基于单片机的B超手柄助力器设计

摘 要

　　随着科技进步，医工融合，医疗器械的发展也进入了自动化、智能化和数字化的全新阶段。在诊疗过程中，如何使用机器辅助甚至替代医务人员进行操作已成为当今全球性的研究热点。本文为了解决医务人员在 B 超检测过程中长时间施加压力带来的手腕劳损问题，设计一种基于单片机的 B 超手柄助力器作为检测过程中的辅助设备，目的是通过简单的按键操作，对整个施加压力的过程进行机器自动化的替代，可以有效、安全、轻松、准确地完成整个检测过程。

　　首先，确定了助力器系统的主要控制结构和方案。设计以单片机为核心，与电机驱动模块、压力采集模块、显示模块构成完整的复合控制系统。选用 STM32F103C8T6 芯片作为主控制器，按键触发命令至驱动模块，控制步进电机前进与后退，从而带动 B 超手柄进行压力的增减。整个过程中施加的压力大小通过薄膜压力传感器采集，经过 ADC转换后通过 OLED 显示屏进行数字化显示，辅助医务人员做出判断。

　　其次，进一步完善系统功能。为了保证控制系统的安全性，内部设置有压力上限值，当检测到当前的压力值超过上限值时，通过蜂鸣器鸣叫和 OLED 显示警告信息两种方式同时提醒操作人员；为了保证操作过程中的灵活性，采用按键选择的方式控制压力大小，可以根据不同病人、不同检测方法进行更有针对性的调整。为了避免检测数据的浪费，设计了基于计算机平台的上位机软件，可以将检测过程中产生的压力数据进行显示、采集和保存，有助于后续的研究和使用。

　　最后，通过软件与硬件相结合的方式进行系统测试。软件的电路仿真结果表明在理想条件下控制系统可以稳定运行；硬件的实物搭接结果表明所设计的 B 超手柄助力器在实际应用中能够完成控制功能，系统安全稳定，具有可移植性；操作简便灵活，能够有效减轻医务人员的工作负担。

　　关键词：B 超手柄助力器；医工结合；STM32;Proteus;LabVIEW

　　ABSTRACT

　　With the advancement of science and technology and the integration of medicine and industry, the development of medical equipment has also entered a new stage of automation, intelligence and digitization. In the process of diagnosis and treatment, how to use machines to assist or even replace medical personnel for operations has become a global research hotspot today. In order to solve the problem of wrist strain caused by long-term pressure applied by medical staff during the B-ultrasound detection process, a B-mode ultrasound handle booster based on a single-chip microcomputer is designed as an auxiliary device in the detection process. The purpose is to operate through simple keystrokes. The entire process of applying pressure is replaced by machine automation, which can effectively, safely, easily and accurately complete the entire inspection process.

　　Firstly, the main control structure and scheme of the booster system are determined. The design is based on the single-chip microcomputer, which forms a complete composite control system with the motor drive module, pressure acquisition module, and display module. Select the STM32F103C8T6 chip as the main controller, press the trigger command to the drive module, and control the stepping motor to advance and retreat, thereby driving the B-ultrasound handle to increase or decrease the pressure. The pressure applied during the whole process is collected by a thin-film pressure sensor, and digitally displayed on an OLED display screen after ADC conversion to assist medical staff in making judgments.

　　Secondly, further improve system functions. Set the upper pressure limit to ensure the safety of the control system. When it is detected that the current pressure value exceeds the upper limit, the buzzer and the OLED display warning message will be used to remind the operator at the same time. In order to ensure the flexibility in the operation process, the pressure is controlled by the method of button selection, the use of button selection to control the size of the pressure, you can make more targeted adjustments according to different patients and different detection methods. In order to avoid the waste of detection data, a host computer software based on a computer platform is designed, which can display, collect and save the pressure data collected during the detection process, which is helpful for subsequent research and use.

　　Finally, the test is performed through a combination of software and hardware. The circuit simulation results of the software show that the control system can operate stably under ideal conditions. the physical overlap results of the hardware show that the designed B-ultrasound handle booster can complete the control function in practical applications, the system is safe and stable, and has portability. Simple and flexible, it can effectively reduce the workload of medical staff.

