专利名称：超声避孕仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种避孕设备，具体地说，涉及应用超声波技术实现 的超声避孕仪。
背景技术：
目前常见的避孕方法有女性戴节育环、服用避孕药或者男性使 用安全套等方式。虽然上述方法能有效实现避孕，但女性长期服用避 孕药会对人体产生副作用，而男性使用安全套等，对环境造成污染， 现有的避孕方法均存在不足。
公开号为CN1795946A的中国发明专利申请公开了名为"一种新 型超声波避孕仪"的发明创造，该超声波避孕仪具有电器外壳，外壳 内固定安装有电源以及电路板，电器外壳与一空心径体连接，并在空 心径体的一端安装有套型压电振子，在空心径体的另一端安装有超声 换能器，在超声换能器内安装一个压电晶体。
超声波避孕仪工作时，电路板上的电路驱动超声换能器内的压电 晶体振动，压电晶体的振动形成机械波，将电能转换成机械能。压电 晶体振动形成的机械波即为超声波，应用超声波的机械作用和热作 用，使女性人体内的卵子和精子细胞受到影响，干扰子宫的内部环 境，影响受精卵的着床和发育，从而实现避孕的目的。
但是，现有的超声波避孕仪的超声换能器为机械式的超声换能 器，即超声换能器内只设有一个压电晶体，使用时需通过机械部件控 制超声换能器的旋转方向以实现向不同方向发射超声波的实际需求。 由于这种超声避孕仪内设置了控制压电晶体发射超声波方向的机械部 件，导致超声避孕仪的体积较大，不便于携带。
并且，现有超声波避孕仪发射的超声波功率、频率固定，无法根 据不同使用者使用的需要调节超声波的发射功率。若超声波功率过 小，往往不能影响卵子与精子细胞的结合，导致避孕效果不明显，无法实现避孕目的；若超声波功率过大，又会对人体造成伤害，影响女 性的身体健康。
此外，现有的超声波避孕仪未设置显示装置，使用者无法获知超 声波避孕仪发射功率等参数信息，也就无法获知避孕效果是否理想或 是否对人体造成伤害。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种体积较小且发射的超声波功率可调
的超声避孕仪；
本发明的另 一 目的是提供一种便于使用者获知使用效果的超声避 孕仪。
为实现上述的主要目的，本发明提供的超声避孕仪包括超声换能 器，其中，超声换能器具有多个压电晶体，超声避孕仪还具有一个控 制单元， 一个用于接收控制单元发出的控制信号的发射电路，该发射 电路向超声换能器的多个压电晶体输出控制电压；接收超声换能器返 回信号的接收电路，接收电路将接收到的信号传送至放大电路；接收 放大电路输出信号的模数转换器，模数转换器将接收到的模拟信号转 换为数字信号后传送至控制单元。
由上述方案可见，超声换能器设有多个压电晶体，可将多个压电 晶体设置为朝向不同的方向，并且超声避孕仪设有控制单元，控制单 元通过发射电路向多个压电晶体发出控制信号，从而控制不同的压电 晶体在不同时间内振动，使超声换能器向不同的方向发出超声波，省 略了机械式的调向机构，具有更小的超声避孕仪体积。
并且，超声避孕仪的控制单元向发射电路发出P丽控制信号，并 通过控制发出PWM信号脉沖宽度、幅值以及周期来调节超声换能器输 出超声波的功率、频率等，使超声避孕仪既实现避孕的目的，又避免 对人体造成伤害。
一个优选的方案是，控制单元包括微处理器以及与微处理器连接 的数字信号处理单元，数字信号处理单元向发射电路输出P丽控制信 号。这样，数据信号处理单元在微处理器的控制下向发射电路输出
4PWM控制信号，超声避孕仪更有效地控制数字信号处单元输出的P丽 控制信号，精确地对超声换能器的压电晶体进行控制。
