CN117600048B - 可检测皮电阻抗的柔性超声换能器、驱动装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器、驱动装置及控制方法，所述超声换能器包括耦合层、电极层、阵元层和背衬层，其中耦合层由不导电柔性材料和导电柔性材料组成；电极层位于耦合层下方，电极层中设置有用于连接导电柔性材料和驱动装置的第二金属层以及用于接地的第四金属层；阵元层与所述电极层贴合在一起，阵元层包含N个换能器阵元、阵元驱动线、柔性材料，所述柔性材料填充在换能器阵元之间；背衬层位于所述阵元层下方。本发明柔性换能器结合驱动装置和控制方法，能够实现对皮电阻抗的检测，根据皮电阻抗数值可以实现换能器贴合程度的检测，可以实现在发射过程中对超声波发射效果的实时评估和反馈控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器、驱动装置及控制方法，属于柔性超声技术领域。
背景技术
目前，用于皮肤科领域的超声设备，如超声理疗仪、超声治疗仪和超声导药仪等，通常采用压电陶瓷片作为超声换能器（超声探头）的核心组件。这些超声换能器通常由压电陶瓷片、电极连线、外壳结构组成，部分可能还包括温度检测电路、湿度检测电路等，尽管这些超声探头在产生超声波方面表现出色，也可以对换能器自身的工作状况进行检测，但它们存在一个局限性，即无法对组织在超声波辐照后的变化进行及时检测，从而也就无法对超声波发射能量进行反馈控制。
而且这些超声换能器通常具有刚性表面，因此在应用到不平整的皮肤时，难以做到与皮肤很好的耦合，所以在实际使用时需要在换能器表面和皮肤表面之间涂抹耦合剂，在使用时存在诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器、驱动装置及控制方法，通过在超声波发射过程中检测皮肤电阻抗，从而对组织受到超声波辐照后的变化进行及时检测，并根据检测结果对超声波发射进行反馈控制。而且该换能器整体设计为柔性材料，可以很好的适形变化，在不需要耦合剂的情况下，能够很好的解决换能器与皮肤的耦合问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，所述超声换能器包括耦合层、电极层、阵元层和背衬层，其中：
所述耦合层由不导电柔性材料和导电柔性材料组成；
所述电极层位于耦合层下方，电极层中设置有用于连接导电柔性材料和驱动装置的第二金属层以及用于接地的第四金属层；
所述阵元层与所述电极层贴合在一起，阵元层包含N个换能器阵元、阵元驱动线、柔性材料，所述柔性材料填充在换能器阵元之间；
所述背衬层位于所述阵元层下方。
进一步的，所述耦合层的厚度为超声波波长的四分之一的奇数倍。
进一步的，所述不导电柔性材料中开设有开孔，并且该开孔中填充所述导电柔性材料。
进一步的，所述不导电柔性材料的直流电阻抗和交流电阻抗大于所测皮肤电阻抗值；所述导电柔性材料的直流电阻抗和交流电阻抗小于所测皮肤电阻抗值。
更进一步的，所述耦合层上设有药棉槽，所述药棉槽用于放置导药药棉。
进一步的，所述电极层包括依次层叠设置的第一绝缘层、第二金属层、第三绝缘层、第四金属层、第五绝缘层。
更进一步的，所述第二金属层设有皮电阻抗检测电极阵列，所述皮电阻抗检测电极阵列包括N个金属导线，每个金属导线的两端分别设有第一金属电极和第二金属电极。
更进一步的，所述金属导线采用来回弯曲的蛇形线结构。
更进一步的，所述第一金属电极与导电柔性材料电连接，所述第二金属导线与驱动装置电连接。
更进一步的，在所述第一金属电极上方的第一绝缘层中设有开孔，该开孔内填充有导电柔性材料，所述第一金属电极与所述导电柔性材料电连接。
更进一步的，所述第四金属层L24与地电连接。
进一步的，所述阵元层包括N个换能器阵元、阵元驱动线、柔性材料，所述柔性材料填充在换能器阵元之间，所述阵元驱动线设于换能器阵元和柔性材料下方，并且其与换能器阵元电连接。
更进一步的，所述换能器阵元之间的间距Dmin的最小值按如下公式计算：
其中，h为换能器阵元的厚度，β为超声换能器需要适形的皮肤角度。
更进一步的，所述换能器阵元的顶电极通过阵元侧面延伸至阵元底面，并与所述阵元驱动线连接，所述换能器阵元的底电极与所述阵元驱动线连接。
更进一步的，所述换能器阵元为平面式阵元或曲面式阵元，其中曲面式阵元的凸面一侧朝上，曲面式阵元上方的不导电柔性材料的厚度大于DL03，DL03计算公式如下：
其中，α为所述曲面式阵元的辐射角，r为所述曲面式阵元的曲率半径，d为所述曲面式阵元的宽度，h为所述曲面式阵元的厚度，D为阵元间实际的间距。