　　Keywords: B-mode ultrasonic handle booster; medical-industrial integration; STM32; Proteus; LabVIEW

　　目 录

　　第 1 章 绪论

　　1.1 引言

　　随着时代发展，人们的健康意识不断增强，对医疗器械的需求也不断增长。医疗器械的发展得到了越来越多的重视，医学与工学的融合更是为医疗器械的发展带来了全新的研究方向。医疗器械已经成为推进医学诊疗技术的主要动力，医疗器械的发展与医工结合的推进不仅能够推动诊疗技术的进步，还能带动传统的医学模式朝着机器化、自动化、智能化的模式进行转变。

　　医工结合是一门于 20 世纪 70 年代刚开始发展的新兴交叉学科。通过几十年的创新与研究，在全球范围内已经取得了一系列突破性的成果，如基于 3D 打印的医疗器械研发、基于人工智能与大数据的手术机器人等。医疗器械的改进、创新与研发成为医工结合的迫切需求，与生物医学工程等高新技术结合的医疗器械行业已经成为一个国家制造业和高科技水平的体现[1-2].

　　医疗器械产业是涉及到国计民生的产业，有着巨大的开发潜力，在全球都颇受重视，尤其是发达国家。美国仍在该领域处于龙头位置，西欧和日本也紧随其后在市场中占据绝对的优势。其中医疗设备的自动化、智能化与数字化是国际大公司的发展重点[3].我国在医疗器械方面的发展时间不长，但是发展速度很快，已超全球平均水平。目前，制约我国医疗器械产业发展的原因还有很多。首先是技术创新不足，其次我国并未将医疗技术的研发和产业很好的结合起来，并未形成完善的市场机制和行业规范来保护医疗器械行业的健康发展，产业中相关标准与技术发展并不同步，与国际标准有着巨大的差距，并且缺乏国际认可的第三方检验机构，难以进行全球化的推广和应用。

　　面对目前发展中存在的创新不足、产业脱节、市场机制不完善等问题，国家已经高度重视。《中国制造 2025》指出[4],在医疗器械方面，不仅要提高创新能力，还要提高产业化水平，实现重点突破，并对高性能诊疗设备规划了长远的目标。在技术、市场、政策的共同努力之下，我国将从医疗器械制造完成医疗器械创造的巨大转变，不再简单的重视数量和产量，而是要以创新作为驱动力，优先提升医疗器械产品的质量，从材料、制造工业、创新研发能力等全面提升，推动我国医工结合、协同创新的医疗产业高速发展[5].

　　1.2 医疗器械的国内外现状

　　（1）医疗器械技术水平。欧美、日本等地区有着发达的工业基础，在医疗器械领域的探索和发展较早，有着多年的技术积累和完善成熟的研究环境。掌握着高端医疗设备的重要核心技术和关键材料且并不对外开放，尤其在新兴的智能医疗机器人领域，其研发、制造和应用始终处于全球领先的地位[6-7].在美国，由于医疗器械技术水平发展迅猛，多种医疗器械产品上市，已初步建立起人工智能领域的医疗器械注册审批与监管制度[8].

　　医疗器械产业属于高端技术产业，与国际环境相比，我国的医疗器械水平相对较低，还处于起步阶段，创新意识和实践的不足是制约医疗器械发展的主要原因。缺乏原创为主的核心技术、自主检测方法与医疗器械产品标准。在医疗设备的研发中，中、低端产品较多，且产品中涉及到的核心技术零件还是无法摆脱对进口的依赖；而医疗器械中的高端产品多为仿制与改进，自主研发的产品还有诸多不足。

　　（2）医疗器械市场规模。由于全球化和人口老龄化的影响，医疗设备的市场也在稳定增长不断扩大。美国在医疗器械市场中约占 45%,是医疗器械市场中最主要的制造大国。第二是欧盟，约占全球市场的 30%.日本也凭借发达的工业基础和科技水平在全球处于领先位置。据统计[9],2017 年全球医疗器械的销售规模已经达到了 3540 亿美元，并且以 5.5%的年均增长率迅速发展，预计在 2021 年将达到 4320 亿美元。全球的大型医疗企业十分重视同类产品的更新换代，会结合本土特色对产品进行研发。同时会及时整理同类产品的资源，在占领高端产品市场的同时也拓展中低端产品的市场，全面占领全球市场的份额。

　　我国医疗器械市场发展不久，但是速度较快。从 20 世纪 80 年代开始发展至今，我国已经初步建立起了完整的医疗产业链条以及较为完善的医疗器械产业体系，多种基础医疗器械产品的产量均居世界榜首[10].市场规模由 2006 年的 434 亿元增长到了 2015 年 的 3080 亿元。从进出口形势来看，一些企业正在通过引进新的技术来提高企业的竞争力，将以往的价格竞争转为科技含量的竞争。

