CN101166459A - 无毒液柱血压计 - Google Patents
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Abstract
一支血压计有一个长形管，一个与所述长形管的第一端相连的气缸和一个与所述长形管的第二端相连的液缸。液缸中的一部分装有液体，且与外部压力源相连。一个位于大约在长形管的第二端末端的零点偏差区域有一个明显减少的横截面积，来减少液面变化对压力测量的精确度的影响。至少有一个通气阀与长形管和气缸相连，使长形管和气缸与大气相通。
Description
技术领域
这项发明是一个用来测量气体和它周围空气的压力差异的压力计。特别的是，这个气压计可以用来测量血压。它利用一种无毒液体通过测量套在被测者上臂的袖套里面的空气气压来间接测定被测者的血压。因此，这个压力计同时也是一种血压计。
背景技术
汞柱血压计已经有大约一个世纪的使用史，它被认为是血压测量的黄金标准。这个利用汞的重力来测量血压的仪器具有测量精确、可靠、操作简单、价格低廉等特点。唯一的问题就是它所使用的汞是地球上三种最毒的元素之一。周围环境中的汞会对人们的身体健康产生很大的威胁。现在世界上已经有许多国家禁止或者限制汞柱血压计进入医疗保健品和消费品市场。
人们正在试图用无毒的血压计来代替汞柱血压计。一个例子就是建立在金属弹性变形特性的基础上的无液血压计。但由于需要经常的校准，无液血压计用来诊断高血压或低血压并没有获得普遍的认可。建立在被称作示波法的试验方法的基础上的电子自动血压计是另一个案例。电子血压计已经获得家用和医院监测站的认可。但由于他们在测量某些病人和某种血压范围时具有不准确性，因此它并没有被诊所普遍接受用来做医疗诊断之用。用来诊断高血压的医用血压计需要较高的精度和可信性。一般可接受的精度是0-200mmHg范围内为3mmHg，200-300mmHg的范围内为读数的2％。
发明内容
此项发明提供的血压计内有一个长形管，长形管的一端连接气缸，另一端连接液缸。装有部分液体的液缸连接着外部待测血压源。液体零点偏差区域大约位于长形管的下端，即与液缸连接的一端，在这个区域内有一个横截面面积比其他部位显著减少的通道。该通道的作用是减少液体水平面的高度在该通道内变化时对测量精确性的影响。至少有一个通气阀连接着长形管或者与其连接的气缸。通过使这个通气阀运转，长形管和气缸实现了与空气的连通。
在气缸中插入一个物体，在这个物体上有气压标尺或高度标尺。根据标尺的刻度来调整气缸里空气的体积。高度标尺基本上是线性的。
长形管有一个压力读数区域，就在液体零点偏差区域的上面，压力读数区域有一个基本上线性的压力标尺。
更为有利的是，此液体基本上是无毒的液体，最好是水。
一个压力开关可以连接一个外部气压源，一个大气压力和压力误差监测器与压力开关相连。当压力开关处于关闭状态时，短路与大气压力和压力误差监测器相连的电路，从而激活大气压力和压力误差监测器。
用于减少蒸汽损失的气阀位于液缸和外部压力源之间。它的作用是减少或阻止血压计在非使用状态时的蒸汽损失，同时允许血压计在使用状态时液缸和外部气压源之间的空气流通。
此气阀包括一个中心有一个切口的隔膜片，当隔膜片的两面有压力差时，可以使空气通过。当没有压力差的时，隔膜片的切口几乎完全关闭，以此来显著地减少来自液缸的蒸汽损失。
通气阀可以是一个手动操作的气阀，此气阀与气缸进行流体交流。手动操作的通气阀有一个密封部件，被推向一个密封表面，来保持这个通气阀通常处于关闭状态。在手动力量的作用下，人工操作阀门打开，使气缸和长形管与外界的空气连通。在测量的过程中，长形管里的液体平面上升，使人工操作的阀门与密封表面关闭得更紧。
通气阀也可以是一个在和长形管进行流体交流时可以自动操作的通气阀，它有一个压力输入端口。这个自动通气阀通常是打开的，使长形管和气缸与外界通气，在压力输入端口的压力增加时，这个自动通气阀就会关闭。
自动通气阀可以包括一个能对压力输入端口的压力做出反应的隔膜片和一个密封圆片。密封圆片的一面用来接收来自压力下的隔膜片的力量，另一面是用来在受力时对与长形管相连的通风口的密封
自动通气阀也可以包括一个其中一个端口向大气压力打开，另一个端口与长形管相连的电磁阀。当压力增加时，电磁阀会接到一个电流信号，使它关闭一个端口与另一个端口之间的流体的交流。
插件可以是圆柱形的，通过气缸尽头的O形圈滑动。
插件可以是一个与一个螺丝相连的活塞，通过操作螺丝把活塞拧进气缸，从而调整限制在活塞和气缸间的空气的体积。
活塞有第一个O形圈在活塞远处的末端，还有第二个O形圈与第一个O形圈隔开。一个流体渠道从外部压力源延伸到两个O形圈之间的空间，从而减小第一个O形圈的两边的压力差异。
插件可以是一个由插件底座和安装在插件底座上的不同数目的小插件构成的组合插件。组合插件插入气缸中以改变气缸中空气的体积。
插件，气缸和插件底座其中一个的上面有气压标尺或高度标尺。这样就可以根据一定的刻度，改变气缸里空气的体积。
更可取地，气缸的体积是根据公式V＝A*(P+B)来调整的，公式中V为长形管，气缸和连接长形管和气缸的全部通道里的空气总的体积，P为在安装压力计处的大气压，A为比例因子，B为常数。
长形管的读数区域中的液体通道的横截面积随着其高度的变化而变化，这样就可以线性的显示压力。更可取地，根据方程A(h)＝C/(D+h)2，横截面积“A(h)”的变化是随着从其底部到顶部的高“h”的变化而变化的，其中C是比例因数，D是常数。
可以将一个压力开关与液缸相连，当受压时，操作压力开关打开大气压力和压力误差检测器。
当被打开时，大气压力和压力误差检测器显示当前大气压力和安装大气压的差异，这个差异为安装大气压的百分比。
压力开关包括一个能对被测压力做出反应的隔膜片和一个移动圆片，这个移动圆片的一面用来接收来自压力作用下的隔膜片的力量，另一面用来短路两个电导体。
附图说明
通过举例，配合插图，一种更可取的方案的更多的特点和优势将会在以下的详细的描述中显现，其中：
图1是一个压力计的剖视图，包括人工操作的和自动的通气阀；
