專利名稱：超聲避孕儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種避孕設(shè)備，具體地說，涉及應(yīng)用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn) 的超聲避孕儀。
背景技術(shù)：
目前常見的避孕方法有女性戴節(jié)育環(huán)、服用避孕藥或者男性使 用安全套等方式。雖然上述方法能有效實(shí)現(xiàn)避孕，但女性長期服用避 孕藥會對人體產(chǎn)生副作用，而男性使用安全套等，對環(huán)境造成污染， 現(xiàn)有的避孕方法均存在不足。
公開號為CN1795946A的中國發(fā)明專利申請公開了名為"一種新 型超聲波避孕儀"的發(fā)明創(chuàng)造，該超聲波避孕儀具有電器外殼，外殼 內(nèi)固定安裝有電源以及電路板，電器外殼與一空心徑體連接，并在空 心徑體的一端安裝有套型壓電振子，在空心徑體的另一端安裝有超聲 換能器，在超聲換能器內(nèi)安裝一個壓電晶體。
超聲波避孕儀工作時，電路板上的電路驅(qū)動超聲換能器內(nèi)的壓電 晶體振動，壓電晶體的振動形成機(jī)械波，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。壓電 晶體振動形成的機(jī)械波即為超聲波，應(yīng)用超聲波的機(jī)械作用和熱作 用，使女性人體內(nèi)的卵子和精子細(xì)胞受到影響，干擾子宮的內(nèi)部環(huán) 境，影響受精卵的著床和發(fā)育，從而實(shí)現(xiàn)避孕的目的。
但是，現(xiàn)有的超聲波避孕儀的超聲換能器為機(jī)械式的超聲換能 器，即超聲換能器內(nèi)只設(shè)有一個壓電晶體，使用時需通過機(jī)械部件控 制超聲換能器的旋轉(zhuǎn)方向以實(shí)現(xiàn)向不同方向發(fā)射超聲波的實(shí)際需求。 由于這種超聲避孕儀內(nèi)設(shè)置了控制壓電晶體發(fā)射超聲波方向的機(jī)械部 件，導(dǎo)致超聲避孕儀的體積較大，不便于攜帶。
并且，現(xiàn)有超聲波避孕儀發(fā)射的超聲波功率、頻率固定，無法根 據(jù)不同使用者使用的需要調(diào)節(jié)超聲波的發(fā)射功率。若超聲波功率過 小，往往不能影響卵子與精子細(xì)胞的結(jié)合，導(dǎo)致避孕效果不明顯，無法實(shí)現(xiàn)避孕目的；若超聲波功率過大，又會對人體造成傷害，影響女 性的身體健康。
此外，現(xiàn)有的超聲波避孕儀未設(shè)置顯示裝置，使用者無法獲知超 聲波避孕儀發(fā)射功率等參數(shù)信息，也就無法獲知避孕效果是否理想或 是否對人體造成傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種體積較小且發(fā)射的超聲波功率可調(diào)
的超聲避孕儀；
本發(fā)明的另 一 目的是提供一種便于使用者獲知使用效果的超聲避 孕儀。
為實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的超聲避孕儀包括超聲換能 器，其中，超聲換能器具有多個壓電晶體，超聲避孕儀還具有一個控 制單元， 一個用于接收控制單元發(fā)出的控制信號的發(fā)射電路，該發(fā)射 電路向超聲換能器的多個壓電晶體輸出控制電壓；接收超聲換能器返 回信號的接收電路，接收電路將接收到的信號傳送至放大電路；接收 放大電路輸出信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的模擬信號轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號后傳送至控制單元。
由上述方案可見，超聲換能器設(shè)有多個壓電晶體，可將多個壓電 晶體設(shè)置為朝向不同的方向，并且超聲避孕儀設(shè)有控制單元，控制單 元通過發(fā)射電路向多個壓電晶體發(fā)出控制信號，從而控制不同的壓電 晶體在不同時間內(nèi)振動，使超聲換能器向不同的方向發(fā)出超聲波，省 略了機(jī)械式的調(diào)向機(jī)構(gòu)，具有更小的超聲避孕儀體積。