　　国产医疗器械企业鲜有出现在中高端市场，缺乏核心的技术及材料、中低端医疗器械产品过剩以及产学研用互动不足等原因都制约着我国医疗器械产业的发展。近年来，国家推出了一系列政策来推动国家医工结合、协同创新的发展。人工智能与医疗器械进行了更深层次的融合，医疗器械产业前景广阔，具有巨大的提升空间和挖掘潜能。

　　（3）医工结合发展模式。由于各个国家的国情不同，医工结合的发展模式也不同。

　　美国最早提出医工结合的发展理念，其发展模式主要依赖于科研院所、医疗诊所以及政府、企业等部门之间的交流合作，由国家进行统一规划管理，构成全国范围内的医学研究网络。欧盟国家以制定战略计划，成立专项基金项目为主，通过国家级别的研究所与政府机构共同合作推动临床项目的研发及转换。新加坡是通过国立研究基金，制定研究规划及资金投入，推动医工结合建设[11].

　　在 20 世纪八十年代，我国开始医工结合的初步探索，从基础学科入手，医学与工学交叉设立生物医学工程专业。近年来，研究所、高等院校与医院的联合研究已初步在医药研发、诊疗技术、医疗器械及设备方面取得一系列成果[12].进入 21 世纪以来，国家推出了一系列政策来推动医工结合的发展。中共十九大作出要建设网络强国、数据中国、智慧社会的重大战略部署，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合。

　　在医疗领域将要面对的问题就是如何将互联网、大数据与人工智能与医疗事业相结合，做到与时俱进，推动医疗事业的迅速发展。

　　据分析指出[13],医工结合的进一步发展还存在着以下问题：在基础研究阶段，医工结合的学科融合不够充分；医疗器械的研究与临床需求互动不足；科研成果与实际生产链条不完善，导致科研成果难以转换。顺应医疗器械市场需求不断扩大的趋势，直面自身在该领域存在的问题，积极学习和引进发达国家的技术，借鉴发达国家在探索道路上的经验教训，充分培养并利用医工人才储备，我国的人工智能医疗器械将会进入高速健康发展的黄金时期。

　　1.3 B 超手柄助力器的研究目的及意义

　　随着健康意识的不断增强，越来越多的人们开始注重体检。体检有助于健康人群中及时排查一些症状并不明显的疾病，如腹部的 B 超检测就是体检项目中十分常见的检测手段，在健康人群的体检中具有重要价值[14-17].B 超检查还有助于追踪病患的疾病发展程度，有助于在恰当的时期采取更有针对性的治疗措施。检查无创，无放射性，患者乐于接受。使用 B 超检测可以为临床诊断提供客观依据，为基层医院的诊断提供了参考。

　　大量的 B 超检测在保障人们健康的同时，却为医务工作人员的健康带来了不利影响。长期的检测会导致医务人员的手腕出现不可避免的劳损或病变。从医务工作人员的健康体检数据中可以看出[18],医务人员的相关肌肉骨骼患疾现状不容乐观。QEC 工作负荷评价显示[19],妇产科的医务工作人员一个或多个部位年患病率高达 85.5%,其中手腕负荷得分高于中等人数以上的人数占总体的 49%,背部、颈部、肩部的患病率都很高，普遍出现不同程度的损害。为了保障医务人员的健康，在提升医务人员健康保护意识的同时，需要从使用姿势、医疗器械等方面入手进行干预，尽量减少由于工作造成的损害。

　　在临床医学的应用中，基于单片机的 B 超手柄助力器的设计具有以下意义：

　　（1）用机器代替人工施压，避免医务人员由于繁重的检测工作而影响健康。医务人员在进行 B 超检测时，需要手持 B 超检测探头不断施加压力，频繁与被检测者接触[20],直至获得清晰准确的各脏器及周围器官的切面图像。长此以往，检测人员的手腕容易超负荷工作，不利于健康。相比于医务工作人员，自动化的机器设备更能适应长时间、高强度的检测工作。针对这种情况，以临床实践的需求为出发点，选择单片机为设计基础，使用机器化的控制系统代替人工施加足够的压力，可以有效地减轻医务人员的工作负担。

