本发明涉及一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极及评估方法，属于可穿戴柔性电子和智能医疗器械领域。
背景技术：
1、电极指为了测量和记录生物体生物电位而安置在机体和测量仪器之间的导电界面，其作用是把机体内的离子流转换为电路中的电子流。肌电极是电极的一种，其功能是记录众多运动单位(完成神经控制下肌肉收缩的最小功能单位)的肌电信号的总和，从而得到肌电图(electromyography,emg)，其中直接从皮肤表面测量emg的又称为表面肌电极。表面肌电信号包含大量与浅层肌肉相关的生理信息，借此可以精确反应肌肉活动水平，因而在医学诊断、人机交互等领域发挥着重要作用。
2、与肌肉相关的疾病通常直接在肌电信号上反映出与正常人群的差异，由表面肌电极可以辅助诊断，吞咽障碍是这类疾病之一。吞咽是指食团由口腔运送入胃的动作，成功完成一次吞咽需要头和颈部40多对肌肉、6对颅神经、脑干复杂回路的精确协调(mk kim,ckantarcigil,b kim,r k baruah,s maity,y park,k kim,s lee,j b malandraki,savlani,a smith,s sen,m a alam,g malandraki,c h lee.flexible submental sensorpatch with remote monitoring controls for management of oropharyngealswallowing disorders[j].science advances,2019,5(12):eaay3210.)，除了神经系统疾病导致的吞咽障碍，任何一处相关肌肉病变也会造成吞咽障碍。吞咽障碍影响日常生活，如不及时诊治，可能产生严重后果，包括误吸和肺部感染，且吞咽障碍在老年群体中尤为常见。目前医学上诊断吞咽障碍的金标准是吞咽造影检查(vfss)和软式喉内窥镜吞咽功能检查(fees)，前者具有放射性，后者侵入人体，且两者均受限于大型仪器，缺少具体的量化指标，依赖医生的主观能力，因此表面肌电极体现出巨大的应用前景。当前表面肌电极在吞咽障碍评估方面的应用主要以传统凝胶电极为主，且电极通道数目较少，与皮肤的贴合性不足，无法获得静息状态和吞咽运动时所涉及颈部及颏下区域多块肌肉的高分辨率肌电信号，严重制约该技术的进一步发展。
3、近年来，可延展柔性电子技术和信息技术的发展为可穿戴设备研制带来了巨大突破，但现有的可穿戴设备仍存在着电极数目少，与皮肤贴合性不足等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极及评估方法，主要针对现有吞咽障碍评估金标准vfss和fess对人体伤害大和应用不便，凝胶电极与皮肤表面共形粘附能力差而影响肌电信号测量精度的不足，本发明可解决的问题包括但不限于：(1)一体表面肌电极贴片，防止传统凝胶电极一个一个粘贴的不便以及定位不准；(2)专为人体脖颈部位三维结构设计的表面肌电极特殊构型，能够共形粘附在颏下和喉部中心区域，精确测得人体涉及吞咽活动的主要区域的肌电信号；(3)与金标准vfss和fess不同的评估吞咽障碍的方法，非侵入性且对人体无害，避免在诊断过程中对患者的二次损伤，同时利用机器学习新技术提供评估吞咽障碍等级的定量指标。
2、本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
3、一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，包括导电层、衬底、粘性层和封装层；所述封装层有上下两层，衬底、导电层、粘性层依次位于两层封装层之间；所述的导电层包括电极、互联导线和引线接口，各电极分别由一根互联导线连接至引线接口的对应线端；所述导电层位于衬底上方；所述的粘性层位于导电层上方，且使电极处裸露，紧挨所述粘性层的封装层相对于电极处裸露，用于方便在电极裸露处涂抹导电生物凝胶。
4、上述技术方案中，进一步地，所述的导电层采用具有生物相容性的导电材料，包括导电金/银浆、液态金属。所述的衬底采用聚合物材料，包括pu、tpu、聚酰亚胺薄膜。
5、进一步地，所述的电极采用蛛网构型，设有镂空部分，增加电极的柔软性，提高信号的稳定性。
6、所述的粘性层采用高粘性材料，包括丙烯酸胶粘剂。所述的封装层采用聚合物材料，包括pet、pdms、ecoflex。
7、所述的电极分为颏下区域和喉部中心区域两个阵列，分别测量两区域的肌电信号。所述电极排布基于肌肉束分布设计，以实现肌电信号的精确采集。
