用于监控流体连接的完整性的方法和装置的制作方法

专利名称：用于监控流体连接的完整性的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及监控流体连接，尤其涉及基于压力测量来监控流体连接的完整 性。本发明是例如可应用于体外血液处理(extracorporeal blood treatment)的结构。
背景技术：
在体外血液处理中，从患者抽取血液，通过体外血流回路对血液进行处理然后将 其重新导入患者。通常，使用一个或更多个泵浦装置使血液通过该回路循环。该回路通常通 过插入到血管通路(blood vessel access)中的一个或更多个接入装置(例如，针头或导 管)连接到患者的血管通路。这种体外血液处理包括血液透析、血液透析滤过、血液滤过、 血浆去除等。在体外血液处理中，至关重要的是使体外血流回路出现故障的风险最低，因为这 些可能导致患者出现潜在危及生命的状况。如果体外血流回路被中断，例如，由于用于抽取 血液的接入装置(例如，动脉针头/导管)从血管通路松开造成空气被吸入该回路，或者由 于用于重新导入血液的接入装置(例如，静脉针管/导管)从血管通路松开造成患者短时 间失血，则会出现严重的状况。由于血管通路变得阻塞或梗阻，或者由于接入装置被定位得 太靠近血管通路壁，可能造成其他故障。为此，用于体外血液处理的设备可以包括一个或更多个监视装置，其用于监控血 流回路的完整性，并且无论何时检测到潜在的危险情形就发出警报和/或采取合适的动 作。这种监视装置可以对来自回路中的一个或更多个压力传感器的测量信号进行操作。传 统上，通过将测量到的一个或更多个平均压力水平与一个或更多个阈值进行比较，和/或 通过使用回路中的空气检测器监控是否存在气泡，来执行监控。例如，血液抽取的失败会涉 及空气被引入到回路中，由此测量到的平均压力可能接近大气压，或者会涉及血流被阻塞 或梗阻，由此测量到的平均压力可能降至低水平。重新导入血液的失败可能会被检测为测 量到的平均压力的降低。然而，可能难以设置合适的阈值，因为回路中的平均压力可以根据 处理的不同而变化以及另外在处理期间(例如，由于患者运动)而变化。另外，如果接入装 置变松并且被卡在床单或患者衣物中，则测量到的平均压力可能不能变成足以表示潜在危 险的情形。为了提高监控的精确度，WO 97/10013提出了在测量到的压力中检测作为几个选 项中的一个选项的心脏信号，并且使用心脏信号作为体外血流回路与血管通路之间的流体 连接的完整性的指标。心脏信号代表由患者心脏产生并且借助血管通路从患者循环系统传 送到体外血流回路的压力波。流体连接中的故障将干扰心脏产生的压力波传送到回路，从 而造成心脏信号变化或者甚至消失。测量到的压力可以还包括由体外血流回路中的血泵产 生的强压力波。在WO 97/10013中，监控涉及对测量到的压力信号进行滤波以去除源自血 泵的频率分量，然后通过分析滤波后的压力信号来检测心脏信号。然后，将滤波后的压力信 号的幅度当作对流体连接完整性的指标。US 2005/0010118提出了这样一种解决方案，S卩，涉及对测量到的压力信号应用频率分析以生成频率谱，去除源自血泵的频率分量并且识别由患者心脏造成的频率分量。基 于患者心脏造成的频率分量的强度水平，监控血管通路的异常。在其他的技术领域中，可能出现对于监控第一和第二流体容纳系统之间的流体连 接的完整性的相应需要。

发明内容
本发明的目的在于，至少部分克服现有技术的一个或更多个上述限制。具体来讲， 其目的在于，提供一种用于使用压力测量来监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之 间流体连接的完整性的替代或补充技术，优选地，该技术具有检测流体连接中故障的改进 的稳健性和/或提高的确定性。这个目的和其他目的将从以下的描述中变得清楚，并且至少部分通过使用根据独 立权利要求以及由从属权利要求限定的其实施方式的方法、装置和计算机程序产品来实 现。本发明的第一发明构思的第一方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的方法，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述方法包括以下步骤接收步骤，接收所述至少一 个测量信号；生成步骤，基于所述至少一个测量信号，生成基本上消除了所述第一脉冲的时 间相关的监控信号；计算步骤，基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值，所述 参数值代表所述信号值的分布；以及确定步骤，至少部分基于所述参数值来确定所述流体 连接的完整性。在一个实施方式中，所述计算步骤包括计算作为所述时间窗内的所述信号值的 统计离差指标的所述参数值。所述统计离差指标可以包括以下各项中的至少一项标准偏 差、方差、变异系数、差的和、能量、功率、相对于平均值的绝对偏差之和、以及相对于平均值 的绝对差的平均值。在一个实施方式中，所述计算步骤包括匹配步骤，将所述时间窗内的所述信号值 与第二脉冲的预测的时间信号轮廓进行匹配。所述参述值可以是由所述匹配步骤得到的相关值。在一个实施方式中，所述计算步骤包括计算所述时间窗内的所述信号值与所述 预测的时间信号轮廓之间的互相关；以及识别出所述互相关中的最大相关值；其中所述确 定步骤包括将所述最大相关值与阈值进行比较。在一个实施方式中，所述计算步骤包括获得所述最大相关值的时间点，以及通过 将所述时间点与预测的时间点进行比较，来验证所述最大相关值。在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤从所述第一流体容纳系统中 的基准传感器获得基准压力信号，其中所述基准传感器被设置为即使所述流体连接受到损 害也检测到所述第二脉冲，并且基于所述基准压力信号计算所述预测的时间信号轮廓。另 外，所述方法可以进一步包括以下步骤计算表示所述基准压力信号中的所述第二脉冲的振幅的振幅值，以及将所述振幅值与极限值进行比较，其中，基于所述基准压力信号计算所 述预测的时间信号轮廓的步骤可以是以所述比较的步骤为条件的。另选地或附加地，计算 所述预测的时间信号轮廓的步骤可以包括针对所述基准传感器与所述至少一个压力传感 器之间的传导时间差进行调节，其中，所述传导时间差可以由预定值给出，或者可以基于所 述至少一个压力传感器与所述基准传感器的位置之间的流体压力差来计算所述传导时间 差。在一个实施方式中，选择所述时间窗，以包含至少一个第二脉冲。可以选择所述时 间窗的长度，以超过所述第二脉冲发生器的最大脉冲重复间隔。在一个实施方式中，基于时序信息来选择所述时间窗，所述时序信息表示所述第 二脉冲在所述至少一个测量信号中的时序。在一个实施方式中，通过以下步骤生成所述监控信号对所述至少一个测量信号 进行滤波，以去除所述第一脉冲；基于表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号中的所 述时序的时序信息，得出在由此滤波后的测量信号中的一组信号片段；以及基于所述时序 信息，将所述信号片段对齐并且相加，以生成所述监控信号。在一个实施方式中，所述计算步骤包括识别所述监控信号中的候选第二脉冲和 相应的候选时间点；以及相对于表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号中的所述时序 的时序信息，基于候选时间点来验证所述候选第二脉冲。在一个实施方式中，所述时序信息由耦接到所述第二流体容纳系统的脉冲传感器获得。在一个实施方式中，获得作为基于之前参数值而识别出的第二脉冲的相对时序的 函数的所述时序信息。在一个实施方式中，所述第一流体容纳系统是包括动脉接入装置、血液处理装置 和静脉接入装置的体外血流回路，其中所述第二流体容纳系统是包括血管通路的人体血液 系统，其中所述动脉接入装置连接到所述人体血液系统，其中所述静脉接入装置连接到所 述血管通路以形成所述流体连接，其中所述第一脉冲发生器是设置在所述体外血流回路中 的泵浦装置，该泵浦装置将血液从所述动脉接入装置通过所述血液处理装置泵送至所述静 脉接入装置，其中所述至少一个测量信号包括至少一个静脉测量信号和至少一个动脉测量 信号，所述至少一个静脉测量信号由位于所述泵浦装置下游的至少一个静脉压力传感器得 到，并且所述至少一个动脉测量信号由位于所述泵浦装置上游的至少一个动脉压力传感器 得到，并且其中基于所述至少一个静脉测量信号来生成所述监控信号，所述方法包括以下 步骤识别所述至少一个动脉测量信号中的至少一个第二脉冲；以及根据由此识别出的第 二脉冲计算所述时序信息。在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤间歇式关闭所述第一脉冲发 生器；识别所述至少一个测量信号中的至少一个第二脉冲；以及根据由此识别出的第二脉 冲计算所述时序信息。在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤基于所述至少一个测量信号， 识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得到候选时间点的序列；根据时间 准则验证所述候选时间点的序列；以及计算作为由此验证后的所述候选时间点的序列的函 数的所述时序信息。
在一个实施方式中，所述第一流体容纳系统是包括接入装置的体外血液处理系 统，其中所述第二流体容纳系统是包括血管通路的人体血液系统，并且其中所述接入装置 与所述血管通路之间的连接形成了所述流体连接。本发明的第一发明构思的第二方面是一种计算机程序产品，其包括用于使计算机 执行根据第一方面的方法的指令。本发明的第一发明构思的第三方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的装置，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述装置包括输入部，其用于所述至少一个测量 信号；以及信号处理器，其连接到所述输入部并且包括处理模块，所述处理模块被构造为， 基于所述至少一个测量信号来生成基本上消除了所述第一脉冲的时间相关的监控信号，以 及基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值，所述参数值代表所述信号值的分 布，所述信号处理器被构造为至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接的完整性。本发明的第一发明构思的第四方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的装置，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述装置包括用于接收所述至少一个测量信号的 单元；用于基于所述至少一个测量信号来生成基本上消除了所述第一脉冲的时间相关的监 控信号的单元；用于基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值的单元，所述参 数值代表所述信号值的分布；以及用于至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接完整 性的单元。