　　（2）保证足够的压力，操作灵活安全，提高诊断过程中的准确率。经过长时间的 B超检测，医务工作人员容易出现由于疲劳导致的按压力度不足的问题。轻则需要重新检测，增大不必要的工作量；重则影响诊断，得到错误的检测结果，对病人的健康造成无法挽回的严重后果。采用单片机控制的机器按压，可以有效保证每一次检测中施加压力的大小，不会因为长时间的 B 超检测导致施加的压力呈衰减趋势，从而保证检测图像的准确性，减少误诊和漏诊。

　　现有的超声手柄助力器设计有两种类型：一种将手与握柄通过魔术贴固定[21],减少手部抓握发力；一种将探头固定于支架上，调整探头高度[22]或是通过机器放大持续按压的压力[23],减少手部施加的压力。B 超检测的过程十分灵活，会根据不同的检查途径、超声探头的类型，检查部位以及探测角度进行不同调整[24].将手柄固定于手部或支架上进行操作，虽能减轻医务人员的工作负担，但使得检测的过程有了很多局限性；全自动的程序设定也不利于针对不同患者采取不同的检测手法及按压力度。手动控制按键的操作保证了检测过程中的灵活性，同时设置安全警报，通过显示屏显示警告信息及触发蜂鸣器发出警报提醒操作人员，可以有效防止助力器施加压力过大造成的损伤，保证了检测过程中的安全性，可以使检测灵活、安全、准确的进行。

　　（3）系统小巧轻便，操作简单，利于推广。以微型单片机为控制基础，将外围控制电路与功能模块高度集成化，采用轻薄小巧的封装模式，便于移动和使用，极大的减轻了医务工作人员的使用负担。控制系统具有很强的可移植性，可以通过根据单片机型号，修改一部分参数移植到不同的系统之中，便于后续硬件的替换和升级。在操作方面，只需通过简单的按键控制便可调整检测过程中施加的压力大小，无需进行复杂的学习即可上手，易于医院普及和临床使用，具有广阔的应用前景。

　　（4）探索医工结合与大数据的融合。近年来，IBM 公司开始投入巨额资金收购数据公司用于医疗领域，收集大量医疗数据用于解决基因组、临床试验等问题[25].通过分析近年来全球范围内医疗领域的专利可以看出[26],处理医疗健康数据已成为研究热点，设计收集医疗数据的交互系统十分有必要[27].助力器控制系统与上位机软件相结合，软件与硬件搭配使用将临床检测数据收集至计算机平台，可以避免数据的浪费，挖掘临床医疗数据的价值，响应现代医学发展的新理念。有助于在未来与互联网、大数据及人工智能相结合，推动医疗器械进入新的发展阶段[28-29].

　　1.4 本文研究内容

　　为了解决医务工作人员在长期 B 超检测过程中产生的手腕劳损、按压力度不足等问题，设计一种基于单片机的 B 超手柄助力器。该控制系统可以通过机器代替人工施加检测所需的压力，在完成控制功能的基础上具有数字化显示功能，有助于医务人员做出判断；安全警报功能，保证系统的安全性；按键操作控制，保证系统的灵活性。系统搭配上位机软件，对数据进行显示、收集和保存，有助于后续的研究及应用。

　　本文主要开展的研究内容如下所示：

　　第 1 章，介绍了课题的研究背景及意义。根据国内外医疗器械的技术水平、发展现状、存在的问题及未来发展趋势，结合实际阐述了 B 超手柄助力器的研究背景及意义。

　　第 2 章，设计系统的总体方案。对控制系统进行了总体的规划，根据所需要的功能确定了助力器系统的控制结构及控制方案。

　　第 3 章，设计系统硬件。根据总体方案的设计进行了硬件的选型及对比，主要包括主控制器模块、电机驱动模块、压力采集模块和显示模块四个部分，根据模块的选择进行外围电路的设计和完善。

　　第 4 章，设计系统软件。先确定了单片机控制程序的总体结构，以主程序调用子功能程序的思路展开程序编写，主要包括的功能程序有数模转换程序、电机驱动程序、显示程序、安全警报程序等子程序。完成单片机控制系统的程序编写后，进行上位机软件的编写，用于检测过程中的数据收集。