8、上述的用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，具有在一个平面肌电极贴片上分别测量两个区域肌电信号的特殊构型，所述颏下区域和喉部中心区域两个阵列之间设计有连接部分，承受了颏下区域和喉部中心区域相交处皮肤的大变形。连接部分可解耦两个区域与皮肤组织贴合引起的耦合变形，从而实现肌电极贴片与皮肤表面的共形粘附。
9、上述的用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，能够通过丝网印刷工艺快速、大量且经济地制备。
10、本发明还提供一种评估吞咽障碍的方法，具体为：在评估吞咽障碍时，使用该表面肌电极对受试者进行v-vst测试时的表面肌电信号进行测量；基于测得的肌电信号，取一段时间窗口计算各通道均方根值rms，通过插值计算将所有通道rms值扩充至整个肌电极平面，绘制时序rms地形图，直观展现肌肉活动情况；根据所测得肌电信号，选取时域、频域与时频域特征进行机器学习，得到被试者吞咽障碍等级，从而辅助诊断。其中，计算rms时，时间窗口长度设置为500ms，同时相邻两个时间窗口设有100ms长度的重叠部分。
11、相比当前表面肌电极和吞咽障碍评估方法，本发明具有以下几个突出的优点和效果：
12、①相对于传统凝胶表面肌电极，本发明设计和制备的可拉伸多通道表面肌电极采用了最新的可延展柔性电子技术，使表面肌电极能够与人体皮肤共形粘附，从而增加了肌电信号测量的稳定性和精确性；同时表面肌电极一体化设计，避免了传统凝胶电极一个一个粘贴的不便与定位不准；贴片面积可视情况调整，电极大小依据实际需要而定，实现了大面积高密度测量。
13、②相对于当前其他的柔性表面肌电极，本发明设计和制备的可拉伸多通道表面肌电极在材料上更具延展性，且设计了分别测量颏下和喉部中心两个区域肌电信号的特殊构型，通过连接部分较好地适应两者相交处皮肤的大变形。
14、③本发明设计的可拉伸多通道表面肌电极能够通过丝网印刷工艺快速、大量、经济地制备，符合工业化和商业化需求。
15、④相对于诊断吞咽障碍的金标准fess和vfss，本发明提供的使用可拉伸柔性表面肌电极评估吞咽障碍的方法不会有放射性和侵入性，避免了对患者的二次伤害，同时没有严格的场地限制，便于使用；使用机器学习判断吞咽障碍等级，更具客观性和定量性。
1.一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，包括导电层、衬底(5)、粘性层(2)和封装层(1)；所述的封装层(1)有上下两层，衬底(5)、导电层、粘性层(2)位于两层封装层(1)之间；所述的导电层包括电极(4)、互联导线和引线接口(6)，电极(4)由互联导线连接至引线接口(6)；导电层位于衬底(5)上方；所述的粘性层(2)位于导电层上方，且使电极(4)处裸露，紧挨所述粘性层(2)的封装层(1)相对于电极(4)处裸露，用于在电极(4)裸露处涂抹导电生物凝胶(3)。
2.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的导电层采用具有生物相容性的导电材料，包括导电金/银浆、液态金属。
3.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的电极(4)采用蛛网构型，设有镂空部分。
4.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的衬底(5)采用聚合物材料，包括pu、tpu、聚酰亚胺薄膜。
5.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的粘性层(2)采用高粘性材料，包括丙烯酸胶粘剂。
6.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的封装层(1)采用聚合物材料，包括pet、pdms、ecoflex。
7.如权利要求1所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述的电极分为颏下区域和喉部中心区域两个阵列，分别测量两区域的肌电信号；所述电极排布基于肌肉束分布设计，以实现肌电信号的精确采集。
8.如权利要求6所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，所述颏下区域和喉部中心区域两个阵列之间设计有连接部分，解耦两个区域与皮肤组织贴合引起的耦合变形，从而实现肌电极贴片与皮肤表面的共形粘附。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种用于吞咽障碍评估的柔性可拉伸多通道表面肌电极，其特征在于，使用丝网印刷工艺制备得到。
10.一种评估吞咽障碍的方法，其特征在于，基于如权利要求1-8任一项所述的表面肌电极实现，步骤如下：
