(shí)現(xiàn)。輸入塊40、41也可以被配置為預(yù)先處理信號REF和P，例如 進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、信號放大、去除偏移、高頻噪聲和電源電壓的干擾等等?；鶞?zhǔn)信號REF被提 供給諧波檢測器42,該諧波檢測器42處理該基準(zhǔn)信號以識別由泵4生成的當(dāng)前諧波頻率。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，針對將知道的所有諧波頻率，識別出基準(zhǔn)信號REF中的一個諧 波頻率足以，只要能夠確定可用諧波頻率中的哪一個已經(jīng)被識別即可。關(guān)于當(dāng)前諧波頻率 的信息HI被提供給相關(guān)器43,其被配置為計算經(jīng)由輸入塊41接收到的壓力信號P和信息 HI給出的不同諧波頻率處的一組諧波之間的各相關(guān)值&。每個諧波均是在給定諧波頻率 處的正弦曲線。所得到的相關(guān)值^和信息HI被提供給減法塊44,其被配置為使用相關(guān)值 作為系數(shù)從壓力信號P中減去諧波的線性組合?？梢钥闯鲈摼€性組合形成了壓力信號P中 泵脈沖d(參見圖3(b))的當(dāng)前估計^，從而減法塊44生成了濾波后的信號e，該信號e中 消除/抑制了泵脈沖。然后，將該濾波后的信號e通過輸出塊45輸出，該輸出塊45也可以 是上述I/O接口的一部分。
[0056] 人們意識到，可以通過裝置7或單獨(dú)的裝置對濾波后的信號e進(jìn)行進(jìn)一步的處理， 以用于如【背景技術(shù)】部分描述的任意類型的監(jiān)控目的。這種監(jiān)控目的包括關(guān)于VND或接入裝 置2'、2"的適當(dāng)布置而監(jiān)控EC回路1和病人之間的連接的完整性以及監(jiān)控/分析病人體 內(nèi)生理生成器PH的行為，例如心臟或呼吸系統(tǒng)。
[0057] 在一個實(shí)施例中，相關(guān)器43被配置為針對壓力信號P中的各個時間窗口生成相關(guān) 值。對于每個時間窗口，相關(guān)器43獲得代表時間窗口內(nèi)壓力信號的N個壓力值的時間序列 的壓力矢量戶：
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于將從流體容納系統(tǒng)（1)中的壓力傳感器（6a，6b)獲得的壓力信號（P)進(jìn)行 濾波的裝置，所述壓力信號（P)包括第一脈沖以及第二脈沖，所述第一脈沖源自第一周期 脈沖發(fā)生器（4)，所述裝置包括： 輸入端（41)，用于從所述壓力傳感器（6a，6b)接收所述壓力信號（P);以及 信號處理器（9a)，連接至所述輸入端（41)并被配置為： 基于用來指示所述第一周期脈沖發(fā)生器（4)的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號（REF)，識別 與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧波； 在所述壓力信號（P)中的時間窗口內(nèi)計算所述諧波與所述壓力信號（P)之間的相關(guān)值 (毛；）；以及 通過根據(jù)所述相關(guān)值)從所述壓力信號（P)中減去所述諧波來生成濾波后的信號 (e)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多個諧波包括在多個諧波頻率處的正弦波 和在所述多個諧波頻率處的余弦波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置為，當(dāng)計算給定 諧波的相關(guān)值時，通過將所述壓力信號（P)中的各個壓力值乘以所述給定諧波中的各個值 來生成乘積值,并根據(jù)所述乘積值的時間序列來生成所述相關(guān)值（4 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置為，選擇所述乘積值 的時間序列以對應(yīng)于所述給定諧波的至少一個周期，優(yōu)選對應(yīng)于所述給定諧波的至少兩個 周期。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置為，選擇所述乘 積值的時間序列以與所述給定諧波的全部周期相匹配。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置 為，當(dāng)計算所述相關(guān)值時，將所述多個諧波中的所有諧波設(shè)定為與所述時間窗口匹配的長 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置 為，將所述相關(guān)值（4)生成為所述乘積值的時間序列的加權(quán)相加或非加權(quán)相加。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置 為，對所述乘積值的時間序列運(yùn)行低通濾波器（51)，并基于所述低通濾波器（51)的輸出信 號獲得所述給定諧波的相關(guān)值（4)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置 為，獲得代表所述時間窗口內(nèi)的壓力信號（P)的信號矢量（及），獲得代表給定諧波的諧波 矢量（^ )，計算所述信號矢量（尹）和所述諧波矢量（^ )之間的標(biāo)量積，并基于所述標(biāo) 量積獲得所述相關(guān)值（4)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置為基于相同的信號 矢量（P)生成所有的相關(guān)值（4)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，每個所述諧波被設(shè)定為在所 述時間窗口內(nèi)具有的能量為1。