一种用于柔性超声换能器的驱动装置，所述驱动装置包括控制单元、阻抗检测单元、阵元驱动单元，所述控制单元与所述阻抗检测单元和阵元驱动单元电连接，所述阵元驱动单元与所述换能器阵元电连接，并分别对所述换能器阵元施加电驱动信号，进而实现超声波的发射。
进一步的，所述阻抗检测单元包含有N路阻抗检测电路，所述N路阻抗检测电路与
皮电阻抗检测电极阵列的金属导线电连接，并在所述金属导的信号返回端接有检测电阻R；
所述阻抗检测单元依次控制每路阻抗检测电路对金属导线施加电激励信号，同时检测经
过皮肤组织后的每通道的返回电信号，其中n为通道序号。
更进一步的，所述电激励信号为交流信号，所述控制单元提取所述电激励信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，提取所述返回电信号第一次过零点后的
一个或多个周期信号，所述周期信号和的周期数相同。
更进一步的，所述控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信号链路的完整阻
抗:
其中，为电激励信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，为返回电信
号第一次过零点后的一个或多个周期信号，R为检测电阻的电阻值；
所述控制单元按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗：
其中，n为通道序号，为检测电极L21的等效阻抗，为导电柔性材料的等效
阻抗，为金属导线的等效阻抗，为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗。
更进一步的，所述电激励信号为直流信号，所述控制单元按照如下公式计算出
每个通道整个信号链路的完整阻抗：
其中，为所述电激励信号，为所述返回电信号，R为检测电阻的电阻值；
所述控制单元按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗：
其中，n为通道序号，为检测电极L21的等效阻抗，为导电柔性材料的等效
阻抗，为金属导线的等效阻抗，为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗。
一种柔性超声换能器驱动装置的控制方法，其包括以下步骤：
S01：控制阻抗检测单元依次对每通道阻抗检测电极施加电激励信号，其中电激
励信号为交流信号或直流信号，若电激励信号为交流信号执行步骤S02和S03，若电激
励信号为直流信号执行步骤S02和S04；
S02：控制阻抗检测单元检测每通道阻抗检测电极经皮肤组织后的返回电信号；
S03：若电激励信号为交流信号，提取所述电激励信号第一次过零点后的三个
周期信号，提取所述返回电信号第一次过零点后三个周期信号；同时，按照如下公
式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗：
；
其中，为所述电激励信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，为所述
返回电信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，R为检测电阻的电阻值；
S04：若电激励信号为直流信号，控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信
号链路的完整阻抗：
；
其中，为所述电激励信号，为所述返回电信号，R为检测电阻的电阻值；
S05：按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗：
其中，n为通道序号，为检测电极L21的等效阻抗，为导电柔性材料的等效
阻抗，为金属导线的等效阻抗，为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗；
S06：对于每个数值计算其偏离度Zsn；
其中，μ为所有数值Zn的平均值；
S07：将Zsn与预先设定的偏离度阈值对比，超过偏离度阈值的通道记为异常通道；
S08：通过阵元驱动单元对非异常通道施加电信号，从而实现超声波的发射；
S09：在超声波发射的同时，通过阻抗检测单元再次依次轮询检测N通道皮电阻抗
数值，记为；
S10：计算每个通道皮电阻抗数值经过超声波辐照后的变化值，记为，计算公式