第一发明构思的第三方面和第四方面的实施方式可以对应于第一发明构思的第 一发明的上述实施方式。本发明的第二发明构思的第一方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的方法，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述方法包括以下步骤接收步骤，接收所述至少一 个测量信号；获得步骤，获得时序信息，所述时序信息表示所述第二脉冲在所述至少一个测 量信号中的时序；处理步骤，基于所述时序信息，处理所述至少一个测量信号，以计算表示 存在或不存在所述第二脉冲的参数值；以及确定步骤，至少部分基于所述参数值来确定所 述流体连接的完整性。在一个实施方式中，所述处理步骤包括以下步骤基于所述时序信息，在所述测量 信号或根据所述测量信号获得的监控信号中定位时间窗；以及基于所述时间窗内的所述信号值来计算所述参数值。在一个实施方式中，所述处理步骤进一步包括以下步骤基于所述时序信息选择 所述时间窗的长度。在一个实施方式中，所述处理步骤包括以下步骤生成步骤，通过对所述至少一个 测量信号进行滤波以去除所述第一脉冲，来生成时间相关的监控信号；其中，基于所述监控 信号计算所述参数值。在一个实施方式中，所述生成步骤进一步包括以下步骤在由此滤波后的测量信 号中选择一组信号片段；以及基于所述时序信息，将所述信号片段对齐并且相加，以生成所 述监控信号。在一个实施方式中，所述计算步骤包括以下步骤识别所述监控信号中的候选第 二脉冲和相应的候选时间点；以及相对于所述时序信息，基于所述候选时间点来验证所述 候选第二脉冲。在一个实施方式中，所述时序信息由耦接到所述第二流体容纳系统的脉冲传感器获得。在一个实施方式中，获得作为基于之前参数值识别出的第二脉冲的相对时序的函 数的所述时序信息。在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤从所述第一流体容纳系统中 的基准传感器获得基准压力信号，其中所述基准传感器被设置为即使所述流体连接受到损 害也检测到所述第二脉冲，并且获得所述时序信息的步骤包括以下步骤识别所述基准压 力信号中的至少一个第二脉冲，并且获得所述基准传感器与所述至少一个压力传感器之间 的估计的到达时间差。可以由预定值给出所述估计的到达时间差，或者可以基于所述至少 一个压力传感器与所述基准传感器的位置之间的流体压力差，计算所述估计的到达时间 差。另外，所述方法可以进一步包括以下步骤计算表示所述基准压力信号中的所述至少一 个第二脉冲的振幅的振幅值，以及将所述振幅值与极限值进行比较，其中获得估计的到达 时间差的步骤可以以所述比较的步骤为条件。在一个实施方式中，所述第一流体容纳系统是包括动脉接入装置、血液处理装置 和静脉接入装置的体外血流回路，其中所述第二流体容纳系统是包括血管通路的人体血液 系统，其中所述动脉接入装置连接到所述人体血液系统，其中所述静脉接入装置连接到所 述血管通路以形成所述流体连接，其中所述第一脉冲发生器是设置在所述体外血流回路中 的泵浦装置，该泵浦装置将血液从所述动脉接入装置通过所述血液处理装置泵送至所述静 脉接入装置，其中所述至少一个测量信号包括至少一个静脉测量信号和至少一个动脉测量 信号，所述至少一个静脉测量信号由位于所述泵浦装置下游的至少一个静脉压力传感器得 到，并且所述至少一个动脉测量信号由位于所述泵浦装置上游的至少一个动脉压力传感器 得到，并且其中基于所述至少一个静脉测量信号来生成所述监控信号，所述方法包括以下 步骤识别所述至少一个动脉测量信号中的至少一个第二脉冲；以及根据由此识别出的第 二脉冲计算所述时序信息。在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤间歇式关闭所述第一脉冲发 生器；识别所述至少一个测量信号中的至少一个第二脉冲；以及根据由此识别出的第二脉 冲计算所述时序信息。
在一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤基于所述至少一个测量信号， 识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得到候选时间点的序列；根据时间 准则验证所述候选时间点的序列；以及计算作为由此验证后的所述候选时间点的序列的函 数的所述时序信息。在一个实施方式中，所述获得步骤进一步包括以下步骤基于所述至少一个测量 信号，识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得到候选时间点的序列；通过 根据时间准则验证所述候选时间点的序列，来生成一组经验证的候选第二脉冲；其中所述 处理步骤包括以下步骤计算一组平均表示，各平均表示是通过将所述至少一个测量信号 中的与经验证的候选第二脉冲的唯一组合相对应的信号片段对齐并相加而形成；以及针对 各个所述平均表示计算参数值；并且其中所述确定步骤包括将最大参数值与阈值进行比 较。在一个实施方式中，所述参数值代表信号值的分布。本发明的第二发明构思的第二方面是一种计算机程序产品，其包括用于使计算机 执行根据第二发明构思的第一方面所述的方法的指令。本发明的第二发明构思的第三方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的装置，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述装置包括输入部，其用于所述至少一个测量信 号；以及信号处理器，其连接到所述输入并且包括处理模块，所述处理模块被构造为获得表 示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号中的时序的时序信息；基于所述时序信息处理所 述至少一个测量信号，以生成表示存在或不存在所述第二脉冲的参数值；所述信号处理器 被构造为至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接的完整性。本发明的第二发明构思的第四方面是一种基于至少一个时间相关的测量信号来 监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的流体连接的完整性的装置，所述至少一 个时间相关的测量信号来自所述第一流体容纳系统中的至少一个压力传感器，其中所述第 一流体容纳系统包括第一脉冲发生器，并且所述第二流体容纳系统包括第二脉冲发生器， 并且其中所述至少一个压力传感器被设置为检测源自所述第一脉冲发生器的第一脉冲和 源自所述第二脉冲发生器的第二脉冲，所述装置包括用于接收所述至少一个测量信号的 单元；用于获得时序信息的单元，所述时序信息表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信 号中的时序；用于基于所述时序信息处理所述至少一个测量信号以生成表示存在或不存在 所述第二脉冲的参数值的单元；以及用于至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接的 完整性的单元。第二发明构思的第三和第四方面的实施方式可以对应于第二发明构思的第一方 面的上述实施方式。本发明其他的目的、特征、方面和优点将从下面的详细描述、所附的权利要求书以 及附图中变得清楚。


现在，将参照所附的示意性附图更详细地描述本发明构思的实施方式。图1是本发明构思可用于监控流体连接的完整性的总体流体结构的示意图。图2是根据第一发明构思的监控处理的流程图。图3中(a)是作为时间函数的测量信号的图，图3中(b)是滤波之后的图3中(a) 的测量信号的图，并且图3中(c)示出了针对图3中(b)的信号中的时间窗序列计算出的 统计离差指标。图4中(a)示出了测量信号与预测的信号轮廓之间的匹配过程，图4中(b)示出 了最佳匹配的位置，并且图4中(c)是由图4中(a)的匹配过程产生的相关曲线。图5中(a)是含有第二脉冲的信号片段的图，并且图5中(b)是通过对十个信号 片段求平均产生的估计片段的图。图6是根据第二发明构思的监控处理的流程图。图7中(a)-(d)示例了在测量信号中识别出候选脉冲的处理。图8是根据第二发明构思的部分监控处理的流程图。图9是组合了第一和第二发明构思的监控处理的流程图。图10是包括体外血流回路的血液透析处理系统的示意图。图11中(a)是含有泵频率分量和心脏信号二者的静脉压力信号的时域图，并且图 11中(b)是相应信号的频域图。图12是示例了监控处理的流程图。图13是用于执行图12中的处理的数据分析器的框图。图14中(a)和(b)是在有心脏信号的情况下和没有心脏信号的情况下，在图13 的数据分析器中搏动检测模块中进行处理之后压力信号的时域图。图15中(a)和(b)是图14中(a)和(b)中的图的放大视图。图16中(a)和(b)是从图15中(a)和(b)中的数据中提取的包络的图。图17是在有心脏信号的情况下和没有心脏信号的情况下根据包络计算出的、作 为时间的函数的导数和的图。图18是在有心脏信号的情况下和没有心脏信号的情况下根据包络计算出的、作 为时间的函数的方差的图。图19是示例了针对血液脉冲与心脏脉冲之间的不同相对振幅，搏动检测模块的 性能的图。图20是用于检测压力信号中的搏动分量的模拟装置的结构的示意图。
具体实施例方式下面，将参照通常的流体容纳系统描述本发明的构思和相关实施方式。此后，将在 体外血液处理系统的上下文中进一步举例说明本发明的构思。在下面的通篇描述中，用相同的附图标记表示类似的元件。概述图1示出在第一流体容纳系统Sl与第二流体容纳系统S2之间建立流体连接C的 总体流体结构。流体连接C可以将流体从一个系统传递到另一个系统，或者可以不将流体从一个系统传递到另一个系统。第一脉冲发生器3被设置成在第一系统Sl内的流体中生 成压力波的序列，而第二脉冲发生器3'被设置成在第二系统S2内的流体中生成压力波的 序列。压力传感器4c被设置成测量第一系统Sl中的流体压力。只要流体连接C完好，第 二脉冲发生器3‘生成的压力波将从第二系统S2传播到第一系统Si，因此除了源自第一脉 冲发生器3的第一脉冲之外，压力传感器如还将检测到源自第二脉冲发生器3'的第二脉 冲。要注意的是，第一脉冲发生器3和第二脉冲发生器3'中的任一个可以包括多于一个 脉冲发生装置。另外，任何这类脉冲发生装置可以成为或者可以不成为相应流体容纳系统 S1、S2中的一部分。图1的流体结构还包括监视装置25，如图1所示，该监视装置25连接到压力传感 器如并且可能连接到一个或更多个另外的压力传感器^、4b。由此，监视装置25获取一个 或更多个测量信号，这些测量信号是时间相关的，以提供第一系统Sl中流体压力的实时表 示。监视装置25基于如下原理来监控流体连接C的完整性存在第二脉冲表示流体连接C 完好，而不存在第二脉冲表示流体连接C受到损害。不存在第二脉冲将引起监视装置25发 布警报或告警信号，和/或警告第一或第二流体容纳系统Si、S2的控制系统以使其采取合 适动作。因此，监视装置25被构造成连续处理时间相关的测量信号，以确定是否存在第二 脉冲。通常，该确定涉及在时域分析测量信号或该测量信号的预处理的形式，以计算表示测 量信号中存在或不存在第二脉冲的评价参数的值。