　　第 5 章，完成软件仿真及硬件测试。使用软件与硬件相结合的方式对助力器控制系统进行调试，最终实现所需要的控制功能，并对系统运行中可能产生的误差进行了分析。

　　第 6 章，结论与展望。对 B 超手柄助力器系统的设计及运行结果进行整合与分析，针对目前设计中存在的局限性，结合医疗器械的发展趋势提出设想，有待后续完善。

　　第 2 章 总体方案设计

　　2.1 系统控制结构设计

　　2.2 系统控制方案设计

　　2.3 本章小结

　　第 3 章 系统硬件设计

　　3.1 系统硬件组成及工作原理

　　3.1.1 系统硬件组成

　　3.1.2 系统工作原理

　　3.2 系统主控模块设计

　　3.2.1 基于 C51 单片机的主控模块设计

　　3.2.2 基于 STM32 单片机的主控模块设计

　　3.3 电机驱动模块设计

　　3.3.1 电机驱动选型

　　3.3.2 电机驱动原理

　　3.4 压力采集模块设计

　　3.5 显示模块设计

　　3.6 本章小结

　　第 4 章 系统软件设计

　　4.1 控制程序总体结构

　　4.2 电机驱动程序设计

　　4.3 ADC 转换程序设计

　　4.4 显示程序设计

　　4.5 上位机软件设计

　　4.6 本章小结

　　第 5 章 软件仿真与硬件测试

　　5.1 电路的仿真与结果

　　5.2 硬件的搭接与测试

　　5.2.1 基于 C51 单片机的搭接与测试

　　5.2.2 基于 STM32 单片机的搭接与测试

　　5.3 系统误差分析

　　5.4 本章小结

　　第 6 章 结论与展望

　　该基于单片机的 B 超手柄助力器系统的设计，在医疗领域中将传统的人工检测引入自动化控制系统，机器施压代替人工施压，有效地减轻了医务人员的工作负担，使检测更加高效、轻松。

　　设计主要分为硬件设计及软件设计两部分。硬件设计包含硬件的选型和电路的设计；软件设计包含助力器系统程序的编写和上位机软件的编写。所设计的 B 超手柄助力器的工作原理为：通过按键操作，触发单片机控制步进电机前进、后退，从而带动 B 超检测探头施加、减小压力，完成助力的目的。所施加的压力通过 OLED 显示屏进行数字化显示，当压力过大时，通过屏幕及蜂鸣器警报进行提醒。

　　本设计的主要特点：

　　（1）灵活的手握式按键控制。考虑到面对不同的检测项目及被检测对象，探头需要旋转不同角度、施加不同大小的压力，可以控制手握式助力器任意移动。设置有三个按键，分别控制探头的前进、后退与停止，方便医务人员施加压力。与以往的支架型超声手柄助力器不同，无需持续按压，将压力放大进行检测，只需按下按键即可进行控制，操作更加简便，容易上手，使用轻松。与固定不变的支架型助力器相比，具有更加灵活的特点，可以满足更多的检测需求。

　　（2）数字化的直观显示。自动化控制系统代替医务人员手动施加压力，可以减轻医务人员的工作负担。但是同时带来了一个问题：由于施加压力更加轻松，无需手部持续施加压力，医务人员不便通过传统人工操作积累的经验判断检测的进度，容易施加过大的压力，给患者带来不适。为了保证检测过程中的安全性，方便医务人员掌握检测过程中的压力大小进而做出判断，加入一块 OLED 显示屏幕对施加的压力进行数字化的显示。医务人员可以通过屏幕观察到压力的大小，当压力处于安全范围内时数据正常显示，当压力过大时，屏幕显示警告界面，并触发蜂鸣器警报，从视觉和听觉两个方面进行提示，共同保证检测过程的安全性。

　　（3）高性能的单片机系统。在基于 C51 系统开发板实验成功以后，选择了更加先进的 STM32 单片机系统进行开发。STM32 系统相比于 C51 系统，运行的速度大大提升，寄存器、库函数、外设功能等资源更加丰富，具备处理更多更复杂信息的能力。外围电路的设计更加紧凑，选择的芯片模块均使用了更轻薄的封装形式，使助力器的控制系统更加小巧轻便，便于操作使用。

　　（4）设计上位机软件作为辅助。随着医疗器械的发展，医疗数据的收集变得越发重要。医疗数据的覆盖面十分广泛，包括病人的病例、医疗活动过程中产生的影像、数据、文字等资料，涉及到诊断治疗等信息，具有复杂性和多维性。这种大量的医疗数据，仅仅使用人工记录的方法是无法完成的。于是设计一款基于 LabVIEW 平台开发的上位机软件，将 B 超检测过程中产生的压力数据采集到计算机平台，利用计算机强大的信息处理能力对数据进行处理分析，为大数据的采集提供了工具，有助于推动 B 超检测的研究和发展。