图2是一个图1压力计的变异的剖视图，它增加了一个自动通气阀；
图3是一个带有手动通气阀的压力计的剖视图；
图4是一个带有两个O形圈来增强棒状插件的周围的密封性的气缸的剖视图；
图5是一个气缸的剖视图，这个图中，气压范围覆盖了三个气压标尺，而不是如图4所示的一个气压标尺；
图6是气缸的另一个变异的剖视图，在这个图里，插件是一个带有螺丝的活塞，这个螺丝能确定活塞的位置；
图7也是气缸的另一个变异的剖视图，在这个图中，气缸被分成一个较大的和一个较小的气缸来增加气压标尺的分辨率；
图8是气缸的另一个变异的剖视图，在这个图中，小气缸位于大气缸的里面，而不是如图7所示的在底部；
图9是气缸的另一个变异的剖视图，在这个图中，小气缸与大气缸并联，而不是图7所示的在大气缸的里面；
图10是气缸的另外一个变异，在这个图中，一个带有三个大气压力标尺的插件底座装在气缸里；
图11a到11e是插件底座和一套可以安装在插件底座上的小插件；
图12是气缸另外一个的变异，在这个图中，一个带有一个大气压力标尺的插件底座装在气缸里；
图13是一个顶部多出口通道体和手动通气阀的变异的剖视图，在这个图中，两个O形圈用来增强阀门的密封性；
图14是顶部多出口通道体和手动通气阀的另外一个变异的剖视图，在这个图中，相同的压力加在两个O形圈之间，来减少气缸泄露的可能性；
图15a是一个长形管的剖视图，在这个图中，长形管的底部有一个带有一个O形圈的液体零点偏差插件，插件插入长管底部形成一个液体零点偏差通道以此来减少零点偏差对测量精度的影响；
图15b是一个长形管的剖视图，在这个图中，底部是带有液体通道的单个的零件，而不是一个插件和一个长形管装在一起；
图16是长形管的另外一个变异的剖视图，在这个图中，一个可变直径的棒插入到固定直径的管子里以形成横截面积可变的液体通道；
图17a是用在自动通气阀和压力开关中的隔膜片的俯视图；
图17b是如图17a所示的隔膜片的剖视图，隔膜片的两边没有压力差，隔膜片有一个用来在压力下对称，甚至移动的对称曲线的中心部分；
图18a是用在减少蒸汽气阀中的隔膜片的俯视图，在隔膜片的中心部分有一个切口；
图18b是如图18a所示的隔膜片的剖视图，隔膜片的两边没有压力差，隔膜片有一个在外力抽出以后，用来恢复隔膜片的初始形态的曲线中心部分；
图19a是用在减少蒸汽气阀的隔膜片的另外一个变异的俯视图，隔膜片在切口的两端有两个孔；
图19b是图19a沿着A线的隔膜片的剖视图；
图20是液缸，底部多出口通道体和减少蒸汽损失气阀的另外一个变异的剖视图，减少蒸汽损失气阀由一个小的节流孔和灰尘滤器而不是隔带有切口的膜片构成；
图21是一个气压开关的剖视图和一个大气压力和压力误差监测器的前视图，压力开关增加了弹簧，以便安装在任何方向；
图22是自动通气阀和减少蒸汽损失气阀彼此相连的剖视图，当通气阀直接与气缸和流体通道里的空气交流时，气缸直接与周围空气连接；
图23是自动放气系统的另外一个变异的剖视图，在图中我们可以看到压力开关和一个由电池供电的螺线管气阀组成了这个自动放气系统；
图24是大气压力和压力误差监测器的立体图；
图25是在大气压力和压力误差监测器中嵌入软件的状态机；
图26是在大气压力和压力误差监测器中另一种嵌入软件的状态机；
图27是一张显示海拔和标准大气压力关系的表格。
具体实施方式
在以下的描述中，不同或者相同符号的相同部件将用相同的参考号数提到。
在图1中，压力计10有一个与长形管14上端相连的顶部多出口通道体12。长形管14的底端与底部多出口通道体18相连。顶部多出口通道体12中有一条多出口通道空间20连接气缸22和长形管14的流体通道16。插件24穿过气缸22的底边26，用来调整安装在不同海拔的地方的气缸22内的空气体积。手动通气阀28封闭连接空气到多出口通道空间20的内腔30。手动操作通气阀28通常通过偏置弹簧23偏向关闭，通过按下阀门28的按钮25打开。带有大的O形圈的大圆片，通过多出口通道20里的压力封闭多出口通道的内腔30，最大化加在圆片114上的封闭力。
长形管14有两个区域；压力读数区域34和液体零点偏差区域36。压力读数区域34的内径随高度的升高而降低以此来补充波义耳定律的非线性。在底部，压力读数区域34的下面，有一个液体零点偏差区域36，用来减少液体零点偏差对压力测量精确度的影响。液体零点偏差是在以0mm为基准外加压力为0mmHg时液体水平面的高度区域。当液体水平面不为0时，测量误差是由于空气体积给液体通道带来的或者导致的压力使在零点偏差区域的液体体积发生变化而产生的。
在液体零点偏差区域有液体零点偏差通道13，通道的横截面积明显减少，这样当在0mmHg的外加压力下(涉及到周围空气压力)，液体平面在窄的液体零点偏差通道13内，液体平面的改变将会导致长形管内的液体平面上部的空气体积非常小的改变。因此，由液体零点偏差区域13之内的通道引起的测量误差就会非常小。
液体零点偏差区域13和在压力读数区域34(在液体零点偏差区域36之上)底部的液体通道的剖视图的比率在1∶5和1∶50之间。更可取的比率是在1∶10和1∶30之间。最好的比率大约是1∶20。
由于液体零点偏移区域13的运用，液体平面不需要为了获取一个准确的测量而调整到0水平。例如，当窄的液体零点偏差通道13的横截面积比零点偏差区域36之上的压力读数区域34(宽通道)的流体通道的横截面积小20倍时，液面从零水位的偏差就比不用狭窄通道的重要性小20倍。这意味着在窄的通道5mm的零点偏差区域区相当于在正常的“宽”的通道的0.25mm。因此，在窄的通道中(在给定的范围内)的液体零点偏差区域可以忽略。这个给定的范围取决于窄的和“宽”的通道的剖视图的比率范围，最好在+/-5mm和+/-10mm的区间内。
液体零点偏差区域36和液缸38通过底部多出口通道体18进行流体交换。液缸38里有一种无毒液体21。在目前情况下，无毒液体是指一种在任何医疗或消费品中没有因为它的毒性而被禁止或者限制使用的无毒液体。加了色素的水是最适合的液体。液缸38的内液体的顶部充满了气体，该气体与被测压力进行交换。