根据实现，监视装置25可以使用数字部 件或模拟部件或其组合，以接收并处理测量信号。在本发明的上下文中，“不存在”脉冲可以暗示脉冲消失了，或者至少与视为“存 在”的脉冲相比，脉冲的振幅已经显著降低。对存在或不存在的评估可以涉及基于测量信号 计算评价参数值并将该参数值与阈值进行比较。第一发明构思图2是示出了根据第一发明构思的监控处理步骤的流程图。接收测量信号(步骤 201)并且测量信号经过滤波处理(步骤20 ，该滤波处理从测量信号中基本上去除第一脉 冲，同时完好地留下第二脉冲的至少一部分。随后，滤波后的测量信号经过时域分析(步骤 203)，其中，基于滤波后的测量信号中在时间窗内的信号值来计算评价参数的值，以下将其 称为“评价片段”。通常将计算设计为，使得评价参数表示评价片段内信号值的分布。基于 所得的评价参数的值，通常通过将所得的值与阈值进行比较，来决定(步骤204)流体连接 是否完好。对于连续的监视，基于从测量信号获得的时间序列的评价片段来计算时间序列的 评价参数值。这些评价片段在时间上可以交叠或者可以不交叠。在一个实施方式中，一个 接一个地获取测量信号的各段，对其进行滤波和分析。每个评价片段可以对应于测量信号 中的一个这种段；因此当获取测量信号时已经应用了时间窗。在另一个实施方式中，连续获 取测量信号并对其进行滤波，据此从滤波后的信号中提取评价片段并对其进行分析。图3中(a)示出了含有相对振幅为10 1的第一脉冲和第二脉冲的时间相关的 测量信号的示例。第一脉冲和第二脉冲分别具有IHz和1. 33Hz的频率。图3中(b)示出 了去除了第一脉冲而仅留下第二脉冲和噪声的时间相关的测量信号。应该注意的是，在大 约4秒后第二脉冲不存在。图3中(c)示出了针对图3中(b)的滤波后的测量信号中的不交叠的时间窗序列计算出的方差指标，各时间窗为大约0. 75秒。显然，通过使用方差指标 作为评价参数，可以在大约4秒的时间点检测到第二脉冲不存在。示例性的阈值由虚线表
7J\ ο第一发明构思具有提供流体连接C的完整性的相对稳健的指标的潜力。通过分析 评价片段内信号值的时间分布，可以获得对于噪声和干扰信号的改进耐受性。另外，与依赖于对测量信号的频域分析以检测是否存在第二脉冲的技术相比， 第一发明构思可以提供对第二脉冲发生器3'的脉冲重复间隔中变化的改进耐受性，因 为第一发明构思依赖于时域分析。例如，当第二脉冲发生器3'是人的心脏且第二系统 S2由此是人的血液系统时，会出现这类变化。心律的变化(心率变化，HRVOfeart Rate Variability))将导致在频域中来自心脏的峰变得不明显，从而更难检测到。在处于平静状 态下的健康主体中，HRV可以为15%那么大。不健康主体可能承受严重的心脏病，例如心房 纤维性颤动和室上性异位搏动，这可能导致超过20%的HRV和室性异位搏动，其中对于室 性异位搏动，HRV可能超过60%。这些心脏状况在例如透析患者中并非罕见。只要选择时间窗使得各评价片段包含至少一个第二脉冲，如果选择的适当，则存 在/不存在第二脉冲将会影响评价参数。可以使用固定长度的时间窗，其中相对于第二脉 冲发生器3'的最大脉冲重复率来选择时间窗的长度。可以通过第二脉冲发生器3'中的 限制或者通过所选监视方法的性能限制，来设置时间窗的长度。或者，可以基于要检测的第 二脉冲的预测的时序来选择时间窗的长度和/或时间窗在滤波后的测量信号中的位置。以 下将参照第二发明构思进一步举例说明这种预测时序(“时序信息”)的获取和使用。进一步地，根据第一发明构思的时域分析可以允许比频率分析更快地进行检测， 因为时域分析可以具有检测评价片段中的单个第二脉冲的能力，而生成频谱需要评价片段 中更大量的第二脉冲。因此，与时域分析相比，频域分析可以与更大的时间延迟相关联。评价参数可以被计算为评价片段内信号值的统计离差指标。可能可用的统计离差 指标的非限制性示例包括标准偏差(O )、方差(O 2)、变异系数(O / μ )和方差均值比(σ 7 μ)。其他示例包括例如由下式给出的差的和
ηη η-χΜ| ’或ΣΣΙ、一，
i=2'=I M或者能量指标，例如 V 2
/=1其中，η是评价片段内信号值χ的数量。另外其他的示例包括与平均值m的绝对差 之和的指标，其中，平均值m是使用合适的函数(例如，算术平均、几何平均、取中值等)针 对评价片段中信号值而计算出的。要注意的是，以上所有提出的离差指标还包括其归一化 变型和/或加权变型。作为计算统计离差指标的替代或补充，可以由匹配过程得到评价参数，在该匹配 过程中，将评价片段与第二脉冲的一个或更多个预测的信号轮廓相匹配。优选地，但非必要 地，每个预测的信号轮廓表示单个第二脉冲。通常，匹配过程涉及对评价片段和预测的信号 轮廓进行卷积或进行互相关，并且评价参数值是所得的相关值，通常是最大的相关值。进一步在图4的(a)-(c)中举例说明基于互相关的匹配过程。该匹配过程用于区
16分以下假设H0 :χ(η) = w(n)H1 :χ(η) = s(n)+w(n)其中x(n)是评价片段，w(η)是表示由噪声/信号干扰/测量误差等引入的騷扰 的误差信号，并且s (η)是第二脉冲的预测的信号轮廓。如果认为H1比Htl更有可能，则识别 到第二脉冲并且认为流体连接C是完好的。如果认为Htl比H1更有可能，则不能识别到第二 脉冲并且流体连接C可能受到损坏。图4中(a)是示出预测的信号轮廓s (η)和评价片段x(n)的示例的曲线图。在该 具体示例中，评价片段具有4. 8dB的信噪比(SNR :signal-to-noise)，即，信号轮廓s(n)的 能量是误差信号w(n)的能量的3倍。在互相关期间，信号轮廓s (η)沿着时间轴滑动多个 时间步长，如图4中(a)中的箭头所示，并且针对各时间步长计算乘积s (η) ·χ (η)的积分。 因此，互相关导致相关值的时间序列，其中最大相关值表示x(n)与s(n)之间最佳匹配的时 间点。图4中(b)示出了在最佳匹配的时间点处X(n)与s(n)之间的相对位置，并且图4 中(c)示出了所得的作为所述时间步长的函数的相关值。最大相关值的大小(可选地被计 算为在最大相关值(Cmax)周围的范围内的加权平均值)可以因此用于区分以上的假设。如图4中(C)所示，匹配过程不仅识别是否存在第二脉冲，它还提供了第二脉冲在 评价片段内的位置的指示，其由最大相关值(Cmax)的时间点(tp)给出。可以通过将该时间 点与预测的时间点进行比较，将该时间点用于评估所确定的最大相关值的可靠性。这种预 测的时间点可以由上述的时序信息获得，如以下将关于第二本发明构思进一步说明的。预测的信号轮廓可以生成为第二脉冲的多个记录的平均。例如，预测的信号轮廓 可以通过在监控处理之前和/或期间对多个评价片段求平均来生成。为了改进预测的轮廓的信号质量，在求平均或不求平均的情况下，可以在使第一 脉冲发生器停止的同时获取测量信号，由此测量信号不含有第一脉冲。因此，在用于计算第 二脉冲的更新后的信号轮廓的监控处理中，可以间歇式停止第一脉冲发生器。在另一个变型中，根据源自第一系统中的基准压力传感器(例如，图1中的压力传 感器如-如中的任何一个)的一个或更多个基准信号，来获得预测的信号轮廓。这种基准 压力传感器被适当地设置，以即使在流体连接受到损害时，例如借助第一与第二流体容纳 系统之间的第二流体连接，也检测到第二脉冲。基准压力传感器可以被安装成与第一脉冲 隔离，使得基准信号基本不含第一脉冲。另选地，如果基准信号包括第一和第二脉冲二者， 则基准信号可以经过滤波处理(例如，根据图2中的步骤202)，以在基准信号中去除第一脉 冲同时完好地保留第二脉冲。这种基准压力传感器的示例是以下将进一步描述的体外血流 回路中的动脉压力传感器。在这种体外血流回路中，例如，如果监控处理的目的在于监控体 外血流回路与患者之间的静脉侧流体连接的完整性，则测量信号可以源自一个或更多个静 脉压力传感器。在一个具体实现中，在监控处理期间连续地或间歇地获得基准信号，并且基于该 基准信号连续或间歇地计算预测的信号轮廓。因此，在上述体外血流回路的上下文下，可以 通过将来自静脉压力传感器的评价片段与从动脉压力传感器获得的预测的信号轮廓连续 地进行匹配，来监控静脉侧流体连接的完整性。甚至可以想到的是，针对每个评价片段更新 预测的信号轮廓(以下称为“同步监控”)。匹配过程可受益于时序信息的使用，如以下将关于第二发明构思进一步说明的。另选地，例如，通过对与正被监控的流体结构(例如，图1) 相似的多个流体结构的第二脉冲记录进行求平均，可以预生成预测的信号轮廓。可选地，通 过应用考虑了结构特定参数(例如，流体连接的类型、流率、流体特性等)的数学模型，这种 预生成的信号轮廓可以适于要被监控的流体结构的具体情况。另选地，通过基于结构特定 参数的数学建模可以完全获得预测的信号轮廓。根据又一个可选方案，将标准轮廓用作预 测的信号轮廓，例如，诸如高斯分布函数的钟形函数。为了改进对第二脉冲的检测，可以想到的是，在计算评价参数值之前，使滤波后的 测量信号/评价片段经过信号增强处理，该处理去除了高频分量(例如，误差信号W(n))。 这种信号增强处理可以涉及使滤波后的测量信号/评价片段经过低通滤波。然而，可以通 过再次基于上述预测的第二脉冲的时序(即，时序信息)，对滤波后的测量信号中的几个连 续的第二脉冲求平均，更显著地改善评价片段的SNR。这种信号增强处理因此将会涉及使用 预测的时序来在滤波后的测量信号中识别一组第二脉冲片段、基于预测的时序在时域中将 第二脉冲片段对齐、以及通过在时域中针对每个时间值将对齐后的信号值求和来生成平均 表示。可选地，按照第二脉冲片段的数量将平均表示进行归一化，以生成真实平均。然后，可 以将平均表示用作上述的评价片段，或者可以从平均表示内的时间窗中提取评价片段。在 图5中(a)-(b)进一步举例说明了信号增强处理。图5中(a)是滤波后的测量信号的时域 表示x(n) = s (η)+w (η)，其中SNR为-9dB，即误差信号w (η)的能量是信号轮廓s (η)的能 量的8倍，从而难以进行时域分析来检测第二脉冲(如果不是不可能的)。图5中(b)是对 与图5中(a)中的第二脉冲片段类似的10个不同的第二脉冲片段求平均之后的时域表示。 显然，已经显著改善了 SNR，从而能够使用时域分析来检测第二脉冲。应当理解的是，如果要被监控的流体结构包括多于一个压力传感器(例如，图1中 的如、仙)，则图2的监控处理可以对多于一个测量信号进行操作。在这种结构中，上述信号 增强处理可以涉及使用上述时序信息来识别源自不同压力传感器的至少两个滤波后的测 量信号中的第二脉冲片段并对其求平均。因此，可以从各测量信号中的多个时间窗和/或 不同测量信号中的一个或更多个时间窗提取出第二脉冲片段。根据图2中步骤202的滤波处理的目的在于，以使得可以通过后续的时域分析 (步骤20 检测到第二脉冲的程度，从测量信号中去除第一脉冲。例如，梳状滤波器和/ 或通常级联的带阻或陷波滤波器的组合可以对测量信号进行操作，以阻挡源自第一脉冲发 生器3的所有频率分量。另选地，例如，如上述WO 97/10013中所公开的，可以通过使用一 个或更多个自适应滤波器和陷波等效滤波器来实现这种阻挡效果。在又一个替代实施方式 中，在时域中处理测量信号以消除第一脉冲。在这种实施方式中，可以获得第一脉冲的标准 信号轮廓，随后以合适的幅度和相位从测量信号中将其减去。该相位由相位信息表示，该相 位信息可以由耦接到第一脉冲发生器3的相位传感器所产生的信号获得或者由用于第一 脉冲发生器3的控制信号获得。