的显示驱动电路，以及接收显示驱动电路驱动信号的显示单元。数字 信号处理单元将超声换能器返回的信号通过显示单元显示出来，并显 示当前超声避孕仪发射超声波的功率、频率等参数，让使用者及时获 知使用状态，判断超声避孕仪发射功率是否合适，并作出相应调节， 以获得最佳的使用效果。
图1是本发明实施例的电路结构原理框图； 图2是本发明实施例中发射电路一组电路的电路图； 图3是本发明实施例中现场可编程门阵列输出的PWM控制信号波 形图4是本发明实施例的工作流程图。
以下结合附图及实施例对本发明作进 一 步说明。
具体实施例方式
参见图1，根据本发明的一个实施例具有微控制器1、现场可编 程门阵列(FPGA) 2、发射电路3、超声换能器5、接收电路6、放大 电路7、模数转换电路8、显示驱动电路9以及LCD显示器10。其 中，现场可编程门阵列2作为本实施例的数字信号处理单元，与微控 制器1组成本实施例的控制单元。
微控制器1是超声避孕仪的核心，其控制现场可编程门阵列2发 出P丽脉冲信号作为控制信号，通过发射电路3将控制信号放大处理 后发射至超声换能器5。
本发明的超声换能器5为电子式的换能器，其具有多组压电晶 体，每组压电晶体包括有多个压电晶体。压电晶体在发射电路3的控 制下产生机械振动，乂人而形成机械波。这些才几械波的频率在3M赫兹 到10M赫兹之间，这些机械波即为超声波。优选地，多个压电晶体朝向不同的方向，现场可编程门阵列2通
过发射电路3控制朝向不同方向的压电晶体振动实现超声避孕仪向不
同方向发射超声波，避免使用机械部件对超声换能器的控制。
例如，超声换能器设计成一半球状，在换能器内设有朝向不同的 多个压电晶体，多个压电晶体沿着半球表面均匀布置，这样，不同压
电晶体发出的超声波方向不相同，现场可编程门阵列2通过发射电路 3控制不同压电晶体的发射频率，即可实现向不同方向发射超声波。 当然，超声换能器还可以设置成不同的形状，压电晶体的朝向方向也
可以根据实际使用需要调整，这些并不影响本发明的实施。
发射电路3设有多组电路，每一组电路与超声换能器5中的一组 压电晶体对应，向该组压电晶体施加电压，驱动压电晶体振动。发射 电路3的一组电路如图如2所示。
该组电路具有两个输入端，分别是输入端11、 12,并具有一个 输出端13。输入端11、 12接收现场可编程门阵列2输出的P丽控制 信号，该控制信号的波形图如图3所示。
PWM控制信号是高低电平变化的脉冲信号，现场可编程门阵列2 可在微控制器1的控制下改变输出P丽控制信号的脉沖宽度以及幅 值，也可以改变PWM控制信号的周期。
发射电路3的输入端11、 12接收现场可编程门阵列2输出的 P觀控制信号后，三极管Ql、 Q2轮流导通。当PWM控制信号为高电 平时，输入端11通过电容Cl向三极管Ql的基极加载正向电压，三 极管Ql导通，且三极管Q2截止，变压器Tl原边产生电压，经过变 压器Tl升压后输出至场效应管Q3的栅极，场效应管Q3导通，输出 端13输出电压较高的高电平信号。
相同地，当PWM控制信号为低电平时，输入端12通过电容C2向 三极管Q2的基极加载电压，三极管Q2导通，且三极管Ql截止，三 极管Q2输出的电压通过变压器Tl升压后向场效应管Q4的栅极加载 电压，输出端13输出电压幅值大于输入端12电压幅值的低电平信可见，现场可编程门阵列2输出的P丽控制信号经过发射电路3 后，电压幅值放大，并且保持P窗控制信号的特征，如脉沖宽度、周
期等。发射电路3的输出端13向超声换能器5的压电晶体施加电 压，使压电晶体产生机械振动，形成频率固定的机械波，也就形成超 声波。
当然，现场可编程门阵列2输出的P丽控制信号脉冲宽度以及幅 值均可调，如图3所示，tl时刻前，PWM控制信号的脉沖宽度、幅值 较小，tl时刻后，现场可编程门阵列2输出的PWM控制信号的脉沖 宽度增大，且幅值也增大，经过发射电路3向超声换能器5的压电晶 体加载的电压增大。