并且，超聲避孕儀的控制單元向發(fā)射電路發(fā)出P麗控制信號，并 通過控制發(fā)出PWM信號脈沖寬度、幅值以及周期來調(diào)節(jié)超聲換能器輸 出超聲波的功率、頻率等，使超聲避孕儀既實(shí)現(xiàn)避孕的目的，又避免 對人體造成傷害。
一個優(yōu)選的方案是，控制單元包括微處理器以及與微處理器連接 的數(shù)字信號處理單元，數(shù)字信號處理單元向發(fā)射電路輸出P麗控制信 號。這樣，數(shù)據(jù)信號處理單元在微處理器的控制下向發(fā)射電路輸出
4PWM控制信號，超聲避孕儀更有效地控制數(shù)字信號處單元輸出的P麗 控制信號，精確地對超聲換能器的壓電晶體進(jìn)行控制。
的顯示驅(qū)動電路，以及接收顯示驅(qū)動電路驅(qū)動信號的顯示單元。數(shù)字 信號處理單元將超聲換能器返回的信號通過顯示單元顯示出來，并顯 示當(dāng)前超聲避孕儀發(fā)射超聲波的功率、頻率等參數(shù)，讓使用者及時獲 知使用狀態(tài)，判斷超聲避孕儀發(fā)射功率是否合適，并作出相應(yīng)調(diào)節(jié)， 以獲得最佳的使用效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中發(fā)射電路一組電路的電路圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中現(xiàn)場可編程門陣列輸出的PWM控制信號波 形圖4是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn) 一 步說明。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有微控制器1、現(xiàn)場可編 程門陣列(FPGA) 2、發(fā)射電路3、超聲換能器5、接收電路6、放大 電路7、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路8、顯示驅(qū)動電路9以及LCD顯示器10。其 中，現(xiàn)場可編程門陣列2作為本實(shí)施例的數(shù)字信號處理單元，與微控 制器1組成本實(shí)施例的控制單元。
微控制器1是超聲避孕儀的核心，其控制現(xiàn)場可編程門陣列2發(fā) 出P麗脈沖信號作為控制信號，通過發(fā)射電路3將控制信號放大處理 后發(fā)射至超聲換能器5。
本發(fā)明的超聲換能器5為電子式的換能器，其具有多組壓電晶 體，每組壓電晶體包括有多個壓電晶體。壓電晶體在發(fā)射電路3的控 制下產(chǎn)生機(jī)械振動，乂人而形成機(jī)械波。這些才幾械波的頻率在3M赫茲 到10M赫茲之間，這些機(jī)械波即為超聲波。優(yōu)選地，多個壓電晶體朝向不同的方向，現(xiàn)場可編程門陣列2通
過發(fā)射電路3控制朝向不同方向的壓電晶體振動實(shí)現(xiàn)超聲避孕儀向不
同方向發(fā)射超聲波，避免使用機(jī)械部件對超聲換能器的控制。
例如，超聲換能器設(shè)計(jì)成一半球狀，在換能器內(nèi)設(shè)有朝向不同的 多個壓電晶體，多個壓電晶體沿著半球表面均勻布置，這樣，不同壓
電晶體發(fā)出的超聲波方向不相同，現(xiàn)場可編程門陣列2通過發(fā)射電路 3控制不同壓電晶體的發(fā)射頻率，即可實(shí)現(xiàn)向不同方向發(fā)射超聲波。 當(dāng)然，超聲換能器還可以設(shè)置成不同的形狀，壓電晶體的朝向方向也
可以根據(jù)實(shí)際使用需要調(diào)整，這些并不影響本發(fā)明的實(shí)施。
發(fā)射電路3設(shè)有多組電路，每一組電路與超聲換能器5中的一組 壓電晶體對應(yīng)，向該組壓電晶體施加電壓，驅(qū)動壓電晶體振動。發(fā)射 電路3的一組電路如圖如2所示。