如下：
S11：比对与预先设置的剂量阈值，对于大于剂量阈值的通道停止发射超
声波，其他通道继续发射超声波；
S12：重复S03~S07，直到所有通道都达到剂量阈值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本申请中柔性换能器的耦合层和阵元间隙采用柔性材料填充，并且金属导线采用弹簧线或蛇形线设计，因此具有柔性和可延展特点，对不平整的皮肤有很好的适形贴合。
（2）本申请中柔性换能器设计有可以用于检测皮电阻抗的电极，结合驱动装置和控制方法，能够实现对皮电阻抗的检测。根据皮电阻抗数值可以实现换能器贴合程度的检测，可以实现在发射过程中对超声波发射效果的实时评估和反馈控制。
（3）本申请中柔性换能器可以根据每通道皮电阻抗数值对各阵元的超声波发射进行独立控制，相比于单一阵元和多阵元统一控制的超声换能器而言，可以更好的保证不同位置的超声辐照效果，可以有效解决不同位置因为贴合程度、皮肤组织密度、组织超声敏感性差异等问题导致的超声辐照效果不一致的问题。
附图说明
图1是换能器阵元采用矩形分布，2X4阵列的柔性换能器实施例示意图；
图2是图1所示实施例耦合层L1的示意图；
图3是图1所示实施例耦合层L1的另一个实施方式的示意图；
图4是图1所示实施例电极层L2的示意图；
图5是图1所示实施例的侧面示意图；
图6是曲面式阵元实施例的侧面示意图；
图7是图1所示实施例阵元层L3的顶视图示意图；
图8是图1所示实施例阵元层L3的底视图示意图，与图5视角相反；
图9是阵元最小距离计算示意图；
图10是曲面式阵元实施例中柔性材料L12厚度计算示意图；
图11是阵元电极示意图；
图12是驱动装置示意图；
图13是阻抗检测单元检测皮电阻抗示意图；
图14是一种阻抗检测电路的实施例。
图中标记为：L1-耦合层；L2-电极层；L3-阵元层；L4-背衬层；L11-导电柔性材料；L12-不导电柔性材料；L13-药棉槽；L21-第一绝缘层；L22-第二金属层；L23-第三绝缘层；L24-第四金属层；L25-第五绝缘层；L221金属导线；L222-第一金属电极；L223-第二金属电极；L31-换能器阵元；L32-阵元驱动线；L33-柔性材料；L311-顶电极；L312-底电极；L51-控制单元；L52-阻抗检测单元；L53-阵元驱动单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本实施例超声换能器包括耦合层L1、电极层L2、阵元层L3、背衬层L4。
如图2所示，所述耦合层L1由不导电柔性材料L12和导电柔性材料L11组成。结合图5所示，导电柔性材料L11填充在第一金属电极L222上方的开孔中，在本实施例中，所述开孔直径为0.6mm的圆形，与第一金属电极L222的尺寸相同。
为了更好的与皮肤耦合，所述导电柔性材料L11与不导电柔性材料L12的高度齐平。
进一步的，所述不导电柔性材料L12为硅橡胶。为了满足阻抗测量的要求，所述不导电柔性材料L12的直流电阻抗和交流电阻抗大于所测皮电阻抗值，在实际实施中建议大于10倍以上。在本实施例中所测皮电阻抗值为50~500kΩ，所述不导电柔性材料的阻抗应大于5MΩ，因此本实施例选择硅橡胶材料作为不导电柔性材料。
进一步的，所述导电柔性材料L11为填充导电纤维的导电水凝胶。在实际实时中，
所述导电柔性材料L11的直流电阻抗和交流电阻抗需要小于所测皮肤电阻抗值，而且越小
越好。本实施例中选择填充导电纤维的导电水凝胶，其直流电阻抗和交流电阻抗为1kΩ左
右，为最小所测皮电阻抗的，是一种较为理想的选择。
进一步的，根据所述换能器阵元的工作频率计算所述耦合层L1的厚度：
在该实施例中，根据所述换能器阵元的工作频率=1MHz，计算超声波波长为
1.5mm，所述耦合层L1厚度设计为，即1.875mm。
在另一种实施例中，如图3所示，所述耦合层L1在所述换能器阵元L31上方还设计有药棉槽L13，所述药棉槽L13的直径为所述换能器阵元的尺寸，即8mm，用于放置导药药棉。
进一步的，如图1和图4所示，所述电极层L2与所述耦合层L1贴合在一起。同时，结合图5所示，电极层L2避让开换能器阵元L31的超声辐射范围。柔性超声换能器在组装完成后，换能器阵元L31的上表面与电极层L2的上表面平齐或更低，这可以有效避免超声辐照对电极层L2的干扰。
进一步的，所述电极层L2包含N个皮电阻抗检测电极。为了使整个换能器能够做到柔性设计，所述N个皮电阻抗检测电极设计为相互独立的弹簧线或蛇形线的形式。