无毒液体21存放在液缸38中，被用作压力指示器。当被测压力加在液缸38内的液体中时，无毒液体21也被用来压缩液体通道16里和气缸22里的空气。更可取的是，选择的液体将不会弄湿压力读数区域34的内壁，这样测量结束后就不会有剩余的液体留在内壁。因此，液体的高表面张力更可取。水是更好的选择，因为它是高表面张力、无毒和低黏度。更可取的是，有色物质添加到水里增加了它的可视性。合适的有色物质包括带颜色的食物添加剂和颜色墨。合适的带颜色食物的添加剂包括FD&C Green NO3，FD&C Blue NO.1，FD&CYellow NO.5和FD&C Red NO4。这些带颜色食物添加剂在晚上颜色是可变的。一些抗微生物物质也可以添加到水里或者水溶液里来保存液体的质量。合适的抗微生物物质包括经常用来调理食物的食品防腐剂。
长形管14的压力读数区域34是带有压力标尺17的上面部分，用液体21作为一个指示器来显示在压力标尺17上的压力。长形管14是用半透明的物质制成的。材料最好是半透明的塑料，如丙烯酸和聚碳酸酯。在玻璃已被选定的情况下，用这些材料制成的风高抛光管不容易让水弄湿。
放气孔位于长形管14的放气支管19(在液体零点偏差区域36)，通过放气管37和减少蒸汽损失气阀84与自动通气阀68相连。减少蒸汽损失气阀84有一个中心部分带有切口以使气体通过的隔膜片。为了使周围空气和在液体平衡渠道13上的液体通道16里的空气液体交流，自动通气阀68通常是打开的。自动通气阀68的压力输入端口78与液缸38和外部压力源，通过减少蒸汽损失气阀40相连。
如果减少蒸汽损失气阀84或者自动通气阀68中的一个不能正确地操作以致与长形管的通风受阻，气缸22里的空气压力和压力读数区域34会通过按压通常关闭的手动通气阀28的按钮25带来周围空气的压力。手动通气阀28打开几秒钟后，气缸22里的内外气压就会平衡。
气缸22用来压缩空气和作为基本的压力源来抗衡被测的压力和加在液缸38里的液体表面的压力。气缸22与多出口通道体的通道20，长形管14的压力读数区域34和手动通气阀28进行液体交流。气缸22上有气压标尺和一个因为需要在不同海拔地区安装而用来调整气缸内空气体积的插件24。长形管14，多出口通道体20和气缸22还有压力读数区域34里的空气压缩是由在测量过程中加在液缸38中不断增加的压力引起液体平面的上升而产生的。长形管14的压力读数区域34按照液体平面的指示显示压力水平。压力读数区域34的液体通道16的横断面面积从底部到顶部逐步递减，以线性显示压力。
更可取地，压力读数区域34的液体通道16的横断面面积，根据公式A(h)＝C/(D+h)2得出，它因从底部到顶部的高的不同而不同，在这里，C是一个换算因子，来调整压力读数区域34的液体通道16的平均厚度，D是换算因子，用来在给定的压力测量范围内调整长形管14的压力读数区域34的高度。当高h的单位是mm，D可以在250到1500的范围内。D最好在700到800的范围内，压力读数区域34的高度与压力测量范围的比率大约在290mm∶300mmHg，就像汞柱血压计的情况一样。在一个更短或者更长的压力计需要相同的压力测量范围的情况下，常数D可以调整到更小或者更大。
气缸中的空气体积88根据气缸22上的气压标尺84，通过调整气缸22里的部分插件24的长度和第一次安装压力计的地方的大气压力来调整。当知道某个地方的海拔时，大气压力和海拔之间的换算表(应用得很广泛)，用来获得这个地方的大气压力。图27是换算表的一个例子。
在一个可选择的方案中，气压标尺标记在插件上(在这里没有显示)。在另一个可选择的方案中，高度标尺(在这里没有显示)标记在气缸22或者插件24上，而不是气压标尺上。
更为可取的是，气缸里的空气体积是根据公式V＝A*(P+B)计算出的，在这里，V是气缸22，多出口通道体20和长形14管里的0mm以上的流体通道16里总的空气体积，P是安装压力计的地方的大气压力，A是取决于压力读数区域34里的流体通道16的空气体积的体积换算因子，它也可以由波义尔定律决定，B是常数。当P的单位合适mmHg时，B的范围在30到500之间。B在150到300之间较好，在200到300之间最好。
减少蒸汽损失气阀40有两个流体端口42和44，而且被隔膜片46分开。在隔膜片46中心部分有一个切口。当隔膜片46的两端没有压力差异时，切口几乎是关闭的。这能明显地减少液缸38里液体的蒸发。当隔膜片46的两端产生压力差时，正压推开隔膜片46的切口，空气从高压的一边流向低压的一边。一旦压力差消失，隔膜片46的切口基本又达到关闭的位置。
当压力计10由于制造厂失误而被安装在不同高度的地方时，大气压力和压力误差检测器50是有用的。为了使其功能准确地的发挥，压力计10必须适当地安装。在一个700Hg的大气压力中，每7mmHg的差异就会产生在读数上1％的测量误差。当第一次安装气压计10在某个地方时，根据气压计在气缸22上的刻度84，应该用从大气压力和压力误差检测器50读来的数据来引导在气缸22的插件24的安装。例如，在要安装气压计10的某个地方，当来自大气压力和压力误差检测器50的气压读数是574mmHg时，插件24应该插入气缸直到插件的顶部到达574mmHg在气缸22上的气压标尺(检测器部分没有在图1中出现)上的分界线。然后，多次按下在大气压力和测量误差检测器50上的一组按钮S-或者S+直到气压计的默认气压变成574mmHg。
大气压力和压力误差检测器50也被用来计算在安装之后由于大气压力的改变引起的测量误差的百分比。压力计10安装在一个安装大气压的地方后，天气的变化能引起气压与安装大气压不同的气压变化。这样的变化与安装大气压一样同样会影响测量的精度。也就是说，在安装后，天气变化引起的气压的每1％的变化，将会导致测量中1％的误差。这个压力误差可以用大气压力和压力误差检测器50来纠正。每次用压力计10时，大气压力和测量误差检测器50会自动开启。这是通过运用压力开关52来实现的。