适当地通过类似于上述信号增强处理，识别测量信号中的 一组第一脉冲片段并对其求平均，可以从第一流体容纳回路Sl中的一个或更多个压力传 感器如-如获得标准信号轮廓。在监控处理期间，可以或者不可以间歇地更新标准信号轮 廓。另选地，使用预定的标准信号轮廓，该标准信号轮廓可选地可以根据考虑了第一脉冲发 生器中的损耗、流体流率、导管尺寸、流体中的声速等的数学模型进行修改。应该注意的是， 通过在时域中而不是在频域中对测量信号进行滤波，可以消除第一脉冲并仍然保留第二脉冲，即使在频域中第一脉冲与第二脉冲交叠。第二发明构思图6是示出了根据第二发明构思的监控处理中的步骤的流程图。在该处理中，接 收测量信号(步骤601)并且从测量信号或其他信号获得时序信息(步骤602)。时序信息 表示第二脉冲在测量信号中的时序。随后，基于时序信息处理测量信号(步骤60 ，以计算 表示在测量信号中存在或不存在第二脉冲的评价参数值。基于所得的评价参数值，通常通 过将所得的值与阈值进行比较，决定(步骤604)流体连接是否完好。因此，在第二发明构思中，时序信息表示第二脉冲在测量信号中的期望位置。该附 加的信息可以允许从其他类型的信号特征(例如，不同的/更简单的评价参数)中识别出 第二脉冲，和/或可以允许检测存在/不存在第二脉冲的可靠性提高。另外，如上所述，提供时序信息通过对一个或更多个测量信号中的第二脉冲片段 进行识别和求平均来使得信号增强。信号增强可以增大测量信号的SNR，从而允许使用基本 指标作为评价参数，例如，信号幅度、局部极大值、局部平均值等。这可以用于提高处理速度 和/或允许使用复杂度更低的检测设备。要理解的是，第二发明构思可以与第一发明构思的任何特征相结合。例如，可以对 测量信号进行滤波以去除第一脉冲，并且可以针对由滤波后的测量信号中的时间窗内的信 号值所给出的评价片段，来计算评价参数。另外，关于第一发明构思提出的任一个评价参数 可同等地应用于第二发明构思。然而，要注意的是，对测量信号进行滤波不是第二发明构思 的必要特征，因为使用时序信息可以允许即使存在第一脉冲时也能在测量信号中检测到第 二脉冲。第二发明构思还可以提高检测速度，因为时序信息可以提供第二脉冲在测量信号 /滤波后的测量信号/评价片段中的预测时间点。由此，需要被处理以计算评价参数值的信 号值的数量减少。例如，可以简化上述的匹配过程，因为仅需要针对预测时间点或者围绕该 预测时间点的有限时间范围，来计算预测的信号轮廓与评价片段之间的相关性。相应地，可 以简化统计离差指标或上述基本指标的计算，因为提供时序信息使得可以减小用于提取评 价片段的时间窗的尺寸，同时仍然确保各评价片段包括至少一个第二脉冲。例如，如果时序 信息表示第二脉冲之间缩短的脉冲间隔，则时间窗的尺寸可以减小，和/或时间窗可以居 中于每个第二脉冲的预测时间点。进一步地，通过将与评价参数值相关联的时间点与时序信息所给出的预测时间点 进行比较，第二发明构思允许评估计算出的评价参数值的可靠性。例如，可以将上述匹配过 程中获得的最大相关值的时间点与第二脉冲的预测时间点进行比较。如果这些时间点偏离 得太多，则即使相关值的大小可能表示第二脉冲的存在，监控处理也可以确定第二脉冲不存在。可以按多个不同方式中的任一个方式获得时序信息。例如，可以从耦接到第二流 体容纳系统的脉冲传感器的输出信号中提取出时序信息。输出信号可以表示这些第二脉冲 之间的平均时间或各个第二脉冲。在任一种情况下，基于脉冲传感器的输出信号、以及脉冲 传感器与产生测量信号的压力传感器之间的已知的到达时间差，可以计算第二脉冲在测量 信号中的预测时间点。脉冲传感器可以感测由第二脉冲发生器在流体中产生的压力波，或 者它可以例如经过以机械方式耦接到第二脉冲发生器的脉率仪或第二脉冲发生器的控制信号，来直接反应第二脉冲发生器中的脉冲发生过程。在一个应用中，以下为了进一步举例 说明，第二流体容纳系统是人的血液系统，而脉冲发生器是人的心脏。在这种应用中，可以 由任何传统的脉冲传感器(例如，脉冲表、脉搏氧饱和度仪、心电图仪等)提供时序信息。另选地，基于之前检测到的第二脉冲在测量信号中的相对时序(例如，由与之前 计算出的评价参数值相关联的时间点给出的)，可以获得时序信息。例如，两个最近检测到 的第二脉冲之间的时间差可以用于预测后续的第二脉冲的时间点。另选地，可以根据源自第一系统中的基准压力传感器的一个或更多个基准信号获 得时序信息。这种基准压力传感器被适当地设置，以即使流体连接受到损坏，例如通过第一 流体容纳系统与第二流体容纳系统之间的第二流体连接，也能检测到第二脉冲。这种基准压力传感器的示例是以下将进一步描述的体外血流回路中的动脉压力 传感器。在这种体外血流回路中，例如，如果监控处理的目的在于监控体外血流回路与患者 之间静脉侧流体连接的完整性，则测量信号可以源自一个或更多个静脉压力传感器。使用 任何合适的技术，包括本文公开的时域技术，可以处理基准信号以检测至少一个第二脉冲。 然后，可以使用基准传感器与用于监控的压力传感器之间的脉冲到达/传导时间的已知/ 测量差，将检测到的第二脉冲在基准信号中的时间点转换成在测量信号/滤波后的测量信 号/评价片段中的预测时间点。因此，在一个实施方式中，传导时间差由固定的预定值给 出ο在另一个实施方式中，基于可以由体外血流回路中的任何合适传感器(包括静脉 和动脉压力传感器)得出的实际静脉和动脉压力(绝对值、相对值或平均值)，确定体外血 流回路中的动脉侧血液管路与动脉侧血液管路之间的传导时间差。如果压力增大，则传导 时间缩短，即，高压力等于短传导时间。在体外血流回路操作期间，静脉压力应该高于动脉 压力，因此静脉血液管路中的传导时间应该比动脉血液管路中的传导时间短。可以基于例 如物理模型或查询表来确定传导时间差。该模型或表可以不仅包括关于压力的信息(绝对 值、相对值或平均值)，而且还包括关于以下各项的信息材料(弹性、塑性等)、几何形状 (长度、直径、壁厚度等)、温度(流体温度和环境温度)、机械因素(夹具、张力、制动器、纽 结/梗塞等)、流体特性(粘度、水/血液、化学组成等)等。然后，然后，可以将由此确定的 传导时间差用于将在来自动脉压力传感器的基准信号中检测到的第二脉冲的时间点与在 源自静脉压力传感器的测量信号/滤波后的测量信号/评价片段中的预测时间点相关联。在变型中，可以通过将滤波后的测量信号/评价片段(由静脉压力信号得出的) 与相应的滤波后的基准信号(由动脉压力信号得出的)对齐并相加，由此计算出具有改善 SNR的平均时间相关的信号，从而获得改进的时序信息估计。可以基于由实际动脉和静脉压 力(绝对值、相对值或平均值)给出的上述传导时间差进行对齐。通过识别出平均时间相 关的信号中的一个或更多个第二脉冲，获得改进的时序信息估计。另选地或附加地，为了潜在提高时序信息的精确度，可以通过在识别出基准信号 或测量信号中的至少一个第二脉冲的同时间歇式停止第一脉冲发生器，来获得时序信息。可选地，基于识别出的第二脉冲(在基准信号或测量信号中)获得时序信息的处 理可以涉及根据时间准则验证识别出的第二脉冲(候选脉冲)。这种时间准则可以(例如) 表示该候选脉冲与一个或更多个之前识别出的(并被验证的)第二脉冲的时间点之间的时 间差的上限和/或下限。上限和下限可以是固定的，或者它们可以根据之前的时间差来动态设置。可以去除/丢弃违反该时间准则的任何候选脉冲，而不用于获得时序信息。在又一个可选方案中，使用迭代方法，根据测量信号获得时序信息。在该迭代方法 中，例如，基于第一发明构思，处理测量信号以计算评价参数值的时间序列。这些评价参数 值标识候选脉冲的序列及相关联的候选时间点，其根据时间准则验证。这种时间准则可以 例如表示候选时间点之间的时间差的上限和/或下限。可以通过第二脉冲发生器3'中的 约束给出时间准则。可以去除/丢弃违反该时间准则的任何候选时间点，并且可以由剩余 时间点获得时序信息。可以根据之前时序信息(即，关于在前第二脉冲的时间点的信息)的可用性，使用 不同的验证方法。可以通过前述任一方法或者由迭代法中的前一迭代给出这种之前时序信 肩、ο图7中(a)示出了设置在时间轴上的候选脉冲的序列(用X标示)以及之前的第 二脉冲的序列(用Y标示)。在第一验证步骤中，基于之前的时序信息(例如，第二脉冲Y) 计算预测的时间点(图7中(b)中的丨箭头)。在第二验证步骤中，应用第一时间准则，以 去除/丢弃离预测时间点太远的任何候选脉冲，另外如图7中(b)所示。在第三验证步骤 中，应用第二时间准则，以在彼此特别靠近的任何候选脉冲之中仅保留具有最大评价参数 值的那个候选脉冲，如图7中(c)所示。如果之前的时序信息不可得，则可以使用不同的验证方法。图8是这种验证方法 的流程图。在识别候选脉冲的初始步骤801之后是第一验证步骤802，在该第一验证步骤 802中，应用该第一时间准则，以在彼此特别靠近的任何候选脉冲中仅保留具有最大评价参 数值的那个候选脉冲。图7中(d)示出了将第一验证步骤802应用于图7中(a)中的候选 脉冲序列的示例性结果。然后，在步骤803中，形成剩余候选脉冲的不同组合。在步骤804 中，针对每个这种组合，通过对测量信号/滤波后的测量信号中相应信号片段进行对齐并 求和，来计算平均表示。可以基于第二时间准则来形成这些组合，该第二时间准则限定了候 选脉冲之间的时间差的上限和/或下限。在第二验证步骤805中，针对每个这种平均表示 来计算评价参数值，并且提取最大评价参数值。最后，在步骤806中，通过将最大评价参数 值与阈值进行比较，决定流体连接是否完好。如果最大评价参数值超过阈值，则可以推断出 存在第二脉冲并且流体连接是完好的。可以注意的是，由于时序信息的使用被包含在用于 确定流体连接的完整性的最后步骤806中，因此在图8的验证方法中不需要明确地提取时 序信息。还应该注意的是，在步骤801和806中可以使用不同的评价参数和/或阈值。还 可以想到的是使用两个或更多个以上用于获得时序信息的侯选方法的组合。图9是组合了第一和第二发明构思的特征的实施方式的流程图。具体来讲，根据 第一发明构思的步骤201和202获得测量信号并对其进行滤波。然后，在步骤202'中，基 于时序信息处理滤波后的测量信号，以增强信号。如以上关于图5讨论的，步骤202'通 常涉及识别滤波后的测量信号中的一组第二脉冲片段、将一组第二脉冲片段进行对齐并求 和，以创建平均信号表示。然后，根据第一 /第二发明构思的步骤203/603，基于增强后的信 号表示来计算评价参数值，并且决定流体连接是否完好(步骤204/604)。该方法还涉及根 据第二发明构思的步骤601接收测量信号(其可以是与步骤201中相同的测量信号，或者 是上述的基准信号)。然后，如果需要，根据第一发明构思的步骤202，对测量/基准信号进行滤波以去除第一脉冲。最后，根据第二发明构思的步骤602获得时序信息。监控技术的组合如上文解释的，监控流体连接的完整性的技术可以是基于第一和第二发明构思中 的任一个或其组合的。还可能的是，将这种本发明的监控技术与一个或更多个传统监控技 术结合，传统监控技术例如涉及使用空气检测器或者涉及将平均压力水平与阈值进行比较 (如以介绍的方式描述的)。在前述WO 97/10013和US2005/0010118中公开了其他传统监 控技术。还有可能需要的是，将本发明的监控技术与专门设计用于处理不利操作条件的其 他技术结合。一个这样的操作条件可能当在频域中第一和第二脉冲交叠时出现。