进一步的，如图5所示，每一个皮电阻抗检测电极包括依次层叠设置的第一绝缘层L21、第二金属层L22、第三绝缘层L23、第四金属层L24、第五绝缘层L25。
所述第二金属层L22包括第一金属电极L222、金属导线L221、第二金属电极L223。所述第一金属电极L222、金属导线L221、第二金属电极L223之间电气连接，第二金属电极L223与驱动装置电连接。
进一步的，如图5所示，所述第一绝缘层L21在所述第一金属电极L222上方开孔，该开孔内填充有导电柔性材料L11，从而使第一金属电极L222与导电柔性材料L11电连接。
进一步的，考虑所述换能器阵元L31的间距限制，以及第一金属电极L222和金属导线L221的可加工能力和避让所述超声换能器阵元L31辐射声场要求，所述第一金属电极L222设计为直径0.6mm的圆形电极，所述金属导线L221设计为宽度1.0mm的蛇形线形式。进一步的，所述第一金属电极L222分布于所述换能器阵元L31周围，从而避开所述换能器阵元L31的声场辐射范围。为了更好的进行皮电阻抗测量，在实际实施中建议每对电极之间的距离尽量远，如果距离过近可能导致所测皮电阻抗值过小，误差较大且易受噪声的干扰。
进一步的，所述第四金属层L24与地连接，从而控制所述金属导线L221阻抗，和隔离换能器阵元驱动线L32干扰的作用。
在本实施例中，所述第二金属层L22和第四金属层L24的材料为铜。
为了保证电极层L2在拉伸过程中不至于断裂，所述第三绝缘层L23选取有一定任性的柔性材料，本实施例中所选材料为聚酰亚胺（PI）。
在本实施例中，所述第一绝缘层L21和和所述第五绝缘层L25的涂敷绝缘材料为绿油。
进一步的，如图7，结合图1所示，所述阵元层L3与所述电极层L2贴合在一起。本实施例中，所示阵元层包含2X4共计8个换能器阵元L31，以及阵元驱动线L32、柔性材料L33，所述柔性材料L33填充在换能器阵元L31之间。
如图8，结合图11所示，所述换能器阵元L31的顶电极L311通过阵元侧面延伸至阵元底面，并与所述阵元驱动线L32连接。所述换能器阵元的底电极L312与所述阵元驱动线L32连接。
结合图5，7所示，在本实施例中换能器阵元L31采用矩形2X4阵列分布，所述换能器
阵元L31为平面式阵元，直径d为8mm，厚度h为1.63mm，工作频率为1MHz。需要说明的是，在
实际应用中，换能器阵元阵列的分布形式可以是矩形、圆形、椭圆形或其他任意形式，换能
器阵元L31数量可以是任意的。
进一步如图9所示，在本实施例中，所述超声换能器需要适形的皮肤角度为
110°，按照如下公式计算所述换能器阵元L31之间的间距Dmin的最小值为1.87mm。
其中，h为换能器阵元的厚度，β为超声换能器需要适形的皮肤角度。
进一步结合图4所示，考虑所述第一金属电极L222和金属导线L221的可加工能力和避让所述超声换能器阵元L31辐射声场要求，所述换能器阵元L31之间的间距实际设计为3mm。
在本实施例中，所述每个换能器阵元可以单独控制。
在本实施例中，所述换能器阵元为平面式阵元。由于所述平面式阵元的有效声场近似为准直形，有效声场轴向垂直面的最大范围为所述平面式阵元的面积，当所述超声换能器是平整形态时，所述超声换能器的有效声场是有间隙的，处于间隙区域的皮肤或组织将无法受到有效的超声辐照，因此该方案适合于皮肤表面有较大曲率的场景。
在另一种实施例中，如图6和图10所示，所述换能器阵元可以改为曲面式阵元，其直径d为8mm，厚度h为1.63mm，张角α为25°，曲率半径r为8mm。所述曲面式阵元的凸面一侧靠上。所述曲面式阵元上方不导电柔性材料L12的厚度大于DL03时，当所述超声换能器是平整形态时，所述超声换能器的有效声场是没有间隙的，可保证所有皮肤或组织受到有效的超声辐照，因此该方案适合于皮肤表面较平整的场景。
进一步的，DL03按照如下公式计算为2.17mm。
其中，α为所述曲面式阵元的张角，r为所述曲面式阵元的曲率半径，d为所述曲面式阵元的宽度，h为所述曲面式阵元的厚度，D为阵元间实际的间距。
如图12所示，在本实施例中，所述驱动装置包括控制单元L51、阻抗检测单元L52、阵元驱动单元L53。所述控制单元包括存储介质，所述存储介质存储有执行所述控制方法的可执行程序。所述控制单元L51与所述阻抗检测单元L52和阵元驱动单元L53电连接，并执行所述控制方法。所述阵元驱动单元L53与所述换能器阵元L31电连接，并分别对所述换能器阵元L31施加电驱动信号，从而实现超声波的发射。