　　（5）模拟仿真与实物测试相结合。使用 Proteus 平台进行了单片机及外围电路的仿真，初步验证了程序的正确性及助力器控制系统的可行性；在模拟仿真成功的基础上，使用基于C51单片机系统与STM32单片机系统进行硬件搭接，完成实物的控制与测试。

　　将软件与硬件，仿真与实物，理论与实践相结合，全方位多层次的检验系统并不断完善，使设计不仅停留在理论阶段，更具有实际应用的价值。

　　本系统从以下方面入手，还将拥有很大的提升空间：

　　（1）硬件的提升。由于现阶段压力传感器的发展还很有限，可以应用到医疗领域的轻薄且精确度较高的压力传感器多为动态检测的传感器（如应用于脉搏检测的压电传感器），并不适用于 B 超检测过程中相对静态的压力检测过程。硬件的限制导致现阶段的助力器系统采集到的压力数据在精确度和重复度上的表现无法令人满意，所搭配的相关外围电路的设计还有待完善，未来可以使系统进一步集成化，使用更加轻便，同时提高检测的精确度。

　　（2）无线技术的引入。无线技术的应用可以极大的减轻助力器本身的负重，且使用起来更加灵活方便，避免了移动过程中电线的干扰及电线长度的限制，扩大了助力器的可移动范围。参考医用手术机器人的设计思路，整套控制系统应包含操纵台和机械臂两部分，可设计轻薄的遥控板面或利用电脑上位机软件作为操作台，供医务人员操作使用；结合蓝牙无线通讯技术，通过遥控机械臂控制检测进行。

　　（3）数据库的构建。目前医疗机构之间还存在着信息壁垒，未制定统一的医疗术语，导致大量临床医用数据无法进行集中的处理和分析，造成数据浪费，影响医疗互联网大数据的建设。相信随着医用术语和数据的标准化，可以早日进行数据库的构建，将 B 超检测过程中采集到的数据充分利用起来。

　　（4）人工智能的结合。随着科学技术的不断进步，数据库的基本建立，在大数据的基础上可以进行机器学习，分析每一次采集到的压力数据，使程序自身不断优化。面对检测对象的时候，可以根据被检测对象的状态和需要检测的项目，计算出需要施加压力及压力上限的最优解；借助于计算机平台或系统硬件内置交互系统，优化人机交互；使机器学习逐步替代人工经验，全自动化逐步取代半自动化，令检测的过程更加智能，节省劳动力，提高检测效率和准确率。

　　参考文献

　　[1] 程京， 邢婉丽。 医疗器械与新型穿戴式医疗设备的发展战略研究[J]. 中国工程科学， 2017, 19（02）：68-71.

　　[2] WILLIAM D. Recapturing Control: Robotics and the Shift from Medicalized to BiomedicalizedSurgery[J]. Sociological Focus, 2020, 53（02）： 1-13.

　　[3] 刘颖。 浅析医疗器械设备的自动化发展及应用[J]. 商品与质量， 2021, （04）： 272.

　　[4] 梁慧刚， 黄可。 从"中国制造 2025"看医疗器械产业的发展[J]. 新材料产业， 2015, （07）： 28-31.

　　[5] 陈志南。 "中国制造"2025 与个体化医疗。 2017 年中国药学大会暨第十七届中国药师周资料汇编。 113-6, 2017[C]. 中国： 陕西西安， 2017: 39-41.

　　[6] LARI V, MIKKO T, KAISA T, et al. Interaction in planning movement direction for articulatory gesturesand manual actions[J]. Experimental Brain Research, 2015, 233（10）： 2951-2959.

　　[7] JING F, KUN Y, ZHANG Z, et al. Handheld laparoscopic robotized instrument: progress or challenge?

　　[J]. Surgical Endoscopy: And Other Interventional Techniques Official Journal of the Society of AmericanGastrointestinal and Endoscopic Surgeons （SAGES） and European Association for Endoscopic Surgery（EAES）， 2020, 34（2）： 719-727.

　　[8] 严舒， 徐东紫， 欧阳昭连。 美国人工智能医疗器械监管与应用分析[J]. 中国医疗设备， 2021, 36（02）：117-122.

　　[9] BMI Research. Global Medical Devices Report Q4 2017[EB/OL]. [2017-10].https://www.marketresearch.com/Business-Monitor-International-v304/Global-Medical-Devices-Q4-11221296.

　　[10] 吕泽坚， 李勇。 对我国外科医工结合协同创新的思考[J]. 中华胃肠外科杂志， 2020, 23（06）： 562-565.