随着发射电路3加载的电压增大，压电晶体振动形成的机械波功 率也增大，因此通过调节现场可编程门阵列2输出的P丽控制信号的 脉沖宽度以及幅值即可调节超声避孕仪的发出超声波的功率。
当然，调节超声波功率时，不一定同时调节PWM控制信号的脉冲
宽度以及幅值，单独调节PWM控制信号的脉冲宽度或幅值也可以实现 调节超声波功率。
并且，超声换能器5的压电晶体发出超声波的频率与P丽控制信 号的周期相关，调节现场可编程门阵列2输出P丽控制信号的周期即
可调节超声波的频率。
本实施例中，发射电路3的一组电路控制多个压电晶体，即一组 电路向多个压电晶体施加控制电压。微处理器1可控制现场可编程门 阵列2不同压电晶体施加电压的延时时间，即同一组压电晶体中的多 个压电晶体发射延时时间不同，实现压电晶体向不同方向发出超声 波，避免使用机械部件控制超声换能器旋转，使超声避孕仪的体积减 小，便于携带。
超声换能器5发出超声波后，接收返回的超声波信号，并将接收 到的返回信号输出至接收电路6，接收电路6将接收的模拟超声波信 号输出至放大电路7进行放大出来，并将放大后的信号输出至模数转 换电路8,将模拟信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号传送 至现场可编程门阵列2中。现场可编程门阵列2接收的信号包括有超声换能器5返回的图像 信号，也包括有超声换能器5输出超声波功率、频率等信息，现场可
编程门阵列2将这些信息通过驱动显示电路9输出至LCD显示器 10。使用者可通过LCD显示器10获知当前超声避孕仪输出的超声波 功率、频率等参数信息，并可从图像中获知超声避孕仪的使用效果， 便于使用者调节超声波功率等。
本发明应用超声波的机械性破坏原理如下，当超声波进入男性人 体后，在精液中传播时其声压剧烈变化，从而使精液发生强烈的空化 和乳化现象，并产生大量的微小空化汽泡，这些汽泡在声压的作用下 急速地大量产生，形成负压吸力，破坏精子细胞，从而实现避孕的目 的。由于本发明作用于男性人体，在男性人体内将精子细胞破坏，避 免精子细胞进入女性人体与卵子结合，因而能更有效地实现避孕。
下面结合图4说明本发明的工作流程。超声避孕仪开始工作后， 现场可编程门阵列2向发生电路3输出P画控制信号，即执行步骤 Sl。当然，超声避孕仪可设置一个初始的PWM控制信号功率与频率， 超声避孕4义上电后，现场可编程门阵列2即向发射电^各3输出该初始 的PWM控制信号。
然后，使用者根据使用情况调节超声波的功率、频率等，微处理 器1即判断是否调节超声波的发射功率，即执行步骤S2,如需要调 节，则执行步骤S3,调节现场可编程门阵列2输出P麵控制信号的 脉沖宽度及幅值，如不需要则执行步骤S4。
步骤S4中，微处理器1判断是否需要调节超声波的发射频率， 如是则执行步骤S5,调节现场可编程门阵列2输出P丽控制信号的 周期，若不需要调节则执行步骤S6。
步骤S6中，微处理器1进一步判断是否需要调节超声避孕仪的 焦点，如是则调节超声换能器5中不同压电晶体的延时时间，即执行 步骤S7，否则执行步骤S8。
步骤S8中，微处理器1判断超声避孕仪工作是否结束，如是则 执行步骤S9,现场可编程门阵列2停止输出P丽控制信号，即超声
8换能器5的压电晶体停止振动，停止发出超声波信号。若超声避孕仪 未结束工作，微处理器1返回执行步骤S2。
本发明设有现场可编程门阵列2作为数字信号处理单元，其输出 脉冲宽度、幅值以及周期可调的PWM控制信号，从而调节超声换能器 5压电晶体振动形成超声波的功率以及频率，使超声波频率在3M赫 兹到IOM赫兹范围内可调，不同使用者可根据实际使用情况调节超声 波的功率及频率，使超声避孕仪的使用效果最好。