該組電路具有兩個輸入端，分別是輸入端11、 12,并具有一個 輸出端13。輸入端11、 12接收現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的P麗控制 信號，該控制信號的波形圖如圖3所示。
PWM控制信號是高低電平變化的脈沖信號，現(xiàn)場可編程門陣列2 可在微控制器1的控制下改變輸出P麗控制信號的脈沖寬度以及幅 值，也可以改變PWM控制信號的周期。
發(fā)射電路3的輸入端11、 12接收現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的 P觀控制信號后，三極管Ql、 Q2輪流導(dǎo)通。當(dāng)PWM控制信號為高電 平時，輸入端11通過電容Cl向三極管Ql的基極加載正向電壓，三 極管Ql導(dǎo)通，且三極管Q2截止，變壓器Tl原邊產(chǎn)生電壓，經(jīng)過變 壓器Tl升壓后輸出至場效應(yīng)管Q3的柵極，場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通，輸出 端13輸出電壓較高的高電平信號。
相同地，當(dāng)PWM控制信號為低電平時，輸入端12通過電容C2向 三極管Q2的基極加載電壓，三極管Q2導(dǎo)通，且三極管Ql截止，三 極管Q2輸出的電壓通過變壓器Tl升壓后向場效應(yīng)管Q4的柵極加載 電壓，輸出端13輸出電壓幅值大于輸入端12電壓幅值的低電平信可見，現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號經(jīng)過發(fā)射電路3 后，電壓幅值放大，并且保持P窗控制信號的特征，如脈沖寬度、周
期等。發(fā)射電路3的輸出端13向超聲換能器5的壓電晶體施加電 壓，使壓電晶體產(chǎn)生機(jī)械振動，形成頻率固定的機(jī)械波，也就形成超 聲波。
當(dāng)然，現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號脈沖寬度以及幅 值均可調(diào)，如圖3所示，tl時刻前，PWM控制信號的脈沖寬度、幅值 較小，tl時刻后，現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的PWM控制信號的脈沖 寬度增大，且幅值也增大，經(jīng)過發(fā)射電路3向超聲換能器5的壓電晶 體加載的電壓增大。
隨著發(fā)射電路3加載的電壓增大，壓電晶體振動形成的機(jī)械波功 率也增大，因此通過調(diào)節(jié)現(xiàn)場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號的 脈沖寬度以及幅值即可調(diào)節(jié)超聲避孕儀的發(fā)出超聲波的功率。
當(dāng)然，調(diào)節(jié)超聲波功率時，不一定同時調(diào)節(jié)PWM控制信號的脈沖
寬度以及幅值，單獨(dú)調(diào)節(jié)PWM控制信號的脈沖寬度或幅值也可以實(shí)現(xiàn) 調(diào)節(jié)超聲波功率。
并且，超聲換能器5的壓電晶體發(fā)出超聲波的頻率與P麗控制信 號的周期相關(guān)，調(diào)節(jié)現(xiàn)場可編程門陣列2輸出P麗控制信號的周期即
可調(diào)節(jié)超聲波的頻率。
本實(shí)施例中，發(fā)射電路3的一組電路控制多個壓電晶體，即一組 電路向多個壓電晶體施加控制電壓。微處理器1可控制現(xiàn)場可編程門 陣列2不同壓電晶體施加電壓的延時時間，即同一組壓電晶體中的多 個壓電晶體發(fā)射延時時間不同，實(shí)現(xiàn)壓電晶體向不同方向發(fā)出超聲 波，避免使用機(jī)械部件控制超聲換能器旋轉(zhuǎn)，使超聲避孕儀的體積減 小，便于攜帶。
超聲換能器5發(fā)出超聲波后，接收返回的超聲波信號，并將接收 到的返回信號輸出至接收電路6，接收電路6將接收的模擬超聲波信 號輸出至放大電路7進(jìn)行放大出來，并將放大后的信號輸出至模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路8,將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送 至現(xiàn)場可編程門陣列2中?，F(xiàn)場可編程門陣列2接收的信號包括有超聲換能器5返回的圖像 信號，也包括有超聲換能器5輸出超聲波功率、頻率等信息，現(xiàn)場可
