專利名稱：超聲避孕儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種避孕設備，具體地說，涉及應用超聲波技術實現 的超聲避孕儀。
背景技術：
目前常見的避孕方法有女性戴節育環、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現避孕，但女性長期服用避 孕藥會對人體產生副作用，而男性使用安全套等，對環境造成污染， 現有的避孕方法均存在不足。
公開號為CN1795946A的中國發明專利申請公開了名為"一種新 型超聲波避孕儀"的發明創造，該超聲波避孕儀具有電器外殼，外殼 內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，電路板上的電路驅動超聲換能器內的壓電 晶體振動，壓電晶體的振動形成機械波，將電能轉換成機械能。壓電 晶體振動形成的機械波即為超聲波，應用超聲波的機械作用和熱作 用，使女性人體內的卵子和精子細胞受到影響，干擾子宮的內部環 境，影響受精卵的著床和發育，從而實現避孕的目的。
但是，現有的超聲波避孕儀的超聲換能器為機械式的超聲換能 器，即超聲換能器內只設有一個壓電晶體，使用時需通過機械部件控 制超聲換能器的旋轉方向以實現向不同方向發射超聲波的實際需求。 由于這種超聲避孕儀內設置了控制壓電晶體發射超聲波方向的機械部 件，導致超聲避孕儀的體積較大，不便于攜帶。
并且，現有超聲波避孕儀發射的超聲波功率、頻率固定，無法根 據不同使用者使用的需要調節超聲波的發射功率。若超聲波功率過 小，往往不能影響卵子與精子細胞的結合，導致避孕效果不明顯，無法實現避孕目的；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，現有的超聲波避孕儀未設置顯示裝置，使用者無法獲知超 聲波避孕儀發射功率等參數信息，也就無法獲知避孕效果是否理想或 是否對人體造成傷害。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種體積較小且發射的超聲波功率可調
的超聲避孕儀；
本發明的另 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。
為實現上述的主要目的，本發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出的控制信號的發射電路，該發射 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轉換器，模數轉換器將接收到的模擬信號轉 換為數字信號后傳送至控制單元。
由上述方案可見，超聲換能器設有多個壓電晶體，可將多個壓電 晶體設置為朝向不同的方向，并且超聲避孕儀設有控制單元，控制單 元通過發射電路向多個壓電晶體發出控制信號，從而控制不同的壓電 晶體在不同時間內振動，使超聲換能器向不同的方向發出超聲波，省 略了機械式的調向機構，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射電路發出P麗控制信號，并 通過控制發出PWM信號脈沖寬度、幅值以及周期來調節超聲換能器輸 出超聲波的功率、頻率等，使超聲避孕儀既實現避孕的目的，又避免 對人體造成傷害。
一個優選的方案是，控制單元包括微處理器以及與微處理器連接 的數字信號處理單元，數字信號處理單元向發射電路輸出P麗控制信 號。這樣，數據信號處理單元在微處理器的控制下向發射電路輸出
4PWM控制信號，超聲避孕儀更有效地控制數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行控制。
的顯示驅動電路，以及接收顯示驅動電路驅動信號的顯示單元。數字 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 示當前超聲避孕儀發射超聲波的功率、頻率等參數，讓使用者及時獲 知使用狀態，判斷超聲避孕儀發射功率是否合適，并作出相應調節， 以獲得最佳的使用效果。


圖1是本發明實施例的電路結構原理框圖； 圖2是本發明實施例中發射電路一組電路的電路圖； 圖3是本發明實施例中現場可編程門陣列輸出的PWM控制信號波 形圖4是本發明實施例的工作流程圖。
以下結合附圖及實施例對本發明作進 一 步說明。
具體實施例方式
參見圖1，根據本發明的一個實施例具有微控制器1、現場可編 程門陣列(FPGA) 2、發射電路3、超聲換能器5、接收電路6、放大 電路7、模數轉換電路8、顯示驅動電路9以及LCD顯示器10。其 中，現場可編程門陣列2作為本實施例的數字信號處理單元，與微控 制器1組成本實施例的控制單元。