大气压力和压力误差检测器50用来显示气压或者压力误差作为读数的百分比。在图1中，无论气压出现在图2的什么位置，压力误差作为读数的百分比都会出现。压力计10包括一个带有记忆和计算功能的气压计，提供天气变化的信息和由天气变化引起的压力测量误差。当安装上压力计时，气压计会记住大气压力。当天气变化带来气压上的变化时，压力计10产生一个由于气压变化带来的气压读数误差。这个误差与气压变化是成比例的。压力计会先记住目前的气压数。然后，它把目前的气压数与存储在气压计的安装大气压力相比较。比较的差异被安装大气压力分开，并且是以百分比的形式呈现。这个气压变化的百分比与压力计测量误差的百分比是相同的。用户可以用这个数字来校正压力计的读数，并且获得一个准确的被测压力的测量。
需要注意的是，气压变化的两极与压力计读数误差的两极是相反的。例如，如果气压变化小于1％，压力计的读数就会高于真实值1％，为了得到真实值，需要减少1％。换句话说，当大气压力和压力误差检测器显示-1％时，压力计的读数需要减少读数的1％；同样地，当大气压力和压力误差检测器显示+1％或1％时，压力计的读数需要增加读数的1％。
压力开关52通常处于开启状态。在开关里有一个隔膜片54。一个电子传导圆盘插件56位于隔膜片上。压力开关有一个气压出入端口58和一个通风口60。当压力加在气压输入端口60时，压力提高隔膜片54，并且把导电性移动圆片56带到与压力开关52的两个导体62的联接中，关闭开关。
被测的外加压力或者直接通过加压的气体，或者间接通过液缸38中加压的液体21(没有显示)可以激活压力开关52。当压力开关52被激活，它接通，引发大气压力和压力误差检测器50自动从停顿的状态开始运作。这种自动的特性对忙碌的想节约每一秒的医师是有用的。它同样也确保测量误差的信息总能呈现给使用者，以避免没有被注意到的潜在的大的测量误差。
所述压力开关52的优势是，它简单和生产成本低。一个可供选择的商业上可用的压力开关尽管有一点贵，也能应用。这样的商业上可用的压力开关的一个例子就是美国密歇根Traverse City世界磁铁公司制造的PSF102系列中的压力开关。
在操作中，袖套(没有显示)通常被缠绕在被测者的上臂。与液缸相通的袖套里的气压展示在长形管14气压读数区域34。与一个手动的或者自动的气泵(没有显示)、一个手动或者自动的通气阀和液缸38通过减少蒸汽损失气阀40(没有显示)和袖套进行流体交流。
由于自动通气阀68是开着的状态，因此最初在液体通道16，多出口通道体20和气缸22里的气压是大气压力。在胀大的阶段，气泵(没有显示)在运作，袖套里的气压在增加。隔膜片46里的切口打开，将气流从端口44转移到端口42。液缸38中的液体21上面的压力增加，引起长形管14里的液体平面上升。这个压力也使得自动通气阀68关闭通气端口80，而且使得压力开关52将大气压力和压力误差检测器50从停顿状态启动。在读数区34，当液体21沿着流体通道16上升时，它压缩在流体通道16，多出口通道体20和气缸22里的空气来使流体通道16，多出口通道体20和气缸22里形成一个气压。这个压力增加了在袖套中平衡液体压力的重量。在出气管37里的液体21也上升，在自动通气阀68关闭出气端口80之后，液体压缩出气管37和减少蒸汽损失气阀84里的空气。在出气试管37里形成的压力阻止液体到达减少蒸汽损失气阀84和自动通气阀68。在袖套里的压力达到一定的水平以后，气泵停止，通气阀(没有显示)开始运作来放出袖套里的压力。
在出气阶段，隔膜片46里的切口打开，将气流从端口42转移到端口44。液体上的空气压力加上长形管14里的液体的重力引起长形管14里的液体水平面下降。当液体21水平面沿着流体通道16下降时，在流体通道16里，多出口通道体20和气缸22里的空气扩张，气压降低，这样在任何时候，袖套的压力总是和长形管里的气压和液柱的重力相等。在出气管37里的气压也使出气管37里的液体21下降到一个重新开始的水平面。当在袖套里的压力恢复到周围的气压时，自动通气阀68重新打开出气端口80，压力开关52打开。大气压力和压力误差检测器50在压力开关52已经打开后，在给定的时间内关闭成停顿状态。
在出气阶段，一名操作员通过听被袖套所缠的动脉的声音和读出当能听到动脉声音时的液体水平面来记录被测者的血压。血压读数以这样的方式获得以后，操作员进一步读出大气压力和压力误差检测器所显示的测量误差的百分比，如果需要，还要校正血压读数。
图2像图1一样展示了一个压力计，但是只有一个自动通气阀68，而且没有手动的。自动通气阀68是一个通常处于开启状态的阀门。阀内有一个隔膜片72。 一个带有O形圈76的移动圆片74在隔膜片上。自动通气阀68有一个输入压力端口78，一个出气端口80和一个出气口82。出气端口80通过减少蒸汽损失气阀84用来和流体通道16进行交换。当长形管14里的液体水平面低于长形管14的通风通道19时，自动通气阀68的出气孔82用来使流体通道16，多出口通道体20和气缸22与周围的空气通气。
移动圆片74的区域和被0形圈76覆盖的区域的差异非常大，以至于O形圈76即使在压力输入端口78输入低压力时也会封闭得很好。移动圆片74的直径和隔膜片72的顶部最好大于12mm，如果大于25mm就更好了。O形圈76的直径在2mm和7mm之间，当移动圆片54的直径大约是25mm时，最好为大约4.3mm。
当压力加到压力输入端口78时，压力提高隔膜片72把移动圆片74带起来，这样在移动圆片74上的O形圈76就封住了出气端口80。当外加的压力回落到周围空气的压力时，移动圆片74的重力使移动圆片74而下降，重新打开出气端口80。因为自动通气阀68依靠重力重新打开，所以自动通气阀68必须直立安装，以保证它保持正常开着的状态。为了将自动通气阀68安装在与图2所示的直立方向不同的其它方向，一个或更多的偏置弹簧可以安装在移动圆片74和面向移动圆片74的内壁之间，以使得阀门保持正常开着的状态。
外加压力可以是如图2所示的被测压力。外加的压力也可以是在液缸38(没有显示)中液体21的一个压力。当被测压力外加在液缸38中时，液缸38中的液体21会形成一个压力。