編程門陣列2將這些信息通過驅(qū)動顯示電路9輸出至LCD顯示器 10。使用者可通過LCD顯示器10獲知當(dāng)前超聲避孕儀輸出的超聲波 功率、頻率等參數(shù)信息，并可從圖像中獲知超聲避孕儀的使用效果， 便于使用者調(diào)節(jié)超聲波功率等。
本發(fā)明應(yīng)用超聲波的機(jī)械性破壞原理如下，當(dāng)超聲波進(jìn)入男性人 體后，在精液中傳播時其聲壓劇烈變化，從而使精液發(fā)生強(qiáng)烈的空化 和乳化現(xiàn)象，并產(chǎn)生大量的微小空化汽泡，這些汽泡在聲壓的作用下 急速地大量產(chǎn)生，形成負(fù)壓吸力，破壞精子細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)避孕的目 的。由于本發(fā)明作用于男性人體，在男性人體內(nèi)將精子細(xì)胞破壞，避 免精子細(xì)胞進(jìn)入女性人體與卵子結(jié)合，因而能更有效地實(shí)現(xiàn)避孕。
下面結(jié)合圖4說明本發(fā)明的工作流程。超聲避孕儀開始工作后， 現(xiàn)場可編程門陣列2向發(fā)生電路3輸出P畫控制信號，即執(zhí)行步驟 Sl。當(dāng)然，超聲避孕儀可設(shè)置一個初始的PWM控制信號功率與頻率， 超聲避孕4義上電后，現(xiàn)場可編程門陣列2即向發(fā)射電^各3輸出該初始 的PWM控制信號。
然后，使用者根據(jù)使用情況調(diào)節(jié)超聲波的功率、頻率等，微處理 器1即判斷是否調(diào)節(jié)超聲波的發(fā)射功率，即執(zhí)行步驟S2,如需要調(diào) 節(jié)，則執(zhí)行步驟S3,調(diào)節(jié)現(xiàn)場可編程門陣列2輸出P麵控制信號的 脈沖寬度及幅值，如不需要則執(zhí)行步驟S4。
步驟S4中，微處理器1判斷是否需要調(diào)節(jié)超聲波的發(fā)射頻率， 如是則執(zhí)行步驟S5,調(diào)節(jié)現(xiàn)場可編程門陣列2輸出P麗控制信號的 周期，若不需要調(diào)節(jié)則執(zhí)行步驟S6。
步驟S6中，微處理器1進(jìn)一步判斷是否需要調(diào)節(jié)超聲避孕儀的 焦點(diǎn)，如是則調(diào)節(jié)超聲換能器5中不同壓電晶體的延時時間，即執(zhí)行 步驟S7，否則執(zhí)行步驟S8。
步驟S8中，微處理器1判斷超聲避孕儀工作是否結(jié)束，如是則 執(zhí)行步驟S9,現(xiàn)場可編程門陣列2停止輸出P麗控制信號，即超聲
8換能器5的壓電晶體停止振動，停止發(fā)出超聲波信號。若超聲避孕儀 未結(jié)束工作，微處理器1返回執(zhí)行步驟S2。
本發(fā)明設(shè)有現(xiàn)場可編程門陣列2作為數(shù)字信號處理單元，其輸出 脈沖寬度、幅值以及周期可調(diào)的PWM控制信號，從而調(diào)節(jié)超聲換能器 5壓電晶體振動形成超聲波的功率以及頻率，使超聲波頻率在3M赫 茲到IOM赫茲范圍內(nèi)可調(diào)，不同使用者可根據(jù)實(shí)際使用情況調(diào)節(jié)超聲 波的功率及頻率，使超聲避孕儀的使用效果最好。
并且，超聲避孕儀可設(shè)置在手機(jī)內(nèi)，即將超聲避孕儀的電路，包 括控制電路、發(fā)射電路、接收電路等集成在手機(jī)芯片上，并且在手機(jī) 上安裝超聲換能器5，微處理器1與手機(jī)的主控電路進(jìn)行信號交換， 這樣可以使用手機(jī)對超聲避孕儀進(jìn)行控制，使用者通過手機(jī)向微處理 器1輸入功率增大或減小等控制命令。將超聲避孕儀設(shè)置在手機(jī)中， 不但便于使用者攜帶，還可以使用手機(jī)的顯示器顯示超聲避孕儀發(fā)射 的超聲波波形、參數(shù)等。