进一步的，所述阻抗检测单元L52包含有N路阻抗检测电路。所述N路阻抗检测电路与皮电阻抗检测电极阵列的所述金属导线L221电连接，并在所述金属导线L221的信号返回端接有检测电阻R，所述检测电阻R的另一端接地。在本实施例中，N=8，检测电阻R的值为50KΩ。
在本实施例中所述电激励信号为交流信号，该实施例能够检测出皮肤组织的阻性、容性、感性数值。所述交流信号可以设置为不同的频率，从而实现对皮肤组织深度方向上分层阻抗的检测。
结合图13所示，在本实施例中，所述检测电极的等效阻抗Zt、所述金属导线L221的等效阻抗Zl、所述阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗Zs为毫欧姆级别，可以忽略不记；所述导电柔性材料L11的等效阻抗Zm为1KΩ。
在另一种实施例中，所述电激励信号为直流信号，该实施例仅能检测出皮肤组织的阻性数值，无法检测出皮肤组织的感性和容性数值，但所述阻抗检测单元设计简单，而且成本较低，适合于检测要求不高的场景。
结合图14所示，在本实施例中，所述控制单元为MCU，其可以选择常见的ARM、FPGA等控制芯片。所示阻抗检测电路包含DDS芯片AD9834、运放OP芯片AD8091、ADC芯片AD7476A。其中MCU控制DDS芯片AD9834产生电信号，经运放AD8091放大后产生所述电激励信号。进一步的，所述返回电信号经运放AD8091放大后传输给ADC芯片AD7476A，所述MCU通过ADC芯片AD7476A可以实现对所述返回电信号的检测。
在本实施例中，所述驱动装置的控制方法包括以下步骤：
S01：控制阻抗检测单元依次对每通道阻抗检测电极施加电激励信号，其中电激
励信号为交流信号或直流信号，若电激励信号为交流信号执行步骤S02和S03，若电激
励信号为直流信号执行步骤S02和S04；
S02：控制阻抗检测单元检测每通道阻抗检测电极经皮肤组织后的返回电信号；
S03：若电激励信号为交流信号，提取所述电激励信号第一次过零点后的三个
周期信号，提取所述返回电信号第一次过零点后三个周期信号；同时，按照如下公
式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗：
；
其中，为所述电激励信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，为所述
返回电信号第一次过零点后的一个或多个周期信号，R为检测电阻的电阻值。
S04：若电激励信号为直流信号，控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信
号链路的完整阻抗：
；
其中，为所述电激励信号，为所述返回电信号，R为检测电阻的电阻值。
S05：按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗：
其中，n为通道序号，为检测电极的等效阻抗，为导电柔性材料的等效阻
抗，为金属导线的等效阻抗，为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗；
S06：对于每个数值计算其偏离度Zsn；
其中，μ为所有数值Zn的平均值；
S07：将Zsn与预先设定的偏离度阈值对比，超过偏离度阈值的通道记为异常通道；
S08：通过阵元驱动单元对非异常通道施加电信号，从而实现超声波的发射；
S09：在超声波发射的同时，通过阻抗检测单元再次依次轮询检测N通道皮电阻抗
数值，记为；
S10：计算每个通道皮电阻抗数值经过超声波辐照后的变化值，记为，计算公式
如下：
S11：比对与预先设置的剂量阈值，对于大于剂量阈值的通道停止发射超
声波，其他通道继续发射超声波；
S12：重复S03~S07，直到所有通道都达到剂量阈值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (21)
1.一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括耦合层、电极层、阵元层和背衬层，其中：
所述耦合层由不导电柔性材料和导电柔性材料组成；
所述电极层位于耦合层下方，电极层中设置有用于连接导电柔性材料和驱动装置的第二金属层以及用于接地的第四金属层；
所述阵元层与所述电极层贴合在一起，阵元层包含N个换能器阵元、阵元驱动线、柔性材料，所述柔性材料填充在换能器阵元之间；
所述背衬层位于所述阵元层下方。