自动通气阀68通过与长形管14的靠近液体零点偏差区域36的上部的分支19相连的通气管37流体通道16实现流体连接。当被加在在液缸38里的液体21的压力正好是周围空气的压力时，周围的空气能从长形管14，多出口通道体20和气缸22里的液体水平面上的流体通道16通过自动通气阀68的出气孔82自由地出入。测量开始后，自动通气阀68自动关闭。
图3像图1一样展示了一个压力计，但是只有手动的通气阀28，没有一个自动的。这个方案有制作费用低的优势，但也有一个劣势，在一次测量之前，手动操作的通气阀28的按钮25很可能需要按下几秒钟的时间，使长形管14，多出口通道体20和气缸22与周围空气通气，以使得长形管14里的液体水平面恢复到液体零点偏移区域13。
关于图4，展示了一个带有两个O形密封圈49以提高插件24周围的密闭性的气缸22。插件24用来改变气缸22里的气体体积。气缸22是充分地伸长的，有一个插件末端86和一个长在50mm到300mm之间的多出口通道体末端88。更可取的是，气缸22的长度在100mm到150mm之间。在一个方案中，气缸22是用一个半透明的材料制成的，上面有一个，两个或三个气压标尺。更为可取的是，气缸22的纵轴是垂直安放的。
气压标尺在气缸22上，但是也可以在插件24上。气压标尺也可以用高度标尺通过标准气压和海拔之间的转换表来替换。
更为可取的是，海拔范围分成三个高度区域，即(-330)-1000m，2000-3000m.对应的标准气压大约分别是790mmHg-680mmHg，680mmHg-600Hg，和600mmHg-520mmHg。更多海拔和标准大气压力的关系的细节见图27。
气压标尺的分辨率在2-4mmHg的范围内是可取的，2mmHg最好。后者对应当海拔在海平面(760mmHg)时，由安装精度引起的0.26％的读数误差或者当海拔在3000m(526mmHg)时引起的0.38％的读数误差。
图5展示了一个固定的插件104结合一个可变的棒状插件24(用来实现气缸22里的空气体积有良好调整)的运用。可以将0到2个固定插件104放到搁板51上，每块固定插件104所能提供的压力相当于90mmHg所提供的大气压力。如果没有固定的插件104，左边的气压标尺也可以用。如果只有一个固定插件被使用，中间的气压标尺业可以用。如果有两个固定的插件被使用，便使用右边的气压标尺。使用这种方法，棒状插件24的长度会在没有减少安装高度的分辨率的基础上会减少大约1|3，或在棒状插件24的长度不变的基础上安装高度的分辨率会增加3倍。
图6展示了一个带有一个可变的插件24的气缸22，插件有一个活塞32，当插件24由于螺丝66旋转而通过气缸22插件末端时，活塞32沿着气缸22的柱状内壁上下移动。带有螺杆的活塞通过两个O形圈48与气缸22的内壁密封接触。这样的布局提供了一个低分辨率的仅有的气压标尺。
在图7中我们可以看到一个可变的柱形插件24和固定插件104联合，来实现气缸22里空气体积的良好调整。在图6中的气缸22被分成一个主要的气缸90和在图7中位于主气缸90末端的一个圆柱形气缸92。这个方案与图6相比提高了分辨率。
图8展示了一个方案，主气缸22中有一个气缸94。空气通道31通过插件24，为在O形圈顶部和底部之间的空间提供一个相等的压力，以减少气缸22和空气通道31里的压力差异，从而使穿过O形圈的顶部泄漏的气体减少到最低。这个相等的压力就是需要测量的压力。被测压力和气缸22里的压力的差别很小。压力差是在测量的过程中，在长形管14里的液柱的重量引起的。因此，当液体21是水时，最大的差异大约是300mm，H2O或者22mmHg。
图9展示了一个在外面的气缸92，并与主要的气缸96相连的方案。
图10和11a到11e涉及到气缸的设计方案，有一个插件底座101在气缸22里，这个方案显示了一个接受固定载入插件104(见图11a)的底部支架100和一个接受一套小插件106(见图11b)的顶部支架102。有三个刻度，即108，110，112，每一个各自在有0，1或者2个安装在支架100底部固定载入插件时使用。
如图11a所示，插件底座101和小插件106用来建构一个可变的组合插件。在图11b所示的一套插件是用最小数目的小插件建造的一个可变的组合的插件来设计的，这样它就与在图5中所示的单个棒状插件24就是相同的。图11c是每个小插件106的剖视图。图11e是固定载入插件104的剖视图。为了使气缸22外部的组合插件的建造方便，插件底座101有三个气压刻度108，110和112，而且与图5的气缸22上三个气压刻度108，110和112有相同的意义。
因为引导插件的安装气压标尺的分辨率最好是2mmHg，所以最小的插件只能在气压标尺上降低2mmHg的气压。每个插件上被相应的标记它所能引起下降气压的数值，它设计就是为了弥补这个数值。因此，最小的小插件就如图11b所示，被标记了2mmHg。
如图10和图5所示，在三个刻度中最长的气压标尺是112，它覆盖了最大的气压下降范围即120mmHg。因此，完整的插件组合是为了下降120mmHg或者更多。由于分辨率是2mmHg，因此在这个气压范围内，最好的插件设备分别是能保证下降2，4，8，16，32，64mmHg的气压的设备。用这套插件设备，在分辨率为2mmHg的情况下，组合插件可以形成在0-126mmHg的范围内的任何气压下降值。
在图10和11a到11e中，提供了一个例子，这个例子是关于如何在一个气压为630mmHg的地方建造和安装一个组合的插件。既然气压是在中间刻度110，中间刻度110就要被用到。因此在底部支架100安装了一个固定载入插件104。因为组合插件需要建造得达到在中间刻度110，630mmHg的气压水平，所以就要用到小插件64mmHg，4mmHg和2mmHg。这些小插件加起来达到了630mmHg气压水平，就像在图5中的棒状插件24能够提高到的水平一样。在气缸22外面建造了组合插件以后，插件插入并附在气缸22里。然后，按下在图1所示的空气压力和测量误差检测器50上的S+或者S-按钮多次直到安装的气压计的缺失值纠正到630mmHg.