并且，超声避孕仪可设置在手机内，即将超声避孕仪的电路，包 括控制电路、发射电路、接收电路等集成在手机芯片上，并且在手机 上安装超声换能器5，微处理器1与手机的主控电路进行信号交换， 这样可以使用手机对超声避孕仪进行控制，使用者通过手机向微处理 器1输入功率增大或减小等控制命令。将超声避孕仪设置在手机中， 不但便于使用者携带，还可以使用手机的显示器显示超声避孕仪发射 的超声波波形、参数等。
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是否在排卵期内还是在安全期内，使用者通过检测结果获知相关信 息，从而实现避免的目的。
当然，上述实施例仅是本发明的较佳的实施方案，实际应用中， 还可以有更多的改变，例如，使用LED显示器替代LCD显示器作为显 示单元；或者使用数字信号处理器(DSP)替代现场可编程门阵列作 为数字信号处理单元；又或者将超声避孕仪设置在MP3音乐播放器等 便携式设备上等，这些改变并不影响本发明的实施。
最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如控制单元组 成的改变、数字信号处理单元使用器件的改变、超声换能器压电晶体 数量以及组数的改变等微小的变化也应该包括在本发明权利要求的保 护范围内。
权利要求
1、超声避孕仪，包括超声换能器；其特征在于所述超声换能器具有多个压电晶体；控制单元；接收控制单元发出的控制信号的发射电路，所述发射电路向超声换能器的多个压电晶体输出控制电压；接收超声换能器返回信号的接收电路，所述接收电路将接收到的信号传送至放大电路；接收放大电路输出信号的模数转换器，模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号后传送至所述控制单元。
2、 根据权利要求1所述的超声避孕仪，其特征在于 所述控制单元包括微处理器以及与微处理器连接的数字信号处理单元；所述数字信号处理单元与所述发射电路电连接。
3、 根据权利要求2所述的超声避孕仪，其特征在于 所述数字信号处理单元为数字信号处理器或现场可编程门阵列。
4、 根据权利要求2或3所述的超声避孕仪，其特征在于 所述超声避孕仪还具有接收数字信号处理单元信号的显示驱动电路； 接收显示驱动电路驱动信号的显示单元。
5、 根据权利要求4所述的超声避孕仪，其特征在于 所述显示单元为LED显示器或LCD显示器。
6、 根据权利要求1至3任一项所述的超声避孕仪，其特征在于所述超声避孕仪设置在手机内，所述控制单元与手机的主控电路 进行信号交换。
全文摘要
本发明提供一种超声避孕仪，包括超声换能器，其中，超声换能器具有多个压电晶体，超声避孕仪还具有一个控制单元，用于接收控制单元发出的控制信号的发射电路，该发射电路向超声换能器的多个压电晶体输出控制电压；接收超声换能器返回信号的接收电路，接收电路将接收到的信号传送至放大电路；接收放大电路输出信号的模数转换器，模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号后传送至控制单元。本发明提供的超声避孕仪体积小，便于携带，且发射的超声波功率、频率可调，便于使用者根据不同的情况调节超声波功率，达到最优使用效果。
文档编号A61F6/00GK101607113SQ20091004095
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者张红卫, 赵三多, 陈宏明 申请人:珠海仁威医疗科技有限公司