如以上关 于图2的步骤202讨论的，可以通过在时域中对测量信号进行滤波来处理这样的操作条件。 然而，通过将本发明的监控技术与锁相技术或搏动检测方法(以下将作描述)结合，可以进 一步提高监控的精确度。锁相技术涉及控制第一脉冲发生器3/第二脉冲发生器3'，从而在应用第一脉冲 与第二脉冲之间的相位差的同时使第一脉冲发生器3/第二脉冲发生器3'的脉冲率同步。 由此，第一脉冲和第二脉冲在时间上将是分开的，并且可以使用根据第一和/或第二发明 构思的时域分析来进行检测。相位差可以大致是180°，因为这样可以使第一脉冲和第二脉 冲在时域中最大程度地分开。当检测到第二脉冲发生器的频率接近第一脉冲发生器的频率 时，可以激活锁相技术，或反之亦然。搏动检测方法是替代或补充监控技术，其涉及评价测量信号中存在或不存在搏动 信号，以确定流体连接的完整性。搏动信号本身表现为测量信号的幅度调制，并且由第一脉 冲发生器生成的压力波和第二脉冲发生器生成的压力波之间的干扰形成。代替尝试识别测 量信号中的第二脉冲，借助搏动的二次效应来识别第二脉冲的存在。通常，搏动是尤其当频 率间隔近的两个信号叠加在一起时能被注意到的一种现象。因此，当第一脉冲和第二脉冲 在频域中间隔近时，搏动信号检测本来是特别适用的。通过在时域中分析测量信号，可以或 不可以检测搏动信号。合适地，搏动检测涉及获得与第一脉冲发生器相关的一个或更多个 特定频率，以及产生其中所述特定频率除了一个之外都被去除的至少一个滤波后的测量信 号。然后，可以通过确定滤波后的测量信号的包络来检测搏动信号。搏动检测方法是申请 人于2008年4月17日同时提交的共同待决的瑞典专利申请No. 0800890-6和美国临时专 利申请No. 61/045642的主题。要理解的是，在以上任何一种组合中，可以串行地、以任何次序、或并行地执行不 同的监控技术。性能改进可以通过应用以下的任一种变型，改进如上所述的用于监控流体连接的完整性的 不同方法的性能。假设检验可以通过假设检验表示第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间流体连接的 完整性的确定。在该假设检验中，将上述的评价参数值β与阈值进行比较。假设的输出是 这样一种判断，即，如果β > Y1,则会是“完好的流体连接”(H1)；如果β < Ytl，则会是“受 到损害的流体连接”(Htl)；或者，如果Ytl彡β ( Y1,则会是“不确定的判断”，其中，^和Y工是不同的阈值。与振幅相关的监控技术监控技术可以基于测量信号中和/或基准信号中的第一和/或第二脉冲的幅度动 态地进行调节。动态调节可以影响用于获得时序信息的处理和/或用于基于测量信号获得 参数值的处理。例如，如果发现基准信号中的第二脉冲的振幅(例如，幅度)小于测量信号中的第 二脉冲的振幅(例如，幅度)或者小于预定的绝对极限，则可以基于测量信号获得时序信 息，否则基于基准信号获得时序信息(或反之亦然)。因此，参照图9，基于第二脉冲的幅度 调节步骤601。在另一个示例中，如果再发现基准信号中的第二脉冲的振幅(幅度)太小，则可以 将监控方法切换到另一种用于检测测量信号中存在或不存在第二脉冲的方法，例如在没有 时序信息的情况下操作的方法(例如，通过省略图9中的步骤601、602、202和202')。在以上的示例中，如果第一脉冲和第二脉冲的振幅是协变实体，则可以可供选择 地基于第一脉冲的振幅或第一和第二脉冲组合的振幅进行动态调节。基于患者数据记录的监控技术当第二流体容纳系统(图1中的S2)是患者的血液系统时，监控方法可以被构造 为访问并使用患者专属信息，即，患者的现有数据记录，例如同一患者早前的治疗中获得的 数据记录。患者专属信息可以被存储在监视装置(图1中的2 的内部存储器中、存储在监 视装置可访问的外部存储器上或存储在医疗卡上，其中信息例如通过RFID(射频识别)例 如以无线方式发送到监视装置。例如，监视装置可以将滤波后的测量信号或由此得出的参 数与患者专属信息进行比较。如果发现差别大，则可以发布警报和/或可以更改监控技术 (或根据预定表格选择监控技术)。此外，通过例如确定用于上述算法/处理的个人阈值， 监视装置可以使用患者专属信息来优化监控技术。监视装置还可以使用患者专属信息来确 定是否应该使用替代的监控技术或者监控技术的组合。根据第一脉冲发生器的规则停止来使用信息在一个实施方式中，规则地(间歇地或周期性地)停止第一脉冲发生器，并且分析 测量信号和/或基准信号，以确定第二脉冲的幅度、频率和相位。然后，可以通过上述的锁 相技术，将所得的信息用于实现检测。另选地或附加地，如果在该停止期间检测到的第二脉冲的振幅(幅度)小于某一 极限(被选择为具有安全检测的余量)，则可以发布“不确定检测”的警告。另选地，如果振 幅小于另一个极限，则可以主动地控制第一脉冲发生器，使其以特定时间间隔停止，其中在 各停止期间获得的信息可以用于变更监控技术。例如，由此获得的信息可以用于改变(或 添加)上述算法/处理中的阈值，或者用于确定是否应该使用监控技术的组合或替代的监 控技术。在另一个示例中，如果由此获得的信息表示第二脉冲的脉冲率(pulse rate)，则专 用带通滤波器(例如，居中于由此获得的脉冲率)可以对测量信号/滤波后的测量信号/ 评价片段进行操作，以进一步改进对于用于获得时序信息的处理(例如，图6中的步骤602) 和/或用于基于测量信号获得参数值的处理(例如，图2和图9中的步骤203/603)的输 入。在一个实施方式中，如果发现第一脉冲和第二脉冲的速率的差超过某一极限，例如大约 10%，则应用这种带通滤波器。
在另一实施方式中，选择性控制第一脉冲发生器，以降低通过流体结构的流率。通 过降低流率，可以接受监控处理对故障状况的更长的响应时间，而这种更长的响应时间可 以用于提高监控处理在检测故障状况中的精确度。对体外血流回路的监控在下文中，只是出于说明的目的，在体外血液处理的上下文中描述用于监控流体 连接完整性的第一和第二发明构思的实现。以下的示例涉及与上述搏动检测方法的结合。 这只是示例，可以在不采用搏动检测方法和/或结合以上讨论的任一种其他监控技术的情 况下，可以等同地实现监控处理。还应该理解，以下第一和第二发明构思以及搏动检测方法的实现不限于体外血液 处理，而是通常可应用于监控第一流体容纳系统与第二流体容纳系统之间流体连接的完整 性。图10示出了透析中使用的类型的体外血流回路20的示例。体外血流回路20包括 下文中将描述的组件1-14。因此，如图10中所示，体外血流回路20包括动脉针头形式的、 用于抽取血液的接入装置1以及将动脉针头1连接到血泵3的动脉导管部分2，该血泵3可 以是蠕动型泵。在泵的入口处有压力传感器如(下文中称作动脉传感器)，其测量动脉导管 部分2中泵之前的压力。血泵3促使血液经由导管部分5到达透析仪6的血液侧。许多透 析机附加地设有压力传感器4b，该压力传感器4b测量血泵3与透析仪6之间的压力。引导 血液经由导管部分10从透析仪6的血液侧到达静脉滴注器或脱气室11，并且从那经由静脉 导管部分12和静脉针头14形式的用于重新导入血液的接入装置返回患者。提供压力传感 器4c (下文中被称作静脉传感器)来测量透析仪6的静脉侧的压力。在图示示例中，压力 传感器4c测量静脉滴注器中的压力。动脉针头1和静脉针头14 二者通过血管通路连接到 患者。血管通路可以是任何合适的类型，例如，瘘管、斯克里布纳分流器(Scribner-shimt)、 移植物等。根据血管通路的类型，可以使用其他类型的接入装置(例如，导管)替代针头。如通过介绍所讨论的，可能至关重要的是，针对通过流体连接的血液的注入和/ 或提取中的故障，监控到血管通路的流体连接的完整性。在许多透析机中，不存在一个或更 多个所述的压力检测器如-如。然而，将存在至少一个静脉压力传感器。以下的描述集中于 基于来自静脉压力传感器的测量信号来监控血管通路与静脉针头之间流体连接的完整性。 监控处理涉及所谓的直接检测方法，其可以实现如上讨论的第一和第二发明构思中的一者 及其不同的实施方式。因此，关于图1中的总体结构，体外血流回路20对应于第一流体容 纳系统Sl，血泵3 (以及体外血流回路20内或与其相关联的任何另外的脉冲源，例如透析溶 液泵、阀门等)对应于第一脉冲发生器3，患者的血液系统对应于第二流体容纳系统S2，并 且患者的心脏对应于第二脉冲发生器3'。在图10中，提供控制单元23，S卩，以通过控制血泵3的转速来控制回路20中的血 液流动。体外血流回路20和控制单元23可以形成体外血液处理设备(例如，透析机)的 一部分。尽管没有进一步示出或讨论，但是要理解这种设备执行许多其他的功能，例如，控 制透析流体的流动、控制透析流体的温度和成分、等等。另外，在图10中，监视/监控装置25被构造为，尤其通过监控血液压力信号中是 否存在源自患者心脏的信号分量，来监控患者与体外血流回路20之间的静脉侧流体连接 的完整性。没有这种信号分量被认为是流体连接完整性被破坏的指示，并且使装置25激活警报和/或例如通过停止血泵3并激活导管部分12上的夹紧装置13来停止血液流动。监 视装置25至少被连接，以接收压力传感器如的测量信号。装置25还可以连接到压力传感 器如、仙以及体外血流回路20中所包括的任何附加的压力传感器。如图10中所示，装置 25还可以连接到控制单元23。另选地或者附加地，装置25可以连接到用于指示血泵3的 频率和相位的测量装置沈。装置25有线地或无线地连接到用于生成声音/目视式/触觉 式警报或警告信号的本地或远程装置27。另选地，监视装置25和/或警报装置27可以合 并为透析设备的一部分。在图10中，监视装置25包括预处理输入信号的数据获取部观，数据获取部观例 如包括具有所需最小采样率和分辨率的A/D转换器、一个或更多个信号放大器、用于去除 输入信号中的不期望的分量(例如，偏移、高频噪声和电源电压干扰)的一个或更多个滤波
ο在本文给出的示例中，数据获取部28包括来自National Instruments的DAQ卡 USB_6210(其具有IkHz的采样率和16位的分辨率)、来自Analog Devices的运算放大电 路AD620、截止频率为0. 03Hz的高通滤波器(例如，用于去除信号偏移)连同截止频率为 402Hz的低通滤波器(例如，用于去除高频噪声)。为了获得短的收敛时间，将低阶滤波器 用于高通滤波器。此外，数据获取部观可以包括附加的固定的带通滤波器，其具有分别对 应于每分钟30次心跳和160次心跳的心脏脉冲率的0. 5Hz的上截止频率和2. 7Hz的下截 止频率。该滤波器可以用于抑制所关注的频率间隔之外的騷扰。在数据获取部观中进行预处理之后，来自压力传感器如的信号被作为输入提供 到数据分析部四，该数据分析部四执行实际的监控处理。图11中(a)示出了时域中这种经 预处理的压力信号的示例，并且图11中(b)示出了相应的功率谱，即，频域中的压力信号。 功率谱揭示了检测到的压力信号含有源自血泵3的多个不同频率分量。在示例说明的示例 中，存在处于血泵的基频( (在该示例中为1. 5Hz)及其谐波2&、3&和处的频率分量。 基频(下文中也被称示为泵浦频率)是在体外血流回路中产生压力波的泵冲程的频率。例 如，在图10所示类型的蠕动泵中，转子的每个完整旋转产生两个泵冲程。图11中(b)还表 示了在一半泵浦频率(0. 5f0)及其谐波(在该示例中，至少是&、1.5&、2&和2. 5f0)处的 频率分量的存在。图11中(b)还示出了心脏信号(在1. IHz)，在该示例中，该心脏信号大 致比在基频&处的血泵信号弱大约40倍。图12是根据本发明实施方式用于数据分析或监控处理的流程图。图示的处理实 现了检测方法的组合，以监控体外血流回路20与人的血液系统之间流体连接的完整性。一 种检测方法(“直接检测”)涉及使用时域分析来检测压力信号中的心脏脉冲。另一种检测 方法(“搏动检测”)涉及检测压力信号中的幅度调制(搏动信号)，该幅度调制是由源自 患者心脏和血泵的压力波之间的干扰造成的。以下将进一步详细描述这些检测方法，但是 首先将简要概括该处理的整体操作。通过输入压力信号的信号片段(步骤401)以及关于血泵基频(fQ)的信息(步骤 402)来开始监控处理。该频率信息可以由对压力信号本身的处理而获得。另选地，其可以 由专用测量装置(例如，图10中的26)所生成的信号而获得，或者由表示控制单元(例如， 图10中的23)使用的设置值或实际值的信号而获得。要理解的是，步骤402不需要在监控 处理的每次迭代中都执行。