　　[11] National Center for Advancing Translational Sciences. 2012-2013 Report[EB/OL]. [2012-12-20].https://ncats.nih.gov/files/NCATS_2012?2013_report.pdf.

　　[12] SARAH O. Medical robotics in China: the rise of technology in three charts[J]. Nature: Internationalweekly journal of science, 2020, 582（7813）： 51-52.

　　[13] 冯靖祎， 张倩， 吕颖莹， 等。 国产创新医疗设备应用示范助推国产医疗器械行业发展[J]. 中国医疗设备， 2020, 35（01）： 1-4.

　　[14] 史红娟。 B 超检查在基层医院急性阑尾炎诊治中的价值[J]. 中外医学研究， 2011, 9（04）： 21.

　　[15] 周悦。 浅析腹部 B 超在健康人群体检中的作用[J]. 世界最新医学信息文摘， 2018, 18（94）： 145-149.

　　[16] 李英。 甲状腺癌诊断中 B 超检查的价值研究[J]. 世界最新医学信息文摘， 2019, 19（67）： 222-225.

　　[17] 陈晔， 白伟伟， 项达军， 等。 超声检测诊断孕产妇腹直肌分离的临床应用[J]. 东南大学学报（医学版）， 2020, 39（02）： 200-203.

　　[18] 黄徐， 任谦， 李慧明， 等。 医务人员健康状况及相关因素分析[J]. 重庆医学， 2017, 46（12）： 1663-1665.

　　[19] 袁志伟， 崔娅， 徐相蓉， 等。 妇产科医务人员工作相关肌肉骨骼疾患发病现状及姿势负荷[J]. 中国工业医学杂志， 2016, 29（04）： 259-262.

　　[20] 储呈晨， 李斌， 郑蕴欣， 等。 基于多区域的医用超声探头质量检测分析[J]. 中国医疗设备， 2020,35（02）： 24-27.

　　[21] 张海峰。 医用超声探头手柄助力器： 201920534631. X[P]. 2019-12-24.

　　[22] 徐志文， 王娟， 梁昌胜。 一种医用超声探头手柄助力器： 201811477743.2[P]. 2019-04-05.

　　[23] 刘记辰， 郭荣荣， 陈维毅。 一种医用超声探头手柄助力器的设计[J]. 生物医学工程研究， 2019,38（02）： 252-255.

　　[24] 姜颖。 二维超声的探测方法分析[J]. 中国社区医师（医学专业）， 2012, 14（01）： 285.

　　[25] 王程韡。 人工智能医疗的三个逻辑[J]. 医学与哲学， 2020, 41（05）： 5-9.

　　[26] 陈欣然， 李国正， 崔一迪， 等。 基于专利计量的全球人工智能技术在医疗健康领域应用发展态势分析[J]. 科技管理研究， 2021, 41（03）： 139-147.

　　[27] 董晓明。 大数据医疗系统交互界面设计[J]. 中国新通信， 2020, 22（01）： 49.

　　[28] 张逊。 现代医学事业发展的新理念--充分利用互联网、大数据、人工智能[J]. 中国肺癌杂志，2018, 21（03）： 141-142.

　　[29] 朱寿华。 大数据人工智能在医疗健康领域中的应用--评《健康医疗大数据与人工智能》[J]. 科技管理研究， 2021, 41（02）： 234.

　　1[31] 叶明超， 黄海。 自动控制原理与系统[M]. 北京：北京理工大学出版社， 2019:12.

　　[32] 张毅刚， 王少军， 付宁。 单片机原理及接口技术[M]. 北京：人民邮电出版社， 2015: 73.

　　[33] 王暄， 曹辉， 马永华。 电机拖动及其控制技术[M]. 北京：中国电力出版社， 2010:138-167.

　　[34] MAURO L M, MATTHEW A C, YALE E G, et al. Processivity and Velocity for Motors Stepping onPeriodic Tracks[J]. Biophysical Journal, 2020, 118（7）： 1537-1551.

　　[35] 谢天， 谢良喜， 孙欢， 等。 基于 51 单片机的液压机械臂闭环控制系统设计[J]. 机床与液压， 2020,48（05）： 6-10.

　　[36] 鲁炳林， 徐衍亮。 定子永磁型步进电动机结构原理及分析计算[J]. 电工技术学报， 2016, 31（19）：123-131.

　　[37] 吴峥浩， 沈世斌， 王栈倚。 基于单片机的步进电机控制系统设计[J]. 电子测试， 2020（11）： 12-14.