微控制器1是超聲避孕儀的核心，其控制現場可編程門陣列2發 出P麗脈沖信號作為控制信號，通過發射電路3將控制信號放大處理 后發射至超聲換能器5。
本發明的超聲換能器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。壓電晶體在發射電路3的控 制下產生機械振動，乂人而形成機械波。這些才幾械波的頻率在3M赫茲 到10M赫茲之間，這些機械波即為超聲波。優選地，多個壓電晶體朝向不同的方向，現場可編程門陣列2通
過發射電路3控制朝向不同方向的壓電晶體振動實現超聲避孕儀向不
同方向發射超聲波，避免使用機械部件對超聲換能器的控制。
例如，超聲換能器設計成一半球狀，在換能器內設有朝向不同的 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
電晶體發出的超聲波方向不相同，現場可編程門陣列2通過發射電路 3控制不同壓電晶體的發射頻率，即可實現向不同方向發射超聲波。 當然，超聲換能器還可以設置成不同的形狀，壓電晶體的朝向方向也
可以根據實際使用需要調整，這些并不影響本發明的實施。
發射電路3設有多組電路，每一組電路與超聲換能器5中的一組 壓電晶體對應，向該組壓電晶體施加電壓，驅動壓電晶體振動。發射 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。
發射電路3的輸入端11、 12接收現場可編程門陣列2輸出的 P觀控制信號后，三極管Ql、 Q2輪流導通。當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導通，且三極管Q2截止，變壓器Tl原邊產生電壓，經過變 壓器Tl升壓后輸出至場效應管Q3的柵極，場效應管Q3導通，輸出 端13輸出電壓較高的高電平信號。
相同地，當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，現場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號經過發射電路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，使壓電晶體產生機械振動，形成頻率固定的機械波，也就形成超 聲波。
當然，現場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號脈沖寬度以及幅 值均可調，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，經過發射電路3向超聲換能器5的壓電晶 體加載的電壓增大。
隨著發射電路3加載的電壓增大，壓電晶體振動形成的機械波功 率也增大，因此通過調節現場可編程門陣列2輸出的P麗控制信號的 脈沖寬度以及幅值即可調節超聲避孕儀的發出超聲波的功率。
當然，調節超聲波功率時，不一定同時調節PWM控制信號的脈沖
寬度以及幅值，單獨調節PWM控制信號的脈沖寬度或幅值也可以實現 調節超聲波功率。
并且，超聲換能器5的壓電晶體發出超聲波的頻率與P麗控制信 號的周期相關，調節現場可編程門陣列2輸出P麗控制信號的周期即
可調節超聲波的頻率。
本實施例中，發射電路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 個壓電晶體發射延時時間不同，實現壓電晶體向不同方向發出超聲 波，避免使用機械部件控制超聲換能器旋轉，使超聲避孕儀的體積減 小，便于攜帶。
超聲換能器5發出超聲波后，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進行放大出來，并將放大后的信號輸出至模數轉 換電路8,將模擬信號轉換為數字信號，并將轉換后的數字信號傳送 至現場可編程門陣列2中。現場可編程門陣列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，現場可
編程門陣列2將這些信息通過驅動顯示電路9輸出至LCD顯示器 10。使用者可通過LCD顯示器10獲知當前超聲避孕儀輸出的超聲波 功率、頻率等參數信息，并可從圖像中獲知超聲避孕儀的使用效果， 便于使用者調節超聲波功率等。
本發明應用超聲波的機械性破壞原理如下，當超聲波進入男性人 體后，在精液中傳播時其聲壓劇烈變化，從而使精液發生強烈的空化 和乳化現象，并產生大量的微小空化汽泡，這些汽泡在聲壓的作用下 急速地大量產生，形成負壓吸力，破壞精子細胞，從而實現避孕的目 的。由于本發明作用于男性人體，在男性人體內將精子細胞破壞，避 免精子細胞進入女性人體與卵子結合，因而能更有效地實現避孕。