直接检测方法涉及步骤403-405，在这些步骤中，对信号片段进行处理，例如，通过 阻挡与血泵相关的一个或更多个频率分量(参见图11中的0. 5f0, f0U. 5f0,2f0,2. 5f0,3f0 和4f。)，以去除源自血泵的第一脉冲。通常，步骤403(对应于图2中的步骤20 被设计为 有效“清洁”信号片段，以去除源自血泵的所有频率分量。在步骤404(对应于图2中的步骤 203)中，在时域中对信号片段进行分析，以识别出源自患者心脏的任何剩余信号脉冲。在步 骤405 (对应于图2中的步骤204)中，如果中检测到心脏脉冲，则监控返回到步骤401，在该 步骤401中，输入新的压力信号片段用于处理。如上所述，此新的信号片段可以或者不可以 部分地交叠之前的信号片段。在步骤405中，如果没有检测到心脏分量，则监控前进至搏动 检测。没有心脏脉冲可能是静脉侧流体连接出现故障(例如，由于静脉针头从血管通路脱 离，或者由于心脉太弱以致于没被检测到)而的造成。另选地，搏动频率可以基本上与血泵 的任何频率分量相符，从而造成在滤波步骤403中将没有心脏脉冲意外地消除。在替代实现中，直接检测方法的步骤403-405对应于以上关于图6讨论的根据第 二发明构思的步骤602-604。在任一个实现中，直接检测方法可以利用可以如以上关于第二发明构思描述地获 得的时序信息。搏动检测方法涉及步骤406-408，在这些步骤中，对信号片段进行处理，以识别出 分别源自心脏和血泵的压力波之间的干扰导致的搏动信号。认识到搏动信号是信号幅度随 着等于这两个压力波之间的频率差的频率而周期性变化的。因此，代替在压力信号中搜索 心脏脉冲本身，搏动检测在时域中察看心脏脉冲对压力信号的间接作用。在步骤406中，对信号片段进行处理，以去除除了所选的一个或更多个频带之外 的所有频率。这种所选的频带每个是仅围绕与血泵相关的频率分量(参见图11中的0. 5f0, f0U.5f0,2f0,2. 5&、3&和4&)中的一个频率分量的频带。可以实施该选择性带通滤波，以 便于检测搏动信号。来自心脏的压力波通常比来自血泵的压力波小得多(通过小20-200 倍)，所以可能的搏动波将很弱并且可能难以检测。通常，从信号片段中去除一个这种所 选频带外的所有频率，据此在时域中分析所得的滤波后的信号片段以检测搏动信号(步骤 407)。如果已知血泵产生多个频率分量(如图11所示)，则步骤406产生一组滤波后的信 号片段，各片段仅包括围绕这些频率分量中的一个频率分量的频率。这些滤波后的信号片 段可以并行生成并随后在步骤407中进行分析。另选地，基于血泵频率分量的给定次序，可 以顺序生成滤波后的信号片段。各滤波后的信号片段可以在生成另一个滤波后的信号片段 之前传递至步骤407用于分析，使得一检测到搏动信号就中断滤波后的信号片段的生成。在又一个实施方式中，已知的是心脏脉冲率。在这种情形下，步骤406可以限于只 生成一个滤波后的信号片段，该信号片段只包括围绕最靠近已知心脏频率的频率分量的频 率。以与时序信息类似的方式适当地获得心脏脉冲率。步骤406中的选择性带通滤波可以使用固定宽度的频带，根据搏动检测方法的所 需性能来设置该固定宽度的频带，并且该固定宽度的频带通常是应该产生搏动信号的泵频 率分量和心脏脉冲之间的最大频率间隔。例如，如果将搏动检测方法与能够检测这些频率 分量之间特定频率区域中存在/不存在心脏信号的另一种检测方法(例如，直接检测方法) 结合使用，则搏动检测方法使用的频带可以比泵频率分量的间隔小。在其他情形下，频带 可以具有大致与泵频率分量的间隔相同的总宽度，或者相邻泵频率分量的频带甚至可以交
26叠。在另一个实施方式中，频带的宽度可以适应性地设置为之前确定的心脏频率的函数。例 如，随着心脏频率接近一个泵频率分量，该宽度可以减小。如上所述，心脏频率可以例如由 独立的脉率仪、另一个压力传感器或者监控处理中的前一次迭代获得。然而，要理解的是，围绕血泵的不同频率分量进行的选择性带通滤波可以包括进 来，以便于进行搏动检测，但是也可以免除。如果在步骤408中检测到搏动信号，则监控返回到步骤401，在步骤401中，输入新 的压力信号片段用于处理。如果在步骤408中没有检测到搏动信号，则监控前进，以激活表 示故障的警报或者至少可能已经发生了这种故障的警告(步骤409)。在激活警报/警告的 同时，处理可以前进至步骤410，在步骤410中，改变泵浦频率，据此监控处理可以返回到步 骤401，以继续监控血管通路与静脉针头之间流体连接的完整性。如果在监控处理的后续迭 代期间发现了心脏分量/搏动信号，则警报/警告可以关断。或者，为了使假警报的数量最 少，可以只在监控处理在泵浦频率进行这种改变之前和之后都未检测到心脏信号时才激活 警报/警告。在步骤410的一个实施方式中，泵保持操作，但是其泵浦频率改变。在一个变型 中，为了减少血流并由此使已检测到的潜在故障造成的任何血液损失最小，泵浦频率降低。 在另一个变型中，主动使泵浦频率偏移，使得其频率分量与其之前的频率分量不相符。例 如，可以将基频偏移源自该泵的频率分量之间间隔的一部分。在图11的示例中，这将会意 味着0. 5f0的一部分。通常，偏移表示泵浦频率的降低。在步骤410的另一实施方式中，关闭泵(S卩，& = 以去除血泵的干扰，同时还使 已检测到的潜在故障造成的任何血液损失最少。在这个实施方式的变型中，步骤410还涉 及在血泵关闭的同时识别心脏的频率，以及随后以与由此识别的心脏频率偏移的泵浦频率 重启血泵。例如，可以使用步骤404的谱信号分析，从压力信号中识别出心脏频率。图13是被构造用于执行图12所示的监控处理的数据分析部(例如，图10中的 29)的框图。在示例说明的实施方式中，数据分析部包括存储块50、泵频率确定块51、直接 检测块52、搏动检测块53和开关块M、55，开关块54、55用于将直接检测块52和搏动检测 块53的输出连接到警报装置。虽然没有示出，但是可以提供控制块以使块50-55的操作同
止
少ο可以通过处理装置(例如，通用计算机装置或专用计算机装置或已编程的微处理 器)上运行的软件，来实现数据分析部29。存储块50可以是这种计算机装置的易失性或非 易失性存储器，然而其他块51-55可以由软件指令来实现。然而，可以想到的是，如本领域 已知的，部分块或全部块完全或部分地由专用硬件实现，例如由FPGA、ASIC或离散电子元 件(电阻器、电容器、运算放大器、晶体管等)的组件实现。存储块50操作以将输入的压力信号存储为数据样本的序列。随后，其他块51-53 操作，以从存储块50接收或检索所存储的压力信号的片段。存储块50由此缓冲输入的压 力信号，允许单独地处理和分析交叠或不交叠的信号片段。存储块50可以例如被实现为多 个线性缓冲器或环形缓冲器。块51被构造为基于信号片段确定血泵的频率。以下将进一步描述这个块使用的 算法的示例。块52基于泵频率确定块51提供的估计的泵浦频率，实现直接检测步骤403-405 (图12)。如果确定步骤405的结果为否定，即，没有发现心脏分量，则开关块M操 作，以激活块53。如果发现了心脏分量，则开关块M可以操作，以向警报装置提供肯定状态 的指示，并且可以通过块51、52接收或检索新的信号片段。块53再次基于估计的泵浦频率，实现搏动检测步骤406-408 (图12)。如果确定步 骤408的结果为否定，即，没有检测到搏动信号，则开关块55操作以向警报装置提供否定状 态的指示，该警报装置发布警报。如果发现了搏动信号，则开关块阳可以操作，以向警报装 置提供肯定状态的指示，并且可以通过块51、52接收或检索新的信号片段。在图13中，数据分析部还包括用于(例如，从图10中的控制单元23或测量装置 26)接收表示泵浦频率的输入部56。如关于步骤410(图1 讨论的，从该信号获得的频率 信息可以补充或取代块51确定的频率。图13还示出提供用于表示患者心脏频率的测量信号的输入部57，例如，用于当执 行步骤406时向块52提供时序信息或者提供时序信息供块53使用。现在将描述块51-53中每个的示例性操作，开始描述的是泵频率确定块51。泵频率确定块51被构造为根据压力信号片段计算功率谱，并且识别出功率谱中 的基础泵浦频率。按任何已知方式，例如，通过对压力信号片段进行DFT (离散傅立叶变换) 或FFT (快速傅立叶变换)操作，可以计算出功率谱。基础泵浦频率可以被识别为功率谱中 最大峰的频率，或者至少是多个最大峰中一个最大峰的频率。如果功率谱的分辨率低，则可以采用特定手段来提高估计频率的精确度。分辨率 取决于信号片段中采样频率fs和采样数量N，分辨率为fs/N。在一个示例中，以IOHz对20 秒的信号片段进行采样，其中分辨率为0. 05Hz。此精确度对于直接检测块52和/或搏动 检测块53中的处理来说可能是不足的。为了提高精确度，信号片段可以在围绕从功率谱获 得的估计频率的窄范围内进行带通滤波，从而导致相对无噪声且类似正弦的信号片段。然 后，通过在时域中确定滤波后的信号片段的周期，例如，通过将正弦适用于滤波后的信号并 且识别过零之间的时间差，可以获得对基频的精确估计。直接检测块52可以包括用于消除源自血泵的信号脉冲的分量，以及任何另外的 干扰脉冲源(即，以上关于第一和第二发明构思讨论的“第一脉冲”)。此外，直接检测块52 可以包括获得上述时序信息的部件以及执行根据第一和/或第二方面的时域分析以识别 压力信号中的心脏脉冲的部件。搏动检测部分53被构造为相对于一组通带对信号片段进行滤波，每个通带含有 血泵的一个频率分量。每个所得的滤波后的信号片段基本上是正弦的。如果心脏频率位于 这些通带中的一个通带内，则对应的滤波后的信号片段将具有在任何其他滤波后的信号片 段中没有发现的波形。图14中(a)示出了用围绕在1. 5029Hz的血泵基频的窄通带进行了滤波的20秒的 信号片段。滤波后的信号还含有心脏脉冲，该心脏脉冲相对于基频有0.037Hz的频移。血 泵与心脏脉冲之间的相对振幅为40 1。图14中(b)示出了没有心脏信号的相应滤波后 的信号片段。虽然非常小，但是也可以区分信号片段之间的不同，其中，存在心脏导致图14 中(a)中信号幅度的过度变化(这在图14中(b)中是没有的)。图15中(a)和(b)分别 是图14中(a)和14(b)中信号峰的放大视图，示出了在有心脏脉冲和没有心脏脉冲的情况 下滤波后的信号片段之间的明显不同。
28