2.根据权利要求1所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述耦合层的厚度为超声波波长的四分之一的奇数倍。
3.根据权利要求1所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述不导电柔性材料中开设有开孔，并且该开孔中填充所述导电柔性材料。
4.根据权利要求1所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述不导电柔性材料的直流电阻抗和交流电阻抗大于所测皮肤电阻抗值；所述导电柔性材料的直流电阻抗和交流电阻抗小于所测皮肤电阻抗值。
5.根据权利要求2所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述耦合层上设有药棉槽，所述药棉槽用于放置导药药棉。
6.根据权利要求1所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述电极层包括依次层叠设置的第一绝缘层、第二金属层、第三绝缘层、第四金属层、第五绝缘层。
7.根据权利要求6所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述第二金属层设有皮电阻抗检测电极阵列，所述皮电阻抗检测电极阵列包括N个金属导线，每个金属导线的两端分别设有第一金属电极和第二金属电极。
8.根据权利要求7所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述金属导线采用来回弯曲的蛇形线结构。
9.根据权利要求7所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述第一金属电极与导电柔性材料电连接，所述第二金属电极与驱动装置电连接。
10.根据权利要求7所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，在所述第一金属电极上方的第一绝缘层中设有开孔，该开孔内填充有导电柔性材料，所述第一金属电极与所述导电柔性材料电连接。
11.根据权利要求6所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述第四金属层（L24）与地电连接。
12.根据权利要求1所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述阵元层包括N个换能器阵元、阵元驱动线、柔性材料，所述柔性材料填充在换能器阵元之间，所述阵元驱动线设于换能器阵元和柔性材料下方，并且其与换能器阵元电连接。
13.根据权利要求12所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述换能器阵元之间的间距D min 的最小值按如下公式计算：
；其中，h为换能器阵元的厚度，β为超声换能器需要适形的皮肤角度。
14.根据权利要求12所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述换能器阵元的顶电极通过阵元侧面延伸至阵元底面，并与所述阵元驱动线连接，所述换能器阵元的底电极与所述阵元驱动线连接。
15.根据权利要求12所述的一种可检测皮电阻抗的柔性超声换能器，其特征在于，所述换能器阵元为平面式阵元或曲面式阵元，其中曲面式阵元的凸面一侧朝上，曲面式阵元上方的不导电柔性材料的厚度大于D L03 ，D L03 计算公式如下：
；其中，α为所述曲面式阵元的辐射角，r为所述曲面式阵元的曲率半径，d为所述曲面式阵元的宽度，h为所述曲面式阵元的厚度，D为阵元间实际的间距。
16.一种用于权利要求1至15中任一项所述可检测皮电阻抗的柔性超声换能器的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括控制单元、阻抗检测单元、阵元驱动单元，所述控制单元与所述阻抗检测单元和阵元驱动单元电连接，所述阵元驱动单元与所述换能器阵元电连接，并分别对所述换能器阵元施加电驱动信号，进而实现超声波的发射。
17.根据权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，所述阻抗检测单元包含有N路阻抗检测电路，所述N路阻抗检测电路与皮电阻抗检测电极阵列的金属导线电连接，并在所述金属导的信号返回端接有检测电阻R；所述阻抗检测单元依次控制每路阻抗检测电路对金属导线施加电激励信号u 0 ，同时检测经过皮肤组织后的每通道的返回电信号u n ，其中n为通道序号。