除了刻度没有分成3个部分以外，图12和图10基本上是一致的。这使得一套单独的插件覆盖了如图10所示的所有的高度区域，但是在气缸22的长度相同的情况下，气压标尺的分辨率会较低。
在图13中，展示了一个带有移动圆片114的手动通气阀28。手动通气阀28的设计利用了气缸22里的气压来更好地密封气缸22的通气口。移动圆片114直径至少12mm，最好直径大约25mm。在给定压力下，较大的直径会使气缸22给移动圆片一个较大的压力。较大的压力能带来较大的O形圈上的压力，因此会产生一个更好的密封性。两个O形圈116和118也用来减少潜在的泄漏。
在图14中，平衡压力通过流体通道35进入，在两个O形圈116和118之间产生了一个来提高密封性的空间。用到的平衡压力是被测的压力。气缸22里的压力和被测压力之间的差异是很小的，当液缸38里的液体21是水时，最大差异大约是300mmH2O或者20mmHg。
在图15a中，显示了一个带有压力读数区域34和液体零点偏差区域36的长形管14，压力读数区域34有一个从上到下内径逐渐减小的内径，液体零点偏差区域36有一个零点偏差插件33，这个插件从长形管14的底部插入，目的是为了形成一个狭窄的液体零点偏差通道13。零点偏差插件33的项部有一个弹性O形圈45，用来在零点偏差插件33和长形管14的内壁之间创造一个好的密接。窄的液体零点偏差通道13的创造是为了减少在0的液体水平偏差对测量精确度的影响。
图15b展示了一个可供选择的长形管14的方案，这个长形管14是用两个分开的零件粘在一起或焊接在一起而制成的。底部零件主要包括通过注塑的方法铸成的液体平零点偏差区域36。
图15a和图15b中，长形管14有一个放气通道19，当液缸38在不加压的状态时，让流体通道16与周围空气相连。在可供选择的方案中，长形管16的顶部提供通风，因此，通道19可以不需要。
图16显示了一个读数区域，这个读数区域在它的整个长度的内部面有一个统一的直径，但是有一个棒39，它的直径从底部到顶部增加，以在读书区域创造一个可变的流体通道的横截面面积。
图17a和图17a显示了自动通气阀的隔膜片72。压力开关52的隔膜片54和自动通气阀68的隔膜片72是一样的。当外部压力加在自动通气阀68的压力输入端口78时，为了对称，还有移动圆片74上压力均匀分布，自动通气阀68的隔膜片72有一个对称的、轻微的被弯曲的中心部分。
隔膜片72是用包括聚氨酯，聚硅酮和天然橡胶的弹性材料制成的，支柱A有15到30的计示硬度，和0.3mm到1.5mm的厚度。更可取地，支柱A大约是25的硬度，约0.7mm的厚度。
图18a和18b展示了减少蒸汽损失气阀40和84的隔膜片46，当只在一边增加压力时隔膜片的中心会打开一个切口122。隔膜片46是用包括聚氨酯，聚硅酮和天然橡胶的有弹性的材料制的，支柱A有15到30的计示硬度，和0.3mm到1.5mm的厚度。切口122的长度在3mm和10mm之间。更可取地，支柱A大约为25的硬度，0.7mm的厚度，切口的长度最好是7mm。
图19a和图19b中，在减少蒸汽损失气阀40和84的隔膜片46的切口122末端有两个孔120。这两个孔120阻止切口122的扩大，也方便产生压力时打开切口122。
图20展示了一个可供选择的设计，一个小的节流口43和过滤器126代替了减少蒸汽损失气阀40中隔膜片46。
图21是一个不同52的压力开关62，除了垂直方向，加上弹簧64可以在不同方向固定。如果没有弹簧64，开关62必须利用重力，所以只能固定在垂直的位置。
图22展示了一个带有两个通气端口130和132的自动通气阀128。通气端口132直接连通通气管37和长形管14的通气分支19。减少蒸汽损失气阀134有一个端口66与通气端口130，和向周围空气开放的周围空气端口70相连。这表示气阀的顺序可以改变。
图23展示了一个用压力开关52和螺线管气阀136的可供选择的自动通气阀系统。螺线管气阀的一个例子是Lee Company in Westbrook CT，制造的LIF系列的通常是打开的双通螺线管气阀。当压力开关52的压力输入端口的压力增加时，导电性移动圆片接触两个电子接触点，关闭螺线管气阀136的电路。螺线管气阀136打开，切断两个流体端口44和47之间的流体交流。
图24展示了一个大气压力和测量误差监测器50电路的立体图。压力传感器138感应大气压力，并且把信号传到增音器140，增音器扩大信号，通过MPU142里的内置的A/D变频器把扩大的信号传到微型处理器元件(MPU)。这些资料存在MPU142的存储器里记忆。
为了省电，MPU142通常处于闲置的状态。当压力开关52打开时，它向MPU142发送信号来打开，显示由目前的大气压力和安装大气压力之间的差异引起的误差百分比。结果显示在一个LCD显示器144上。安装大气压力是在安装过程中设置的默认的大气压力。安装大气压力必须与气阀22里的插件24设备相匹配。例如，如果安装大气压力设置为600mmHg，气阀里的插件必须调到刻度上达到600mmHg的位置。
电路也有一个可显示的按钮开关(D)146，一个设置低的按钮开关(S-)148和一个设置高的开关(S+)150。可显示的按钮开关146用来启动MPU142，显示目前的大气压力，安装大气压力和测量误差。S-开关148用来调低安装大气压力，S+用来调高安装大气压力。嵌入软件的真机152如图25所示。