在一个实施方式中，搏动检测块53被构造为基于由滤波后的信号片段获得的包 络来检测搏动信号。在一个这种变型中，搏动检测块53通过从信号片段中提取峰值的阵列来获得包 络。提取的峰值可以通过提取在信号片段中识别出的各个峰的信号值来获得。为了改进噪 声稳健性，每个提取的峰值可以替代地被计算为形成信号片段中每个峰的信号值的平均值 或和，例如，包括在峰值的10-25%内或围绕峰值的给定时间范围内的信号值。然后，对所得 包络(峰值阵列)进行处理，以计算评价参数。图16中(a)和(b)分别示出了从图15中 (a)和(b)中提取的峰值阵列。在另一个变型中，块53通过向信号片段χ应用线性、非时变滤波器(已知为希尔 伯特变换器)来获得包络。该操作产生变换后的信号片段f，即信号片段的90°相移后的 版本。包络b(n)可以由下式获得
权利要求
1.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流体 容纳系统(S2)之间的流体连接(C)的完整性的方法，其中，所述至少一个时间相关的测量 信号来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，所述第一流体容 纳系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发生 器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲发 生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述方法包括以下步 骤接收步骤，接收所述至少一个测量信号；生成步骤，基于所述至少一个测量信号，生成基本上消除了所述第一脉冲的时间相关 的监控信号；计算步骤，基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值，所述参数值代表所 述信号值的分布；以及确定步骤，至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接的完整性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤计算作为所述时间 窗内的所述信号值的统计离差指标的所述参数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述统计离差指标包括以下各项中的至少一项 标准偏差、方差、变异系数、差的和、能量、功率、相对于平均值的绝对偏差之和、以及相对于 平均值的绝对差的平均值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤匹配步骤，将所述 时间窗内的所述信号值与第二脉冲的预测的时间信号轮廓进行匹配。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述参述值是由所述匹配步骤得到的相关值。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤计算所述时间 窗内的所述信号值与所述预测的时间信号轮廓之间的互相关；以及识别出所述互相关中的 最大相关值；其中，所述确定步骤包括将所述最大相关值与阈值进行比较。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤获得所述最大相关 值的时间点，以及通过将所述时间点与预测的时间点进行比较来验证所述最大相关值。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤从所述 第一流体容纳系统(Si)中的基准传感器( - )获得基准压力信号，其中，所述基准传感 器( - )被设置为即使所述流体连接(C)受到损害也检测到所述第二脉冲；以及基于所 述基准压力信号计算所述预测的时间信号轮廓。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤计算表示所述基准压 力信号中的所述第二脉冲的振幅的振幅值，以及将所述振幅值与极限值进行比较，其中基 于所述基准压力信号计算所述预测的时间信号轮廓的步骤是以所述比较的步骤为条件的。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，计算所述预测的时间信号轮廓的步骤包括 以下步骤针对所述基准传感器与所述至少一个压力传感器之间的传导时间差进行调节。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述传导时间差由预定值给出。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述至少一个压力传感器与所述基准传 感器的位置之间的流体压力差，来计算所述传导时间差。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，选择所述时间窗，以包含至少一个第二脉冲。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，选择所述时间窗的长度，以超过所述第二脉冲 发生器(3')的最大脉冲重复间隔。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，基于时序信息来选择所述时间窗，所述时 序信息表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号中的时序。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过以下步骤生成所述监控信号 对所述至少一个测量信号进行滤波，以去除所述第一脉冲；基于表示所述第二脉冲在所述 至少一个测量信号中的所述时序的时序信息，得出在由此滤波后的测量信号中的一组信号 片段；以及基于所述时序信息，将所述信号片段对齐并且相加，以生成所述监控信号。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤识别 所述监控信号中的候选第二脉冲和相应的候选时间点；以及相对于表示所述第二脉冲在所 述至少一个测量信号中的所述时序的时序信息，基于所述候选时间点验证所述候选第二脉 冲。
18.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，其中，所述时序信息由耦接到所述第 二流体容纳系统(3')的脉冲传感器获得。
19.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，其中，获得作为基于之前参数值识别 出的第二脉冲的相对时序的函数的所述时序信息。
20.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，其中，所述第一流体容纳系统(Si)是 包括动脉接入装置(1)、血液处理装置(6)和静脉接入装置(14)的体外血流回路(20)，其 中所述第二流体容纳系统(S》是包括血管通路的人体血液系统，其中所述动脉接入装置 (1)连接到所述人体血液系统，其中所述静脉接入装置(14)连接到所述血管通路以形成所 述流体连接(C)，其中所述第一脉冲发生器C3)是设置在所述体外血流回路00)中的泵浦 装置，该泵浦装置将血液从所述动脉接入装置(1)通过所述血液处理装置(6)泵送至所述 静脉接入装置(14)，其中所述至少一个测量信号包括至少一个静脉测量信号和至少一个动 脉测量信号，所述至少一个静脉测量信号由位于所述泵浦装置C3)下游的至少一个静脉压 力传感器Ge)得到，并且所述至少一个动脉测量信号由位于所述泵浦装置(3)上游的至少 一个动脉压力传感器Ga)得到，并且其中基于所述至少一个静脉测量信号来生成所述监 控信号，所述方法包括以下步骤识别所述至少一个动脉测量信号中的至少一个第二脉冲； 以及根据由此识别出的第二脉冲计算所述时序信息。
21.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤间歇 式地关闭所述第一脉冲发生器(3)；识别所述至少一个测量信号中的至少一个第二脉冲； 以及根据由此识别出的第二脉冲计算所述时序信息。
22.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤基于 所述至少一个测量信号，识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得出候选时 间点的序列；根据时间准则验证所述候选时间点的序列；以及计算作为由此验证后的候选 时间点的序列的函数的所述时序信息。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一流体容纳系统(Si)是包 括接入装置(1、14)的体外血液处理系统(20)，其中所述第二流体容纳系统(S》是包括血 管通路的人体血液系统，并且其中所述接入装置(1、14)与所述血管通路之间的连接形成了所述流体连接(C)。
24.一种计算机程序产品，其包括用于使计算机执行根据权利要求1-23中任一项所述 的方法的指令。
25.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流 体容纳系统(S2)之间的流体连接(C)的完整性的装置，其中，所述至少一个时间相关的测 量信号来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，所述第一流体 容纳系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发 生器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲 发生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述装置包括输入部( )，其用于所述至少一个测量信号；以及信号处理器(四)，其连接到所述输入部08)并且包括处理模块(52)，所述处理模块 (52)被构造为，基于所述至少一个测量信号来生成基本上消除了所述第一脉冲的时间相关 的监控信号，以及基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值，所述参数值代表 所述信号值的分布，所述信号处理器09)被构造为至少部分基于所述参数值来确定所述 流体连接(C)的完整性。
26.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流 体容纳系统(S2)之间的流体连接(C)的完整性的装置，其中，所述至少一个时间相关的测 量信号来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，所述第一流体 容纳系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发 生器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲 发生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述装置包括用于接收所述至少一个测量信号的单元08)；用于基于所述至少一个测量信号，生成基本上消除了所述第一脉冲的时间相关的监控 信号的单元(52)；用于基于所述监控信号中时间窗内的信号值来计算参数值的单元(52)，所述参数值代 表所述信号值的分布；以及用于至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接(C)的完整性的单元(52)。