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)還被 配置為，在計算所述相關(guān)值)之前，處理所述壓力信號（P)以選擇性移除與所述第二脈 沖相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義頻率范圍之外的頻率，并且其中所述信號處理器（9a)被配置為將所述 多個諧波限制到所述預(yù)定義頻率范圍。
13. 根據(jù)前述權(quán)要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配置 為，通過根據(jù)所述相關(guān)值（4)組合所述諧波從而形成所述時間窗口內(nèi)所述第一脈沖的預(yù) 測的時間信號輪廓（）），并從所述壓力信號（P)中減去所述預(yù)測的時間輪廓（j )來生成 所述濾波后的信號（e)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配 置為，通過使用所述相關(guān)值（^)作為系數(shù)減去所述諧波的線性組合來生成所述濾波后的 信號（e)。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配 置為，通過在所述時間窗口內(nèi)從所述壓力信號減去所述諧波而生成所述濾波后的信號（e)。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述信號處理器（9a)被配 置為，針對時間窗口的序列反復(fù)生成所述濾波后的信號（e)，從而基本上消除所述第一脈沖 同時保留所述第二脈沖。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述時間窗口的序列中的時間窗口是不交疊 的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述時間窗口的序列中的時間窗口部分交疊， 其中，每次在所述壓力信號（P)的時間窗口內(nèi)從所述壓力信號（P)減去所述諧波都產(chǎn)生濾 波后的信號段（5 )，所述信號處理器（9a)還被配置為通過將所述濾波后的信號段（5 ) 中的交疊信號值組合而生成所述濾波后的信號（e)。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述流體容納系統(tǒng)包括連接 至人體中血液系統(tǒng)的體外血流回路（1)，其中，所述第一周期脈沖發(fā)生器包括所述體外血流 回路（1)中的泵送裝置（4)，并且其中所述第二脈沖源自人體中的生理脈沖發(fā)生器（PH)。
20. -種用于將從流體容納系統(tǒng)（1)中的壓力傳感器（6a，6b)獲得的壓力信號（P)進(jìn) 行濾波的裝置，所述壓力信號（P)包括第一脈沖以及第二脈沖，所述第一脈沖源自第一周 期脈沖發(fā)生器（4)，所述裝置包括： 用于從所述壓力傳感器（6a，6b)接收所述壓力信號（P)的裝置（41); 用于基于用來指示所述第一周期脈沖發(fā)生器（4)的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號（REF)， 識別與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧波的裝置（42); 用于在所述壓力信號（P)中的時間窗口內(nèi)計算所述諧波與所述壓力信號（P)之間的相 關(guān)值（4)的裝置（43);以及 用于通過根據(jù)所述相關(guān)值（4 )從所述壓力信號（P)中減去所述諧波來生成濾波后的 信號（e)的裝置（44)。
21. -種用于將從流體容納系統(tǒng)⑴中的壓力傳感器（6a，6b)獲得的壓力信號⑵進(jìn) 行濾波的方法，所述壓力信號（P)包括第一脈沖以及第二脈沖，所述第一脈沖源自第一周 期脈沖發(fā)生器（4)，所述方法包括以下步驟： 從所述壓力傳感器^a，6b)獲得（S2)所述壓力信號（P); 基于用來指示所述第一周期脈沖發(fā)生器（4)的當(dāng)前工作頻率的基準(zhǔn)信號（REF)，識別 (S3)與所述當(dāng)前工作頻率關(guān)聯(lián)的多個諧波； 在所述壓力信號（P)中的時間窗口內(nèi)計算（S4)所述諧波與所述壓力信號（P)之間的 相關(guān)值（4);以及 通過根據(jù)所述相關(guān)值（^ )從所述壓力信號（P)中減去所述諧波來生成（S5-S7)濾波 后的信號（e)。
22. -種計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括計算機(jī)指令，當(dāng)被處理器（9a)執(zhí)行時，所述計算機(jī)指令 促使所述處理器（9a)執(zhí)行權(quán)利要求21所述的方法。
【文檔編號】G01M3/28GK104284687SQ201380024926
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·索雷姆, 布·奧爾德, 揚(yáng)·斯坦貝 申請人:甘布羅倫迪亞股份公司