下面結合圖4說明本發明的工作流程。超聲避孕儀開始工作后， 現場可編程門陣列2向發生電路3輸出P畫控制信號，即執行步驟 Sl。當然，超聲避孕儀可設置一個初始的PWM控制信號功率與頻率， 超聲避孕4義上電后，現場可編程門陣列2即向發射電^各3輸出該初始 的PWM控制信號。
然后，使用者根據使用情況調節超聲波的功率、頻率等，微處理 器1即判斷是否調節超聲波的發射功率，即執行步驟S2,如需要調 節，則執行步驟S3,調節現場可編程門陣列2輸出P麵控制信號的 脈沖寬度及幅值，如不需要則執行步驟S4。
步驟S4中，微處理器1判斷是否需要調節超聲波的發射頻率， 如是則執行步驟S5,調節現場可編程門陣列2輸出P麗控制信號的 周期，若不需要調節則執行步驟S6。
步驟S6中，微處理器1進一步判斷是否需要調節超聲避孕儀的 焦點，如是則調節超聲換能器5中不同壓電晶體的延時時間，即執行 步驟S7，否則執行步驟S8。
步驟S8中，微處理器1判斷超聲避孕儀工作是否結束，如是則 執行步驟S9,現場可編程門陣列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，停止發出超聲波信號。若超聲避孕儀 未結束工作，微處理器1返回執行步驟S2。
本發明設有現場可編程門陣列2作為數字信號處理單元，其輸出 脈沖寬度、幅值以及周期可調的PWM控制信號，從而調節超聲換能器 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赫茲范圍內可調，不同使用者可根據實際使用情況調節超聲 波的功率及頻率，使超聲避孕儀的使用效果最好。
并且，超聲避孕儀可設置在手機內，即將超聲避孕儀的電路，包 括控制電路、發射電路、接收電路等集成在手機芯片上，并且在手機 上安裝超聲換能器5，微處理器1與手機的主控電路進行信號交換， 這樣可以使用手機對超聲避孕儀進行控制，使用者通過手機向微處理 器1輸入功率增大或減小等控制命令。將超聲避孕儀設置在手機中， 不但便于使用者攜帶，還可以使用手機的顯示器顯示超聲避孕儀發射 的超聲波波形、參數等。
儀通過向女性耳鼓膜i射超聲波檢測女':的基礎^溫，'從而:斷女性
是否在排卵期內還是在安全期內，使用者通過檢測結果獲知相關信 息，從而實現避免的目的。
當然，上述實施例僅是本發明的較佳的實施方案，實際應用中， 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；或者使用數字信號處理器(DSP)替代現場可編程門陣列作 為數字信號處理單元；又或者將超聲避孕儀設置在MP3音樂播放器等 便攜式設備上等，這些改變并不影響本發明的實施。
最后需要強調的是，本發明不限于上述實施方式，如控制單元組 成的改變、數字信號處理單元使用器件的改變、超聲換能器壓電晶體 數量以及組數的改變等微小的變化也應該包括在本發明權利要求的保 護范圍內。
權利要求
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；接收控制單元發出的控制信號的發射電路，所述發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轉換器，模數轉換器將接收到的模擬信號轉換為數字信號后傳送至所述控制單元。
2、 根據權利要求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字信號處理單元；所述數字信號處理單元與所述發射電路電連接。
3、 根據權利要求2所述的超聲避孕儀，其特征在于 所述數字信號處理單元為數字信號處理器或現場可編程門陣列。
4、 根據權利要求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字信號處理單元信號的顯示驅動電路； 接收顯示驅動電路驅動信號的顯示單元。
5、 根據權利要求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、 根據權利要求1至3任一項所述的超聲避孕儀，其特征在于所述超聲避孕儀設置在手機內，所述控制單元與手機的主控電路 進行信號交換。
全文摘要
本發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出的控制信號的發射電路，該發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轉換器，模數轉換器將接收到的模擬信號轉換為數字信號后傳送至控制單元。本發明提供的超聲避孕儀體積小，便于攜帶，且發射的超聲波功率、頻率可調，便于使用者根據不同的情況調節超聲波功率，達到最優使用效果。
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 優先權日2009年7月3日
發明者張紅衛, 趙三多, 陳宏明 申請人:珠海仁威醫療科技有限公司