图25显示真机图表式的操作流程，就如大气压力和测量误差监测器50的嵌入软件操控一样。(见图1)微处理器元件(MPU)通常处于闲置状态。当一个压力开关(PRESSURE SW)信号出现时，显示器变成以百分比形式显示测量误差。当显示按钮信号D出现时，模型变成显示目前的大气压力(CurrentPressure)。在当前大气压力状态下，按S-或者S+按钮使当前大气压力变成安装大气压力。在这种状态下，按S-按钮会降低安装大气压力，按S+按钮会增加安装大气压力。
图26展示了一个可供选择的大气压力和误差测量检测软件的执行过程。在真机中，只用到一个设置的按钮。在安装压力状态下，按S按钮将会减少安装压力。一起按D按钮和S按钮会增加安装压力。
在更好的方案中，用电池来给大气压力和误差测量检测器器提供电力，这样系统就是可移动的。用LCD显示器144节省电力。压力计有自动关闭功能，这将在最后一次设备收到任何输入物到设备之后，在给定的2-15分钟时间范围内关闭元件。另一个可供选择的方案，也能用电力适配器给大气压力和误差测量检测器50提供电力。
图27是一张显示海拔和标准大气压力之间关系的表格。
因此，当用说明性的方案描述这项发明时，这个描述不是想限制有限的想象力。对说明性的方案的不同的改造，和其它创造性的方案，对于熟练上述技术的人来说是显而易见的。因此，最后的声明只要在发明的真实范围内，将盖过任何这样的改造或者方案是可以预期的。
Claims (50)
1.血压计，包括：
(a)一个长形管；
(b)一个与上面所指的长形管的第一端相连的气缸；
(c)一个与上面所指的长形管的第二端相连的液缸，液缸一部分装着液体，与外部压力源可相连；
(d)一个与所述长形管的第二端相近的液体零点偏差区域，此液体零点偏差区域有一个液体零点偏差通道，此通道的横截面积明显减少，从而减少液面变化对测量压力准确性的影响；
(e)至少有一个通气阀和所述长形管或气缸连接，使长形管和气缸里的气体通过通气阀与外界的气体连通。
2.根据权利要求1所述的血压计，包括一个在所述气缸里的插件和一个大气压力标尺或高度标尺，从而根据这些标尺来调整所述气缸里的气体体积。
3.根据权利要求1所述的血压计，其中，所述长形管在液体零点偏差区域之上有一个压力读数区域，所述压力读数区域有一个基本上线性的标尺。
4.根据权利要求1所述的血压计，其中，液体是基本上无毒的液体。
5.根据权利要求1所述的血压计，包括一个与外部压力源相连的压力开关和一个与压力开关相连的大气压力和压力误差监测器，当压力开关处于关闭状态时，短路与大气压力和压力误差监测器相连的电路，从而激活大气压力和压力误差监测器。
6.根据权利要求1所述的血压计，包括一个位于液缸和外部压力源之间位置的减少蒸汽损失气阀，它的作用是减少血压计在非使用状态时的蒸汽损失，同时允许血压计在使用状态时液缸和外部气压源之间的空气流通。
7.根据权利要求1所述的血压计，其中，所述通气阀是人工操作的通气阀，此气阀与气缸进行流体交流。手动操作的通气阀有一个密封部件，被推向一个内部密封表面，在手动力量的作用下，人工操作阀门打开，使气缸和长形管与外界的空气连通。长形管里的液面上升使人工操作的阀门与内部密封表面关闭得更紧。
8.根据权利要求1所述的血压计，其中，通气阀通常是打开的，以保持长形管里的气体和外界的空气相通，当压力增加时，通气阀会关闭。
9.根据权利要求8所述的血压计，其中，通气阀包括一个通常打开的电磁阀门，电磁阀一端与周围大气相连，另一端与长形管相连。而且当压力增加的时候会收到一个电子信号，这个电子信号会促使通气阀关闭一个端口和另外一个端口之间的流体交流。
10.根据权利要求2所述的血压计，其中，插件是圆柱形的，滑动通过气缸一端的O形圈。
11.根据权利要求2所述的血压计，其中，插件是一个带有螺丝的活塞，通过操作螺丝来把活塞拧到气缸里，这样就可以调整气缸和活塞限制的气体的体积。
12.根据权利要求11所述的血压计，其中，活塞有第一个O形圈在活塞远处的末端，还有第二个O形圈与第一个O形圈隔开。一个流体渠道从外部压力源延伸到两个O形圈之间的空间，从而减小第一个O形圈的两边的压力差异。
13.根据权利要求2所述的血压计，其中，血压计包括一个可以插入气缸的插件底座。
14.根据权利要求13所述的血压计，其中，在所述插件、气缸和插件底座之一上有一个高度标尺或一个压力标尺。
15.根据权利要求14所述的血压计，包括一个固定在插件底座上的多个插件，这样就可以根据上面所说的其中一个的标尺改变气缸里的空气体积。
16.根据权利要求15所述的血压计，其中，每个插件有一个固定的体积数，所说的体积数是从包括1，2，4，8，16，32，128，256和90的数据组中选择出来的。
17.根据权利要求15所述的血压计，其中，每个插件都标记上了与它的体积数相对应的压力数，所说的压力数是从包括1，2，，4，8，16，32，664，128，256，和90的数据组中选择出来的。
18.根据权利要求1所述的血压计，其中，长形管的内表面的横截面面积因它的高度而异，以此来补偿波义尔定律的非线性，这样可以线性地显示压力。
19.根据权利要求5所述的血压计，包括一个连接液缸的压力开关，在压力作用下，打开大气压力和压力误差监测器的开关。
20.根据权利要求19所述的血压计，其中，大气压力和压力误差监测器，在开关打开后以大气压力的百分比显示当前的大气压力和安装大气压力的差异。
21.根据权利要求19所述的血压计，其中，压力开关包括对来自液缸的压力反应的隔膜片和移动小板。移动小板的一面用来接收受到压力作用下的隔膜片的力量，另一面当受到所述压力时电短路两个电极。
22.血压计，包括：
(a)长形管；
(b)与所述长形管的第一端连接的气缸；
(c)与所述长形管的第二端相连的液缸，此液缸的一部分装有无毒液体；