　　[38] 赵自雷。 通用医用人体压力分布测量系统的研制[D]. 天津： 天津大学， 2013.

　　[39] 周文秀， 侯文博， 张海军。 光纤压力传感器在医疗领域的发展及应用[J]. 中国医疗器械杂志，2018, 42（05）： 354-356.

　　[40] 黄晗， 杨蓊勃， 徐健， 等。 基于无线数据传输的医用柔性压力传感器系统的设计[J]. 电子设计工程， 2019, 27（16）： 57-60.

　　[41] 杨进， 孟柯妤， 王雪。 柔性压力传感技术及发展趋势[J]. 自动化仪表， 2021, （1）： 1-9.

　　[42] 熊耀旭。 柔性压力传感器的制备及灵敏度影响因素探究[D]. 深圳：中国科学院大学（中国科学院深圳先进技术研究院）， 2020.

　　[43] RP-C18.3-ST 技术数据文件[EB/OL]. http://www.waaax.top.

　　[44] AMAL G, MUNISAMY A. OLED Historical Development[J]. Information Display, 2012, 28（7-8）： 26-28.

　　[45] ROSS Y. The Outlook for OLED Remains Bright[J]. Information Display, 2020, 36（3）： 41-45.

　　[46] STM32F10xxx 参考手册[EB/OL]. http: //www.st.com.

　　[47] 熊健。 双控微操作助力机械手控制系统研究[D]. 长沙： 长沙理工大学， 2016.

　　[48] 陈虹丽， 马国豪， 李强。 基于单片机的步进电机升降速并行控制[J]. 实验技术与管理， 2018,35（07）： 83-85.

　　[49] 瞿敏， 陈伟元， 王鹏。 步进电动机细分驱动建模与运行曲线优化设计[J]. 微特电机， 2019, 47（09）：27-30.

　　[50] 陈祖霖， 沈英， 吴靖。 结合 STM32 和 FPGA 的步进电机运动控制系统设计[J]. 福州大学学报（自然科学版）， 2020, 48（01）： 27-33.

　　[51] 陈甸甸， 王怡， 金小萍。 基于 STM32 的 DAC 信号输出实验设计[J]. 实验技术与管理， 2019,36（01）： 72-75.

　　[52] 岳尚军。 基于 LabVIEW 的压力分布测量及分析系统的研究[D]. 南京： 东南大学， 2018.

　　[53] 刘麒， 王影， 李硕。 基于光纤传输和 LabVIEW 虚拟仪器的压力测量系统设计[J]. 仪表技术与传感器， 2018（09）： 75-78.

　　[54] 刘超， 刘蜜， 丁成波。 基于 LabVIEW 的继电器簧片压力采集系统[J]. 电子器件， 2019, 42（05）：1335-1339.

　　[55] 陈海宴。 51 单片机原理及应用--基于 KeilC 与 Proteus[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社，2010: 41-92.

　　致 谢

　　首先要感谢我的导师陈维毅教授。由于本科所学专业的不同，三年前我带着忐忑的心情加入生物医学工程学院这个大家庭，开启自己的研究生生活。没有想到的是有幸能成为您的学生，您在生物医学领域中结合我本科所学的知识，为我研究生阶段的学习方向指出了一条清晰明确的道路，为我的学习和研究提供了全方位的支持。从您身上不仅学到了知识，还学习到了如何做人、做事、做科研。向您表达崇高的敬意和由衷的感谢。

　　感谢我的校外导师郭荣荣老师。您用自己丰富的医学经验和对问题的敏锐观察力指导了我的研究课题，让我学到了很多，令我的理论知识能够应用到实际中去，最终完成毕业设计。感谢李晓娜老师在我遇到困难时对我的热心帮助和鼓励，让我不再迷茫。衷心感谢生物医学工程学院的所有老师，祝各位老师无论在生活中还是工作中都万事顺遂。

　　感谢我的师兄师姐，无私传授着自己的学习经验，让我在科研过程中少走了很多弯路，避免了时间的浪费。感谢这些年来陪伴在我身边的每一个小伙伴。谢谢你们在生活中对我的照顾，带给我的快乐鼓励和一起奋斗过的日子我将铭记在心中。祝大家在未来的道路上一帆风顺，前程似锦。

　　最后感谢我的家人。是你们在我迷失方向时坚定地站在我的身边，陪我度过难关。

　　感谢你们无私的包容和无条件的支持，你们永远是我最坚强的后盾和最温暖的港湾，我会用实际行动来报答你们的关爱。

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