18.根据权利要求17所述的驱动装置，其特征在于，所述电激励信号u 0 为交流信号，所述控制单元提取所述电激励信号u 0 第一次过零点后的一个或多个周期信号u 0 '，提取所述返回电信号u n 第一次过零点后的一个或多个周期信号u u '，所述周期信号u 0 '和u u '的周期数相同。
19.根据权利要求18所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗Z total,n :
;其中，u 0 '为电激励信号u 0 第一次过零点后的一个或多个周期信号，u n '为返回电信号u n 第一次过零点后的一个或多个周期信号，R为检测电阻的电阻值；
所述控制单元按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗Z n ：
;其中，n为通道序号， Z t,n 为检测电极L21的等效阻抗，Z m,n 为导电柔性材料的等效阻抗，Z l,n 为金属导线的等效阻抗，Z s,n 为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗。
20.根据权利要求17所述的驱动装置，其特征在于，所述电激励信号u 0 为直流信号，所述控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗Z total,n ：
;其中，u 0 为电激励信号，u n 为返回电信号，R为检测电阻的电阻值；
所述控制单元按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗Z n ：
;其中，n为通道序号， Z t,n 为检测电极L21的等效阻抗，Z m,n 为导电柔性材料的等效阻抗，Z l,n 为金属导线的等效阻抗，Z s,n 为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗。
21.一种如权利要求16至18中任一项所述驱动装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
S01：控制阻抗检测单元依次对每通道阻抗检测电极施加电激励信号u 0 ，其中电激励信号u 0 为交流信号或直流信号，若电激励信号u 0 为交流信号执行步骤S02和S03，若电激励信号u 0 为直流信号执行步骤S02和S04；
S02：控制阻抗检测单元检测每通道阻抗检测电极经皮肤组织后的返回电信号u n ；
S03：若电激励信号为交流信号u 0 ，提取所述电激励信号第一次过零点后的三个周期信号u u '，提取所述返回电信号u n 第一次过零点后三个周期信号u u '；同时，按照如下公式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗Z total,n ：
；其中，u 0 '为电激励信号u 0 第一次过零点后的一个或多个周期信号，u u '为返回电信号u n 第一次过零点后的一个或多个周期信号，R为检测电阻的电阻值；
S04：若电激励信号为直流信号，控制单元按照如下公式计算出每个通道整个信号链路的完整阻抗Z total,n ：
；其中，u 0 为电激励信号，u n 为返回电信号，R为检测电阻的电阻值；
S05：按照如下公式计算出皮肤组织的电阻抗Z n ：
；其中，n为通道序号， Z t,n 为检测电极L21的等效阻抗，Z m,n 为导电柔性材料的等效阻抗，Z l,n 为金属导线的等效阻抗，Z s,n 为阻抗检测单元上信号链路的等效阻抗；
S06：对于每个数值Z n 计算其偏离度Z sn：
； 其中，μ为所有数值Z n 的平均值；
S07：将Z sn 与预先设定的偏离度阈值对比，超过偏离度阈值的通道记为异常通道；
S08：通过阵元驱动单元对非异常通道施加电信号，从而实现超声波的发射；
S09：在超声波发射的同时，通过阻抗检测单元再次依次轮询检测N通道皮电阻抗数值，记为Z n '；
S10：计算每个通道皮电阻抗数值经过超声波辐照后的变化值，记为Δk n ，计算公式如下：
；
S11：比对Δk n 与预先设置的剂量阈值，对于Δk n 大于剂量阈值的通道停止发射超声波，其他通道继续发射超声波；
S12：重复S03~S07，直到所有通道都达到剂量阈值。
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