27.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流 体容纳系统(S2)之间的流体连接(C)的完整性的方法，其中，所述至少一个时间相关的测 量信号来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，所述第一流体 容纳系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发 生器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲 发生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述方法包括以下 步骤接收步骤，接收所述至少一个测量信号；获得步骤，获得时序信息，所述时序信息表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号 中的时序；处理步骤，基于所述时序信息，处理所述至少一个测量信号，以计算表示存在或不存在 所述第二脉冲的参数值；以及确定步骤，至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接(C)的完整性。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述处理步骤包括以下步骤基于所述时序信 息，在所述测量信号中或根据所述测量信号获得的监控信号中定位时间窗；以及基于所述 时间窗内的所述信号值来计算所述参数值。
29.根据权利要求观所述的方法，其中，所述处理步骤进一步包括以下步骤基于所述 时序信息选择所述时间窗的长度。
30.根据权利要求27-29中的任一项所述的方法，其中，所述处理步骤包括以下步骤 生成步骤，通过对所述至少一个测量信号进行滤波以去除所述第一脉冲，来生成时间相关 的监控信号；其中，基于所述监控信号计算所述参数值。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述生成步骤进一步包括以下步骤在由此滤 波后的测量信号中选择一组信号片段；以及基于所述时序信息，将所述信号片段对齐并且 相加，以生成所述监控信号。
32.根据权利要求30或31所述的方法，其中，所述计算步骤包括以下步骤识别所述 监控信号中的候选第二脉冲和相应的候选时间点；以及相对于所述时序信息，基于所述候 选时间点来验证所述候选第二脉冲。
33.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，其中，所述时序信息由耦接到所述第 二流体容纳系统(S2)的脉冲传感器获得。
34.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，其中，获得作为基于之前参数值识别 出的第二脉冲的相对时序的函数的所述时序信息。
35.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤从所 述第一流体容纳系统(Si)中的基准传感器( - )获得基准压力信号，其中，所述基准传 感器( - )被设置为即使所述流体连接(C)受到损害也检测到所述第二脉冲；并且其中 获得时序信息的所述步骤包括识别所述基准压力信号中的至少一个第二脉冲，并且获得 所述基准传感器与所述至少一个压力传感器之间的估计的到达时间差。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，由预定值给出所述估计的到达时间差。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，基于所述至少一个压力传感器与所述基准传 感器的位置之间的流体压力差，计算所述估计的到达时间差。
38.根据权利要求35-37中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤计算 表示所述基准压力信号中的所述至少一个第二脉冲的振幅度的振幅值，以及将所述振幅值 与极限值进行比较，其中，获得估计的到达时间差的步骤以所述比较的步骤为条件。
39.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，其中，所述第一流体容纳系统(Si)是 包括动脉接入装置(1)、血液处理装置(6)和静脉接入装置(14)的体外血流回路(20)，其 中所述第二流体容纳系统(S》是包括血管通路的人体血液系统，其中所述动脉接入装置 (1)连接到所述人体血液系统，其中，所述静脉接入装置(14)连接到所述血管通路以形成 所述流体连接(C)，其中所述第一脉冲发生器C3)是设置在所述体外血流回路00)中的泵 浦装置，该泵浦装置将血液从所述动脉接入装置(1)通过所述血液处理装置(6)泵送至所 述静脉接入装置(14)，其中所述至少一个测量信号包括至少一个静脉测量信号和至少一个 动脉测量信号，所述至少一个静脉测量信号由位于所述泵浦装置C3)下游的至少一个静脉 压力传感器Ge)得到，并且所述至少一个动脉测量信号由位于所述泵浦装置C3)上游的至少一个动脉压力传感器Ga)得到，并且其中基于所述至少一个静脉测量信号来生成所述 监控信号，所述方法包括以下步骤识别所述至少一个动脉测量信号中的至少一个第二脉 冲；以及根据由此识别出的第二脉冲计算所述时序信息。
40.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤间歇 式关闭所述第一脉冲发生器(3)；识别所述至少一个测量信号中的至少一个第二脉冲；以 及根据由此识别出的第二脉冲计算所述时序信息。
41.根据权利要求27-32中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤基于 所述至少一个测量信号，识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得到候选时 间点的序列；根据时间准则验证所述候选时间点的序列；以及计算作为由此验证后的候选 时间点的序列的函数的所述时序信息。
42.根据权利要求27所述的方法，其中，所述获得步骤进一步包括以下步骤基于所述 至少一个测量信号，识别一组候选第二脉冲；基于所述一组候选第二脉冲，得到候选时间点 的序列；通过根据时间准则验证所述候选时间点的序列，生成一组经验证的候选第二脉冲； 其中所述处理步骤包括计算一组平均表示，各平均表示是通过将所述至少一个测量信号 中的与经验证的候选第二脉冲的唯一组合相对应的信号片段对齐并相加而形成；以及针对 各个所述平均代表计算参数值；并且其中所述确定步骤包括将最大参数值与阈值进行比 较。
43.根据权利要求27-42中的任一项所述的方法，其中，所述参数值代表信号值的分布。
44.一种计算机程序产品，其包括用于使计算机执行根据权利要求27-43中任一项所 述的方法的指令。
45.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流 体容纳系统(S2)之间的流体连接的完整性的装置，其中，所述至少一个时间相关的测量信 号来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，所述第一流体容纳 系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发生 器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲发 生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述装置包括输入部( )，其用于所述至少一个测量信号；以及信号处理器(四)，其连接到所述输入部08)并且包括处理模块(52)，所述处理模块 (52)被构造为，获得表示所述第二脉冲在所述至少一个测量信号中的时序的时序信息；以 及基于所述时序信息处理所述至少一个测量信号，以生成表示存在或不存在所述第二脉冲 的参数值；所述信号处理器09)被构造为至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接 (C)的完整性。
46.一种基于至少一个时间相关的测量信号来监控第一流体容纳系统(Si)与第二流 体容纳系统(S2)之间的流体连接(C)的完整性的装置，所述至少一个时间相关的测量信号 来自所述第一流体容纳系统(Si)中的至少一个压力传感器Ga-4c)，其中所述第一流体容 纳系统(Si)包括第一脉冲发生器(3)，并且所述第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发生 器(3')，并且其中所述至少一个压力传感器( - )被设置为检测源自所述第一脉冲发 生器(3)的第一脉冲和源自所述第二脉冲发生器(3')的第二脉冲，所述装置包括用于接收所述至少一个测量信号的单元08)；用于获得时序信息的单元(52)，所述时序信息表示所述至少一个测量信号中的所述第 脉冲的时序；用于基于所述时序信息处理所述至少一个测量信号，以生成表示存在或不存在所述第 脉冲的参数值的单元(5 ；以及 用于至少部分基于所述参数值来确定所述流体连接(C)的完整性的单元(52)。
全文摘要
一种监视装置(25)基于至少一个时间相关的测量信号监控第一与第二流体容纳系统(S1，S2)之间的流体连接(C)的完整性，该测量信号来自第一流体容纳系统(S1)中的压力传感器(4a-4c)。第一流体容纳系统(S1)包括第一脉冲发生器(3)，第二流体容纳系统(S2)包括第二脉冲发生器(3′)。压力传感器(4a-4c)被设置为检测源自第一脉冲发生器(3)的第一脉冲和源自第二脉冲发生器(3′)的第二脉冲。基于测量信号中是否存在第二脉冲来确定流体连接(C)的完整性。可以通过在时域中分析测量信号和/或通过使用表示第二脉冲在所述至少一个测量信号中的时序的时序信息，来检测第二脉冲。分析可以基于表示测量信号的时间窗内的信号值分布的参数值。例如，参数值可以作为信号值的统计离差指标来计算，或者可以通过将时间窗内的信号值与第二脉冲的预测时间信号进行轮廓匹配来得到。流体连接(C)可以建立在人体血液系统与体外血流回路之间，例如，用于体外血液处理。
文档编号G01M3/28GK102076369SQ200980124259
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者克里斯蒂安·索勒姆, 安德斯·罗斯伦德, 布·奥尔德, 托马斯·赫尔茨, 扬·斯坦贝, 马丁·福尔曼斯基 申请人:甘布罗伦迪亚股份公司