(d)滑动插件、带螺丝的插件和组合插件中的一个，此插件可插入气缸中，还有在气缸或者所述插件上的压力或高度标尺，根据所述标尺、所述插件调节所述气缸内的空气体积。
(e)一个通气阀，此通风阀和长形管和气缸相连，当开启时，使长形管和气缸同外界空气通风，当关闭时，使长形管和气缸同外界空气密封。
23.根据权利要求22的血压计，其中，长形管有一个压力读数区域和一个零点偏差区域，压力读数区域有一个基本上线性的标尺。
24.根据权利要求22所述的血压计，其中，液体是基本上无毒的液体。
25.根据权利要求22所述的血压计，包括一个连接外部气压源、大气压力和压力误差监测器的压力开关。当压力开关处于关闭状态时，短路与大气压力和压力误差监测器相连的电路，从而激活大气压力和压力误差监测器。
26.根据权利要求22所述的血压计，包括一个位于液缸和外部压力源之间的减少蒸汽损失气阀，当这个气阀运作时，阻止气缸中的蒸汽损失，并允许外部压力源和液缸之间的气体流通。
27.根据权利要求22所述的血压计，其中，通气阀是人工操作的通气阀，通气阀有一个密封部件，被推向一个内部密封表面。在手动力量的作用下，人工操作阀门打开，使气缸和长形管与外界的空气连通。长形管里的液体平面上升使人工操作的阀门与密封表面关闭得更紧。
28.根据权利要求22所述的血压计，其中，通气阀通常是打开的，从而为长形管提供与大气的通气，并在压力增加时关闭。
29.根据权利要求28所述的血压计，其中，通气阀包括一个通常打开的电磁阀门，电磁阀一端与周围大气相连，另一端与气缸相连。而且当压力增加的时候会收到一个电子信号，这个电子信号会促使通气阀关闭一个端口和另外一个端口之间的流体交流。
30.根据权利要求22所述的血压计，其中，插件是一个带有螺丝的活塞，通过操作螺丝来把活塞拧到气缸里，这样就可以调整气缸和活塞限制的气体的体积。
31.根据权利要求22所述的血压计，其中，插件是一个活塞，活塞有第一个O形圈在活塞远处的末端，还有第二个O形圈与第一个O形圈隔开。一个流体渠道从外部压力源延伸到两个O形圈之间的空间，从而减小第一个O形圈的两边的压力差异。
32.根据权利要求22所述的血压计，包括一个可以插入到气缸里的插件底座。
33.根据权利要求32所述的血压计，其中，在插件，气缸和插件底座中的一个的上面有一个高度标尺或一个压力标尺。
34.根据权利要求33所述的血压计，包括一个可以固定在插件底座上的多个插件，这样就可以根据上面所说的其中一个的标尺改变气缸里的空气体积。
35.根据权利要求22所述的血压计，其中，长形管的内表面的横截面积因它的高度而变化，以此来补偿波义尔定律的非线性，这样可以线性地显示压力。
36.根据权利要求25所述的血压计，其中，大气压力和压力误差监测器在开关打开后，以安装大气压力的百分比显示当前的大气压力和安装大气压力的差异。
37.根据权利要求36所述的血压计，其中，压力开关包括对来自液缸的压力进行反应的隔膜片，移动小板。移动小板的一面用来接收受到压力作用下的隔膜片的力量，另一面当受到压力作用时电短路两个电极。
38.根据权利要求36所述的血压计，包括一个大气压力和压力误差检测器，其中，当压力开关关闭时，短路与大气压力和压力误差监测器相连的电路。
39.根据权利要求22的血压计，其中，无毒液体基本上是水。
40.根据权利要求39的血压计，其中，水中有染色剂。
41.血压计，包括：
(a)一个长形管；
(b)一个与所述长形管的第一端相连的气缸；
(c)与所述长形管的第二端相连的液缸，此液缸的一部分装有液体；
(d)一个与长形管相连的自动通气阀，通常是向空气打开的，当外部气压源的压力增加时，通气阀会关闭。当气缸里的气压下降到大气压时通气阀会重新打开。
42.根据权利要求41血压计，其中，液体是无毒的。
43.根据权利要求41血压计，其中，包括一个压力开关和一个与压力开关相连的大气压力和与压力误差监测器，在压力源的压力增加时，所述压力开关关闭，从而短路与大气压力和压力误差监测器相连的电路，引起后者激活。
44.根据权利要求43血压计，其中，大气压力和压力误差测量监测器在开关打开后，以安装大气压力的百分比显示当前的大气压力和安装大气压力的差异。
45.根据权利要求41血压计，其中，通气阀是人工操作的通气阀，此通气阀与气缸进行流体交流，此通气阀有一个密封部件，被推向一个内部密封表面。在手动力量的作用下，人工操作阀门打开，使气缸与外界的空气连通。长形管里的液体平面上升使人工操作的阀门与密封表面关闭得更紧。
46.血压计，包括：
(a)有尺寸变化的流体通道的长形管；
(b)与所述长形管的第一端相连的气缸；
(c)与所述长形管的第二端相连的液缸，并可与外部压力源相连；
(d)可插入气缸来调整气缸里的空气体积的插件；
(e)与长形管和气缸中的一个相连的通气阀，作用在于使长形管和气缸实现了与空气的连通。
47.根据权利要求46血压计，其中，长形管有一个压力读数区域和一个零点偏差区域，压力读数平衡区域有一个基本上线性的标尺。
48.根据权利要求46血压计，其中，包括一个连接外部气压源和大气压力和压力误差监测器的压力开关。当压力开关处于关闭状态时，短路与大气压力和压力误差监测器相连接的电路，并使大气压力和压力误差监测器激活。
49.根据权利要求46血压计，其中，包括一个位于液缸和外部压力源之间的减少蒸汽损失气阀，当这个气阀运作时能阻止气缸中的蒸汽损失，并允许外部压力源和液缸之间的气体流通。
50.根据权利要求46血压计，其中，气缸和插件底座其中的一个的上面有一个高度标尺或一个压力标尺。
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