儀通過向女性耳鼓膜i射超聲波檢測女':的基礎(chǔ)^溫，'從而:斷女性
是否在排卵期內(nèi)還是在安全期內(nèi)，使用者通過檢測結(jié)果獲知相關(guān)信 息，從而實(shí)現(xiàn)避免的目的。
當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的較佳的實(shí)施方案，實(shí)際應(yīng)用中， 還可以有更多的改變，例如，使用LED顯示器替代LCD顯示器作為顯 示單元；或者使用數(shù)字信號處理器(DSP)替代現(xiàn)場可編程門陣列作 為數(shù)字信號處理單元；又或者將超聲避孕儀設(shè)置在MP3音樂播放器等 便攜式設(shè)備上等，這些改變并不影響本發(fā)明的實(shí)施。
最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，如控制單元組 成的改變、數(shù)字信號處理單元使用器件的改變、超聲換能器壓電晶體 數(shù)量以及組數(shù)的改變等微小的變化也應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、超聲避孕儀，包括超聲換能器；其特征在于所述超聲換能器具有多個壓電晶體；控制單元；接收控制單元發(fā)出的控制信號的發(fā)射電路，所述發(fā)射電路向超聲換能器的多個壓電晶體輸出控制電壓；接收超聲換能器返回信號的接收電路，所述接收電路將接收到的信號傳送至放大電路；接收放大電路輸出信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送至所述控制單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲避孕儀，其特征在于 所述控制單元包括微處理器以及與微處理器連接的數(shù)字信號處理單元；所述數(shù)字信號處理單元與所述發(fā)射電路電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲避孕儀，其特征在于 所述數(shù)字信號處理單元為數(shù)字信號處理器或現(xiàn)場可編程門陣列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲避孕儀，其特征在于 所述超聲避孕儀還具有接收數(shù)字信號處理單元信號的顯示驅(qū)動電路； 接收顯示驅(qū)動電路驅(qū)動信號的顯示單元。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲避孕儀，其特征在于 所述顯示單元為LED顯示器或LCD顯示器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的超聲避孕儀，其特征在于所述超聲避孕儀設(shè)置在手機(jī)內(nèi)，所述控制單元與手機(jī)的主控電路 進(jìn)行信號交換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲避孕儀，包括超聲換能器，其中，超聲換能器具有多個壓電晶體，超聲避孕儀還具有一個控制單元，用于接收控制單元發(fā)出的控制信號的發(fā)射電路，該發(fā)射電路向超聲換能器的多個壓電晶體輸出控制電壓；接收超聲換能器返回信號的接收電路，接收電路將接收到的信號傳送至放大電路；接收放大電路輸出信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送至控制單元。本發(fā)明提供的超聲避孕儀體積小，便于攜帶，且發(fā)射的超聲波功率、頻率可調(diào)，便于使用者根據(jù)不同的情況調(diào)節(jié)超聲波功率，達(dá)到最優(yōu)使用效果。
文檔編號A61F6/00GK101607113SQ20091004095
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者張紅衛(wèi), 趙三多, 陳宏明 申請人:珠海仁威醫(yī)療科技有限公司